黑色湿法涂层商标布的制备工艺研究

杜奕铃，智海辉，张 龙，郑今欢,b

(浙江理工大学,a.先进纺织材料与制备技术教育部重点实验室；b.生态染整技术教育部工程研究中心，杭州 310018)

黑色湿法涂层商标布的制备工艺研究

杜奕铃a，智海辉a，张 龙a，郑今欢a,b

(浙江理工大学,a.先进纺织材料与制备技术教育部重点实验室；b.生态染整技术教育部工程研究中心，杭州 310018)

通过对涂层浆粘度，涂层织物的着色性能、织物风格和印刷性能等的测定，研究涂层浆组分、用量、反应温度与反应时间、涂层浆温度及焙烘工艺对涂层浆和涂层织物性能的影响。确定适宜的工艺，涂层浆组分为：甲醇100g，无水氯化钙40g，黑色尼龙6颗粒20g，炭黑301为2g，染料S-RR为6g，助剂TS100为1.0g；涂层工艺为：无水氯化钙和黑色尼龙6在甲醇溶剂中的反应温度为65℃，反应时间分别为10min和90min，涂层浆温度为40℃，焙烘温度和时间：150℃×60s。经上述工艺条件可成功制备出黑色湿法涂层商标织物。

湿法涂层；商标布；黑色着色剂；着色性能；印刷性能

涂层整理不仅可以改变织物的外观、手感等，还可以赋予织物特殊的功能[1-2]。涂层商标布的制作方法主要有干法涂层[3-4]和湿法涂层[5]。干法涂层的工艺和设备比较简单，但产品手感较差、外观粗糙；而湿法涂层的工艺较复杂，设备较庞大，但具有优异的手感及透湿透气性，主要应用于合成革[6-7]和商标布的生产。

在20世纪80年代初期，商标布的生产开始采用聚酰胺湿法成膜技术[8]。聚酰胺湿法涂层是利用甲醇-氯化钙溶剂溶解尼龙废丝制备涂层浆[9-10]，涂布后在凝固浴中发生相转化，在织物表面形成一层高分子薄膜。目前聚酰胺湿法涂层商标布的颜色只有白色，随着市场的需要，湿法涂层商标布的颜色[11]需求也会越来越多样化。本文研究黑色湿法涂层商标布的生产工艺因素，并探讨适宜于大生产的工艺条件。

1 试 验

1.1 实验材料与仪器

实验材料：黑色锦纶织物(湖州新利商标制带有限公司)，黑色尼龙6颗粒(湖州新利商标制带有限公司)，无水氯化钙(分析纯，杭州高晶精细化工有限公司)，无水甲醇(分析纯，杭州高晶精细化工有限公司)，炭黑301(800nm，河南颜旭碳黑有限公司)，中性黑S-RR(杭州里奥化工有限公司)，助剂TS100(粒径10μm，德国Degussa公司)。

实验仪器：LTE-T涂层覆膜实验机(瑞士Mathis公司)，HH-6数显恒温水浴锅(国华电器有限公司)，JJ-I精密增力电动搅拌器(江苏金坛荣华仪器设备有限公司)，M-6连续式热定型机(杭州三锦科技有限公司)，SF600+型Datacolor测色配色仪(美国Datacolor公司)，Physica Mcr301旋转流变仪(奥地利Anton Paar公司)，QXD刮板细度计(天津市东文亚材料试验机有限公司)，680MD耐摩擦色牢度仪(英国James H.Heal公司)。

1.2 实验方法

1.2.1 涂层浆配方

无水甲醇 100g；

无水氯化钙 40g；

黑色尼龙6颗粒X；

炭黑301Y；

中性黑S-RRZ；

助剂TS100M。

1.2.2 黑色尼龙6复合涂层浆的制备

在恒温水浴锅中放100g无水甲醇于三口烧瓶中，边搅拌边缓慢加入40g无水氯化钙，反应完全后，加入黑色尼龙6颗粒，待溶解完全后加入着色剂，搅拌至分散均匀。

1.2.3 湿法涂层方法

采用湿法直接涂层，对黑色锦纶织物进行双面涂层，涂层后的织物于凝固浴中充分凝固后取出，在相应温度(130～150℃)焙烘(40～80s)。

1.3 测试与表征

1.3.1 织物风格的测试

采用斐柔TMPhabrOmeterR.测试系统测定涂层织物的相对柔软度、光滑度、硬挺度和峰面积等。

1.3.2 涂层浆的流变性能测试

采用奥地利Anton Paar公司Physica Mcr301型流变仪。常温下，在剪切速率γ范围为0～400s-1条件下测定流变曲线。

1.3.3 涂层浆的粘度测试

采用奥地利Anton Paar公司Physica Mcr301型流变仪。常温下，在剪切速率γ恒定为50s-1条件下测定50个粘度值，取平均值。

1.3.4 耐水洗色牢度测试

参照GB/T 3921—2008《纺织品色牢度试验 耐皂洗色牢度》中实验方法3，对涂层织物进行耐水洗牢度测试。

1.3.5 耐摩擦色牢度测试

参照GB/T 3920—2008《纺织品色牢度试验 耐摩擦色牢度》进行耐摩擦色牢度测试。

1.3.6 涂层织物印刷效果评定

随机选择5名实验人员，对印刷后的涂层织物进行评定。观察印刷后商标布的外观：1级，油墨大面积印制不上；2级，油墨渗化严重，印制部分露底明显，连续性差；3级，有轻微的渗化，印制部分有轻微的露白底；4级，有轻微的断纹；5级，无渗化现象，印制部分印满不露底，且纹路清晰。取样品评定的平均值表征其印刷效果。

1.3.7 印刷织物的耐洗性能测试

模拟家庭洗涤过程，取标准洗涤剂4g/L，浴比1∶50，温度25℃，时间10min，取出、清洗、晾干，此为一次洗涤，连续洗涤5次，观察织物的印刷效果。

2 结果与讨论

2.1 黑色尼龙6的影响

根据1.2的配方和制备方法，选用炭黑301为2g，染料S-RR为6g，选用黑色尼龙6用量分别为10、15、20、25g和30g。

2.1.1 黑色尼龙6用量对涂层织物风格的影响

黑色尼龙6的用量直接影响涂层浆的成膜性能，即影响涂层织物的风格，因此测定了不同黑色尼龙6用量下的涂层织物的风格，结果如表1。

表1 黑色尼龙6用量对涂层织物风格的影响

由表1可知，随着黑色尼龙6用量的增加，涂层织物的硬挺度、光滑度和峰面积逐渐降低，柔软度有所提高，说明随着尼龙6用量的增加，涂层织物的手感及成膜性能较好。这是由于尼龙用量越高，涂层浆内部甲醇的扩散速度越慢，表面致密层的厚度越大，涂层膜的孔径越小，弹性越好。因此适当提高黑色尼龙6的用量，有利于获得柔软而富有弹性的织物风格。

2.1.2 黑色尼龙6用量对涂层浆流变性的影响

涂层浆粘度过小，涂层浆料渗透过快，易铺展不匀；而涂层浆粘度过大时，涂浆量较少，铺展也易不均匀，控制涂层浆的粘度至关重要。因此研究了黑色尼龙6用量对涂层浆粘度的影响，结果如图1所示。

图1 黑色尼龙6用量对涂层浆流变性的影响

由图1可知：涂层浆粘度随着尼龙6用量的增加而增加。这是因为尼龙6用量越大，涂层浆中黑色尼龙6分子的交联程度增加越大，从而提高了涂层浆的粘度。同时，当尼龙6用量为20g和25g时，涂层浆粘度在2.8Pa·s左右，比较符合生产所需的粘度。

综合分析，随着黑色尼龙6用量的增加，涂层的织物风格越好，而当尼龙6用量为20g和25g时，涂层浆粘度比较适合生产，且粘度相差不大，且这两个用量下涂层织物的风格也相近，考虑节省成本，确定黑色尼龙6用量为20g。

2.2 着色剂的影响

2.2.1 着色剂比例对涂层织物着色性能的影响

染料的着色性能较好，而炭黑具有优异的遮盖力，两者复配时，染料和炭黑的比例不同，涂层织物的着色性能也不同。根据1.2的实验方法，确定黑色尼龙6用量为20g，选取染料和炭黑的比例分别为1∶3、1∶1、3∶1、5∶1和7∶1，总用量为8g，测定涂层后织物的着色性能，结果如图2。

图2 着色剂比例对涂层织物着色性能的影响

K/S值表示表观深度；a值表示红绿相，正值表示偏红相，值越大红相越深。由图2可知，随着染料与炭黑的比例的增加，涂层织物的K/S值和a值均增大，说明涂层织物的颜色深度增加，黑度增加，红相越明显。当复配比例为5:1时，涂层织物明显偏红相，因此确定染料和炭黑的比例为3∶1。

2.2.2 着色剂用量对涂层织物着色性能的影响

按照1.2的实验方法，黑色尼龙6用量为20g，染料和炭黑比例为3∶1时，设定总用量分别为4、6、8、10g和12g，测定涂层后织物的着色性能，结果如图3。

图3 着色剂用量对涂层织物着色性能的影响

从图3中看出，随着染料和炭黑总用量的增加，涂层织物的K/S值和a值均增大，说明涂层织物的表观深度、黑度增加，红相越明显。当用量达到8g以后，涂层织物的a值为2.36，涂层织物泛红现象明显，遮盖了原有的黑色，肉眼观察，织物表现为红色。因此确定染料和炭黑的总用量为8g。

2.3 反应温度和时间的影响

黑色湿法涂层浆制备过程中，无水氯化钙和黑色尼龙6颗粒在甲醇溶剂中的的反应温度与反应时间密切相关。反应温度过高，达到甲醇的沸点，无水氯化钙与甲醇反应会产生大量热，不易控制；温度过低，黑色尼龙6溶解较慢，甚至不能溶解完全。设计反应温度分别为50、55、60、65、70℃，测定氯化钙溶解和尼龙6溶解的时间，结果如图4和图5。

图4 氯化钙反应温度与反应时间的关系

图4 尼龙6反应温度与反应时间的关系

由图4和图5可知，随着反应温度的升高，氯化钙溶解和尼龙6溶解的时间明显缩短，当反应温度为65℃时，再升高反应温度，氯化钙和尼龙6的溶解时间变化不大，且当反应温度为70℃时，溶解氯化钙会放出大量热，甲醇溶剂沸腾，不易控制生产，因此确定涂层浆的反应温度为65℃，溶解氯化钙的时间为10min，溶解尼龙6的时间为90min，共需反应时间为100min。

2.4 涂层浆温度的影响

温度是影响涂层浆粘度的重要因素，根据1.2.1和1.2.2的实验配方和制备方法，设定涂层浆温度分别为25、30、35、40℃和45℃，测定涂层浆的粘度，结果如图6。

图6 涂层浆温度对涂层浆粘度的影响

根据前期研究结果，涂层浆粘度在2～3Pa·s时，比较适宜涂层。由图6可知，随着涂层浆温度的升高，浆料的粘度逐渐降低。这是由于温度升高，分子运动加快，降低尼龙6分子链间的缠绕，从而使其粘度降低。当涂层浆温度为40℃以后，浆料粘度变化较小，粘度为2.25Pa·s，再增加涂层浆温度，降粘效果不明显，且生产成本提高，因此确定涂层浆温度为40℃。

2.5 焙烘条件的影响

焙烘直接影响涂层织物的质量，当焙烘温度太高，时间太久，涂层织物手感差，且浪费能源；而焙烘不充分时，尼龙6高分子与织物交联不充分，着色剂与尼龙6结合不牢，导致色牢度差，印刷性能差。因此，确定涂层浆各组分：甲醇100g，无水氯化钙40g，黑色尼龙6颗粒20g，炭黑301为2g，染料S-RR为6g，助剂TS100为1.0g；无水氯化钙和黑色尼龙6在甲醇溶剂中的反应温度为65℃，反应时间分别为10min和90min；涂层浆温度为40℃。研究焙烘条件对涂层织物性能的影响。

2.5.1 焙烘温度对涂层织物性能的影响

当焙烘时间为60s时，设计焙烘温度分别为130、140、150、160℃和170℃，测定涂层织物的耐水洗色牢度、耐摩擦色牢度及印刷效果，结果如表2和表3。

表2 焙烘温度对涂层织物色牢度的影响

从表2中可以看出，随着焙烘温度的增加，涂层织物的耐水洗色牢度和耐摩擦色牢度均有所提高，但当焙烘温度达到150℃以后，涂层织物的色牢度基本不变。这是因为当焙烘温度较低时，涂层织物焙烘不充分，着色剂与织物结合不够牢，故涂层织物的色牢度较差。因此焙烘温度选用150℃。

表3 焙烘温度对涂层织物印刷性能的影响

从表3可知，随着焙烘温度的增加，涂层织物的印刷效果有所提高，洗涤5次之后，印刷商标织物的印刷效果变差。由于当涂层织物焙烘不充分时，织物表面有黏性，导致印刷性能较差。但当焙烘温度为150℃时，涂层织物的印刷效果达到4～5级，再增加焙烘温度，变化不大，因此确定涂层织物的焙烘温度为150℃。

综合考虑焙烘温度对涂层织物色牢度和印刷性能的影响，确定其焙烘温度为150℃。

2.5.2 焙烘时间对涂层织物性能的影响

当焙烘温度为150℃时，设计焙烘时间分别为40、50、60、70、80s，测定涂层织物的耐水洗色牢度、耐摩擦色牢度及印刷效果，结果如表4和表5。

表4 焙烘时间对涂层织物色牢度的影响

从表4可知，随着焙烘时间的增加，涂层织物的耐水洗色牢度和耐摩擦色牢度有所提高，且湿摩擦牢度比干摩擦牢度稍差，当焙烘温度达到60s以后，涂层织物的色牢度基本不变。这是由于焙烘时间较短，涂层织物焙烘不充分，因此确定焙烘时间为60s。

表5 焙烘时间对涂层织物印刷效果的影响

从表5可知，随着焙烘时间增加，涂层织物的印刷效果变好，洗涤5次之后，印刷商标织物的印刷效果变差，当焙烘时间为60s时，黑色湿法涂层织物的印刷效果较好，若增加焙烘时间，生产成本增加较大，而印刷性能变化不大，因此确定黑色湿法涂层的焙烘时间为60s。

综合考虑焙烘时间对涂层织物色牢度和印刷性能的影响，确定其焙烘时间为60s。

3 结 论

a) 通过研究涂层浆的反应温度和反应时间的关系，确定无水氯化钙和黑色尼龙6在甲醇溶剂中的反应温度均为65℃，反应时间分别为10min和90min。

b) 通过对涂层浆组分对涂层织物的着色性能、织物风格和印刷性能等的测定，确定涂层浆各组分用量为：甲醇100g，无水氯化钙40g，黑色尼龙6颗粒20g，炭黑301为2g，染料S-RR为6g。

c) 通过研究涂层浆温度对涂层浆粘度的影响，浆料粘度在2～3Pa·s，涂层浆温度为40℃时，比较适合黑色湿法涂层。

d) 通过研究焙烘工艺对涂层织物的色牢度和涂层性能的影响，确定黑色湿法涂层的焙烘温度和焙烘时间为150℃×60s。

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(责任编辑：陈和榜)

Study on Preparation Technology of Black Label Fabrics in Wet Coating

DUYilinga,ZHIHaihuia,ZHANGLonga,ZHENGJinhuana,b

(a.Key Laboratory of Advanced Textile Materials and Manufacturing Technology, Ministry of Education, b.Engineering Research Center for Eco-Dyeing & Finishing of Textiles,Ministry of Education, Zhejiang Sci-Tech University, Hangzhou 310018, China)

Effects of coating liquid components, dosage, reaction temperature and time, coating liquid temperature and baking technology on coating fabric property were studied through measuring coating liquid viscosity, pigmenting property of coating fabric, fabric style and printing property. The appropriate technological conditions are as follows: coating liquid components: methyl alcohol 100g, anhydrous calcium chloride 40 g, black nylon 6 particles 20g, carbon black 301 2g, dye S-RR 6g, additive TS100 1.0g; coating technology: reaction temperature of anhydrous calcium chloride and black nylon 6 in methyl alcohol solution 65℃, response time 10min and 90min, coating liquid temperature 40℃, baking temperature and time 150℃×60s. Under the above technological conditions, black label fabrics in wet coating can be successfully prepared.Key words：wet coating; label fabrics; black colorant; pigmenting property; printing performance

2014-10-16

浙江省科技计划项目重大科技专项重点工业项目(2013C01096)；浙江省重点创新团队资助(2012R10038-08)

杜奕铃(1991—)，女，浙江绍兴人，本科，主要从事生态染整技术及染整污染控制方面的研究。

郑今欢，E-mail：hzzjh1968@163.com

TS195.6

A

1009-265X(2015)03-0021-05