真絲織物數(shù)碼印花的免漿工藝研究

陳 洋， 林 旭， 劉國(guó)金， 周 嵐

(1.浙江理工大學(xué)a.先進(jìn)紡織材料與制備技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；b生態(tài)染整技術(shù)教育部工程研究中心,杭州310018；2.杭州萬(wàn)事利絲綢科技有限公司,杭州310018)

研究與技術(shù)

真絲織物數(shù)碼印花的免漿工藝研究

陳 洋1b， 林 旭2， 劉國(guó)金1b， 周 嵐1a，b

(1.浙江理工大學(xué)a.先進(jìn)紡織材料與制備技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；b生態(tài)染整技術(shù)教育部工程研究中心,杭州310018；2.杭州萬(wàn)事利絲綢科技有限公司,杭州310018)

為了解決真絲織物數(shù)碼印花上漿前處理存在漿斑、縐印、手感偏硬等諸多問(wèn)題，以拒水劑EPF的復(fù)配溶液對(duì)真絲織物進(jìn)行免漿前處理。研究拒水劑EPF質(zhì)量分?jǐn)?shù)、碳酸氫鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)和汽蒸溫度對(duì)數(shù)碼印花真絲織物表觀得色量的影響，并對(duì)比免漿工藝與傳統(tǒng)上漿工藝處理所得真絲織物的數(shù)碼印制效果。研究結(jié)果表明：在拒水劑EPF質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.0%、碳酸氫鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.5%～2.0%、汽蒸溫度為100～110℃條件下，免漿工藝數(shù)碼印花真絲織物可以獲得與傳統(tǒng)海藻酸鈉上漿工藝相近的印制效果，印制織物手感好，花型圖案精細(xì)，輪廓清晰度高，色彩鮮艷。

免漿工藝；數(shù)碼印花；真絲織物；活性染料；上漿工藝

在數(shù)碼噴墨印花生產(chǎn)過(guò)程中,通過(guò)各種現(xiàn)代化數(shù)字處理設(shè)備,將需要的圖案輸入計(jì)算機(jī)中,結(jié)合印花分色系統(tǒng)(CAD)和印染專用軟件(RIP)的應(yīng)用,使專用墨水能夠噴印到紡織品上形成豐富多彩的圖案,生產(chǎn)出符合設(shè)計(jì)要求的印花織物。數(shù)碼印花技術(shù)具有印花生產(chǎn)品種多、單次批量產(chǎn)量小等特點(diǎn),符合消費(fèi)者對(duì)多樣化服裝的需求及服裝潮流更迭周期縮短的趨勢(shì),在紡織印染行業(yè)中得到迅速發(fā)展[1-2]。

在真絲織物數(shù)碼印花的生產(chǎn)過(guò)程中,受限于數(shù)碼印花設(shè)備,往往會(huì)對(duì)印花墨水有非常苛刻的要求,諸如印花工藝中使用的堿劑、保濕劑、促染劑、增稠劑等一般不加入到墨水中,防止其堵塞噴頭[3]。因此,在數(shù)碼印花的前處理工藝中,通常需要對(duì)織物進(jìn)行上漿前處理,防止噴印到織物上的墨水因滲化而影響印制花紋的精細(xì)度,為墨水在織物上固色提供一定的條件[4]。但是,經(jīng)上漿處理的真絲織物,在上漿過(guò)程中容易產(chǎn)生漿斑、縐印和死縐等問(wèn)題,真絲織物也會(huì)失去固有的柔軟輕薄手感,即使經(jīng)過(guò)脫漿處理,印制織物手感仍偏硬[5-7]。織物的脫漿過(guò)程不僅極為耗水耗能,而且會(huì)產(chǎn)生大量的廢水。

本文以拒水劑EPF復(fù)配溶液處理真絲織物,開發(fā)真絲織物數(shù)碼印花的免漿前處理工藝。研究拒水劑EPF和堿劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)及汽蒸條件對(duì)真絲織物表觀得色量的影響,比較免漿工藝與上漿工藝對(duì)真絲織物印制性能的影響,為真絲織物數(shù)碼印花的前處理工藝的發(fā)展開辟新思路。

1 實(shí) 驗(yàn)

1.1 材料、試劑及儀器

材料:真絲素縐緞,平方米質(zhì)量54.1 g/m2(市售)。

試劑:活性染料CMYK四色墨水(日本愛(ài)普生公司)、拒水劑EPF(杭州興航物資有限公司),均為工業(yè)級(jí)；海藻酸鈉(SA,1200 C.P.S)、碳酸氫鈉(杭州高晶精細(xì)化工有限公司)、元明粉(無(wú)錫展望化工試劑有限公司)、尿素(西隴科學(xué)股份有限公司),均為化學(xué)純；皂片(上海制皂廠)。

設(shè)備儀器:S70680數(shù)碼印花機(jī)(日本愛(ài)普生公司),Datacolor SF600+測(cè)色配色系統(tǒng)(美國(guó)Datacolor公司),HIROX KH-7700三維視頻顯微鏡(美國(guó)科視達(dá)公司),Easy Dro視頻接觸角張力儀(德國(guó)KPUSS公司),PhabroMeter織物風(fēng)格測(cè)試儀(美國(guó)Nucybretek公司),Y571B摩擦牢度儀、HD394A氣動(dòng)立式小軋車(南通宏大公司),YG982X標(biāo)準(zhǔn)光源箱(溫州大榮公司),TP-1M圓筒蒸化機(jī)(金湖通奧機(jī)械有限公司),DHG-9070A型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱(上海一恒科技有限公司),L-12G振蕩水洗機(jī)(廈門瑞比精密機(jī)械有限公司)。

1.2 方 法

1.2.1 數(shù)碼印花工藝流程

配制前處理液→浸漬織物→二浸二軋(軋余率為90%～100%)→烘干→數(shù)碼噴印→預(yù)烘織物→汽蒸→水洗→皂煮→水洗→烘干→熨平。

數(shù)碼噴印:在25℃、60%相對(duì)濕度的環(huán)境下,應(yīng)用活性染料四色墨水CMYK(青、品紅、黃和黑)以720 dpi×720 dpi分辨率、4通道打印圖案。

汽蒸:溫度為100～120℃,時(shí)間為10 min。

皂洗:皂片為5 g/L,碳酸鈉為2 g/L,浴比1∶50。

1.2.2 免漿和上漿配方

免漿配方:拒水劑EPFx%,碳酸氫鈉z%,浴比1∶30。

上漿配方:海藻酸鈉1.5%,元明粉2%,碳酸氫鈉 2%,尿素3%,浴比1∶30。

1.3 測(cè)試與表征

1.3.1K/S值及滲透率測(cè)試方法

在D65/10°視角光源下,采用Datacolor SF600+測(cè)色配色系統(tǒng),表征織物上各色塊在λmax下的表觀顏色深度K/S值。

數(shù)碼印花織物的滲透率采用如下公式計(jì)算[2]:

式中:(K/S)a表示印制織物正面表觀顏色深度,(K/S)b表示印制織物背面表觀顏色深度。

1.3.2 花紋精細(xì)度評(píng)價(jià)

應(yīng)用HIROX KH-7700三維視頻顯微鏡觀察數(shù)碼印花真絲織物的花紋滲化情況,調(diào)節(jié)放大倍數(shù)為100倍,拍照并評(píng)價(jià)花紋精細(xì)度。

1.3.3 織物風(fēng)格測(cè)試方法

將數(shù)碼噴印后的真絲織物熨平,裁剪成直徑為10 cm的圓形,置于PhabroMeter織物風(fēng)格測(cè)試儀上測(cè)試織物的柔軟度和硬挺度。

1.3.4 色牢度測(cè)試方法

參照GB/T 3920—2008《紡織品 色牢度試驗(yàn) 耐磨擦色牢度》和GB/T 3921—2008《紡織品 色牢度試驗(yàn)?zāi)驮硐瓷味取窚y(cè)試印制織物色牢度。

2 結(jié)果與討論

2.1 免漿及汽蒸工藝的影響因素研究

2.1.1 拒水劑EPF質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)印制織物K/S值的影響

圖1(a)是不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)拒水劑EPF對(duì)印制織物得色量的影響。由圖1(a)可知,拒水劑EPF質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著影響了噴印織物的表觀得色量。隨著拒水劑EPF質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加,CMYK(青、品紅、黃和黑)四色活性染料墨水噴印后,真絲織物的K/S值逐漸增加,當(dāng)拒水劑EPF質(zhì)量分?jǐn)?shù)在2.0%時(shí),K/S值達(dá)到最高。分析認(rèn)為,經(jīng)拒水劑EPF預(yù)處理真絲織物后,易在真絲纖維表面形成防水膜,在一定程度上阻礙了墨水通過(guò)纖維毛細(xì)管向四周擴(kuò)散和向內(nèi)部滲化,即易使其在噴印位置固著而不發(fā)生遷移,使得印制織物色彩鮮艷。因此,當(dāng)拒水劑EPF質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低時(shí),較難在織物上形成完整的防水層薄膜,降低了其防滲化能力,造成印制織物K/S值較低；當(dāng)拒水劑EPF質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高時(shí),雖然可以在織物表面形成防水膜,賦予織物較好的防滲化性,但是,蒸汽不易透過(guò)防水膜到達(dá)織物表面使堿劑水解,進(jìn)而影響了活性染料的固色效果,即活性染料與真絲織物大分子結(jié)構(gòu)之間的共價(jià)鍵結(jié)合不充分。印制后的真絲織物經(jīng)水洗后,活性染料較易從織物上被洗除,降低了織物的得色量。因此,分析認(rèn)為在預(yù)處理過(guò)程中過(guò)高或過(guò)低的拒水劑EPF質(zhì)量分?jǐn)?shù)都會(huì)降低印制織物的表觀顏色深度。

圖1 拒水劑EPF質(zhì)量分?jǐn)?shù)、碳酸氫鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)和汽蒸溫度對(duì)真絲印制織物K/S值的影響Fig.1 Effects of the concentration of water repellent agent EPF,concentration of sodium bicarbonate and the steam temperature on the K/S value of printed silk fabrics

2.1.2 碳酸氫鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)印制織物K/S值的影響

真絲織物耐酸不耐堿,在活性染料數(shù)碼印花工藝中,往往采用溫和的碳酸氫鈉作為堿劑[7]。圖1(b)是不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)下碳酸氫鈉對(duì)印制織物得色量的影響。

由圖1(b)可知,隨著碳酸氫鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加,織物表面的K/S值逐漸增大。當(dāng)碳酸氫鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到1.5%時(shí),活性黑和活性黃印制織物的K/S值分別達(dá)到峰值；當(dāng)碳酸氫鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.0%時(shí),活性品紅和活性青印制織物的K/S值達(dá)到峰值。當(dāng)碳酸氫鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)過(guò)低時(shí),在汽蒸過(guò)程中,碳酸氫鈉不足以使活性染料充分固著纖維,易使活性染料在皂煮過(guò)程中脫色。但是,當(dāng)碳酸氫鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)過(guò)高時(shí),汽蒸過(guò)程中碳酸氫鈉易使得活性染料水解[8],也會(huì)造成印制織物K/S值降低。

2.1.3 汽蒸溫度對(duì)印制織物K/S值的影響

圖1(c)是不同汽蒸溫度下印制織物的表觀顏色深度變化。由圖1(c)可知,對(duì)于活性黑和活性黃而言,當(dāng)汽蒸溫度為100℃時(shí),印制織物的K/S值達(dá)到最大；對(duì)于活性品紅和活性青而言,當(dāng)汽蒸溫度在110℃時(shí),印制織物的K/S值最大。通常來(lái)說(shuō),以拒水劑對(duì)織物進(jìn)行防水整理時(shí),焙烘溫度約為150℃,但是,在研究過(guò)程中發(fā)現(xiàn)較高的汽蒸溫度增加了染料分子的動(dòng)能,容易引起活性染料水解,水解后的染料將不能以共價(jià)鍵的方式與織物結(jié)合[9],影響染料的上染率,造成印制織物K/S值下降。同時(shí),真絲是動(dòng)物蛋白纖維,蛋白質(zhì)受高溫影響會(huì)發(fā)生變質(zhì),故真絲織物會(huì)出現(xiàn)黃變現(xiàn)象,影響織物的色澤。

2.2 免漿工藝與上漿工藝對(duì)織物印制性能的影響

2.2.1 對(duì)印制織物K/S值和滲透率的影響

為了對(duì)比免漿工藝和傳統(tǒng)上漿工藝對(duì)印制織物得色量的影響,將活性染料CMYK四色墨水?dāng)?shù)碼噴印到真絲織物(圖2)。由圖2(a)可知,分別經(jīng)免漿工藝和上漿工藝處理的真絲織物印制后的K/S值雖然有一定差異,但是,除活性黃以外,其余三色織物的K/S值相差均較小。分析認(rèn)為在免漿工藝中,織物經(jīng)拒水劑EPF處理后,會(huì)在一定程度上阻礙纖維對(duì)染料的吸附和擴(kuò)散,降低了織物的得色量。圖2(b)是免漿與上漿工藝對(duì)印制織物的滲透率影響。由圖2(b)可知,與上漿工藝相比,真絲織物經(jīng)免漿處理后,印制織物的滲透率均較低。這是因?yàn)槊鉂{工藝配方中的拒水劑EPF可以在織物表面形成防水層,會(huì)在一定程度上阻礙染料的吸附和擴(kuò)散,即染料大多停留在織物的正表面,不易擴(kuò)散遷移至織物的背面,造成印制織物背面K/S值較低。

圖2 免漿與上漿織物印制后的K/S值與滲透率對(duì)比Fig.2 Comparison of K/S value and permeability of the printed silk fabrics between the sizing-free process and sizing process

2.2.2 對(duì)印制織物精細(xì)度的影響

由圖3(a)可見,由于未經(jīng)處理的真絲織物具有良好的親水性,經(jīng)數(shù)碼噴印后,花紋滲化嚴(yán)重。經(jīng)上漿工藝處理后,印制后的真絲織物具有良好的花紋清晰度,如圖3(b)所示。這歸因于上漿工藝配方中的海藻酸鈉具有良好的抱水性,可以降低染液的擴(kuò)散作用,使染料附著在噴印的花型處不易擴(kuò)散。經(jīng)免漿工藝處理后,印制后的真絲織物花紋精細(xì)度好,未發(fā)生明顯滲化現(xiàn)象,如圖3(c)所示。這是因?yàn)槊鉂{工藝配方中的拒水劑EPF在織物表面形成防水層薄膜,有效阻礙了染液的擴(kuò)散,保持了花紋良好的精細(xì)度。

圖3 不同前處理工藝下印制織物表面的花紋精細(xì)度Fig.3 Pattern fineness on silk fabrics under different pretreatment process

2.2.3 印制織物的色牢度與織物風(fēng)格

織物的干濕摩擦色牢度和皂洗色牢度是決定織物服用性能重要因素之一,由表1可知,經(jīng)免漿工藝處理所得印制織物的干濕耐摩擦色牢度及皂洗色牢度基本相同,均在4～5級(jí)左右,與上漿工藝相似,在生產(chǎn)和應(yīng)用中屬于可接受范圍。由表2可知,與上漿工藝相比,拒水劑在一定程度上減弱了纖維間的摩擦力,提高了真絲織物的柔軟性,改善了真絲織物的手感。

表1 上漿和免漿工藝對(duì)印制織物色牢度的影響Tab.1 Effects of the sizing and sizing-free process on color fastness of the printed fabrics

表2 上漿和免漿工藝對(duì)印制織物硬挺度和柔軟度的影響Tab.2 Effects of the sizing and sizing-free process on stiffness and softness of the printed fabrics

3 結(jié) 論

1)應(yīng)用拒水劑EPF、柔軟劑和碳酸氫鈉對(duì)真絲織物免漿預(yù)處理采用配方為:拒水劑EPF質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.5%～2.0%,碳酸氫鈉2.0%,浴比為1∶30。汽蒸工藝中汽蒸溫度為100～110℃,汽蒸時(shí)間為10 min。在最佳配方和適宜的汽蒸條件下,既能獲得防滲化的效果,又能使染料上染充分。

2)與傳統(tǒng)海藻酸鈉上漿織物對(duì)比,免漿工藝噴墨印花織物可以獲得與傳統(tǒng)海藻酸鈉上漿工藝相近的K/S值、皂洗色牢度和耐摩擦色牢度,具有更好的花紋精細(xì)度和織物手感。

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Study on the sizing-free process of digital ink-jet printing on silk fabrics

CHEN Yang1b,LIN Xun2,LIU Guojin1b,ZHOU Lan1a,b
(1a.College of Materials and Textiles,Key Laboratory of Advanced Textile Materials and Manufacturing Technology,Ministry of Education；1b.Engineering Research Center for Eco-Dyeing and Finishing of Textiles,Ministry of Education,Zhejiang Sci-Tech University,Hangzhou 310018,China；2.Hangzhou Wensli Silk Science＆ Technology Co.,Ltd.,Hangzhou 310018,China)

Starch lump,crepe mark and hardness exist in the sizing process of digital printing of silk fabrics.In order to solve these problems,the silk fabrics were treated with sizing-free process by compound water repellent agent EPF solution.The influences of the concentrations of EPF and sodium bicarbonate and the steam temperatures on the apparent color yield of the printed fabrics were investigated.The digital printing effects of the printed silk fabrics were compared between the sizing-free process and the traditional sizing process.The results show that the silk fabrics treated by sizing-free process can gain the similar printing effect with traditional sodium alginate sizing process under the following conditions:concentration of EPF 2.0%,concentration of sodium bicarbonate 1.5%to 2.0%,steam temperature 100 to 110℃.Besides,the printed fabric has good hand feel,clear pattern and bright color.

sizing-free process； digital printing； silk fabrics； reactive dyes； sizing process

TS194.2

A

1001-7003(2017)11-0001-05 引用頁(yè)碼：111101

2017-01-17；

2017-09-27

陳洋(1989-),男,碩士研究生,研究方向?yàn)樾滦腿菊夹g(shù)。通信作者:周嵐,副教授,碩士生導(dǎo)師,lan_zhou330＠163.com。

10.3969/j.issn.1001-7003.2017.11.001