應(yīng)用有機/無機復(fù)合糊料的滌綸分散染料印花熱固色研究

趙許亮， 趙奇才，陳維國,b

(浙江理工大學(xué)， a.先進紡織材料與制備技術(shù)教育部重點實驗室，b.生態(tài)染整技術(shù)教育部工程研究中心，杭州310018)

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應(yīng)用有機/無機復(fù)合糊料的滌綸分散染料印花熱固色研究

趙許亮a， 趙奇才a，陳維國a,b

(浙江理工大學(xué)， a.先進紡織材料與制備技術(shù)教育部重點實驗室，b.生態(tài)染整技術(shù)教育部工程研究中心，杭州310018)

摘要:探究膨潤土在滌綸織物印花中的應(yīng)用及熱固色工藝的可行性，將有機糊料海藻酸鈉和無機糊料膨潤土進行復(fù)配，探究糊料的復(fù)配比例對印花效果的影響，并對比熱壓燙和汽蒸兩種固色方式的印花效果。結(jié)果表明：有機/無機糊料復(fù)配的印制性能可以達到海藻酸鈉單獨使用的效果，其中海藻酸鈉與膨潤土的復(fù)配比例為25∶75時，印花效果優(yōu)良。在固色方式上，壓燙熱固色的織物表觀得色量近似于汽蒸固色，而且節(jié)省能耗，操作方便，因此可一定程度上代替汽蒸固色。

關(guān)鍵詞：糊料；膨潤土；海藻酸鈉；分散染料；滌綸；直接印花

0引言

在紡織品的印花工藝中，糊料起著至關(guān)重要的作用，它是把印花色漿中的染料和化學(xué)品傳遞到織物上特定花型部分的載體。目前，滌綸織物常采用分散染料印花紙熱轉(zhuǎn)移或分散染料直接印花汽蒸固色工藝，前者雖然節(jié)約了糊料和汽蒸、水洗成本[1]，但是需要用到大量昂貴的轉(zhuǎn)移紙，而且印制的織物滲透性較差；后者印花效果好，但需要汽蒸、水洗，成本高、工藝流程長[2]。因此為了避免使用轉(zhuǎn)印紙以及汽蒸固色工藝，需要在直接印花的基礎(chǔ)上探究低成本、短流程固色工藝的可行性。

海藻酸鈉是目前滌綸印花中廣泛應(yīng)用的糊料，它具有較強的水化能力，可形成較高的牛頓黏度[3]，但印花后糊料不易清洗，而且海藻酸鈉的價格正逐年提高[4]。膨潤土作為無機印花糊料已有相關(guān)研究和應(yīng)用，鄭林偉等[5]將有機糊料海藻酸鈉和無機糊料膨潤土進行復(fù)配應(yīng)用于棉織物的印花，經(jīng)汽蒸固色，獲得良好的印花效果。膨潤土具有一定的膨化性、易洗滌性以及吸附性，其印染廢水容易處理，而且資源豐富、價格低廉[6-7]。因此嘗試將膨潤土部分替代海藻酸鈉糊料，應(yīng)用于滌綸織物的印花，在不影響表觀得色量和增加滲透性的同時，使得印花織物具有良好的易洗滌性，節(jié)約生產(chǎn)成本。

本文將有機糊料海藻酸鈉和無機糊料膨潤土進行復(fù)配，應(yīng)用于分散染料滌綸織物直接印花，選用熱壓燙和汽蒸兩種固色方式，通過考察表觀得色量、滲透性、脫糊率以及色牢度等指標，研究糊料復(fù)配比例對印花效果的影響，探討分散染料滌綸織物直接印花熱壓燙固色工藝的可行性。

1實驗部分

1.1實驗材料及儀器

織物：滌綸斜紋織物，165 g/m2。

實驗藥品：膨潤土(工業(yè)級，浙江安吉群英膨潤土廠)；海藻酸鈉(工業(yè)級，浙江山川輕紡科技有限公司)；分散染料(液態(tài)，工業(yè)級，愛普生(上海)有限公司)；硫酸銨、防染鹽S、連二亞硫酸鈉、氫氧化鈉(均為分析純)。

實驗儀器：MINI MDF/76磁棒印花機(Johannes Zimmer)、DUG-92464電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱(上海精宏實驗設(shè)備有限公司)、PR9152-00汽蒸臥式試樣機(杭州利源實業(yè)有限公司)、SF600S測色配色儀(美國Datacolor公司)、620耐升華牢度儀(James Heal)、Y571L染色摩擦色牢度儀(萊州市電子儀器有限公司)、JC-10讀數(shù)顯微鏡(上海大慶光學(xué)儀器廠)、MCR302流變儀(奧地利安東帕(中國)有限公司)、US560-02常溫振蕩試色機(廈門瑞比精密機械有限公司)。

1.2實驗方法

a)原糊的制備：將一定質(zhì)量的糊料慢慢加入不斷攪拌的蒸餾水中，攪拌至均勻狀態(tài)，靜置過夜，待用。

b)印花工藝流程：配制色漿→印花→烘干→固色→冷水洗→還原清洗→冷水洗→烘干。

色漿處方：

分散染料(液態(tài))6.0g防染鹽S0.5g硫酸銨0.5g原糊50.0g水xg合計100g

c)固色方式：采用耐升華牢度儀對織物進行壓燙熱固色，溫度195 ℃，時間60 s；高溫高壓汽蒸固色，溫度125 ℃、時間25 min、壓強0.15 MPa。

d)還原清洗：保險粉1 g/L、氫氧化鈉2 g/L、浴比1∶50、溫度85 ℃、時間15 min。

1.3測試方法

1.3.1原糊基本性能測試

a)粘度：采用流變儀測試不同復(fù)配比例下糊料的粘度，轉(zhuǎn)子型號：PP50-SN32738，轉(zhuǎn)速：6.28 s-1。

b)流變曲線：采用流變儀測定基本原糊在不同剪切速率下的粘度，繪制出糊料的流變曲線。

c)抱水性：稱取25 g原糊，加入到25 mL水中，使用精密增力電動攪拌器攪拌均勻。將劃有標記線的長×寬為10 cm×1 cm的濾紙插入到糊料1 cm深處。30 min后觀察記錄原糊中水分在紙條上的上升高度，根據(jù)高度衡量糊料的抱水性能。

1.3.2印花性能測試

a)表觀得色深度：使用測色配色儀在D65光源、10°視場測試印制后織物正、反面的K/S值，測試3個點取平均值。

b)滲透率：采用式(1)計算織物的滲透率。

(1)

c)花紋清晰度：采用讀數(shù)顯微鏡測量印花線條的寬度并與篩網(wǎng)線條的寬度作對比，通過比較兩者寬度的差異，判斷印花清晰度，寬度差異越大，花紋清晰度越差；反之，花紋清晰度越好。

d)耐摩擦色牢度：按標準GB/T3920-2008《紡織品 色牢度試驗 耐摩擦色牢度》進行測試。

e)耐洗色牢度：按標準GB/T3921-2008《紡織品 色牢度試驗 耐皂洗色牢度》進行測試。

2結(jié)果與討論

2.1糊料的基本性能

2.1.1糊料的粘度

將海藻酸鈉、膨潤土分別配制成原糊，采用流變儀測試其粘度?？紤]糊料的復(fù)配會對糊料的粘度有變化，因此為減小糊料復(fù)配對粘度突變的影響，選擇兩個糊料具有相近粘度的含固量，作為基本復(fù)配原糊。實驗發(fā)現(xiàn)，8%的海藻酸鈉原糊和18%的膨潤土原糊的粘度相近。并將配制好的原糊照比例按質(zhì)量比進行復(fù)配，探究復(fù)配糊料的粘度變化，表征如圖1所示。

圖1　海藻酸鈉-膨潤土復(fù)合糊料的粘度

由圖1可知，有機/無機糊料復(fù)配時隨著無機糊料膨潤土比例的增加，復(fù)合糊料粘度增加。在海藻酸鈉-膨潤土復(fù)配體系中，對水分子親和性弱的膨潤土膠體表面上的水化膜會被對水分子親和性強的海藻酸鈉原糊奪取，使其粘度下降。海藻酸鈉與膨潤土復(fù)配對膨潤土有保護作用，可以使膨潤土增加對電解質(zhì)的穩(wěn)定性，在海藻酸鈉與膨潤土的比例為50∶50和25∶75兩種比例中，粘度出現(xiàn)突變點，表觀粘度增大，有利于印制精細花紋，確保花紋的清晰度。

2.1.2糊料的流變曲線

分別配制8%的海藻酸鈉原糊和18%的膨潤土糊料，并將其按質(zhì)量比進行復(fù)配，采用流變儀在剪切速率為1～100s-1的條件下，測試糊料粘度的變化，繪制出糊料的流變曲線，結(jié)果如圖2所示。

圖2　剪切速率對糊料粘度的影響

由圖2可以看出，不管是單獨糊料還是復(fù)配糊料都是假塑性流體，膨潤土較海藻酸鈉的假塑性更強，而且在糊料復(fù)配過程中隨著膨潤土含量增加，復(fù)配糊料的假塑性越強，糊料的剪切變稀作用越強。適用于印花的糊料在剪切應(yīng)力的作用下，糊料的粘度會迅速降低[8-9]，應(yīng)力消失后，糊料的粘度又會立即恢復(fù)，有利于在織物表面形成堅牢的膜，使得花紋圖案清晰精細[10]。無機糊料膨潤土隨著剪切速率的增大而急劇減小，結(jié)構(gòu)粘度小，所以在印花過程中所需糊料的含固量較高。

2.1.3糊料的抱水性

糊料的抱水性越好越適宜印制精細花紋[11]。按照實驗方法，測試在不同復(fù)配比例條件下糊料的抱水性能，結(jié)果如表1所示。

表1　各原糊的抱水性

從表1中可以看出，該種方法測得海藻酸鈉的抱水能力大于膨潤土，而且在復(fù)配糊料中隨著膨潤土含量的增加，抱水性逐漸降低。

無機糊料膨潤土是一種礦物漿，流動性差，而且體系不穩(wěn)定。加水到某一限度后，膠體粘度就會驟然下降，嚴重時會出現(xiàn)分層的現(xiàn)象。實驗過程中印花隨著膨潤土含量增加，色漿的粘度增加，流動性變差，使得印制花紋清晰度增加。

2.2織物的印制性能

2.2.1表觀得色量

將糊料分別按照不同質(zhì)量比進行復(fù)配，印花后采用壓燙熱固色和汽蒸兩種固色方式，用Datacolor測色儀測試織物表觀得色量，結(jié)果如圖3所示。

圖3　海藻酸鈉-膨潤土復(fù)配體系的織物表觀得色深度

從圖3可以看出，復(fù)配糊料的印花表觀得色量要比使用單獨的海藻酸鈉印花表觀得色量要高，而且隨著無機糊料膨潤土的含量增加，織物的表觀得色量越高。原因是膨潤土的流動性較海藻酸鈉差，使得色漿沉積在織物表面，因此表觀得色量較高。在固色方式上，壓燙熱固色可以獲得近似于汽蒸固色的表觀得色量，而且壓燙相較于汽蒸來說工藝簡單，節(jié)省能源。

2.2.2滲透率

采用Datacolor測色儀測量印花織物正面和反面的K/S值，采用式(1)計算織物滲透率，結(jié)果如圖4所示。

圖4　海藻酸鈉-膨潤土復(fù)配體系對織物滲透率影響

從圖4可以得出，在糊料的復(fù)配中隨著無機糊料膨潤土含量的增加，織物的滲透性逐漸降低，原因是海藻酸鈉的流動性較膨潤土好，使得色漿可以滲透到織物的紋理中，導(dǎo)致織物的滲透性增加，所以當海藻酸鈉含量減少時，織物的滲透性降低。

從織物的表觀得色量和滲透性兩種印花效果可以看出，兩者是此消彼長的關(guān)系。當織物的表觀得色量較高時，織物的滲透性較差；反之，織物的滲透性較好。實驗探究糊料的配比對印花效果的影響，綜合考慮織物的表觀得色量和滲透性發(fā)現(xiàn)，當海藻酸鈉與膨潤土的比例為25∶75時，各項印花性能優(yōu)異，而且節(jié)約印花成本。

2.2.3花紋精細度

采用讀數(shù)顯微鏡，對印花織物的花紋清晰度進行測量，結(jié)果如表2所示。

透過篩網(wǎng)線條寬度和實際測量的線條寬度對比發(fā)現(xiàn)，當海藻酸鈉與膨潤土復(fù)配比例為25∶75時，織物印花線條寬度與篩網(wǎng)線條寬度的差異最小，花紋輪廓精細度較高。

表2　海藻酸鈉-膨潤土復(fù)配體系花紋清晰度

注：括號中的數(shù)值代表篩網(wǎng)線條的寬度。

2.2.4印花織物色牢度

分別按照標準GB/T3920-2008和GB/T 3921-2008對織物進行摩擦色牢度和皂洗色牢度的測試，其中皂洗色牢度測試的溫度為60 ℃，時間30 min。測試結(jié)果如表3所示。

表3　復(fù)合糊料印花織物的色牢度

注：表中A∶B表示m海藻酸鈉∶m膨潤土。

由表3看出，無論是壓燙固色還是汽蒸固色，任一比例的復(fù)合糊料均可使織物獲得優(yōu)良的印花色牢度，可見織物的色牢度與糊料復(fù)配比例沒有明顯的關(guān)系，說明熱壓燙固色和汽蒸固色一樣，固色后染料已進入滌綸纖維內(nèi)部，使得各項色牢度優(yōu)良。

3結(jié)論

a)在實驗所選擇的海藻酸鈉與膨潤土復(fù)配比例為25∶75時，各項印花效果表征優(yōu)良。

b)使用無機糊料膨潤土與有機糊料海藻酸鈉復(fù)配能改善糊料流動性，提高印花的表觀得色量，并節(jié)約生產(chǎn)成本。

c)壓燙熱固色得色量較高，且該固色方式節(jié)省能耗，操作方便，故可在一定程度上代替汽蒸固色。

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(責任編輯： 許惠兒)

Study on Thermal Fixation of Polyester with Disperse Dye by Applying Organic/Inorganic Composite Paste

ZHAOXulianga，ZHAOQicaia，CHENWeiguoa, b

(a. Key Laboratory of Advanced Textile Materials and Manufacturing Technology,Ministry of Education；b.Engineering Research Center for Eco-Dyeing & Finishing of Textiles, Ministry of Education, Zhejiang Sci-Tech University, Hangzhou 310018, China)

Abstract：In order to explore the application of bentonite in polyester fabric printing, and the feasibility of thermal fixation, the sodium alginate(organic paste) and the bentonite (inorganic paste) were compounded. The influence of compounding ratio on printing effect was investigated, and printing effect of hot pressing and steaming. The result shows that the princing property of organic/inorganic paste mixture can achieve printing effect of sodium alginate which is used alone. Besides, excellent printing effects are achieved when the mixture ratio of bentonite and sodium alginate is 25∶75. And the color yield of the fabric from hot pressing fixation is close to steaming fixation. What’s more, hot pressing fixation helps save energy consumption and is convenient to operate. Thus, it can partly replace steaming fixation.

Key words：paste; bentonite; sodium alginate; disperse dye; polyester; direct printing

DOI:10.3969/j.issn.1673-3851.2016.07.004

收稿日期：2015-10-08

作者簡介：趙許亮(1991-)，男，安徽蚌埠人，碩士研究生，主要從事織物印花方面的研究。 通信作者：陳維國，E-mail：wgchen62@126.com

中圖分類號：TS194.2

文獻標志碼：A

文章編號：1673- 3851 (2016) 04- 0504- 05 引用頁碼： 070104