真丝绸活性染料喷墨印花预处理工艺研究

沈一峰，江 崃，陈国洪

(浙江理工大学 a.先进纺织材料与制备技术教育部重点实验室；b.生态染整技术教育部工程研究中心，杭州 310018)

真丝绸活性染料喷墨印花预处理工艺研究

沈一峰，江 崃，陈国洪

(浙江理工大学 a.先进纺织材料与制备技术教育部重点实验室；b.生态染整技术教育部工程研究中心，杭州 310018)

将混合糊料HC应用到真丝绸数码印花的浆料中，通过正交试验确定了常规上浆助剂碳酸氢钠、硫酸钠、尿素等对真丝绸数码印花效果的影响；为了提高织物的防渗化性能，研究了吸附剂在上浆前处理中的应用，测试了印花织物的K/S值、渗化度及色牢度。结果表明，合适的预处理工艺提高了真丝绸数码印花的印花效果，得到了轮廓清晰、得色量高、色牢度好的花纹图案。

真丝绸；活性染料；预处理；喷墨印花；糊料；吸附剂；防渗化；K/S值

数码印花是通过各种数码设备，如扫描仪、数码相机等，把所需要的图案输入计算机，经过图像处理软件处理后，再由电脑控制喷墨印花机将专用染料喷射到织物上，烘干后再进行后道的加工处理，完成印花。数码印花属于无版无筒印花，印花精度高，印花过程没有环境污染，非常适合小批量、个性化设计的印花，摆脱了目前纺织业传统工艺的高能耗、高排放、高污染、低附加值的困境。因此，数码印花技术近年来发展很快，在棉织物、涤纶等化纤织物上得到广泛的应用，在真丝、羊毛等高档面料上的应用也越来越广泛[1]。

真丝绸数码印花对所用的活性染料墨水有严格要求，印花所用的助剂(如碱剂、尿素、海藻酸钠等)均不能加到墨水中去。因此，织物数码印花前需要进行上浆预处理，防止墨水渗化，促使染料墨水在湿热状态下与纤维结合，从而提高数码印花织物的色深度和色牢度[2-3]。常用的糊料是海藻酸钠，但其在应用于精细花型和大面积印花时效果不理想[4]。因此，本研究制备了一种海藻酸钠和某种改性纤维素糊料复配的糊料HC，以期达到优势互补的目的。

1 试 验

1.1 材料和设备

织物：14654真丝素绉缎、160目涤纶网(市售)。

墨水：活性红、活性黑墨水(杭州宏华数码科技股份有限公司)。

药品：混合糊料HC、无水硫酸钠、碳酸氢钠、尿素、氧化铝、二氧化硅、碳酸钙、PEG600、PEG2000、甲乙酮、吸附剂LE(化学纯)。

仪器：DBP-1600数码导带喷射印花机(杭州宏华数码科技股份有限公司)，MINI MDF767磁棒刮印机(奥地利Johannes Zimmer公司)，SF600 PLUS计算机测色配色仪(美国Data Color公司)，Y(B)571A型手摇色牢度摩擦仪(温州大荣纺织仪器有限公司)，SW-12AⅡ耐洗色牢度试验机(温州大荣纺织仪器有限公司)，闪光精密自动焙烘机(苏州诚功印花设备有限公司)，BSJ200-4S电子天平(北京赛多利斯天平有限公司)，LiDE210扫描仪(佳能公司)，DHE65102万能汽蒸焙烘机(瑞士Mathis公司)。

1.2 试验方法

上浆前处理→烘干→喷印→汽蒸(102～105 ℃，40 min)→水洗→熨干。

预处理处方：混合糊料HC a %，尿素b %，碳酸氢钠c %，无水硫酸钠d %。

1.3 测试方法

1.3.1 墨水在织物上渗化程度测定

设计圆点图案，通过扫描仪将图案扫描进电脑，再用Image软件测出图案的面积。根据式(1)计算出渗化度R。

式(1)中：S为设计印花图案的面积，S'为喷墨印花完成后的图案面积。

1.3.2 印花表面得色量K/S的测定

采用Datacolor SF600测配色仪测定。

1.3.3 色牢度测定

耐摩擦色牢度测定按GB/T 3920－2008《纺织品色牢度试验 耐摩擦色牢度》进行。皂洗牢度测定按GB/T 3921－2008《纺织品 色牢度试验 耐洗色牢度标准》第1号说明测试。

2 结果与讨论

使用吊环法[5]测试活性墨水的表面张力，在真丝织物上进行渗化程度测定，结果发现红色墨水表面张力最小，渗化程度最大；同时，生产中发现黑色墨水的活性染料喷墨印花后得色量较低，因此选择红色和黑色的活性墨水喷印上浆后真丝织物，并对其性能进行测试。

2.1 浆料中各种助剂质量分数对真丝织物数码印花效果的影响

对常规上浆助剂糊料、碳酸氢钠、硫酸钠、尿素进行正交试验，每个因素确定了3个水平，糊料质量分数为4 %、2 %、6 %，碳酸氢钠质量分数为2 %、3 %、4 %，硫酸钠质量分数为4 %、5 %、6 %。尿素质量分数为7 %、8 %、9 %，正交试验方案根据选定因素和水平数来确定，确定了4因素3水平L9(34)，试验结果如表1所示。

表1 正交试验设计及结果Tal.1 Orthogonal experimental design and result

对表1试验结果进行均值和极差分析，结果如表2所示。

表2 渗化度、K/S 值的均值及极差分析Tal.2 Mean and range analysis of the rate of bleeding and K/S

由表2中极差分析可知，喷印红色、黑色2种颜色时，4个因素对织物渗化度影响顺序为：碳酸氢钠质量分数＞尿素质量分数＞糊料质量分数＞硫酸钠质量分数，对织物表面得色量影响顺序为：尿素质量分数＞硫酸钠质量分数＞碳酸氢钠质量分数＞糊料质量分数。碳酸氢钠是使羟基离子化、染料固色的必备条件，碱剂用量大时，混合糊料HC稳定性受到影响，糊料的抱水性变差，织物渗化度增大，同时碱用量大时，活性染料墨水与纤维形成的共价键可能断裂水解，影响了织物的表面得色量。混合糊料HC成糊率高，一定的糊料浓度降低了织物的渗化度，但糊料用量大时，糊料对真丝纤维的亲和力增大，造成了织物表面得色量下降。尿素能助染料墨水溶解，是一种良好的吸湿膨化剂，用量增大，有利于染料墨水向纤维内部渗透及反应，织物表面得色量增加，但用量过多，汽蒸时会增大墨水在织物上渗化。硫酸钠中的钠离子吸附在纤维表面，中和了织物表面的负电荷[6]，染料离子易于被纤维吸附，提高了织物表面得色量，用量增大，可能造成染料墨水盐析，得色量略有下降。根据正交试验结果，综合考虑真丝织物喷印后的渗化度和K/S值，数码印花真丝织物上浆预处理采用配方：混合糊料HC 4 %，尿素8 %，碳酸氢钠2 %，无水硫酸钠5 %。

2.2 吸附剂对真丝织物数码印花效果的影响

喷墨印花时，喷射出来的液滴较大或喷射速度较快时，织物来不及吸收，会向花纹外围渗开而造成渗化[7]；同时汽蒸时，蒸化室内的饱和蒸汽使织物和色浆中的水分过高，由于纤维的毛细管效应，也会造成织物上色浆渗化。常规助剂对织物防渗化能力有限，为了进一步提高数码印花织物的防渗化性能，借鉴彩色打印纸的涂层原理[8-10]，在浆料配方中加入某些吸附剂(质量分数为1 %)，试验结果如表3所示。

表3 吸附剂对真丝织物数码印花效果的影响Tab.3 Effects of different absorbents on digital printing for silk

由表3可以看出，加入吸附剂后普遍能提高印花后织物的防渗化性能，但对织物表面得色量影响不一。物理吸附剂氧化铝、二氧化硅、碳酸钙等上浆烘干后在织物表面形成一层膜，有效地防止了喷印和汽蒸时织物的渗化，但水洗后，这层膜(可能携带小部分喷墨墨水)容易随着糊料一起洗去，造成织物表面得色量下降；化学吸附剂PEG600、PEG2000、甲乙酮、吸附剂LE，快速吸收了喷印在织物上的墨水，防止了渗化，而且在汽蒸阶段，化学吸附剂有助于染料墨水与织物发生化学交联反应，不仅提高了织物的防渗化性能，而且提高了织物的得色量。综上所述，吸附剂LE在提高织物防渗化性能方面效果最好，对织物得色量提高明显。吸附剂LE不同用量下织物的印花性能如表4所示。

由表4可以看出，吸附剂LE用量增加，织物的防渗化性能先增加后减小，LE虽然提高了喷印阶段快速吸收墨水的能力，但用量过多时，在汽蒸过程中吸收了过多水分造成了墨水在汽蒸过程中的渗化；LE用量增加，虽然增加了染料墨水与织物的交联，但用量过多影响了墨水在碱剂情况下自身的反应情况，降低了织物表面的得色量。综合考虑，选择吸附剂LE用量为1 %较为合适。

表4 吸附剂LE用量对真丝织物数码印花效果的影响Tab.4 Effects of dosage of absorbent LE on digital printing for silk

2.3 预处理工艺对真丝绸活性染料喷墨印花色牢度的影响

按照处方：混合糊料HC 4 %，尿素8 %，碳酸氢钠2 %，无水硫酸钠5 %，吸附剂LE 1 %上浆，喷印后织物色牢度试验结果如表5所示。

表5 预处理工艺对真丝绸活性染料喷墨印花色牢度的影响Tab.5 Effects of pretreatment process on color fastness of digital printing for silk

由表5可以看出，印花织物色牢度均符合生态纺织品要求，但红色织物的摩擦牢度、褪色牢度较黑色织物低半级，分析认为红色染料墨水与黑色染料墨水的活性基团可能不同，与真丝纤维之间的共价键的稳定性不同，造成了印花织物色牢度的差异；同时，印花后织物上未固着的染料(包括水解染料和未与纤维反应的染料)虽然经过充分的水洗、皂洗去除，但未固着染料与真丝纤维之间仍存在着分子间作用力，皂洗后仍有部分残留在织物上，且红色染料残留量较黑色染料残留量多，也造成了红色织物的摩擦牢度、褪色牢度较黑色织物略低。

3 结 论

1)数码印花真丝织物上浆预处理采用配方：混合糊料HC 4 %，尿素8 %，碳酸氢钠2 %，无水硫酸钠5 %，吸附剂LE 1 %。

2)加入一定量的吸附剂LE后，显著提高了真丝绸数码印花织物的防渗化性能和得色量。

3)采用试验选用的浆料配方上浆，真丝绸数码印花织物获得了较高的K/S值、清晰的图案和较高的色牢度。

[1] 钱灏.浅谈数码印花在纺织印染上的运用[J].上海丝绸，2011(2)：2-5.

[2] 朱利，屠天民，吴思.真丝织物喷墨印花工艺研究[J].印染，2004(6)：20-22.

[3] 顾浩.纺织品数码喷墨印花技术和前景展望[J].针织工业，2010(1)：30-35.

[4] 王小奇，易长海，邹汉涛，等.活性染料印花糊料NDY的印花性能[J].纺织学报，2010，31(8)：92-96.

[5] 朱利.真丝织物喷墨印花技术研究[D].上海：东华大学，2003.

[6] 王建明，刘长庚.芳纶织物数码印花工艺研究[J].纺织导报，2010(3)：80-82.

[7] 赵涛.染整工艺学教程：第2分册[M].北京：中国纺织出版社，2005：344.

[8] 陈蕴智.涂布彩色喷墨打印纸涂层技术[J].中国印刷与包装研究，2011，3(1)：6-13.

[9] 王少强，邱化玉.彩色喷墨打印纸的特点及其涂层技术[J].上海造纸，2007，38(2)：31-35.

[10] 陈蕴智，宋晓明.彩色喷墨打印纸吸收性对喷墨打印质量的影响[J].中国印刷与包装研究，2009，5(1)：53-57.

Study on pretreatment process in digital printing for silk with reactive dyes

SHEN Yi-feng, JIANG Lai, CHEN Guo-hong
(a. Key Laboratory of Advanced Textile Materials and Manufacturing Technology, Ministry of Education; b. Ecological Engineering, Research Center of Dyeing and Finishing Technology, Zhejiang Sci-Tech University, Hangzhou 310018, China)

Mixed thickener HC was applied to the paste of silk digital printing, and the effects of sodium bicarbonate,sodium sulfate and urea were studied by orthogonal experiments. Absorbents were used to improve the capability of antibleeding, then K/S, the rate of bleeding and color fastness were determined. The experimental results showed that: the proper pretreatment process improved the printing quality, and the silk fabric with outline sharpness, high color yield and good fastness was obtained.

Silk; Reactive dye; Pretreatment; Digital printing; Thickener; Absorbent; Anti-bleeding; K/S

TS192.4

A

1001-7003(2012)01-0011-03

2011-09-09

沈一峰(1963－ )，男，副教授，主要从事纺织印染技术研究与应用。