膜厚儀在納米表面處理織物結(jié)構(gòu)色生產(chǎn)中的應(yīng)用

關(guān)德輝，鄧天澤，王忠雨，熊少妹

（廣東欣豐科技有限公司，廣東開平 529300）

傳統(tǒng)染整行業(yè)中，織物的印染加工需耗費(fèi)大量的水資源和化學(xué)染料、助劑等，這些化學(xué)物質(zhì)的使用及排放對環(huán)境造成了極大的破壞。國家環(huán)保政策日趨嚴(yán)厲，傳統(tǒng)染整行業(yè)的發(fā)展日益艱難［1］。納米表面處理技術(shù)中的磁控濺射法可在織物表面沉積納米膜層，利用物理光學(xué)原理實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)色，不需要化學(xué)試劑染色，并可節(jié)約大量水，是一種無污染的新型織物顏色制備方式，對于降低環(huán)境壓力、開發(fā)新的紡織品顏色生產(chǎn)方式有十分重要的意義［2-3］。

在織物基底上用磁控濺射法制備結(jié)構(gòu)色的過程中，織物表面納米膜層的厚度直接關(guān)系到結(jié)構(gòu)色的顏色表現(xiàn)，而膜層厚度往往與濺射電源的濺射效率、沉積時(shí)間等因素有關(guān)。因此，對于織物結(jié)構(gòu)色生產(chǎn)的卷繞鍍膜來說，有必要關(guān)注濺射電流的調(diào)整、生產(chǎn)所需的靶材數(shù)量、靶材不同階段濺射速率的變化及其他干擾因素對膜厚及顏色的影響。由于織物的不透明性和表面的不平整性，很難用臺階儀或者電鏡分析出織物上膜層的光學(xué)厚度或物理厚度；而用光度計(jì)指導(dǎo)織物結(jié)構(gòu)色的制備有一定實(shí)用性，但在生產(chǎn)工藝等因素發(fā)生變化時(shí)，很難量化調(diào)整相關(guān)的可控因素來實(shí)現(xiàn)織物結(jié)構(gòu)色穩(wěn)定的重復(fù)生產(chǎn)［4］。本研究在卷繞鍍膜區(qū)域設(shè)置位置固定的膜厚儀，利用膜厚儀的監(jiān)測及相關(guān)數(shù)據(jù)換算指導(dǎo)織物表面結(jié)構(gòu)色的重復(fù)、穩(wěn)定生產(chǎn)。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 材料與設(shè)備

材料：新、舊圓柱鈦靶各一根（舊圓柱Ti靶的剩余壽命約50%），滌綸織物春亞紡（幅寬為24 cm），高純氬氣、氮?dú)?、氧氣（純?9.999%）。

設(shè)備：卷繞磁控濺射鍍膜機(jī)（公司自主研發(fā)），SQM-160型膜厚儀［英?？担◤V州）真空儀器有限公司，配有旋轉(zhuǎn)靶位、直流電源］，便攜式測色儀（深圳市三恩時(shí)科技有限公司）。

1.2 結(jié)構(gòu)色的制備

采用卷繞磁控濺射鍍膜方法，樣品為幅寬24 cm的春亞紡長卷，基布安裝后進(jìn)行必要的抽氣、預(yù)濺射。調(diào)整好膜厚儀的參數(shù)，由于此次制備的結(jié)構(gòu)色由3層不同膜層組成，故在膜厚儀里依次設(shè)置好膜層1（FILM1）、膜層2（FILM2）、膜層3（FILM3）對應(yīng)的密度因子、Tooling值、Z-比值以備用。

分別鍍覆3段春亞紡，每段2 m，傳動速度為0.5 m/min。靶材選用新圓柱Ti靶，保持膜層1和膜層2的參數(shù)不變，以膜層3的電流為變量，以總膜厚不變?yōu)槟繕?biāo)，記錄實(shí)際鍍膜層數(shù)，工藝參數(shù)見表1～3。

表1 第1段春亞紡工藝參數(shù)

表2 第2段春亞紡工藝參數(shù)

表3 第3段春亞紡工藝參數(shù)

靶材使用舊圓柱Ti靶，重復(fù)前面的實(shí)驗(yàn)步驟，工藝參數(shù)見表4～6。

表4 第4段春亞紡工藝參數(shù)

表5 第5段春亞紡工藝參數(shù)

表6 第6段春亞紡工藝參數(shù)

1.3 測試

結(jié)構(gòu)色的顏色：采用便攜式測色儀進(jìn)行測試，輔以目視檢測。

色差：參照GB/T 8424.3—2001《紡織品 色牢度試驗(yàn)色差計(jì)算》進(jìn)行測試，計(jì)算式為：

ΔE*ab=[(ΔL*)2+(Δa*)2+(Δb*)2]1/2

式中，ΔE*為總色差；ΔL*、Δa*、Δb*均為顏色參數(shù)。

2 結(jié)果與討論

2.1 鍍膜春亞紡的顏色

上述6段工藝處理后，春亞紡的顏色測試結(jié)果見表7。

表7 鍍膜春亞紡的顏色

2.2 鍍膜春亞紡的色差

以第1段春亞紡顏色值作為基準(zhǔn)，另外5段分別與第1段進(jìn)行比較，色差分別為：ΔE*12=1.70、ΔE*13=1.14、ΔE*14=1.21、ΔE*15=1.66、ΔE*16=1.05。紡織品的變色評定（GB/T 250—2008《紡織品色牢度試驗(yàn)評定變色用灰色樣卡》）見表8。參照紡織品變色國標(biāo)評級，本實(shí)驗(yàn)色差對應(yīng)的色牢度等級可以達(dá)到4級及以上，目測色差較小，說明顏色的重現(xiàn)誤差已達(dá)到了國家標(biāo)準(zhǔn)。因此，參照膜厚儀顯示相同膜厚而進(jìn)行的不同工藝生產(chǎn)的春亞紡顏色展現(xiàn)出良好的重現(xiàn)性。

表8 GB/T 250—2008色差評級標(biāo)準(zhǔn)

2.3 結(jié)果分析

在春亞紡基布結(jié)構(gòu)色生色層膜厚一致的情況下，濺射電流或靶材壽命在一定程度上的改變僅影響顏色的生色速率，不影響最終顏色的重現(xiàn)性。不同工藝生產(chǎn)的基布顏色色差能控制在1.70以內(nèi)，對應(yīng)的色牢度變色達(dá)到4級，符合常規(guī)紡織品對色差的要求。

在生產(chǎn)速率改變時(shí)，膜厚儀可檢測膜厚，以此監(jiān)測春亞紡結(jié)構(gòu)色生色層的顏色效果，確保春亞紡結(jié)構(gòu)色的重現(xiàn)性，對紡織品結(jié)構(gòu)色量產(chǎn)的生產(chǎn)控制具有實(shí)際指導(dǎo)意義。

3 結(jié)論

在卷繞磁控濺射法制備織物基底結(jié)構(gòu)色的過程中，濺射電流或靶材壽命在一定范圍內(nèi)的改變僅在生色速率上稍有影響，基本不影響最終顏色的重現(xiàn)性；用膜厚儀監(jiān)控各個(gè)膜層的總厚度，只要膜層總厚度保持與之前的生產(chǎn)工藝一致，就能夠使不同批次的紡織品顏色色差達(dá)到紡織品變色國標(biāo)評級要求。本研究對紡織品結(jié)構(gòu)色的量產(chǎn)具有實(shí)際指導(dǎo)意義。