熱轉(zhuǎn)印油墨在紡織面料上通融適應(yīng)性研究

董 聰，陳國(guó)強(qiáng)

(江西服裝學(xué)院 藝術(shù)設(shè)計(jì)學(xué)院，江西 南昌 330201)

熱轉(zhuǎn)印成像技術(shù)在紡織面料印花的用已有幾十年的歷史，隨著高科技的融入，熱轉(zhuǎn)印技術(shù)也用到了很多領(lǐng)域.目前熱轉(zhuǎn)印技術(shù)廣泛應(yīng)用在金融業(yè)、運(yùn)輸業(yè)、旅游業(yè)、商業(yè)、郵電通訊業(yè)、辦公自動(dòng)化業(yè)、紡織業(yè).目前熱轉(zhuǎn)移印花的特點(diǎn)為圖像色牢度強(qiáng)、不易開(kāi)裂、耐磨、不褪色，但是仍然有一定的弊端，那就是自然纖維和化學(xué)纖維面料如果運(yùn)用熱轉(zhuǎn)印的話要運(yùn)用兩種專用的轉(zhuǎn)印紙和轉(zhuǎn)印油墨，即便是數(shù)碼印花(可以在不同性質(zhì)的面料上印花)也體現(xiàn)出了一定的弊端，那就是數(shù)碼印花的油墨流變性和適應(yīng)性不強(qiáng)，會(huì)出現(xiàn)脫色等現(xiàn)象，并且機(jī)器成本較高，不易于小批量生產(chǎn).基于以上問(wèn)題從熱轉(zhuǎn)印的流變性能和承印物的擴(kuò)散性能以及印刷的適應(yīng)性能著手進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與研究，力求研究出具有通融性能的熱轉(zhuǎn)印油墨.

1 熱轉(zhuǎn)印油墨的流動(dòng)性能的研究

熱轉(zhuǎn)印油墨的流動(dòng)性能主要體現(xiàn)在承印物表面的擴(kuò)散性能和表面形成的均勻光滑墨層上.熱轉(zhuǎn)印油墨的流動(dòng)性也是油墨流變性能的概括表現(xiàn)，表現(xiàn)在粘稠度、色牢度、屈服值、觸變性，這也是熱轉(zhuǎn)印油墨的重要性能指標(biāo).如果想使熱轉(zhuǎn)印油墨對(duì)不同成分的面料有一定的通融性，那就要在油墨的粘稠度、交變應(yīng)力、觸變性能、流變性能與油墨的拉伸變形、粘性流動(dòng)之間的關(guān)系上去研究以及實(shí)驗(yàn).

2 熱轉(zhuǎn)印油墨的流動(dòng)性能實(shí)驗(yàn)

2.1 實(shí)驗(yàn)材料

實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖菧y(cè)試流變性能在面料通融性的適用性，所采用的油墨樣品是河南中利琪公司生產(chǎn)的熱轉(zhuǎn)印油墨.適合用于各種不同的膠印機(jī)、絲印機(jī)、數(shù)碼印花機(jī)等設(shè)備，采用環(huán)保原材料，印品色澤鮮艷.該品牌墨水基本成分為如表1所示，轉(zhuǎn)印所需溫度如表2所示，耐曬度如表3所示.

表1 熱轉(zhuǎn)印油墨的基本成分

表2 熱轉(zhuǎn)印油墨轉(zhuǎn)印所需溫度一覽表

表3 熱轉(zhuǎn)印油墨耐曬度(級(jí))

2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備

熱轉(zhuǎn)印油墨的通融性能實(shí)驗(yàn)，運(yùn)用平板高溫粘度計(jì)測(cè)定油墨流動(dòng)性、AIC2-5T2000型IGT印刷適性儀測(cè)定紙張、以及運(yùn)用530分光光度計(jì)測(cè)定油墨密度[1].

2.3 熱轉(zhuǎn)印油墨流動(dòng)性能測(cè)試方法

在測(cè)試熱轉(zhuǎn)印油墨的流變性能之前，將油墨樣本以60 s-1的剪切速率攪拌10 min，然后靜置10 min，溫度為25 ℃.在試驗(yàn)中,首先對(duì)樣品,以一定的方向施加外力,記錄下剪切率大小.然后增加應(yīng)力大小，重復(fù)上述步驟.當(dāng)應(yīng)力增加到5 Pa時(shí)，樣品油墨的粘度比其他油墨平均高出四個(gè)數(shù)量級(jí)，并在較高剪切下變稀.通過(guò)試驗(yàn)應(yīng)力隨剪切速率的增大和減小過(guò)程，測(cè)定了材料的觸變性能.

實(shí)驗(yàn)運(yùn)用油墨樣本進(jìn)行調(diào)解其粘稠度，利用平板粘度計(jì)測(cè)定油墨的流動(dòng)性能，用AIC2-5T2000型IGT印刷適性儀測(cè)定紙張、以及運(yùn)用530分光光度計(jì)測(cè)定熱轉(zhuǎn)印油墨的密度值，在分別攪拌10、15、20 min以后立刻測(cè)量樣品的流動(dòng)性能.將攪拌后的油墨樣品靜置10 min以上，然后測(cè)量其流動(dòng)性能，這樣就可以更好的判斷如何提高轉(zhuǎn)印油墨的通融性能.

3 熱轉(zhuǎn)印油墨通融性能實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

3.1 通融性油墨的粘稠度與印刷適應(yīng)性的影響

油墨流體在流動(dòng)過(guò)程中存在著內(nèi)摩擦現(xiàn)象，即流體中的分子結(jié)構(gòu)相互吸引所產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)阻力.油墨粘度與剪切速率的關(guān)系如圖1所示.

3.1.1 熱轉(zhuǎn)印油墨流動(dòng)性實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

1.熱轉(zhuǎn)印油墨的流動(dòng)性能的曲線不是線性的粘稠度流動(dòng)定律；

2.油墨的粘度隨著剪切速率的增長(zhǎng)而逐漸成為較低的態(tài)勢(shì)；

3.剪切速率的增加，顏料的凝結(jié)狀態(tài)降低，從而顏料在油墨的內(nèi)部結(jié)構(gòu)中成分散態(tài)勢(shì)發(fā)生變化，故顏料的分散狀態(tài)有一定的改善；

4.油墨在高剪切速率之下具有一定值數(shù)，這說(shuō)明顏料粒子在油墨結(jié)構(gòu)中的分散有一定的動(dòng)態(tài)平衡.

剪切速率/s-1圖1 油墨粘稠度與其速率的關(guān)系

3.1.2 熱轉(zhuǎn)印油墨粘稠度實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

當(dāng)油墨在向承印物的轉(zhuǎn)移過(guò)程中，粘稠度是影響轉(zhuǎn)移印刷質(zhì)量(包括色牢度等).在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)油墨樣品粘度過(guò)大，會(huì)導(dǎo)致油墨轉(zhuǎn)移到轉(zhuǎn)印紙基或承印物上的效果不佳，體現(xiàn)在油墨顏色均勻度不高.在研究時(shí)發(fā)現(xiàn)當(dāng)油墨粘稠性低到一定程度時(shí)，油墨的流動(dòng)性能就逐漸加大.如表4所示，如果粘度值小在承印物表面就會(huì)出現(xiàn)擴(kuò)散的現(xiàn)象.由此可見(jiàn)，油墨的密度值是與油墨粘稠度高低變化來(lái)使印刷品種的色彩變化的，如圖2所示.

表4 油墨粘度與流動(dòng)性的關(guān)系

粘度/(Pa · s)圖2 印刷品固體密度與油墨粘度的關(guān)系

3.2 熱轉(zhuǎn)印油墨的彈性對(duì)印刷適配性能的影響

熱轉(zhuǎn)印油墨在上機(jī)過(guò)程中會(huì)有一定的粘性反應(yīng)，這種反應(yīng)不僅與油墨粒子有關(guān)，也和彈性因素有關(guān).油墨在剪切力和拉伸力的作用下出現(xiàn)了粘彈性的適配性能，通過(guò)實(shí)驗(yàn)得出，應(yīng)變?yōu)?.8%時(shí)，彈性摸量和粘性模量以及與角頻率之間的關(guān)系曲線如圖3所示，圖3反應(yīng)出了動(dòng)態(tài)粘性膜量隨著角頻率的提升而下降，而儲(chǔ)存彈性模量隨著角頻率的提升而緩慢提升.角頻率1.5 rad/s下的儲(chǔ)存彈性模量、動(dòng)態(tài)粘性模量以及應(yīng)變關(guān)系曲線如圖4所示.圖4反映出了實(shí)驗(yàn)結(jié)果，表明儲(chǔ)存彈性模量和動(dòng)態(tài)粘性模量都隨著應(yīng)變量的加大而縮減，并且都具有相應(yīng)的下滑趨勢(shì)，也就是當(dāng)應(yīng)變量小于2.0%時(shí)，儲(chǔ)存彈性模量和動(dòng)態(tài)粘性模量相對(duì)比較平緩.實(shí)驗(yàn)表明當(dāng)應(yīng)變量大于2.0%時(shí)，儲(chǔ)存彈性模量和動(dòng)態(tài)彈性模量隨著應(yīng)變量的增大而縮減.實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明油墨系統(tǒng)的線性彈性區(qū)域時(shí)應(yīng)變幅度小于2.0%的小應(yīng)變區(qū)域.

角頻率/(rad·s-1)圖3 動(dòng)粘彈性與角頻率的關(guān)系

應(yīng)變/%圖4 動(dòng)態(tài)粘彈性與應(yīng)變的關(guān)系

4 通融性熱轉(zhuǎn)印油墨的擬配方及制備方法

4.1 通融性油墨所用材料及其配方

油墨由下列重量百分比的組分組成：其中氯乙烯-醋酸乙烯樹(shù)脂20%-25%、分散劑0-3%、合成蠟15%-20%、地蠟25%-30%、色料17%-25%、松節(jié)油10%-15%、添加劑1.5%-2.5%、高沸點(diǎn)烷醇1%-3%、啞粉0.5%-1%、蓖麻油10%-15%.油墨用料及配方見(jiàn)表5.

表5 油墨組分及其配比

4.2 通融性油墨的制備方法

按照上面的配方分別稱取每種組分的重量，然后把除色料以外的所有組分混合到一起在容器中加熱攪拌后全部融化，在加入色料繼續(xù)攪拌直至均勻.把所有物料馬上轉(zhuǎn)移到研磨機(jī)中研磨，一直到色料的顆粒度達(dá)到20 μm以下為止.將輥壓過(guò)的混合物倒入容量為20～50 L的分散機(jī)中轉(zhuǎn)速為800～1 200 r/min，運(yùn)用分散機(jī)中電爐加熱到約1 000 ℃,使其完全熔化,機(jī)器將所有物料均勻的分散變成有色流體狀態(tài)，即為通融性油墨(該配方為擬配方)[2].

5 結(jié) 論

經(jīng)過(guò)對(duì)油墨的流變性能的實(shí)驗(yàn)、粘稠度以及印刷適應(yīng)性實(shí)驗(yàn)，主要解決的關(guān)鍵問(wèn)題就是能使用同一種油墨用打印機(jī)或絲印方法，轉(zhuǎn)印到轉(zhuǎn)印紙或普通打印紙上，從而轉(zhuǎn)印到化纖和自然纖維面料上.

1.通過(guò)對(duì)油墨分子結(jié)構(gòu)(油墨的流變性)的實(shí)驗(yàn)，得出樣品油墨的粘度比其他油墨平均高出四個(gè)數(shù)量級(jí)，并在較高剪切下變稀.通過(guò)試驗(yàn)應(yīng)力隨剪切速率的增大和減小過(guò)程，從而測(cè)定了對(duì)材料的觸變性能[3].依據(jù)此實(shí)驗(yàn)找到了通過(guò)改變紙基的分子結(jié)構(gòu)使油墨可以附著于自然纖維和化學(xué)纖維的方法.熱轉(zhuǎn)印油墨是由連結(jié)料、色料和化學(xué)助劑所組成，連結(jié)料是由蠟基連結(jié)料和樹(shù)脂連結(jié)料構(gòu)成[4].蠟基連結(jié)料在油墨中起著重要作用.熱轉(zhuǎn)印油墨涂布到基體表面上后,蠟?zāi)軌蚋≡谟湍珜拥谋砻?起到防蹭臟的作用.熱轉(zhuǎn)印紙漿中摻雜有三聚氰胺、松香、礬土、滑石粉的成分，紙面圖層成分大體為有機(jī)硅、聚乙烯酸等物質(zhì)，但是傳統(tǒng)轉(zhuǎn)印紙基不具有通融性，我們可以在紙基(轉(zhuǎn)印紙)中加入適當(dāng)量的聚乙烯蠟微粉，在熱轉(zhuǎn)印過(guò)程中由于熱作用導(dǎo)致蠟?zāi)さ娜芑?油墨便可以向承印材料表面實(shí)現(xiàn)圖文轉(zhuǎn)移.蠟的選擇應(yīng)根據(jù)油墨的特性、承印物材質(zhì)、熔點(diǎn)的范圍、含油性、光澤度和酸值等來(lái)進(jìn)行選用與調(diào)配[5].

2.通過(guò)熱轉(zhuǎn)印油墨的彈性對(duì)印刷適配性能的實(shí)驗(yàn)，得出儲(chǔ)存彈性模量和動(dòng)態(tài)粘性模量都會(huì)隨著應(yīng)變的增加而下降,動(dòng)態(tài)粘性率比儲(chǔ)存彈性率下降的更快,表現(xiàn)出非線性粘彈性的特征，因此根據(jù)該實(shí)驗(yàn)可以找到提高熱轉(zhuǎn)印油墨在受熱狀態(tài)下的滲透性能[6].熱轉(zhuǎn)印油墨是一種新型油墨，它與普通油墨的差別很大，因?yàn)闊徂D(zhuǎn)印油墨先附著在基紙(轉(zhuǎn)印紙)上，使用時(shí)再通過(guò)熱把所需的部分墨層轉(zhuǎn)印到待印物體表面，而普通油墨是一次完成印制的，因此對(duì)油墨的質(zhì)量要求差別很大.例如：普通油墨希望附著力越大越好，而熱轉(zhuǎn)印油墨附著力要適中，太大無(wú)法完成轉(zhuǎn)印過(guò)程，太小色帶易脫墨(廢品)，色帶轉(zhuǎn)印后附著力太差[7].故可以運(yùn)用氯乙烯—醋酸乙烯共聚樹(shù)脂進(jìn)行油墨的結(jié)構(gòu)配比，聚合度及單體聚合比例影響了彈性模量和動(dòng)態(tài)粘性模量，這樣油墨即可轉(zhuǎn)移到不同形式的紡織材料上了.注，由于該項(xiàng)技術(shù)還不完善，在配方原料的配比的準(zhǔn)確用量還需要依據(jù)實(shí)際情況來(lái)分析配比.熱轉(zhuǎn)印油墨的通融性研究還不完善，還需要在具體生產(chǎn)中去驗(yàn)證[8].