柔軟型環(huán)保透明印花遮蓋漿的研究

韓麗娟，黃玉華，譚 弘，樊武厚，梁 娟，羅艷輝

涂料印花遮蓋白漿主要用于織物的拔白或防白，即在底色織物上直接印上遮蓋白漿即可達(dá)到拔白或防白的效果。在遮蓋白漿中加入一定量的有色涂料可以代替防拔染印花，從而大大簡化織物防拔染印花的流程，使多種纖維混紡織物的防拔染印花可以通過簡單的涂料印花方式實(shí)現(xiàn)[1-3]。但涂料印花遮蓋白漿用于深色底色布上的彩色罩印時，由于白色和彩色的互拼會造成色涂料著色力下降，如深黃色變成淡黃色，深紅色變成妃色[4]。本文研究的柔軟型環(huán)保透明印花遮蓋漿就是針對這一問題開發(fā)的，主要用于織物的仿防色和色拔印花，專用于著色的罩印遮蓋漿，可以有效改善涂料在深底色罩印時的著色力，增加花色鮮艷度。

1 試驗(yàn)部分

1.1 材料與儀器

織物:304×252根/10 cm純棉織物(綿陽佳聯(lián)印染有限責(zé)任公司)。

原料:各種涂料(工業(yè)級，雙流天府精細(xì)化工有限公司);柔軟型無甲醛涂料印染黏合劑(參照參考文獻(xiàn)[5]方法制備);無磷耐堿高效螯合分散穩(wěn)定劑(參照參考文獻(xiàn)[6]方法制備)。

儀器:Scout SE電子天平(奧豪斯儀器(常州)有限公司);DF-101S集熱式恒溫加熱磁力攪拌器(鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司);ZHE4型實(shí)驗(yàn)室高剪切分散乳化機(jī)(常州市騰蛟機(jī)械廠);ZTR實(shí)驗(yàn)室三輥研磨機(jī);DNJ-8S旋轉(zhuǎn)黏度計(上海平軒儀器有限公司);RCMP2000磁棒印花機(jī)(正崎機(jī)械);HZ-85型小樣定型機(jī)(日本制);Y571L染色摩擦色牢度儀(萊州市電子儀器有限公司);AD-12常溫小樣機(jī)(鶴山精湛染整設(shè)備廠有限公司);723可見光分光光度計(上海光譜儀器有限公司)。

1.2 柔軟型環(huán)保透明印花遮蓋漿的制備

將體質(zhì)顏料、柔軟型無甲醛涂料印染黏合劑、無磷耐堿高效螯合分散穩(wěn)定劑、其他輔助助劑及去離子水按一定比例混合后，經(jīng)高速乳化機(jī)乳化，三輥機(jī)研磨，均質(zhì)機(jī)均質(zhì)，然后過濾得到柔軟型環(huán)保透明印花遮蓋漿。

1.3 工藝流程

配制色漿→印花→100℃烘干→140～150℃焙烘2～3 min[1-3]。

1.4 柔軟型環(huán)保透明印花遮蓋漿的性能測試

1.4.1 色牢度

分別按照GB/T 3920-2008《紡織品 色牢度試驗(yàn)?zāi)湍Σ辽味取泛虶B/T 5713-2013《紡織品 色牢度試驗(yàn)?zāi)退味取窚y試印花織物的摩擦牢度和耐水洗色牢度[7-8]。

1.4.2 布面甲醛含量

按照GB/T 2912.1-2009《紡織品甲醛的測定第1部分:游離水解的甲醛(水萃取法)》測試印花織物的甲醛含量[9]。

1.4.3 黏度

用DNJ-8S旋轉(zhuǎn)黏度計測試柔軟型環(huán)保透明印花遮蓋漿及其加入涂料后的黏度。

1.4.4 流變性能

分別在0.3、0.6、1.5、3、6、12、30、60 r/min轉(zhuǎn)速下測定柔軟型環(huán)保透明印花遮蓋漿及其加入不同涂料后的黏度，然后繪制成黏度曲線。印花黏度指數(shù)簡稱PVI值，是同一漿料在兩種不同剪切速率條件下的比值，本文以η60/η6表示，用以衡量該漿料的流變性，η60為漿料在60 r/min轉(zhuǎn)速下測定的黏度，η6為漿料在6 r/min轉(zhuǎn)速下測定的黏度。PVI值與結(jié)構(gòu)黏度指數(shù)有關(guān)，PVI值越小，則漿料的結(jié)構(gòu)黏度指數(shù)越大。

1.4.5 增稠性能測試

取10 g柔軟型環(huán)保透明印花遮蓋漿，加入90 g去離子水，攪拌溶解成稀釋液。然后向稀釋液中加入1 g合成增稠劑，攪拌，觀察二者的相溶性及增稠性。

2 結(jié)果與討論

2.1 體質(zhì)顏料的選擇

體質(zhì)顏料是一種惰性顏料，不溶于水和有機(jī)溶劑，對酸堿有很好的穩(wěn)定性，絕大部分是白色和無色。按化學(xué)成分分類，體質(zhì)顏料可分為5類，即鋇化合物、鈣化合物、鋁化合物、鎂化合物和含硅化合物。本文選用鋇化合物A、鈣化合物B、含硅化合物C、D、E，分別配制了5種透明印花遮蓋漿A、B、C、D、E。表1為5種透明印花遮蓋漿在黑色織物上印制后的花紋效果和透明度。由表1可知，透明印花遮蓋漿B、D和E印制的花紋呈白色或部分白色且成膜不透明，這個現(xiàn)象說明選用的體質(zhì)顏料B、D和E與顏料混合后，色光為白色和顏料顏色的拼色，將影響顏料的色光。而透明印花遮蓋漿A、C印制的花紋呈無色或基本無色，這個現(xiàn)象說明體質(zhì)顏料A和C與顏料混合后，色光變化不大。在透明印花遮蓋漿A和C中加入2%藍(lán)涂料(對漿料比重)，然后將其印制在黑色織物上，發(fā)現(xiàn)A花紋顏色為黑色，不具有遮蓋性;而C花紋顏色為藍(lán)色，與藍(lán)涂料顏色相近。因此，選用體質(zhì)顏料C作為配制透明印花遮蓋漿的體質(zhì)顏料。

表1 不同透明印花遮蓋漿印花后的透明度及花紋效果

2.2 體質(zhì)顏料用量對透明印花遮蓋漿性能的影響

表2列出了體質(zhì)顏料用量變化對透明印花遮蓋漿性能的影響，可以看出，隨著體質(zhì)顏料用量的增加，透明印花遮蓋漿的干摩擦色牢度、耐水洗色牢度均呈現(xiàn)出下降趨勢，而遮蓋性則呈現(xiàn)上升趨勢。在體質(zhì)顏料用量大于17.5%(對有效含量比重)時，其色牢度符合國家標(biāo)準(zhǔn)且遮蓋性良好;在體質(zhì)顏料用量大于20%(對有效含量比重)時，其遮蓋性良好但色牢度低于國家標(biāo)準(zhǔn)。因此，體質(zhì)顏料的較優(yōu)用量為17.5%～20%(對有效含量比重)。

2.3 無磷耐堿高效螯合分散穩(wěn)定劑用量對透明印花遮蓋漿的影響

體質(zhì)顏料分布越均勻，則印花漿的遮蓋性越好。高性能的分散劑是實(shí)現(xiàn)體質(zhì)顏料在透明印花遮蓋漿中良好分散的重要手段，常用的分散劑是聚磷酸鹽分散劑和聚合電解質(zhì)型分散劑，本文采用自制的無磷耐堿高效螯合分散穩(wěn)定劑(簡稱分散劑)是一類聚合電解質(zhì)型分散劑。表3列出了分散劑用量變化對透明印花遮蓋漿性能的影響，可以看出，隨著分散劑用量的增加，透明印花遮蓋漿的色牢度呈下降趨勢，而其遮蓋性呈上升趨勢。當(dāng)分散劑用量小于2%(對有效含量)時，透明印花遮蓋漿的色牢度良好但遮蓋性較差;當(dāng)分散劑用量大于3%(對有效含量)時，透明印花遮蓋漿的遮蓋性良好但色牢度低于國家標(biāo)準(zhǔn)。因此，分散劑的較優(yōu)用量是2%～3%(對有效含量)。

表2 體質(zhì)顏料用量變化對透明印遮蓋漿性能的影響

表3 分散劑用量變化對透明印花遮蓋漿性能的影響

2.4 柔軟型無甲醛涂料印染黏合劑用量對透明印花遮蓋漿性能的影響

透明印花遮蓋漿的另一個重要組成是黏合劑，它是將印花色漿黏附在纖維表面形成聚合物薄膜時著色形成圖案的關(guān)鍵因素。因此，選用合適的黏合劑是提高透明印花遮蓋漿印花織物色牢度和手感的必要手段。采用自制柔軟型無甲醛涂料印染黏合劑(簡稱黏合劑)，具有較好的抗電解質(zhì)性、較好的色漿流動性和柔軟的手感。表4列出了黏合劑用量變化對透明印花遮蓋漿性能的影響，從表4可以看出，在黏合劑用量為37.5%(對有效含量)時，印花織物的各項色牢度就已達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn);隨著黏合劑用量的增加，印花織物的各項色牢度逐漸提高，當(dāng)黏合劑用量高于75%(對有效含量)時，織物的各項色牢度變化不大，但黏合劑過多會使透明印花遮蓋漿在印花時發(fā)黏和堵網(wǎng)，開車不順利，因此，黏合劑用量在50%～75%為最佳。同時，從表2～表4的數(shù)據(jù)可以看出，本文研究的透明印花遮蓋漿不含甲醛且印花織物手感柔軟，因此該透明印花遮蓋漿是柔軟型環(huán)保透明印花遮蓋漿。

表4 黏合劑用量變化對透明印花遮蓋漿性能的影響

2.5 焙烘條件對柔軟型環(huán)保透明印花漿印花效果的影響

表5為不同焙烘溫度和時間時，柔軟型環(huán)保透明印花遮蓋漿印花布的各項性能比較。從表中數(shù)據(jù)可以看出，在100℃時，印花織物的各項色牢度就已達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)，但焙烘時間過長(5 min)，很難實(shí)現(xiàn)連續(xù)化的大生產(chǎn);隨著焙烘溫度的升高，印花織物的各項色牢度逐漸提高，當(dāng)焙烘溫度高于140℃后，織物的各項色牢度變化不大，但是溫度太高會造成能耗的增加。因此，焙烘溫度在140～150℃為最佳。

表6為焙烘溫度為150℃，不同焙烘時間時柔軟型環(huán)保透明印花遮蓋漿印花布的各項性能比較。從表中數(shù)據(jù)可以看出，隨著焙烘時間的增長，印花織物的各項色牢度提高，當(dāng)焙烘時間達(dá)到2 min時，織物的各項色牢度已達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn);當(dāng)焙烘時間達(dá)到4 min時，織物的各項色牢度不再變化。但是，焙烘時間過長，會造成能耗的增加。因此，焙烘時間選擇在2～3 min為最佳。

表5 焙烘溫度對柔軟型環(huán)保透明印花遮蓋漿印花效果的影響

表6 焙烘時間對柔軟型環(huán)保透明印花遮蓋漿印花效果的影響

2.6 柔軟型環(huán)保透明印花遮蓋漿的性能表征

圖1為柔軟型環(huán)保透明印花遮蓋漿的流變曲線，表7是柔軟型透明印花遮蓋漿的性能表征。從圖1中可以看出，柔軟型環(huán)保透明印花遮蓋漿在轉(zhuǎn)速較小時黏度較大，隨著轉(zhuǎn)速的增加其黏度迅速減小。這個現(xiàn)象說明柔軟型環(huán)保透明印花遮蓋漿流變性較好，在印花時，其色漿的黏度會因?yàn)榧羟袘?yīng)力的作用迅速降低，這種假塑性流體的特性有利于涂料印花過程的進(jìn)行。同時，加入不同涂料后，柔軟型環(huán)保透明印花遮蓋漿的流變曲線幾乎是重合的，說明涂料對柔軟型環(huán)保透明印花遮蓋漿的流變性幾乎沒有影響，因此柔軟型環(huán)保透明印花遮蓋漿可以加入涂料來印花。而由表7的數(shù)據(jù)可以看出，柔軟型環(huán)保透明印花遮蓋漿及加入涂料的透明印花遮蓋漿的印花黏度指數(shù)PVI值均在0.1～0.3之間，說明其結(jié)構(gòu)黏度指數(shù)較大，不會“淌漿”，適用于平網(wǎng)印花。同時，由于柔軟型環(huán)保透明印花遮蓋漿可以加入合成增稠劑調(diào)節(jié)色漿黏度和PVI值，因而也可用于PVI值要求較大的輥筒印花和PVI值要求在平網(wǎng)印花和輥筒印花之間的圓網(wǎng)印花，適用范圍廣。另外，從表7還可以看出，柔軟型環(huán)保透明印花遮蓋漿印花織物的色牢度和甲醛含量符合國家標(biāo)準(zhǔn)，手感柔軟，因而不需要再進(jìn)行后續(xù)處理，可以減少印花工序，節(jié)約能耗。

圖1 柔軟型環(huán)保透明印花遮蓋漿的流變曲線

3 結(jié)論

(1)通過研究各個組分用量對柔軟型環(huán)保透明印花遮蓋漿性能的影響，確定其最優(yōu)配比，即體質(zhì)顏料用量為17.5%～20%(對有效含量)，黏合劑用量為50%～75%(對有效含量)，分散劑用量為2%～3%(對有效含量)。

(2)考察焙烘條件，確定柔軟型環(huán)保透明印花遮蓋漿的優(yōu)化應(yīng)用工藝:印花→烘干(100～130℃)→焙烘(溫度140～150℃，時間2～3 min)。

(3)柔軟型環(huán)保透明印花遮蓋漿流變性好，具有良好的實(shí)用性能，其印花織物具有良好的色牢度、水洗牢度，織物手感柔軟，布面無甲醛檢出。

表7 透明印花遮蓋漿的性能表征

[1] 韓麗娟，羅艷輝，吳晉川，等.環(huán)保型無甲醛涂料印花遮蓋白漿的研究[J].紡織科技進(jìn)展，2013，(6):1-4.

[2] 劉治祿，楊德生，吳培蓮，等.深色地涂料罩印印花技術(shù)[J].染料與染色，2008，45(5):40-43.

[3] 劉永慶.提高涂料印花漿遮蓋力的新技術(shù)[J].染整技術(shù)，2008，30(4):18-20.

[4] 劉治祿，楊德生.涂料遮蓋白和ML-929透明遮蓋漿罩印印花工藝探討[J].杭州化工，2000，(4):24-27.

[5] 四川益欣科技有限責(zé)任公司.特柔型仿活性涂料印花無甲醛粘合劑及其制備方法、應(yīng)用:ZL201510516465.7[P].2017-11-03.

[6] 四川省紡織工業(yè)研究所，四川益欣精細(xì)化工有限責(zé)任公司.一種無磷耐堿高效螯合分散穩(wěn)定劑及其制備方法和應(yīng)用:ZL200610127989.8[P].2008-08-06.

[7] 紡織品 色牢度試驗(yàn) 耐摩擦色牢度:GB/T3920—2008[S].

[8] 紡織品 色牢度試驗(yàn) 耐皂洗色牢度:GB/T3921-2008[S].

[9] 紡織品甲醛的測定第1部分:游離水解的甲醛(水萃取法):GB/T2912.1-2009[S].

[10]國家紡織產(chǎn)品基本安全技術(shù)規(guī)范:GB 18401-2010[S].