植珠法反光布加工技術(shù)

1、植珠法反光布加工技術(shù)中國(guó)紡織科學(xué)研究院于范芹【摘要】介紹了回歸反射織物的用途，對(duì)植珠法反光布的加工工藝流程、結(jié)構(gòu)和影響產(chǎn)品性能的加工工藝影響因素作了重點(diǎn)分析和討論。【關(guān)鍵詞】回歸反射織物植珠法影響加工工藝的因素0.前言：反光布作為安全功能性產(chǎn)品已廣泛應(yīng)用于交通、環(huán)衛(wèi)、公安等特殊行業(yè)戶外工作人員夜間作業(yè)的工作裝。當(dāng)其穿著和攜帶反光材料的人員在夜間工作或行走時(shí)，由于其回歸反射的功能使駕駛員在遠(yuǎn)距離即可發(fā)現(xiàn)目標(biāo)，從而避免事故的發(fā)生。對(duì)于普通百姓來說均有不同程度的夜間活動(dòng)的時(shí)間，因此在其服裝、鞋帽、包、雨具等加上反光布，可以提高自身的安全性。反光布提高安全性的程度以其反光強(qiáng)度衡量，反光強(qiáng)度越高，醒目效

2、果越好，駕駛員發(fā)現(xiàn)目標(biāo)的距離越遠(yuǎn)。因此，采用何種加工技術(shù)加工出反光強(qiáng)度高并滿足穿著要求的反光布成為研究人員關(guān)注的問題，目前，反光布的制作方法有三種：涂珠法、植珠法、轉(zhuǎn)移法。不同的方法有不同的加工路線及不同的化工原材料，其反光布的反光強(qiáng)度、手感、表觀效果等有不同程度的差異。作為服裝服飾用的安全功能性反光布除了要求具有較高的反光強(qiáng)度外，還必須保證穿著的要求如耐洗、耐磨、防水等。本文就植珠法反光布加工工藝技術(shù)作較詳盡的討論。1 .加工工藝：1.1 工藝流程：植珠加工法是利用高壓電產(chǎn)生強(qiáng)電場(chǎng)，使玻璃微珠帶電而吸附于織物上的靜電植珠方法：或?qū)⒉Ａ⒅榫鶆蛉鲈谕坑姓澈蟿┑目椢锷系娜鲋榉?；或通過玻璃微珠槽的

3、粘珠法。工藝流程：基布f前處理f施加反射層f涂粘合劑f植珠f后處理。1.2 植珠法反光布結(jié)構(gòu)：其結(jié)構(gòu)示意圖如圖1-(a)、(b)所示：植珠法反光布的表面和橫斷掃描電鏡照片如圖2所示:圖1結(jié)構(gòu)示意圖圖2掃描電鏡照片2 .加工影響因素分析：2.1 基布的選擇及其前處理的研究：2.1.1 基布的種類、規(guī)格及其制成的反光布的性能。根據(jù)市場(chǎng)對(duì)反光布基布的使用要求，選用了纖維種類不同、紗支粗細(xì)不同，密度不同的三種織物作為基布進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。基布的名稱、規(guī)格及其布面風(fēng)格列于表1中。表1不同基布的規(guī)格、風(fēng)格比較基布編號(hào)具偉名稱密度（根/10cm）厚度（絲）重量2g/100cm紗支數(shù)s或d布面風(fēng)格經(jīng)緯經(jīng)緯1高密滌綸

4、答夫2周43629880.6468d68d布面緊密光潔平整布2滌卜帛油平布470294191.0345s45s面密致有纖維毛3純棉262218261.320s20s紗支織物是由經(jīng)、緯紗線交織而成的，它們不可能象塑料膜那樣平滑、無孔、即使像用化纖長(zhǎng)絲制造的高密塔夫綢這種又緊密又平滑的織物，也存在有布孔和凹凸不平的問題，只不過是凹凸不平的程度較小而已。因此，基布處理使原有基布的經(jīng)緯交織的凹凸、布孔以及伸出織物表面的纖維毛減小或減少，提高布面的平滑度。從而減少漫反射提高產(chǎn)品的反光強(qiáng)度、同時(shí)增加基材與后續(xù)材料的粘接性；此外，經(jīng)過處理的織物還可以有效地防止涂層加工中的滲漏漿液現(xiàn)象，使基布與反射層的粘合性

5、能得到改善，成品的耐摩擦及耐洗滌性能大大提高。不同基布采用不同的處理工藝(0-未處理、A、B、C、D),其制作的反光布性能結(jié)果見表2。從表2可以看出：(1)經(jīng)處理后的基布制作的反光布，外觀均勻、細(xì)膩，疵點(diǎn)少，微珠呈現(xiàn)水平排布；反光布上反光膜層的成膜性和堅(jiān)牢度增強(qiáng)了，微珠耐洗牢度提高了，皮膜與基布的抗剝離性解決了，對(duì)表面粗糙的基布制作的反光布明顯提高了R彳直。表2基布處理對(duì)制作的反光布性能的影響勻21A6.32.830205均勻17786未剝離31B7.52.544195均勻197101剝離41C5.82.356192均勻17591剝離51D7.52.544191均勻193102剝離62024.

6、22.836190雪花占17592未剝離72A:7.33.130180均勻185103未剝離82B:6.03.112188均勻17794未剝離92C;2.82.800199均勻18894未剝離102D;4.32.980193均勻18495未剝離113029.13.208198雪花占18392未剝離123A:0.13.182185均勻11964未剝離133B:1.63.480207均勻18991未剝離143C;7.53.176204均勻18993未剝離153D;9.53.396204均勻19797未剝離注：反光強(qiáng)度R'單位：cd/Lx/m?2,其他單位同表1;R10?，:表示樣品洗滌10

7、次以后的反光強(qiáng)度值。(2)1號(hào)基布經(jīng)過前處理后制作的反光布，除了表現(xiàn)在外觀的改善方面外，主要是經(jīng)過A工藝處理以后，解決了成品的耐洗滌剝離性能。2.2 反射體的設(shè)置2.2.1 反射體的選擇玻璃微珠背面設(shè)置反射體，目的在于將經(jīng)過微珠折射后的入射光，盡可能多地通過反射體返回微珠內(nèi)，然后再經(jīng)微珠折射后返回光源處。這種反射體有各種各樣類型、規(guī)格，我們進(jìn)行了篩選試驗(yàn)，其對(duì)定向反光強(qiáng)度的影響結(jié)果列于表3。從表3中可以看出，微珠背面不設(shè)置反射體，反光強(qiáng)度極低，而設(shè)置了反射體的則隨著不同反射體有不同程度的提高。從反光體1#4#的基布基本上可以看出，隨著鏡反射比的提高，定向反光強(qiáng)度呈上升趨勢(shì)。反射比較高者提高較多

8、。但太高則由于布面光滑難于涂覆粘合劑。從圖3更直觀地看出，反光強(qiáng)度隨鏡反射比的提高而提高，但提高幅度不同，從近乎100%漫反射狀態(tài)到有鏡面反射時(shí)反光強(qiáng)度提高迅速，當(dāng)鏡面反射比提高到一定程度后，反光強(qiáng)度提高明顯緩慢。表3基材鏡反射比與產(chǎn)品反光強(qiáng)度的關(guān)系表(R:cd/Lx/m2)反反光光實(shí)強(qiáng)度強(qiáng)度驗(yàn)鏡反RR編射比一最號(hào)般高達(dá)達(dá)到到未沒置反低光0.001于-體10的基布沒置反光低體0.002于-130#的基布沒置反光體2#的基布0.00470以上約200沒置反光體3#0.03100以上約250的基布沒置反光體4#0.095130以上約350的基布沒置反光體5#的0.347涂布較困難-基布產(chǎn)品的綜合在

9、織物上設(shè)置反射體除考慮產(chǎn)品的亮度外，還應(yīng)考慮設(shè)備因素、加工的可行性、性能指標(biāo)、成本等，因此，選擇4#反射體比較適合。2.3.2反射體用量對(duì)反光強(qiáng)度的影響從理論上講反射體用量越多，反射層越光亮，產(chǎn)品的反光強(qiáng)度越高。但在試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)：反射體用量增至一定程度后，反光強(qiáng)度反而下降，并出現(xiàn)產(chǎn)品粘結(jié)牢度下降，表現(xiàn)為加工困難，產(chǎn)品不耐洗滌，微珠脫落等問題。如圖4所示，反射體用量有一最佳值，在該值范圍除反光強(qiáng)度高外，產(chǎn)品的其它性能也很好。圖3鏡反射與反光強(qiáng)度關(guān)系圖4反射體用量與反光強(qiáng)度關(guān)系2.3 粘合劑影響分析粘合劑的種類很多，不同的加工方式選擇不同的種類。本項(xiàng)目采用涂層復(fù)合的施加方法。目前，織物涂層劑有天然橡

10、膠、合成橡膠、聚氯乙烯、聚氨酯、丙烯酸酯等幾大類聚合物，其中橡膠類和聚氯乙烯類織物涂層劑價(jià)格低廉，但易老化，且皮膜強(qiáng)度低；聚氨酯涂層劑所得涂層織物皮膜強(qiáng)度大，耐水壓，耐洗、耐寒及粘接強(qiáng)度好，但成本高；聚丙烯酸酯涂層劑所得織物風(fēng)格柔軟，皮膜透明，耐候性好，需要篩選合適的品種，否則有折痕、粘接牢度差等問題。在反光布的反光系統(tǒng)中，微珠約1/2暴露于空氣中，約1/2埋于反射層上與反射鏡面接觸，并依靠粘合劑連接。粘合劑的選擇原則如下：(1)柔軟且有彈性作為服用性的反光布應(yīng)滿足人們穿著舒適的需要，即要求反光布柔軟一易彎曲、易折，同時(shí)具有易縫制、滑爽和挺括舒適不起皺的表觀風(fēng)格。因此選擇粘合劑時(shí)要求樹脂成膜后

11、比較柔軟且有彈性。(2)粘合劑的粘接牢度好反光布在服用時(shí)跟隨服裝一起經(jīng)受較多次的摩擦和洗滌，粘合劑作為粘合玻璃微珠、粘合織物、層與層的粘合等橋梁作用，直接影響著整個(gè)產(chǎn)品的牢度。因此選擇粘合劑時(shí)要求其粘接牢度好，具體表現(xiàn)為反光布經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)摩擦和洗滌后反光強(qiáng)度降低少、無剝離現(xiàn)象等。粘合劑的粘接性能好壞，取決于粘合劑和被粘物表面的結(jié)構(gòu)與狀態(tài)，及粘合過程的工藝參數(shù)如含固量、涂覆厚度等。(3)粘合劑的透明性要高本反光布結(jié)構(gòu)中，除了玻璃微珠與反射層對(duì)反光布的反光亮度起決定性作用以外，連接兩者的粘合劑的透明性，也是影響反光性能的重要因素。粘結(jié)玻璃微珠的涂層劑成膜以后包覆在玻璃微珠的周圍，影響反射光光路的暢通，若

12、粘合劑成膜透明性好，使得反光系統(tǒng)的光強(qiáng)傳播損失小，將有利于反光亮度的提高。高分子材料的透明性由本身的結(jié)構(gòu)和樹脂的成膜過程所決定，小分子(溶劑或水分子)揮發(fā)逸出越徹底，則透明性越好。綜上所述，選擇了幾種涂層用粘合劑。利用涂層工藝涂刮在反射層表面，經(jīng)植珠以及后處理，制成的反光布的性能比較見表4。表4幾種粘合劑的反光布性能比較1號(hào)2號(hào)3號(hào)4號(hào)5號(hào)6號(hào)生匕匕竹育乳溶劑乳液溶劑乳溶液型型型液劑型型型膜透OOXXOO明性柔軟OXXXO性耐磨OXXXAO性耐洗OXXXXXXXO滌性手感OXXXXO外OXXOOO觀反OOO光強(qiáng)度注：O-好，一較好，x一差，xx一很差。從表4反光布的各項(xiàng)性能看出：1號(hào)、6號(hào)最好

13、，用其加工反光布的各項(xiàng)指標(biāo)均能滿足反光布的使用要求。2.4 玻璃微珠對(duì)反光性能的影響在眾多種類的反光材料中，除了少量角錐棱體外，起著核心作用的是玻璃微珠。玻璃微珠是構(gòu)成回歸反射織物的反光元件，它能將入射光折射后經(jīng)反射層反射，使反射光按入射方向返回，因此它的性質(zhì)直接決定產(chǎn)品的反光性能。2.4.1 折射率、直徑與反光強(qiáng)度的關(guān)系在回歸反射的光學(xué)系統(tǒng)中，當(dāng)入射光照射到玻璃珠體時(shí)，由于空氣是光疏物質(zhì)，玻璃珠是光密物質(zhì)這樣便產(chǎn)生折射，并在玻璃微珠的背面與涂料的接觸面上產(chǎn)生反射，而玻璃微珠的折射率、直徑與光路焦距是有嚴(yán)格對(duì)應(yīng)關(guān)系的，光路焦距位置除了與微珠折射率n有關(guān)外，與微珠半徑r成正比。當(dāng)折射率小于特定值

14、時(shí)則聚焦點(diǎn)落在微珠的外部，當(dāng)折射率大于特定值時(shí)則聚焦點(diǎn)落在微珠的內(nèi)部，當(dāng)折射率為某一值時(shí)，光的聚焦點(diǎn)正好落在微珠的后表面。從植珠法反光布的結(jié)構(gòu)示意圖1可以看出：應(yīng)避免聚焦點(diǎn)落在微珠的內(nèi)部的選擇。因此在不同的反光系統(tǒng)中選擇折射率、直徑適當(dāng)?shù)奈⒅?，控制光線聚焦點(diǎn)的位置，從而得到高反光強(qiáng)度的反光材料是非常重要的。關(guān)于折射光折射的位置，與玻璃微珠的折射率和半徑之間的關(guān)系，可用下列公式表示：f=r(2-n)/2(n-1)(1)其中：f-聚焦點(diǎn)與微珠后表面之間的距離，如圖5示r-微珠半徑n-微珠折射率ZK)N=1.51n=1.93n=2.20圖5玻璃微珠聚焦點(diǎn)示意圖玻璃微珠折射率除了對(duì)聚焦點(diǎn)的位置有關(guān)系外

15、，它對(duì)反光強(qiáng)度的影響是復(fù)雜的。我們對(duì)收集到的兩種直徑范圍、不同折射率的玻璃微珠進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，其反光強(qiáng)度變化如圖6所示：當(dāng)折射率大于1.90時(shí)，反光強(qiáng)度下降；當(dāng)折射率等于或小于1.90時(shí)，其反光強(qiáng)度較高。（折射率為1.50,其反光強(qiáng)度近乎零）。以折射率1.90直徑150至400目的微珠進(jìn)行系統(tǒng)試驗(yàn)。如圖7所示，隨著微珠直徑的減小，產(chǎn)品的反光亮度逐漸提高。對(duì)此做過大量掃描電鏡照片發(fā)現(xiàn)：隨著微珠直徑的變小，比表面積增大，單位面積下微珠的數(shù)量增多，而導(dǎo)致反光強(qiáng)度增大。但當(dāng)微珠直徑小于某一數(shù)值，由于其直徑太小，在不改變工藝的條件下，其大部分或整個(gè)埋入反射層中，暴露于空氣的反光點(diǎn)減少，造成其反光強(qiáng)度降低。因此

16、微珠直徑的選擇與微珠折射率、涂層的厚度等是相互關(guān)聯(lián)的。I.nL9il.va>W圖6折射率與反光強(qiáng)度的關(guān)系圖7微珠直徑與反光強(qiáng)度的關(guān)系2.4.2 微珠的埋植深度對(duì)反光強(qiáng)度的影響在回歸反射織物的加工過程中，通過控制工藝參數(shù)而控制微珠的埋植深度是非常重要的。如果微珠陷入反射層過深，玻璃微珠接受到的入射光相對(duì)較少；其次，光線進(jìn)入微珠經(jīng)折射后有一部分將回不到光源方向（如圖8）。而過淺則反射層不可能有效地包覆于微珠的背面，有透射現(xiàn)象產(chǎn)生，同時(shí)反映在產(chǎn)品上的微珠耐洗滌、耐摩擦牢度的降低。因此微珠埋植過深或過淺都使反光亮度降低。經(jīng)過大量橫斷面掃描電鏡照片的觀察后發(fā)現(xiàn)：微珠的埋植深度約為其直徑的二分之一到

17、三分之一較理想。埋植過淮理樹過深WHint/2圖國(guó)微珠埋植深度困2.4.3 微珠分布狀態(tài)對(duì)反光強(qiáng)度的影響（1）密度玻璃微珠分布得密集、均勻，則產(chǎn)品的反光強(qiáng)度高；如果玻璃微珠分布不密集均勻，在顯微鏡下觀察，玻璃微珠聚集成一堆一堆，或分散成稀稀拉拉，產(chǎn)品的反光強(qiáng)度就相對(duì)較低（如圖9）。圖9微珠分布電鏡掃描圖（2）排列層次定向反光布表面的微珠必須保證單層排列，避免多層摞珠。否則，摞在珠子上面的沒有了反射層的襯托就失去回歸反射性能（見前面反射體的影響），并且這部分珠子與粘合劑接觸面小，牢度差，一搓就掉（如圖10、11）。經(jīng)大量實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：有多層摞珠的產(chǎn)品，反光強(qiáng)度低，隨著磨擦或洗滌次數(shù)的增加，反光強(qiáng)度衰減嚴(yán)重。圖10摞珠現(xiàn)象（R':約150cd/Lx/m2）圖11單層排列（R'：約230cd/Lx/m2）3結(jié)論:1、本試驗(yàn)選用的基布，經(jīng)過四種前處理工藝比較，選擇出了最好的前處理工藝，明顯改善了織物固有的凹凸不平或填塞了布孔，改善了產(chǎn)品表觀，防止了加工過程中的布孔滲透問題，解決產(chǎn)品多次洗滌后皮膜與基布的剝離問題。實(shí)驗(yàn)表明1、2、3號(hào)基布經(jīng)前處理后均可制作性能良好的反光布。2、粘合