降低鎳網(wǎng)印花面料鎳殘留量的研究及實踐

許秋生，王德振，劉情保，張戰(zhàn)旗，葛秋芬，王 輝，耿 飛

（魯豐織染有限公司，山東淄博 255100）

鎳是常見的致敏性金屬之一，約20%的人對鎳離子過敏，人體直接接觸或長時間接觸物品中的鎳容易引起皮膚過敏，甚至引發(fā)其他的嚴重過敏反應(yīng)。

作為紡織品的主要組成部分之一，印花面料的總量約占印染面料的17%。其中，圓網(wǎng)印花因生產(chǎn)效率高、成本低成為最常見的印花面料生產(chǎn)方式，占整個印花體量的60%以上［1］。圓網(wǎng)印花多采用鎳網(wǎng)進行，導(dǎo)致生產(chǎn)的面料存在鎳殘留風(fēng)險。近年來，隨著消費者紡織品安全環(huán)保意識的提高，以及ZDHC、REACH 等一系列環(huán)保法規(guī)的出臺，解決印花面料鎳殘留量過高的問題勢在必行。

印花過程中，在涂料顆粒存在的情況下，刮刀或磁棒與鎳網(wǎng)接觸，摩擦系數(shù)會增大，造成金屬鎳顆粒脫落并粘附到布面上，導(dǎo)致在進行烘房烘干、烘筒烘干及拉幅定形等高溫處理時，金屬鎳發(fā)生氧化。在后續(xù)印花水洗加工時，為調(diào)節(jié)面料pH，需添加中和酸，此時形成的氧化鎳在酸性條件下可能轉(zhuǎn)化為鎳離子，從而造成布面的可遷移鎳超標［2-3］。鎳網(wǎng)磨損情況與鎳網(wǎng)質(zhì)量及印花工藝有一定關(guān)系，如何減輕鎳網(wǎng)磨損、避免鎳顆粒離子化或加強鎳顆粒脫離成為主要的攻關(guān)方向。本實驗圍繞上述問題，通過選擇鎳網(wǎng)及調(diào)整印花工藝來降低面料中的鎳離子殘留量，以達到鎳殘留量低于1×10-6的目的。

1 實驗

1.1 材料與儀器

織物：純棉［14.76 tex×14.76 tex×472×354，緯重平（絲光下布）］。

試劑：白涂料EE，白涂料340A，白涂料LSL，螯合分散劑CB，A 邦漿。

儀器：UNICA 180 圓網(wǎng)印花機（深圳市美佳尼實業(yè)有限公司），SC10ED1-2000 水洗機（立信染整機械有限公司），AA-6880F/AAC 原子吸收光譜儀［島津儀器（蘇州）有限公司］，F(xiàn)E28pH 計（梅特勒-托利多儀器有限公司）。

1.2 測試

鎳殘留量：參照EN 12472：2020《鎳釋放量模擬磨損和腐蝕測試》進行測定，底布與印制花型一致，花型覆蓋率17.63%，涂料用量50%，每個樣品測定3次，取平均值。

2 結(jié)果與討論

2.1 印花方式對面料鎳殘留量的影響

純棉面料印花一般通過活性染料及涂料實現(xiàn)，不同印花方式使用的染化料助劑不一致。活性印花主要使用水溶性活性染料，涂料印花則使用難溶于水的涂料（包含白涂料和有色涂料）。采用活性染料、有色涂料和白涂料印制同一花型，分別測試3 種印花方式印花面料的鎳殘留量。由表1 可以看出，活性染料和有色涂料印花面料的鎳殘留量均在1×10-6以內(nèi)，而白涂料印花面料的鎳殘留量較高。原因可能是白涂料主要成分為無機鈦白粉，粒徑大，表面硬度高，會對鎳網(wǎng)造成較大磨損，導(dǎo)致鎳粉末粘附到面料表面。因此選擇白涂料印花作為實驗重點。

表1 印花方式對鎳殘留量的影響

2.2 鎳網(wǎng)類型對面料鎳殘留量的影響

目前市場上常見的鎳網(wǎng)有標準網(wǎng)、Penta 網(wǎng)以及Nova網(wǎng)，3種鎳網(wǎng)的特點如表2所示。

表2 不同類型鎳網(wǎng)的對比

使用白涂料EE，分別選用60、80、100 目標準網(wǎng)，105、125、155 目Penta 網(wǎng)，135、165、195 目Nova 網(wǎng)進行印花，并測試布面的鎳殘留量。由表3 可以看出，同一類型的鎳網(wǎng)，目數(shù)越高，布面上的鎳殘留量越高；不同類型的鎳網(wǎng)，目數(shù)相似，布面上的鎳殘留量按照高低順序為標準網(wǎng)、Penta 網(wǎng)、Nova 網(wǎng)。采用Nova 網(wǎng)印花后的面料鎳殘留量最低，可以達到7×10-6以內(nèi)。這是因為Nova 鎳網(wǎng)開口為對稱雙喇叭形，更具流線型，只需要較小的壓力便可以壓出較多的色漿［4］，可在一定程度上減少色漿與鎳網(wǎng)間的摩擦力，降低涂料顆粒對鎳網(wǎng)的磨損程度［5］。因此，為降低面料上的鎳殘留量，印花生產(chǎn)時應(yīng)選用135目Nova 網(wǎng)。

表3 鎳網(wǎng)類型對鎳殘留量的影響

2.3 印花助劑對面料鎳殘留量的影響

2.3.1 白涂料類型

由表4 可以看出，使用3 種不同粒徑的白涂料進行印花后，布面上的鎳殘留量均高于1×10-6，且白涂料的粒徑越大，面料上的鎳殘留量越多。這是因為涂料顆粒越大，與鎳網(wǎng)碰撞的概率越大，對鎳網(wǎng)的磨損越嚴重，越容易造成鎳網(wǎng)上的鎳顆粒脫落。

表4 白涂料類型對鎳殘留量的影響

因此將顆粒粒徑大小為300～400 nm 的白涂料EE 作為印花的首選涂料，這樣可以大大減輕涂料中鈦白粉顆粒對鎳網(wǎng)的摩擦作用，使面料上的鎳殘留量降至3.25×10-6。

2.3.2 A 邦漿用量

為了減少印花過程中色漿與磁棒的摩擦力，往往在色漿中加入A 邦漿，以提高色漿的潤滑性。由表5 可以看出，在白涂料EE 色漿中加入A 邦漿可以降低面料上的鎳殘留量。這是由于A 邦漿是一種乳化劑，可以用來提高色漿的柔順度，減少色漿與鎳網(wǎng)的摩擦力。隨著A 邦漿用量的增加，面料上的鎳殘留量逐漸降低直至趨于平穩(wěn)。因此，從成本方面考慮，選用A 邦漿用量為20%。

表5 A 邦漿用量對鎳殘留量的影響

2.3.3 螯合分散劑CB 用量

為了進一步降低色漿與磁棒的摩擦力，需要在色漿中加入螯合分散劑CB，以提高色漿的潤滑性。由表6 可以看出，在白涂料EE 色漿中加入螯合分散劑可以降低面料上的鎳殘留量，當螯合分散劑CB 的用量為0.5%時，布面上的鎳殘留量由3.25×10-6降低至2.80×10-6。這是由于螯合分散劑CB 屬于多元有機酸陰離子，可以將色漿中的鎳離子通過絡(luò)合作用進行去除，但是非離子形態(tài)的金屬鎳以及氧化鎳無法被螯合，因此，僅僅依靠螯合分散劑的作用無法獲得較好的鎳去除效果［6］。

表6 螯合分散劑CB 用量對鎳殘留量的影響

通過進一步實驗驗證，在白涂料EE 漿料中同時加入20%的A 邦漿和0.5%的螯合分散劑CB，面料上的鎳殘留量可以降低至2.30×10-6。

2.4 水洗工藝對鎳殘留量的影響

通過優(yōu)選鎳網(wǎng)和白涂料類型、研究A 邦漿和螯合分散劑用量，可以使布面上的鎳殘留量降低至2.30×10-6，為了達到鎳殘留量不大于1×10-6的標準，還需要進行水洗工藝研究。

由表7 可以看出，增大水洗溢流水用量、在水洗槽中添加螯合分散劑CB 均可以降低布面上的鎳殘留量。當溢流水用量提升到7 L/kg、螯合分散劑CB 用量為4 g/L 時，布面上的鎳殘留量可以降低至0.82×10-6。原因可能是面料上的鎳以多種形態(tài)存在，包括鎳金屬顆粒、氧化鎳以及鎳離子，其中鎳顆粒以及氧化鎳主要依靠皂洗劑的乳化分散作用去除，而鎳離子的存在會影響皂洗效果。螯合分散劑可以吸附和絡(luò)合鎳離子，防止沉淀物的生成以及對面料的反沾，通過提升溢流水用量充分洗除分散的雜質(zhì)能夠提升鎳的去除率。因此，綜合考慮生產(chǎn)成本以及工藝可實現(xiàn)性，在印花水洗時采用7 L/kg 溢流水、4 g/L 螯合分散劑CB 作為優(yōu)化水洗工藝，鎳殘留量可以滿足不大于1×10-6的標準。

表7 水洗工藝對鎳殘留量的影響

3 結(jié)論

（1）采用開孔率更高的Nova 網(wǎng)，可以提升出漿的流暢性，并減少涂料顆粒對鎳網(wǎng)的磨損，使布面上的鎳殘留量降低至7×10-6以內(nèi)。

（2）選用粒徑為300～400 nm 的小顆粒白涂料EE進行印花，可以減少色漿與鎳網(wǎng)之間的摩擦作用，從而起到降低面料上鎳殘留量至3.25×10-6的作用。

（3）在白涂料EE 印花色漿中添加20%的A 邦漿和0.5%的螯合分散劑CB，可以提高色漿的柔順度；同時螯合分散劑可以吸附色漿中已脫落的鎳并形成膠體，降低布面上的鎳殘留量。

（4）在印花水洗時采用7 L/kg的溢流水以及4 g/L的螯合分散劑CB，可以充分洗除鎳離子，防止鎳離子對布面形成反沾，此時布面上的鎳殘留量可以降低至1×10-6以內(nèi)。