數(shù)碼印花墨水性能和預處理對紡織品印花效果的影響

數(shù)碼印花就是將數(shù)碼噴墨打印技術應用于紡織品印花，把花樣圖案通過數(shù)字形式輸入計算機，經(jīng)過計算機印花分色描稿系統(tǒng)（CAD軟件）編輯處理，再由計算機控制將含有染料的專用墨水在壓縮空氣的驅(qū)動下，經(jīng)由噴墨印花機的噴嘴噴射到紡織品上形成所需圖案。

數(shù)碼噴墨印花技術徹底改變了紡織品傳統(tǒng)的印花生產(chǎn)方式，省去了描稿、制片、制網(wǎng)、雕刻等一系列復雜工藝及相應設備，通過電腦可以很方便地設計和核對花樣及圖案，提高分辨率和準確得到花樣產(chǎn)品，不受圖案中顏色套數(shù)限制。從顧客提交所選花樣到交貨的時間縮短到2～3天至幾小時，最大限度的滿足了時間就是金錢的商業(yè)需要。

紡織品噴墨印花的關鍵有3點：性能良好的印花設備；性能穩(wěn)定的印花墨水；適宜的預處理。這里著重討論數(shù)碼印花墨水性能和預處理與印花效果的關系。

提高噴墨印花清晰度的方法

噴墨印花墨水的性能要求

用于紡織品的數(shù)碼印花墨水，主要以水性為主。由于紡織物本身的特性，墨水分活性染料、酸性染料、分散染料型和顏料型（涂料型），不同類型的紡織物應采用不同染料的墨水。一般數(shù)碼印花墨水中染料的濃度是辦公用墨水染料濃度的3～5倍。如此高的染料濃度，對制造和儲存都會帶來很大的困難。外界條件變化，極易破壞墨水體系的平衡，容易產(chǎn)生結晶、凝膠等問題。因此，既要保證高濃度，又要高穩(wěn)定性，是研制噴墨墨水中難以平衡的問題。

1．噴墨印花墨水的組成

噴墨印花墨水組成配方與傳統(tǒng)印花的染料或涂料的染液配制方法不同，它包含色素（染料或顏料）、載體（粘合劑）以及添加劑（粘度調(diào)節(jié)劑）、引發(fā)劑、防菌劑、防堵塞劑、助溶劑、分散劑、p H調(diào)節(jié)劑、消泡劑、滲透劑、保濕劑等。但這些成分并不一定全部加入，而是根據(jù)需要分別使用。迄今為止，尚無普遍適用于紡織品噴墨印花墨水的標準配方，但所有墨水配方必須滿足一定的總體技術要求，如：表面張力、粒徑、粘度、導電率、均勻性、印花牢度等。噴墨印花墨水的組成及其功能和含量如表1所示。

組成 功能 濃度/%軟化水 水性載體介質(zhì) 60～90images/BZ_41_306_628_309_631.png水溶性溶劑 吸濕、控制粘度 5～30染料或顏料 染色載體 1～10表面活性劑 潤濕、滲透 0.1～10殺蟲劑 防止霉菌和細菌繁殖 0.05～1緩沖溶液 控制pH值 0.1～0.5其它添加劑 絡合劑、消泡劑、溶解劑 ＞1

2．影響噴墨印花墨水的因素

（1）表面活性劑。表面活性劑是用以控制印墨的潤濕、滲透、防止霉菌、消泡等性能。在墨水中不同鏈長的表面活性劑在固體表面的吸附程度也不一樣，一般是碳氫鏈越長者越易吸附，即使在溶液濃度比較低的情況下，也會有較高的吸附量。水溶性溶劑則賦予吸濕性以控制粘度。殺蟲劑可以防止在印墨及印花頭中滋生霉菌和細菌，在噴墨印花的初期階段，人們尚未知道，正是由于霉菌、細菌的滋生，造成噴嘴堵塞的現(xiàn)象。

（2）溫度的影響。印墨中染料的熱穩(wěn)定性要好，在按需噴墨中噴嘴溫度高達350℃以上，一般染料的熱穩(wěn)定性達不到這么高，必須是耐熱穩(wěn)定性高的染料，如果染料不能耐高溫則會分解變色。

（3）無機鹽含量。大多數(shù)無機鹽是電解質(zhì)，在水中發(fā)生電離，當無機鹽濃度增加時，在水中電離的電荷就多，帶電荷的多少會影響墨水的酸堿性；而且無機鹽會使染料沉降下來，會使染料的溶解度減小。無機鹽含有腐蝕性，尤其容易將噴頭腐蝕，雖然噴頭是用鈦金屬制成，但在高溫下還是會被腐蝕。所以要嚴格控制無機鹽進入到墨水中。

（4）p H值和儲存期。墨水的p H值要穩(wěn)定，有些染料會因p H值的變化而沉淀，一般p H值應調(diào)節(jié)在7～8，酸性印墨會腐蝕噴頭及金屬部件。合適的p H值有利于染料與纖維反應結合，提高印花清晰度，所以要使用p H緩沖劑，如三乙醇胺等。儲存期限：墨水從工廠制造再到消費者使用完畢最快3個月，通常墨水應保存1年，為了提高儲存期限，可采用降低表面活性劑的用量，從而減少由表面活性劑帶入的雜質(zhì)，來提高墨水的儲存穩(wěn)定性。

墨水是影響噴墨印花質(zhì)量的主要因素，不合格的墨水不僅嚴重影響印花效果，而且會損壞機器，墨水的品質(zhì)決定了印花圖案的質(zhì)量，也決定了噴嘴的使用壽命。墨水可以稱之為是整個系統(tǒng)的血液，它對于印花圖案的色彩真度、色彩表現(xiàn)力、耐褪色性乃至印花機的使用壽命等都有著最直接的關系。對墨水的要求一般有如下幾點：（1）顏色準確，能夠達到原樣的色彩；（2）墨水顆粒細度要細，否則容易堵塞噴嘴；（3）墨水的價格應該較低，否則會影響數(shù)碼印花的推廣和使用。

噴墨印花墨水的性能與印花清晰度的關系

1．表面張力對印花清晰度的影響

印墨的表面張力是關鍵性的因素，它決定色漿的滲透性和清晰度。一般色漿的表面張力要控制在30～50m N/m之間。表面張力對墨滴的形成和印制質(zhì)量極為明顯。用于連續(xù)噴墨法（CIJ法）印花機的表面張力最好控制在40～60m N/m。用于壓電式噴墨法（DOD法）的表面張力最好控制在40～50m N/m。表面張力太大，印墨不易形成小的微滴，還會使噴嘴表面不易被潤濕，而噴嘴周圍的墨水集結會影響微細液滴的線性運行和印花效果的重現(xiàn)性，也影響液滴對織物的潤濕和滲透；表面張力太低則會導致液滴不穩(wěn)定，形成“衛(wèi)星狀”生成濺射點，影響圖案效果。最適宜的表面張力必須保證得到滿意的圖案質(zhì)量，使印墨既能容易地滲入織物內(nèi)部，又不引起織物表面印墨的滲化。

2．粘度對印花清晰度的影響

印墨的粘度與表面張力一起影響墨滴的形成。粘度高會使斷裂的尾巴拖長呈拉絲狀，粘度低會使微滴易破碎。受粘度影響的還有液滴的噴射速度。若粘度太高，會使噴射速度降低，甚至墨滴不能擊中被承印物質(zhì)的相同點之上。與傳統(tǒng)印花色漿相比，用于噴墨印花的印墨應具有非常低的粘度。一般CIJ技術用印墨為1～10mPa·s。DOD技術用印墨為10～30mPa·s。印花效果與印墨粘度密切相關，印花墨水的粘度太低，染液容易沿織物紗線的水平方向芯吸，造成液滴在機織物的經(jīng)向和緯向滲化開來，形成星形色點，降低印花的清晰度。

3．墨水粒徑對印花清晰度的影響

印花墨水粒徑大小對噴墨墨水體系的穩(wěn)定性有很大影響，因為過大的粒徑易阻塞噴嘴。當粒子較大時，運動速度降低，因此顆粒越大，沉降速度越高，容易使體系受到破壞。粒徑通常都是采用平均粒徑和最大粒徑兩種參數(shù)來表示印墨的顆粒尺寸性能。粒徑比最大值還大的則不能采用，而且要求在高速剪切（如攪拌、高速通過噴嘴）和不同溫度條件下粒徑仍能保持不變或改變很小。用CIJ印花機的印墨粒徑平均值應小于0．5mm，最大不超過1mm，因為噴嘴平均直徑只有50mm。墨水粒子的平均粒徑與導管和噴嘴孔比較起來，應該小到可以忽略不計，只有這樣才能保證良好的流動性質(zhì)。

4．導電率對印花清晰度的影響

在連續(xù)噴射印花設備中，帶電和不帶電的微滴射流通過偏轉(zhuǎn)電極，印墨微滴是依靠電荷產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)的，因而印墨必須具有導電的能力，導電率要求在750Siemens以上。帶電的微滴按帶電量的多少產(chǎn)生不同距離的偏轉(zhuǎn)，噴落到織物上形成花紋，未帶電的微滴則仍然直線運行，落入保持負壓的回收槽中。也就是說帶電的微滴按帶電量的不同產(chǎn)生不同距離的偏轉(zhuǎn)，噴落到織物上形成不同的花紋，因此帶電量的多少直接影響印花的清晰度，為了獲得清晰的花紋就必須確保印墨的導電率始終如一，使帶電的微滴準確到達需要噴墨的地方。

印花墨水中染料與墨水性能的關系

紡織品噴墨印花使用的染料，如活性染料、酸性染料、分散染料分別適用于棉、蠶絲、錦綸、滌綸織物的印花。但不是所有染料都能適用于制成噴墨印花墨水的，因為不可能似乎也無必要另外合成噴墨印花專用染料，常用染料必須經(jīng)過嚴格的篩選、研磨或改性、提純。

1．染料類型與墨水性能的關系

活性染料是棉織物染色、印花的主要染料品種，色譜齊全、色澤鮮艷，而且活性染料粒徑比較細（≤1．0mm），在水中具有很高的溶解度，可用于配制成高濃度的棉織物噴墨印花墨水?；钚匀玖显谟糜谟≈泼藓推渌w維素纖維織物時，染料與纖維素發(fā)生共價鍵結合，因而具有較高的摩擦、水洗和汗?jié)n牢度。

分散染料適用于聚酯織物，染料在印花后汽蒸時不溶于水，而是擴散入聚酯纖維，具有較好的耐摩擦牢度、水洗牢度，且還具有艷麗的色彩。

顏料印墨適用于各種織物，但常用于棉/聚酯混紡織物，由于受墨水低粘度的限制，加入到墨水中的粘合劑用量有限，這對數(shù)碼噴墨印花織物上印墨的牢度來說是個挑戰(zhàn)，顏料印墨的一個顯著特點是織物無需前處理和后期處理，因此顏料墨水是未來紡織品噴墨印花的發(fā)展趨勢。但顏料墨水比染料墨水的制備難度更大，干顏料、顏料漿、濾餅制成懸浮液，其高速攪拌、分散、熱溶、絮凝、沉積、儲存是顏料墨水的幾大難題。除此之外，助劑的選擇對印墨組成的穩(wěn)定性也是非常關鍵的，染料的沉降性嚴重地影響印墨的使用性能。

2．染料純度與墨水性能的關系

印花墨水除對染料的細度（粒徑）有較高的要求外，染料純度的要求也是十分重要的。因原染料的含固率一般在30%～60%，其余是加工過程中的雜質(zhì)，染料中的某些雜質(zhì)將破壞墨水的穩(wěn)定性，必須對原染料進行特殊的提純，去除染料中的雜質(zhì)，使其不含水不溶物、細菌等。并且若所用染料存留在固定的印墨容器中，這些染料必須不會結晶、凝結或結塊，也不會沉淀或分層，若介質(zhì)揮發(fā)或發(fā)泡，空氣截留或沾污設備則可能產(chǎn)生噴頭堵塞等問題。

3．染料的配伍性與墨水性能的關系

傳統(tǒng)篩網(wǎng)印花拼色時，是將所需幾種染料預先進行混合，然后再直接施加到織物上，而噴墨印花與傳統(tǒng)篩網(wǎng)印花的不同是：染料只有三原色及黑色，只要點擊圖樣所需顏色，其余工作都由電腦自動完成。因三原色及黑色的色域少，搭配出來的色彩受到限制，不能滿足印花色彩的需要，目前已發(fā)展到6～8種（洋紅、黃、紅、青、黑、橘黃、藍），而噴墨印花是通過幾組墨水微滴直接噴射到織物表面，以產(chǎn)生最終的色彩效果。這就要求不同的染料在織物表面的某點混合時，其混溶性必須是令人滿意的。由于染料溶解度的原因，配成濃度1%～1．5%的染料墨水，加少量粘合劑，使印墨不淌色，不掉色，同時要求配制的染料力份相近，以免印出來的色差產(chǎn)生偏移。

提高噴墨印花顏色深度及色牢度的辦法

紡織品的噴墨印花同樣也存在色深度和色牢度的問題。通常噴墨印花在若干通道中施加多重印墨，以提高印制圖案的顏色深度。很明顯，顏色的深度取決于印花預處理，隨著預處理程度的加劇，色深值明顯提高。

研究發(fā)現(xiàn)，織物用堿、堿—海藻酸鹽、堿—合成增稠劑SV處理后都能提高色深值，但絲光處理過的織物顏色最深，預處理的程度愈劇烈，印花織物顏色愈深（染料的固色率愈高），經(jīng)合成增稠劑進行預處理后的織物最易獲得高的色深值，也就證實了這點。

色深值的提高還取決于所用的染料的類型，一般染料的著色強度越高，印制較深的顏色越容易。

噴墨印花織物的預處理

若直接將印花墨水噴在織物上，會使染液向各個方向滲化，為了使織物能更好的著色和固色，必須對印花織物進行適當?shù)念A處理后墨水才能應用到織物上。常規(guī)印花時染料與堿劑、漿料等添加劑調(diào)在一起制成色漿進行印花，印花后經(jīng)烘干、汽蒸或焙烘、最后水洗。織物數(shù)碼噴墨印花前的預處理是既要防止印花時染液的滲化，又要保證染料的上染和固著。噴墨印花由于嚴格的染料純度要求和連續(xù)噴射對墨水所需導電率要求，所用的其他印花助劑（包括堿劑、尿素、海藻酸鈉等）均不能加到墨水中去。這些需在印花之前織物經(jīng)預處理時，浸軋這些化學品，軋液率為75%～80%→烘干→噴墨印花→烘干→汽蒸（105℃，5min）→水洗→烘干。

噴墨印花預處理劑的類型和印花效果的關系

不同染料噴墨印花的預處理劑是不同的，不同織物噴墨印花的預處理劑也是不同的。例如：棉織物活性染料印花的預處理劑，浸軋液中含有的“增強”劑可以提高活性染料的上染固著作用，可以減少滲化，所含堿劑碳酸氫鈉，可以加速活性染料和纖維素的固色反應，固色越快，越不易滲化。所含的海藻酸鈉等增稠劑則主要防止染料溶液滲化和烘干時染料發(fā)生泳移，提高印花清晰度。一些聚胺化合物、季銨類聚合物以及一般陽離子型聚合物都有很好的防止?jié)B化的作用，可使活性染料的上染率提高2～4倍；而低分子的季銨類化合物，有時會使上染率降低。要注意的是，陽離子類處理劑容易引起某些染料變色。活性染料噴墨印制厚重棉織物時，由于吸水性好，不容易滲化，僅用堿劑處理，既可加速固色反應，也有一定的防滲化作用；而噴墨印絲綢時，就容易滲化，應該選用保水性高的高分子物處理，以防止?jié)B化。

尿素用量和印花效果的關系

在傳統(tǒng)印花中為了保證印花顏色的色深度，需加入尿素，在噴墨印花中也同樣如此，尿素的吸濕性不僅決定著印墨的滲透性，且在一定濃度范圍內(nèi)還嚴重影響著花紋的清晰度。由于尿素的吸濕性能，當尿素使用量超過10%時，花紋線的寬度顯著增加，因此要得到低的滲透性，高的色深度和很好的清晰度，尿素的使用量應低于10%，這就意味著，用改變尿素的使用量的方法來調(diào)節(jié)滲透性。尿素的另一作用是可以獲得較高的給色量，但尿素在水洗時的去除會增加廢水中的含氮量，因而尋求其它替代品有利于環(huán)保，能使水污染降低到最低程度，使用其他吸濕劑（聚乙二醇等）代替尿素可得到相同的結果。

增稠劑和印花效果的關系

確保噴墨印花精細程度的一個重要因素就是在預處理液中使用增稠劑，它們被施加到織物表面使墨水不滲化，甚至在高壓下能確?；ㄐ陀星逦妮喞€。有研究表明下列增稠劑，如海藻酸鹽、合成增稠劑SV、阿拉伯膠等，都適合用于噴墨印花的預處理，且使用濃度5%就能得到非常好的印花效果。這表明噴墨印花的花紋輪廓的清晰度取決于增稠劑的類型和用量。增稠劑用量增大，印花質(zhì)量提高，但用量約5%就足夠了。預處理中使用增稠劑還可以提高噴墨印花顏色的深度，顏色加深可能與合成增稠劑中羧基的數(shù)目有關，羧基含量增大，反應性染料與增稠劑分子之間的電荷斥力隨之加大，這就提高了纖維上反應性染料的數(shù)量和染料與纖維素纖維上羥基發(fā)生化學反應的幾率。合成增稠劑作用效果因其共聚物類型的不同而不同。

色牢度的提高

如何提高色牢度是常規(guī)印花和噴墨印花共有的問題，但在噴墨印花中尤為重要，因其印墨在織物上的壓力比篩網(wǎng)或滾筒印花要小，因此滲透程度及加入織物的剪切力也較小，所以要有必要的措施來保證色牢度。提高色牢度有多種方法，可采用固色劑把染料、纖維相互連接來提高色牢度，也可將織物進行陽離子改性來提高色牢度，但使用固色劑要比將織物進行陽離子改性提高色牢度方法要方便得多。

結語

紡織品噴墨印花技術從根本上解決了印花生產(chǎn)中的環(huán)境污染問題，把傳統(tǒng)的紡織工業(yè)和現(xiàn)代高新技術有機結合起來，使之由勞動力密集型向技術密集型發(fā)展，從而大大促進紡織產(chǎn)業(yè)的升級換代和技術水平，是未來紡織品印花發(fā)展的必然趨勢，是本世紀對傳統(tǒng)印花方法最具挑戰(zhàn)性的最新技術。在此技術獲得突破之前，仍有不少問題亟待解決，如新型噴墨印花墨水和預處理劑的研發(fā)等等。