涂料印花在木材颜色调控技术上的应用研究
涂料印花在木材颜色调控技术上的应用研
究
第30卷第11期中南林业科技大学
2010年11月JournalofCentralSouthUniversityofForestry&Technology
VoI.30
NOV
No.11
20l0
涂料印花在木材颜色调控技术上的应用研究
邓洪,廖齐,刘元
(1.中南林业科技大学
科学与工程学院,湖南长沙410004; 2.佛山传化富联精细化工有限公司,广东佛山528329)
摘要:为实现人工林木材的高效利用,需通过颜色调控技术改良劣质材,仿制名贵木材.然而从现有的文献和资
料来看,将纺织品印花技术应用于木材颜色调控,几乎无人涉及.纺织品涂料印花具有工序简单,生产周期快,污水
排放少,生产成本低,色谱齐全等优点,在世界各国得到广泛的应用.将纺织品涂料印花技术应用于速生人工林单板
的颜色调控,控制涂料印花粘合剂ET用量为体系总质量的10%,涂料印花增稠剂CP用量为体系总质量的1.8%,印
花单板于100?焙烘2min可获得清晰的花型,均匀的色泽,较好的摩擦牢度,得色量和手感.印花单板可用于家
具,装饰,地板,饰面板,门窗,音箱,体育用材,木艺雕刻,工艺品等领域. 关键词:涂料印花;木材颜色调控技术;应用研究
中图分类号:TS194.443文献标志码:A文章编号:1673—923X(2010)11-0117—04 Studyonapplicationofpigmentprintinginthewood
colorcontrollingtechnology
DENGHong,LIAOQi,LIUYuan
(1.SchoolofMaterialsScienceandEngineering,CentralSouthUniversityofForestry&Technology,Changsha410004
Hunan,China;2.FoshanTransfarForlandFineChemicalsIndustrialCo.,Ltd,Foshan528329,Guangdong,China)
Abstract:Forthepurposeofachievingefficientutilizationofplantationtimber,thewoodcolorcontrollingtechnologyisre—
quiredtoimprovethelow—
gradewoodandtoimitatepreciouswood.However,fromtheexistingliteratureandstatisticsitwas
shownthatalmostnoonewasinvolvedinthefieldofapplyingtextileprintingtechnologyintowoodcolorcontro1.Textilepig—
mentprintinghasbeenwidelyusedincountriesaroundtheworld,becauseithasadvantagesofsimpleprocess,quickproduc—
tioncycle,littlesewagedischarge,lowproductioncostandcompleteehromatogram.Thetextilepigmentprintingtechnology
wasappliedtothecolorcontroloffast—
growingplantationveneerintheprocessoftheexperiments.Theprintedveneercould obtainaclearpattern,uniformcolor,goodprintingfastness,coloryield,andhandfeeling,whendosageofpigmentprinting
binderETaccountedfor10%oftotalsystemmass.dosageofpigmentprintingthickenerCPaccountedfor1.8%oftotalsystem
mass,andtheprintedveneerwascuredat100?
for2minutes.Theprintedveneercouldbeusedforfurniture,decoration. flooring,decorativepanels,windowsanddoors,speakers,sportstimber,woodencarvings,handicraftsandotherfields.
Keywords:pigmentprinting;woodcolorcontrollingtechnology;application 为实现人工林木材的高效利用,需要利用染料
对木材进行颜色调控卜,从而改良劣质材,仿制名
贵木材,提高木材的使用价值和满足人们对色彩多 样性的要求.然而通过印花技术改良劣质材的方 法,从现有的文献和资料来看,几乎无人涉及. 纺织品印花历史悠久,印花是将染料或涂料应 收稿日期:2010—03—24
基金项目:中南林业科技大学青年科研基金重点资助项目(20080004A);湖南省教
育厅科学研究项目(09C1011) 作者简介:邓洪(1969一),女,湖南长沙人,副教授,博士研究生,主要从事材料,化学的
教学与科研以及木材颜色调控技术的研究; E-mail:csdenghong@126.con 118中南林业科技大学第30卷
用于织物特定区域以获得想要花型的一种方法.印 花时将染料或涂料与糊料,助剂和其他必要的化学 药剂制成色浆,通过筛网印到织物上,从而使织物表 现出多种颜色的花纹图案,印花实际上是一种局部 染色方法.
涂料印花是用高分子化合物在织物上形成薄 膜,把颜料固着在织物上的印花方法j,在世界各 国得到广泛的应用,并有持续增长的趋势.涂料印 花在发达国家和发展中国家的印花中分别占到 80%和60%,其中我国占70%.由于涂料印花工 艺简便,生产流程短,印花后织物经过烘干即为成 品,省去了染料印花的汽蒸或培烘,水洗等处理工 序,减少了污染水的排放,符合节能,环保要求.随 着涂料印花技术的不断发展,当今它已成为一种高 级的印花方法,并可应用于各种不同织物. 笔者将纺织品涂料印花技术运用于速生人工林 杨木单板的颜色调控,印花单板可望用于家具,装 饰,地板,饰面板,门窗,音箱,体育用材,木艺雕刻,
工艺品等领域.
1试验材料与方法
1.1试验材料
1.1.1试材
速生杨木Populusyunnanensis弦切单板,采自湖 南常德地区,气干密度0.406g/cm,厚度为1mm, 长×宽为50am×35cm.
1.1.2涂料
上海泗联产涂料蓝8301.
1.1.3其它试剂
合成增稠剂CP,传化富联;粘合剂ET,德国巴 斯夫公司BASF.
1.1.4仪器
粘度计:NDJ一4旋转粘度计,上海昌吉仪器有 限公司;印花机:RC—MP2000磁棒印花小样机,佛 山市顺德区正崎印染机械制造厂;WSC—S测色色差 计,上海精密科学仪器有限公司;Y571B摩擦色牢 度仪,温州纺织仪器厂.
1.2涂料印花工艺及印制性能测试方法 1.2.1印花工艺流程及色浆工艺配方
流程:配制色浆一印花一焙烘一成品. 配方:增稠剂CP
粘合剂ET
涂料蓝8301
自来水
g
yg
2.4g
g
总量200g
1.2.2试验过程设计
涂料印花的印制效果和质量,主要取决于涂料 印花色浆的性能.涂料印花色浆通常由涂料,粘合 剂,增稠剂及其他添加剂组成,其中粘合剂,增稠剂 的性能起着至关重要的作用.
(1)粘合剂用量对单板涂料印花效果的影响: 涂料色浆本身对纤维没有亲和力,为使颜料固着在 纤维表面,需借助粘合剂.粘合剂决定印花单板的 摩擦牢度和刷洗牢度,以及由于粘合剂成膜后的泛 黄而影响色泽艳亮度.因此,粘合剂对涂料印花起 着重要的作用.丙烯酸脂是目前应用最为普遍的一 类粘合剂,特别是其丁酯的共聚物自交联型粘合剂. 本试验选用巴斯夫公司生产的低温自交联型粘合剂 ET,100oC左右就能交联反应,通过改变粘合剂ET 的用量研究其对单板涂料印花效果的影响. (2)增稠剂用量对单板涂料印花效果的影响: 合成增稠剂由于用量少,增稠效果好,并且有良好的 触变性能,印制花纹清晰,能替代部分或全部油/水 乳化糊,克服了乳化糊带来的污染环境的弊病.从 上世纪九十年代开始,国内许多科研单位和企业都 致力于合成增稠剂的开发研究及应用.在木 材上采用涂料印花工艺,印制过程是否顺利进行和 印花色浆的流变性能有很大的关系,在机械的剪切 应力作用下,其印花色浆的粘度迅速下降,当剪切应 力一旦消除时,粘度又很快回复到原先的近似值,这 样就有利于印制轮廓清晰的花型.而流变性取决于 增稠剂,本试验采用研制改进的新型阴离子型合成 增稠剂CP_1,其增稠效果优越,具有良好的抗电解
质性能和优良的印制性能,其应用性能优于汽巴 F,在印花生产中排放出废气里的挥发性有机化 合物完全符合欧盟VOC法则,是高品质环保型涂料 印花增稠剂.通过改变增稠剂CP的用量研究其对 单板涂料印花效果的影响.
(3)焙烘温度及焙烘时间对印花牢度的影响: 在不同的温度下对涂料印花单板焙烘不同的时间, 第11期邓洪,等:涂料印花在木材颜色调控技术上的应用研究119
对其牢度性能进行测试,比较不同的焙烘温度及焙 烘时间对印花牢度的影响.
1.2.3印制性能测试方法
(1)用NDJ一4旋转粘度计4#转子,在转速6 r/min(室温)条件下测定色浆粘度.
(2)印花后的单板,采用国际照明委员会
(CIE)推荐使用的色差公式?:
AE=[(AL)+(Aa)+(Ab)]. (1)
用WSC—S测色色差计进行测试计算,式(1)中 AE为色差,NBS;L,0,b为色度坐标.AE数值 表示被测物和对照样颜色深浅差别的大小,印制到 木材单板上的涂料量越多,木材颜色越深,色差值 越大.
(3)印花牢度:采用Y571B摩擦色牢度仪,按 GB/T3920—1997<<纺织品色牢度试验耐摩擦色牢度》 和GB/T420—1990《纺织品耐洗色牢度试验方法》 执行.
2试验结果与分析
2.1粘合剂用量对印花效果的影响
涂料蓝83011.2%,增稠剂CP1.8%,改变粘
合剂用量,比较粘合剂用量对印花效果的影响(见 表1).
表1粘合剂用量对印花效果的影响
Table1Influenceofdosageofbinderonprintingeffects
从表1看出,随着粘合剂用量的增加,印花单板 的干,湿摩擦牢度总体在提高,印花单板的AE值 呈现出减小的变化趋势.粘合剂用量增加可以增强 成膜性能,提高粘合剂对颜料颗粒的包覆能力,同时 所成膜的厚度也会随之增加,将发出色光的颜料粒 子包覆,从而降低颜料粒子对可见光的反射,导致 AE值呈现出减小的变化趋势.粘合剂用量对花 型轮廓的清晰度,色泽均匀性等其他方面的影响不 大,印花单板花型轮廓清晰,线条界面精细度好,色 泽均匀性好.考虑到木材印花与纺织面料印花对色 牢度要求不同,木材印花牢度达到3级,基本符合要 求.同时粘合剂用量过多,易出现塞网,粘刀口和嵌 花筒等问题.综合考虑,木材涂料印花粘合剂用量 为体系总质量的10%,印花单板具有较好的印花牢 度,得色量和手感,并能获得清晰的花型以及均匀的 色泽.
2.2增稠剂用量对印花效果的影响
涂料蓝83011.2%,粘合剂ET10%,改变增稠 剂用量,比较增稠剂用量对印花效果的影响. 从表2看出,增稠剂用量的多少对印花牢度影 响不大,但是对印花得色量,花纹清晰度和色泽均匀 性都有影响.随着增稠剂用量的增多,色浆的粘度 增加,印制时防渗化能力提高,保水能力强,印花单 板的花纹清晰度提高,另外,当增稠剂增多,每次刮 表2增稠剂用量对印花效果的影响
Table2Influenceofdosageofthickeneronprintingeffects
l20中南林业科技大学第30卷
印时,印在单板上的色浆量增加,这样得色量就增 加,就刮印过程而言,增稠剂用量太多或太少都不利 于印花操作的完成.综合考虑,木材涂料印花增稠 剂用量为体系总质量的1.8%,印花单板具有较好 的摩擦牢度,得色量和手感,并能获得清晰的花型以 及均匀的色泽.
2.3焙烘温度及焙烘时间对印花牢度的影响 涂料蓝83011.2%,粘合剂ET10%,增稠剂CP 1.8%,改变烘干温度及烘干时间,比较烘干温度及 烘干时间对印花牢度的影响.
从表3中可以看出,100oC以上印花牢度随焙 烘时间的增加基本无相差,且不随焙烘时间的增加 而增加.从印花牢度值来看,在100?下焙烘 2min,牢度已达到要求.综合考虑,印花单板 100?焙烘2min即可.
表3焙烘温度及焙烘时间对印花牢度的影响 Table3Effectofcuringtemperatureandtimeonprintingfastness
3结论
(1)纺织品涂料印花技术适用于木材单板印 花.控制涂料印花粘合剂ET用量为体系总质量的 10%,涂料印花增稠剂CP用量为体系总质量的 1.8%,印花单板于100?焙烘2rain可获得清晰的 花型(印制的单板不渗边),均匀的色泽,好的色牢 度,得色量和手感.
(2)涂料色浆调制方便,印花工艺简便,省去了 染料印花的汽蒸或培烘,水洗等处理工序,减少了污 染水的排放,节约了能源,符合环保要求.印花单板 可望用于家具,装饰,地板,饰面板,门窗,音箱,体育
用材,木艺雕刻,工艺品等领域.
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[本文编校:欧阳钦]