涂料印花是纺织品主要印花技术之一,但其印花产品摩擦牢度和水洗牢度较差,手感较硬,使其难以应用于高档纺织品。影响涂料印花织物色牢度的因素主要有以下三方面:一是涂料印花色浆的性能,如着色强度、遮盖力和色牢度等[1]。色浆性能主要取决于颜料分子的化学结构,以及颜料粒径的分布等。颜料色浆不仅要求色谱齐全、色泽鲜艳、着色力高,而且要求颜料颗粒细而均匀,不易沉淀,有稳定的化学性质和良好的坚牢度[2-3]。二是黏合剂的品质。黏合剂分子质量、乳液状态、颗粒大小均会影响其性能,很大程度上会影响印花织物的鲜艳度、手感和牢度等指标。三是印花工艺条件的控制。印花工艺不但会改变产品的颜色效果,还会对织物色牢度产生很大影响。
试验选取国内外不同厂商有代表性的几只颜料和黏合剂,测试和分析其相关性能指标,进而探讨制约涂料印花牢度问题的影响因素,得出涂料印花牢度与手感、鲜艳度间的平衡关系。
1试验
1.1材料、药品和仪器
织物纯棉漂白机织布
涂料与助剂涂料红K-G3RC,涂料黄K-5GC和K-RC,涂料蓝K-BC(德国A公司);涂料红KB,涂料黄K3GF,涂料蓝K3G(美国);涂料红A111(上海A厂);涂料红8111,涂料黄8204,涂料蓝8301(上海B厂);涂料红NEOM3B,涂料黄NEOM3G,涂料蓝NEOMB(日本);涂料蓝B03(山东A厂);涂料蓝B12(山东B厂);黏合剂PBA(美国),黏合剂TOW(德国B公司),黏合剂TEP(香港),黏合剂LT和WY(上海),黏合剂XF(绍兴),黏合剂DM5125(广东),黏合剂TWH-R(宜兴),黏合剂KG-101A,KG-102和增稠剂401(合肥)。
仪器Nano-ZS型纳米粒度与电位分析仪(英国马尔文仪器公司),U-3310型紫外分光光度仪(日本日立公司),L80-2型离心沉淀机(上海跃进医疗器械厂),MiniMDFR286型磁棒筛网印花机(奥地利JohannesZimmer公司),UPEI型连续式织物热定形机(台湾瑞比公司),CM-5型耐摩擦牢度仪(美国ATLAS公司)等。
1.2试验方法
印花浆处方/%浅色中色深色
颜料浆(固体含量)0.5 1 2
粘合剂10
增稠剂401 5
加水至100
工艺流程印花→烘干(80℃×2min)→焙烘(140℃,3~5min)
1.3性能测定
(1)颜料与助剂含固量
称取一定量的颜料浆和黏合剂,分别在分析天平上称重,烘燥48h后取出称重,计算含固量。
(2)颜料粒径和Zeta电位
称取0.05g颜料浆,稀释3000倍,用纳米粒度与电位分析仪测定颜料Z均粒径和Zeta电位。
(3)黏合剂的吸水性
将黏合剂倒入聚酯膜上,自然流延成膜(膜厚度相同),待胶膜完全干燥后称重。将该胶膜置于去离子水中浸泡48h,取出并吸尽表面水分,称重,计算胶膜浸水后增重百分比,以此表征黏合剂的吸水性[4]。
(4)分散体系沉降稳定性
称取0.05g颜料浆,稀释3000倍,用移液管移取10mL于离心管中,以3000r/min离心30min。将移液管插入离心管液面下2mm处,取1mL色浆,稀释5倍,用紫外分光光度仪测定稀释液的吸光度,按式(1)计算比吸光度。
γ30=A30/A0×100%(1)
式(1)中,A0和A30分别代表未离心和离心30min时最大吸收波长处的吸光度,γ30代表离心30min的比吸光度。比吸光度越接近100%,体系的离心稳定性越好。
(5)印花产品干湿摩擦牢度
按AATCC8-2005《纺织品耐摩擦色牢度》,在CM-5型ALTAS摩擦色牢度计上测试,并用Datacolor 650型电脑测色配色仪进行沾色评级[5]。
2结果与讨论
2.1颜料色浆的基本性能
从红、黄、蓝三色系中分别选取5只颜料浆,测定其含固量。稀释相同倍数,测定各颜料浆的Z均粒径,Zeta电位和离心稳定性,结果见表1。
由表1可见,日本某公司产颜料浆(5号,10号,14号)粒径最小,红、黄色浆的粒径均在100nm以下,属于纳米级颗粒。其它公司生产的颜料浆粒径大多在100~200nm,也有颜料浆粒径在200~300nm,最大粒径超过600nm,这些颜料颗粒已属于亚纳米级。
各只颜料浆的Zeta电位值不同,但Zeta电位绝对值都较大,说明电荷斥力较强,使得分散体系中的颜料颗粒不发生聚集而保持稳定。分散体系的稳定性与色浆粒径大小也有密切关系,粒径分布在100~200nm,分散体系的稳定性均在80%以上。15号色浆(山东A)Z均粒径为673.6nm,其离心稳定性只有8.76%,在重力作用下颗粒沉降较严重,奥氏熟化作用[6]也较明显,从而导致体系稳定性较差,严重影响涂料印花的重现性。
2.2颜料色浆的印花牢度性能测试
采用不同颜料浆用量分别进行浅色、中色和深色印花,将印花织物置于标准大气平衡箱中,放置4h后取出,测试干湿摩擦牢度,结果见表2。
由表2可见:(1)5号和10号色浆的印花产品具有优异的干湿摩擦牢度,这是由于其粒径低于100nm,属于纳米级颗粒,比表面积较大。当颜料颗粒被黏合剂包覆,不连续地分散在纤维表面时,巨大的比表面积使颗粒牢固地吸附在纤维表面。粒径越小则黏合剂的包覆越完整,从而在织物表面能够形成均匀而平整的印花膜,因此干湿摩擦牢度较高。