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0.0.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

2、目效果越好，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。1.1.加工工藝：1.11.1 工藝流程：植珠加工法是利用高壓電產(chǎn)生強(qiáng)電場，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

3、玻璃微珠槽的粘珠法。工藝流程：基布 r 前處理 r 施加反射層 r 涂粘合劑 r 植珠 r 后處理。1.21.2 植珠法反光布結(jié)構(gòu)：其結(jié)構(gòu)示意圖如圖 1-(a)1-(a)、(b)(b)所示：植珠法反光布的表面和橫斷掃描電鏡照片如圖2 2 所示:圖1結(jié)構(gòu)示意圖圖2掃描電鏡照片2 2.加工影響因素分析：2.12.1 基布的選擇及其前處理的研究：2.1.12.1.1 基布的種類、規(guī)格及其制成的反光布的性能。根據(jù)市場對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)?；嫉拿Q、規(guī)格及其布面風(fēng)格列于表1 1 中。表 1 1 不同基布的規(guī)格、風(fēng)格比較基編號(hào)基名

4、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高密滌綸厝夫綢43629880.64 68d68d布面緊密光潔平整2滌f帛油平而470294191.03 45s45s布面密致有纖維毛3純棉262218261.320s20s紗支中平而較粗孔較大布紋明顯有纖維毛織物是由經(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

5、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-(0-未處理、A A、B B、C C、D)D)，其制作的反光布性能結(jié)果見表2。從表 2 2 可以看出：(1)(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，對表面粗糙的基布制作的反光布明顯提高了 R R值。表 2 2 基布處理對制作的反光布性能的影響實(shí)驗(yàn)編號(hào)基布編號(hào)工藝

6、編號(hào)反光布性能厚度重量外觀洗滌10次R10R保駕剝離，110 - 5.52.119194均173 89剝離勻21A 1 6.32.830205均勻177 86未剝離31B 1 7.52.544195均勻197 101剝離41C 5.82.356192均勻175 91剝離51D 7.52.544191均勻193 102剝離620 2 4.22.836190雪花占175 92未剝離72A : 7.33.130180均勻185 103未剝離82B : 6.03.112188均勻177 94未剝離92C : 2.82.800199均勻188 94未剝離102D : 4.32.980193均勻184 9

7、5未剝離1130 2 9.13.208198雪花占， 、 、 、183 92未剝離123A 3 0.13.182185均勻119 64未剝離133B 3 1.63.480207均勻189 91未剝離143C : 7.53.176204均勻189 93未剝離153D : 9.53.396204均勻197 97未剝離注：反光強(qiáng)度 RR單位：cd/Lx/m?cd/Lx/m? 2 2 , ,其他單位同表 1;1; R10?R10?，:表示樣品洗滌 1010 次以 后的反光強(qiáng)度值。(2)1(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 A 工藝處理以后，解決了成品的耐

8、洗滌剝離性能。2.22.2 反射體的設(shè)置 2.2.12.2.1 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)，其對定向反光強(qiáng)度的影響結(jié)果列于表3 3。從表 3 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 1 # # 4 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。 反射比較高者提高較多。但太高則由于布面光滑難于涂覆粘合劑。從圖 3 3 更直觀地看出，反光強(qiáng)度隨鏡

9、反射比的提高而提高，但提高幅度不同，從 近乎 100%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 3 基材鏡反射比與產(chǎn)品反光強(qiáng)度的關(guān)系表(R(R : : cd/Lx/mcd/Lx/m2 2) )反反光光實(shí)強(qiáng)度強(qiáng)度撿鏡反R編 射比一最號(hào)般高達(dá)達(dá)到到未沒反低光0.001于-體10的基布沒反光低體0.002于-130#的基布沒反光體2#的基布0.00470以上約200沒反光100體0.03以約3上250#的基布沒反光130體0.095以約4上350#的基布沒反光體涂布0.347較-5困#難的基布在織物上設(shè)置反射體除考慮產(chǎn)品的亮度外，

10、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#4#反射體比較適合。產(chǎn)品的綜合2.3.22.3.2 反射體用量對反光強(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 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。2.32.3 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膠、合成橡膠、聚氯乙烯、聚氨酯、丙烯酸酯等幾

11、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1/21/2 暴露于空氣中，約 1/21/2 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)(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)要求樹脂成膜后比較柔軟且

12、有彈性。(2)(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。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， 若粘合劑成

13、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 4。表 4 4 幾種粘合劑的反光布性能比較15 6生匕匕竹育號(hào)乳2號(hào)溶劑3號(hào)乳液4號(hào)溶劑號(hào)乳號(hào)溶液 型型型液 劑型型 型膜透明OOX XOO性柔軟OXX XO性耐磨OX XXO性耐洗滌OX XX XX XXO性手感OXXX XO外觀OXXOO O反光OO O注：A 好，一較好，x x 一差，xxxx 很

14、差。從表 4 4 反光布的各項(xiàng)性能看出：1 1 號(hào)、6 6 號(hào)最好，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。2.42.4 玻璃微珠對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。2.4.12.4.1 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

15、應(yīng)關(guān)系的，光路焦距位置除了與微珠折射率n n 有關(guān)外，與微珠半徑 r r 成正比。當(dāng)折射率小于特定值時(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 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椋刂乒饩€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-f=r(2-n)/2(n-1)1)(1)(1)其中：f-f-聚焦點(diǎn)與微珠后表面之間

16、的距離，如圖 5 5 示r-r-微珠半徑 n-n-微珠折射率 ZK)ZK)玻璃微珠折射率除了對聚焦點(diǎn)的位置有關(guān)系外，它對反光強(qiáng)度的影響是復(fù)雜的。我們對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 6 所示：當(dāng)折射率大于 1.901.90 時(shí)，反光強(qiáng)度下降；當(dāng)折射率等于或小于1.901.90 時(shí)，其反光強(qiáng)度較高。（折射率為 1.501.50，其反光強(qiáng)度近乎零）。以折射率 1.901.90 直徑 150150 至 400400 目的微珠進(jìn)行系統(tǒng)試驗(yàn)。如圖 7 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

17、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。2.4.22.4.2 微珠的埋植深度對反光強(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 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、

18、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三分之一較理想。N=1.51 n=1.93 n=2.20圖5玻璃微珠聚焦點(diǎn)示意圖J.w L |. mM *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)系圖3諼珠埋枷深度圖2.4.32.4.3 微珠分布狀態(tài)對反光強(qiáng)度的影響（1 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)度就相對較低（如圖 9 9）。（2 2）排列層次 定向反光布表面的微珠必須保證