纯棉织物活性染料数码印花上浆工艺研究

段继辉 朱敏 俞音豪 陈文

纯棉织物活性染料数码印花上浆工艺研究

段继辉 朱敏 俞音豪 陈文

为提高棉织物织物喷墨印花产品质量为目的，对棉织物活性染料数码印花上浆工艺进行了研究，分析上浆配方工艺参数对棉织物数码印花效果的影响。测试了不同参数条件下产品喷墨印花效果。结果表明：海藻酸钠用量3%、碳酸氢钠用量4%、硫酸钠用量2%、尿素用量4%，此上浆工艺在喷墨印花色彩得色量，精细度，稳定性上都有较好体现。

棉织物；数码印花；上浆；K/S值

近年来，数码印花技术得到了迅速的发展。与传统印花相比，数码印花工艺清洁，生产过程灵活，可以进行远程定货，纳入供应链网络，是未来纺织品印花技术发展的方向[1]，但是纺织品喷墨印花在实际应用中却达不到预期的效果，存在很多问题，例如喷墨印花在纺织品上的颜色深度不够，与电子图案的色差较大等，因而限制了纺织品喷墨印花的发展。目前关于喷墨印花的研究大都集中在喷墨印花设备速度的提升和喷墨印花墨水的制造，以及喷墨印花技术的进展方面[2]。活性染料喷墨印花生产工艺中，织物的上浆工艺配方将直接影响喷墨织物得色浓艳度,花型精细度，渗透效果，色泽均匀度等质量指标，是数码印花生产中至关重要的环节[3]。数码印花目前在真丝羊毛等织物上应用较多，在棉织物的应用较少，主要原因是目前数码印花成本较高，棉产品的附加值较低所致。随着技术进步，数码印花将成为纺织品印花生产的主流。本文就活性染料墨水在棉织物上浆进行了研究，探讨棉织物上浆工艺对活性染料喷墨印花影响因素，并进行分析。

1 试验部分

1.1 试验材料与设备

材料：纯棉平纹织物(40S*40S;102g/m2)。

药品：海藻酸钠（工业级）、尿素（工业级）、无水碳酸氢钠（分析纯），碳酸钠（分析纯），中性皂片（标准级）.活性染料墨水（工业用品，宏华数码科技有限公司生产）。

仪器：均匀小轧车（瑞比公司制造），DBP-1618数码印花机（宏华数码科技有限公司生产），Datacolor SF600测色仪（美国Datacolor公司）。

1.2 试验方法

工艺流程：织物上浆一烘干一喷印一汽蒸一冷水洗一热水洗一皂洗一热水洗一冷水洗一烘干。

量分数为8%海藻酸钠原糊制备：量取92ml蒸馏于250ml烧杯中，加热至80℃.将预先称好的海藻酸钠分次撒入热水中，边撒边搅拌，撒完后继续搅拌30min，呈半透明糊状备用。

上浆：在均匀轧车上对织物进行一浸一轧，，轧余率100%。100℃下针板拉幅烘干烘干后进行打卷，冷却后密封。

喷印：由色卡软件生成品红，黄，青，黑4色5cm*5cm色块，以80%通道墨量喷印。打印条件为：双向，4pass，纯棉颜色管理曲线。

汽蒸：102℃饱和蒸汽条件下汽蒸10 min。

皂洗：浴比1:40，中性皂片2 g/L，碳酸钠2 g/L，95℃，10 min。

1.3 测试

1.3.1 K/S值的测定

表观深度K/S值甩测色配色系统测定。K/S值越大，表示织物表面颜色越深，材料对光的吸收能力越强。K/S值的变化反映织物颜色深度的变化。

1.3.2 精细度

喷印后，经过后处理.观察色块边缘线条是否清晰，来衡量图案精细度。

1.3.3 牢度测试

耐洗牢度测试参考GB/T 3921—2008《纺织品色牢度试验耐皂洗色牢度试验》。耐磨擦牢度测试参考GB/T 3920—2008《纺织品色牢度试验耐摩擦色牢度试验》。

2 结果与讨论

2.1 海藻酸钠用量对喷印效果的影响

海藻酸钠糊的作用是防止花型的渗化，但其用量太多形成的膜会对染料上染不利，且不易水洗。对海藻酸钠用量对棉织物喷印效果（K/S值，精细度）进行试验，结果如表1。

表1 海藻酸钠用量对喷印效果的影响

由表1可看出，随着海藻酸钠用量增加，K/S值逐渐减小，海藻酸钠的主要作用是防止花型的渗化，在汽蒸固色时，对染料渗透并上染纤维存在一定的阻力，海藻酸钠用量越大，膜越厚，对染料上染纤维的阻力越大，所以会出现随着海藻酸钠用量增加K/S值逐渐减小，棉织物表面得色深度下降的现象。但是随着海藻酸钠用量的减少，不能起到防渗化的作用,图案边缘的清晰度也在变差，低于2%以下，图案的边缘已有明显的渗化。综合考虑一般厚度的织物海藻酸钠用量选择3%为宜。

2.2 尿素用量对喷印效果的影响

在海藻酸钠糊料的基础上，考查尿素质量分数对纯棉织物喷印效果（K/S值，精细度）的影响，结果见表2。

表2 尿素用量对喷印效果的影响

由表2可看出，随着尿素用量增加，印制织物表面的得色量逐渐提高，大于4%后逐渐平衡之后,又略有下降。尿素的作用是在汽蒸过程中吸湿，使纤维溶胀，帮助染料向纤维内渗透并上染纤维，提高颜色的得色量，同时也提高了颜色的鲜艳度。但尿素用量过大会使预处理织物在存放过程中大量吸湿，印花后的皂洗过程将使废水中的尿素含量大大增加，引起环境富氧，同时用量大于5%时，图案边缘有渗化迹象。综合考虑一般厚度织物尿素用量控制在4%。尿素用量太大，会使纤维的手感变差。

2.3 碳酸氢纳用量对喷印效果的影响

碳酸氢钠是活性染料染色工艺中常用的碱剂，它的碱性较弱，有利于浆料的稳定，、也可减少汽蒸前染料的水解。碳酸氢钠浓度的高低直接影响到键合染料的数量和牢度，碳酸氢钠在印花过程中起固色的作用。在糊料和尿素试验基础上，考查碳酸氢钠质量分数对K/S值的影响，结果见图1。

由图1可看出，随着碳酸氢钠用量增加，K/S值先增加后略有下降。碱是活性染料固色剂，活性染料在一定的碱性条件下与纤维发生化学键结合，同时染料的水解也在发生，所以过量的碳酸氢钠，增加活性染料水解的量，所以出现随着碳酸氢钠用量增加，K/S值先增加后下降。有实验数据得出：以80%通道墨量喷印，碳酸氢钠用量为4%时，固色率最高。

2.4 硫酸钠对喷印效果的影响

在以上试验的基础上，选用海藻酸钠用量为3%、尿素用量为4%，碳酸氢钠用量为4%时，改变硫酸钠用量，探讨硫酸钠用量对印花的影响,实验步骤参照1.2.1，结果见图2。

由图2可看出，电解质的用量对得色率的影响不是十分明显，当硫酸钠用量在0%～4%范围时，K/S值有一定的提高，从数据看提高的幅度不是很大。用量在大于4%以后，K/S值基本趋于稳定；考虑到电解质浓度过高，将增加染料集聚程度，会影响到产品色牢度，因此选择硫酸钠用量为2%。在丝绸产品上浆工艺中，电解质会造成丝绸灰伤，而影响品质，建议浆液中不加硫酸钠。

图1 碳酸氢钠用量对K/S的影响

图2 硫酸钠的用量对K/S的影响

2.5 其他添加剂对印花效果的影响

2.5.1 增白剂4BK对印花效果的影响

在上浆液中添加增白剂的目的是增加白底白度，提高花型颜色的鲜艳度。但是增白剂本身也是以染料的状态和纤维结合，用量过大反而会影响活性染料的得色率，通过实验，增白剂用量控制在5%以内为宜。增白剂选择上主要以水洗牢度好，耐碱性条件为宜。

2.5.2 添加其它防渗化剂的影响

据资料[5]显示，变性淀粉不但抱水性远强于海藻，而且得色率也优于海藻酸钠。但糊料的用量偏低，对颜色鲜艳度有影响。目前采用有两种或两种以上增稠剂复合使用，以提高使用效果。杨宏林、项伟等研究[6]显示，采用海藻酸钠和变性淀粉1:3复配，对桑蚕丝织物数码印花上浆前处理，其效果良好。林旭、苏春涛等研究[4]显示，采用P3复合糊料质量3%对丝绸素绉缎面料上浆处理喷印效果有较好的体现。由此可见，复合糊料是降低成本，提高喷印效果的有效途径。

2.6 汽蒸时间对喷印效果的影响

活性染料印花产品汽蒸时间也是至关重要的。在汽蒸过程中，碳酸氢钠分解，织物上的色浆的碱性增加，促使染料与纤维反应。染料分子与纤维素反应在一定温度、湿度、酸碱度反应一定时间有一个最高反应率的点，在那点的显色效果最好，上染率最高。不足汽蒸时间，活性染料上染率不够，颜色偏浅，又由于不同颜色的染料上染率不一致产生偏差等。时间过长，超过了反应的最佳时限。一方面浪费了能源，更重要的会使染料分子，纤维素水解及其他助剂变性等情况发生，蒸化出来的图案色泽暗淡。通过实践检验，本文使用的四种染料，以80%通道墨量喷印深度，102℃饱和蒸汽条件下，适宜的汽蒸时间为10～12min为宜。

2.7 印花织物的各项牢度测试结果

按照以上所得的优化上浆工艺配方(海藻酸钠为3%，硫酸钠用量为2%，碳酸氢钠用量为4%，尿素用量为4%,轧余率100%)对纯棉织物进行上浆处理。在数码印花机上用品红，黄，青，黑4色，以80%通道墨量喷印)进行喷印，后处理后，对色快进行牢度测试，结果见表3。

表3 数码印花产品色牢度测试结果

从表3可看出，印花后织物的水洗牢度及摩擦牢度均能满足国家对纺织品及服装标准的要求。

3 结果与展望

通过对防渗化剂及相关助剂的试验,确定了棉织物活性染料数码印花织物前处理上浆工艺为：海藻酸钠用量0.5%～1%、碳酸氢钠用量4%、硫酸钠用量5%、尿素用量5%，印花后织物的各项牢度优良，耐水洗、耐摩擦牢度均达到了4级以上。

目前数码印花还存在成本较高，突出问题是墨水价格，设备投入,喷头价格高，企业缺乏大批的专业人才等问题。各大供应商,染料企业已着手这方面的研究，相信在数码印花产品的市场不断扩大的背景下，必将会有更多性能更为优越，价低的液体染料产生。专业人才的投入也将促进数码印花的快速发展。

[1]方泓钊，侯有军，梁天祥，等.数码喷墨印花技术的研究现状及发展趋势[J].印染助剂，2011，28(9)：5-9.

[2]王国军，陈瑾，宋志臻等.活性墨水数码喷印技术在真丝面料上的生产应用[J].纺织导报，2004(3)：40-43.

[3]朱立.真丝织物喷墨印花技术研究[D].上海:东华大学，2004：64-65.

[4]林旭，苏春涛，项志齐，等.丝绸数码印花前处理工艺研究[J].丝绸，2013，50（1）：29-32.

[5]付中诚，陈深，艾栋梁等.数码印花活性墨水的性能及其应用[J].印染，2005(10)：11-12.

[6]杨宏林，项伟等.桑蚕丝织物数码喷墨印花上浆工艺研究[J].丝绸，2011，48(12)：6-7.

Study on the Sizing Technology of Digital Printing with Reactive Dyed Cotton Fabrics

DUAN Ji-hui ZHU MinYU Yin-haoCHEN Wen

To improve the quality of ink jet printing of cotton fabrics,this paper studies sizing technology of digital printing with reactive dyed cotton fabrics,analyzes the effect of sizing formulation parameters on the digital printing result of cotton fabrics.The ink jet printing effects in different parameters have been tested. Theresults show thatwith the amountof3%sodiumalginate,4%sodiumbicarbonate,2%sodiumsulfate and 4%urea,the sizing technology will achieve the best effect in dye uptake,intricacy and stability.

cotton fabrics;digital printing;sizing;K/S value

TS190.5

C

1674-2346(2014)04-0019-05

10.3969/j.issn.1674-2346.2014.04.005

（责任编辑：田犇）

2014－06－03

段继辉，男，浙江纺织服装职业技术学院，卓越技师（浙江宁波315211）

朱敏，女，浙江纺织服装职业技术学院，卓越技师（浙江宁波315211）

陈文，女，浙江纺织服装职业技术学院，高级实验师。研究方向：低碳环保染整工艺（浙江 宁波 315211）