張海濤，高 燦，周步光，崔 凱，郭建生

（1.東華大學(xué) 紡織學(xué)院，上海 201620；2.河北省津武玻璃纖維有限公司，河北 武強(qiáng) 053300）

普通紗窗顏色單調(diào)、形式單一。溫敏變色材料是一種可以隨著溫度的變化而改變顏色的材料，在印刷、防偽、醫(yī)藥、涂料、軍服、日用品等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用[1-6]。溫敏變色微膠囊是以溫敏變色材料為芯材，以透明性較好的酯類化合物為殼材，通過一定工藝制得的。將其加入調(diào)配的印花色漿中印制溫敏變色紗窗，可以制得顏色變化可逆的溫敏變色紗窗，賦予普通紗窗多彩且可以變化的顏色。

本試驗(yàn)采用絲網(wǎng)印花工藝，利用正交試驗(yàn)探究粘合劑用量、增稠劑用量、烘燥時(shí)間和烘燥溫度對溫敏變色材料印制的圖案的得色深淺、干摩擦色牢度、濕摩擦色牢度和耐水洗色牢度的影響。

1 試驗(yàn)部分

1.1 材料和儀器

材料：F0402/1926 水性聚氨酯粘合劑（深圳市吉田化工有限公司）；增稠劑（淮安永裕化工有限公司）；32℃紅色、24℃藍(lán)色溫敏變色微膠囊（金華市利進(jìn)科技有限公司）；白色紗窗（河北省津武玻璃纖維有限公司）。

儀器：電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱（上海一恒科學(xué)儀器有限公司）；電子天平（上海舜宇恒平科學(xué)儀器有限公司）；Datacolor 850 測色配色儀（德塔顏色商貿(mào)有限公司）；染色摩擦牢度儀（南通宏大儀器公司）；耐水洗牢度測試儀（南通宏大儀器公司）；印花絲網(wǎng)板、絲印刮刀（溫州灝瑞印刷材料有限公司）；智能數(shù)顯溫控型硅橡膠加熱板（江蘇曉創(chuàng)新熱能科技有限公司）；S-4800 型掃描電子顯微鏡（日本HITACHI）。

1.2 工藝流程

采用正交試驗(yàn)方法，確定最佳的粘合劑用量、增稠劑用量、烘燥時(shí)間和烘燥溫度。在最佳的試驗(yàn)條件下制成印花色漿，再通過絲網(wǎng)印花工藝，按所需的圖案印在紗窗上，經(jīng)烘干后，測試印花圖案的印制質(zhì)量和變色特征。

1.3 測試方法

顯微結(jié)構(gòu)：用掃描電子顯微鏡觀察溫敏變色微膠囊和紗窗的顯微結(jié)構(gòu)。

K/S 值：采用測色配色儀，在20℃室溫下對溫敏變色紗窗進(jìn)行K/S 測量。

色牢度：參照GB/T 3920—2008《紡織品 色牢度試驗(yàn) 耐摩擦色牢度》和GB/T 5713—2013《紡織品 色牢度試驗(yàn) 耐水色牢度》進(jìn)行測定。

變色性能：在D65 光源下，利用智能數(shù)顯溫控型硅橡膠加熱板控溫加熱，每隔1℃拍照記錄溫敏變色紗窗的變色過程，并利用Photoshop 軟件讀取HSB 值[7]。

1.4 試驗(yàn)計(jì)劃

本試驗(yàn)采用100 目絲網(wǎng)版對紗窗進(jìn)行溫敏變色花紋圖案的印制。由于紗窗存在較大的網(wǎng)眼，在印花的過程中需利用絲印刮刀在絲網(wǎng)版表面反復(fù)刮涂，從而達(dá)到雙面印花的效果。但要讓印花圖案雙面都能達(dá)到良好的上色效果和質(zhì)量，同時(shí)又不能堵塞溫敏變色花紋圖案處的窗紗網(wǎng)眼，則對印花色漿的質(zhì)量有較高要求?？紤]到影響印花色漿印花質(zhì)量的因素主要有粘合劑用量、增稠劑用量、烘燥時(shí)間和烘燥溫度，因此擬采用正交試驗(yàn)的方法對這四種影響因素進(jìn)行四因素四水平的正交試驗(yàn)，再分別探究不同條件下印花圖案的各種性能，分析得出最佳的試驗(yàn)條件，再在最佳試驗(yàn)條件下印制溫敏變色花紋圖案，并進(jìn)行溫敏變色性能的探究。四因素四水平正交試驗(yàn)表如表1 所示。

表1 四水平四因素正交試驗(yàn)表

2 結(jié)果與討論

2.1 溫敏變色微膠囊的顯微結(jié)構(gòu)

溫敏變色微膠囊的顯微結(jié)構(gòu)見圖1。

圖1 溫敏變色微膠囊的掃描電鏡照片

由圖1 可知，溫敏變色微膠囊大都呈現(xiàn)為規(guī)則的球體，直徑在十幾微米到幾十微米之間，這種形狀和大小的溫敏變色微膠囊滿足絲網(wǎng)印花的需要。

2.2 正反面K/S 值

烘燥時(shí)間分別為7min、8min、9min、10min；烘燥溫度分別為70℃、80℃、90℃、100℃；粘合劑用量分別為20%、40%、60%、80%；增稠劑用量分別為4%、5%、6%、7%。進(jìn)行四因素四水平正交試驗(yàn)后，測試這16 組試驗(yàn)印花圖案的印花質(zhì)量，結(jié)果如表2 所示。

表2 十六組正交試驗(yàn)印花圖案的印花質(zhì)量

由于試驗(yàn)中的干摩擦色牢度、濕摩擦色牢度和水洗色牢度均為定性的評級，只有正反面K/S 值為定量的大小比較，所以本正交試驗(yàn)不適合采用方差分析法進(jìn)行分析討論。采用極差分析法和觀察法分析比較后可知第四組試驗(yàn)組的綜合性能最優(yōu)，其正面K/S 值為11.9760，反面K/S 值為6.1274，干摩擦色牢度可達(dá)5級，濕摩擦、水洗色牢度可達(dá)4～5 級。

2.3 溫敏變色紗窗上的顯微結(jié)構(gòu)

溫敏變色紗窗上的顯微結(jié)構(gòu)如圖2 所示。

圖2 溫敏變色紗窗的掃描電鏡照片

由圖2 可知，大量的溫敏變色微膠囊被粘合劑包覆在內(nèi)部，只有少數(shù)的溫敏變色微膠囊裸露在粘合劑的表面。包覆在內(nèi)部的溫敏變色微膠囊由于不與外界直接接觸，在實(shí)際使用過程中損耗較小，這也是在本試驗(yàn)中所有試驗(yàn)組的耐干、濕摩擦色牢度和耐水洗色牢度等級總體較高的主要原因。

2.4 溫敏變色紗窗的變色性能

飽和度S 代表顏色組分在色相中的比率，其測量值為0～100%（充分飽和）[2]，按照前述優(yōu)選正交試驗(yàn)的最佳試驗(yàn)組第四組的烘燥時(shí)間、烘燥溫度、粘合劑用量和增稠劑用量，印制32℃紅色和24℃藍(lán)色溫敏變色紗窗進(jìn)行變色特征試驗(yàn)。

32℃紅色溫敏變色紗窗隨溫度變化過程如圖3 所示，飽和度隨溫度升高的變化情況如圖4 所示。

圖3 32℃紅色溫敏變色紗窗溫度變化連拍圖

圖4 32℃紅色溫敏變色紗窗S 值隨溫度變化折線圖

由圖4 可知，32℃紅色溫敏變色紗窗的S 值在30℃時(shí)處于較高水平，為54.4%；當(dāng)溫度升高到31℃時(shí)S 值急劇降低，為25.8%；當(dāng)溫度升高至32℃時(shí)，S 值再次經(jīng)歷了一次較為顯著的下降，為17.6%；隨著溫度升高到33℃、34℃，S 值仍會降低但趨勢明顯放緩，分別為13.8%和9%；最后再升高溫度至35℃時(shí)S 值略有下降，但差值較小，顏色飽和度基本不變，為7.6%。這和圖3 所示的32℃紅色溫敏變色紗窗顏色隨溫度變化而變化的過程一致，說明32℃紅色溫敏變色微膠囊的褪色溫度在30℃到34℃之間。

24℃藍(lán)色溫敏變色紗窗隨溫度變化過程如圖5 所示，飽和度隨溫度升高的變化情況如圖6 所示。

圖5 24℃藍(lán)色溫敏變色紗窗溫度變化連拍圖

圖6 24℃藍(lán)色溫敏變色紗窗S 值隨溫度變化折線圖

由圖5 可知，其與32℃紅色溫敏變色窗紗顏色變化趨勢基本一致，都經(jīng)歷了先整體顏色變淺，再局部褪色，最后完全消色的過程。由圖6 可知，24℃溫敏變色紗窗的S 值在22℃時(shí)處于較高水平，為57.4%；當(dāng)溫度升至23℃時(shí)S 值略有下降，為46%；當(dāng)溫度升至24℃時(shí)S 值急劇降低，為19%；隨著溫度升高到25℃、26℃，S 值仍會降低但趨勢明顯放緩，分別為12.8%和5.2%；最后再升高溫度至27℃時(shí)S 值略有下降，但差值較小，顏色飽和度基本不變，為3.4%。這和圖5 所示的顏色變化過程一致，說明24℃藍(lán)色溫敏變色微膠囊的褪色溫度在22℃到26℃之間。

3 結(jié)語

利用掃描電鏡觀察選用的溫敏變色微膠囊的外觀形貌，發(fā)現(xiàn)溫敏變色微膠囊大都呈現(xiàn)為規(guī)則的球體狀，直徑在十幾微米到幾十微米之間，這種形狀和大小的溫敏變色微膠囊滿足絲網(wǎng)印花的需要；分析得出最佳的試驗(yàn)條件為粘合劑用量80%、增稠劑用量7%、烘燥時(shí)間7min、烘燥溫度100℃，此時(shí)印花圖案的各方面綜合性能最優(yōu)：正面K/S 值為11.9760，反面K/S 值為6.1274，耐干摩擦色牢度為5 級，耐濕摩擦色牢度為4～5 級，耐水洗色牢度為4～5 級；包覆在內(nèi)部的溫敏變色微膠囊由于不與外界直接接觸，在實(shí)際使用過程中損耗較小，這也是在本試驗(yàn)中所有試驗(yàn)組的耐干、濕摩擦色牢度和耐水洗色牢度等級總體較高的主要原因；32℃紅色和24℃藍(lán)色溫敏變色紗窗隨著溫度升高都經(jīng)歷了先整體顏色變淺，再局部完全褪色最后整體全部消色的過程，飽和度S 值隨溫度變化曲線變化趨勢基本一致。