靶电流对磁控溅射涤纶织物色牢度的影响

蔡 珍 狄剑锋

五邑大学纺织服装学院，广东 江门 529020

靶电流对磁控溅射涤纶织物色牢度的影响

蔡 珍 狄剑锋

五邑大学纺织服装学院，广东 江门 529020

采用磁控溅射镀膜技术制备涤纶织物薄膜，探讨靶电流对Cu、Ti、Ss薄膜织物的各项色牢度的影响，比较了3种薄膜织物的色牢度。结果表明：3种薄膜织物的各项色牢度均随着靶电流的增大而呈现上升趋势，当靶电流为6 A时，Cu、Ti、Ss薄膜织物的各项色牢度值均达到最佳，其色牢度大小顺序为Ti薄膜织物> Ss薄膜织物>Cu薄膜织物。

磁控溅射，色牢度，靶电流，涤纶薄膜织物

由于传统的纺织行业在印染加工时需要消耗大量的水资源，且短时间内难以分解的染料和助剂滞留在废水中，造成废水中有机物、无机盐、色度和COD高，BOD5低，可生化性差，水质变化大[1-2]，对环境造成了不可恢复的伤害。因此，无水染色技术是一种无污染的环保型新技术，是目前纺织染整行业解决环境污染等诸多问题的最佳途径。

磁控溅射技术作为纺织品表面改性的新技术，具有环境友好、低温高速、附着力好、纯度高、装置性能稳定、操作控制方便等优点。通过选用不同靶材和环境气体，可在织物表面形成金属或其化合物薄膜[3]。

磁控溅射镀膜原理(图1)：在电场(E)的作用下，电子在飞向基底材料的过程中与氩原子发生碰撞，使氩原子电离出大量Ar+和二次电子；Ar+在电场的作用下加速飞向溅射靶(即阴极靶)，轰击靶材表面，使靶材表面发生溅射；溅射中的靶原子或分子沉积在基材表面，形成薄膜。目前，利用磁控溅射技术对织物镀膜，主要研究其功能性，有关织物色牢度的研究还鲜有报道。

图1 磁控溅射镀膜原理示意

本文采用磁控溅射法在涤纶织物表面分别镀覆Cu、Ti、Ss薄膜，研究靶电流对镀膜涤纶织物色牢度的影响，探讨镀膜涤纶织物的色牢度达到最高时的靶电流，并比较3种金属薄膜涤纶织物的色牢度。本研究使用的JPL-650型磁控卷绕镀膜机可以对织物连续镀膜，所加工织物幅宽可达0.65 m、长度可达200.00 m，属于半工业化生产机型，本研究的结果对磁控溅射法在织物表面镀覆金属镀膜的工业化生产以期有重要的指导价值。

1 试验部分

1.1 材料及仪器

织物：白色涤纶织物(55.56 dtex×55.56 dtex，300 T)。

靶材：99.99%的金属铜(Cu)、99.99%的金属钛(Ti)、99.99%的不锈钢(Ss)，均为90.0 cm×12.0 cm×1.2 cm(长×宽×高)的矩形薄板。

溅射气体：高纯氩气(Ar，江门市金风气体有限公司)。

仪器：JPL-650型磁控卷绕镀膜机，SW-21型耐洗色牢度试验机(温州大荣纺织仪器有限公司)，YG(B)571-Ⅱ型预置式色牢度摩擦仪(温州大荣纺织仪器有限公司)，Y(B)902型汗渍色牢度烘箱(温州大荣纺织仪器有限公司)，YG(B)631D型汗渍色牢度仪(温州大荣纺织仪器有限公司)，UB-7型pH计(赛多利斯科学仪器(北京)有限公司)，JF 2004型电子天平(余姚市金诺天平有限公司)。

1.2 样品制备

将靶材及腔体用吸尘器清理干净后，把幅宽0.30 m的白色涤纶织物安装在放料辊上，采用JPL- 650型磁控卷绕镀膜机进行镀覆，设置3个金属靶位，金属靶材分别采用铜靶、钛靶和不锈钢靶。首先将真空腔抽至本底真空，气压为8.0×10-3Pa；然后充入纯度为99.99%的Ar作为工作气体，工作气压为0.2 Pa。靶材与基材之间的距离为8.0 cm。样品速度为0.3 m/min。溅射时改变靶电流，在涤纶织物表面分别沉积Cu、Ti、Ss薄膜。

1.3 色牢度测试与评价

1.3.1 耐皂洗色牢度

按照GB/T 3921—2008《纺织品 色牢度试验 耐皂洗色牢度》，将镀膜涤纶织物与标准贴衬织物缝合在一起，然后置于皂液和无水碳酸钠的混合液中，在一定时间和温度下进行机械搅动，再经清洗和干燥。

1.3.2 干湿摩擦色牢度

按照GB/T 3920—2008《纺织品 色牢度试验 耐摩擦色牢度》，将镀膜涤纶织物分别与1块干摩擦布和1块湿摩擦布摩擦10个循环。

1.3.3 耐汗渍色牢度

按照GB/T 3922—2013《纺织品 色牢度试验 耐汗渍色牢度》，将镀膜涤纶织物与标准贴衬织物缝合在一起，分别置于含有组氨酸的酸性和碱性2种试液中进行处理，经一定时间后取出，除去试液后放在受到规定压强的2块平板间，再分别干燥镀膜涤纶织物和标准贴衬织物。

1.3.4 评价方法

耐皂洗色牢度的评价方法参照GB/T 250—2008《纺织品 色牢度试验 评定变色用灰色样卡》，干湿摩擦色牢度、耐汗渍色牢度的评价方法参照GB/T 251—2008《纺织品 色牢度试验 评定沾色用灰色样卡》。色牢度级数分5级，级数越高，色牢度越佳，最高5级，最低1级；若有中间级数，如2～3级，记作2.5级。

2 结果与讨论

2.1 靶电流对镀膜涤纶织物色牢度的影响

3种镀膜涤纶织物的色牢度与靶电流的关系如图2～图4所示。

图2 Cu靶电流与镀膜涤纶织物色牢度

图3 Ti靶电流与镀膜涤纶织物色牢度

图4 Ss靶电流与镀膜涤纶织物色牢度

由图2～图4可以看出，3种镀膜涤纶织物的色牢度级数均随靶电流增大而提高。随着靶电流的增大，轰击靶材的Ar+的能量增加，在一定范围内，靶材上溅出的原子数增多，撞击织物表面的粒子数也增多，靶材粒子的排列从无序的山丘状堆积转为有序的柱状，沉积的金属薄膜与织物的附着力增强[4]]93,[5]，因此织物的色牢度提高。

3种镀膜涤纶织物的碱性试液的耐汗渍色牢度都较差，均不超过3.0级。其原因是涤纶作为一种聚酯纤维，它的分子结构中含有酯键，而碱液对酯键有水解作用，易使涤纶大分子链逐步断裂而逐渐向纤维内部渗透，纤维表面出现坑穴，同时纤维表面被腐蚀、织物组织结构松弛[6-7]，影响金属薄膜与涤纶织物的结合强度。

对比3种镀膜涤纶织物的湿摩擦和干摩擦色牢度，可以发现前者高于后者。本试验采用的涤纶织物的结构本身比较疏松，进行干摩擦时，在压力和摩擦力的作用下，织物中的纱线会随着摩擦头的运动而发生部分滑移，摩擦阻力增大，而涤纶织物的吸湿性极低，进行湿摩擦时存在的水起润滑作用，故使得织物湿摩擦色牢度要高于干摩擦色牢度。

2.2 3种镀膜涤纶织物的色牢度比较

靶电流为6 A条件下3种镀膜涤纶织物的色牢度见表1。

表1 3种镀膜涤纶织物的色牢度

由表1可见，镀覆Ti膜的涤纶织物的色牢度级数比镀覆Ss膜的高，而镀覆Ss膜的涤纶织物的色牢度级数比镀覆Cu膜的高。3种镀膜涤纶织物的色牢度大多达到3.0级，只有镀覆Cu膜的涤纶织物的碱性耐汗渍色牢度和干摩擦色牢度为2.5级。原因可能是涤纶织物与Ti膜的结合能力强于Cu膜和Ss膜。织物表面若粗糙、不平整，则不利于金属薄膜与织物结合。在相同溅射条件下，3种金属靶材沉积的薄膜颗粒直径从大到小的顺序为Ti、Ss、Cu，粒径越小，则金属薄膜与织物结合得越牢固，且织物表面平整、致密、缝隙较少[4]93，[8]，因此色牢度由高到低的顺序为Ti、Ss、Cu。

3 结语

在不同靶电流下，对涤纶织物镀覆不同的金属薄膜，然后测试镀膜的涤纶织物的色牢度，可以得到：

(1) 镀覆Cu、Ti、Ss薄膜的涤纶织物的耐皂洗、耐汗渍和耐摩擦色牢度均随靶电流增大而增大；

(2) 当靶电流为6 A时，3种镀膜涤纶织物的色牢度均达到最高，约3.0级；

(3) 在相同的条件下，当靶电流为6 A时，3种镀膜涤纶织物的色牢度由高到低的顺序为Ti、Ss、Cu。

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Influence of target current on the color fastness of polyester fabrics made by magnetron sputtering

CaiZhen，DiJianfeng

Wuyi University, Jiangmen 529020, China

Metal film were deposited on the polyester fabric surface by magnetron sputtering. The influence of target current on the color fastness of the polyester fabrics respectively covered with Cu、Ti or Ss sputtered film was discussed. The color fastness of the three film fabrics was compared.The results showed that the color fastness of the three film fabrics was increased with the increase of target current,the color fastness of Cu，Ti or Ss polyester fabrics was at the best when the target current was at 6 A, and the color fastness of the three film fabrics to value was Ti film facric>Ss film fabric>Cu film fabric.

magnetron sputtering, color fastness, target current, polyester film fabric

2016-11-28

蔡珍，女，1994年生，在读硕士研究生，研究方向为纺织功能材料和纺织新工艺、新技术

狄剑锋，Email: djfwyu@163.com

TS151

A

1004-7093(2017)02-0033-04