蠶絲織物同花同色雙面數(shù)碼噴墨印花上漿工藝

葉嘉浩， 王莉莉， 吳明華， 郭文登， 汪可豪， 陳 妮

(1. 浙江理工大學(xué) 生態(tài)染整技術(shù)教育部工程中心， 浙江 杭州 310018；2. 萬事利絲綢科技有限公司， 浙江 杭州 310021)

數(shù)碼印花是無版印花工藝，具有色彩花型豐富、交貨快捷、節(jié)約染化料等優(yōu)勢，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)印花的缺陷，但與傳統(tǒng)印花相比，數(shù)碼印花存在墨水滲透力不強(qiáng)，正反面色差明顯，面料易翻絲露白，黑色濃度低，無法表現(xiàn)有厚重層次感的花型等問題[1]。研究人員一直在積極尋找提高數(shù)碼印花滲透力的解決方案，目前市場上有2種解決方法：使用滲透劑用量提高反面滲透效果；雙面印花補(bǔ)充反面印花鮮艷度。一般織物印花的花紋色澤以正面為主，對(duì)反面沒有要求，但有些特殊織物，如服飾、方巾等，就要求織物正反兩面色澤和花紋的印花效果基本一致[2-4]。隨著消費(fèi)水平的提升，人們對(duì)織物的品質(zhì)和色彩提出了更高的要求。雙面印花以其獨(dú)特的同花同色、同花異色、異花異色效果，避免了數(shù)碼印花存在的不足，可廣泛應(yīng)用于圍巾、家紡、領(lǐng)帶、衣裙、裝飾物等，有著廣闊的市場前景。

目前，國內(nèi)研究者對(duì)雙面印花技術(shù)進(jìn)行了相關(guān)探究。徐穆卿等[5]采用海藻類和合成龍膠類作為上漿糊料，對(duì)雙面印花布和雙色布生產(chǎn)工藝進(jìn)行研究。張殿禎等[6]對(duì)平網(wǎng)棉方巾進(jìn)行雙面印花工藝研究，但最終產(chǎn)品的正反面輪廓清晰度不佳。張桂珍等[7]闡述了高仿絹絲絨雙面印花系列產(chǎn)品的開發(fā)及生產(chǎn)，在法蘭絨印花基礎(chǔ)上進(jìn)行工藝改進(jìn)，使兩面具有不同的花紋圖案和色澤。近年來，飛圖公司研制的飛圖TD1600雙面數(shù)碼印花機(jī)，不挑花型和墨水，且適用于各種織物的印花[1]，助推了雙面印花技術(shù)的發(fā)展。

雙面印花的質(zhì)量主要取決于染整工藝、設(shè)備及對(duì)織物的控制。對(duì)織物進(jìn)行特殊處理后，經(jīng)正反 2次數(shù)碼印花可實(shí)現(xiàn)織物兩面的印花效果[8]，而合理選擇助劑是雙面數(shù)碼噴墨印花工藝技術(shù)的關(guān)鍵。為達(dá)到良好的雙面數(shù)碼噴印效果，本文研究了上漿方式、上漿糊料對(duì)蠶絲織物雙面數(shù)碼噴印效果的影響，探明最佳的上漿方式，開發(fā)獲得良好雙面數(shù)碼噴印效果的上漿糊料。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)藥品

蠶絲斜紋織物(面密度為77.5 g/m2，寧波市鎮(zhèn)海區(qū)蛟川晨帆紡織廠)。

海藻酸鈉(SA，工業(yè)級(jí)，青島明月海藻集團(tuán)有限公司)；羥丙基瓜爾豆膠(HPG，工業(yè)級(jí))；羧甲基瓜爾豆膠(CMG，工業(yè)級(jí)，山東廣浦生物科技有限公司)；羧甲基淀粉(CMS)(工業(yè)級(jí)，濟(jì)南圓通化工有限公司)；羧甲基纖維素(CMC，工業(yè)級(jí)，華唯纖維素有限公司)；羧甲基羅望子膠(CTG，工業(yè)級(jí)，上海闊泉生物科技有限公司)；黃原膠(XG，工業(yè)級(jí)，上海舜水化工有限公司)；尿素、碳酸氫鈉、碳酸鈉(分析純，杭州高晶精細(xì)化工有限公司)；皂片(工業(yè)級(jí)，上海紡織工業(yè)技術(shù)監(jiān)督所)；活性黑墨水(工業(yè)級(jí)，中國愛普生有限公司)。

1.2 實(shí)驗(yàn)儀器

85-1型磁力攪拌器(上海志威電器有限公司)；MINIMD/767型磁棒印花機(jī)(奧地利Zimmer公司)；S70680 EPSON型數(shù)碼打印機(jī)(中國愛普生有限公司)；M-6型連續(xù)式定型烘干機(jī)(廣州市鴻靖實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司)；DHG-9140A型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱(山海申賢恒溫設(shè)備廠)；DC-2006型恒溫水浴鍋(杭州大衛(wèi)科教儀器有限公司)；P-AO型小軋車(廣東亞力諾有限公司)；DHE型高溫汽蒸烘箱(瑞士Mathis公司)；MCR52型旋轉(zhuǎn)流變儀(奧地利安東帕商貿(mào)有限公司)；SF600puls型計(jì)算機(jī)測色配色儀(美國Datacolor公司)；HIROX KH-77003D型三維視頻顯微鏡(美國科士達(dá)公司)；Digifull數(shù)慧眼圖像顏色處理系統(tǒng)(英國VeriVide公司)。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 上漿原糊的制備

稱取5 g尿素和2 g碳酸氫鈉溶解在 100 mL 蒸餾水中，然后加入定量糊料并攪拌至均一、無任何顆粒的糊狀體系，充分靜置一段時(shí)間使糊料膨化溶脹，制成一定質(zhì)量分?jǐn)?shù)的上漿原糊。

1.3.2 復(fù)配上漿原糊的制備

優(yōu)選2種印花糊料，分別配制一定質(zhì)量分?jǐn)?shù)的上漿原糊。將2種上漿原糊按照質(zhì)量比為10∶0、9∶1、7∶3、5∶5、3∶7、1∶9、0∶10進(jìn)行混合，攪拌至均一、無任何顆粒的糊狀體系，得到一系列不同復(fù)配比例的上漿原糊。

1.3.3 上漿原糊黏度測試

將上漿原糊靜置24 h，用旋轉(zhuǎn)流變儀測試原糊黏度。選用直徑為50 mm的椎板體系，設(shè)定溫度為25 ℃，固定剪切速率為10 s-1，掃描15個(gè)點(diǎn)，取平均值，即為上漿原糊的黏度。

1.3.4 上漿工藝

將蠶絲織物裁剪成22 cm×22 cm，拆去毛邊，用熨斗將其熨平，備用。

浸軋上漿工藝：將蠶絲織物放在上漿原糊中浸漬 5 min 后，經(jīng)過軋車，繼而于80 ℃烘干3 min。

單面刮漿工藝：選用平網(wǎng)滌綸單絲直徑106 μm(150目)，磁棒直徑為10 mm，磁力3檔，車速為 6 m/min 的刮印條件，用上漿原糊在蠶絲布樣上正面刮印 20 cm×20 cm的方形圖案，于80 ℃烘干3 min。

雙面刮漿工藝：選用如上刮印條件，按照同樣方法，在蠶絲布樣的正面和對(duì)應(yīng)反面刮印20 cm×20 cm 的方形圖案，于80 ℃烘干3 min。

1.3.5 上漿量測定

采用上述上漿方式，不經(jīng)烘干，精確稱取上漿前后的織物質(zhì)量，二者之間的差值即為上漿量。

1.3.6 蠶絲織物數(shù)碼噴墨印花及后處理工藝

雙面數(shù)碼噴印工藝：選用活性墨水，在蠶絲綢布正面噴印6 cm×6 cm的方塊花型和“十字”型精細(xì)線條，于80 ℃烘干1 min。繼而精準(zhǔn)對(duì)花，按照同樣方法，在蠶絲織物反面噴印6 cm×6 cm的方塊面花型，于80 ℃烘干3 min。

后處理工藝：將烘干的蠶絲印花織物放入高溫汽蒸烘箱內(nèi)于102 ℃汽蒸10 min，隨后取出，冷水洗，熱水洗，然后在皂片質(zhì)量濃度為3 g/L，碳酸鈉質(zhì)量濃度為2 g/L，浴比為1∶50, 95 ℃的條件下皂洗10 min，進(jìn)而冷水洗，烘干，熨平。

1.3.7 蠶絲織物的數(shù)碼噴印效果測試

用計(jì)算機(jī)測色配色儀測定蠶絲綢印花織物正面或反面12個(gè)不同位置處的K/S值，平均值即為正面或反面得色量，即(K/S)正、(K/S)反。

得色不勻度用來評(píng)價(jià)噴印大塊面花型的色澤均勻性，通過下式[9]計(jì)算得到：

式中：CV為印花織物表面的得色不勻度，%；K/Si為印花織物正面所取12點(diǎn)中各點(diǎn)的色深度；K/S為12點(diǎn)色深度的平均值。得色不勻度越小，大塊面花型的色澤越均勻[9]。得色不勻度在10%以內(nèi)，說明印花織物獲得了均勻的色澤。

印制1 000 μm粗細(xì)的直線線條，烘干后，用三維視頻顯微鏡測定織物上線條的尺寸。在不同位置測得30個(gè)數(shù)據(jù)，計(jì)算線條寬度平均值[10]。與線條原寬度相比，來評(píng)判花型精細(xì)度。用數(shù)碼慧眼圖像顏色處理系統(tǒng)對(duì)印制花型進(jìn)行放大拍照，通過觀察線條細(xì)度和邊緣向外擴(kuò)展程度目測花型輪廓清晰度。

2 結(jié)果與討論

2.1 上漿方式的優(yōu)選

上漿方式主要分為浸軋上漿、單面刮漿和雙面刮漿3種。在數(shù)碼噴墨印花之前，對(duì)織物采用最佳的上漿方式進(jìn)行上漿，可防止噴印墨水在織物表面滲化，進(jìn)而使花型處的染料在濕熱狀態(tài)下完成對(duì)纖維的吸附、擴(kuò)散及上染固著，從而提高印花織物的表面得色和花型輪廓清晰度。

海藻酸鈉是目前國內(nèi)外最為常用的活性染料印花糊料[11]。本文實(shí)驗(yàn)選用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.3%、0.6%、0.9%、1.2%、1.5%、1.8%、2.1%和2.4%的海藻酸鈉(SA)，探究浸軋上漿、單面刮漿和雙面刮漿3種上漿方式對(duì)蠶絲綢織物雙面數(shù)碼噴印效果的影響。

2.1.1 海藻酸鈉用量對(duì)大塊面花型效果影響

表1示出不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)海藻酸鈉在3種上漿方式下的雙面與單面數(shù)碼噴印織物正面得色量?？梢钥闯?，與單面數(shù)碼噴印相比，3種上漿方式下的雙面數(shù)碼噴印正面得色量均有不同程度的提升，說明雙面數(shù)碼噴印可顯著提高蠶絲織物的表面得色量，使織物獲得更為鮮艷的色澤。這與雙面數(shù)碼噴印在織物表面的得墨量較高有關(guān)。

表1 不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)海藻酸鈉在3種上漿方式下的雙面與單面數(shù)碼噴印織物正面得色量對(duì)比

表2示出不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)海藻酸鈉在3種上漿方式下的雙面數(shù)碼噴印透網(wǎng)和正反面得色情況。

表2 不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)海藻酸鈉在3種上漿方式下的雙面數(shù)碼噴印透網(wǎng)和正反面得色情況

對(duì)于相同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的SA而言，從表2雙面數(shù)碼噴印正面和反面得色量的數(shù)據(jù)可以看出，雙面刮漿的(K/S)正和(K/S)反均高于浸軋上漿和單面刮漿，說明雙面刮漿方式可獲得最為鮮艷的色澤。雙面刮漿的(K/S)正和(K/S)反數(shù)值基本相當(dāng)，說明蠶絲織物雙面數(shù)碼噴印的正反面得色效果一致。

此外，比較不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)SA的(K/S)正數(shù)據(jù)可知，隨著SA質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，(K/S)正變化幅度較小。上漿時(shí)盡可能用較少量的糊料而獲得較好的噴印效果，不僅節(jié)約成本，還可防止上漿引起的織物手感變硬問題。

2.1.2 海藻酸鈉用量對(duì)精細(xì)花型效果影響

表3示出不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)海藻酸鈉在3種上漿方式下的雙面數(shù)碼噴印線條寬度數(shù)據(jù)?？梢钥闯?，噴印到織物表面的線條寬度都大于原寬度(1 000 μm)，說明噴印的精細(xì)圖案會(huì)向兩邊不同程度擴(kuò)張，這是由織物本身的毛細(xì)管效應(yīng)所致。上漿可防止噴印墨水在織物表面因毛效而引起的滲化。單面刮漿方式的蠶絲織物反面線條寬度均大于正面，可歸因于反面漿料不足，導(dǎo)致墨水易于向織物周邊潤濕擴(kuò)展。經(jīng)比較發(fā)現(xiàn)，雙面刮漿方式的蠶絲織物正面和反面線條寬度最為接近，且不會(huì)隨著漿料濃度的改變而發(fā)生急劇變化，這有利于印花效果的穩(wěn)定。

表3 不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)海藻酸鈉在3種上漿方式下的雙面數(shù)碼噴印花型精細(xì)度

由3種上漿方式下蠶絲織物雙面數(shù)碼噴印花型和精細(xì)花型結(jié)果得知，最佳的上漿方式是雙面刮漿，SA原糊質(zhì)量分?jǐn)?shù)選擇0.9%～1.8%之間為佳。

2.2 上漿糊料的優(yōu)選

印花糊料是上漿漿料配方中的重要組分，起著增稠、吸濕、抱水、傳遞染料的作用，其優(yōu)劣直接影響數(shù)碼噴印織物的表面得色情況和花型的精細(xì)程度。

本文實(shí)驗(yàn)選用海藻酸鈉(SA)、羥丙基瓜爾豆膠(HPG)、羧甲基瓜爾豆膠(CMG)、羧甲基淀粉(CMS)、羧甲基纖維素(CMC)、羧甲基羅望子膠(CTG)和黃原膠(XG)7種天然印花糊料，采用雙面刮漿方式，通過噴印大塊面花型和精細(xì)花型來比較其在蠶絲織物上的雙面數(shù)碼噴印效果，從而優(yōu)選出最佳的上漿糊料。用MCR52型旋轉(zhuǎn)流變儀將各上漿原糊黏度調(diào)至(1 000±100) mPa·s。

2.2.1 上漿糊料類別對(duì)大塊面花型效果影響

表4示出不同上漿糊料的雙面和單面數(shù)碼噴印大塊面花型得色性能?？梢钥吹剑c單面數(shù)碼噴印相比，7種糊料的雙面數(shù)碼噴印(K/S)正和(K/S)反都有極大程度的提高，說明雙面數(shù)碼噴印可有效提升織物的表面得色。7種糊料上漿后的蠶絲織物雙面數(shù)碼印花正面和反面得色量差距不大，大小排列順序均為：SA>CMS>HPG>XG>CMC>CTG>CMG。

從表4得色不勻度數(shù)據(jù)可知，7種糊料的單面數(shù)碼噴印的得色不勻度都超過10%，說明單面數(shù)碼噴印的蠶絲織物色澤不均勻。而雙面數(shù)碼噴印只有CMC和XG上漿的得色不勻度大于10%，會(huì)出現(xiàn)明顯的色澤不勻現(xiàn)象，其他上漿糊料都可使雙面數(shù)碼噴印織物獲得較為均勻的色澤。

表4 不同上漿糊料的雙面和單面數(shù)碼噴印大塊面花型得色性能

由此可以得出，SA和CMS的正面和反面得色量較高，得色均勻，是較為合適的大塊面花型雙面數(shù)碼噴印上漿糊料。

2.2.2 上漿糊料類別對(duì)精細(xì)花型效果影響

表5示出7種上漿糊料的雙面數(shù)碼噴印線條寬度數(shù)據(jù)?？梢钥闯?，CMS上漿的蠶絲織物表面線條寬度最接近原寬度，說明其花型精細(xì)度最高。圖1示出7種上漿糊料的蠶絲織物正面和反面的數(shù)碼噴印花型。經(jīng)比較分析發(fā)現(xiàn)，用CMS上漿的蠶絲織物正面和反面十字線條細(xì)度和邊緣向外擴(kuò)展程度較低，說明其花型輪廓清晰度較好，可獲得較佳的雙面數(shù)碼噴印精細(xì)花型效果。

由7種上漿糊料的蠶絲綢織物雙面數(shù)碼噴印大塊面花型和精細(xì)花型結(jié)果得知，SA和CMS上漿的正面和反面得色量較高，得色均勻，且CMS上漿的雙面數(shù)碼噴印線條最為精細(xì)。

表5 不同上漿糊料的雙面數(shù)碼噴印花型精細(xì)度

圖1 不同上漿糊料的雙面數(shù)碼噴印花型輪廓清晰度

2.3 優(yōu)選上漿糊料的復(fù)配

單一糊料往往達(dá)不到最佳的大塊面和精細(xì)花型數(shù)碼噴印效果，這就需要2種及以上不同種類糊料進(jìn)行復(fù)配，以發(fā)揮各自優(yōu)勢。從上述7種不同種類糊料的結(jié)果中得知，將SA和CMS進(jìn)行復(fù)配，以期獲得良好的雙面數(shù)碼噴印效果。

2.3.1 雙面數(shù)碼噴印的大塊面花型效果

圖2示出不同復(fù)配比例的海藻酸鈉和羧甲基淀粉糊料雙面數(shù)碼噴印大塊面花型得色情況?？梢钥闯觯?dāng)SA與CMS復(fù)配比例為5∶5時(shí)，蠶絲織物的正面和反面得色量達(dá)到最大值，比SA或CMS單獨(dú)上漿的正面和反面得色量都高。得色不勻度數(shù)據(jù)表明，復(fù)配糊料上漿的蠶絲織物得色不勻度都在10%以下，其噴印色澤均勻。

蠶絲織物雙面數(shù)碼噴印大塊面花型效果的上漿糊料的最佳SA和CMS復(fù)配比例為5∶5。

2.3.2 雙面數(shù)碼噴印的精細(xì)花型效果

表6示出不同復(fù)配比例的海藻酸鈉和羧甲基淀粉糊料雙面數(shù)碼噴印線條寬度數(shù)據(jù)?？梢钥闯觯瑥?fù)配上漿的蠶絲織物都能獲得較為精細(xì)的花型。

圖3示出不同復(fù)配比例的海藻酸鈉和羧甲基淀粉糊料雙面數(shù)碼噴印花型輪廓清晰度?？梢钥闯觯S著羧甲基淀粉的比例增加，十字形線條邊緣逐漸變得更為清晰。

圖2 不同復(fù)配比例的海藻酸鈉和羧甲基淀粉糊料雙面數(shù)碼噴印大塊面花型得色情況

表6 不同復(fù)配比例的海藻酸鈉和羧甲基淀粉糊料雙面數(shù)碼噴印花型精細(xì)度

圖3 不同復(fù)配比例的海藻酸鈉和羧甲基淀粉糊料雙面數(shù)碼噴印花型輪廓清晰度

總體來看，高分子海藻酸鈉和羧甲基淀粉(CMS)復(fù)配之后能有效提高蠶絲織物的雙面數(shù)碼噴印花型輪廓清晰度。

3 結(jié) 論

1)上漿工藝可確保數(shù)碼噴墨印花織物獲得良好的表面得色和花型輪廓清晰度，獲得最佳雙面數(shù)碼噴印效果的上漿方式為雙面刮漿。雙面數(shù)碼噴印后的蠶絲織物表面得色量比單面數(shù)碼噴印高且得色更均勻。

2)7種上漿糊料中，海藻酸鈉和羧甲基淀粉上漿的蠶絲雙面數(shù)碼噴印織物正反面得色量較高且得色均勻，羧甲基淀粉上漿的線條輪廓最為清晰。

3)將海藻酸鈉和羧甲基淀粉進(jìn)行復(fù)配，復(fù)配上漿之后的蠶絲織物雙面數(shù)碼噴印效果更佳，其最佳復(fù)配比例為5∶5。