纺粘丙纶非织造布涂料染色研究

2010-11-27张建丽冯希程

河南工程学院学报(自然科学版) 2010年2期

张建丽，韩冰，冯希程

(1.河南工程学院材料与化学工程系，河南郑州 450007；2.温州欧海昌隆化纤制品厂,浙江温州 325014)

纺粘法非织造布的生产流程短、生产效率高、产品性能优良，符合当今世界非织造布产品的发展方向[1].非织造布应用广泛，如原料、化工辅料、加工设备；各种土工合成材料、过滤材料及原料；交通用的纺织品及内饰品；建筑用的纺织品(包括防水材料)；医疗卫生用纺织品、防护服、用既弃品等；造纸用纺织品及其辅料等[2].纺粘丙纶非织造布可进行不同方法的整理,包括浸渍、涂层、印花、染色、轧花、刷毛、磨毛、植绒、轧光、层合等[3].涂料染色是非织造布常用的染色方法.涂料对纤维无选择性，与纤维间没有亲和力，借助于高分子的粘合剂、交联剂在烘燥过程中形成类似蜂房状结构的网膜，将涂料微粒包缚或镶嵌其中并粘着在织物上，达到染着织物的目的.本研究以自交联型粘合剂为涂料上染的粘合成分，从粘合剂的浓度等方面对织物染色牢度、断裂强力、透气性能、透湿性能的影响探讨了染色工艺，使染色产品的各项性能指标符合标准要求.

1 实验

1．1 材料与仪器

材料：丙论纺粘非织造布(12 g/m2，河南飘安无纺布有限公司)；

试剂：YX-105 染色粘合剂，含固量为20%，常熟市雙利亚辛物贸有限公司；丙烯酸酯粘合剂，郑州印染厂粘胶分厂；白乳胶，自制； YX-201增稠剂，常熟市雙利亚辛物贸有限公司；涂料，郑州印染厂.

仪器：无极恒速搅拌器，巩义市英峪予华仪器厂；永磁直流电动机，北京京伟电器有限公司；热风烘箱RC-6X，轧染机RC-BO，K/S值测试仪，上海一派印染技术有限公司； M57113 型摩擦色牢度仪，青岛山纺仪器有限公司； HD026N 型电子织物强力仪，通宏大实验仪器有限公司； YG4610 数字织物透气量仪，温州方圆仪器有限公司；透湿杯，石狮千禧龙工贸有限公司.

1．2 染色工艺流程

浸轧(一浸一轧)→热风烘干(105 ℃，120 s)→焙烘(110～135 ℃，60 s)

1．3 测试方法

耐摩擦色牢度按纺织品色牢度试验评定沾色用灰色样卡GB/T 251-2008方法进行干摩擦牢度的等级评定.

织物强伸性按照 FZ/T 60005-1991标准测定.

透气性按照织物透气性试验方法GB/T 5453-1997 标准进行透气性试验评定.

织物透湿性按照GB/T 12704-1991《织物透湿量测定方法透湿杯法A法》进行测试.由下式计算透湿率[4].

式中，WVT为每平方米每天(24 h)的透湿量(g·m-2d-1)； Δm为同一试验组合体两次称量之差(g)；S为试样的试验面积(m2)；t为试验时间(h).

2 结果及讨论

2．1 染色工艺条件确定

2.1.1 粘合剂浓度对摩擦色牢度的影响

粘合剂是涂料固着于织物的介质，用量高时牢度好，但成本升高，并且影响织物的力学性能.采用增稠剂质量浓度0.5%，涂料质量浓度0.5%～2%，粘合剂质量浓度5%～20%，一浸一轧，压力 0.4 MPa，烘干温度105 ℃，焙烘温度为130 ℃，时间60 s.染色后测其干摩擦牢度，用灰色样卡进行级别评定，结果见表1.

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

由表1知，在涂料质量浓度0.5% 的情况下，随着粘合剂浓度的增大，所染非织造布的摩擦色牢度逐渐增大，但当粘合剂质量浓度达到10%以后，摩擦色牢度基本不变；随着涂料浓度的增加，达到一定牢度的黏合剂用量也随之增大，当涂料用量达到2% 时，黏合剂用量增加也难以使染色品的摩擦牢度达到3级.一般非织造布的涂料染色以浅色为宜，黏合剂用量以10% 左右即可.

2.1.2 增稠剂对摩擦色牢度的影响

增稠剂可以增加染液系统的粘度，使其浸轧均匀，但增稠剂的加入会增加黏合剂的用量.实验采用一浸一轧，压力0.4 Mpa，烘干温度105 ℃，130 ℃焙烘60 s，粘合剂用量为10%，涂料用量为0.5%，增稠剂用量对染色织物摩擦牢度的影响见表2.

表2 摩擦色牢度随增稠剂浓度变化Tab.2 The change of friction color fastness with the thickener concentration

由表2可知，在增稠剂浓度低时摩擦色牢度相对较好，可以达到4级，而当增稠剂用量增大到 0.75%以后，摩擦色牢度均为3级，所以增稠剂用量不宜过大，以0.5% 左右较好.

2.1.3 焙烘温度对摩擦色牢度的影响

焙烘温度是影响黏合剂成膜的关键因素.涂料染色时随着焙烘温度的提高，黏合剂结膜牢度提高，选用YX-105 染色粘合剂，设计焙烘温度为90～135 ℃，不同的焙烘温度对染色织物摩擦牢度的影响见表3.

表3 焙烘温度对摩擦色牢度的影响Tab.3 The effects of curing temperature on the friction color fastness

注：染色液配方为涂料质量浓度0.5%，粘合剂质量浓度10%，增稠剂质量浓度2.5%.

由表3可知，随着焙烘温度的提高，涂料染色非织造布的摩擦色牢度提高.但当温度升到110 ℃以上时，非织造布会有一定的收缩，并且随着温度的提高，收缩量也增大.特别是当温度上升到135 ℃以上时，可以看到织物有明显皱缩，发硬.这是因为丙纶纤维的耐热性较差，温度太高，分子运动加剧，原来在生产中由于拉伸而有序排列的大分子会解取向而卷曲，从而使织物发生熔缩.所以,对丙纶纤维的非织造布染色，焙烘温度以110 ℃为宜.

2.1.4 焙烘时间对摩擦色牢度的影响

由于涂料染色的粘合剂成膜过程需要时间，粘合剂浓度越大，所需时间就越长.焙烘时间相同的情况下，粘合剂浓度大其粘合效果可能会变差.以涂料用量0.5%、粘合剂用量10%、增稠剂用量0.5% 来染色非织造布，110 ℃条件下不同焙烘时间的摩擦色牢度见表4.

表4 焙烘时间对摩擦色牢度的影响Tab.4 The effects of baking time on friction color fastness

由表4可知，随着焙烘时间的延长，摩擦色牢度提高， 60 s时干摩擦色牢度达5级.如时间继续延长，染色织物的色摩牢度不再提高，而且焙烘时间长易引起涂料色变[5].所以,针对不同浓度的涂料，应采用不同的焙烘温度和时间.

2．2 染色后的性能测试

2.2.1 织物强伸性

沿非织造布纵、横向分别将布样剪成5 cm×25 cm的长条形各5块，在HD026N型电子织物强力仪上进行实验，预加张力为2 N，测试结果见表5.

表5 染色织物强伸性测试数据Tab.5 The test data for fabric strength and elongation

由表5可知，纺粘法非织造布的纵向强力较高，这与织物的结构有关，在纺粘非织造布中纤维以纵向排列的方式为主，所以纵向强度比横向强度高.涂料染色后布样的断裂强度有所下降，是因为在涂料染色中，虽然施加了粘合剂，使纤维间部分相互产生了粘合，但织物在染色液中进行处理时，由于水的作用和轧辊的挤压，使得织物中部分粘合的结构被破坏，两者作用结果后者占了主导，所以使织物强力下降.染色后织物的伸长率降低较多，可能是因为在浸轧过程中织物已被拉伸的缘故.

2.2.2 织物透气性

由于粘合剂含量的不同，对非织造布中原有孔隙的填堵程度不同，染色后织物的透气性也不同.试验过程中，将涂料染色前后的非织造布按粘合剂用量的变化分别测试其透气性，见图1、图2和图3.

图1 粘合剂浓度对透气率的影响图Fig.1 The influence diagram of binder concentration on the permeability

图2 透气率随增稠剂浓度的变化图Fig.2 The variation diagram of permeability with the changeof concentration of thickener

图3 涂料浓度对透气率的影响Fig.3 The influence of coating concentration on the permeability

由图1、2、3可知，涂料染色后丙纶纺粘非织造布的透气性能不仅受涂料和黏合剂用量的影响，也极大地受增稠剂的影响.未染色布样的透气率达 7 545.6 mm/s，随涂料染色浓度的增大织物透气性能逐渐下降；随着粘合剂用量的增大织物透气性逐渐减小.增稠剂的影响较为特殊，极小浓度的增稠剂会使织物的透气性大大降低，随增稠剂用量的增大织物透气性并不继续降低.

由于涂料染色的粘合剂成膜过程中填塞了布孔或纤维空隙使织物的透气性降低,所以随着涂料和黏合剂用量的增加，染色体系的含固量增高，织物透气性降低.

2.2.3 织物透湿性

采用干燥剂倒杯吸湿法进行透湿性能测试，结构如图4所示.干燥剂用硅胶，测试环境为(40±2)℃，湿度(90±5)%，粘合剂浓度的变化和增稠剂浓度的变化对织物透湿性的影响见图5.