超細(xì)涂料雙面異色涂層染色的研究

劉 彬

（福建省紡織工業(yè)研究所，福建 福州 350002）

超細(xì)涂料雙面異色涂層染色的研究

劉 彬

（福建省紡織工業(yè)研究所，福建 福州 350002）

通過(guò)涂層技術(shù)，用超細(xì)涂料對(duì)經(jīng)有機(jī)硅改性水性聚丙烯酸酯（PA）、水性聚氨酯（PU）涂層的織物進(jìn)行單面染色，文章分析了涂層厚度對(duì)不同打底織物柔軟性、皂洗牢度及摩擦牢度、正反面K/S值等的影響。結(jié)果表明：有機(jī)硅改性水性聚丙烯酸酯（PA）、水性聚氨酯（PU）打底的厚度分別為50、30μm時(shí)可以獲得最佳的手感。涂層膠打底的織物的背滲量隨著涂層膠打底厚度的增加而減少，隨著色漿涂層厚度的增加而增大；此外，織物經(jīng)過(guò)打底涂層后染色的表面顏色對(duì)另一面基本不產(chǎn)生影響。對(duì)于淺色、中色、深色涂層織物，粘合劑用量分別控制在6%、12%及20%時(shí)可以獲得3級(jí)以上的干摩擦牢度和2-3級(jí)左右的濕摩擦牢度。

超細(xì)涂料；涂料染色；雙面異色；水性聚丙烯酸酯；水性聚氨酯

隨著國(guó)家對(duì)印染污水排放要求的提高以及紡織面料中混紡織物不斷增多、染料價(jià)格的上漲，織物染整加工工藝變的更為復(fù)雜、加工成本不斷提高。涂料染色具有工藝簡(jiǎn)單、適應(yīng)性強(qiáng)、節(jié)水節(jié)能、污染小的特點(diǎn)，解決了以一種著色劑同時(shí)上染多種纖維等多種問(wèn)題，并能極大的改善色相不勻。隨著對(duì)外貿(mào)易的不斷增加，針對(duì)外銷產(chǎn)品色位多、難度大、交貨期短等問(wèn)題，涂料染色的優(yōu)點(diǎn)將發(fā)揮極其重要的作用[1]。

涂料的應(yīng)用性能如上染率、著色強(qiáng)度和色牢度等，主要取決于其中所含顏料分子的化學(xué)結(jié)構(gòu)，此外還與顏料粒徑的大小及分布密切相關(guān)。一般而言，顏料的粒徑越小，則涂料的著色強(qiáng)度、光澤和遮蓋力等越好，對(duì)提高涂料的應(yīng)用性能至關(guān)重要，因此，超細(xì)涂料的應(yīng)用越來(lái)越受到重視。與常規(guī)涂料染色相比，超細(xì)涂料染色后織物的K/S值明顯增大，織物顏色更深[2-3]。

超細(xì)涂料涂層染色是一種利用涂層實(shí)現(xiàn)染色功能的染整新方法。該涂層工藝比傳統(tǒng)工藝可以有效減小前處理工藝負(fù)荷，有效縮短染色的工藝流程，減少用水量的優(yōu)點(diǎn)；相比于傳統(tǒng)染色工藝，可以獲得雙面異色的效果，并且可以解決印花工藝中生產(chǎn)雙面異色面料容易產(chǎn)生的背滲問(wèn)題。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器及試劑

AB204-N型電子分析天平；SW-12A型耐洗色牢度儀；Model-Y571型染色摩擦色牢度儀；X-Rite 8400型測(cè)色配色儀；101A-3B型電熱鼓風(fēng)干燥箱；COAT-11-01-A型ROACHES涂層機(jī)；KES-FB2 AUTO-A型KES-F織物風(fēng)格儀；MINI THERMO 350型ROACHES烘箱。

水性聚氨酯(PU)，TF-671，浙江傳化股份有限公司；有機(jī)硅改性水性聚丙烯酸酯(PA)，TF-603A，浙江傳化股份有限公司；增稠劑，工業(yè)品，青島海怡精細(xì)化工有限公司；粘合劑WB2，工業(yè)品，青島海怡精細(xì)化工有限公司；超細(xì)涂料，自制；試驗(yàn)用純棉布：紗支14.6tex×14.6tex，密度512根/10cm× 394根/10cm。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 未打底織物涂層工藝

色漿處方：在460g水中加入40g增稠劑（8%）充分?jǐn)嚢韬?，放置一段時(shí)間，得原糊。稱取1.0g超細(xì)涂料紅色漿(固含量：23.9%)，加入1.0g粘合劑，最后將其混合液加入到原糊中攪拌均勻。

表1 涂層色漿處方

涂層染色工藝：用調(diào)制好的色漿直接進(jìn)行涂層。調(diào)節(jié)壓力表，將色漿加到刀片附近，進(jìn)行厚度為15 μm和25μm的色涂。涂層后將織物置于70-80℃的烘箱中預(yù)烘，然后在150℃下焙烘3min。

表2 未打底織物的涂料染色涂層厚度

1.2.2 有機(jī)硅改性水性聚丙烯酸酯(PA)打底預(yù)涂層工藝

根據(jù)涂層厚度要求調(diào)節(jié)壓力表。預(yù)涂層后，將織物在150℃下焙烘。再用調(diào)制好的色漿直接進(jìn)行色涂(工藝處方見(jiàn)表1)。涂層后將織物置于70-80℃的烘箱中預(yù)烘，然后在150℃下焙烘3min。

表3 有機(jī)硅改性水性聚丙烯酸酯(PA)打底的織物涂層厚度

1.2.3 水性聚氨酯(PU)打底預(yù)涂層工藝

根據(jù)涂層厚度要求調(diào)節(jié)壓力表。預(yù)涂層后，將織物在150℃下焙烘。再用調(diào)制好的色漿直接進(jìn)行色涂(工藝處方見(jiàn)表1)。涂層后將織物置于70-80℃的烘箱中預(yù)烘，然后在150℃下焙烘3min。

表4 水性聚氨酯(PU)打底的織物涂層厚度

1.3 測(cè)試方法

1.3.1 固含量的測(cè)定

稱取5g待測(cè)化學(xué)品，置于表面皿上，放入電熱恒溫烘箱內(nèi)，恒溫至恒重，并按下式計(jì)算固含量：

W=(G-G0)/5×100%

其中，G0—表面皿的質(zhì)量(g)，G—加熱后化學(xué)品的質(zhì)量(g)。

1.3.2 織物色牢度測(cè)試

耐摩擦色牢度： 按GB/T 3920-2008進(jìn)行摩擦牢度的測(cè)試，然后進(jìn)行沾色的評(píng)級(jí)。

耐皂洗色牢度： 按GB/T 3921-2008方法C(3)，在SW-12A型耐洗色牢度試驗(yàn)儀進(jìn)行測(cè)試，然后進(jìn)行褪色的評(píng)級(jí)。

1.3.3 織物手感測(cè)試

裁制20cm×20cm的布樣，采用日本KES-F風(fēng)格儀進(jìn)行織物剛度值的測(cè)量，評(píng)價(jià)織物的手感。剛度值越小，則表明手感越好。

1.3.4 織物顏色深度測(cè)試

取涂層織物用X-Rite 8400型，D65光源，10°視角，測(cè)色配色儀測(cè)定K/S值，測(cè)量4個(gè)點(diǎn)取平均值。

2 結(jié)果與討論

2.1 涂層打底厚度對(duì)織物柔軟性的影響

2.1.1 有機(jī)硅改性水性聚丙烯酸酯(PA)打底工藝中涂層厚度對(duì)織物柔軟性的影響

由于機(jī)織物組織結(jié)構(gòu)經(jīng)、緯向上的不同，造成織物初始剛度在經(jīng)、緯向上的差異，故需分別進(jìn)行機(jī)織物經(jīng)、緯向剛度的測(cè)試和比較。

圖1 有機(jī)硅改性水性聚丙烯酸酯(PA)預(yù)涂層厚度對(duì)織物經(jīng)向剛度值的影響

圖2 有機(jī)硅改性水性聚丙烯酸酯(PA)涂層厚度對(duì)織物緯向剛度值的影響

由圖1和圖2可以看出，在此涂層厚度研究范圍內(nèi)，有機(jī)硅改性聚丙烯酸酯(PA)預(yù)涂層使織物的柔軟性增大，且隨著涂層量的增加，剛度值逐漸減小，即柔軟性逐漸增大。

這是因?yàn)橛袡C(jī)硅改性水性聚丙烯酸酯為大分子真溶液[4]。在織物形成的高分子膜光滑柔軟，有效的改善了織物的柔軟性。在此涂層厚度范圍內(nèi)，涂層量的增加比直接色涂的織物有明顯的提高。另外，容易看出色涂厚度為25μm比15μm的柔軟性差。這可以理解為織物表面涂層物質(zhì)的質(zhì)量增大產(chǎn)生的影響。

所以要獲得最好的手感，有機(jī)硅改性水性聚丙烯酸酯預(yù)涂層的應(yīng)該選擇50μm。

2.1.2 水性聚氨酯(PU)打底工藝中涂層厚度對(duì)織物柔軟性的影響

圖3 水性聚氨酯(PU)涂層厚度對(duì)經(jīng)向剛度值的影響

圖4 水性聚氨酯(PU)涂層厚度對(duì)緯向剛度值的影響

由圖3、圖4可以看出：在涂層厚度研究范圍內(nèi)，水性PU預(yù)涂層使織物的柔軟性減小，且隨著色涂的厚度增大，柔軟性也越差；在30-40μm范圍內(nèi)，剛度值增大的較少，但是在40-50μm內(nèi)，剛度值增大的較大。這可能由于水性聚氨酯上的有殘留的異氰酸酯與織物上的羥基發(fā)生反應(yīng)，使纖維的移動(dòng)性變差。隨著涂層厚度的增加，殘留量也逐漸減少。色涂厚度為25μm比15μm的織物的柔軟性差，主要原因是粘合劑用量增大。

所以在30-50μm涂層厚度范圍內(nèi)要獲得最好的手感，水性聚氨酯預(yù)涂層厚度應(yīng)該選擇30μm。

2.2 涂層打底厚度對(duì)織物正、反面K/S值的影響

2.2.1 有機(jī)硅改性水性聚丙烯酸酯(PA)打底厚度對(duì)織物正、反面K/S的影響

表5 不同厚度有機(jī)硅改性水性聚丙烯酸酯(PA)打底的織物正、反面K/S值

表6 不同厚度有機(jī)硅改性水性聚丙烯酸酯打底的織物正、反面K/S值

由表5和表6可以看出，織物打底后的上色變的困難。因?yàn)樯珴{已經(jīng)不是與織物作用，而是涂覆在涂層膠上，而涂層膠又不會(huì)與之發(fā)生反應(yīng)?？椢镏饕墓δ芏际怯赏繉幽z的決定，當(dāng)然隨著涂層厚度的增加，覆蓋量變大，表面顏色也變深。并且，由于色漿并未滲透入織物中，所以背面的顏色比未打底的的顏色要淺，透色情況有了較大的改善。

因?yàn)殡S著涂層膠用量增大，厚度增加，所以背面顏色滲透也相應(yīng)減少。但是由于涂層較薄，所以變化不是很大。

2.2.2 水性聚氨酯(PU)打底厚度對(duì)織物正、反面K/S的影響

表7 不同厚度水性聚氨酯(PU)打底對(duì)織物正、反面K/S值的影響

表8 不同厚度水性聚氨酯(PU)打底對(duì)織物正、反面K/S值的影響

由表7和表8可以看出，水性聚氨酯(PU)涂層膠在織物上形成的高分子膜有效阻擋了色漿滲透到纖維上，也起到了良好的防背滲效果。形成的高分子膜是連續(xù)而致密的，所以，厚度不同的膜，背面的透色量也基本相差無(wú)幾。

通過(guò)對(duì)織物雙面顏色深度的情況可以看出：只要是經(jīng)過(guò)打底的織物，背滲的情況基本相同，且已經(jīng)很少，可以滿足單面染色的要求。所以下一步的工藝改善中只需進(jìn)行預(yù)涂，至于打底的厚度，主要保證其他指標(biāo)的要求即可。

2.3 皂洗牢度及摩擦牢度

2.3.1 不同涂料染色涂層厚度對(duì)未打底織物皂洗牢度及摩擦牢度的影響

由表9看出：未經(jīng)預(yù)涂的織物皂洗牢度比較好，但是濕摩擦牢度都達(dá)不到2級(jí)，由此說(shuō)明粘合劑的用量不足。

表9 未打底的織物的皂洗牢度及摩擦牢度

2.3.2 不同涂層厚度對(duì)有機(jī)硅改性水性聚丙烯酸酯(PA)打底織物皂洗牢度及摩擦牢度的影響由表10看出，經(jīng)有機(jī)硅改性PA預(yù)涂層的織物皂洗牢度雖然基本達(dá)到3級(jí)左右，但是不及未經(jīng)過(guò)預(yù)涂層的織物。這是因?yàn)橛袡C(jī)硅改性PA涂層膠是水溶性的，在洗滌時(shí)由于受到較大的機(jī)械力沖擊下很容易脫落造成的[5]。而未打底的織物由于粘合劑通過(guò)焙烘而與織物交聯(lián)，所以涂料顆粒相對(duì)不易脫落。干摩擦牢度相對(duì)較好的原因是表面得色較未預(yù)涂層的淺，沾色也相對(duì)較少。

表10 經(jīng)有機(jī)硅改性水性聚丙烯酸酯(PA)預(yù)涂層織物的皂洗牢度及摩擦牢度

2.3.3 不同涂層厚度對(duì)水性聚氨酯(PU)打底織物皂洗牢度及摩擦牢度的影響

表11 經(jīng)水性聚氨酯(PU)預(yù)涂層織物的皂洗牢度及摩擦牢度

由表11看出，經(jīng)水性PU預(yù)涂層的織物皂洗牢度雖然基本達(dá)到3級(jí)以上，比未經(jīng)過(guò)預(yù)涂層的織物稍差。但是相對(duì)于經(jīng)有機(jī)硅改性PA預(yù)涂層織物的皂洗牢度及摩擦牢度又好些。這可能和兩種涂層膠的水溶性有關(guān)，水溶性大的更易于在洗滌中褪色。干摩擦牢度與經(jīng)有機(jī)硅改性PA預(yù)涂層織物的情況類似，這是因?yàn)橥繉幽z涂覆在色漿的下層，而干摩擦的測(cè)定基本在織物表面進(jìn)行，所以涂層膠種類對(duì)此影響較小。

總體看來(lái)：未經(jīng)過(guò)預(yù)涂層的織物皂洗牢度較好，經(jīng)PU預(yù)涂層的比經(jīng)PA預(yù)涂層的織物皂洗牢度稍好些。未打底的試樣干摩擦牢度相對(duì)差些, 經(jīng)PU預(yù)涂層的和經(jīng)PA預(yù)涂層的織物干摩擦牢度都比較好。但是所有試樣的濕摩擦牢度都比較差。從上述實(shí)驗(yàn)中看出，皂洗牢度和干摩擦都基本符合對(duì)普通織物的服用要求，但是濕摩擦牢度都比較差，需要進(jìn)一步優(yōu)化工藝條件，其工藝關(guān)鍵在于在保證手感相對(duì)較好的條件下合理增加粘合劑的用量。

2.4 粘合劑用量對(duì)有機(jī)硅改性水性聚丙烯酸酯(PA)打底織物摩擦牢度的影響

根據(jù)淺、中、深色將織物編號(hào)。且織物為從粘合劑用量對(duì)摩擦牢度影響選擇出來(lái)的滿足色牢度要求的織物。

2.4.1 有機(jī)硅改性水性聚丙烯酸酯(PA)打底超細(xì)涂料紅織物涂層染色

淺色：稱取3份0.5g超細(xì)涂料紅色漿，1#、2#、3#樣分別加入0.5g、1.0g、1.5g粘合劑。

中色：稱取3份1.0g超細(xì)涂料紅色漿，1#、2#、3#樣分別加入1.5g、2.0g、3.0g粘合劑。

深色：稱取3份3.0g超細(xì)涂料紅色漿，1#、2#、3#樣分別加入4.0g、5.0g、6.0g粘合劑。

最后將上述混合液加入到原糊中攪拌均勻，按上述1.2.1涂層染色工藝處理，以上染色后織物所測(cè)得的摩擦牢度如表12所示。

2.4.2 有機(jī)硅改性水性聚丙烯酸酯(PA)打底超細(xì)涂料黃織物涂層

淺色：稱取3份0.4g超細(xì)涂料黃色漿(固含量：27.0%)，1#、2#、3#樣分別加入0.8g、1.2g、1.6g粘合劑。

中色：稱取3份1.2g超細(xì)涂料黃色漿，1#、2#、3#樣分別加入2.0g、2.0g、3.6g粘合劑。

深色：稱取3份3.0g超細(xì)涂料黃色漿，1#、2#、3#樣分別加入4.0g、6.0g、7.0g粘合劑。

最后將上述混合液加入到原糊中攪拌均勻，按上述1.2.1涂層染色工藝處理，以上染色后織物所測(cè)得的摩擦牢度如表13所示。

2.4.3 有機(jī)硅改性水性聚丙烯酸酯(PA)打底超細(xì)涂料藍(lán)織物涂層

淺色：稱取3份0.35g超細(xì)涂料藍(lán)色漿(固含量：21.0%)，1#、2#、3#樣分別加入0.8g、1.2g、1.4g粘合劑。

中色：稱取3份1.0g超細(xì)涂料藍(lán)色漿，1#、2#、3#樣分別加入1.5g、2.0g、3.0g粘合劑。

表12 有機(jī)硅改性水性聚丙烯酸酯(PA)打底超細(xì)涂料紅涂層織物的摩擦牢度

表13 有機(jī)硅改性水性聚丙烯酸酯打底超細(xì)涂料黃涂層織物的摩擦牢度

表14 有機(jī)硅改性水性聚丙烯酸酯打底超細(xì)涂料藍(lán)涂層織物的摩擦牢度

深色：稱取3份3.0g超細(xì)涂料藍(lán)色漿，1#、2#、3#樣分別加入5.0g、6.0g、7.0g粘合劑。

最后將上述混合液加入到原糊中攪拌均勻，按上述1.2.1涂層染色工藝處理，以上染色后織物所測(cè)得的摩擦牢度如表14所示。

由表12、表13、表14可知：為了提高織物的摩擦牢度，基本上粘合劑用量越多牢度越高。但粘合劑必會(huì)影響織物的手感[1]，使織物表面變硬。所以為了保證織物的手感，我們只要達(dá)到織物干、濕摩擦牢度的基本要求即可。數(shù)據(jù)顯示除了中黃色和深黃色織物應(yīng)該選擇2#處方，其余都應(yīng)該選擇3#處方。相應(yīng)此時(shí)的超細(xì)涂料紅涂層織物粘合劑用量分別為6.25%、11.1%、18.9%；超細(xì)涂料紅涂層織物粘合劑用量分別7.82%、12.9%、19.4%；超細(xì)涂料黃涂層織物5.89%、11.1%、20%。

2.5 有機(jī)硅改性水性聚丙烯酸酯（PA）打底對(duì)不同顏色和深度織物正、反面K/S值的影響

由表15可以看出，隨著織物正面顏色深度的由淺到深，織物背面的K/S值也相應(yīng)的由小變大。這是因?yàn)榭椢锏拇虻椎暮穸仁窍嗤?，隨著超細(xì)涂料用量的增加，濃度變大，背面反射的顏色也就越深。

表15 超細(xì)涂料紅涂層織物

表16 超細(xì)涂料黃涂層織物

由表16可知，隨著織物正面顏色深度的由淺到深，織物背面的K/S值也相應(yīng)的由小變大。變化相對(duì)較小，這可能和顏色的種類有較大關(guān)系。

表17 超細(xì)涂料藍(lán)涂層織物

從表17看出，反面的K/S值也是隨著正面K/S值的增大而增大。

通過(guò)表15、16、17可知，總的來(lái)說(shuō)3種顏色的透色量都相差很少，而且K/S都只有0.3-0.4?；緦?duì)背面不產(chǎn)生影響，可以認(rèn)為基本滿足單面染色的要求。

3 結(jié)論

在30-50μm的薄涂層范圍內(nèi)，為了獲得最佳的手感，有機(jī)硅改性水性聚丙烯酸酯（PA）打底和水性聚氨酯（PU）打底的厚度分別為50、30μm。在此涂層厚度范圍內(nèi)涂層膠打底的織物的背滲量隨著涂層膠打底厚度的增加而減少，隨著色漿涂層厚度的增加而增大。經(jīng)過(guò)涂層膠打底的織物明顯比未打底而直接色涂的織物的背滲量低，但是在此涂層厚度變化范圍內(nèi)，背滲量雖然隨著厚度的增加而減少，但是變化基本相同。通過(guò)驗(yàn)證涂層的效果，可以看出織物經(jīng)過(guò)涂層染色的表面顏色對(duì)另一面的顏色基本不產(chǎn)生影響。涂層色漿處方中，淺色涂層織物的粘合劑用量控制在6%左右，中色涂層織物的粘合劑用量控制在12%左右，深色的粘合劑用量控制在20 %左右，可以獲得3級(jí)以上的干摩擦牢度和2-3級(jí)左右的濕摩擦牢度。

[1] 柴廣全，等. NF-1涂料染色粘合劑的研制與應(yīng)用[J]，印染，1994,20(3)：5-8.

[2] Joffe EE. Theologically Effect on Organic Pigments [J]. Journal Of Coat Technology, 1994(3)： 832.

[3] 羅瑞林.織物涂層[M]. 北京： 中國(guó)紡織出版社, 1994： 1-3, 19-44.

[4] 季烽.水性聚氨酯進(jìn)展[J]. 上?；? 1998,23 (10) ： 39-41.

[5] Meng Shung Y. Methods of Coating[J]. Journal of Coated Fabrics, 1996(10)： 87-l02.

10.3969/j.issn.1007-550X.2017.03.004

TS193.5

A

1007-550X（2017）03-0046-07

2017-01-03

劉彬（1967-），男，福建福州人，工程師，主要從事染整工藝研究和紡織品檢測(cè)。