3種基于海泡石的新型印花糊料的對比分析

胡 涌,陳 鎮,陽 祺,廖 祥

（1.深圳天祥質量技術服務有限公司,廣東 深圳518067;2.湖南工程學院 生態紡織材料及染整新技術湖南省高校重點實驗室,湖南 湘潭411104;3.湘潭源遠海泡石新材料科技股份有限公司,湖南 湘潭411200）

海泡石是一種天然多孔含水硅酸鹽黏土礦物,晶體標準化學式為 Mg8Si12O30（OH）4（OH2）4·8H2O,其分子結構及晶體模型如圖1、圖2所示,呈層狀和鏈狀的過渡結構[1]。經過去雜、提純、活化后的海泡石具有很多優良的性質,如吸附性、催化性、安全性、穩定性[2-3],現已逐漸在飼料、醫藥、建材、環保等多個領域中展開應用[4-5];而其所具有的流變性、吸濕性、分散性、懸浮性等則為其在紡織印染領域的應用提供了可能[6-7]。

圖1 海泡石的分子結構

印花糊料是印花加工的基本助劑,對印花色漿起到增稠、分散、稀釋及穩定等作用[8],是染化料的傳遞劑、載體及黏著劑,印花后處理的吸濕劑[9],對印花效果、設備運轉性能、染料的表面給色量、花紋輪廓的光潔度等具有決定作用[10]。近年來,陳鎮等以海泡石為主要原料,通過實驗室小試及企業中試,研制出3種可用于活性染料直接印花的糊料[11-13],這3種基于海泡石的新型印花糊料分別以海泡石和煤油（S-K型）、海泡石和羧甲基纖維素鈉（S-C型）、海泡石和海藻酸鈉（S-A型）為主要成分,由于海泡石安全、穩定、低價、環保,因此新的糊料相比印花企業傳統的乳化糊、海藻糊、植物膠等成本更低、制糊更方便、性質更加穩定。

圖2 海泡石的晶體模型

本文分別選取3種新型糊料的優化配方及工藝,進行制糊、調漿及印花,對比分析3種新型糊料的基本性能,為后續研究提供參考。

1 試驗部分

1.1 材料及儀器

1.1.1 材料

純棉毛巾、活性艷藍、純堿、小蘇打、尿素、海藻酸鈉、防染鹽S（益陽龍源紡織有限公司）;海泡石粉（純度25%,300目,湘潭源遠海泡石新材料科技股份有限公司）。

1.1.2 儀器

MU562A型印花實驗機（北京紡織機械器材研究所）;YG751B預制式染色摩擦牢度儀、SW-12D耐洗色牢度試驗機（寧波紡織儀器廠）;LSD-400間歇式定型烘干小樣機（佛山市南海區宏信機械設備有限公司）;NDJ-8S數字式黏度計（上海精天電子儀器有限公司）;Datacolor 600電腦測色配色儀（廣州市同通儀器有限公司）;JJ-1A型電動攪拌器（金壇市良友儀器有限公司）;XY系列精密電子天平（常州市幸運電子設備有限公司）。

1.2 分析與測試

（1）黏度

采用數字黏度計在60 r/min轉速下測試糊料黏度。

（2）抱水性

取糊料10 g于50 ml燒杯中,加入10 ml蒸餾水,攪拌均勻,將10 cm×2 cm的有劃線標記的定性濾紙插入糊料中（糊面與劃線一致）,30 min之后讀取液面在濾紙的上升高度。

（3）流變性

在25℃下,釆用同一種轉子測定色漿在6 r/min和60 r/min的黏度η6和η60,按公式（1）計算PVI值:

（4）曳絲性

將直徑為8 mm的玻璃棒插入到糊料液面下15 mm處,以6 cm/s的速度向上拉出,記錄隨棒拉出的糊絲斷開時玻璃棒底端至糊料表面的距離。

（5）耐存儲性

將色漿用保鮮膜密封,在室溫下于陰涼處存放72 h后,測定其是否發生料液分層或析水。

（6）脫糊率

采用減量法按公式（2）來計算脫糊率:

式中 W1為織物印花烘干后的質量（g）;W2為織物印花洗滌烘干后的質量（g）;W0為織物印花前的質量（g）。

（7）印透性

將毛巾立絨面對折,目光平視毛巾絨毛,絨毛毛尖到根部須完全印透,同時絨底及織物背面不能有任何沾色或滲色。

（8）花紋精細度

采用由粗到細的測試花型完成印花工序,然后觀測印花織物,若最細（0.5 mm）的線條輪廓清楚、均勻,評價為優;若中等粗線條（1 mm）清晰可辨,評價為良;若粗線條（2 mm）輪廓清楚,評價為中;若僅粗線條（5 mm）清晰,評價為差。

（9）手感

采用評級法,將印花毛巾置于暗箱內,通過“搓、捏、摸、抓”等來對比織物的滑爽、軟糯、豐滿、彈性等手感特征,采用5級制,5級最好,1級最差。

（10）表面得色量

采用電腦測色配色儀測定毛巾織物印花區域的K/S值。

（11）耐摩擦牢度

參照GB/T 3920-2008《紡織品色牢度試驗 耐摩擦色牢度》,測定印花織物干、濕摩擦牢度。

（12）耐洗色牢度

參照GB/T 3921-2008《紡織品色牢度試驗 耐皂洗色牢度》,測定印花織物耐洗色牢度。

2 結果與討論

2.1 糊料對比

2.1.1 糊料配方

3種基于海泡石的新型印花糊料的基本配方組成見表1。

表1 3種新型糊料的主要成分

從表1可以看出,3種新型糊料均以具備一定增稠性能的海泡石為主要基礎成分,來搭配其他同樣具備增稠性能的煤油、羧甲基纖維素鈉、海藻酸鈉等基本原料。乳化糊在印花過程中易揮發,有潛在的空氣污染可能性;海藻酸鈉雖然牛頓黏度較高,但印花后不易清洗脫糊;而羧甲基纖維素鈉雖只需很少的含固量就能獲得較高黏度,但耐電解質性能略差;而海泡石雖然黏度較低,具有一定的含固量,但性質穩定、安全環保,因此3種新型糊料的主要組成物質簡單、易得,通過復配、協同增效,性能更加穩定、優秀,同時對環境的影響和危害更?。êＥ菔?、羧甲基纖維素鈉、海藻酸鈉均安全無毒）。

另外,海泡石作為一種無機非金屬黏土礦物,目前世界已探明儲量70%在中國,市場價格總體較低,低品位海泡石（15%～30%）售價在5 000元/t以下,高品位海泡石（50%～70%）售價在10 000元/t左右,而作為印花糊料用的海泡石,對其品位要求并不高,采用低成本、低品位的海泡石即可以滿足印花糊料的加工及制備要求。因此,新型印花糊料相比目前企業常用的以海藻酸鈉、合成糊或乳化糊為純組分或主要組分體系的印花糊料,在成本上也具有較為明顯的優勢。

2.1.2 制糊工藝

3種新型印花糊料的制糊工藝見表2。

表2 3種新型糊料的制糊工藝

從表2可以看出,3種新型糊料的制糊工藝基本相似,均為攪拌制糊,所需設備簡單,操作方便,對企業來說,也無須進行過多的設備改造或員工培訓便可快速上手,投入生產應用。

2.1.3 糊料性能

分別取3種印花糊料的優化配方制糊后進行測試,結果見表3。

從表3可以看出,3種新型糊料的優化配方中,SK型糊料組份中物料含量最高,達19%,制糊后黏度也較大,S-C型糊料組份中物料含量居中,為8%,制糊后黏度也居中,而S-A型糊料組份中物料含量最低,為5%,制糊后黏度與S-C型接近;三者的抱水性能基本接近,為2.0～2.5 mm,抱水性較好,能有效阻止印花過程中染料的滲化。

表3 3種糊料的性能對比

2.2 色漿對比

2.2.1 色漿配方

分別取3種印花糊料的優化配方制糊后進行調漿,色漿配方見表4。

表4 3種新型糊料的色漿配方

從表4可以看出,3種新型色漿的優化配方中,SK型色漿組分略有差異,以小蘇打作為固色堿劑,受熱分解產生碳酸鈉,調節p H值到11左右,來提高印花織物得色量、色澤和皂洗牢度,而S-C型和S-A型色漿均以純堿作為溫和堿劑,提供上染固色環境,并有利于印花后糊料中海藻酸鈉、羧甲基纖維素鈉等的去除。

2.2.2 調漿工藝

3種印花色漿的調漿工藝見表5。

表5 3種印花色漿的調漿工藝

從表5可以看出,3種新色漿的調漿工藝基本相似,均為溶解染化料后與糊料混合,攪拌均勻,設備簡單,操作便捷,其中,S-K型略為復雜,而S-C型和S-A型更加簡便,工藝過程也基本相似。

2.2.3 色漿性能

分別對3種印花色漿的性能進行測試,結果見表6。

表6 3種色漿的性能對比

從表6可以看出,3種色漿的PVI值在0.355～0.510之間,為假塑性流體,數值處于一個中低水平,比較適合于平網印花;3種色漿的曳絲性基本接近,色漿垂直流動時成絲可達3.5～4.0 cm,有利于提高花紋輪廓清晰度;另外,3種色漿的耐存儲性均較好,正常3天（72 h）存放均能保持穩定。

2.3 印花對比

2.3.1 印花性能

分別采用上述3種色漿對純棉毛巾進行平網印花,對印花后織物進行性能測試,結果見表7。

表7 印花性能對比

從表7可以看出,純棉毛巾采用上述3種色漿印花后織物的脫糊率、印透性、精細度、手感等性能均較好,其中S-K型各項性能最佳,S-C型在脫糊率及手感方面略差,但均已達到甚至超過行業所要求的指標水平。

2.3.2 印花效果

分別對3塊印花織物進行印花效果測試,結果見表8。

表8 印花效果對比

從表8可以看出,純棉印花毛巾的得色深度、耐摩擦牢度、耐皂洗牢度等性能基本接近,其中S-A型各項性能最佳,而S-C型K/S值和干摩擦牢度相對較低,S-K型各項指標居中,但三者完全達到甚至超過行業標準。

3 結論

分別以海泡石和煤油、海泡石和羧甲基纖維素鈉、海泡石和海藻酸鈉為主要成分,通過優化配方和工藝,可以制備印花糊料。印花色漿的調制工藝簡單、操作方便、成本較低、安全環保;通過對糊料、色漿及印花織物的測試分析,各項性能指標均達到甚至超過行業標準,完全可以用于工業化大生產。