張建麗，韓 冰，馮希程

(1.河南工程學(xué)院 材料與化學(xué)工程系，河南 鄭州 450007；2.溫州歐海昌隆化纖制品廠,浙江 溫州 325014)

紡粘法非織造布的生產(chǎn)流程短、生產(chǎn)效率高、產(chǎn)品性能優(yōu)良，符合當(dāng)今世界非織造布產(chǎn)品的發(fā)展方向[1].非織造布應(yīng)用廣泛，如原料、化工輔料、加工設(shè)備；各種土工合成材料、過(guò)濾材料及原料；交通用的紡織品及內(nèi)飾品；建筑用的紡織品(包括防水材料)；醫(yī)療衛(wèi)生用紡織品、防護(hù)服、用既棄品等；造紙用紡織品及其輔料等[2].紡粘丙綸非織造布可進(jìn)行不同方法的整理,包括浸漬、涂層、印花、染色、軋花、刷毛、磨毛、植絨、軋光、層合等[3].涂料染色是非織造布常用的染色方法.涂料對(duì)纖維無(wú)選擇性，與纖維間沒(méi)有親和力，借助于高分子的粘合劑、交聯(lián)劑在烘燥過(guò)程中形成類似蜂房狀結(jié)構(gòu)的網(wǎng)膜，將涂料微粒包縛或鑲嵌其中并粘著在織物上，達(dá)到染著織物的目的.本研究以自交聯(lián)型粘合劑為涂料上染的粘合成分，從粘合劑的濃度等方面對(duì)織物染色牢度、斷裂強(qiáng)力、透氣性能、透濕性能的影響探討了染色工藝，使染色產(chǎn)品的各項(xiàng)性能指標(biāo)符合標(biāo)準(zhǔn)要求.

1 實(shí) 驗(yàn)

1．1 材料與儀器

材料：丙論紡粘非織造布(12 g/m2，河南飄安無(wú)紡布有限公司)；

試劑：YX-105 染色粘合劑，含固量為20%，常熟市雙利亞辛物貿(mào)有限公司； 丙烯酸酯粘合劑，鄭州印染廠粘膠分廠； 白乳膠，自制； YX-201增稠劑，常熟市雙利亞辛物貿(mào)有限公司； 涂料，鄭州印染廠.

儀器：無(wú)極恒速攪拌器，鞏義市英峪予華儀器廠； 永磁直流電動(dòng)機(jī)，北京京偉電器有限公司； 熱風(fēng)烘箱RC-6X，軋染機(jī)RC-BO，K/S值測(cè)試儀，上海一派印染技術(shù)有限公司； M57113 型摩擦色牢度儀，青島山紡儀器有限公司； HD026N 型電子織物強(qiáng)力儀，通宏大實(shí)驗(yàn)儀器有限公司； YG4610 數(shù)字織物透氣量?jī)x，溫州方圓儀器有限公司； 透濕杯，石獅千禧龍工貿(mào)有限公司.

1．2 染色工藝流程

浸軋(一浸一軋)→熱風(fēng)烘干(105 ℃，120 s)→焙烘(110～135 ℃，60 s)

1．3 測(cè)試方法

耐摩擦色牢度按紡織品色牢度試驗(yàn)評(píng)定沾色用灰色樣卡GB/T 251-2008方法進(jìn)行干摩擦牢度的等級(jí)評(píng)定.

織物強(qiáng)伸性按照 FZ/T 60005-1991標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定.

透氣性按照織物透氣性試驗(yàn)方法GB/T 5453-1997 標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行透氣性試驗(yàn)評(píng)定.

織物透濕性按照GB/T 12704-1991《織物透濕量測(cè)定方法 透濕杯法A法》進(jìn)行測(cè)試.由下式計(jì)算透濕率[4].

式中，WVT為每平方米每天(24 h)的透濕量(g·m-2d-1)； Δm為同一試驗(yàn)組合體兩次稱量之差(g)；S為試樣的試驗(yàn)面積(m2)；t為試驗(yàn)時(shí)間(h).

2 結(jié)果及討論

2．1 染色工藝條件確定

2.1.1 粘合劑濃度對(duì)摩擦色牢度的影響

粘合劑是涂料固著于織物的介質(zhì)，用量高時(shí)牢度好，但成本升高，并且影響織物的力學(xué)性能.采用增稠劑質(zhì)量濃度0.5%，涂料質(zhì)量濃度0.5%～2%，粘合劑質(zhì)量濃度5%～20%，一浸一軋，壓力 0.4 MPa，烘干溫度105 ℃，焙烘溫度為130 ℃，時(shí)間60 s.染色后測(cè)其干摩擦牢度，用灰色樣卡進(jìn)行級(jí)別評(píng)定，結(jié)果見表1.

表1 染色織物的摩擦色牢度Tab.1 Dyed fabric friction color fastness

由表1知，在涂料質(zhì)量濃度0.5% 的情況下，隨著粘合劑濃度的增大，所染非織造布的摩擦色牢度逐漸增大，但當(dāng)粘合劑質(zhì)量濃度達(dá)到10%以后，摩擦色牢度基本不變；隨著涂料濃度的增加，達(dá)到一定牢度的黏合劑用量也隨之增大，當(dāng)涂料用量達(dá)到2% 時(shí)，黏合劑用量增加也難以使染色品的摩擦牢度達(dá)到3級(jí).一般非織造布的涂料染色以淺色為宜，黏合劑用量以10% 左右即可.

2.1.2 增稠劑對(duì)摩擦色牢度的影響

增稠劑可以增加染液系統(tǒng)的粘度，使其浸軋均勻，但增稠劑的加入會(huì)增加黏合劑的用量.實(shí)驗(yàn)采用一浸一軋，壓力0.4 Mpa，烘干溫度105 ℃，130 ℃焙烘60 s，粘合劑用量為10%，涂料用量為0.5%，增稠劑用量對(duì)染色織物摩擦牢度的影響見表2.

表2 摩擦色牢度隨增稠劑濃度變化Tab.2 The change of friction color fastness with the thickener concentration

由表2可知，在增稠劑濃度低時(shí)摩擦色牢度相對(duì)較好，可以達(dá)到4級(jí)，而當(dāng)增稠劑用量增大到 0.75%以后，摩擦色牢度均為3級(jí)，所以增稠劑用量不宜過(guò)大，以0.5% 左右較好.

2.1.3 焙烘溫度對(duì)摩擦色牢度的影響

焙烘溫度是影響?zhàn)ず蟿┏赡さ年P(guān)鍵因素.涂料染色時(shí)隨著焙烘溫度的提高，黏合劑結(jié)膜牢度提高，選用YX-105 染色粘合劑，設(shè)計(jì)焙烘溫度為90～135 ℃，不同的焙烘溫度對(duì)染色織物摩擦牢度的影響見表3.

表3 焙烘溫度對(duì)摩擦色牢度的影響Tab.3 The effects of curing temperature on the friction color fastness

注：染色液配方為涂料質(zhì)量濃度0.5%，粘合劑質(zhì)量濃度10%，增稠劑質(zhì)量濃度2.5%.

由表3可知，隨著焙烘溫度的提高，涂料染色非織造布的摩擦色牢度提高.但當(dāng)溫度升到110 ℃以上時(shí)，非織造布會(huì)有一定的收縮，并且隨著溫度的提高，收縮量也增大.特別是當(dāng)溫度上升到135 ℃以上時(shí)，可以看到織物有明顯皺縮，發(fā)硬.這是因?yàn)楸]纖維的耐熱性較差，溫度太高，分子運(yùn)動(dòng)加劇，原來(lái)在生產(chǎn)中由于拉伸而有序排列的大分子會(huì)解取向而卷曲，從而使織物發(fā)生熔縮.所以,對(duì)丙綸纖維的非織造布染色，焙烘溫度以110 ℃為宜.

2.1.4 焙烘時(shí)間對(duì)摩擦色牢度的影響

由于涂料染色的粘合劑成膜過(guò)程需要時(shí)間，粘合劑濃度越大，所需時(shí)間就越長(zhǎng).焙烘時(shí)間相同的情況下，粘合劑濃度大其粘合效果可能會(huì)變差.以涂料用量0.5%、粘合劑用量10%、增稠劑用量0.5% 來(lái)染色非織造布，110 ℃條件下不同焙烘時(shí)間的摩擦色牢度見表4.

表4 焙烘時(shí)間對(duì)摩擦色牢度的影響Tab.4 The effects of baking time on friction color fastness

由表4可知，隨著焙烘時(shí)間的延長(zhǎng)，摩擦色牢度提高， 60 s時(shí)干摩擦色牢度達(dá)5級(jí).如時(shí)間繼續(xù)延長(zhǎng)，染色織物的色摩牢度不再提高，而且焙烘時(shí)間長(zhǎng)易引起涂料色變[5].所以,針對(duì)不同濃度的涂料，應(yīng)采用不同的焙烘溫度和時(shí)間.

2．2 染色后的性能測(cè)試

2.2.1 織物強(qiáng)伸性

沿非織造布縱、橫向分別將布樣剪成5 cm×25 cm的長(zhǎng)條形各5塊，在HD026N型電子織物強(qiáng)力儀上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，預(yù)加張力為2 N，測(cè)試結(jié)果見表5.

表5 染色織物強(qiáng)伸性測(cè)試數(shù)據(jù)Tab.5 The test data for fabric strength and elongation

由表5可知，紡粘法非織造布的縱向強(qiáng)力較高，這與織物的結(jié)構(gòu)有關(guān)，在紡粘非織造布中纖維以縱向排列的方式為主，所以縱向強(qiáng)度比橫向強(qiáng)度高.涂料染色后布樣的斷裂強(qiáng)度有所下降，是因?yàn)樵谕苛先旧?，雖然施加了粘合劑，使纖維間部分相互產(chǎn)生了粘合，但織物在染色液中進(jìn)行處理時(shí)，由于水的作用和軋輥的擠壓，使得織物中部分粘合的結(jié)構(gòu)被破壞，兩者作用結(jié)果后者占了主導(dǎo)，所以使織物強(qiáng)力下降.染色后織物的伸長(zhǎng)率降低較多，可能是因?yàn)樵诮堖^(guò)程中織物已被拉伸的緣故.

2.2.2 織物透氣性

由于粘合劑含量的不同，對(duì)非織造布中原有孔隙的填堵程度不同，染色后織物的透氣性也不同.試驗(yàn)過(guò)程中，將涂料染色前后的非織造布按粘合劑用量的變化分別測(cè)試其透氣性，見圖1、圖2和圖3.

圖1 粘合劑濃度對(duì)透氣率的影響圖Fig.1 The influence diagram of binder concentration on the permeability

圖2 透氣率隨增稠劑濃度的變化圖Fig.2 The variation diagram of permeability with the changeof concentration of thickener

圖3 涂料濃度對(duì)透氣率的影響Fig.3 The influence of coating concentration on the permeability

由圖1、2、3可知，涂料染色后丙綸紡粘非織造布的透氣性能不僅受涂料和黏合劑用量的影響，也極大地受增稠劑的影響.未染色布樣的透氣率達(dá) 7 545.6 mm/s，隨涂料染色濃度的增大織物透氣性能逐漸下降；隨著粘合劑用量的增大織物透氣性逐漸減小.增稠劑的影響較為特殊，極小濃度的增稠劑會(huì)使織物的透氣性大大降低，隨增稠劑用量的增大織物透氣性并不繼續(xù)降低.

由于涂料染色的粘合劑成膜過(guò)程中填塞了布孔或纖維空隙使織物的透氣性降低,所以隨著涂料和黏合劑用量的增加，染色體系的含固量增高，織物透氣性降低.

2.2.3 織物透濕性

采用干燥劑倒杯吸濕法進(jìn)行透濕性能測(cè)試，結(jié)構(gòu)如圖4所示.干燥劑用硅膠，測(cè)試環(huán)境為(40±2)℃，濕度(90±5)%，粘合劑濃度的變化和增稠劑濃度的變化對(duì)織物透濕性的影響見圖5.

圖4 透濕杯的結(jié)構(gòu)Fig.4 The structure of breathable cup

圖5 粘合劑濃度對(duì)織物透濕性的影響Fig.5 The influence of binder concentration on water vapor permeability of fabrics

由圖5可以看出,隨著粘合劑濃度的增大，涂料染色的丙綸紡粘非織造布的透濕性逐漸降低.其原因與影響透氣性的作用過(guò)程一樣，在涂料染色的過(guò)程中，粘合劑濃度增大，使得涂料形成的膜變厚，使纖維間的間隙變小，使得涂料染色后丙綸紡粘非織造布的透濕性變差.

3 產(chǎn)品指標(biāo)測(cè)試

大試產(chǎn)品由河南省紡織產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心檢測(cè)，各項(xiàng)指標(biāo)均符合FZ/T 60005—1991標(biāo)準(zhǔn).具體測(cè)試數(shù)據(jù)見表6.

表6 大樣測(cè)試結(jié)果Tab.6 Bulk sample test results

4 結(jié) 論

(1)紡粘丙綸非織造布涂料染色時(shí)粘合劑、增稠劑、YX-105涂料的用量分別為10%、0.5%、0.5%，焙烘溫度為110 ℃，焙烘時(shí)間以60 s為宜.

(2)涂料染色后織物的縱橫向斷裂強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率下降；涂料染色織物的透氣性、透濕性變差.

(3)整理后產(chǎn)品各項(xiàng)指標(biāo)均符合FZ/T 60005—1991標(biāo)準(zhǔn),該產(chǎn)品不含游離甲醛，使用安全，符合環(huán)保要求.

參考文獻(xiàn)：

[1] 趙 博.紡粘法非織造布設(shè)備技術(shù)及產(chǎn)品的發(fā)展趨勢(shì)[J].合成纖維，2008(4)：25-30.

[2] 四川省非織造布信息中心.非織造布/產(chǎn)業(yè)用紡織品信息[J].四川紡織科技，2000(1)：54-55.

[3] 劉 龍,靳向煜，紡粘非織造技術(shù)的進(jìn)展[J].產(chǎn)業(yè)用紡織品，2006(3)：9-11.

[4] 郭秉臣.非織造布的性能與測(cè)試[M].北京：中國(guó)紡織出版社，1998:130.

[5] 張春亭.涂料染色的生產(chǎn)實(shí)踐[J]. 山東紡織科技，1999(2) ：32-33.