涂料数码转移印花干打印胶浆的研制

2022-01-09郝晴晴刘金树

印染助剂 2021年12期

李琳，郝晴晴，刘金树

（河北科技大学纺织服装学院，河北石家庄 050000）

数码转移印花是由数码喷墨印花机将图案打印到特定转印纸上，然后将印花纸覆盖于待印布料表面，通过加热加压将印花纸上的图案转移到布料上完成印花。转移印花能够精确印制图案，同时几乎不会引起环境污染，便于间歇式机械化生产，工艺流程简单，无需固色，有逐渐替代传统印花的势头。数码转移印花多为分散染料对涤纶织物印花，在织物选择和色域上有很大的局限性［1］。涂料墨水通过黏合剂附着在纤维表面，适用于所有纤维，尤其是混纺织物，有很好的发展前景。我国涂料数码喷墨印花处于起步阶段。本研究采用黏合剂、增稠剂、增塑剂、钛白粉及其他辅助成分制备涂料数码印花胶浆，作为涂料墨水和热熔胶层的连接桥梁，使涂料墨水可以牢固地附着于热熔胶膜上；再将离型纸揭下，使热熔胶层贴在织物上，对织物进行加热加压，图案即完全转印。探讨胶浆组成及配比对织物白度、弹性、耐摩擦色牢度及着色K/S值等指标的影响，最终确定制备胶浆的优化工艺。

1 实验

1.1 材料与仪器

材料：白色纬编32s弹力面料（棉95%，氨纶5%），聚丙烯酸酯类黏合剂，钛白粉，羟乙基纤维素增稠剂，JFC 非离子型润湿剂，9166 分散剂，液体石蜡，丙二醇，阳离子增艳剂（含有伯氨基团的聚胺类，自制），高温交联剂（市售）。

仪器：A3UV 平板打印机（深圳东申彩印科技有限公司），WSB-2 型数显白度仪（上海平轩科学仪器有限公司），Color I5 型测色配色仪（美国爱色丽公司），Y-571A 型干（湿）摩擦牢度仪（温州市大荣纺织标准仪器厂）。

1.2 涂料数码转移印花干打印胶浆的制备

向烧杯中加入水、黏合剂、润湿剂、阳离子增艳剂及分散剂等，一边搅拌一边加入钛白粉，高速搅拌一定时间，待钛白粉分散均匀后加入一定量增稠剂，搅拌，再加入增塑剂（液体石蜡与丙二醇），制成水性涂料数码转移印花胶浆。

1.3 数码转移印花工艺

转印纸的制作：在离型纸上均匀涂覆热熔胶膜→在热熔胶层上均匀涂覆或网印干打印水性涂料数码转移印花胶浆→在一定温度下干燥后喷印水性涂料图案。

转移印花：揭掉离型纸→将热熔胶层覆盖于需要转印的织物上→在一定温度、时间、压力下压烫完成印花。

1.4 测试

1.4.1 黏度

按照GB/T 22235—2008《液体黏度的测定》，采用数字黏度计测定。

1.4.2 白度

将织物折叠到不透光，按照GB/T 17644—1998《纺织纤维白度色度试验方法》测定，在不同位置测试3次，取平均值。

1.4.3 K/S值

将印花织物折叠至不透光，用测色仪在D65光源下测量最大吸收波长下的K/S值（每个试样均采取同一花型的同一位置），测量3 次，取平均值。K/S值越大，织物喷印颜色越深。

1.4.4 色度

将印花织物折叠至不透光，用测色仪在D65光源下测量数码印花部位的L值，取3 个不同位置测量，取平均值。

1.4.5 耐摩擦色牢度

干摩擦：取一块50 mm×50 mm 的白色棉布固定于仪器的摩擦头上，摩擦10 次后取下，用标准比色卡对比摩擦布，评定干摩擦色牢度。

湿摩擦：取一块50 mm×50 mm 的白色棉布，用仪器的液槽及轧辊浸轧，固定在摩擦头上，摩擦10 次后取下，用标准比色卡对比摩擦布，评定湿摩擦色牢度。

1.4.6 拉伸韧性

剪取80 mm×40 mm 高弹织物，将配制好的胶浆刮涂于织物上（刮涂3 次），80 ℃烘干，120 ℃焙烘1.5 min。将该弹性织物在高弹方向从原始80 mm 拉伸至150 mm，观察织物表面的裂纹情况，视裂纹情况将胶膜弹性分为5 个等级（Ⅰ级：初始拉拽时较用力，后突然省力，裂纹宽且长，十分明显，可看到原本的织物颜色；Ⅱ级：初始拉拽时较用力，后突然省力，裂纹明显，但相对Ⅰ裂纹较细，有明显缝隙；Ⅲ级：初始拉拽时较省力，后拉力逐渐变小，裂纹变短变少，有明显缝隙；Ⅳ级：初始拉拽时较省力，后拉力减小不明显，裂纹不太明显，有些许缝隙；Ⅴ级：初始拉拽时省力，后拉力不变，无裂纹，有几处呈点状缝隙。）

2 结果与讨论

2.1 胶浆组分对胶膜弹性、白度及胶浆黏度的影响

2.1.1 黏合剂用量对胶膜弹性的影响

聚丙烯酸酯类黏合剂能形成光泽度较好的耐水薄膜，在室温下柔韧且富有弹性，具有黏度低、牢度好、柔韧性好等优点。由表1 可知，随着黏合剂用量增加，胶膜拉伸韧性逐渐增强，当黏合剂用量为60%时，拉伸织物后胶膜层几乎无裂纹且具有较好的柔韧性。继续增加黏合剂用量，裂纹及缝隙变化不明显，且有粘手现象，故黏合剂用量确定为60%。

表1 黏合剂用量对胶膜拉伸韧性的影响

2.1.2 增稠剂用量对胶浆黏度的影响

本实验以羟乙基纤维素作为增稠剂，其水溶性和保水性均较好，对涂膜性能影响小，具有增稠效率高、耐电解质性能好、相容性好、储存稳定、黏度稳定性佳等优点。纤维素分子链是由脱水葡萄糖组成的带有羟基的聚合链，可以通过分子内或分子间形成氢键，也可以通过与水发生剧烈的水合作用和分子链缠绕实现水相黏度的提高［2-3］。由表2 可知，随着增稠剂用量增加，印花胶浆黏度逐渐增大。当增稠剂用量低于1%时，黏度偏低，胶浆会渗入织物，造成遮盖力下降且不平整；当增稠剂用量为1%时，胶浆黏度适中，并具有较好的流动性，涂覆过程流畅；当增稠剂用量高于1%时，胶浆黏度过稠，无法正常进行涂覆且影响牢度。故增稠剂的优化用量为1%。

表2 增稠剂用量对胶浆黏度的影响

2.1.3 钛白粉用量对织物白度的影响

当使用较浅颜色的涂料对深色织物进行印花时，需要胶浆具有一定的遮盖性与较高的白度，使印花基底白度增加，涂覆后白度越高，印花图案的色彩越饱和鲜艳。二氧化钛折射率高，具有纯洁的白度和良好的遮盖力，不仅能增强涂料的性能（使涂料拥有更好的遮盖力、耐候性），还能提高涂膜的强度和吸附力，防止出现较大的裂缝，延长使用寿命。钛白粉能够在胶浆涂层表面形成一层或多层多孔包膜，使涂层孔隙率增大，光线照射时，经过多孔隙的反复折射，大大增加涂覆胶浆后织物的白度［4］。由图1 可以看出，随着钛白粉用量增加，涂覆后织物的白度增加，当钛白粉用量大于20%后，织物白度增加幅度逐渐平缓，且钛白粉用量过高会影响牢度，使织物手感变硬，因此确定钛白粉优化用量为20%。

图1 钛白粉用量对涂覆胶浆后织物白度的影响

2.2 增塑剂用量对涂覆胶膜织物拉伸韧性的影响

增塑剂是一种分子质量较低、挥发度很小的有机化合物，主要用来增强涂膜的柔韧性，其作用机理是增塑剂分子插入聚合物分子链之间，削弱聚合物分子链之间的应力，增强聚合物分子链的移动性，降低分子链的结晶度，从而使聚合物的塑性增加。对于某些脆性的涂料基材来说，要想获得具有较好柔韧性和其他机械性能的涂膜，加入增塑剂非常关键［5］。常用的增塑剂多为邻苯二甲酸酯类，但此类增塑剂有毒，对人体危害较大，丙二醇为水性增塑剂，液体石蜡为拒水性增塑剂，为获得良好的打印效果与较强的拉伸韧性，选用两种增塑剂协同增效。

2.2.1 丙二醇用量

丙二醇是一种非常重要的有机化工原料，其性能优良（黏性、吸湿性好），并且无毒，广泛用于稀释剂、增塑剂等。由表3 可以看出，随着丙二醇用量增加，涂覆胶膜织物的弹性和韧性逐渐增强，当丙二醇用量大于5%后，胶膜拉伸韧性增强效果不明显，因此丙二醇用量选择5%。

表3 丙二醇用量对涂覆胶膜织物拉伸韧性的影响

2.2.2 液体石蜡用量

液体石蜡是由石油所得精炼液态烃的混合物，主要为饱和环烷烃与链烷烃混合物，具有增塑效果好、来源丰富、成本低廉、污染性小等优点。由表4 可以看出，随着液体石蜡用量增加，涂覆胶膜织物的拉伸韧性逐渐增强，当液体石蜡用量为5%时已达到Ⅴ级，在强力拉伸下胶膜几乎无裂纹出现，当液体石蜡用量继续增加时，拉伸效果变化不明显，因此液体石蜡用量选择5%。

表4 液体石蜡用量对涂覆胶膜织物拉伸韧性的影响

2.3 阳离子增艳剂用量对印花图案色彩鲜艳度的影响

含有伯氨基团的聚胺类弱阳离子增艳剂与黏合剂中少量阴离子乳化剂具有一定的相容性，能够增加织物表面张力，提高涂料附着力，得到色泽鲜艳的印花织物［6］。由于伯氨基团为弱阳离子基团，当均匀涂覆于织物表面时，可使织物表面呈弱阳性，与涂料墨水中的阴离子产生亲和力，减少墨水的渗入，从而获得鲜艳的色彩。阳离子增艳剂用量对涂料喷印图案色彩鲜艳度的影响见表5。

表5 阳离子增艳剂用量对涂料喷印图案色彩鲜艳度的影响

由表5 可以看出，随着阳离子增艳剂用量增加，印花图案的K/S值及L值逐渐增大，图案色彩更加鲜艳。当增艳剂用量为1.5%时，印花图案颜色鲜艳、轮廓清晰，织物表面平整；当增艳剂用量大于1.5%时，涂料墨水在织物表面局部分布不均匀，涂料墨水聚集，出现堆墨现象，使图案模糊不清。因此阳离子增艳剂用量选择1.5%。

2.4 高温交联剂用量对印花图案色彩鲜艳度及耐摩擦色牢度的影响

由于涂料数码印花为表面得色，为提高耐摩擦色牢度，需要在胶浆中加入交联剂，使其在黏合剂大分子长链间形成架桥键，更好地形成网状结构，成膜后使得涂料墨水发色成分更加难以脱落，以此增加耐摩擦色牢度［7］。由表6 可以看出，随着交联剂用量增加，织物印花图案的K/S值、L值及耐摩擦色牢度均逐渐增大。当交联剂用量为1.0%时，耐摩擦色牢度已经达到最大值；当交联剂用量超过1.0%时，随着交联剂用量增加，胶浆体系变得较不稳定，久置会出现破乳迹象。因此交联剂的优化用量为1%。