3種基于海泡石的新型印花糊料的對(duì)比分析

胡 涌,陳 鎮(zhèn),陽 祺,廖 祥

（1.深圳天祥質(zhì)量技術(shù)服務(wù)有限公司,廣東 深圳518067;2.湖南工程學(xué)院 生態(tài)紡織材料及染整新技術(shù)湖南省高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,湖南 湘潭411104;3.湘潭源遠(yuǎn)海泡石新材料科技股份有限公司,湖南 湘潭411200）

海泡石是一種天然多孔含水硅酸鹽黏土礦物,晶體標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)式為 Mg8Si12O30（OH）4（OH2）4·8H2O,其分子結(jié)構(gòu)及晶體模型如圖1、圖2所示,呈層狀和鏈狀的過渡結(jié)構(gòu)[1]。經(jīng)過去雜、提純、活化后的海泡石具有很多優(yōu)良的性質(zhì),如吸附性、催化性、安全性、穩(wěn)定性[2-3],現(xiàn)已逐漸在飼料、醫(yī)藥、建材、環(huán)保等多個(gè)領(lǐng)域中展開應(yīng)用[4-5];而其所具有的流變性、吸濕性、分散性、懸浮性等則為其在紡織印染領(lǐng)域的應(yīng)用提供了可能[6-7]。

圖1 海泡石的分子結(jié)構(gòu)

印花糊料是印花加工的基本助劑,對(duì)印花色漿起到增稠、分散、稀釋及穩(wěn)定等作用[8],是染化料的傳遞劑、載體及黏著劑,印花后處理的吸濕劑[9],對(duì)印花效果、設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)性能、染料的表面給色量、花紋輪廓的光潔度等具有決定作用[10]。近年來,陳鎮(zhèn)等以海泡石為主要原料,通過實(shí)驗(yàn)室小試及企業(yè)中試,研制出3種可用于活性染料直接印花的糊料[11-13],這3種基于海泡石的新型印花糊料分別以海泡石和煤油（S-K型）、海泡石和羧甲基纖維素鈉（S-C型）、海泡石和海藻酸鈉（S-A型）為主要成分,由于海泡石安全、穩(wěn)定、低價(jià)、環(huán)保,因此新的糊料相比印花企業(yè)傳統(tǒng)的乳化糊、海藻糊、植物膠等成本更低、制糊更方便、性質(zhì)更加穩(wěn)定。

圖2 海泡石的晶體模型

本文分別選取3種新型糊料的優(yōu)化配方及工藝,進(jìn)行制糊、調(diào)漿及印花,對(duì)比分析3種新型糊料的基本性能,為后續(xù)研究提供參考。

1 試驗(yàn)部分

1.1 材料及儀器

1.1.1 材料

純棉毛巾、活性艷藍(lán)、純堿、小蘇打、尿素、海藻酸鈉、防染鹽S（益陽龍?jiān)醇徔椨邢薰荆?海泡石粉（純度25%,300目,湘潭源遠(yuǎn)海泡石新材料科技股份有限公司）。

1.1.2 儀器

MU562A型印花實(shí)驗(yàn)機(jī)（北京紡織機(jī)械器材研究所）;YG751B預(yù)制式染色摩擦牢度儀、SW-12D耐洗色牢度試驗(yàn)機(jī)（寧波紡織儀器廠）;LSD-400間歇式定型烘干小樣機(jī)（佛山市南海區(qū)宏信機(jī)械設(shè)備有限公司）;NDJ-8S數(shù)字式黏度計(jì)（上海精天電子儀器有限公司）;Datacolor 600電腦測色配色儀（廣州市同通儀器有限公司）;JJ-1A型電動(dòng)攪拌器（金壇市良友儀器有限公司）;XY系列精密電子天平（常州市幸運(yùn)電子設(shè)備有限公司）。

1.2 分析與測試

（1）黏度

采用數(shù)字黏度計(jì)在60 r/min轉(zhuǎn)速下測試糊料黏度。

（2）抱水性

取糊料10 g于50 ml燒杯中,加入10 ml蒸餾水,攪拌均勻,將10 cm×2 cm的有劃線標(biāo)記的定性濾紙插入糊料中（糊面與劃線一致）,30 min之后讀取液面在濾紙的上升高度。

（3）流變性

在25℃下,釆用同一種轉(zhuǎn)子測定色漿在6 r/min和60 r/min的黏度η6和η60,按公式（1）計(jì)算PVI值:

（4）曳絲性

將直徑為8 mm的玻璃棒插入到糊料液面下15 mm處,以6 cm/s的速度向上拉出,記錄隨棒拉出的糊絲斷開時(shí)玻璃棒底端至糊料表面的距離。

（5）耐存儲(chǔ)性

將色漿用保鮮膜密封,在室溫下于陰涼處存放72 h后,測定其是否發(fā)生料液分層或析水。

（6）脫糊率

采用減量法按公式（2）來計(jì)算脫糊率:

式中 W1為織物印花烘干后的質(zhì)量（g）;W2為織物印花洗滌烘干后的質(zhì)量（g）;W0為織物印花前的質(zhì)量（g）。

（7）印透性

將毛巾立絨面對(duì)折,目光平視毛巾絨毛,絨毛毛尖到根部須完全印透,同時(shí)絨底及織物背面不能有任何沾色或滲色。

（8）花紋精細(xì)度

采用由粗到細(xì)的測試花型完成印花工序,然后觀測印花織物,若最細(xì)（0.5 mm）的線條輪廓清楚、均勻,評(píng)價(jià)為優(yōu);若中等粗線條（1 mm）清晰可辨,評(píng)價(jià)為良;若粗線條（2 mm）輪廓清楚,評(píng)價(jià)為中;若僅粗線條（5 mm）清晰,評(píng)價(jià)為差。

（9）手感

采用評(píng)級(jí)法,將印花毛巾置于暗箱內(nèi),通過“搓、捏、摸、抓”等來對(duì)比織物的滑爽、軟糯、豐滿、彈性等手感特征,采用5級(jí)制,5級(jí)最好,1級(jí)最差。

（10）表面得色量

采用電腦測色配色儀測定毛巾織物印花區(qū)域的K/S值。

（11）耐摩擦牢度

參照GB/T 3920-2008《紡織品色牢度試驗(yàn) 耐摩擦色牢度》,測定印花織物干、濕摩擦牢度。

（12）耐洗色牢度

參照GB/T 3921-2008《紡織品色牢度試驗(yàn) 耐皂洗色牢度》,測定印花織物耐洗色牢度。

2 結(jié)果與討論

2.1 糊料對(duì)比

2.1.1 糊料配方

3種基于海泡石的新型印花糊料的基本配方組成見表1。

表1 3種新型糊料的主要成分

從表1可以看出,3種新型糊料均以具備一定增稠性能的海泡石為主要基礎(chǔ)成分,來搭配其他同樣具備增稠性能的煤油、羧甲基纖維素鈉、海藻酸鈉等基本原料。乳化糊在印花過程中易揮發(fā),有潛在的空氣污染可能性;海藻酸鈉雖然牛頓黏度較高,但印花后不易清洗脫糊;而羧甲基纖維素鈉雖只需很少的含固量就能獲得較高黏度,但耐電解質(zhì)性能略差;而海泡石雖然黏度較低,具有一定的含固量,但性質(zhì)穩(wěn)定、安全環(huán)保,因此3種新型糊料的主要組成物質(zhì)簡單、易得,通過復(fù)配、協(xié)同增效,性能更加穩(wěn)定、優(yōu)秀,同時(shí)對(duì)環(huán)境的影響和危害更?。êＥ菔Ⅳ燃谆w維素鈉、海藻酸鈉均安全無毒）。

另外,海泡石作為一種無機(jī)非金屬黏土礦物,目前世界已探明儲(chǔ)量70%在中國,市場價(jià)格總體較低,低品位海泡石（15%～30%）售價(jià)在5 000元/t以下,高品位海泡石（50%～70%）售價(jià)在10 000元/t左右,而作為印花糊料用的海泡石,對(duì)其品位要求并不高,采用低成本、低品位的海泡石即可以滿足印花糊料的加工及制備要求。因此,新型印花糊料相比目前企業(yè)常用的以海藻酸鈉、合成糊或乳化糊為純組分或主要組分體系的印花糊料,在成本上也具有較為明顯的優(yōu)勢。

2.1.2 制糊工藝

3種新型印花糊料的制糊工藝見表2。

表2 3種新型糊料的制糊工藝

從表2可以看出,3種新型糊料的制糊工藝基本相似,均為攪拌制糊,所需設(shè)備簡單,操作方便,對(duì)企業(yè)來說,也無須進(jìn)行過多的設(shè)備改造或員工培訓(xùn)便可快速上手,投入生產(chǎn)應(yīng)用。

2.1.3 糊料性能

分別取3種印花糊料的優(yōu)化配方制糊后進(jìn)行測試,結(jié)果見表3。

從表3可以看出,3種新型糊料的優(yōu)化配方中,SK型糊料組份中物料含量最高,達(dá)19%,制糊后黏度也較大,S-C型糊料組份中物料含量居中,為8%,制糊后黏度也居中,而S-A型糊料組份中物料含量最低,為5%,制糊后黏度與S-C型接近;三者的抱水性能基本接近,為2.0～2.5 mm,抱水性較好,能有效阻止印花過程中染料的滲化。

表3 3種糊料的性能對(duì)比

2.2 色漿對(duì)比

2.2.1 色漿配方

分別取3種印花糊料的優(yōu)化配方制糊后進(jìn)行調(diào)漿,色漿配方見表4。

表4 3種新型糊料的色漿配方

從表4可以看出,3種新型色漿的優(yōu)化配方中,SK型色漿組分略有差異,以小蘇打作為固色堿劑,受熱分解產(chǎn)生碳酸鈉,調(diào)節(jié)p H值到11左右,來提高印花織物得色量、色澤和皂洗牢度,而S-C型和S-A型色漿均以純堿作為溫和堿劑,提供上染固色環(huán)境,并有利于印花后糊料中海藻酸鈉、羧甲基纖維素鈉等的去除。

2.2.2 調(diào)漿工藝

3種印花色漿的調(diào)漿工藝見表5。

表5 3種印花色漿的調(diào)漿工藝

從表5可以看出,3種新色漿的調(diào)漿工藝基本相似,均為溶解染化料后與糊料混合,攪拌均勻,設(shè)備簡單,操作便捷,其中,S-K型略為復(fù)雜,而S-C型和S-A型更加簡便,工藝過程也基本相似。

2.2.3 色漿性能

分別對(duì)3種印花色漿的性能進(jìn)行測試,結(jié)果見表6。

表6 3種色漿的性能對(duì)比

從表6可以看出,3種色漿的PVI值在0.355～0.510之間,為假塑性流體,數(shù)值處于一個(gè)中低水平,比較適合于平網(wǎng)印花;3種色漿的曳絲性基本接近,色漿垂直流動(dòng)時(shí)成絲可達(dá)3.5～4.0 cm,有利于提高花紋輪廓清晰度;另外,3種色漿的耐存儲(chǔ)性均較好,正常3天（72 h）存放均能保持穩(wěn)定。

2.3 印花對(duì)比

2.3.1 印花性能

分別采用上述3種色漿對(duì)純棉毛巾進(jìn)行平網(wǎng)印花,對(duì)印花后織物進(jìn)行性能測試,結(jié)果見表7。

表7 印花性能對(duì)比

從表7可以看出,純棉毛巾采用上述3種色漿印花后織物的脫糊率、印透性、精細(xì)度、手感等性能均較好,其中S-K型各項(xiàng)性能最佳,S-C型在脫糊率及手感方面略差,但均已達(dá)到甚至超過行業(yè)所要求的指標(biāo)水平。

2.3.2 印花效果

分別對(duì)3塊印花織物進(jìn)行印花效果測試,結(jié)果見表8。

表8 印花效果對(duì)比

從表8可以看出,純棉印花毛巾的得色深度、耐摩擦牢度、耐皂洗牢度等性能基本接近,其中S-A型各項(xiàng)性能最佳,而S-C型K/S值和干摩擦牢度相對(duì)較低,S-K型各項(xiàng)指標(biāo)居中,但三者完全達(dá)到甚至超過行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

3 結(jié)論

分別以海泡石和煤油、海泡石和羧甲基纖維素鈉、海泡石和海藻酸鈉為主要成分,通過優(yōu)化配方和工藝,可以制備印花糊料。印花色漿的調(diào)制工藝簡單、操作方便、成本較低、安全環(huán)保;通過對(duì)糊料、色漿及印花織物的測試分析,各項(xiàng)性能指標(biāo)均達(dá)到甚至超過行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),完全可以用于工業(yè)化大生產(chǎn)。