水性聚丙烯酸酯對(duì)涂層商標(biāo)織物圖案打印效果的影響

朱 清， 徐丹丹， 潘園歌， 王成龍， 鄭今歡,3

(1. 浙江理工大學(xué) 先進(jìn)紡織材料與制備技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 浙江 杭州 310018；2. 浙江省清潔染整技術(shù)研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 浙江 紹興 312000； 3. 浙江理工大學(xué) 生態(tài)染整技術(shù)教育部工程研究中心， 浙江 杭州 310018)

商標(biāo)織物的傳統(tǒng)印刷方式不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力，且難以實(shí)現(xiàn)快速、小批量、多品種的按需印刷，為此，采用小型Epson標(biāo)簽打印機(jī)對(duì)涂層商標(biāo)織物進(jìn)行快速數(shù)碼噴墨打印，可省去傳統(tǒng)印刷方法所需要的制版設(shè)備以及膠片、版材等耗材[1]，實(shí)現(xiàn)商標(biāo)織物的快速按需印刷。但目前常規(guī)的涂層商標(biāo)織物大都只適用于油性墨水的噴墨印刷或柔性版印刷、輪轉(zhuǎn)機(jī)印刷、膠板印刷等，當(dāng)使用Epson標(biāo)簽打印機(jī)對(duì)涂層商標(biāo)織物進(jìn)行快速噴印時(shí)，易出現(xiàn)字跡模糊、圖案不清晰、耐摩擦色牢度低等問(wèn)題。主要原因是Epson標(biāo)簽打印機(jī)采用的是環(huán)保型水性墨水，在傳統(tǒng)的涂層商標(biāo)織物上不易被吸收，干燥速度慢，影響了Epson標(biāo)簽打印機(jī)在商標(biāo)行業(yè)的推廣使用。

噴墨打印紙隨著紙質(zhì)材料用吸墨層的深入研究，已經(jīng)得到了快速發(fā)展。噴墨打印紙的表面涂層主要是吸墨層，通常由樹脂、無(wú)機(jī)顏料等組成，起吸收和固定墨水的作用。無(wú)論是紙張還是紡織品，獲得高質(zhì)量打印效果的關(guān)鍵是吸墨層，理想的吸墨層既能快速吸收水性油墨，又能使墨滴不向周邊擴(kuò)散，同時(shí)吸墨層與墨水有足夠的親和力，因此，要研制適用于水性墨水?dāng)?shù)碼噴墨打印的涂層商標(biāo)織物，關(guān)鍵在于涂層漿料的配制、基材以及涂層劑種類的優(yōu)選。滌綸非織造布由紡織短纖維或者長(zhǎng)絲進(jìn)行定向或隨機(jī)排列而成，其纖維網(wǎng)結(jié)構(gòu)與噴墨打印紙表面結(jié)構(gòu)類似，且可省去傳統(tǒng)涂層商標(biāo)織物的退漿、水洗、熱定型等復(fù)雜繁瑣的處理工序。聚丙烯酸酯類涂層劑是紡織品用涂層劑的重要品種，通過(guò)合理的涂層漿配制和應(yīng)用，可形成具有吸墨性的多孔性薄膜，有效地吸收墨水[2-4]。

目前，市售的水性墨水(包括Epson標(biāo)簽打印機(jī)墨水)主要是水溶性丙烯酸樹脂[5-6]。前期研究發(fā)現(xiàn)，聚丙烯酸酯的結(jié)構(gòu)以及基布的特性對(duì)涂層膜的結(jié)構(gòu)和吸墨性有重要影響，選擇結(jié)構(gòu)合理的聚丙烯酸酯做涂層劑對(duì)水性墨水會(huì)有更好的吸收效果。本文以滌綸非織造布為涂層基布，通過(guò)設(shè)計(jì)合理的涂層漿配方，研究不同結(jié)構(gòu)的水性聚丙烯酸酯涂層劑對(duì)涂層性能和涂層結(jié)構(gòu)的影響，以及涂層結(jié)構(gòu)對(duì)商標(biāo)織物的吸墨速干性能、打印清晰度、耐摩擦色牢度等的影響，最終確定出綜合性能最優(yōu)的噴墨打印用商標(biāo)織物涂層劑。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)材料與儀器

材料：分散劑(泰安市泰山區(qū)鑫泉造紙助劑廠)；SaC-100型交聯(lián)劑(上海尤恩化工)；煅燒高嶺土(粒徑約為2 μm，揚(yáng)州帝藍(lán)化工原料有限公司)；吸納粉(粒徑約為6 μm，湖州新利商標(biāo)制帶有限公司)。 聚丙烯酸酯類涂層劑：EC-520改性純丙乳液、EC-507改性苯丙乳液、EC-506自交聯(lián)醋丙乳液、EH-829環(huán)氧改性自交聯(lián)丙烯酸乳液(無(wú)錫碩鼎化工有限公司)。滌綸非織造布(面密度為300 g/m2， 溫州永宏化纖有限公司)。

儀器： JJ-1A型數(shù)顯測(cè)速電動(dòng)攪拌器(常州市億能實(shí)驗(yàn)儀器廠)；Mastersizer2000型激光粒度儀(英國(guó)馬爾文公司)；MCR52型旋轉(zhuǎn)流變儀(奧地利AntonPaar公司)；202AS-0型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱(蘇州江東精密儀器有限公司)；HLKGM3125型刮刀涂布機(jī)(蘇州圣懇自動(dòng)化科技有限公司)；EPSON-TM-C-3520型標(biāo)簽打印機(jī)(愛(ài)普生有限公司)；Phenom Pro型臺(tái)式掃描電子顯微鏡(SEM，上海復(fù)納科學(xué)儀器有限公司)；DSA-20型視頻接觸角張力儀(德國(guó)Krüss公司)；HIROXKH-7700型三維視頻顯微鏡(美國(guó)科視達(dá)公司)；SLD08型耐摩擦色牢度測(cè)試儀試驗(yàn)機(jī)(天津博萊特儀器設(shè)備有限公司)。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 涂層漿的制備

在250 mL三口燒瓶中加入58%的水和1.5%的分散劑，置于攪拌器高速攪拌1 min后，分別加入9.5%的4種聚丙烯酸酯類涂層劑；繼續(xù)攪拌5 min后加入12%的吸納粉，高速攪拌至吸納粉分散均勻；再加入17%的高嶺土，攪拌30 min(轉(zhuǎn)速約為1 000 r/min)后加入2%的交聯(lián)劑，以500 r/min低速攪拌5 min得到涂層漿。

1.2.2 商標(biāo)織物的制備

設(shè)置涂布速度為4 m/min，涂層厚度為30 μm，采用干法涂層的方式將配制好的4種涂層漿用刮刀式涂布機(jī)分別均勻地施加到滌綸非織造布上，隨后在150 ℃條件下焙烘干燥50 s，得到商標(biāo)織物。

1.3 測(cè)試方法

1.3.1 粒徑測(cè)定

采用激光粒度分析儀對(duì)4種聚丙烯酸酯涂層劑粒徑及其分布進(jìn)行測(cè)試。

1.3.2 涂層漿流變性能測(cè)試

采用旋轉(zhuǎn)流變儀測(cè)定涂層漿在25 ℃溫度下，50～700 s-1剪切速率范圍內(nèi)的剪切力和黏度。

1.3.3 涂層商標(biāo)織物結(jié)構(gòu)測(cè)試

采用臺(tái)式掃描電子顯微鏡觀察不同聚丙烯酸酯涂層劑制得的商標(biāo)織物的表面形貌，并進(jìn)一步利用ImageJ軟件對(duì)SEM照片進(jìn)行分析，得到涂層商標(biāo)織物距離和剖面灰度值關(guān)系數(shù)據(jù)。

1.3.4 質(zhì)量損失率測(cè)試

選取15 cm × 15 cm的涂層商標(biāo)織物樣品，稱其質(zhì)量m1，然后在上面滴加10 mL的水性墨水，于恒溫恒濕箱(溫度(70 ± 2) ℃、相對(duì)濕度(50 ± 2)%)中自然干燥，每隔1 min稱量干燥后的樣布質(zhì)量m2，直至其質(zhì)量不再變化為止。按下式[7]計(jì)算質(zhì)量損失率：

M=(m1-m2)/m1×100%

1.3.5 接觸角測(cè)試

利用視頻接觸角張力儀測(cè)試每滴(2 μL)墨水在商標(biāo)織物表面的接觸角，考察其吸墨性。

1.3.6 圖像清晰度測(cè)試

1.3.6.1墨點(diǎn)圓度 墨點(diǎn)圓度是用來(lái)判斷滴定墨點(diǎn)和理想值接近程度的參數(shù)[8]。由于墨水在涂層商標(biāo)織物表面擴(kuò)散和滲透，墨點(diǎn)邊緣不可能絕對(duì)圓滑，圓度值越接近1時(shí)，涂層商標(biāo)織物的打印清晰度越好。本文用視頻接觸角張力儀在每種涂層劑涂層后的商標(biāo)織物表面勻速滴下2 μL墨滴后，用相機(jī)記錄墨滴的形態(tài)，再用IPP軟件計(jì)算墨點(diǎn)的圓度，其計(jì)算公式為

Rd=4πA/P2

式中：Rd為墨點(diǎn)圓度；A為墨點(diǎn)面積，cm2；P為墨點(diǎn)周長(zhǎng)，cm。其中墨點(diǎn)的周長(zhǎng)和面積包含墨點(diǎn)滲化部分。

1.3.6.2線條的擴(kuò)散寬度 使用標(biāo)簽打印機(jī)在商標(biāo)織物表面打印線條，然后放置于恒溫恒濕箱(溫度為(23±2) ℃，相對(duì)濕度為(50±2)%)中平衡 4 h后，選取規(guī)格為3.5 mm × 1.5 mm的線條用三維視屏顯微鏡放大50倍，觀察其表面形貌，再通過(guò)IPP軟件計(jì)算線條的擴(kuò)散寬度?？疾煸谏虡?biāo)織物上打印相同規(guī)格線條的寬度變化，方差越小，說(shuō)明其打印效果越好。

1.3.6.3打印文本 使用標(biāo)簽打印機(jī)在商標(biāo)織物表面打印文本，從打印文本中選取數(shù)字“0”，用三維視屏顯微鏡擴(kuò)大100倍，通過(guò)觀察其打印文本的質(zhì)量來(lái)評(píng)價(jià)打印效果。

1.3.7 色牢度測(cè)試

參照GB/T 3920—2008 《紡織品 色牢度試驗(yàn) 耐摩擦色牢度》，采用耐磨擦色牢度測(cè)試試驗(yàn)機(jī)對(duì)噴墨打印后的商標(biāo)織物進(jìn)行耐摩擦色牢度測(cè)試。

2 結(jié)果與討論

2.1 涂層劑的粒徑及其分布分析

涂層劑的粒徑及其分布對(duì)涂層表面結(jié)構(gòu)及性質(zhì)有重要影響，一般涂層劑粒徑越小，分布越均勻，涂層表面的光滑度越好。4種涂層劑的粒徑分布結(jié)果如圖1和表1所示?？芍焊男约儽橐汉透男员奖橐旱牧椒植记€基本重合，粒徑分布較均勻，平均粒徑均在0.1 μm左右；其次是環(huán)氧改性自交聯(lián)丙烯酸乳液；粒徑最大的是自交聯(lián)醋丙乳液。這4種聚丙烯酸酯涂層劑的粒徑均遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于填料的粒徑(其中高嶺土的平均粒徑為2 μm，吸納粉的平均粒徑為6 μm)，因此可很好地填充在填料粒子的孔隙中間，減少涂層商標(biāo)織物表面的大孔，進(jìn)而提高商標(biāo)織物表面平整度以及光滑度。

圖1 涂層劑粒徑分布曲線Fig.1 Particle size distribution curve of coating agent

表1 涂層劑粒徑分布數(shù)據(jù)Tab.1 Particle size distribution data of coating agent

2.2 涂層漿流變性能分析

按照1.2.1節(jié)制備工藝配制4種涂層劑的涂層漿，對(duì)其流變性能進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果如圖2所示。從圖2(a) 可以看出，不同涂層劑制成的涂層漿體系中，剪切力隨著剪切速率的增大而增大，其中改性苯丙乳液的增速最大，其他3種涂層劑相對(duì)較小。說(shuō)明在同等條件下，在含不同涂層劑的涂層漿體系中，改性苯丙乳液對(duì)涂層漿中聚合物尤其是填料的纏繞交聯(lián)程度最大。

圖2 涂層劑對(duì)聚丙烯酸酯涂層漿流變性能的影響Fig.2 Effect of coating agent on rheological properties of polyacrylate coating slurry. (a) Shear force-shear rate curves of coating slurry; (b) Viscosity-shear rate curves of coating slurry

從圖2(b)可以看出：由不同涂層劑制得的涂層漿體系，其涂層黏度均隨著剪切速率的增大而逐漸減?。辉诩羟兴俾氏鄬?duì)較低的情況下，剪切黏度的下降幅度較大；而在相對(duì)較高的剪切速率下，涂層漿黏度下降趨勢(shì)變緩，最后趨于平衡，表現(xiàn)為明顯的假塑性流體的特征——剪切變稀的現(xiàn)象[9]。這是由于在聚丙烯酸酯涂層漿體系中，高剪切速率下分子發(fā)生解纏結(jié)，漿體的黏度下降，從而出現(xiàn)剪切變稀現(xiàn)象。同時(shí)還可發(fā)現(xiàn)，以改性苯丙乳液制備的涂層漿黏度下降最快，但總體黏度仍高于其他3種。這使得以改性苯丙乳液制備的涂層漿在刮刀涂布過(guò)程中既具有較好的流動(dòng)性，使?jié){料與基布更好地結(jié)合，同時(shí)又不會(huì)出現(xiàn)流掛現(xiàn)象。

2.3 商標(biāo)織物表面形貌分析

涂層織物的表面形貌和微觀結(jié)構(gòu)很大程度上決定了商標(biāo)織物的性能，利用臺(tái)式掃描電鏡表征了經(jīng)4種涂層漿涂層后制得的商標(biāo)織物以及織物原樣的表面形貌，結(jié)果如圖3所示?？梢钥闯觯何唇?jīng)涂層的織物原樣，表面存在大量過(guò)大孔隙，不適合數(shù)碼噴墨打??；而涂層后的商標(biāo)織物表面既無(wú)纖維裸露，且大量過(guò)大的孔隙消失，這使其能夠應(yīng)用于噴墨打印。但這些不同結(jié)構(gòu)涂層劑涂層后的商標(biāo)織物表面，又存在著一些明顯差異。

圖4 不同聚丙烯酸酯涂層漿制備的涂層商標(biāo)織物的距離與剖面灰度值關(guān)系曲線Fig.4 Relationship between distance and profile gray value of coated label fabrics made of different polyacrylate coating slurry.(a) Pure acrylic; (b) Styrene-acrylic; (c)Vinegar-acrylic; (d) Epoxy modified acrylic

利用ImageJ軟件對(duì)SEM照片進(jìn)行分析，得到涂層商標(biāo)織物的距離與剖面灰度值的關(guān)系如圖4所示。可看出，與織物原樣相比，涂層后商標(biāo)織物的表面灰度值起伏程度均降低，表明其表面粗糙度降低。

4種不同涂層漿中，經(jīng)改性純丙乳液和自交聯(lián)醋丙乳液涂層后的樣品灰度值起伏較大，而經(jīng)改性苯丙乳液和環(huán)氧改性自交聯(lián)丙烯酸乳液涂層后的樣品灰度值基本保持在同一水平線。說(shuō)明改性純丙乳液制得的涂層表面平整度不高，自交聯(lián)醋丙乳液所制得的涂層表面凹凸不平，改性苯丙乳液和環(huán)氧改性自交聯(lián)丙烯酸乳液涂層表面的粗糙度較小。這可能是由于改性純丙乳液沒(méi)有很好地與填料結(jié)合，出現(xiàn)了部分涂層劑外露；自交聯(lián)醋丙乳液涂層后的織物形成的微孔尺寸差別較大，且分布不均勻，結(jié)合圖1 分析，這可能是由于自交聯(lián)醋丙乳液的粒徑較大且分布不均勻所致；環(huán)氧改性自交聯(lián)丙烯酸乳液由于是自交聯(lián)型涂層劑，內(nèi)部有很多自交聯(lián)的點(diǎn)，導(dǎo)致涂層膜的抗沖擊性和韌性下降[10]，使商標(biāo)織物涂層膜表面出現(xiàn)大量裂縫。相對(duì)于其他 3種涂層漿，改性苯丙乳液制得的涂層商標(biāo)織物表面微孔結(jié)構(gòu)分布較均勻，涂層表面較為平整；這可能是因?yàn)楦男员奖橐毫捷^小且分布較均勻，同時(shí)，改性苯丙乳液能夠與填料較好地結(jié)合。從經(jīng)不同結(jié)構(gòu)涂層漿涂層后的商標(biāo)織物SEM照片進(jìn)行初步分析可知，以改性苯丙乳液制備的涂層商標(biāo)織物打印后的綜合性能是最優(yōu)的。

2.4 表面結(jié)構(gòu)與噴墨打印效果的相關(guān)性

涂層織物的表面結(jié)構(gòu)很大程度上決定了商標(biāo)織物的打印效果，涂層材料的結(jié)構(gòu)基本上都是雜亂無(wú)序的，類似多孔介質(zhì)，但大量研究表明，大部分多孔材料的隨機(jī)無(wú)序結(jié)構(gòu)，在一定尺寸范圍內(nèi)是有規(guī)律可循的[11-12]。為此，本文對(duì)涂層表面結(jié)構(gòu)和商標(biāo)織物數(shù)碼打印效果間的相關(guān)性進(jìn)行了研究。利用小型Epson標(biāo)簽打印機(jī)對(duì)4種涂層劑制備的涂層商標(biāo)織物進(jìn)行噴墨打印，并對(duì)打印后涂層商標(biāo)織物的圖案清晰度和吸墨速干性能進(jìn)行表征，再結(jié)合涂層商標(biāo)織物的表面孔隙率數(shù)據(jù)，對(duì)二者之間的相關(guān)性進(jìn)行了研究。

2.4.1 墨點(diǎn)圓度對(duì)打印效果的影響

墨點(diǎn)圓度與打印質(zhì)量的清晰度密切相關(guān)，理論上滲透、滲色和羽化現(xiàn)象越不嚴(yán)重，圓度越接近1，商標(biāo)織物打印后圖像清晰度越高。圖5示出涂層商標(biāo)織物的滴定墨點(diǎn)?？梢钥闯觯@4種涂層劑中自交聯(lián)醋丙乳液和環(huán)氧改性自交聯(lián)丙烯酸乳液涂層后的商標(biāo)織物上墨點(diǎn)邊緣擴(kuò)散嚴(yán)重，改性純丙乳液和改性苯丙乳液涂層后墨點(diǎn)邊緣擴(kuò)散程度較??；改性苯丙乳液的墨點(diǎn)圓度數(shù)值與1最接近，其次依次是改性純丙乳液、環(huán)氧改性自交聯(lián)丙烯酸乳液和自交聯(lián)醋丙乳液。

圖5 涂層商標(biāo)織物的滴定墨點(diǎn)Fig.5 Titration point of coated label fabric. (a) Pure acrylic; (b) Styrene-acrylic; (c)Vinegar-acrylic; (d) Epoxy modified acrylic

2.4.2 線條質(zhì)量對(duì)打印效果的影響

線條的打印質(zhì)量常被用來(lái)作為評(píng)價(jià)清晰度的重要指標(biāo)[8]。圖6示出不同聚丙烯酸酯涂層商標(biāo)織物的打印線條。

圖6 不同聚丙烯酸酯涂層漿制備的涂層商標(biāo)織物的打印線條Fig.6 Printed lines of coated label fabrics made from different polyacrylate coating clurry. (a) Pure acrylic; (b) Styrene-acrylic; (c)Vinegar-acrylic; (d) Epoxy modified acrylic

從圖6可知：經(jīng)4種涂層漿涂層后的商標(biāo)織物打印出來(lái)的線條會(huì)出現(xiàn)露白點(diǎn)的情況，環(huán)氧改性自交聯(lián)丙烯酸乳液露白點(diǎn)情況最嚴(yán)重，改性苯丙乳液露白點(diǎn)情況最輕。結(jié)合表2所示打印線條寬度數(shù)據(jù)可以看出，環(huán)氧改性自交聯(lián)丙烯酸乳液的平均寬度最小。這說(shuō)明噴墨打印時(shí)，墨水在經(jīng)環(huán)氧改性自交聯(lián)丙烯酸乳液涂層后的商標(biāo)織物垂直方向上的滲透速度遠(yuǎn)大于平面擴(kuò)散的速度，墨水來(lái)不及向四周鋪展，這樣就會(huì)導(dǎo)致白點(diǎn)的產(chǎn)生，同時(shí)線條的擴(kuò)散寬度值會(huì)變小。理想的狀態(tài)是打印后的線條既不出現(xiàn)露白點(diǎn)，同時(shí)測(cè)量的線條寬度方差值較小，即打印精度高。

表2 不同聚丙烯酸酯涂層漿制備的涂層商標(biāo)織物的線條寬度數(shù)據(jù)Tab.2 Line width data for coated trademark fabricsade from different polyacrylate coating clurry

圖7示出涂層商標(biāo)織物打印文本圖。可以看出，自交聯(lián)醋丙乳液和環(huán)氧改性自交聯(lián)丙烯酸乳液的文字露白嚴(yán)重，得色量較低，經(jīng)改性純丙乳液涂層后打印出來(lái)的字跡表面也有幾處出現(xiàn)露白情況，而經(jīng)改性苯丙乳液涂層后的字跡表面墨量分布均勻，文本較為清晰。綜上可以發(fā)現(xiàn)，經(jīng)改性苯丙乳液涂層后的商標(biāo)織物的打印效果較為理想。

圖7 不同聚丙烯酸酯涂層漿制備的涂層商標(biāo)織物打印文本圖(×100)Fig.7 Printed text image of coated label fabrics made from different polyacrylate coating slurry(×100). (a) Pure acrylic; (b) Styrene-acrylic; (c)Vinegar-acrylic; (d) Epoxy modified acrylic

2.4.3 孔隙結(jié)構(gòu)對(duì)打印效果的影響

利用ImageJ軟件[13-14]對(duì)圖3商標(biāo)織物的SEM照片進(jìn)行分區(qū)間處理，統(tǒng)計(jì)涂層商標(biāo)織物表面的孔徑分布與孔隙率，進(jìn)一步研究涂層表面結(jié)構(gòu)與打印效果間的相關(guān)性。表3示出不同聚丙烯酸酯涂層漿制備的涂層商標(biāo)織物的孔隙率數(shù)據(jù)。

表3 不同聚丙烯酸酯涂層漿制備的涂層商標(biāo)織物孔隙分布Tab.3 Pore distribution of coated label fabric made from different polyacrylate coating slurry

由表3可以看出，在0.001～0.010 μm2孔面積區(qū)間，環(huán)氧改性自交聯(lián)丙烯酸乳液的孔隙率最高，改性苯丙乳液孔隙率最低，改性純丙乳液和自交聯(lián)醋丙乳液的孔隙率在二者之間。結(jié)合圖6可以發(fā)現(xiàn)：環(huán)氧改性自交聯(lián)丙烯酸乳液打印后的露白情況最嚴(yán)重，其次是自交聯(lián)醋丙乳液和改性純丙乳液，改性苯丙乳液的露白情況最輕，說(shuō)明涂層商標(biāo)織物在0.001～0.010 μm2區(qū)間孔隙率高于0.509%時(shí)，噴印圖案易出現(xiàn)露白情況，且隨著孔隙率的升高，露白情況隨之增加；在0.01～0.10 μm2區(qū)間，環(huán)氧改性自交聯(lián)丙烯酸乳液的孔隙率最高，改性純丙乳液孔隙率最低，改性苯丙乳液和自交聯(lián)醋丙乳液的孔隙率在二者之間；在0.1～1.0 μm2區(qū)間，自交聯(lián)醋丙乳液的孔隙率最高，其次是環(huán)氧改性自交聯(lián)丙烯酸乳液和改性純丙乳液，改性苯丙乳液最低。結(jié)合圖5 可以發(fā)現(xiàn)，0.1～1.0 μm2區(qū)間涂層商標(biāo)織物的孔隙率如果高于2.656%，就容易出現(xiàn)墨水滲化現(xiàn)象，同時(shí)，隨著孔隙率的增加，滲化程度加劇，打印清晰度降低。在1～100 μm2的孔面積區(qū)間里，4種涂層漿涂層商標(biāo)織物的孔面積大都分布在 1 μm2左右，如果這個(gè)區(qū)間孔隙率過(guò)高，超過(guò)9%以上，則涂層商標(biāo)織物表面大孔結(jié)構(gòu)較多，不利于墨滴的均勻滲透，打印文本圖案的連續(xù)性較差。由于涂層劑結(jié)構(gòu)的不同導(dǎo)致其流變性和涂層性能不同，影響了填充劑的分布及微孔的形成，因而4種聚丙烯酸酯涂層漿涂層后形成的微孔尺寸及分布差異較大，也一定程度上影響了噴印效果。

鑒于商標(biāo)織物表面光滑平整，孔隙分布均勻時(shí)，接觸角越小，其對(duì)水性墨水的吸收性能越強(qiáng)；質(zhì)量損失率隨時(shí)間的變化越大時(shí)，墨水在商標(biāo)織物表面干燥的時(shí)間越快。接觸角和質(zhì)量損失率分別從涂層樣品對(duì)水性墨水的吸收和干燥2個(gè)方面，間接地反映出經(jīng)不同改性結(jié)構(gòu)的聚丙烯酸酯制備的涂層商標(biāo)織物的吸墨速干性能。

通過(guò)測(cè)定水性油墨在涂層商標(biāo)織物上的接觸角和質(zhì)量損失率來(lái)表征其吸墨速干性能，結(jié)果如圖8、9所示?？芍核阅诮?jīng)改性苯丙乳液涂層后的商標(biāo)織物表面的接觸角最小，為33.76°；經(jīng)環(huán)氧改性自交聯(lián)丙烯酸乳液涂層后的商標(biāo)織物表面接觸角最大，為37.41°；同一時(shí)間點(diǎn)不同涂層漿涂層后樣品的質(zhì)量損失率從大到小排列依次為改性苯丙乳液、自交聯(lián)醋丙乳液、改性純丙乳液、環(huán)氧改性自交聯(lián)丙烯酸乳液。

圖8 涂層漿對(duì)商標(biāo)織物表面接觸角的影響Fig.8 Effect of coating agent on surface contact angle of lable fabric. (a) Pure acrylic;(b) Styrene-acrylic;(c)Vinegar-acrylic;(d) Epoxy modified acrylic

圖9 水性墨水質(zhì)量損失率和時(shí)間的關(guān)系曲線Fig.9 Relationship curves between weight loss rate of waterborne ink and time

綜上所述，改性苯丙乳液制備涂層漿時(shí)，涂層商標(biāo)織物的打印效果及吸墨速干性能均優(yōu)于其他3種涂層劑的。

2.5 耐摩擦色牢度

選取經(jīng)不同涂層漿制備的商標(biāo)織物，對(duì)打印后的涂層商標(biāo)織物進(jìn)行耐摩擦色牢度測(cè)試，結(jié)果表4所示?？梢钥闯觯焊男员奖橐和繉拥纳虡?biāo)織物耐干、濕摩擦色牢度均是最好的，其中耐干摩擦色牢度達(dá)到4級(jí)；其他3種涂層漿無(wú)論是干、濕摩擦色牢度均較差。其中環(huán)氧改性自交聯(lián)丙烯酸乳液涂層的商標(biāo)織物耐干、濕摩擦色牢度均只有2級(jí)。導(dǎo)致這種現(xiàn)象的主要原因是：一方面在于涂層中形成的孔隙結(jié)構(gòu)及分布是否合理；另一方面在于涂層漿自身所具有的性質(zhì)。4種不同改性結(jié)構(gòu)的聚丙烯酸酯涂層漿中，只有改性苯丙乳液含有拒水性單體苯乙烯，而自交聯(lián)醋丙乳液還含有親水性功能單體醋酸乙烯，因此，以改性苯丙乳液涂層的商標(biāo)織物其耐摩擦色牢度性能較佳。

表4 涂層漿對(duì)打印商標(biāo)織物耐摩擦色牢度的影響Tab.4 Effect of coating agent on color fastness to rubbing of printed trademark fabrics 級(jí)

3 結(jié) 論

本文設(shè)計(jì)了聚丙烯酸酯涂層漿并將其應(yīng)用到滌綸非織造布上，分析了涂層劑粒徑分布及孔隙結(jié)構(gòu)對(duì)涂層漿流變性能、涂層織物的吸墨速干性能、噴墨打印后圖像清晰度等性能影響，得到如下主要結(jié)論。

1)4種不同結(jié)構(gòu)的水性聚丙烯酸酯涂層劑中，改性苯丙乳液乳液粒徑分布均勻，且制備出的涂層漿流變性能最佳。

2)與其他3種涂層劑相比，改性苯丙乳液涂層后商標(biāo)織物的接觸角最小，為33.76°，吸墨速干性能好；墨點(diǎn)圓度最接近于1，線條基本不露白，打印文本清晰；耐干摩擦色牢度達(dá)到4級(jí)，為商標(biāo)織物最適涂層劑。

3)涂層商標(biāo)織物在0.001～0.010 μm2孔面積區(qū)間內(nèi)的孔隙率高于0.509%時(shí)，噴印圖案易出現(xiàn)露白情況，且隨著孔隙率的升高，露白現(xiàn)象加劇；在0.1～1.0 μm2區(qū)間內(nèi)的孔隙率高于2.656%時(shí)，易出現(xiàn)墨水滲化現(xiàn)象；在1～100 μm2的區(qū)間內(nèi)，孔數(shù)急劇減小，但單個(gè)孔的面積增大，如果這個(gè)區(qū)間孔隙率過(guò)高，超過(guò)9%以上，則涂層商標(biāo)織物表面大孔結(jié)構(gòu)較多，打印文本圖案的連續(xù)性較差。

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