遇紫外线变色雨伞印花面料的开发研究

张红萍，奚 明，姚叶斌

[1.浙江多元纺织科技（集团）有限公司，浙江 嘉兴 314400；2.嘉兴市蓝剑工程检测有限公司，浙江 嘉兴 314051]

在追求时尚的时代，人们对生活用品的追求也日新月异，不仅考虑材质及使用功能，还注重外观风格、新颖度以及个性化。过去雨伞只是被当作遮风挡雨的生活用品，而在现代，除了遮风挡雨之外，更多的人还会用来遮挡太阳及紫外线。为了满足人们享受阳光的需求，感光变色织物应运而生。近年来，感光变色织物发展迅速，是现代科学进步的成果[1-4]。遇紫外线变色雨伞是感光变色雨伞的一种，当其置于紫外光照射下，颜色就会发生变化，离开紫外光之后，颜色就会还原。因此，雨伞的图案、色彩、花纹会随着温度、光线强弱等不同的环境发生变化，打破了传统印花图案花型静止、呆板的格局，使织物图案逼真且具有动感，同时还可以对温度、紫外线强度等环境因素进行预警，通过多色搭配，达到多变的视觉效果[5]。

目前，遇紫外线变色面料的加工方法主要有3类：变色纤维加工技术、变色染料染色加工技术和变色涂料印花加工技术。变色纤维加工技术就是将感光变色纤维通过织造方法织入变色面料；感光变色纤维是通过后整理技术制备的人造纤维，织物具有手感柔软、耐久性好、变色效果不会随着多次洗涤而减弱等优点。变色染料染色加工技术是将变色染料经过一般的染色方法附着在纤维制品表面的方法，其变色效果主要取决于染料的配制与配比，因此，对染料的组分及其用量的控制要求相对较高。变色涂料印花加工技术是通过掺杂感光变色化合物粉末的色浆对普通面料进行涂料印花[2]。变色涂料产生变色的方法主要有3种：光敏变色、湿敏变色、热敏变色[6]。

目前，某公司经过研发创新，设计了一种遇紫外线变色雨伞印花面料，当太阳光强度不同时，伞面花纹的颜色变化不一，既提高了产品的个性化，又能直接反映紫外线的强度，提高了产品的功能性。

1 生产工艺

主要生产工艺包括基布制备（基布织造、坯布染色、预备定型）、内层复合、二层涂胶、印花、水洗、成品定型等工序，详见图1。

图1 生产工艺流程（★标注为关键工序）

1.1 基布制备

选用65 D以下的超细旦DTY涤纶丝为主原料，并在主原料中加入防紫外纤维进行混纺。防紫外纤维在经纱中所占质量分数为32%～35%，因此，织造的基布具备一定的防紫外功能。基布织造采取平纹组织，在喷水织机上织造成密度为300 T的高密度平纹组织布料，基布面料的组织结构具有良好的致密性，因此，本身具备优良的物理防水性能。

1.2 内层复合工艺

基布层通过热复合的方式复合防水透明胶膜，其中，防水透明胶膜附在基布层的内侧，主分为PA树脂，提高了防水性和抗渗透性。复合工艺条件：车间温度保持在（25±5）℃，湿度保持在65%±5%，复合辊的温度保持在（50±5）℃，在防水透明胶膜上均匀涂覆胶水，复合涂胶量保持在1.5 g/m2，复合线速度保持在（150±10）m/min，然后采用三段式烘箱进行烘干处理，保持三段干燥温度分别为65、75、85 ℃，固化冷却后进行收卷，得到复合基布，具有良好的防水性能。

1.3 二层涂胶工艺

二层涂胶工艺包括PU黑浆层涂层工艺和PU亮胶层涂层工艺。PU黑浆层涂覆于基布层外侧，PU亮胶层涂覆于PU黑浆层外侧。其中，PU黑浆的配制是将40%±5%（质量分数）的聚氨酯树脂加入60%±5%（质量分数）的乙酸乙酯中形成PU黑浆的初胶，然后通过加入10%±2%（PU黑浆初胶总质量的百分数）的黑浆、1%的交联剂和1%的附着力增进剂混合搅拌形成黑浆，最后将黑浆涂覆在基布上。PU亮胶的配制是将40%±2%（质量分数）的聚氨酯树脂加入60%±2%（质量分数）的甲苯中搅拌后形成PU亮胶的初胶，再加入15%±1%（PU亮胶初胶总质量的百分数）的亮银和2%的架桥剂混合搅拌后形成PU亮胶，最后将PU亮胶涂覆在PU黑浆层外侧[7]。

其中，PU黑浆层、PU亮胶层采用二次涂层流水线进行涂覆[8]。首先将需要涂覆的基布放在放料辊上，采用导布辊将基布送入第一辊组进行PU黑浆涂层作业，第一道PU黑浆层形成后，通过热风辊组将涂覆后的布料进行烘干处理，其次通过导布辊将面料送入第二辊组进行PU亮胶涂覆作业，重复一次涂覆工作，烘干后完成第二次涂覆作业，最后将两次涂层后的面料进行卷布处理。

1.4 变色涂料制备

先将溶剂加入空桶内，将变色微胶囊、印花涂料按照比例加入溶剂中，搅拌20 min，混合均匀，然后进行过滤（利用160目的丝网），再添加架桥剂和促进剂，按照300 r/min的速率搅拌30 min，得到变色涂料。

1.5 变色涂料印花工艺

将制备好的变色涂料通过某公司研发改进的织物面料印染设备进行印花。在此过程中，驱动电机带动搅拌桨搅拌，将变色涂料搅拌均匀，避免染料因为长时间沉淀而导致密度不均匀的问题，确保染色的质量及附着牢固性。变色涂料通过染色印花后，100 ℃烘干，完成印花工艺。

2 性能测试

将遇紫外线变色雨伞印花面料放置在太阳光下，观察后发现，经过光照后的印花颜色浓淡变化与太阳光照强度，即紫外光照的强度有关，随着紫外光照射强度的增加，印花颜色变红，但变红到一定程度后就固定且不再发生变化。将面料放到见不到太阳光的暗处，印花颜色就会慢慢变浅，逐渐恢复到遇紫外线变色前的浅色效果。遇紫外线变色雨伞印花面料变色效果明显，完成了遇紫外线变色的个性化创新表达，提升了产品的艺术性和趣味性。

目前，国内外未见纺织品面料遇紫外线变色性能的检测方法和相关标准，因此，通过电脑测色配色仪来采集面料花纹位置经过光照变色前后颜色的L、a、b值来表征面料的遇紫外线变色性能[2，9]。经过测试，在光源照射之前，面料初始L、a、b值分别为94、5、1，用D65/10°光源照射面料10 min后，L、a、b值分别为60、62、6。由此可见，面料经光源照射后，a值显著增加（增加50以上），颜色从米色逐渐变为粉红色，因此，电脑测色配色仪的测试结果也与人眼观察到的结果相同（表1）。

表1 光源照射前后对比统计

根据GB/T 18830—2009《纺织品 防紫外线性能的评定》，通过纺织品的防日光紫外线性能测试方法进行测试，发现面料的紫外线防护系数（Ultraviolet Protection Factor，UPF）为98.3，T（UVA）值为0.78%，T（UVB）值为0.84%。根据GB/T 18830—2009相关规定，只有当样品的UPF值大于40且T（UVA）AV＜5%时，才能称之为“防紫外线产品”，这两个条件必须同时满足，才能证明该产品具有防紫外线功能。根据GB/T 18401—2010《国家纺织产品基本安全技术规范》，面料无异味。根据GB/T 4669—2008《纺织品 机织物 单位长度质量和单位面积质量的测定》，面料单位面积质量为88 g/m2。根据GB/T 3920—2008《纺织品色牢度试验 耐摩擦色牢度》，面料耐摩擦色牢度等级为干摩4～5级、湿摩3级。根据GB/T 3917.2—2009《纺织品织物撕破性能 第2部分：裤形试样（单缝）撕破强力的测定》，面料的撕破强力为径向13 N、纬向14 N。由此可见，该面料的相关性能可以满足雨伞面料的使用要求。

3 结语

选用65 D以下的超细旦DTY涤纶丝为主原料，在主原料中加入防紫外纤维进行混纺形成基布。通过在涂料中添加变色微胶囊制备遇紫外线变色印花涂料，采用印花工艺将涂料涂覆在经过涂胶后的混纺基布上，形成遇紫外线变色花型雨伞面料。经检测，产品能够实现遇紫外线变色，具有防紫外线功能，物理性能优异，符合纺织品国标要求，可用于制作高档雨伞。