陳 曼，王 華

(1.東華大學(xué) 紡織學(xué)院，上海 201620； 2.東華大學(xué) 研究院，上海 201620)

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展和人們生活水平日益提高，人們對(duì)于個(gè)性化與多樣化時(shí)尚印花紡織品需求也隨之提升，色澤明亮、圖案生動(dòng)富有層次感的印花服飾逐漸引領(lǐng)時(shí)尚前沿，基于個(gè)性化定制的數(shù)碼噴墨印花開始成為時(shí)尚界的新寵。目前數(shù)碼印花在棉、絲綢、滌綸等織物上均得到廣泛應(yīng)用，但在羊毛紡織品印花上應(yīng)用較為少見。造成這一現(xiàn)象主要有2點(diǎn)原因：傳統(tǒng)印花工藝周期長(zhǎng)、流程復(fù)雜繁瑣，在小批量生產(chǎn)時(shí)成本較高，難以適應(yīng)高檔服飾面料的加工；此外羊毛纖維表面存在著特殊的鱗片層結(jié)構(gòu)，對(duì)染料的上染產(chǎn)生了阻礙。而噴墨印花具有印花精度高、綠色環(huán)保、可小批量多品種靈活生產(chǎn)等特點(diǎn)，為羊毛等高附加值印花紡織品帶來了良好的發(fā)展機(jī)遇[1]。

傳統(tǒng)的活性染料印花，在預(yù)處理上漿時(shí)基本采用海藻酸鈉糊料，本文篩選了另外4種糊料，分別使用這5種糊料對(duì)羊毛織物進(jìn)行上漿預(yù)處理，然后進(jìn)行數(shù)碼印花，通過表觀得色量K/S值、滲透率以及花型輪廓光潔度等參數(shù)來進(jìn)行表征。

1 試驗(yàn)部分

1.1 試驗(yàn)材料及設(shè)備

羊毛織物：面密度216 g/m2(江蘇丹毛紡織股份有限公司)。

試劑：活性染料墨水(上海安諾其數(shù)碼科技有限公司)；海藻酸鈉(青島明月海藻集團(tuán)有限公司)；DGT-6(上海迪靈化工有限公司)；TANAJET A 4100(上海拓納貿(mào)易有限公司)；RS-001(億石化工科技有限公司)；CMC(天津市福晨化學(xué)試劑廠)；尿素、碳酸氫鈉、硫酸鈉(西隴科學(xué)股份有限公司)；JFC-2(江蘇省海安石油化工廠)。

設(shè)備：電動(dòng)攪拌器(鄭州市科創(chuàng)儀器有限公司)；氣動(dòng)立式小軋車(安丘市宏光儀器有限公司)；愛普生P20080數(shù)碼噴墨印花機(jī)(愛普生數(shù)碼印花科技有限公司)；高溫蒸發(fā)小樣機(jī)(佛州市容桂印染機(jī)械設(shè)備有限公司)；電腦測(cè)色配色儀(美國(guó)Datacolor公司)；DHG型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱(南京玖東機(jī)械設(shè)備廠)；數(shù)字式旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)(上海亮研智能科技有限公司)；干濕摩擦色牢度測(cè)試儀(溫州際高檢測(cè)儀器有限公司)；平板式掃描儀(廣州添音數(shù)碼科技有限公司)。

1.2 試驗(yàn)方法

羊毛織物數(shù)碼印花工藝流程：配制預(yù)處理液→織物上漿(一浸一軋，壓力30 N，帶液率80%～100%)→烘干→數(shù)碼噴印→烘干→汽蒸(102 ℃，30 min)→水洗→皂洗→烘干→測(cè)試性能[2]。

1.3 測(cè)試方法

1.3.1 表觀色深度K/S值

在數(shù)碼印花中，K/S值一般用于衡量紡織品經(jīng)印制后顏色深度的指標(biāo)，能直觀反映織物的顏色深淺。本文采用Datacolor 650電腦測(cè)色配色儀在D65光源與10°觀察角下對(duì)印花織物的印刷四原色四色色塊進(jìn)行測(cè)試，將樣品折疊多層不透光后置于Datacolor TOOLS測(cè)色系統(tǒng)上，在織物上選取5個(gè)不同位置進(jìn)行測(cè)試，取其平均值為K/S值。

1.3.2 滲透率

印花織物滲透性能指織物表面的色漿向纖維內(nèi)部的擴(kuò)散、潤(rùn)濕性能[3]。在本文試驗(yàn)中采用滲透率指標(biāo)衡量印花原糊滲透性能，滲透率根據(jù)式(1)進(jìn)行計(jì)算：

(1)

1.3.3 滲化率

印花織物上圖案輪廓清晰度與染料在織物上的滲化情況相關(guān)，一般情況下采用目測(cè)法感官觀測(cè)印制織物線條輪廓的清晰程度，本文為更好地量化輪廓清晰度指標(biāo)，采用點(diǎn)樣法測(cè)其滲化率來進(jìn)行評(píng)定描述[4]。

先采用Photoshop軟件繪制點(diǎn)樣，按100% 噴墨量在羊毛織物試樣上印制直徑為1 cm的CMYK四色圓點(diǎn)，經(jīng)汽蒸水洗等工藝后用掃描儀將印花織物掃描成數(shù)字化圖片，再通過Image-Pro圖像處理軟件測(cè)出所印制圓點(diǎn)的面積?？椢餄B化率R根據(jù)式(2)進(jìn)行計(jì)算：

(2)

式中：S為設(shè)計(jì)圓點(diǎn)的總面積，cm2；S′為水洗工藝處理后織物上圓點(diǎn)的總面積，cm2。

羊毛織物試樣上CMYK四色圓點(diǎn)如圖1所示。

圖1 點(diǎn)樣法示意圖

1.3.4 脫糊率

采取減量法對(duì)印花織物脫糊率T進(jìn)行測(cè)試，取一定大小的待印織物烘干至恒質(zhì)量，此時(shí)織物質(zhì)量記為W0；織物經(jīng)預(yù)處理噴墨印花后烘干至恒質(zhì)量，稱量記為W1；再經(jīng)汽蒸、水洗后烘干至恒質(zhì)量，記為W2，按式(3)進(jìn)行計(jì)算：

(3)

1.3.5 黏 度

當(dāng)流體流動(dòng)時(shí)液體分子間會(huì)產(chǎn)生內(nèi)摩擦，這一性質(zhì)稱為流體的黏性，一般用黏度來定量表示黏性的大小。在紡織品印花時(shí)，印制效果與漿料的黏度關(guān)系密切[5]。若黏度過大易造成織物上漿不勻，黏度過低花紋圖案易發(fā)生滲化，故漿料須有適當(dāng)而且較為穩(wěn)定的黏度。

印花糊料黏度測(cè)試方法為：選配好合適量程的轉(zhuǎn)子，將轉(zhuǎn)子逐漸浸入預(yù)處理漿料中，在一定轉(zhuǎn)速下測(cè)出黏度值。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 不同糊料對(duì)印花效果的影響

2.1.1 海藻酸鈉糊料

2.1.1.1表觀得色量

對(duì)羊毛織物上漿預(yù)處理后，對(duì)織物進(jìn)行測(cè)試，海藻酸鈉糊料用量與CMYK四色及總表觀色深K/S值關(guān)系如圖2所示。

圖2 海藻酸鈉用量對(duì)K/S值的影響

從圖2可以看出，隨著海藻酸鈉用量的增大，CMYK四色總表觀得色量呈先增大后減小的趨勢(shì)，當(dāng)海藻酸鈉用量為4% 時(shí)，總K/S值達(dá)到最大。這是由于隨著預(yù)處理漿料中海藻酸鈉濃度梯度增加，預(yù)處理液增稠作用增強(qiáng)，漿膜的厚度也有所增大，能有效阻礙染料向四周擴(kuò)散，使染料能集中于噴墨打印點(diǎn)，從而與纖維發(fā)生反應(yīng)固著上色，因此織物表面得色量得以提升。當(dāng)海藻酸鈉用量為4% 時(shí)，總K/S值達(dá)到最大，之后隨著糊料用量增加，K/S值反而降低，其原因可能是海藻酸鈉用量過多，漿料黏度太大，漿膜達(dá)到一定厚度后在汽蒸固色階段反而會(huì)對(duì)染料分子向纖維內(nèi)部擴(kuò)散產(chǎn)生阻礙，不利于染料與纖維的結(jié)合，故當(dāng)糊料用量繼續(xù)增大時(shí)K/S值反而降低[6]。

2.1.1.2滲透性

對(duì)羊毛印花織物進(jìn)行測(cè)試，預(yù)處理液中海藻酸鈉用量對(duì)印花織物滲透性能的影響如圖3所示。

圖3 海藻酸鈉用量對(duì)滲透率影響

由圖3可以看出，當(dāng)海藻酸鈉用量為2% 時(shí)滲透性能最佳，在CMYK四色中青色滲透性能最好，紅色與黑色次之，黃色滲透性能較差。

2.1.1.3滲化率

海藻酸鈉糊料用量與羊毛印花織物滲化率以及預(yù)處理液體系黏度關(guān)系如圖4所示。

圖4 海藻酸鈉用量對(duì)滲化率影響

由圖4可以看出，隨著海藻酸鈉用量增大，羊毛印花織物滲化率整體呈先減小后增大的趨勢(shì)。當(dāng)海藻酸鈉用量為4% 時(shí)，羊毛織物的防滲化性能最佳。與此同時(shí)滲化率曲線在海藻酸鈉用量為3% 與5% 時(shí)波動(dòng)較小，防滲化效果與海藻酸鈉用量為4% 時(shí)相近。結(jié)合圖4漿料黏度曲線，當(dāng)海藻酸鈉用量超過3% 時(shí)，其大分子結(jié)構(gòu)上的羧基絡(luò)合水分子增多，游離水分減少，印花原糊產(chǎn)生凝膠化現(xiàn)象，漿料流動(dòng)性能逐漸變差，易造成織物上漿不勻最終造成印花圖案上色不勻[7]。

2.1.1.4小 結(jié)

結(jié)合以上幾組印制性能的測(cè)試數(shù)據(jù)，篩選出海藻酸鈉糊料最佳用量為3%，此時(shí)印花織物總K/S值與最大值接近，此時(shí)預(yù)處理液體系黏度適宜，易于上漿操作，所印制羊毛織物得色量高，輪廓清晰，滲透性能好[8]。

2.1.2 羧甲基纖維素(CMC)糊料

2.1.2.1表觀得色量

對(duì)羊毛織物上漿預(yù)處理后，對(duì)織物進(jìn)行測(cè)試，CMC糊料用量與CMYK四色及總K/S值關(guān)系如圖5 所示。

圖5 CMC用量對(duì)K/S值影響

從圖5可以看出，隨著CMC用量的增加，織物總得色量得到明顯提升。這是因?yàn)殡S印花糊料CMC用量增大，預(yù)處理液增稠作用增強(qiáng)，元明粉、尿素等印花助劑能很好的容納于糊料中，在汽蒸固色階段，糊料和各化學(xué)助劑在羊毛織物表面形成一層 “染浴”，活性染料分子通過羧甲基纖維素滲透到羊毛織物表面，進(jìn)而與纖維發(fā)生反應(yīng)固著上色，因此印花織物的表觀顏色深度會(huì)隨印花糊料用量的增加而提升[9]。

2.1.2.2滲透性

對(duì)羊毛織物上漿預(yù)處理后，對(duì)織物進(jìn)行測(cè)試，CMC糊料用量與滲透率的關(guān)系如圖6所示。

圖6 CMC用量對(duì)滲透率影響

從圖6可以看出，使用羧甲基纖維素用作羊毛噴墨印花預(yù)處理糊料時(shí)，滲透性能較差，CMYK四色滲透率均在20% 以下。

2.1.2.3滲化率

CMC糊料用量與羊毛印花織物滲化率以及預(yù)處理液體系黏度關(guān)系如圖7所示。

圖7 CMC糊料用量對(duì)滲化率影響

從圖7可以看出，羧甲基纖維素用量在達(dá)到用量2% 后，漿料開始產(chǎn)生凝膠化現(xiàn)象，在用量為3% 時(shí)，黏度為386 mPa·s，用量為4% 時(shí)黏度為1 046 mPa·s。隨著羧甲基纖維素用量增大，織物滲化程度呈現(xiàn)出先減小后增大的趨勢(shì)，在用量為3% 時(shí)滲化程度最小，且此時(shí)漿料體系黏度適宜，易于上漿操作。

2.1.2.4小 結(jié)

結(jié)合以上幾組印制性能的測(cè)試數(shù)據(jù)，選取羧甲基纖維素作為羊毛噴墨印花預(yù)處理糊料時(shí)，織物表面得色量高，滲透性、勻染性較差。當(dāng)糊料用量為3%時(shí)，羊毛織物總得色量較高，體系黏度適宜，滲化情況得到改善，故選擇CMC糊料最佳用量為3%[10]。

2.1.3 TANAJET A 4100糊料

2.1.3.1表觀得色量

預(yù)處理液中TANAJET A 4100合成增稠劑的用量對(duì)羊毛印花織物表觀色深值的影響如圖8所示?？梢钥闯觯S著TANAJET A 4100用量增加，織物表觀得色量雖有波動(dòng)但整體呈增大趨勢(shì)，當(dāng)糊料用量為1.4% 時(shí)，總K/S值達(dá)到最大值。

圖8 TANAJET A 4100用量對(duì)K/S值影響

2.1.3.2滲透性

對(duì)羊毛印花織物進(jìn)行測(cè)試，TANAJET A 4100糊料用量與印花織物CMYK四色滲透率如圖9所示。

圖9 TANAJET A 4100用量對(duì)K/S值影響

采用TANAJET A 4100糊料對(duì)織物進(jìn)行預(yù)處理經(jīng)噴墨打印后，羊毛印花織物滲透性能較好，其中青色滲透性能最佳，紅色、黃色次之，黑色滲透性相對(duì)較差。經(jīng)TANAJET A 4100糊料預(yù)處理后織物滲透性能較好的原因可能是該糊料大分子鏈上的負(fù)電荷密度較高，對(duì)于呈陰離子性的活性染料分子排斥力較大，促使活性染料墨水?dāng)U散至羊毛分子結(jié)構(gòu)內(nèi)部，因此印花織物滲透性能良好[11]。

2.1.3.3滲化率

TANAJET A 4100糊料用量與羊毛印花織物滲化率以及預(yù)處理液體系黏度關(guān)系如圖10所示。

從圖10可以看出，TANAJET A 4100屬于高濃度的合成增稠劑，在用量相對(duì)較低時(shí)即具有較高的體系黏度，這是因?yàn)槠涓叻肿与娊赓|(zhì)在遇水后形成高度膨化的分子網(wǎng)狀結(jié)合體，糊料所抱合水分子也隨之增多，成糊率較高，預(yù)處理漿料黏度提升[12]。且該合成增稠劑防滲化性能較強(qiáng)，對(duì)于產(chǎn)品花紋精細(xì)度要求較高時(shí)可考慮使用該增稠劑。一般情況下，滲透性能好的織物防滲化性能會(huì)有些不足，而該合成增稠劑能在二者之間達(dá)成很好的平衡。

2.1.3.4小 結(jié)

當(dāng)TANAJET A 4100用量為0.8% 時(shí)，羊毛織物表觀得色深，漿料體系黏度為5 741 mPa·s，但此時(shí)滲化率為26.7%，輪廓稍顯模糊。當(dāng)增稠劑用量為1% 時(shí)，滲化減少至22.1%，但此時(shí)漿料體系黏度過大，不易于羊毛織物上漿。根據(jù)工廠實(shí)際生產(chǎn)回饋的信息，對(duì)于羊毛印花織物，相對(duì)比輪廓清晰度更為看重顏色深度，故最終選定TANAJET A 4100糊料最佳用量為0.8%。

2.1.4 DGT-6糊料

2.1.4.1表觀得色量

圖11 DGT-6用量對(duì)K/S值的影響

DGT-6用量對(duì)印花織物K/S值的影響如圖11所示?？梢钥闯?，隨著預(yù)處理液中DGT-6用量增大，印花織物總K/S值呈現(xiàn)出先增大后減小的分布規(guī)律。當(dāng)用量為3% 時(shí)，K/S值達(dá)到最大，之后印花織物的表觀得色量呈下降趨勢(shì)。其原因可能是隨著糊料用量的加大，漿料黏度隨之增加，在上漿試驗(yàn)操作過程中羊毛織物表面覆蓋厚重的漿膜，可能會(huì)阻礙染料分子向纖維轉(zhuǎn)移，不利于染料固著上色。

2.1.4.2滲透性

對(duì)羊毛印花織物按進(jìn)行測(cè)試，DGT-6糊料用量與印花織物CMYK四色滲透率如圖12所示?？梢钥闯?，CMYK四色滲透性差異較大。在經(jīng)DGT-6糊料處理過的織物上青色的滲透性較其他3色更為明顯，黑色的滲透性最差。

圖12 DGT-6用量對(duì)織物滲透率的影響

2.1.4.3滲化率

DGT-6糊料用量與羊毛印花織物滲化率以及預(yù)處理液體系黏度關(guān)系如圖13所示。

圖13 DGT-6糊料用量對(duì)滲化率的影響

從圖13可以看出，隨著糊料用量增大，漿料體系黏度逐漸增大，圖案的滲化情況也隨著糊料用量增大得到有效抑制。從黏度曲線可看出，在用量3% 時(shí)，糊料開始凝膠化，此時(shí)體系黏度為960 mPa·s，當(dāng)糊料用量為4% 時(shí)，體系黏度達(dá)到5 683 mPa·s。當(dāng)預(yù)處理液體系黏度過大時(shí)，對(duì)織物進(jìn)行上漿操作時(shí)容易產(chǎn)生上漿不勻的現(xiàn)象，對(duì)最終印制效果也會(huì)產(chǎn)生影響。

2.1.4.4小 結(jié)

綜合織物表面K/S值、滲透率、輪廓清晰度和漿料黏度等數(shù)據(jù)分析，當(dāng)DGT-6用量為3% 時(shí)，印花織物總K/S值達(dá)到最大，且此時(shí)體系黏度適宜，輪廓較為清晰。因此最終選定DGT-6印花糊料的最適用量為3%。

2.1.5 RS-001糊料

2.1.5.1表觀得色量

RS-001糊料用量與印花織物CMYK四色及總表觀色深K/S值關(guān)系如圖14所示。

圖14 RS-001糊料用量對(duì)K/S的影響

從圖14可以看出，隨著RS-001用量增大，總K/S值呈先增大后減小的趨勢(shì)，在糊料用量為1% 時(shí)達(dá)到最大，且在此時(shí)除青色外其余3色的表觀得色量相近，其K/S值分別為：17.277 0、14.790 4、13.697 9、13.635 9。在實(shí)際生產(chǎn)中所噴印織物CMYK四色得色量相近，對(duì)于蒸化水洗后印花紡織品保持色光穩(wěn)定性是非常有利的。

2.1.5.2滲透性

RS-001糊料用量與印花織物CMYK四色滲透率如圖15所示?？梢钥闯?，羊毛印花織物滲透率隨著糊料用量增加變化波動(dòng)并不大，其中黑色滲透率最高，青色與紅色滲透率變化規(guī)律較為一致。在不同糊料用量下，印花織物滲透率數(shù)值均較低，大部分在20% 以下，表明采用糊料RS-001對(duì)羊毛織物進(jìn)行預(yù)處理時(shí)，活性染料分子向織物結(jié)構(gòu)內(nèi)部滲透性能較差。

圖15 RS-001糊料用量對(duì)滲透率的影響

2.1.5.3滲化率

圖16 RS-001糊料用量對(duì)滲化率的影響

RS-001糊料用量與羊毛印花織物滲化率以及預(yù)處理液體系黏度關(guān)系如圖16所示。可以看出，隨糊料RS-001用量增大，羊毛印花織物滲化情況得到明顯改善，當(dāng)糊料用量為1.2%時(shí)，滲化率最低，羊毛織物防滲化性能最佳。RS-001糊料成分為改性淀粉，通常是采用適量化學(xué)試劑對(duì)淀粉進(jìn)行醚化處理，在改性處理中淀粉大分子鏈上引入側(cè)基，形成空間阻礙，在預(yù)處理液中分子鏈難以聚集在一起，印花原糊流變性也得以改善。經(jīng)改性處理后相對(duì)分子質(zhì)量降低較少，印花原糊成糊率較高。從圖16也可以看出在糊料用量較低時(shí)預(yù)處理液體系黏度相對(duì)較高。

2.1.5.4小 結(jié)

結(jié)合CMYK四色K/S值數(shù)據(jù)，當(dāng)RS-001用量為1% 時(shí)總表觀得色量最大，且隨著糊料用量增大墨水在羊毛織物上滲化情況得到有效改善，此時(shí)漿料體系黏度為1 056 mPa·s，黏度適宜預(yù)處理液上漿操作。故最終確定活性漿粉RS-001最佳適用量為1%。

2.2 各糊料最適用量下性能比較

2.2.1 表觀得色量

圖17為各糊料在其最適宜用量下印花織物CMYK四色及總表觀色深K/S值關(guān)系。在5種糊料分別對(duì)羊毛織物進(jìn)行預(yù)處理后，相對(duì)比其他3色，青色得色率相對(duì)偏低，這與其分子結(jié)構(gòu)相關(guān)，青色染料分子結(jié)構(gòu)較大相對(duì)難以上染。綜合CMYK四色表觀色深值，海藻酸鈉糊料得色率較高，當(dāng)糊料RS-001用量為1% 時(shí)總K/S值與海藻酸鈉用量為3% 時(shí)總K/S值相近。

圖17 各糊料最適用量下表觀色深K/S值

2.2.2 脫糊率

增稠劑是活性染料印花時(shí)的載體，當(dāng)印花、固色過程完成后必須將其洗除，否則會(huì)嚴(yán)重影響印花紡織品的手感。因此脫糊率也是衡量印制效果的一個(gè)重要指標(biāo)，脫糊率越高，織物手感相對(duì)更為柔軟。圖18 為各糊料在其最適宜用量下印花織物脫糊率。可以看出，羊毛類織物脫糊率相對(duì)偏低，這可能是因?yàn)橄鄬?duì)比棉、絲綢類紡織品羊毛織物表面存在毛羽，在蒸化、水洗、皂煮各加工工藝流程中存在一定質(zhì)量損失。從圖18可以看出，CMC與海藻酸鈉脫糊率較低，糊料CMC脫糊率低的原因是其分子結(jié)構(gòu)單元中未羧甲基化的羥基(伯羥基)較多，這些活潑羥基在汽蒸過程中會(huì)和染料分子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，糊料與染料在織物表面沉積難以洗去，致使脫糊率低，印制織物手感較差。當(dāng)采用海藻酸鈉作為印花糊料時(shí)，活性強(qiáng)的染料易與海藻酸鈉分子上的仲羥基反應(yīng)，造成汽蒸水洗后脫糊困難，故脫糊率較低[13]。RS-001糊料其大分子結(jié)構(gòu)中羥基醚化程度高，與染料結(jié)合能力低，脫糊率高，在水洗時(shí)易洗除，故脫糊率相對(duì)較高。

圖18 各糊料最適用量下羊毛數(shù)碼印花織物脫糊率

3 結(jié) 論

①通過表觀得色量K/S值、滲透率以及花型輪廓光潔度等參數(shù)來進(jìn)行表征，在羊毛織物數(shù)碼印花預(yù)處理時(shí)各糊料的最佳適用量分別為：海藻酸鈉3%，CMC 3%，TANAJET A 4100糊料為0.8%，DGT-6為3%，RS-001為1%。

②根據(jù)各糊料最適用量下印制效果的比較，在海藻酸鈉、CMC、TANAJET A 4100、DGT-6和RS-001這5種糊料中，綜合性能表現(xiàn)最好的糊料為海藻酸鈉，其用作羊毛織物數(shù)碼印花預(yù)處理糊料時(shí)，織物得色量高、滲透性能好、花紋輪廓清晰，不足之處為其脫糊率相對(duì)較低。

③根據(jù)各糊料最適用量下印制效果的比較，RS-001糊料與海藻酸鈉得色量相近，且其脫糊性能較好，當(dāng)對(duì)織物手感要求較高時(shí)，可選取該糊料。