純棉針織布印花糊料的研究與應(yīng)用

張 強(qiáng)，郇路恒，賈吉敏，逄錦龍，張宗亮，張洪鋒

（1.青島明月海藻集團(tuán)有限公司海藻活性物質(zhì)國家重點實驗室，山東 青島 266400；2.青島海萊美生物科技有限公司，山東 青島 266400）

針織布是指用一根或者一組紗線作為原料，在經(jīng)編機(jī)或者緯編機(jī)上用織針將紗線完成線圈，然后把線圈相互串聯(lián)織成的織物［1］。針織布的質(zhì)地比較松軟，除了具有良好的透氣性和抗皺性外，還具有較大的彈性和延伸性，適用于內(nèi)衣、緊身衣和運動服等；針織布在提高尺寸穩(wěn)定性和改變結(jié)構(gòu)后，同樣適合做外衣。

目前，面料絕大多數(shù)都是梭織和針織，兩者的織造方式不同，所得織物的組織特性也有所不同。針織布的延伸性比較大，可以向各個方向延伸，彈性較好，這主要因為針織布是由孔狀線圈形成的，透氣性能較好，手感松軟。而梭織布的經(jīng)緯紗延伸與收縮不大，也不發(fā)生轉(zhuǎn)換，因此織物偏向緊密、硬挺。

針織布印花在近十幾年內(nèi)飛速發(fā)展［2］，但由于其面料特點，使得針織布印花存在一定的難度，這與棉針織布自身的彈性較大，受到車速變化的拉伸力導(dǎo)致花型的形態(tài)和大小難以控制有關(guān)。部分針織布的織造較為疏松，由于其布面紋路，印花的滲透性和輪廓清晰度難以同時保證。對于純棉針織布，既需要控制印花花型輪廓清晰不變形，又要保證拉伸后顏色不露白，因此印花糊料對印花尤為重要，不僅要保證得色量和手感，更要完成滲透和輪廓清晰度的有機(jī)結(jié)合。

糊料是一種在色漿中起到增稠、傳遞染料等作用的高分子化合物，作為印花色漿中的重要組分，其成糊率、流變性、抱水性及洗除難易程度等理化性質(zhì)會直接影響織物的印花效果［3］。目前，海藻酸鈉作為應(yīng)用最廣泛的一種印花糊料［4］，普遍應(yīng)用于活性印花中，但常規(guī)的海藻酸鈉規(guī)格已無法保證純棉針織布的印花效果。MY-LV05 為青島明月海藻集團(tuán)海藻活性物質(zhì)國家重點實驗室研制的純棉針織布專用印花糊料，在實驗室和客戶工廠得到了廣泛認(rèn)可。本實驗重點對MY-LV05的理化性能及應(yīng)用進(jìn)行了研究。

1 實驗

1.1 材料和儀器

織物：32s純棉針織布。

試劑：純棉針織布專用的活性印花糊料MYLV05、海藻酸鈉（SA，工業(yè)級）（青島明月海藻集團(tuán)有限公司），防染鹽S、小蘇打（碳酸氫鈉）、尿素（工業(yè)級），活性紅P-2R、活性艷藍(lán)PS-2R（亨斯邁化工貿(mào)易有限公司）。

儀器：DV-I+型旋轉(zhuǎn)黏度計（美國Brookfield 公司），Datacolor 110 型測色配色儀（美國Datacolor 公司），RC-MP 2000 型磁樣印花機(jī)、RC-CSD 型汽蒸機(jī)（上海一派印染技術(shù)有限公司），SW-12A 型耐洗色牢度試驗機(jī)（常州第二紡織儀器廠有限公司），摩擦牢度測試儀（杭州德為儀器科技有限公司）。

1.2 印花工藝

分別將MY-LV05 與SA 用純水配制成不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的原糊，靜置膨化12 h以上，黏度調(diào)整到（25 000±1 000）mPa·s（20 r/min，20 ℃，6 號轉(zhuǎn)子）。分別使用活性紅染料和活性艷藍(lán)染料，對純棉針織布進(jìn)行平網(wǎng)印花［5］。

色漿配制：活性染料4%，尿素10%，防染鹽S 1%，碳酸氫鈉3%，原糊60%，其余為水。

印花工藝：調(diào)漿→平網(wǎng)印花→烘干（82 ℃，5 min）→汽蒸（102 ℃，8 min）→冷水洗→熱水洗→皂洗→水洗→烘干。

1.3 原糊性能測試

1.3.1 黏度

將MY-LV05 和SA 分別用純水配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%～8%的原糊，使用旋轉(zhuǎn)黏度計檢測黏度（溫度20 ℃，轉(zhuǎn)速20 r/min），并繪制黏度隨質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化曲線進(jìn)行對比［6］。

1.3.2 流動性［7］

流動性又稱流變性，是指黏度隨剪切速率變化而發(fā)生變化的特性，實際常用印花黏度指數(shù)（PVI）表示。印花黏度指數(shù)：同一流體在剪切速率相差10 倍時所具有的黏度之比。將不同糊料的原糊用純水調(diào)整黏度到（6 500±500）mPa·s（20 r/min，20 ℃，5 號轉(zhuǎn)子），再分別檢測20、2、60和6 r/min 時的溶液黏度。按下式計算PVI：

其中，μ20表示轉(zhuǎn)速20 r/min 時原糊的黏度；μ2表示轉(zhuǎn)速2 r/min 時原糊的黏度；μ60表示轉(zhuǎn)速60 r/min 時原糊的黏度；μ6表示轉(zhuǎn)速6 r/min 時原糊的黏度。

1.3.3 抱水性［8］

在380 g 純水中加入20 g 印花糊料，攪拌至糊料完全溶解，放置去氣泡，配制成5%的原糊。

用100 mL 燒杯稱取原糊25 g（精確至0.1 g），再加入25 mL 水，攪拌均勻；然后將濾紙（10 cm×1 cm，標(biāo)有刻度線）插入糊內(nèi)1 cm 處，使液面剛好與刻度線一致；插入后即開始計時，記錄在30 min 時水分上升的高度。水分上升得越高，表明在一定時間內(nèi)游離析出的水分越多，即抱水性越差，在印花時色漿越容易發(fā)生滲化。抱水性測3～5次取平均值。

1.3.4 化學(xué)品對原糊黏度的影響［9］

將MY-LV05 和SA 配制成相同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的原糊，分別加入防染鹽S、小蘇打、尿素和活性艷藍(lán)染料，檢測黏度的變化情況。

1.4 印花性能測試

1.4.1 脫糊性

脫糊性：采用失重法測試，剪取20 cm×20 cm 的織物，拆去邊紗，恒重后稱取質(zhì)量m0（精確到小數(shù)點后面4 位數(shù)）；在織物上印制好圖案，預(yù)烘、高溫焙烘，恒重后稱取質(zhì)量m1。將此織物經(jīng)冷水洗、熱水洗、皂洗、水洗（洗滌時嚴(yán)防邊紗脫落）后烘至恒重，稱取質(zhì)量m2，然后按下式計算脫糊率：

1.4.2 得色量和滲透性

使用測色儀測定印花布料正反面的得色量K/S值，K/S值越大，顏色越深。按下式計算滲透率，滲透率越大，滲透性越好。

1.4.3 手感

為10 人盲測綜合結(jié)果，滿分為10 分，分?jǐn)?shù)越高手感越好。

1.4.4 色牢度

耐摩擦色牢度：按照GB/T 3920—2008《紡織品色牢度試驗?zāi)湍Σ辽味取愤M(jìn)行測試。

耐皂洗色牢度：按照GB/T 3921—2008《紡織品色牢度試驗?zāi)驮硐瓷味取愤M(jìn)行測試。

1.4.5 印花均勻性

使用測色配色儀測試取點色差的大小，對比印花均勻性，色差越小，代表均勻性越好。測試時，在長條印花布樣上隨機(jī)取點12 個，對比這12 個點的色差。色差均取小數(shù)點后4位。

2 結(jié)果與討論

2.1 原糊性能

2.1.1 黏度

由圖1 可以看出，MY-LV05 和SA 的黏度都是隨質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增大而增大；相同質(zhì)量分?jǐn)?shù)下，SA 的黏度要高于MY-LV05。對于SA 來說，黏度隨質(zhì)量分?jǐn)?shù)上升的整體變化趨勢相同，但MY-LV05 選用特定黏度的海藻酸鈉，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%時黏度要比常規(guī)SA 略低，以保證合適的流動性和成糊率，這樣可以兼顧印花效果和效益。

2.1.2 流動性

由表1 可以看出，MY-LV05 的PVI 要高于SA，這是由于海藻酸鈉為非牛頓流體，剪切應(yīng)力和剪切速率存在非線性關(guān)系，導(dǎo)致不同黏度海藻酸鈉的流動性有一定差異。一般存在PVI 隨質(zhì)量分?jǐn)?shù)1%時的黏度提升而下降的趨勢。MY-LV05 選用的海藻酸鈉分子鏈較短，黏度較低，因此流動性有一定的提升，比較適合純棉針織布的印花。

表1 不同轉(zhuǎn)速下的黏度和PVI值

2.1.3 抱水性

分別調(diào)整至相同質(zhì)量分?jǐn)?shù)和黏度，MY-LV05 和SA 的抱水性檢測5 次，取平均值。由表2 可以看出，在質(zhì)量分?jǐn)?shù)相同時，MY-LV05 與SA 的抱水性相當(dāng)，均較好；而當(dāng)黏度相近時，MY-LV05 的抱水性略有提升，說明抱水性隨黏度的提升有所改善。海藻酸鈉作為一種天然的大分子化合物，溶解后的長鏈結(jié)構(gòu)可以把水分較好地包裹住，使得色漿在印花面料上維持預(yù)定的花紋不滲化，是一種抱水性能優(yōu)異的印花糊料。

表2 不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)和黏度原糊的抱水性

2.1.4 化學(xué)品對原糊黏度的影響

由圖2、3 可以看出，活性印花色漿中需要添加的化學(xué)助劑對MY-LV05 和SA 原糊的黏度都有一定的影響；隨著助劑用量的提升，原糊黏度都有所下降，但下降率基本在5%以內(nèi)，遠(yuǎn)低于改性纖維素、改性淀粉和合成增稠劑等化學(xué)改性印花糊料。這是由于海藻酸鈉為褐藻中的天然提取物，結(jié)構(gòu)和性質(zhì)比較穩(wěn)定，對中性和弱堿性的電解質(zhì)不敏感，有利于原糊黏度的穩(wěn)定，方便印花時調(diào)配色漿使用。

對于MY-LV05 和SA 原糊，印染助劑用量為4%時，小蘇打?qū)︷ざ鹊钠茐淖饔米畲?。隨著小蘇打用量的增加，MY-LV05 和SA 的黏度呈下降趨勢。這是因為小蘇打為弱堿性物質(zhì)，隨著小蘇打用量的提升，pH也一直升高，對海藻酸鈉的黏度會有一定的破壞作用；但黏度下降在可接受的范圍內(nèi)，因為海藻酸鈉的適宜pH 為5.8～11.0，小蘇打用量為4%時，pH 在10 以下，可以在保證堿量足夠的條件下，原糊和色漿黏度也不會大幅度下降。而防染鹽S、尿素和染料對MYLV05 和SA 原糊黏度的影響相對較小，因為這3 類物質(zhì)為鹽或者有機(jī)物，對海藻酸鈉分子鏈的破壞作用小。造成黏度變化的原因主要還是輔料添加導(dǎo)致的稀釋作用。防染鹽S 的學(xué)名為間硝基苯磺酸鈉，是一種弱氧化劑，主要作用是與汽蒸時的還原性氣體發(fā)生反應(yīng)，防止活性染料被破壞，保護(hù)色光，原糊的添加量一般不超過1%。尿素在印花中起到染料助溶、汽蒸吸濕、纖維膨脹等作用，不同色漿的尿素用量有所不同，部分色漿的尿素用量可達(dá)15%～20%。適合與海藻酸鈉搭配使用的活性染料為陰離子染料，不與海藻酸鈉發(fā)生反應(yīng)，有優(yōu)良的化學(xué)相容性。但不同染料的結(jié)構(gòu)不同，不同廠家也有一定填充劑的差異，因此海藻酸鈉在配制色漿時要注意含重金屬離子活性染料的使用，可能會與海藻酸鈉反應(yīng)生成凝膠，導(dǎo)致流動性變差甚至堵網(wǎng)。

2.2 印花性能

2.2.1 脫糊性和手感

由表3 可以看出，MY-LV05 的脫糊率略高于常規(guī)的SA，MY-LV05 的整體指標(biāo)均較好。印花時，原糊形成的黏稠液體起到載體和傳遞染料的作用，將染料轉(zhuǎn)移到織物表面。印花面料經(jīng)烘干后，在花紋處形成色糊料薄膜，汽蒸時染料通過薄膜轉(zhuǎn)移并擴(kuò)散到面料中，這時原糊在印花色漿中的作用已經(jīng)完成，需要清除附著在織物上的原糊薄膜，恢復(fù)織物原來的手感。不同的印花糊料，由于和染料的反應(yīng)性不同，洗除的難易程度有差異，直接影響了水洗后的織物手感。SA 由于具有自帶負(fù)離子電荷的羥基，與陰離子型的活性染料基本不反應(yīng)，所以印花織物比較柔軟，手感良好。而MY-LV05 中使用了特殊工藝處理的海藻酸鈉，純度高于SA，減少了能與染料發(fā)生反應(yīng)的一些雜質(zhì)，因此有助于提高印花產(chǎn)品的手感。

表3 MY-LV05和SA 的脫糊率和手感

2.2.2 得色量和滲透率

由表4 可以看出，MY-LV05 的得色量和滲透性比SA 均有一定提升。測試印花布樣正反面的K/S值，測得的K/S值越大，說明布樣的顏色越深。在印花磁棒或者刮刀的壓力下，并受到纖維的毛細(xì)效應(yīng)，糊料會攜帶染料進(jìn)入纖維的縫隙及內(nèi)部，也就是染料會從印花織物的一面向另一面擴(kuò)散，使得印花面料的反面也會有一定的顏色。MY-LV05 中使用特殊工藝處理的海藻酸鈉，分子質(zhì)量較小，相同黏度的色漿，MY-LV05 具有低黏高濃的性質(zhì)，有利于糊料攜帶染料擴(kuò)散到纖維的內(nèi)部，使印花的得色量和滲透性有所提升。

表4 MY-LV05和SA 的得色量和滲透率

2.2.3 色牢度

由表5 可以看出，MY-LV05 和SA 兩種糊料印制面料的耐摩擦色牢度和耐皂洗色牢度均較好，都在4級或以上。這說明經(jīng)過水洗后，染料比較牢固地與織物纖維發(fā)生反應(yīng)，海藻酸鈉印花糊料的洗除性較好，浮色能較好地隨糊料脫離面料。

表5 MY-LV05和SA 的色牢度

2.2.4 印花均勻性

由表6 可以看出，MY-LV05 印花面料的色差要小于SA，印花均勻性略好。這與所用海藻酸鈉的分子質(zhì)量有關(guān)，MY-LV05 使用分子質(zhì)量較低的海藻酸鈉，流動性更好，色漿能夠更均勻地印制到織物上。

表6 MY-LV05和SA 的印花色差

3 結(jié)論

MY-LV05 印花糊料的各項指標(biāo)優(yōu)良，打漿迅速，流動性高，得色量、滲透性和印花均勻性均高于傳統(tǒng)規(guī)格的海藻酸鈉印花糊料，同時手感非常優(yōu)秀，是一種適合純棉針織布的印花糊料。