靶電流對磁控濺射滌綸織物色牢度的影響

蔡 珍 狄劍鋒

五邑大學(xué)紡織服裝學(xué)院，廣東 江門 529020

靶電流對磁控濺射滌綸織物色牢度的影響

蔡 珍 狄劍鋒

五邑大學(xué)紡織服裝學(xué)院，廣東 江門 529020

采用磁控濺射鍍膜技術(shù)制備滌綸織物薄膜，探討靶電流對Cu、Ti、Ss薄膜織物的各項色牢度的影響，比較了3種薄膜織物的色牢度。結(jié)果表明：3種薄膜織物的各項色牢度均隨著靶電流的增大而呈現(xiàn)上升趨勢，當(dāng)靶電流為6 A時，Cu、Ti、Ss薄膜織物的各項色牢度值均達(dá)到最佳，其色牢度大小順序為Ti薄膜織物> Ss薄膜織物>Cu薄膜織物。

磁控濺射，色牢度，靶電流，滌綸薄膜織物

由于傳統(tǒng)的紡織行業(yè)在印染加工時需要消耗大量的水資源，且短時間內(nèi)難以分解的染料和助劑滯留在廢水中，造成廢水中有機(jī)物、無機(jī)鹽、色度和COD高，BOD5低，可生化性差，水質(zhì)變化大[1-2]，對環(huán)境造成了不可恢復(fù)的傷害。因此，無水染色技術(shù)是一種無污染的環(huán)保型新技術(shù)，是目前紡織染整行業(yè)解決環(huán)境污染等諸多問題的最佳途徑。

磁控濺射技術(shù)作為紡織品表面改性的新技術(shù)，具有環(huán)境友好、低溫高速、附著力好、純度高、裝置性能穩(wěn)定、操作控制方便等優(yōu)點。通過選用不同靶材和環(huán)境氣體，可在織物表面形成金屬或其化合物薄膜[3]。

磁控濺射鍍膜原理(圖1)：在電場(E)的作用下，電子在飛向基底材料的過程中與氬原子發(fā)生碰撞，使氬原子電離出大量Ar+和二次電子；Ar+在電場的作用下加速飛向濺射靶(即陰極靶)，轟擊靶材表面，使靶材表面發(fā)生濺射；濺射中的靶原子或分子沉積在基材表面，形成薄膜。目前，利用磁控濺射技術(shù)對織物鍍膜，主要研究其功能性，有關(guān)織物色牢度的研究還鮮有報道。

圖1 磁控濺射鍍膜原理示意

本文采用磁控濺射法在滌綸織物表面分別鍍覆Cu、Ti、Ss薄膜，研究靶電流對鍍膜滌綸織物色牢度的影響，探討鍍膜滌綸織物的色牢度達(dá)到最高時的靶電流，并比較3種金屬薄膜滌綸織物的色牢度。本研究使用的JPL-650型磁控卷繞鍍膜機(jī)可以對織物連續(xù)鍍膜，所加工織物幅寬可達(dá)0.65 m、長度可達(dá)200.00 m，屬于半工業(yè)化生產(chǎn)機(jī)型，本研究的結(jié)果對磁控濺射法在織物表面鍍覆金屬鍍膜的工業(yè)化生產(chǎn)以期有重要的指導(dǎo)價值。

1 試驗部分

1.1 材料及儀器

織物：白色滌綸織物(55.56 dtex×55.56 dtex，300 T)。

靶材：99.99%的金屬銅(Cu)、99.99%的金屬鈦(Ti)、99.99%的不銹鋼(Ss)，均為90.0 cm×12.0 cm×1.2 cm(長×寬×高)的矩形薄板。

濺射氣體：高純氬氣(Ar，江門市金風(fēng)氣體有限公司)。

儀器：JPL-650型磁控卷繞鍍膜機(jī)，SW-21型耐洗色牢度試驗機(jī)(溫州大榮紡織儀器有限公司)，YG(B)571-Ⅱ型預(yù)置式色牢度摩擦儀(溫州大榮紡織儀器有限公司)，Y(B)902型汗?jié)n色牢度烘箱(溫州大榮紡織儀器有限公司)，YG(B)631D型汗?jié)n色牢度儀(溫州大榮紡織儀器有限公司)，UB-7型pH計(賽多利斯科學(xué)儀器(北京)有限公司)，JF 2004型電子天平(余姚市金諾天平有限公司)。

1.2 樣品制備

將靶材及腔體用吸塵器清理干凈后，把幅寬0.30 m的白色滌綸織物安裝在放料輥上，采用JPL- 650型磁控卷繞鍍膜機(jī)進(jìn)行鍍覆，設(shè)置3個金屬靶位，金屬靶材分別采用銅靶、鈦靶和不銹鋼靶。首先將真空腔抽至本底真空，氣壓為8.0×10-3Pa；然后充入純度為99.99%的Ar作為工作氣體，工作氣壓為0.2 Pa。靶材與基材之間的距離為8.0 cm。樣品速度為0.3 m/min。濺射時改變靶電流，在滌綸織物表面分別沉積Cu、Ti、Ss薄膜。

1.3 色牢度測試與評價

1.3.1 耐皂洗色牢度

按照GB/T 3921—2008《紡織品 色牢度試驗 耐皂洗色牢度》，將鍍膜滌綸織物與標(biāo)準(zhǔn)貼襯織物縫合在一起，然后置于皂液和無水碳酸鈉的混合液中，在一定時間和溫度下進(jìn)行機(jī)械攪動，再經(jīng)清洗和干燥。

1.3.2 干濕摩擦色牢度

按照GB/T 3920—2008《紡織品 色牢度試驗 耐摩擦色牢度》，將鍍膜滌綸織物分別與1塊干摩擦布和1塊濕摩擦布摩擦10個循環(huán)。

1.3.3 耐汗?jié)n色牢度

按照GB/T 3922—2013《紡織品 色牢度試驗 耐汗?jié)n色牢度》，將鍍膜滌綸織物與標(biāo)準(zhǔn)貼襯織物縫合在一起，分別置于含有組氨酸的酸性和堿性2種試液中進(jìn)行處理，經(jīng)一定時間后取出，除去試液后放在受到規(guī)定壓強(qiáng)的2塊平板間，再分別干燥鍍膜滌綸織物和標(biāo)準(zhǔn)貼襯織物。

1.3.4 評價方法

耐皂洗色牢度的評價方法參照GB/T 250—2008《紡織品 色牢度試驗 評定變色用灰色樣卡》，干濕摩擦色牢度、耐汗?jié)n色牢度的評價方法參照GB/T 251—2008《紡織品 色牢度試驗 評定沾色用灰色樣卡》。色牢度級數(shù)分5級，級數(shù)越高，色牢度越佳，最高5級，最低1級；若有中間級數(shù)，如2～3級，記作2.5級。

2 結(jié)果與討論

2.1 靶電流對鍍膜滌綸織物色牢度的影響

3種鍍膜滌綸織物的色牢度與靶電流的關(guān)系如圖2～圖4所示。

圖2 Cu靶電流與鍍膜滌綸織物色牢度

圖3 Ti靶電流與鍍膜滌綸織物色牢度

圖4 Ss靶電流與鍍膜滌綸織物色牢度

由圖2～圖4可以看出，3種鍍膜滌綸織物的色牢度級數(shù)均隨靶電流增大而提高。隨著靶電流的增大，轟擊靶材的Ar+的能量增加，在一定范圍內(nèi)，靶材上濺出的原子數(shù)增多，撞擊織物表面的粒子數(shù)也增多，靶材粒子的排列從無序的山丘狀堆積轉(zhuǎn)為有序的柱狀，沉積的金屬薄膜與織物的附著力增強(qiáng)[4]]93,[5]，因此織物的色牢度提高。

3種鍍膜滌綸織物的堿性試液的耐汗?jié)n色牢度都較差，均不超過3.0級。其原因是滌綸作為一種聚酯纖維，它的分子結(jié)構(gòu)中含有酯鍵，而堿液對酯鍵有水解作用，易使滌綸大分子鏈逐步斷裂而逐漸向纖維內(nèi)部滲透，纖維表面出現(xiàn)坑穴，同時纖維表面被腐蝕、織物組織結(jié)構(gòu)松弛[6-7]，影響金屬薄膜與滌綸織物的結(jié)合強(qiáng)度。

對比3種鍍膜滌綸織物的濕摩擦和干摩擦色牢度，可以發(fā)現(xiàn)前者高于后者。本試驗采用的滌綸織物的結(jié)構(gòu)本身比較疏松，進(jìn)行干摩擦?xí)r，在壓力和摩擦力的作用下，織物中的紗線會隨著摩擦頭的運(yùn)動而發(fā)生部分滑移，摩擦阻力增大，而滌綸織物的吸濕性極低，進(jìn)行濕摩擦?xí)r存在的水起潤滑作用，故使得織物濕摩擦色牢度要高于干摩擦色牢度。

2.2 3種鍍膜滌綸織物的色牢度比較

靶電流為6 A條件下3種鍍膜滌綸織物的色牢度見表1。

表1 3種鍍膜滌綸織物的色牢度

由表1可見，鍍覆Ti膜的滌綸織物的色牢度級數(shù)比鍍覆Ss膜的高，而鍍覆Ss膜的滌綸織物的色牢度級數(shù)比鍍覆Cu膜的高。3種鍍膜滌綸織物的色牢度大多達(dá)到3.0級，只有鍍覆Cu膜的滌綸織物的堿性耐汗?jié)n色牢度和干摩擦色牢度為2.5級。原因可能是滌綸織物與Ti膜的結(jié)合能力強(qiáng)于Cu膜和Ss膜。織物表面若粗糙、不平整，則不利于金屬薄膜與織物結(jié)合。在相同濺射條件下，3種金屬靶材沉積的薄膜顆粒直徑從大到小的順序為Ti、Ss、Cu，粒徑越小，則金屬薄膜與織物結(jié)合得越牢固，且織物表面平整、致密、縫隙較少[4]93，[8]，因此色牢度由高到低的順序為Ti、Ss、Cu。

3 結(jié)語

在不同靶電流下，對滌綸織物鍍覆不同的金屬薄膜，然后測試鍍膜的滌綸織物的色牢度，可以得到：

(1) 鍍覆Cu、Ti、Ss薄膜的滌綸織物的耐皂洗、耐汗?jié)n和耐摩擦色牢度均隨靶電流增大而增大；

(2) 當(dāng)靶電流為6 A時，3種鍍膜滌綸織物的色牢度均達(dá)到最高，約3.0級；

(3) 在相同的條件下，當(dāng)靶電流為6 A時，3種鍍膜滌綸織物的色牢度由高到低的順序為Ti、Ss、Cu。

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Influence of target current on the color fastness of polyester fabrics made by magnetron sputtering

CaiZhen，DiJianfeng

Wuyi University, Jiangmen 529020, China

Metal film were deposited on the polyester fabric surface by magnetron sputtering. The influence of target current on the color fastness of the polyester fabrics respectively covered with Cu、Ti or Ss sputtered film was discussed. The color fastness of the three film fabrics was compared.The results showed that the color fastness of the three film fabrics was increased with the increase of target current,the color fastness of Cu，Ti or Ss polyester fabrics was at the best when the target current was at 6 A, and the color fastness of the three film fabrics to value was Ti film facric>Ss film fabric>Cu film fabric.

magnetron sputtering, color fastness, target current, polyester film fabric

2016-11-28

蔡珍，女，1994年生，在讀碩士研究生，研究方向為紡織功能材料和紡織新工藝、新技術(shù)

狄劍鋒，Email: djfwyu@163.com

TS151

A

1004-7093(2017)02-0033-04