CN111745952B - 一种使用水性聚氨酯底胶的3d立体图案织物及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及了提供了一种水性聚氨酯底胶，所述水性聚氨酯底胶包括以下质量份的组分：水性聚氨酯乳液50‑98质量份；附着力促进剂2‑5质量份；pH调节剂0.02‑3质量份；粘度调节剂0.1‑3质量份；流平剂0.03‑1质量份；消泡剂0.05‑0.8质量份。该种水性聚氨酯底胶在织物表面可以形成牢固的打底涂层，而该涂层又与3D增材打印的热塑性聚氨酯形成牢固的粘结，从而将热塑性聚氨酯打印的3D立体图案牢固粘合织物的表面。技术方案不改变现有“打印材料”热塑性聚氨酯，而采用加入打底涂层的工序，同时配合调整工艺参数，使得热塑性聚氨酯图案可以通过打底涂层牢固与织物相连。
Description
技术领域
本发明涉及纺织领域，特别涉及一种水性聚氨酯底胶及使用该底胶的3D立体图案织物及其制造方法。
背景技术
3D打印技术出现在20世纪90年代中期，实际上是利用光固化和纸层叠等技术的最新快速成型装置。它与普通打印工作原理基本相同，打印机内装有液体或粉末等“打印材料”，与电脑连接后，通过电脑控制把“打印材料”一层层叠加起来，最终把计算机上的蓝图变成实物。这打印技术称为3D立体打印技术。
目前在织物上采用聚氨酯3D立体打印图案已成为一种趋势。该种方法操作工艺简单，形成的3D图案细腻精制，颜色鲜艳，可以个性化定制，尤其适用于高级定制或限量版鞋面材料。但该种方法的缺点为聚氨酯和织物表面的结合力较弱，聚氨酯3D图案容易从织物表面脱落。
目前技术所提供的方法均是适用于喷墨印刷或直接打印，例如采用特定的配方油墨，采用改进“打印材料”的方法进行改进，在专利CN106380933A中，公开了一种可打印水性聚氨酯3D金油或3D油墨,在纺织品的上打印具有一定厚度的图案。该方法采用改进聚氨酯原料的方式，增加其附着力不强，容易从织物表面脱落的问题。在专利CN1817981A中，公开了一种纺织品用纳米级颜料型喷墨印花油墨及其制备方法。油墨由颜料微胶囊、自交联聚合物微胶乳、去离子水、水溶性有机溶剂、防腐剂、保湿剂、表面活性剂和pH调节剂组成。该方法得到的油墨稳定性好，适用于各种织物的喷墨印花，不堵喷嘴，织物不需前处理，后处理只需热焙烘，印花图案色牢度好。
目前并未适合3D立体打印，改善3D打印中打印图案层容易从织物表面脱落的技术方法。
发明内容
为此，发明人提供了一种水性聚氨酯底胶及使用该底胶的表面有3D立体图案织物及其制造方法。该种水性聚氨酯底胶在织物表面可以形成牢固的打底涂层，而该涂层又与3D增材打印的热塑性聚氨酯形成牢固的粘接，从而将热塑性聚氨酯打印的3D立体图案牢固的粘结于织物的表面。
本发明第一方面，发明人提供了一种水性聚氨酯底胶，所述水性聚氨酯底胶包括以下质量份的组分：
脂肪族水性聚氨酯乳液50-98质量份；附着力促进剂2-5质量份；pH调节剂0.02-3质量份；粘度调节剂0.1-3质量份；流平剂0.03-1质量份；消泡剂0.05-0.8质量份。
优选的，所述水性聚氨酯底胶的pH值为7.5-9.0，粘度为15000-90000mPa.S,触变性为2.0-6.0。
本发明第二方面，发明人提供了一种表面有3D立体图案织物的制造方法，包括以下步骤：
涂层预处理：用本发明第一方面所述的水性聚氨酯底胶涂覆织物表面的指定位置，并在指定位置形成水性聚氨酯涂层；
3D打印：水性聚氨酯涂层形成24h后，采用3D增材打印的方式,在水性聚氨酯涂层上用热塑性聚氨酯打印3D立体图案。
水性聚氨酯涂层在织物的外表层和织物的纤维发生交联，形成薄而牢固的膜底面，使得涂层不易掉落。水性聚氨酯涂层在24h后性能稳定，经过测试其与涤纶布料附着力不低于25N/10mm,耐水解70℃、97％、相对湿度7天不气泡，不脱落；耐挠曲不低于5万次。
而热塑性聚氨酯在其表面进行增材打印，打印中喷头喷出的热塑性聚氨酯胶体可以和水性聚氨酯涂层外表面牢固粘结。
优选的，所述织物为涤纶织物。
优选的，所述织物为涤纶网布。
优选的，所述水性聚氨酯涂层的厚度为8-50μm。
优选的，所述3D打印步骤，喷头温度设置为240-250℃；打印平面温度设置为55-65℃。打印平面温度设置为55-65℃，热塑性聚氨酯保持较高的粘度，由于同是聚氨酯材料，表面结构与表面张力相似，可以与水性聚氨酯涂层外表面牢固粘结，也不会破坏水性聚氨酯涂层的结构。
优选的，所述3D打印步骤，喷头温度设置为245℃；打印速度设置为32mm/s，打印平面温度设置为60℃；填充方式设置为实心填充，填充形状设置为线型，填充角度设置为与涂层垂直方向。
本发明第三方面，发明人还提供了一种表面有3D立体图案的织物，所述织物采用本发明第二方面所述制备方法进行制造。
区别于现有技术，上述技术方案提供了一种水性聚氨酯底胶，所述水性聚氨酯底胶包括以下质量份的组分：脂肪族水性聚氨酯乳液50-98质量份；附着力促进剂2-5质量份；pH调节剂0.02-3质量份；粘度调节剂0.1-3质量份；流平剂0.03-1质量份；消泡剂0.05-0.8质量份。该种水性聚氨酯底胶在织物表面可以形成牢固的打底涂层，而该涂层又与3D增材打印的热塑性聚氨酯形成牢固的粘结，从而将热塑性聚氨酯打印的3D立体图案牢固粘合织物的表面。技术方案不改变现有“打印材料”热塑性聚氨酯，而采用加入打底涂层的工序，同时配合调整工艺参数，使得热塑性聚氨酯图案可以通过打底涂层牢固与织物相连。
具体实施方式
为详细说明技术方案的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例详予说明。
本实施方式中，脂肪族水性聚氨酯乳液采用思科创的Dispercoll U54、附着力促进剂采用思科创的Bayhydur BL5235异氰酸酯固化剂，pH调节剂采用陶氏化学公司的AMP-95、粘度调节剂采用宝裕公司的PTE、流平剂采用毕克化学公司BYK 348、消泡剂采用德亿公司的DF 1412。
本实施方式中，3D打印的工艺流程如下所示：3D打印图案计算机建立模型→模型切片处理→将切片模型导入3D打印机→设置适宜3D打印参数→在3D打印平台上放置经水性聚氨酯预涂处理的基材→启动3D打印机自动打印。
实施例1水性聚氨酯底胶制备：
将脂肪族水性聚氨酯乳液50质量份；附着力促进剂2质量份；pH调节剂0.02质量份；粘度调节剂0.1质量份；流平剂0.03质量份；消泡剂0.05质量份混合后，加入辅料(去离子水与乳化剂混合物)0.5质量份，混合均匀得到水性聚氨酯底胶。
所述水性聚氨酯底胶的pH值为7.6-8.4，粘度为31000-67000mPa.S,触变性为3.3-4.7。
实施例2水性聚氨酯底胶制备
将脂肪族水性聚氨酯乳液98质量份；附着力促进剂5质量份；pH调节剂3质量份；粘度调节剂3质量份；流平剂1质量份；消泡剂0.8质量份混合后，加入辅料(乳化剂与去离子水和丙二醇成膜助剂混合物)45质量份，混合均匀得到水性聚氨酯底胶。
所述水性聚氨酯底胶的pH值为7.8-8.6，粘度为71000-93000mPa.S,触变性为4.5-5.5。
实施例3水性聚氨酯底胶制备
将脂肪族水性聚氨酯乳液70质量份；附着力促进剂3质量份；pH调节剂2质量份；粘度调节剂2质量份；流平剂0.5质量份；消泡剂0.4质量份混合后，辅料(乳化剂、去离子水和气相二氧化硅混合物)20质量份，混合均匀得到水性聚氨酯底胶。
所述水性聚氨酯底胶的pH值为7.3-8.6，粘度为62000-78000mPa.S,触变性为3.7-5.3。
实施例4一种表面有3D立体图案的织物
涂层预处理：用实施例1制备的水性聚氨酯底胶涂覆涤纶三明治网布表面的指定位置，并在指定位置形成水性聚氨酯涂层；所述水性聚氨酯涂层的厚度为12-30μm。
3D打印：水性聚氨酯涂层形成24h后，采用3D增材打印的方式,在水性聚氨酯涂层上用热塑性聚氨酯打印3D立体图案。所述3D打印中，喷头温度设置为245℃；打印速度设置为35mm/s，打印平面温度设置为60℃；填充方式设置为实心填充，填充形状设置为线型，填充角度设置为与涂层垂直方向。
实施例5一种表面有3D立体图案的织物
涂层预处理：用实施例2制备的水性聚氨酯底胶涂覆涤纶布料表面的指定位置，并在指定位置形成水性聚氨酯涂层；所述水性聚氨酯涂层的厚度为20-44μm。
3D打印：水性聚氨酯涂层形成24h后，采用3D增材打印的方式,在水性聚氨酯涂层上用热塑性聚氨酯打印3D立体图案。所述3D打印中，喷头温度设置为245℃；打印速度设置为30mm/s，打印平面温度设置为60℃；填充方式设置为实心填充，填充形状设置为线型，填充角度设置为与涂层垂直方向。
实施例6一种表面有3D立体图案的织物
涂层预处理：用实施例3制备的水性聚氨酯底胶涂覆涤纶三明治网布表面的指定位置，并在指定位置形成水性聚氨酯涂层；所述水性聚氨酯涂层的厚度为15-38μm。
3D打印：水性聚氨酯涂层形成24h后，采用3D增材打印的方式,在水性聚氨酯涂层上用热塑性聚氨酯打印3D立体图案。所述3D打印中，喷头温度设置为245℃；打印速度设置为32mm/s，打印平面温度设置为60℃；填充方式设置为实心填充，填充形状设置为线型，填充角度设置为与涂层垂直方向。
将实施例6中得到的表面有3D立体图案的织物进行性能测试，结果如下表所示：
| 测试项目 | 测试结果 |
| 附着力(N/10mm) | 33 |
| 耐挠曲(次) | 100,000 |
| 耐水解性能(相对湿度97％，70℃) | 通过 |
而在未用水性聚氨酯底胶处理的涤纶三明治网布或服装涤纶布料上，相同条件下3D打印热塑性聚氨酯的图案附着力小于15N/10mm，很容易用手剥离开。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”或“包含……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的要素。此外，在本文中，“大于”、“小于”、“超过”等理解为不包括本数；“以上”、“以下”、“以内”等理解为包括本数。
需要说明的是，尽管在本文中已经对上述各实施例进行了描述，但并非因此限制本发明的专利保护范围。因此，基于本发明的创新理念，对本文所述实施例进行的变更和修改，或利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，直接或间接地将以上技术方案运用在其他相关的技术领域，均包括在本发明的专利保护范围之内。
Claims (6)
1.一种3D立体图案织物的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
涂层预处理：用水性聚氨酯底胶涂覆织物表面的指定位置，并在指定位置形成水性聚氨酯涂层；
3D打印：水性聚氨酯涂层形成24h后，采用3D增材打印的方式,在水性聚氨酯涂层上用热塑性聚氨酯打印3D立体图案；打印平面温度设置为55-65℃；
所述水性聚氨酯底胶包括以下质量份的组分：脂肪族水性聚氨酯乳液50-98质量份；附着力促进剂2-5质量份；pH调节剂0.02-3质量份；粘度调节剂0.1-3质量份；流平剂0.03-1质量份；消泡剂0.05-0.8质量份；所述水性聚氨酯底胶的pH值为7.5-9.0，粘度为15000-90000mPa.S,触变性为2.0-6.0；所述水性聚氨酯涂层的厚度为8-50μm。
2.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述织物为涤纶织物。
3.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述织物为涤纶网布。
4.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述3D打印步骤，喷头温度设置为240-250℃。
5.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述3D打印步骤，喷头温度设置为245℃；打印速度设置为32mm/s，打印平面温度设置为60℃；填充方式设置为实心填充，填充形状设置为线型，填充角度设置为与涂层垂直方向。
6.一种3D立体图案织物，其特征在于，所述织物采用权利要求1-5任一所述制造方法进行制造。
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