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 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.中南林业科技大学材料科学与 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 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 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 .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. 参考文献: [2] 段新芳,孙芳利,官恬.世界木材颜色调控技术研究现状及 其展望[J].国际木业,2002,(12):9—11. 廖齐,邓洪.用活性染料对泡桐单板仿红木进行染色的影 响因素[J].中南林学院,2006,26(1):82—85. [3]邓洪,廖齐,刘元.杨木前处理对活性染料渗透性的影 响[J].中南林学院,2006,26(6):88—91. [4]董艳春,沈一丁.涂料印花增稠剂的研究概况及发展趋势[J]. 印染助剂,2006,23(10):11—14. [5]蒲宗耀,黄玉华,蒲实,等.环保型耐电解质涂料印花增稠剂 的开发[J].纺织科技进展,2004,(6):12—17. [6]肖春方,吴明华.聚丙烯酸型合成增稠剂LG一301的研制及其 在涂料印花中应用[J].浙江理工大学,2008,25(4):387 — 391. [7]姬兰琴,涂玉碧,董仲生,等.合成增稠剂QY一1在涂料印花中 的性能[J].印染助剂,1999,16(5):17—19. [8]廖齐,邓洪.合成增稠剂PTA在涂料印花中的应用[J].广 西纺织科技,2003,(1):19—21. [9]邓洪,廖齐.聚丙烯酸酯涂料印花增稠剂合成工艺的研究 [J].染料与染色,2006,43(5):44—45. [1O]陈国宝.增稠剂PTE一1[J].印染,2006,(23):30—32. [11]邓洪,单晴川,彭志忠.涂料印花增稠剂cP的合成及应用 性能研究[J].印染,2009,35(6):43—45. [12]段新芳.木材调控技术[M].北京:中国建材工业出版社, 2002. [本文编校:欧阳钦]