網印工業譜新篇——一項技術革新

文 譚榮國

從涂料印花談起

涂料印花有很多優點，如工藝范圍寬、工藝簡化、成本低、色譜全、日曬牢度高、印制精密花型效果好。涂料印花不受纖維種類限制，為消光印花、夜光印花、靜電植絨印花提供了可能。由于不受纖維種類的限制，純綿、人造棉、富纖、滌棉混紡織物都可采用涂料印花。例如：滌棉混紡織物，常采用二次印染，即先染分散染料，然后高溫固色，洗凈，再染活性染料，然后加堿高溫固色，再洗凈。分散染料極易玷污白地，色譜也受限制，費工費料。如果采用涂料印花，即可一氣呵成。

那么，涂料印花優點諸多，為什么應用那么少呢？那得去找找它的缺點：用它印染的紡織品手感粗糙、僵硬，干擦牢度差，濕擦牢度更差，不吸濕，不透氣，衣服穿在身上有粘粘的感覺……不一而足。

涂料印花這一傳統工藝的缺點可否克服呢？答案是肯定的。隨著紡織印染生產成本日益高漲、環境污染日益加劇、人們對服飾性能要求的日益提升、化學工業的日益進步，尤其是納米材料的應用，這些缺點的消除就變得自然而然。可以說，數碼印花技術的前生就是網印技術，而數碼印花的昂貴造價和低的產出，給網印技術的主導地位保留了大部分市場份額。鑒于上述理由，筆者對“涂料印花”這一古老的工藝，進行了深入的研究和探討，經反復實驗后，問題一一被攻克，并且進入了成熟和推廣的階段，使老工藝煥發出新的生命力。

顏料料徑問題

小于1μm的物質我們稱做納米級材料。一個水分子的結構式H2O=18（分子量），粒徑為5埃，即0.5nm。我們常說，這塊網布150目、300目，那么目數怎樣換算成直徑呢？它的公式是37μm/400目即400目÷300目=1.33/1。37μm×1.33=39.231μm，例如目數為3000目，它的粒徑ф=3.9231μm。水分子的粒徑為0.5nm，分子量為18，那么一個分子為655.381μm的物體（指非線型結構）（C17H9Ba3/2SO3Na）即顏料艷胭脂紅的結構式，推導它的粒徑約為35nm。印染涂料，若想達到極柔軟的目的，它的涂膜一定是極薄的，但一定要讓涂膜厚度大于顏粒的粒徑，這就要求顏料的粒徑越小越好。那么，單個顏料的粒徑約為35nm，為什么我們的商品顏料粒徑卻會是60~1000目呢？這與有機顏料生產有關。有機顏料、染料都是水相合成的。當合成完成后，要把它與水分離，即鹽析、沉淀、過濾、干燥、破碎、篩選。這樣，單個分子失去了獨立存在的介質，被分子之間的范德華力吸引，變成了千萬個分子聚集的晶體。當然，有些工廠采用了噴霧干燥法生產，但失水漿料中二聚現象仍難以消除，難以得到納米級的產品。

書報印刷油墨的顏料粒徑要求小于7μm，紡織品要求顏料的粒徑小于0.5~0.1μm，即100~500納米，采用球磨、砂磨、氣流磨將顏料破碎，是我們常用的方法即物理方法。由于有機物的膠體性質，很難破碎到3000目，即3.9μm，遠遠大于0.1~0.5μm，這就成了我們“涂料印花”手感柔軟難以攻克的瓶頸。

用化學工藝得到納米級著色材料

我們仍以有機顏料“艷胭脂紅”為例，從化學結構、制造工藝來闡述：

一、由鄰氨基苯甲酸重氮化后，與2萘酚-3,6一二磺酸鈉鹽偶合制得媒價紅9染料。

通過以上工藝流程可以看出鄰氨基苯甲酸重氮化后，與2萘酚-3.6—二磺酸鈉進行偶合，制得C.1媒介紅。此時，所得偶合物為染料，分子中含有2個Na2SO4分子，因此溶解于水。到了第二階段，將Al2(SO4)3與Na2CO3反應制得不含SO42-的Al(OH)3分散液中，再用AlCl3調節PH值，然后加入BaCl2溶液及ZnO，生成C.1媒介紅的鋇鹽化合物。此時，媒介紅鋇鹽化合物，即變成了顏料——不再溶于水和有機溶劑。可見，顏料和染料，不同之處在于化合物分子是否含有可溶于水的基團。盡管單個分子是納米級材料，但在被水分離變成晶體后，一個是可逆的，另一個是不可逆的。不可逆的材料難以成為納米級材料。

那么，溶解于水的染料可否作涂料的色漿呢？染料在水中可保持它的獨立存在，即納米特點，這是它的優勢。但染料分子中，含有磺酸基團、羧基、羥基等基團，這些基團都溶解于水。但實踐證明，大部分基團都可以和纖維中、樹脂中的活性基團在加熱的條件下聚合或自聚。涂膜在失水后，染料在樹脂的包膜中，可溶基團與水隔絕，不再存在被溶解的風險。筆者用自制的樹脂試驗，讓這一假設變成了現實。獲得沸水固色率（100℃）90%，50℃固色率95%，常溫水浸泡2天后，固色率為100%，干擦牢度4級濕擦牢度3級的樣品。由于染料上面罩了一層薄膜，即無色的玻璃體，使染料對光的反射加強，所以色彩的鮮艷度加強而不是減弱。為什么不能在100℃時固色率達到100%？我認為，可能是染面的表面尚有一些未被包覆或未反應完全的染料。

會呼吸的樹脂

以水代替有機溶劑的涂料稱為水性涂料。乳膠涂料是水性涂料的一類，幾乎不含VOC。綠色環保乳膠又稱乳液，它是以水為介質合成的，具有分子量高而粘度低的特點，工藝簡單。乳液成膜靠分散相（即水）的揮發，樹脂顆粒緊密堆積過程中，毛細管作用和壓縮聚合物變形融合形成了連續膜。它可以氣干，也可加溫燒烤。在高溫（140~150℃）條件下繼續與其它的活性基團聚合和自聚，變成更大的體型結構。乳液的適用粒徑范圍是200~500mm。由于它形成的涂膜始終存在毛細管，所以乳液是合成樹脂中會呼吸的樹脂。

用丙烯酸類單體聚合制成的樹脂對光的主吸收峰在太陽光譜之外，具有特別優良的耐光氧化性及耐戶外老化性能。色淺、水白、透明，強紫外線照射下不降解、不黃變，能保持原有的光澤及色彩。耐熱、耐烘烤，在230℃溫度下不變色；耐腐蝕，有較好的耐酸、堿、油脂、洗滌劑等化學品玷污性能。通過選擇性能各異的單體共聚合，可以制得極為柔軟，又透氣，適用于紡織品的樹脂。事實上，紡織工業在印染后的織物整理中，使用樹脂整理已有悠久的歷史，筆者在此不再贅述。

但值得補充的是，在印花工藝中，必須調制漿料，使染液變成稠厚而有粘性的色漿，才能印出鮮艷豐滿、五彩繽紛的花布。印花完成后，這些漿料都要徹底皂煮洗滌，費工又費時，20世紀70年代后期，國外先后研制成合成增稠劑，以代替傳統的糊料。這些合成增稠劑有它的獨特流變性，屬于假塑性流體，具有極高的觸變性。用它調制的色漿，在施工時，粘度隨刮刀的運動而急劇下降，顯出良好的流動性，當刮刀的作用力消除后，粘度急劇上升恢復。無流淌、不甩墨，用它印制的花紋輪廓清晰，能順利通過300目網印。但是，合成增稠劑（指個別品種如PTF）的主要優勢還在于，干后不需要皂煮洗滌，把它與固色用的丙烯酸樹脂混為一體，共同組成固色的包膜。因為制作合成增稠劑的原料主體和合成工藝與丙烯酸乳液幾乎是大同小異，所以，它具備了增稠和固色2項功能。

印花好、染布若何？

通過以上討論，您或許可接受筆者的講述，涂料印花缺點或可解決，但此說法可否推廣應用于大面積布匹的染色呢：答案是肯定的。不同之處在于染液中不加或少加糊料。當染液加入樹脂后，用攪拌機充分使樹脂分布均勻，讓布通過染缸沾滿染液，軋干、吹干、高溫固色即可。整個工藝像傳統的樹脂整理一樣。當然，印染前的處理，如退漿、燒毛、絲光、酶漂、印染后的拉幅、定型、軋光、防護（如防霉、防火）柔軟等整理，視成品的檔次、種類、特性進行。

結語

在廣東，大家都把印染廠稱做水洗廠，可見水對印染廠的運行起著重要作用且用量極大。一個日產30萬米花色布的工廠，日用水約9000m3，除小部分通過蒸汽形式排出來，幾乎大部分含有各種染料和各種染化原料，如果全部排放到下水道進入江河湖海就會嚴重污染環境。采用筆者的工藝后，用水量可降低至70%，除染前處理（如有些針織白布，不需要前處理）和染后整理用水，除了調色漿，洗網用水之外，基本上毋須更多用水。

另外，比起傳統的印染所用的染料，由于染色、固色過程中，沒有外泄（被水洗去）故提高了商品染料的利用率。如活性染料的上染率最高只能達到70%，變成涂料印染后，上染率可提高到95%。此外，助染化工原料如尿素、純堿、燒堿、元明粉，淀粉糊料等，可以一概不用。印花機、染色機一機多用，使原有曲折往返的工藝路線變得簡單而直接。當然能源消耗減少，節約人工等，不一而足。