网印工业谱新篇——一项技术革新

文 谭荣国

从涂料印花谈起

涂料印花有很多优点，如工艺范围宽、工艺简化、成本低、色谱全、日晒牢度高、印制精密花型效果好。涂料印花不受纤维种类限制，为消光印花、夜光印花、静电植绒印花提供了可能。由于不受纤维种类的限制，纯绵、人造棉、富纤、涤棉混纺织物都可采用涂料印花。例如：涤棉混纺织物，常采用二次印染，即先染分散染料，然后高温固色，洗净，再染活性染料，然后加碱高温固色，再洗净。分散染料极易玷污白地，色谱也受限制，费工费料。如果采用涂料印花，即可一气呵成。

那么，涂料印花优点诸多，为什么应用那么少呢？那得去找找它的缺点：用它印染的纺织品手感粗糙、僵硬，干擦牢度差，湿擦牢度更差，不吸湿，不透气，衣服穿在身上有粘粘的感觉……不一而足。

涂料印花这一传统工艺的缺点可否克服呢？答案是肯定的。随着纺织印染生产成本日益高涨、环境污染日益加剧、人们对服饰性能要求的日益提升、化学工业的日益进步，尤其是纳米材料的应用，这些缺点的消除就变得自然而然。可以说，数码印花技术的前生就是网印技术，而数码印花的昂贵造价和低的产出，给网印技术的主导地位保留了大部分市场份额。鉴于上述理由，笔者对“涂料印花”这一古老的工艺，进行了深入的研究和探讨，经反复实验后，问题一一被攻克，并且进入了成熟和推广的阶段，使老工艺焕发出新的生命力。

颜料料径问题

小于1μm的物质我们称做纳米级材料。一个水分子的结构式H2O=18（分子量），粒径为5埃，即0.5nm。我们常说，这块网布150目、300目，那么目数怎样换算成直径呢？它的公式是37μm/400目即400目÷300目=1.33/1。37μm×1.33=39.231μm，例如目数为3000目，它的粒径ф=3.9231μm。水分子的粒径为0.5nm，分子量为18，那么一个分子为655.381μm的物体（指非线型结构）（C17H9Ba3/2SO3Na）即颜料艳胭脂红的结构式，推导它的粒径约为35nm。印染涂料，若想达到极柔软的目的，它的涂膜一定是极薄的，但一定要让涂膜厚度大于颜粒的粒径，这就要求颜料的粒径越小越好。那么，单个颜料的粒径约为35nm，为什么我们的商品颜料粒径却会是60~1000目呢？这与有机颜料生产有关。有机颜料、染料都是水相合成的。当合成完成后，要把它与水分离，即盐析、沉淀、过滤、干燥、破碎、筛选。这样，单个分子失去了独立存在的介质，被分子之间的范德华力吸引，变成了千万个分子聚集的晶体。当然，有些工厂采用了喷雾干燥法生产，但失水浆料中二聚现象仍难以消除，难以得到纳米级的产品。

书报印刷油墨的颜料粒径要求小于7μm，纺织品要求颜料的粒径小于0.5~0.1μm，即100~500纳米，采用球磨、砂磨、气流磨将颜料破碎，是我们常用的方法即物理方法。由于有机物的胶体性质，很难破碎到3000目，即3.9μm，远远大于0.1~0.5μm，这就成了我们“涂料印花”手感柔软难以攻克的瓶颈。

用化学工艺得到纳米级着色材料

我们仍以有机颜料“艳胭脂红”为例，从化学结构、制造工艺来阐述：

一、由邻氨基苯甲酸重氮化后，与2萘酚-3,6一二磺酸钠盐偶合制得媒价红9染料。

通过以上工艺流程可以看出邻氨基苯甲酸重氮化后，与2萘酚-3.6—二磺酸钠进行偶合，制得C.1媒介红。此时，所得偶合物为染料，分子中含有2个Na2SO4分子，因此溶解于水。到了第二阶段，将Al2(SO4)3与Na2CO3反应制得不含SO42-的Al(OH)3分散液中，再用AlCl3调节PH值，然后加入BaCl2溶液及ZnO，生成C.1媒介红的钡盐化合物。此时，媒介红钡盐化合物，即变成了颜料——不再溶于水和有机溶剂。可见，颜料和染料，不同之处在于化合物分子是否含有可溶于水的基团。尽管单个分子是纳米级材料，但在被水分离变成晶体后，一个是可逆的，另一个是不可逆的。不可逆的材料难以成为纳米级材料。

那么，溶解于水的染料可否作涂料的色浆呢？染料在水中可保持它的独立存在，即纳米特点，这是它的优势。但染料分子中，含有磺酸基团、羧基、羟基等基团，这些基团都溶解于水。但实践证明，大部分基团都可以和纤维中、树脂中的活性基团在加热的条件下聚合或自聚。涂膜在失水后，染料在树脂的包膜中，可溶基团与水隔绝，不再存在被溶解的风险。笔者用自制的树脂试验，让这一假设变成了现实。获得沸水固色率（100℃）90%，50℃固色率95%，常温水浸泡2天后，固色率为100%，干擦牢度4级湿擦牢度3级的样品。由于染料上面罩了一层薄膜，即无色的玻璃体，使染料对光的反射加强，所以色彩的鲜艳度加强而不是减弱。为什么不能在100℃时固色率达到100%？我认为，可能是染面的表面尚有一些未被包覆或未反应完全的染料。

会呼吸的树脂

以水代替有机溶剂的涂料称为水性涂料。乳胶涂料是水性涂料的一类，几乎不含VOC。绿色环保乳胶又称乳液，它是以水为介质合成的，具有分子量高而粘度低的特点，工艺简单。乳液成膜靠分散相（即水）的挥发，树脂颗粒紧密堆积过程中，毛细管作用和压缩聚合物变形融合形成了连续膜。它可以气干，也可加温烧烤。在高温（140~150℃）条件下继续与其它的活性基团聚合和自聚，变成更大的体型结构。乳液的适用粒径范围是200~500mm。由于它形成的涂膜始终存在毛细管，所以乳液是合成树脂中会呼吸的树脂。

用丙烯酸类单体聚合制成的树脂对光的主吸收峰在太阳光谱之外，具有特别优良的耐光氧化性及耐户外老化性能。色浅、水白、透明，强紫外线照射下不降解、不黄变，能保持原有的光泽及色彩。耐热、耐烘烤，在230℃温度下不变色；耐腐蚀，有较好的耐酸、碱、油脂、洗涤剂等化学品玷污性能。通过选择性能各异的单体共聚合，可以制得极为柔软，又透气，适用于纺织品的树脂。事实上，纺织工业在印染后的织物整理中，使用树脂整理已有悠久的历史，笔者在此不再赘述。

但值得补充的是，在印花工艺中，必须调制浆料，使染液变成稠厚而有粘性的色浆，才能印出鲜艳丰满、五彩缤纷的花布。印花完成后，这些浆料都要彻底皂煮洗涤，费工又费时，20世纪70年代后期，国外先后研制成合成增稠剂，以代替传统的糊料。这些合成增稠剂有它的独特流变性，属于假塑性流体，具有极高的触变性。用它调制的色浆，在施工时，粘度随刮刀的运动而急剧下降，显出良好的流动性，当刮刀的作用力消除后，粘度急剧上升恢复。无流淌、不甩墨，用它印制的花纹轮廓清晰，能顺利通过300目网印。但是，合成增稠剂（指个别品种如PTF）的主要优势还在于，干后不需要皂煮洗涤，把它与固色用的丙烯酸树脂混为一体，共同组成固色的包膜。因为制作合成增稠剂的原料主体和合成工艺与丙烯酸乳液几乎是大同小异，所以，它具备了增稠和固色2项功能。

印花好、染布若何？

通过以上讨论，您或许可接受笔者的讲述，涂料印花缺点或可解决，但此说法可否推广应用于大面积布匹的染色呢：答案是肯定的。不同之处在于染液中不加或少加糊料。当染液加入树脂后，用搅拌机充分使树脂分布均匀，让布通过染缸沾满染液，轧干、吹干、高温固色即可。整个工艺像传统的树脂整理一样。当然，印染前的处理，如退浆、烧毛、丝光、酶漂、印染后的拉幅、定型、轧光、防护（如防霉、防火）柔软等整理，视成品的档次、种类、特性进行。

结语

在广东，大家都把印染厂称做水洗厂，可见水对印染厂的运行起着重要作用且用量极大。一个日产30万米花色布的工厂，日用水约9000m3，除小部分通过蒸汽形式排出来，几乎大部分含有各种染料和各种染化原料，如果全部排放到下水道进入江河湖海就会严重污染环境。采用笔者的工艺后，用水量可降低至70%，除染前处理（如有些针织白布，不需要前处理）和染后整理用水，除了调色浆，洗网用水之外，基本上毋须更多用水。

另外，比起传统的印染所用的染料，由于染色、固色过程中，没有外泄（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达到70%，变成涂料印染后，上染率可提高到95%。此外，助染化工原料如尿素、纯碱、烧碱、元明粉，淀粉糊料等，可以一概不用。印花机、染色机一机多用，使原有曲折往返的工艺路线变得简单而直接。当然能源消耗减少，节约人工等，不一而足。