CN114921975B - 仿林地可见光-近红外反射光谱特征的迷彩数码喷墨印花织物及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于数码喷墨印花墨水领域，具体涉及仿林地可见光‑近红外反射光谱特征的迷彩数码喷墨印花织物及制备方法。本发明优选特定分散染料与分散剂、表面活性剂等助剂复配制备成高性能分散染料墨水，所制备墨水染料粒径小于200nm，表面张力为25～40mN/m，黏度为2～5mPa·s，pH为7.0～7.5，电导率为3～10μS/cm，喷射性能及稳定性能良好。通过在织物表面喷印复配分散染料墨水、反面喷印炭黑墨水制备得到的仿林地可见光‑近红外反射光谱特征喷墨印花织物，绿色及土色光谱曲线分别满足绿色植被、土壤可见光‑近红外反射光谱通道，与国军标色色差均小于3个(L*a*b*)单位；印花织物色牢度性能优异，可实现织物表面仿林地数码迷彩图案的精细化快速定制。
Description
技术领域
本发明属于数码喷墨印花墨水领域，具体涉及一种仿林地可见光-近红外反射光谱特征的迷彩数码喷墨印花织物及制备方法。
背景技术
染料具有较高的稳定性、对人体无刺激、对织物服用性能影响小，可用于织物模拟绿色植被可见光-近红外反射光谱特征。传统的染色及印花方式虽然能使织物具有仿绿色植被可见光-近红外反射特征光谱，但存在图案层次单一、纹理精细度不够、斑点重复性高、印花花回显著等不足，不利于织物表面迷彩图案精细化设计与快速再现。数码喷墨印花技术通过调整印制基本单元的颜色、尺寸、形状、排布方式等因素可以再现背景图像的颜色、纹理及其分布等信息，是实现织物表面可见光-近红外迷彩数码图案精细化快速定制的有效途径。分散染料墨水是常用的数码喷墨印花墨水之一，主要用于涤纶及其混纺织物的印染，也可用于醋酸纤维、锦纶等合成纤维的印染。然而，目前利用分散染料墨水制备的仿林地喷墨印花织物在780-1200nm近红外区无法与植被背景光谱相匹配，存在“同色异谱”现象。
林地是常见的作战背景之一，主色调为植被的绿色和土壤的黄色，在现代高技术战争中，单一的仿绿色植被印花织物已无法较好的对抗现有侦察技术。目前，对土壤的颜色及光谱模拟研究较少，使织物同时满足与绿植和土壤“同色同谱”成为一个难点。
发明内容
【技术问题】
目前，现有的分散染料墨水无法实现数码喷墨印花织物在780-1200nm近红外区与绿色植被背景“同谱”，现有研究基础对土壤的颜色及光谱模拟较少，印花织物无法同时满足与绿植和土壤“同色同谱”。
【技术方案】
本发明的目的是提供一种仿林地可见光-近红外反射光谱特征用迷彩分散染料墨水及其制备方法，本发明首先根据常见绿色植被与土壤可见光-近红外的反射光谱要求及GJB 798-90《伪装涂料漆膜颜色》中常见绿色、土色的颜色要求优选出特定的分散染料，然后将其与分散剂复配制备成稳定的分散染料分散体，最后将分散染料分散体与表面活性剂、保湿剂等助剂复配制备成高性能分散染料墨水。所制备的分散染料墨水粒径小于200nm，表面张力为25～40mN/m，黏度为2～5mPa·s，pH为7.0～7.5，电导率为3～10μS/cm，喷射性能及稳定性能良好。本发明通过在织物表面喷印复配的分散染料墨水、反面喷印炭黑墨水制备得到的迷彩喷墨印花织物，每种颜色与相应国军标色色差均小于3个(L*a*b*)单位；其中绿色能精确模拟绿色植被在380-1200nm间的反射光谱特征，光谱曲线能满足绿色植被可见光-近红外反射光谱通道；土色光谱曲线能满足土壤可见光-近红外反射光谱通道；印花织物耐洗、耐摩擦色牢度达到4-5级及以上，色牢度性能优异；喷墨印花方式耗材少、生产效率高，可实现织物表面仿林地迷彩数码图案的精细化快速定制。
本发明的第一目的在于提供一种仿林地可见光-近红外反射光谱特征的迷彩数码喷墨印花织物的制备方法，采用的墨水组合为：分散蓝60墨水、分散深蓝SUBC 12墨水、分散橙30墨水、分散黄CPY 015墨水、分散红CPM 011墨水和炭黑墨水；
分散蓝60墨水、分散深蓝SUBC 12墨水、分散橙30墨水、分散黄CPY 015墨水、分散红CPM 011墨水均由对应的染料粒径小于200nm的稳定的分散染料分散体与表面活性剂、保湿剂、消泡剂、水复配混合均匀制备得到；其中，分散染料分散体在分散染料墨水中占比为15-50wt％，表面活性剂在分散染料墨水中占比0.5-5.0wt％，保湿剂在分散染料墨水中占比25-60wt％，消泡剂在分散染料墨水中占比0.01-0.10wt％；分散染料分散体由分散染料、分散剂和水混合研磨制备得到；其中，分散染料在分散染料分散体中的质量分数为5.0％-25.0％，分散剂在分散染料分散体中的质量分数为5.0％-50.0％，不同种类的分散染料分散体分开配制；
通过调整6种墨水复配比例，在织物表面喷印复配的分散染料墨水、反面喷印炭黑墨水，实现不同绿色和土色的仿林地可见光-近红外反射光谱特征数码印花，其中，复配的分散染料墨水由分散蓝60墨水、分散深蓝SUBC 12墨水、分散橙30墨水、分散黄CPY 015墨水、分散红CPM 011墨水调整复配比例得到。
作为本发明的一种实施方式，所述分散剂包括AD-4600、5080W、755W、85A、NNO、MF、DM1501、DM-1501N、PVP、S 2230HPL、S1033、BYK-190、HH2011、HH2190中的一种或几种。
作为本发明的一种实施方式，所述表面活性剂包括TN-6、APG-0814、T80、BX、SDBS、SDS、TX-100、S-465、BYK-348中的一种或几种。
作为本发明的一种实施方式，所述保湿剂包括甘油、一缩二乙二醇、乙二醇、1,2-丙二醇、1,4-丁二醇、山梨醇、尿素、吡咯烷酮羧酸钠中的一种或几种。
作为本发明的一种实施方式，所述消泡剂包括APE-0050、DF69、AF831、TEGO-922、2522AG、S-104E中的一种或几种。
作为本发明的一种实施方式，首先对织物进行前处理，然后利用喷墨印花机在织物表面按照复配比例喷印分散染料墨水，然后依次经预烘、高温焙烘、还原清洗、水洗烘干；最后利用喷墨印花机在织物反面喷印炭黑墨水，烘干后即得到仿林地可见光-近红外反射光谱特征的迷彩数码喷墨印花织物。
作为本发明的一种实施方式，所述织物为合成纤维织物。优选地，所述合成纤维织物包括聚酯纤维织物、聚酰胺纤维织物中的至少一种。
作为本发明的一种实施方式，分散蓝60墨水中分散蓝60染料的质量分数为4％；分散深蓝SUBC 12墨水中分散深蓝SUBC 12染料的质量分数为6％；分散橙30墨水中分散橙30染料的质量分数为4％；分散黄CPY 015墨水中分散黄CPY 015染料的质量分数为8％；分散红CPM 011墨水中分散红CPM 011染料的质量分数为4％；
当分散蓝60墨水：分散深蓝SUBC 12墨水：分散橙30墨水：分散黄CPY 015墨水：分散红CPM 011墨水：炭黑墨水的复配质量比为0.4:0.4:2:0:0:0:5时，与国军标色DG0847的△E值小于3个(L*a*b*)单位，同时其反射光谱曲线满足绿色植被可见光-近红外反射光谱通道；
当分散蓝60墨水：分散深蓝SUBC 12墨水：分散橙30墨水：分散黄CPY 015墨水：分散红CPM 011墨水：炭黑墨水的复配质量比为0.3:0.2:2:0:0:0:5时，与国军标色MG1058的△E值小于3个(L*a*b*)单位，同时其反射光谱曲线满足绿色植被可见光-近红外反射光谱通道；
当分散蓝60墨水：分散深蓝SUBC 12墨水：分散橙30墨水：分散黄CPY 015墨水：分散红CPM 011墨水：炭黑墨水的复配质量比为0.5:0.1:0.8:1.25:0:0:5时，与国军标色YG1952的△E值小于3个(L*a*b*)单位，同时其反射光谱曲线满足绿色植被可见光-近红外反射光谱通道；
当分散蓝60墨水：分散深蓝SUBC 12墨水：分散橙30墨水：分散黄CPY 015墨水：分散红CPM 011墨水：炭黑墨水的复配质量比为0:0.1:0.72:0:0.3:0:5时，与国军标色BE1332的△E值小于3个(L*a*b*)单位，同时其反射光谱曲线满足土壤可见光-近红外反射光谱通道；
当分散蓝60墨水：分散深蓝SUBC 12墨水：分散橙30墨水：分散黄CPY 015墨水：分散红CPM 011墨水：炭黑墨水的复配质量比为0:0.03:1:0:0:0:5时，与国军标色YE3250的△E值小于3个(L*a*b*)单位，同时其反射光谱曲线满足土壤可见光-近红外反射光谱通道。
作为本发明的一种实施方式，炭黑墨水中炭黑的质量分数为8％。
本发明的第二目的在于提供前述的方法制得的仿林地可见光-近红外反射光谱特征的迷彩数码喷墨印花织物。
本发明的有益效果：
针对目前现有的分散染料墨水无法实现数码喷墨印花织物在780-1200nm近红外区与绿色植被背景“同谱”，现有研究基础对土壤的颜色及光谱模拟较少，印花织物无法同时满足与绿植和土壤“同色同谱”的问题，本发明通过优选特定分散染料与分散剂、表面活性剂等助剂复配制备了一套仿林地可见光-近红外反射光谱特征用迷彩分散染料墨水体系。本发明制备的墨水体系包括5种分散染料墨水(分散蓝60墨水、分散深蓝SUBC 12墨水、分散橙30墨水、分散黄CPY 015墨水、分散红CPM 011墨水)与1种炭黑墨水，在使用过程中仅需调整6种墨水复配比例即可实现不同绿色和土色的仿林地可见光-近红外反射光谱特征数码印花。本发明所制备的分散染料墨水粒径小于200nm，表面张力为25～40mN/m，黏度为2～5mPa·s，pH为7.0～7.5，电导率为3～10μS/cm，喷射性能及稳定性能良好。本发明通过在织物表面喷印复配的分散染料墨水、反面喷印炭黑墨水制备的迷彩数码喷墨印花织物，绿色能精确模拟绿色植被在380-1200nm间的反射光谱特征，光谱曲线能满足绿色植被可见光-近红外反射光谱通道，土色光谱曲线能满足土壤可见光-近红外反射光谱通道，与相应国军标色色差均小于3个(L*a*b*)单位；印花织物耐洗、耐摩擦色牢度达到4-5级及以上，色牢度性能优异；直喷式喷墨印花方式耗材少、生产效率高，是实现织物表面仿林地迷彩数码图案精细化快速定制的有效途径。
附图说明
图1为本发明选取的多种绿叶(a)、土壤(b)在380-1200nm的反射光谱曲线图。
图2为本发明根据多种绿叶的反射光谱曲线绘制的绿色植被可见光-近红外反射光谱通道(a)、根据多种土壤的反射光谱曲线绘制的土壤可见光-近红外反射光谱通道(b)示意图。
图3为本发明实施例7、实施例8、实施例9、对比例1、对比例3、对比例4制备的喷墨印花织物反射曲线与绿色植被光谱通道对比示意图。
图4为本发明实施例10、实施例11、对比例2制备的喷墨印花织物反射曲线与土壤光谱通道对比示意图。
具体实施方式
下面通过实施例子，进一步阐述本发明的突出优点和显著特点，但本发明决不局限于实施例子。
测试方法，具体分析如下：
(1)粒径
取微量样品用去离子水稀释1000倍，采用Nano-Zs90型粒度仪测定样品粒径，测量3次取平均值。
(2)表面张力
25℃条件下，采用BP100型动态表面张力仪测定样品的动态表面张力DST，测试时间为20000ms，范围为10-100mN/m，每个样品测量3次取平均值。
(3)黏度
25℃条件下，采用RheoWin MADS 60型旋转流变仪测定样品黏度，测量3次取平均值。
(4)pH值
25℃条件下，采用ST3100型pH计测定样品pH值，测量3次取平均值。
(5)电导率
25℃条件下，采用ST3100C/F型电导率仪测试样品电导率，测量3次取平均值。
(6)反射光谱曲线
将样品裁剪成5cm*5cm*4mm大小，置于Lambda 950紫外-可见光-近红外分光光度计的固体反射率样品测试仓，测试样品在380-1200nm范围内的反射光谱曲线，波长间隔：10nm。
(7)色度学数据
根据GJB1082-91方法和公式计算制备的数码喷墨印花织物的色度学数据。
(8)耐洗色牢度：根据GB/T 3921-2008测得。
(9)耐摩擦色牢度：根据GB/T3920-2008测得。
(10)绿色植被可见光-近红外反射光谱通道
将山茶、桂花、鹅掌柴等多种叶片清洗干净，分别测试可见光-近红外反射光谱，并根据测试结果绘制绿色植被可见光-近红外反射光谱通道，如图1(a)、2(a)所示。
(11)土壤可见光-近红外反射光谱通道
分别测试黄沙土、黑沙土等多种土壤可见光-近红外反射光谱，并根据测试结果绘制土壤可见光-近红外反射光谱通道，如图1(b)、2(b)所示。
根据多种绿色叶片、土壤绘制的可见光-近红外反射光谱通道要求及GJB 798-90《伪装涂料漆膜颜色》中常见绿色、土色的颜色要求，通过平网印花方式在聚酯纤维织物表面印制分散染料复配印花浆、反面印制炭黑印花浆优选出仿林地可见光-近红外反射光谱特征用分散染料，进而分别将优选出的分散染料制备成高性能分散染料墨水。其中，本发明在优选过程中，发现最大吸收波长在666-674nm的蓝色分散染料是模拟绿色植被“红边”特征的关键染料，最大吸收波长在666-674nm的蓝色分散染料包括分散蓝60、分散蓝RD-GL、分散蓝NP-SBG、分散蓝S-GL、分散蓝BGE-01、分散蓝ETD，在实施例中以分散蓝60为代表进行实验；反面印制炭黑对模拟绿色植被“近红外高原”特征的影响显著，织物“近红外高原”的反射率随反面炭黑用量的增加而降低。
具体地，仿林地可见光-近红外反射光谱特征用迷彩数码喷墨墨水的制备方法，其步骤包括：首先将分散染料(炭黑)、分散剂、去离子水充分混合，在研磨机中研磨至染料(炭黑)粒径小于200nm，制备成稳定的分散染料(炭黑)分散体，然后将分散染料(炭黑)分散体与表面活性剂、保湿剂、消泡剂、去离子水复配混合均匀制备高性能的分散染料(炭黑)墨水。
分散染料及炭黑墨水，各部分组成投料如表1。
表1分散染料及炭黑墨水配方
实施例1-6所得仿林地可见光-近红外反射光谱特征用迷彩数码喷墨墨水产品，性能测试结果如表2：
表2实施例1-6所得仿林地可见光-近红外反射光谱特征用迷彩数码喷墨墨水产品的性能测试结果
将实施例1-6墨水按照实施例7-11、对比例1-4的比例混合复配得到复配分散染料墨水，并用于聚酯纤维织物的仿林地可见光-近红外反射光谱特征数码直喷式喷墨印花：
织物前处理(浸轧海藻酸钠、阳离子改性剂和聚乙烯醇溶液，二浸二轧，轧余率60-70％)→预烘(80℃，3min)→焙烘(200℃，1min)→表面喷印复配分散染料墨水(JV33-160型喷墨印花机)→预烘(80℃，3min)→焙烘(200℃，1min)→还原清洗(2g/L氢氧化钠，2g/L保险粉，浴比1：50，70℃，8min)→水洗→烘干→反面喷印实施例6的炭黑墨水→烘干。
仿林地可见光-近红外反射光谱特征迷彩数码喷墨印花织物单位面积上的墨水复配用量(g/cm2)及各性能测试结果如表3：
表3仿林地可见光-近红外反射光谱特征迷彩数码喷墨印花织物单位面积上的墨水复配用量(g/cm2)及各性能测试结果
注：对比例4中分散艳蓝2BLN染料的最大吸收波长为629nm(不在666-674nm范围内)，分散艳蓝2BLN墨水的配制方法与分散蓝60墨水的相同。
对比例1与实施例7相比，仅调整了分散深蓝SUBC 12墨水的用量，导致与国军标色DG0847的△E值增至15.30，无法实现预期效果。
对比例2与实施例10相比，仅加入了分散黄CPY 015墨水的使用，导致与国军标色BE1332的△E值增至21.69，同时从图4可以看出该印花织物的光谱曲线在400-580nm间显著不满足土壤可见光-近红外反射光谱通道，无法实现预期效果。
对比例3与实施例8相比，仅省略反面喷印炭黑墨水，导致与国军标色MG1058的△E值出现轻微偏差，从图3可以看出该印花织物的光谱曲线在750-1200nm间显著不满足绿色植被可见光-近红外反射光谱通道，出现“同色异谱”现象，无法实现预期效果。说明反面喷印炭黑墨水是本发明实现模拟绿色植被反射光谱“近红外高原”特征的关键技术手段。
对比例4与实施例8相比，仅以分散艳蓝2BLN墨水更换分散蓝60墨水，导致与国军标色MG1058的△E值增至40.21，同时从图3可以看出该印花织物的光谱曲线在680-780nm间显著不满足绿色植被“红边”要求。在此染料种类基础上通过多次优化复配比例仍无法同时实现仿绿色植被可见光-近红外反射光谱通道要求及MG1058的颜色要求，说明最大吸收波长在666-674nm的分散蓝染料是实现模拟绿色植被可见光-近红外反射光谱“红边”特征的关键染料。
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可做各种的改动与修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。
Claims (9)
1. 一种仿林地可见光-近红外反射光谱特征的迷彩数码喷墨印花织物的制备方法，其特征在于，采用的墨水组合为：分散蓝60墨水、分散深蓝SUBC 12墨水、分散橙30墨水、分散黄CPY 015墨水、分散红CPM 011墨水和炭黑墨水；
分散蓝60墨水、分散深蓝SUBC 12墨水、分散橙30墨水、分散黄CPY 015墨水、分散红CPM011墨水均由对应的染料粒径小于200 nm的稳定的分散染料分散体与表面活性剂、保湿剂、消泡剂、水复配混合均匀制备得到；其中，分散染料分散体在分散染料墨水中占比为15-50wt%，表面活性剂在分散染料墨水中占比0.5-5.0 wt%，保湿剂在分散染料墨水中占比25-60wt%，消泡剂在分散染料墨水中占比0.01-0.10 wt%；分散染料分散体由分散染料、分散剂和水混合研磨制备得到；其中，分散染料在分散染料分散体中的质量分数为5.0%-25.0%，分散剂在分散染料分散体中的质量分数为5.0%-50.0%，不同种类的分散染料分散体分开配制；
通过调整6种墨水复配比例，在织物表面喷印复配的分散染料墨水、反面喷印炭黑墨水，实现不同绿色和土色的仿林地可见光-近红外反射光谱特征数码印花，其中，复配的分散染料墨水由分散蓝60墨水、分散深蓝SUBC 12墨水、分散橙30墨水、分散黄CPY 015墨水、分散红CPM 011墨水调整复配比例得到；
分散蓝60墨水中分散蓝60染料的质量分数为4%；分散深蓝SUBC 12墨水中分散深蓝SUBC 12染料的质量分数为6%；分散橙30墨水中分散橙30染料的质量分数为4%；分散黄CPY015墨水中分散黄CPY 015染料的质量分数为8%；分散红CPM 011墨水中分散红CPM 011染料的质量分数为4%；
当分散蓝60墨水:分散深蓝SUBC 12墨水:分散橙30墨水:分散黄CPY 015墨水:分散红CPM 011墨水:炭黑墨水的复配质量比为0.4:0.4:2:0:0:5时，与国军标色DG0847的△E值小于3个（L*a*b*）单位，同时其反射光谱曲线满足绿色植被可见光-近红外反射光谱通道；
当分散蓝60墨水:分散深蓝SUBC 12墨水:分散橙30墨水:分散黄CPY 015墨水:分散红CPM 011墨水:炭黑墨水的复配质量比为0.3:0.2:2:0:0:5时，与国军标色MG1058的△E值小于3个（L*a*b*）单位，同时其反射光谱曲线满足绿色植被可见光-近红外反射光谱通道；
当分散蓝60墨水:分散深蓝SUBC 12墨水:分散橙30墨水:分散黄CPY 015墨水:分散红CPM 011墨水:炭黑墨水的复配质量比为0.5:0.1:0.8:1.25:0:5时，与国军标色YG1952的△E值小于3个（L*a*b*）单位，同时其反射光谱曲线满足绿色植被可见光-近红外反射光谱通道；
当分散蓝60墨水:分散深蓝SUBC 12墨水:分散橙30墨水:分散黄CPY 015墨水:分散红CPM 011墨水:炭黑墨水的复配质量比为0:0.1:0.72:0:0.3:5时，与国军标色BE1332的△E值小于3个（L*a*b*）单位，同时其反射光谱曲线满足土壤可见光-近红外反射光谱通道；
当分散蓝60墨水:分散深蓝SUBC 12墨水:分散橙30墨水:分散黄CPY 015墨水:分散红CPM 011墨水:炭黑墨水的复配质量比为0:0.03:1:0:0:5时，与国军标色YE3250的△E值小于3个（L*a*b*）单位，同时其反射光谱曲线满足土壤可见光-近红外反射光谱通道。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述分散剂包括AD-4600、5080W、755W、85A、NNO、MF、DM1501、DM-1501N、PVP、S 2230 HPL、S1033、BYK-190、HH2011、HH2190中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述表面活性剂包括TN-6、APG-0814、T80、BX、SDBS、SDS、TX-100、S-465、BYK-348中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述保湿剂包括甘油、一缩二乙二醇、乙二醇、1,2-丙二醇、1,4-丁二醇、山梨醇、尿素、吡咯烷酮羧酸钠中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述消泡剂包括APE-0050、DF69、AF831、TEGO-922、2522AG、S-104E中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，首先对织物进行前处理，然后利用喷墨印花机在织物表面按照复配比例喷印分散染料墨水，然后依次经预烘、高温焙烘、还原清洗、水洗烘干；最后利用喷墨印花机在织物反面喷印炭黑墨水，烘干后即得到仿林地可见光-近红外反射光谱特征的迷彩数码喷墨印花织物。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述织物为合成纤维织物。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，炭黑墨水中炭黑的质量分数为8%。
9.权利要求1-8任一项所述的方法制得的仿林地可见光-近红外反射光谱特征的迷彩数码喷墨印花织物。
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