糊料在真絲織物數(shù)碼印花上的應(yīng)用研究

南海云，周 赳

(浙江理工大學(xué) 浙江省絲綢與時(shí)尚文化研究中心，杭州 310018)

紡織品數(shù)碼印花是計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)與紡織品印花工藝的結(jié)合，運(yùn)用數(shù)碼噴墨技術(shù)將印花墨水噴射到紡織品表面，然后經(jīng)汽蒸固色、水洗等后整理，形成所需花樣[1]。相較于傳統(tǒng)印花，數(shù)碼印花具有低耗能、低污染、快速靈活等優(yōu)點(diǎn)，在保證高品質(zhì)印花的基礎(chǔ)上，還能滿足人們的個(gè)性化定制、小批量生產(chǎn)等需求，具有廣闊的應(yīng)用前景[2]。

由于真絲織物具有良好的手感、光澤及高柔彈等特性，深受廣大消費(fèi)者的喜愛。在紡織品印花領(lǐng)域，真絲印花織物具有花色品種繁多、圖案精細(xì)、顏色豐富等優(yōu)點(diǎn)。應(yīng)用數(shù)碼噴墨印花生產(chǎn)定制化真絲印花織物一直是相關(guān)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，花型輪廓的清晰度及印花色深度是反映真絲印花織物產(chǎn)品外觀效果的兩項(xiàng)主要指標(biāo)。要保證花型輪廓的清晰度及印花的色深度，就要防止染料沿花型輪廓邊界滲化的同時(shí)提高印花時(shí)染料的上染率[3-4]。受限于數(shù)碼印花設(shè)備的高要求，常規(guī)印花中的增稠劑、保濕劑、堿劑等不宜加入墨水中[5]。真絲織物特殊的纖維紋理及表面結(jié)構(gòu)導(dǎo)致其直接應(yīng)用于數(shù)碼印花時(shí)易產(chǎn)生滲化問題，使花形輪廓不清晰，難以滿足實(shí)際生產(chǎn)加工的需要。為此，研究者常對(duì)真絲織物進(jìn)行上漿預(yù)處理，即在其表面均勻地覆蓋一層糊料，通過阻塞纖維的縫隙來解決滲化問題，目前已取得一定的成效[6]。但是上漿漿膜的親水性、強(qiáng)力等特性對(duì)真絲上漿織物的物理性能及后續(xù)的數(shù)碼印花印制性能都具有較大的影響。

海藻酸鈉是應(yīng)用廣泛的數(shù)碼印花前處理漿料，其分子結(jié)構(gòu)中—COO-基團(tuán)間的靜電斥力使其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)較疏松，結(jié)構(gòu)黏度較低(印花黏度指數(shù)PVI≈0.78)，上漿前處理過程中流變性能較差[7]。而且，由于其吸水性太強(qiáng)，蒸化后易滲化，導(dǎo)致花型清晰度下降，在精細(xì)花紋和大面積印花時(shí)效果不佳。針對(duì)該問題，本研究通過將多種不同商品糊料對(duì)真絲織物進(jìn)行上漿處理，并對(duì)前處理真絲織物數(shù)碼印花圖案效果進(jìn)行分析，研究前處理糊料對(duì)真絲織物數(shù)碼印花的影響，建立適用于真絲織物的數(shù)碼印花工藝，為真絲數(shù)碼印花的市場(chǎng)化、產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用提供理論參考和實(shí)踐指導(dǎo)。

1 實(shí) 驗(yàn)

1.1 材料與儀器

材料：平方米質(zhì)量為65 g/m2真絲素縐緞(杭州萬(wàn)事利絲綢文化股份有限公司)，天然多糖類糊料海藻酸鈉(工業(yè)級(jí)，青島明月海藻集團(tuán)有限公司)，多組分復(fù)配型天然糊料DGT-6、聚丙烯酸類糊料Pink、淀粉醚化改性糊料ARJ、聚丙烯酸類M-PL-1、植物種子膠類糊料優(yōu)彩素286、豆科胚乳多糖類糊料DITPRINT DF LEE、豆科胚乳多糖類糊料DITPRINT DF LAX(工業(yè)級(jí)，D-LIN化學(xué)(上海)有限公司)，尿素、小蘇打、元明粉(分析純，杭州高晶化工有限公司)，品紅色墨水、黃色墨水、藍(lán)色墨水、黑色墨水(杭州宏華數(shù)碼科技股份有限公司)。

儀器：P-130臥式軋車(廈門瑞比精密機(jī)械有限公司)，VEGA3000噴墨印花機(jī)(杭州宏華數(shù)碼科技股份有限公司)，M-6連續(xù)式定型烘干機(jī)(杭州三錦儀器設(shè)備有限公司)，Datacolor SF650測(cè)色配色儀(美國(guó)Datacolor公司)，KH-7700三維視頻顯微鏡(日本HIROX公司)，Y571B織物摩擦牢儀(溫州方圓儀器有限公司)，YG611日曬氣候色牢度儀(湘西吉首儀器有限公司)，Nucybertek Phabromet智能風(fēng)格儀(美國(guó)Nucybertek公司)。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 真絲織物前處理

按表1配方，將一定質(zhì)量的糊料緩慢加入300 mL燒杯中，邊攪拌邊加入80 mL的去離子水，一直攪拌至原糊呈透明糊狀，待用。將稱量好的堿劑、尿素、元明粉等助劑在去離子水中溶解后，邊攪拌邊倒入燒杯，攪拌至均勻透明，備用。在臥式軋車上，用8種上漿原糊對(duì)真絲織物進(jìn)行二浸二軋(壓力1.0 kg/cm2，轉(zhuǎn)速12 r/min)處理，上漿量在7.0%左右，皂洗、烘干冷卻后待用。

表1 8種上漿原糊配方Tab.1 Formulas of eight sizing pastes

注：尿素用量10%；小蘇打用量3.0%；元明粉用量3.0%；其余用水補(bǔ)足。

1.2.2 真絲織物數(shù)碼印花

用Corel Draw軟件制作10 cm×10 cm的藍(lán)、品紅、黃、黑四色數(shù)字色塊圖案，并通過數(shù)碼印花機(jī)在100%噴墨量，720 dpi×540 dpi條件下進(jìn)行噴印。

1.2.3 印花后處理

將印花后的真絲織物在102 ℃飽和蒸汽下蒸15 min，然后將數(shù)碼印花織物置于浴比1︰25、皂洗劑DM-1522 1 g/L的皂洗液中，85 ℃下皂洗6 min，烘干待用。

1.3 測(cè)試方法

1.3.1 墨水滲化度

用色卡生成器設(shè)計(jì)一定尺寸的黑、紅、黃、藍(lán)四色色塊，噴印后再用Image軟件測(cè)定四個(gè)色塊的實(shí)際圖案面積[8]。根據(jù)下式計(jì)算墨水在織物上的滲化程度R:

(1)

式中：S為印花圖案的原設(shè)計(jì)面積，cm2；S′為噴墨印花后圖案的實(shí)際面積，cm2。

根據(jù)既有施工經(jīng)驗(yàn)，每班平均每日可更換短軌枕40 塊，按照“隔三換一”的原則進(jìn)行計(jì)算。如圖1所示，更換軌枕區(qū)段的長(zhǎng)度L1取100 m，鋼軌抬高高度h取0.3 m，延伸拆卸扣件區(qū)段的長(zhǎng)度L2取10 m，由此得到施工區(qū)段的總長(zhǎng)L為120 m。

1.3.2 精細(xì)度

采用軟件分別設(shè)計(jì)出寬度為0.25、0.5、1.0、2.0、4.0 mm粗細(xì)的交叉十字直線，通過數(shù)碼印花機(jī)在真絲織物上噴印出8種糊料處理下黑、紅、黃、藍(lán)四色圖案，經(jīng)汽蒸、皂洗后烘干待用。采用3D視頻顯微鏡，在50倍放大鏡下拍攝印花后線條并計(jì)算圖案的實(shí)際線寬。實(shí)際線寬越大，說明滲化越嚴(yán)重，清晰度越差。

1.3.3 表觀得色量及滲透性

用Datacolor SF650測(cè)色配色儀測(cè)定印花后真絲織物花紋處的正反兩面K/S值，表示表觀得色及滲透率情況。由下式可計(jì)算真絲織物數(shù)碼印花的滲透率[9]：

(2)

1.3.4 織物風(fēng)格

采用Nucybertek Phabromet智能風(fēng)格儀對(duì)經(jīng)糊料前處理的真絲織物及未處理的數(shù)碼印花真絲織物的硬挺度、光滑度、柔軟度及綜合風(fēng)格進(jìn)行測(cè)試。將直徑為11 cm的圓形真絲織物樣品進(jìn)行稱重、測(cè)厚度之后放在測(cè)試圓盤上進(jìn)行測(cè)試。

1.3.5 摩擦色牢度測(cè)試

參照標(biāo)準(zhǔn)GB/T 3921—2008《紡織品 色牢度試驗(yàn)?zāi)驮硐瓷味取?，測(cè)定印花織物耐皂洗色牢度。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同糊料對(duì)得色量的影響

8種糊料對(duì)真絲織物的正反得色量如表2所示，這8種糊料處理后的真絲織物對(duì)藍(lán)色染料的得色普遍較高。其中得色效果最好的糊料是Pink和M-PL-1，K/S值最高達(dá)到25.5。這是因?yàn)镻ink和M-PL-1糊料主體為聚丙烯酸類增稠劑，與活性染料分子間存在親和力，故普遍具有更高的得色量。8種糊料對(duì)黃色的上色率普遍較低，其中ARJ糊料K/S值僅有18.1。從這幾種顏色的得色量一致性看，DGT-6最好，紅、黃、黑3種顏色的得色量基本一致。由表2可知，若需噴印得色量高的花型，DGT-6和Pink糊料較為合適。

表2 8種糊料對(duì)真絲正反面得色量(K/S)的影響Tab.2 Effect of eight pastes on the color yield (K/S)of digital printed silk fabrics

真絲織物因其組織結(jié)構(gòu)和加捻方式的特殊性，在生產(chǎn)中，易產(chǎn)生“翻絲”，從而導(dǎo)致印花時(shí)局部顏色不一致，形成疵品[10]。所以，為保證真絲織物印花時(shí)正反面顏色的一致性，糊料對(duì)染料滲透效果的好壞至關(guān)重要。如圖1所示，黃色染料在真絲上的滲透性最差。從印花織物反面表觀得色來看，Pink、M-PL-1和優(yōu)彩素286這3種糊料不太適合噴印需高滲透性的產(chǎn)品。綜合來看，海藻酸鈉和Pink糊料是噴墨印花絲綢面料時(shí)滲透性最好的糊料。

圖1 不同糊料處理真絲織物的印花滲透率Fig.1 Printing permeability of silk fabrics treated with different pastes

2.2 不同糊料對(duì)墨滴滲化度的影響

噴墨印花真絲織物圖案產(chǎn)生滲化的主要原因是蒸化過程中織物表面產(chǎn)生了游離水[11]。通過上漿處理，在織物表面均勻覆蓋一層糊料，堵塞織物纖維間的空隙，降低毛細(xì)管效應(yīng)，能夠很好地改善真絲織物數(shù)碼印花的滲化問題。上漿織物印花后蒸化時(shí)布面水分以三種形式存在：一是與糊料分子形成氫鍵；二是抱合在糊料分子之間的三維絡(luò)合網(wǎng)絡(luò)中；三是自由運(yùn)動(dòng)的游離水。糊料結(jié)合的水分越多，游離水越少，則越不易滲化[12]。

如圖2所示，海藻酸鈉、DITPRINT DF LEE、DITPRINT DF LAX糊料處理真絲織物滲化程度最高，這是由于海藻酸鈉分子結(jié)構(gòu)中存在大量親水性—COO-，其與水分子氫鍵作用較弱，不能完全鎖住水分子，蒸化過程中游離水分子沿纖維擴(kuò)散而滲化，導(dǎo)致花型清晰度下降。DITPRINT DF LEE、DITPRINT DF LAX由于其分子量較其他糊料低，在相同成糊率下黏度較低，結(jié)合水分較少，更易產(chǎn)生滲化。

圖2 不同糊料處理真絲織物的墨滴滲化度Fig.2 Ink droplet permeability of silk fabrics treated with different pastes

同時(shí)，因Pink和M-PL-1糊料中聚丙烯酸分子上的羧基—COOH可以與化學(xué)染料墨水中的水分子形成氫鍵作用，從而具有較好的抱水性，減少了游離水分，有效地抑制了染料墨水的滲化現(xiàn)象，從而具有較好的防滲化效果。DTG-6由于屬于多組分復(fù)配型天然糊料，在一定濃度下，通過吸水溶脹后溶解成均勻透明溶膠體，并在大分子鏈纏結(jié)及大分子之間的相互作用力(例如氫鍵)下形成具有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的凝膠，從而抑制墨水的滲化作用。

2.3 糊料對(duì)印制精細(xì)度的影響

花型精細(xì)度是真絲織物數(shù)碼印花的關(guān)鍵指標(biāo)，由于真絲纖維具有光潔的表面及低抱水性，導(dǎo)致其對(duì)墨水的吸附力較低，染料滲透率不高，墨水沿纖維縫隙擴(kuò)散出去，造成滲化，花型精細(xì)度較低[13]。因此，花型精細(xì)度與印花滲化程度具有明顯的相關(guān)性。由表3可知，經(jīng)上漿預(yù)處理后，8種糊料處理下印制較細(xì)線條(≤0.5 mm)，精細(xì)度均較差。隨著線條變粗，精細(xì)度隨之提高?？傮w來看，Pink、M-PL-1兩種表現(xiàn)出較佳的精細(xì)度，分析認(rèn)為是Pink糊料除了能形成漿膜抑制滲化，還能在纖維表面引入正電荷，從而將帶負(fù)電荷的活性染料顆粒牢牢吸附住抑制其滲化，以此提高精細(xì)度[14]。海藻酸鈉、ARJ兩種糊料表現(xiàn)出較差的精細(xì)度，這與其高吸水性，易滲化的特點(diǎn)相符。由圖3可知，M-PL-1和優(yōu)彩素286在線條精細(xì)度上也有良好的表現(xiàn)。以上結(jié)果與數(shù)碼印花的滲化結(jié)果相對(duì)應(yīng)，表明二者間具有明顯的相關(guān)性。

表3 8種糊料對(duì)真絲印制精細(xì)度的影響Tab.3 Effect of eight pastes on the fineness of digital printed silk fabrics

2.4 糊料對(duì)印花輪廓清晰度的影響

8種糊料前處理真絲織物數(shù)碼印花圖案見圖4，其中Pink、M-PL-1和優(yōu)彩素286等糊料預(yù)處理的真絲織物印制花紋的輪廓清晰度較高，該結(jié)果與圖3印制線條精細(xì)度一致。

2.5 糊料對(duì)印花織物風(fēng)格的影響

手感是數(shù)碼印花織物的重要服用性能[15]，8種糊料對(duì)皂洗后數(shù)碼印花真絲織物手感的影響見表4。由表4可知，經(jīng)上漿前處理的真絲織物普遍發(fā)硬，分析認(rèn)為：高分子糊料上漿后，隨著水分的蒸發(fā)在織物纖維表面及纖維間形成交聯(lián)的高分子膜結(jié)構(gòu)，從而增加纖維緊密度、提高織物強(qiáng)力，同時(shí)，織物纖維表面更加粗糙，手感下降。其中海藻酸鈉、DGT-6、DITPRINT DF LEE、DITPRINT DF LAX糊料處理織物較其他糊料相比明顯偏硬。除了ARJ糊料，其他糊料預(yù)處理真絲織物后光滑度相差不大。海藻酸鈉、DGT-6、Pink這3種糊料處理真絲織物較其他更加柔軟。經(jīng)Pink糊料前處理的數(shù)碼印花真絲織物手感最好，優(yōu)彩素286、M-PL-1糊料次之，海藻酸鈉手感最差。造成以上差異的原因可能與上漿糊料脫糊率密切相關(guān)，上漿糊料脫糊率越高，留在纖維間的交聯(lián)高分子膜越少，對(duì)織物手感影響越小。

圖3 真絲織物活性紅染料數(shù)碼印花的3D視頻顯微鏡照片F(xiàn)ig.3 3D video microscope photos of digital printed silk fabrics dyed with reactive red dye

圖4 8種糊料前處理真絲織物的數(shù)碼印花圖案Fig.4 Digital printing patterns of silk fabrics pretreated with eight pastes

表4 8種糊料對(duì)真絲織物數(shù)碼印花后手感的影響Tab.4 Effect of eight pastes on hand feeling of digital printed silk fabrics

2.6 糊料對(duì)印花色牢度的影響

8種糊料對(duì)真絲織物干濕摩擦色牢度的影響見表5。分析可知，海藻酸鈉糊料處理后的真絲織物比其他7種糊料處理的真絲織物干摩擦色牢度差，但濕摩擦色牢度相差不大，這說明印制固色后染料已進(jìn)入纖維內(nèi)部，使得織物各項(xiàng)色牢度優(yōu)良。如表6所示，數(shù)碼印花織物的耐皂洗色牢度也較好，可達(dá)到4級(jí)以上，滿足工業(yè)生產(chǎn)的要求。

表5 8種糊料對(duì)數(shù)碼印花真絲織物干濕摩擦色牢度的影響Tab.5 Effect of eight pastes on dry-wet rubbing color fastness of digital printed silk fabrics

表6 8種糊料對(duì)耐皂洗色牢度的影響Tab.6 Effect of eight pastes on soaping fastness

3 結(jié) 論

本研究將8種不同的商品糊料對(duì)真絲織物進(jìn)行上漿前處理，并對(duì)處理后的真絲織物數(shù)碼印花效果進(jìn)行分析，得出以下結(jié)論：經(jīng)8種不同糊料前處理真絲織物對(duì)藍(lán)色墨水的印花得色效果普遍較高，其中最好的是Pink和M-PL-1糊料，K/S值達(dá)到25.5和25.0，最低為DGT-6糊料，其K/S值僅有22.7；黃色墨水在8種不同糊料前處理真絲織物上的滲透性最差，海藻酸鈉和DGT-6是真絲織物噴印時(shí)滲透性最好的糊料，而Pink、ARJ和優(yōu)彩素286不適合有高滲透性要求的產(chǎn)品印制，但其具有良好的線條精細(xì)度和輪廓清晰度；8種不同糊料處理數(shù)碼印花織物經(jīng)皂洗后普遍發(fā)硬，經(jīng)Pink糊料前處理的數(shù)碼印花真絲織物手感最好，優(yōu)彩素286、M-PL-1糊料次之，海藻酸鈉手感最差；經(jīng)Pink、優(yōu)彩素286糊料處理后的數(shù)碼印花真絲織物具有較好的干濕摩擦色牢度和皂洗色牢度，滿足應(yīng)用要求和市場(chǎng)需要。

本研究通過實(shí)驗(yàn)分析了前處理糊料對(duì)真絲織物數(shù)碼印花的影響，建立了滿足產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用要求的真絲織物數(shù)碼印花前處理工藝，為提高真絲數(shù)碼印花的質(zhì)量提供理論依據(jù)和實(shí)踐指導(dǎo)。