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宋心遠(yuǎn):紡織品結(jié)構(gòu)生色印花技術(shù)(組圖)
集萃印花網(wǎng)  2009-07-21 00:00:00

    【集萃網(wǎng)觀察】自然界色彩繽紛、絢麗多彩,從藍(lán)天、彩虹,到五顏六色的花草、礦物和動(dòng)物,顏色豐富多彩,真是萬(wàn)紫千紅。

    顏色是可見(jiàn)光對(duì)我們視覺(jué)神經(jīng)刺激的反映。即一定波長(zhǎng)的可見(jiàn)光,產(chǎn)生一定的顏色反映,顏色只是人的一種視覺(jué)感覺(jué)。

    產(chǎn)生或發(fā)射可見(jiàn)光有多種多樣的起源,因此顏色的起因也就有多種多樣。Nassau將顏色的起因大致分為以下五種類型:

    (1)電子的振動(dòng)和簡(jiǎn)單激發(fā):例如火焰、閃電、極光以及碘等的顏色效應(yīng),其中部分屬高溫等離子體發(fā)射;

    (2)電子配位場(chǎng)效應(yīng)的躍遷:紅寶石、祖母綠、綠松石以及各種金屬絡(luò)合染料(或顏色)中的金屬絡(luò)合顏色效應(yīng)都屬這類;

    (3)電子在分子軌道問(wèn)的躍遷:絕大數(shù)有機(jī)染料(或顏料)和一些無(wú)機(jī)物(藍(lán)寶石)的顏色效應(yīng)屬這類;

    (4)電子在能帶中的躍遷:有色金屬(金、銀、銅和鐵)、半導(dǎo)體以及色心(紫晶、煙水晶)的顏色效應(yīng)屬這類;

    (5)幾何和物理光學(xué)效應(yīng):色散折射、散射、干涉和衍射顏色效應(yīng)。

    在這五種起因中,至少可進(jìn)一步細(xì)分為十五種。

    其中三種是物理作用,一種是化學(xué)作用,還有一種是和化學(xué)共同作用。

    物理作用,產(chǎn)生顏色的方式包括光反射、折射和干涉等三種,化學(xué)作用主要是染料和顏色料等色素與光的作用,而一些物質(zhì),例如寶石的顏色則是物理和化學(xué)共同作用的結(jié)果。例如紅寶石的組成是Al2O3晶體,但含有少量Cr2O3·Al2O3晶體是無(wú)色的,Cr2O3則是綠色的,少量Cr2O3存在于Al2O3晶格中則呈現(xiàn)紅色。這是由于相鄰分子的距離受到微擾(壓縮)的原因,Cr-O鍵長(zhǎng)微小的縮短,造成激化能量變化,吸收不同波長(zhǎng),使顏色由綠變紅。所以說(shuō)是物理和化學(xué)共同作用的結(jié)果。

    紡織品顯色(包括染色和其它方式著色)屬于光與大塊固體物質(zhì)的相互作用。使紡織品產(chǎn)生顏色也有多種途徑,目前主要是通過(guò)施加有色物質(zhì)(吸附染料或粘著上顏料)來(lái)產(chǎn)生顏色,但是除此以外,還有其它一些途徑。即使是用染料染色或顏料著色,產(chǎn)生的顏色也受其它因素而改變,本文主要討論物體通過(guò)幾何與物理光學(xué)產(chǎn)生顏色及其對(duì)紡織品顏色的影響,特別所謂結(jié)構(gòu)生色及其影響。當(dāng)一束光與紡織品發(fā)生相互作用時(shí),至少會(huì)發(fā)生如圖1所示的幾種作用方式。

圖1 可見(jiàn)光與纖維的作用方式

    如圖l所示,光與紡織品的作用也是存在物理和化學(xué)作用,這些作用都可產(chǎn)生或影響顏色。物理作用包括(1)反射和漫射;(2)散射和透射;(3)折射或偏轉(zhuǎn)等化學(xué)作用則是對(duì)光的吸收。

    1 、自然界的一些結(jié)構(gòu)生色現(xiàn)象

    物體顏色繽紛多彩。產(chǎn)生顏色是基于所含色素對(duì)光的吸收和對(duì)光的色散、散射、干涉和衍射等作用。色素產(chǎn)生顏色是對(duì)光產(chǎn)生選擇吸收作用的結(jié)果,即選擇吸收后互補(bǔ)光的顏色;而由色散、散射、干涉和衍射引起的是選擇反射產(chǎn)生的顏色,后者稱為結(jié)構(gòu)色或組織色。這兩種方式產(chǎn)生的顏色,性能有顯著不同,有關(guān)選擇吸收產(chǎn)生的顏色,大家已很熟悉,因?yàn)橥ㄟ^(guò)染料染色,涂料著色產(chǎn)生的顏色就屬這種,本文不再重復(fù)。結(jié)構(gòu)色和它有所不同,它不改變強(qiáng)度,結(jié)構(gòu)色和它有所不同,它不改變光強(qiáng)度,結(jié)構(gòu)色大致有以下幾種情況:(1)色彩艷麗,且隨方向強(qiáng)烈變化,色彩僅在直射光中看到,主要是由衍射光柵產(chǎn)生的顏色;(2)色彩艷麗,且隨方向適度變化,主要是由薄膜干涉產(chǎn)生的顏色;(3)色彩較艷麗,且不隨方向而變化,主要由散射和色散產(chǎn)生的顏色。

    色散產(chǎn)生顏色在普通物理學(xué)中都有介紹,這是牛頓使用一塊棱鏡觀察光譜時(shí)發(fā)現(xiàn)的,他解釋這是因?yàn)椴煌伾獾恼凵渎什煌年P(guān)系,因而光通過(guò)棱鏡后可呈現(xiàn)紅、橙、黃、綠、藍(lán)、青、紫等色的光譜。這種色譜的分布決定于棱鏡的折射率和棱鏡頂角大小,不同材料有不同的色散值,不同頂角大小色散分離程度也不同。但和材料對(duì)光的吸收無(wú)關(guān),所以是一種最典型的結(jié)構(gòu)生色的例子,光通過(guò)棱鏡發(fā)生色散,光波長(zhǎng)愈短,色散偏離角愈大,色散后可呈現(xiàn)一連續(xù)的彩虹顏色。

    發(fā)生色散的物質(zhì)很多,最常見(jiàn)的是空氣中的小水滴,在雨后或噴水池旁容易見(jiàn)到,這時(shí)太陽(yáng)光線以一次內(nèi)反射形式通過(guò)球形小水滴發(fā)生色散。事實(shí)上,光線在小水滴中發(fā)生二次內(nèi)反射時(shí),還可以看到二次彩虹。

    寶石和一些其它材料,在反光時(shí)會(huì)發(fā)生色散,例如金剛石有極高的色散值,當(dāng)金剛石旋轉(zhuǎn)時(shí),有炫耀的彩色閃光出現(xiàn)。一些材料以細(xì)小顆粒施加到紡織品E也可以通過(guò)色散產(chǎn)生彩虹一樣的顏色。色散是結(jié)構(gòu)生色最簡(jiǎn)單的一種,自然界結(jié)構(gòu)生色往往和色素生色同時(shí)出現(xiàn)。有關(guān)生物色素生色我們已有綜述文章發(fā)表。本文重點(diǎn)討論物體通過(guò)散射、干涉和衍射產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)色。

    (1)光散射產(chǎn)生結(jié)構(gòu)色

    波長(zhǎng)愈短,散射愈強(qiáng),1-300nm粒子發(fā)生瑞利散射(小于可是光波長(zhǎng)),較大粒子發(fā)生米氏散射(等于或大于可見(jiàn)光波長(zhǎng))。

    典型例子是鳥(niǎo)羽的散射生色。如圖2所示。可是光照射后,光散射局限于羽支上。在羽支的外層上有一層無(wú)色透明,厚度約為10um的角質(zhì),而在角質(zhì)下面則是一層箱狀細(xì)胞或稱蜂窩狀細(xì)胞,在箱狀細(xì)胞下面又有含有黑色素的黑色細(xì)胞層。箱狀細(xì)胞含有大量無(wú)規(guī)則的氣囊,大小在30到300nto范圍,它對(duì)光有很強(qiáng)的散射能力。羽支對(duì)光發(fā)生瑞利散射后產(chǎn)生藍(lán)色。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),如果使氣囊充滿液體,例如將藍(lán)色羽毛在酒精中浸湮一定時(shí)間,使氣囊充滿酒精,則藍(lán)色會(huì)消失,看到的是呈黑色的黑色素,而當(dāng)酒精蒸發(fā)后,又會(huì)發(fā)生散射顯露出藍(lán)色。如果用槌敲打羽毛以破壞散射結(jié)構(gòu),也會(huì)使藍(lán)色消失而暴露出黑色素。如果用稀過(guò)氧化氫溶液漂白黑色素,藍(lán)色也會(huì)消失,然而在羽支背部涂上黑色,則又會(huì)使藍(lán)色恢復(fù)。  

    (2)光干涉產(chǎn)生結(jié)構(gòu)色

    波長(zhǎng)相同,傳播方向相近的兩束光會(huì)互相作用產(chǎn)生相長(zhǎng)增強(qiáng)或相消刪除的作用,例如在薄膜光干涉中,導(dǎo)致皂泡、水上油膜、雙折散材料和一些動(dòng)物顏色中產(chǎn)生彩虹色彩。這種光干涉色彩的色調(diào)是純粹的,有金屬光澤和透明性,不能采用染色方法獲得,而且隨著觀察者的角度變化而改變顏色。對(duì)光干涉產(chǎn)生顏色長(zhǎng)期以來(lái)進(jìn)行了大量研究,而且可以進(jìn)行精確的測(cè)定和控制。

    天然存在的幾種干涉生色例子如下:

    鳥(niǎo)類羽毛干涉生色:鳥(niǎo)類存在干涉產(chǎn)生顏色,包括它的眼睛和皮膚等部位。即使是鳥(niǎo)類的羽毛,除了前述通過(guò)羽毛的羽支,特別是其上面的小倒刺表面組織對(duì)光發(fā)生散射,產(chǎn)生藍(lán)色或綠色等外,還會(huì)通過(guò)干涉產(chǎn)生絢麗色彩,例如孔雀的羽毛,因?yàn)橛鹈鹬系男〉勾瘫砻嫔,存在大小不一的許多薄片。小倒刺表面約為2×100p.1m大小,它被大小約為1×2.5¨m的百片形狀為橢圓形的薄片組織組成的薄膜所覆蓋,而且組成若干相互平行的層狀結(jié)構(gòu)。每層厚度隨蜂鳥(niǎo)種類不同而異,約為200~350nto,它們的大小都約為可見(jiàn)光波長(zhǎng)一半左右,因此對(duì)可見(jiàn)光會(huì)產(chǎn)生多重反射干涉,產(chǎn)生顏色,不同蜂鳥(niǎo)產(chǎn)生的顏色也都不同。

圖3 一種蜂鳥(niǎo)羽翼小倒刺的表面結(jié)構(gòu)     圖4 熱帶閃蝶照片

    蝴蝶干涉生色:昆蟲(chóng)的干涉色例子很多,最為典型的是蝴蝶的干涉色。蝴蝶有非常美麗的彩色,重要起因是能夠呈現(xiàn)絢麗的干涉色。圖4為某種蝴蝶的照片,在它的翅膀的薄片對(duì)光發(fā)生干涉分不開(kāi)。

   由圖5A可看出,翅瓣鱗粉的結(jié)構(gòu)很復(fù)雜,它大致由兩部分,即翼鱗粉和支條組成。鱗粉大小為150×100μm,厚度約為0.54μm,它上面平行排列著許多薄片(又稱隆線,厚度約為0.08μm)。薄片問(wèn)距離約為0.14~0.16μm,翼鱗粉高約為1.8μm,相互間距離約為0.70um支撐的支條高約為1.7μm。翅瓣的立體模型見(jiàn)圖5B薄片處在翼鱗粉的陡峭斜邊上,相互平行排列,類似于多層的薄膜可對(duì)光發(fā)生干涉作用,當(dāng)入射光以相當(dāng)窄的角度入射到這些平行排列的薄片將產(chǎn)生干涉作用,并產(chǎn)生干涉結(jié)構(gòu)色。圖6為翼鱗粉表面平行薄片的干涉作用示意圖。

    自然界這種干涉作用產(chǎn)生顏色的例子很多,還包括甲殼蟲(chóng)外殼、魚(yú)鱗和眼睛、蛇皮以及一些礦石的干涉生色。  

    (3)光衍射產(chǎn)生結(jié)構(gòu)色

    光衍射產(chǎn)生結(jié)耕色取決于物體各層間的距離,并隨觀察角度而改變顏色,最典型的例子是液晶生色。

    結(jié)構(gòu)生色的現(xiàn)象很多,它的顏色和色素生色有很大不同。它特別明亮,顏色鮮艷,而且往往隨觀察角度而不同。這是一種無(wú)污染的生色途徑。

    2 、紡織品的結(jié)構(gòu)及仿生著色

    結(jié)構(gòu)色是一種無(wú)需用染料.顏料著色就產(chǎn)生的顏色,即一種清潔無(wú)污染的發(fā)色途徑,還可節(jié)水、節(jié)能,結(jié)構(gòu)生色是一種生態(tài)仿生著色途徑。

    2.1結(jié)構(gòu)生色纖維和薄膜

    仿照自然界蝴蝶等生物結(jié)構(gòu)生色原理,目前已設(shè)計(jì)和研制了結(jié)構(gòu)生色纖維,這是一種多層結(jié)構(gòu)的纖維。通過(guò)嚴(yán)格選擇一定折射率的高聚物和計(jì)算各層的厚度,使纖維薄層對(duì)光干涉時(shí),各層纖維薄層使發(fā)光發(fā)生相長(zhǎng)增強(qiáng)作用,反射出很強(qiáng)的一定波長(zhǎng)的彩色光。

    從前述蝴蝶翅瓣表面對(duì)光的干涉生色可知,只要其表面的薄片重復(fù)尺寸與可見(jiàn)光的波長(zhǎng)相當(dāng),翅瓣表面的薄片起多層薄膜對(duì)光干涉作用,入射光在兩種不同層面的每一界面上都發(fā)生反射,只要薄層厚度和兩種薄層的折射率適當(dāng),就可使光發(fā)生干涉生色。

    表1為干涉生色光波長(zhǎng)與薄膜厚度的關(guān)系。

    (入射角=0,  折射率=1.55)

    顏色 波長(zhǎng),nm 層厚度,μm

    紫    430    0.069

    藍(lán)    480    0.076

    綠    520    0.083

    紅    630    0.101

    表2為Motphotex絲的物理特性這種多層結(jié)構(gòu)生色絲是扁平截面,截面見(jiàn)圖7。如果在電鏡下觀察,其截面是由許多層PET/PA交替疊合組成的,其截面電鏡圖見(jiàn)圖8。由圖7可看出,這種纖維中心是空的,截面由數(shù)量非常多的薄層緊密疊合而成。

    表2  Morphotex 絲的物理特性

   目前利用結(jié)構(gòu)生色的薄膜和涂層產(chǎn)品已很多,并得到廣泛的應(yīng)用。

    2.2結(jié)構(gòu)色對(duì)顏料和涂層顏色的影響

    紡織品加工經(jīng)常要用涂料(或顏料)著色,從紡制有色纖維到紡織品的染色和印花都可能用涂料(或顏料)來(lái)著色。此外,紡織品涂層加工,在紡織品表面施加一層高聚物薄膜,薄膜中也可以加入顏料來(lái)著色,即使不加人顏料,在紡織品表面施加薄膜后,對(duì)紡織品,特別是對(duì)紡織品的底色會(huì)發(fā)生影響。在這些影響中,結(jié)構(gòu)起了一定的影響。

    (1)顏料和結(jié)構(gòu)色

    涂料(或顏料)著色性能不僅決定于它們的分子結(jié)構(gòu),還和它們的物理結(jié)構(gòu)有關(guān)。顏料的顏色同時(shí)由對(duì)可見(jiàn)光的選擇吸收產(chǎn)生的顏色對(duì)光的散射、干涉和衍射引起的結(jié)構(gòu)色兩種顏色構(gòu)成,即分子結(jié)構(gòu)變化會(huì)改變顏色,顏色的物理結(jié)構(gòu)不同也會(huì)改變顏色。分子結(jié)構(gòu)和顏色的關(guān)系和染料類似。本節(jié)僅簡(jiǎn)要分析一下其物理結(jié)構(gòu)的關(guān)系,即結(jié)構(gòu)色和其物理結(jié)構(gòu)的關(guān)系。

    同一化學(xué)結(jié)構(gòu)的顏料,由于晶型、顆粒大小和形狀不同,它們的折射率、反射率等性能會(huì)不同,從而引起不同的結(jié)構(gòu)色和色強(qiáng)度。事實(shí)上,這些物理結(jié)構(gòu)也會(huì)影響其吸收光譜。圖9是散射強(qiáng)度和顏色強(qiáng)度與顏料顆粒大小的關(guān)系。

    由圖可看出,大多數(shù)白色顏料(曲線A)的散射率隨顆粒大小增加而增加,達(dá)到一定大小后(約λ2)達(dá)到最大,然后隨顆粒增大,反而減小。另一類顏料(曲線c),它們的散射強(qiáng)度雖然也隨顆粒增大而增強(qiáng),超過(guò)一定大小后,也減小,但它們的散射強(qiáng)度比曲線A類小,達(dá)到散射最大值的顆粒也較大,這通常是一些有機(jī)有色顏料。

    由前述可知,當(dāng)散射顆粒大小比光波波長(zhǎng)小時(shí),產(chǎn)生瑞利散射,主要產(chǎn)生波長(zhǎng)短的藍(lán)色光,而且波長(zhǎng)愈短散射愈強(qiáng)。比光波長(zhǎng)的粒子通常產(chǎn)生白色的米氏散射,但其強(qiáng)度較低。散射強(qiáng)的顏料遮蓋好,白色顏料要求顏色潔白,而且遮蓋性要好,通常是一些折射率很大的無(wú)機(jī)顏料,大多數(shù)折射率大于2(例如各類別的TiO2、鉛白、鋅白粉等),此外,它們的顆粒大小對(duì)遮蓋能力影響很大,當(dāng)顆粒大小大約為可見(jiàn)光波長(zhǎng)一半(即0.2~0.4um)時(shí),光散射最有效,所以白色顏料的顆粒大小應(yīng)控制在此范圍,如圖中曲線A所示。對(duì)有色顏料來(lái)說(shuō),要求有較強(qiáng)的顏色強(qiáng)度,因此對(duì)發(fā)色濃艷的無(wú)機(jī)顏料,例如鎘黃或鈷藍(lán),有很高的折射率,反射能力很強(qiáng),這些顏料顆?煽刂戚^大,以減少散射。對(duì)折射率較低的有機(jī)顏料,雖然最高散射是在較大的顆粒范圍,為了有很好的顏色強(qiáng)度,顆粒大小應(yīng)較小。

    近年來(lái),納米技術(shù)在染整中正在開(kāi)發(fā)應(yīng)用,一些研究者正在開(kāi)發(fā)納米級(jí)的涂料著色用顏料,研究表明,有機(jī)顏料顆粒達(dá)到或接近納米級(jí)后,顏料色強(qiáng)度大為提高,對(duì)紡織品的滲透性也較好,特別適合涂料染色,因?yàn)殡m然它們的遮蓋性不是很好,但并不會(huì)影響涂料染色產(chǎn)品質(zhì)量,相反由于顏色強(qiáng)度高,滲透性好,故顏料用量可降低(可降低一半左右),而且均勻性好。不過(guò),隨著顏料顆粒變小,比表面積大,顆粒團(tuán)聚較嚴(yán)重,要求有很好的分散技術(shù)。

    如上述,發(fā)生瑞利散射時(shí),會(huì)產(chǎn)生結(jié)構(gòu)色(主要為波長(zhǎng)較短的藍(lán)色)這種散射對(duì)藍(lán)、紫、綠色顏料的色光影響相對(duì)較小,而對(duì)黃、橙、紅色顏料則會(huì)使其色光帶藍(lán)紫光而變得萎暗,所以應(yīng)加以防止。散射的其它結(jié)構(gòu)色也會(huì)影響顏料的色光,因?yàn)樯⑸涔獾念伾偛粫?huì)和吸收產(chǎn)生的顏色完全一致,這是顏料著色通常比染料染色顏色鮮艷度和強(qiáng)度低的原因之一。

    顏料還可能通過(guò)干涉和衍射影響紡織品的色光。許多顏料顯現(xiàn)出雙折射和二色性,這些顏料晶體具有較低的結(jié)構(gòu)對(duì)稱性,光學(xué)上屬各向異性,具有一個(gè)以上的折射率值,具有兩個(gè)折射值的特性稱為雙折射,光通過(guò)這種結(jié)構(gòu)對(duì)稱性差的顏料晶體后,透射光是偏振的。即雙折射晶體中的雙折射效應(yīng)會(huì)產(chǎn)生偏振光。

    此外,滿足一定條件的偏振光會(huì)發(fā)生干涉,產(chǎn)生顏色,或影響原來(lái)的顏色,不同方向的偏振光,隨晶粒厚度增加色光變化是不同的,例如研究C.I.顏料紅1,發(fā)現(xiàn)它有兩種偏振透射光,一種為快光線,一種為慢光線,快光線隨晶粒厚度增加,開(kāi)始時(shí)黃和紅色調(diào)不斷增強(qiáng),達(dá)到一定程度后,黃色調(diào)非但不增強(qiáng),反而快速減弱,即只增強(qiáng)紅色調(diào),對(duì)慢光線來(lái)說(shuō),則隨晶粒厚度增加,黃色調(diào)快遞減弱,綠色調(diào)不斷增強(qiáng)。以上表明,顏料如果具有雙折射和偏振光特性的話,隨著晶粒增大,其色光會(huì)變化,而且不同方向的顏色變化是不同的。

    為了得到良好的遮蓋性和顏色強(qiáng)度,并提高它們的顏色穩(wěn)定性。生產(chǎn)顏料時(shí),不僅要控制它們的顆粒大小和形狀,還要控制晶型。實(shí)際生產(chǎn)顏料時(shí),不僅要控制它們的顆粒大小和形狀,還要控制晶型。在實(shí)際生產(chǎn)顏料時(shí),要經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的后加工,加入一定的添加劑,特別是分散劑和分散介質(zhì)。

    2.3 反光、閃光和珠光印花及整理

    對(duì)紡織品施加一些特殊物質(zhì),可以改變紡織品對(duì)光的反射、折射和散射,并產(chǎn)生干涉和衍射,獲得一些特殊的光學(xué)效應(yīng),特別是獲得光澤很強(qiáng)的花紋,例如反光、閃光和珠光花紋。這種產(chǎn)品很多,現(xiàn)簡(jiǎn)要介紹其中主要的幾種印花和整理加工工藝。

    (1)反光印花和整理

    自然界有許多反光性極好的物體。包括一些細(xì)小的球珠和水滴,它們可以產(chǎn)生同方向反射,即反射光可以沿入射方向反射回來(lái),而且強(qiáng)度基本不變,根據(jù)這種作用方式,選用一些透明微珠,用粘著劑或涂層劑均勻地固定在紡織品表面,使紡織品有極強(qiáng)的反光能力。因?yàn)楫?dāng)入射光照到微珠,進(jìn)入內(nèi)部并折射后,在微珠的另一面發(fā)生內(nèi)反射,再?gòu)娜肷浞较蛘凵浜头瓷涑鰜?lái),反射光與入射光基本保持平行,只是方向不同而已。這種反射不存在明顯的散射,反射效率很高,每一微珠是一個(gè)反射單元,眾多的微珠產(chǎn)生許多的平行光反射點(diǎn),形成一個(gè)反射面,可以清晰反映出反射體的形狀和位置。這種反射又稱回歸反射。

    微珠一般是透明、均勻、反射能力強(qiáng)的玻璃或塑料材料,它通過(guò)粘著劑或涂層劑粘著在紡織品上。粘著狀態(tài)不同,效果也不同,粘著點(diǎn)很小,粘著不牢,粘著面太大,甚至涂層劑將微珠完全包復(fù)時(shí),會(huì)大大降低反射效果。粘著劑或涂層劑結(jié)膜后形成膜的性質(zhì)對(duì)反射也有影響,所結(jié)的膜應(yīng)有好的透射和反射能力,不發(fā)生散射和干涉。

    通常紡織品的底色愈深,吸收光愈多,反射光就愈弱,因此銀白色和檸黃色底色有很好的反光效果。反射光愈強(qiáng),顯示愈清楚醒目。這種紡織品一般用于警服和鐵路、公路人員的工作服。也可用于其它對(duì)光反射要求高的產(chǎn)品。

    (2)閃光印花和整理

    閃光印花和整理也有人稱為鉆石印花和整理。通過(guò)印花或涂層整理獲得有鉆石閃光特性的紡織品。

    天然鉆石具有極好的反光和閃光性能,光彩奪目,它不僅由于折射率很高(2.42),反射性強(qiáng),而會(huì)發(fā)生色散,導(dǎo)致產(chǎn)生彩虹般閃光。隨著鉆石轉(zhuǎn)動(dòng),還可以看到顏色的晃動(dòng)。鉆石的色散值極高,有炫耀的彩色閃光,這些都屬結(jié)構(gòu)生色。一些含鉛量高的玻璃也有很高的折射率(1.75)和色散值,所以常用來(lái)作枝形吊燈等反光材料。事實(shí)上,天然反光和閃光材料還有許多,例如一些月長(zhǎng)石,這些月長(zhǎng)石也稱寶石,它和鉆石不同,它是由多種組分混合而成,它們的閃光是由于其中的小顆粒散射所致。一種性能良好的人工仿制品是一種富鋁尖晶石晶體,主要化學(xué)組成為MgAl10O16,閃光是其中的AL2O3粒子。此外,使用不同組分,例如氟化物、磷酸鹽形成的玻璃體顆粒也有良好的閃光性。  

    無(wú)論是天然的或是人造的Al2O3。寶石,它們的顏色是含有著色雜質(zhì),它們的閃光性能則是由于含有細(xì)小的TiO2針狀物所致,這些針狀物以一定的角度排列成許多組,它們對(duì)一定方向人射的光發(fā)生交叉反射,并使寶石中的顏色發(fā)生晃動(dòng),星紅寶石的著色介質(zhì)是氧化鉻,星藍(lán)寶石則是FeTi的化合物。

    閃光印花或涂層整理就是選用具有類似天然鉆石或?qū)毷拈W光特別強(qiáng)的細(xì)小顆粒物質(zhì),通過(guò)涂料印花或涂層整理工藝,施加到紡織品上,獲得閃光印花或涂層紡織品。這些閃光材料不僅有很好的反光能力,還可以發(fā)生色散產(chǎn)生彩虹色,這些彩虹色會(huì)隨觀察角度變化而變化。

    最廉價(jià)的閃光粉是鋁粉,但它反光性不十分好,而且不具備色散性,一些人工制造的微形粉末反光物質(zhì)(它們實(shí)際上是一些薄狀反光物),包括鍍鋁薄膜或彩色聚酯薄膜,這些閃光片又稱彩蔥片?梢郧懈畛蓷l形、正方形、六角形、星形等。它們的閃光性能和粘著劑成膜性能關(guān)系很密切。如果應(yīng)用前述的干涉生色絲粉(長(zhǎng)度僅為75u)作閃光印花或涂層粉,則不僅有閃光,還會(huì)呈現(xiàn)結(jié)構(gòu)色,顏色明亮和持久,這種產(chǎn)品已用作車衣等產(chǎn)品。

   (3)珠光印花和整理

    珍珠自古以來(lái)就被視為貴重物品,它具有美麗的“珍珠光澤”,不僅反光性好,還具有閃光和彩虹色,光澤也較柔和。

    珠光粉雖然可以將珍珠磨碎而得到,但發(fā)現(xiàn)這種珠光體在其它物體中可獲得,例如魚(yú)鱗,它的主要成分是2-氨基-6-羥基脲環(huán),又稱鳥(niǎo)嘌呤,結(jié)構(gòu)如下:

    它的晶體屬長(zhǎng)方晶型,大小約為0.1×0.02×0.00lmm3,表面積很大,是片狀物體對(duì)光有很強(qiáng)的反射能力,并對(duì)光產(chǎn)生很強(qiáng)的干涉,有干涉彩虹色。它本身無(wú)色,所以還可以和彩色涂料拼混,不影響涂料的顏色,但會(huì)呈顯較強(qiáng)的干涉色。

    除了應(yīng)用天然的珠粉外,也有人工合成的珠粉,這包括堿式碳酸鉛、氧氯化鉍、磷酸鉛等無(wú)機(jī)化合物,它們的細(xì)粉也能產(chǎn)生類似珍珠粉的光澤,但效果稍差。

    珠光印花或涂層整理工藝和常規(guī)的類似。但要注意粘著劑或涂層劑與珍珠粉的光學(xué)性能和加工性能的相容性。

    結(jié)構(gòu)生色印花應(yīng)屬特種印花,由于它獨(dú)特的印花效果和良好的生態(tài)性質(zhì),在今后將會(huì)有快速發(fā)展,特別是用于一些具有特殊功能的功能印花產(chǎn)品。

    結(jié)構(gòu)生色在自然界廣為存在,但在紡織染整加工利用它還是剛開(kāi)始,人們對(duì)自然界的結(jié)構(gòu)生色認(rèn)識(shí)還很不夠,例如前述的蝴蝶翅膀的顏色就是色素生色和結(jié)構(gòu)生色的協(xié)同生色結(jié)果,非常美麗動(dòng)人,而且又耐久無(wú)毒,屬生態(tài)生色途徑。事實(shí)上,蝴蝶翅膀中的色素是一種珍貴的天然顏料,稱為蝶啶素,大部分都是黃蝶呤衍生物,其結(jié)構(gòu)如下:

    黃蝶啶染料核黃素又稱維生素B2,其結(jié)構(gòu)如上所示,也呈黃綠色的熒光,它是人類和動(dòng)物的生長(zhǎng)因子,黃蝶呤或維生素B2和一定的組織結(jié)構(gòu)可以使色素生色和結(jié)物生色發(fā)生協(xié)同生色作用。許多具有藥理或其它功能的物質(zhì)在一定條件下也可以有這種效果,這為我們提供了一條功能性生色印染的思路,即藥物功能染整加工。

    又如本文前述的鳥(niǎo)類羽毛、甲殼蟲(chóng)外殼的色素也是一類結(jié)構(gòu)生色和色素生色,同理,人類含有天然顏料黑色素,其結(jié)構(gòu)如下式所示。為多巴一黑素和多巴胺一黑素。

    這些色素是動(dòng)物的生理組成之一,它們形成不同顏色的原理和方式對(duì)紡織品著色也是很有啟發(fā)的。因?yàn)檫@些色素具有多種生理功能性。

    參考文獻(xiàn):

    備注:本文收錄于《2006全國(guó)特種印花和特種整理學(xué)術(shù)交流論文集》

    來(lái)源:東華大學(xué)  作者:宋心遠(yuǎn)

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