糊料在羊毛織物數碼印花中的應用

陳 曼，王 華

(1.東華大學 紡織學院，上海 201620； 2.東華大學 研究院，上海 201620)

隨著社會經濟快速發展和人們生活水平日益提高，人們對于個性化與多樣化時尚印花紡織品需求也隨之提升，色澤明亮、圖案生動富有層次感的印花服飾逐漸引領時尚前沿，基于個性化定制的數碼噴墨印花開始成為時尚界的新寵。目前數碼印花在棉、絲綢、滌綸等織物上均得到廣泛應用，但在羊毛紡織品印花上應用較為少見。造成這一現象主要有2點原因：傳統印花工藝周期長、流程復雜繁瑣，在小批量生產時成本較高，難以適應高檔服飾面料的加工；此外羊毛纖維表面存在著特殊的鱗片層結構，對染料的上染產生了阻礙。而噴墨印花具有印花精度高、綠色環保、可小批量多品種靈活生產等特點，為羊毛等高附加值印花紡織品帶來了良好的發展機遇[1]。

傳統的活性染料印花，在預處理上漿時基本采用海藻酸鈉糊料，本文篩選了另外4種糊料，分別使用這5種糊料對羊毛織物進行上漿預處理，然后進行數碼印花，通過表觀得色量K/S值、滲透率以及花型輪廓光潔度等參數來進行表征。

1 試驗部分

1.1 試驗材料及設備

羊毛織物：面密度216 g/m2(江蘇丹毛紡織股份有限公司)。

試劑：活性染料墨水(上海安諾其數碼科技有限公司)；海藻酸鈉(青島明月海藻集團有限公司)；DGT-6(上海迪靈化工有限公司)；TANAJET A 4100(上海拓納貿易有限公司)；RS-001(億石化工科技有限公司)；CMC(天津市福晨化學試劑廠)；尿素、碳酸氫鈉、硫酸鈉(西隴科學股份有限公司)；JFC-2(江蘇省海安石油化工廠)。

設備：電動攪拌器(鄭州市科創儀器有限公司)；氣動立式小軋車(安丘市宏光儀器有限公司)；愛普生P20080數碼噴墨印花機(愛普生數碼印花科技有限公司)；高溫蒸發小樣機(佛州市容桂印染機械設備有限公司)；電腦測色配色儀(美國Datacolor公司)；DHG型電熱恒溫鼓風干燥箱(南京玖東機械設備廠)；數字式旋轉黏度計(上海亮研智能科技有限公司)；干濕摩擦色牢度測試儀(溫州際高檢測儀器有限公司)；平板式掃描儀(廣州添音數碼科技有限公司)。

1.2 試驗方法

羊毛織物數碼印花工藝流程：配制預處理液→織物上漿(一浸一軋，壓力30 N，帶液率80%～100%)→烘干→數碼噴印→烘干→汽蒸(102 ℃，30 min)→水洗→皂洗→烘干→測試性能[2]。

1.3 測試方法

1.3.1 表觀色深度K/S值

在數碼印花中，K/S值一般用于衡量紡織品經印制后顏色深度的指標，能直觀反映織物的顏色深淺。本文采用Datacolor 650電腦測色配色儀在D65光源與10°觀察角下對印花織物的印刷四原色四色色塊進行測試，將樣品折疊多層不透光后置于Datacolor TOOLS測色系統上，在織物上選取5個不同位置進行測試，取其平均值為K/S值。

1.3.2 滲透率

印花織物滲透性能指織物表面的色漿向纖維內部的擴散、潤濕性能[3]。在本文試驗中采用滲透率指標衡量印花原糊滲透性能，滲透率根據式(1)進行計算：

(1)

1.3.3 滲化率

印花織物上圖案輪廓清晰度與染料在織物上的滲化情況相關，一般情況下采用目測法感官觀測印制織物線條輪廓的清晰程度，本文為更好地量化輪廓清晰度指標，采用點樣法測其滲化率來進行評定描述[4]。

先采用Photoshop軟件繪制點樣，按100% 噴墨量在羊毛織物試樣上印制直徑為1 cm的CMYK四色圓點，經汽蒸水洗等工藝后用掃描儀將印花織物掃描成數字化圖片，再通過Image-Pro圖像處理軟件測出所印制圓點的面積?？椢餄B化率R根據式(2)進行計算：

(2)

式中：S為設計圓點的總面積，cm2；S′為水洗工藝處理后織物上圓點的總面積，cm2。

羊毛織物試樣上CMYK四色圓點如圖1所示。

圖1 點樣法示意圖

1.3.4 脫糊率

采取減量法對印花織物脫糊率T進行測試，取一定大小的待印織物烘干至恒質量，此時織物質量記為W0；織物經預處理噴墨印花后烘干至恒質量，稱量記為W1；再經汽蒸、水洗后烘干至恒質量，記為W2，按式(3)進行計算：

(3)

1.3.5 黏 度

當流體流動時液體分子間會產生內摩擦，這一性質稱為流體的黏性，一般用黏度來定量表示黏性的大小。在紡織品印花時，印制效果與漿料的黏度關系密切[5]。若黏度過大易造成織物上漿不勻，黏度過低花紋圖案易發生滲化，故漿料須有適當而且較為穩定的黏度。

印花糊料黏度測試方法為：選配好合適量程的轉子，將轉子逐漸浸入預處理漿料中，在一定轉速下測出黏度值。

2 實驗結果與分析

2.1 不同糊料對印花效果的影響

2.1.1 海藻酸鈉糊料

2.1.1.1表觀得色量

對羊毛織物上漿預處理后，對織物進行測試，海藻酸鈉糊料用量與CMYK四色及總表觀色深K/S值關系如圖2所示。

圖2 海藻酸鈉用量對K/S值的影響

從圖2可以看出，隨著海藻酸鈉用量的增大，CMYK四色總表觀得色量呈先增大后減小的趨勢，當海藻酸鈉用量為4% 時，總K/S值達到最大。這是由于隨著預處理漿料中海藻酸鈉濃度梯度增加，預處理液增稠作用增強，漿膜的厚度也有所增大，能有效阻礙染料向四周擴散，使染料能集中于噴墨打印點，從而與纖維發生反應固著上色，因此織物表面得色量得以提升。當海藻酸鈉用量為4% 時，總K/S值達到最大，之后隨著糊料用量增加，K/S值反而降低，其原因可能是海藻酸鈉用量過多，漿料黏度太大，漿膜達到一定厚度后在汽蒸固色階段反而會對染料分子向纖維內部擴散產生阻礙，不利于染料與纖維的結合，故當糊料用量繼續增大時K/S值反而降低[6]。

2.1.1.2滲透性

對羊毛印花織物進行測試，預處理液中海藻酸鈉用量對印花織物滲透性能的影響如圖3所示。

圖3 海藻酸鈉用量對滲透率影響

由圖3可以看出，當海藻酸鈉用量為2% 時滲透性能最佳，在CMYK四色中青色滲透性能最好，紅色與黑色次之，黃色滲透性能較差。

2.1.1.3滲化率

海藻酸鈉糊料用量與羊毛印花織物滲化率以及預處理液體系黏度關系如圖4所示。

圖4 海藻酸鈉用量對滲化率影響

由圖4可以看出，隨著海藻酸鈉用量增大，羊毛印花織物滲化率整體呈先減小后增大的趨勢。當海藻酸鈉用量為4% 時，羊毛織物的防滲化性能最佳。與此同時滲化率曲線在海藻酸鈉用量為3% 與5% 時波動較小，防滲化效果與海藻酸鈉用量為4% 時相近。結合圖4漿料黏度曲線，當海藻酸鈉用量超過3% 時，其大分子結構上的羧基絡合水分子增多，游離水分減少，印花原糊產生凝膠化現象，漿料流動性能逐漸變差，易造成織物上漿不勻最終造成印花圖案上色不勻[7]。

2.1.1.4小 結

結合以上幾組印制性能的測試數據，篩選出海藻酸鈉糊料最佳用量為3%，此時印花織物總K/S值與最大值接近，此時預處理液體系黏度適宜，易于上漿操作，所印制羊毛織物得色量高，輪廓清晰，滲透性能好[8]。

2.1.2 羧甲基纖維素(CMC)糊料

2.1.2.1表觀得色量

對羊毛織物上漿預處理后，對織物進行測試，CMC糊料用量與CMYK四色及總K/S值關系如圖5 所示。

圖5 CMC用量對K/S值影響

從圖5可以看出，隨著CMC用量的增加，織物總得色量得到明顯提升。這是因為隨印花糊料CMC用量增大，預處理液增稠作用增強，元明粉、尿素等印花助劑能很好的容納于糊料中，在汽蒸固色階段，糊料和各化學助劑在羊毛織物表面形成一層 “染浴”，活性染料分子通過羧甲基纖維素滲透到羊毛織物表面，進而與纖維發生反應固著上色，因此印花織物的表觀顏色深度會隨印花糊料用量的增加而提升[9]。

2.1.2.2滲透性

對羊毛織物上漿預處理后，對織物進行測試，CMC糊料用量與滲透率的關系如圖6所示。

圖6 CMC用量對滲透率影響

從圖6可以看出，使用羧甲基纖維素用作羊毛噴墨印花預處理糊料時，滲透性能較差，CMYK四色滲透率均在20% 以下。

2.1.2.3滲化率

CMC糊料用量與羊毛印花織物滲化率以及預處理液體系黏度關系如圖7所示。

圖7 CMC糊料用量對滲化率影響

從圖7可以看出，羧甲基纖維素用量在達到用量2% 后，漿料開始產生凝膠化現象，在用量為3% 時，黏度為386 mPa·s，用量為4% 時黏度為1 046 mPa·s。隨著羧甲基纖維素用量增大，織物滲化程度呈現出先減小后增大的趨勢，在用量為3% 時滲化程度最小，且此時漿料體系黏度適宜，易于上漿操作。

2.1.2.4小 結

結合以上幾組印制性能的測試數據，選取羧甲基纖維素作為羊毛噴墨印花預處理糊料時，織物表面得色量高，滲透性、勻染性較差。當糊料用量為3%時，羊毛織物總得色量較高，體系黏度適宜，滲化情況得到改善，故選擇CMC糊料最佳用量為3%[10]。

2.1.3 TANAJET A 4100糊料

2.1.3.1表觀得色量

預處理液中TANAJET A 4100合成增稠劑的用量對羊毛印花織物表觀色深值的影響如圖8所示?？梢钥闯?，隨著TANAJET A 4100用量增加，織物表觀得色量雖有波動但整體呈增大趨勢，當糊料用量為1.4% 時，總K/S值達到最大值。

圖8 TANAJET A 4100用量對K/S值影響

2.1.3.2滲透性

對羊毛印花織物進行測試，TANAJET A 4100糊料用量與印花織物CMYK四色滲透率如圖9所示。

圖9 TANAJET A 4100用量對K/S值影響

采用TANAJET A 4100糊料對織物進行預處理經噴墨打印后，羊毛印花織物滲透性能較好，其中青色滲透性能最佳，紅色、黃色次之，黑色滲透性相對較差。經TANAJET A 4100糊料預處理后織物滲透性能較好的原因可能是該糊料大分子鏈上的負電荷密度較高，對于呈陰離子性的活性染料分子排斥力較大，促使活性染料墨水擴散至羊毛分子結構內部，因此印花織物滲透性能良好[11]。

2.1.3.3滲化率

TANAJET A 4100糊料用量與羊毛印花織物滲化率以及預處理液體系黏度關系如圖10所示。

從圖10可以看出，TANAJET A 4100屬于高濃度的合成增稠劑，在用量相對較低時即具有較高的體系黏度，這是因為其高分子電解質在遇水后形成高度膨化的分子網狀結合體，糊料所抱合水分子也隨之增多，成糊率較高，預處理漿料黏度提升[12]。且該合成增稠劑防滲化性能較強，對于產品花紋精細度要求較高時可考慮使用該增稠劑。一般情況下，滲透性能好的織物防滲化性能會有些不足，而該合成增稠劑能在二者之間達成很好的平衡。

2.1.3.4小 結

當TANAJET A 4100用量為0.8% 時，羊毛織物表觀得色深，漿料體系黏度為5 741 mPa·s，但此時滲化率為26.7%，輪廓稍顯模糊。當增稠劑用量為1% 時，滲化減少至22.1%，但此時漿料體系黏度過大，不易于羊毛織物上漿。根據工廠實際生產回饋的信息，對于羊毛印花織物，相對比輪廓清晰度更為看重顏色深度，故最終選定TANAJET A 4100糊料最佳用量為0.8%。

2.1.4 DGT-6糊料

2.1.4.1表觀得色量

圖11 DGT-6用量對K/S值的影響

DGT-6用量對印花織物K/S值的影響如圖11所示?？梢钥闯?，隨著預處理液中DGT-6用量增大，印花織物總K/S值呈現出先增大后減小的分布規律。當用量為3% 時，K/S值達到最大，之后印花織物的表觀得色量呈下降趨勢。其原因可能是隨著糊料用量的加大，漿料黏度隨之增加，在上漿試驗操作過程中羊毛織物表面覆蓋厚重的漿膜，可能會阻礙染料分子向纖維轉移，不利于染料固著上色。

2.1.4.2滲透性

對羊毛印花織物按進行測試，DGT-6糊料用量與印花織物CMYK四色滲透率如圖12所示?？梢钥闯?，CMYK四色滲透性差異較大。在經DGT-6糊料處理過的織物上青色的滲透性較其他3色更為明顯，黑色的滲透性最差。

圖12 DGT-6用量對織物滲透率的影響

2.1.4.3滲化率

DGT-6糊料用量與羊毛印花織物滲化率以及預處理液體系黏度關系如圖13所示。

圖13 DGT-6糊料用量對滲化率的影響

從圖13可以看出，隨著糊料用量增大，漿料體系黏度逐漸增大，圖案的滲化情況也隨著糊料用量增大得到有效抑制。從黏度曲線可看出，在用量3% 時，糊料開始凝膠化，此時體系黏度為960 mPa·s，當糊料用量為4% 時，體系黏度達到5 683 mPa·s。當預處理液體系黏度過大時，對織物進行上漿操作時容易產生上漿不勻的現象，對最終印制效果也會產生影響。

2.1.4.4小 結

綜合織物表面K/S值、滲透率、輪廓清晰度和漿料黏度等數據分析，當DGT-6用量為3% 時，印花織物總K/S值達到最大，且此時體系黏度適宜，輪廓較為清晰。因此最終選定DGT-6印花糊料的最適用量為3%。

2.1.5 RS-001糊料

2.1.5.1表觀得色量

RS-001糊料用量與印花織物CMYK四色及總表觀色深K/S值關系如圖14所示。

圖14 RS-001糊料用量對K/S的影響

從圖14可以看出，隨著RS-001用量增大，總K/S值呈先增大后減小的趨勢，在糊料用量為1% 時達到最大，且在此時除青色外其余3色的表觀得色量相近，其K/S值分別為：17.277 0、14.790 4、13.697 9、13.635 9。在實際生產中所噴印織物CMYK四色得色量相近，對于蒸化水洗后印花紡織品保持色光穩定性是非常有利的。

2.1.5.2滲透性

RS-001糊料用量與印花織物CMYK四色滲透率如圖15所示?？梢钥闯?，羊毛印花織物滲透率隨著糊料用量增加變化波動并不大，其中黑色滲透率最高，青色與紅色滲透率變化規律較為一致。在不同糊料用量下，印花織物滲透率數值均較低，大部分在20% 以下，表明采用糊料RS-001對羊毛織物進行預處理時，活性染料分子向織物結構內部滲透性能較差。

圖15 RS-001糊料用量對滲透率的影響

2.1.5.3滲化率

圖16 RS-001糊料用量對滲化率的影響

RS-001糊料用量與羊毛印花織物滲化率以及預處理液體系黏度關系如圖16所示。可以看出，隨糊料RS-001用量增大，羊毛印花織物滲化情況得到明顯改善，當糊料用量為1.2%時，滲化率最低，羊毛織物防滲化性能最佳。RS-001糊料成分為改性淀粉，通常是采用適量化學試劑對淀粉進行醚化處理，在改性處理中淀粉大分子鏈上引入側基，形成空間阻礙，在預處理液中分子鏈難以聚集在一起，印花原糊流變性也得以改善。經改性處理后相對分子質量降低較少，印花原糊成糊率較高。從圖16也可以看出在糊料用量較低時預處理液體系黏度相對較高。

2.1.5.4小 結

結合CMYK四色K/S值數據，當RS-001用量為1% 時總表觀得色量最大，且隨著糊料用量增大墨水在羊毛織物上滲化情況得到有效改善，此時漿料體系黏度為1 056 mPa·s，黏度適宜預處理液上漿操作。故最終確定活性漿粉RS-001最佳適用量為1%。

2.2 各糊料最適用量下性能比較

2.2.1 表觀得色量

圖17為各糊料在其最適宜用量下印花織物CMYK四色及總表觀色深K/S值關系。在5種糊料分別對羊毛織物進行預處理后，相對比其他3色，青色得色率相對偏低，這與其分子結構相關，青色染料分子結構較大相對難以上染。綜合CMYK四色表觀色深值，海藻酸鈉糊料得色率較高，當糊料RS-001用量為1% 時總K/S值與海藻酸鈉用量為3% 時總K/S值相近。

圖17 各糊料最適用量下表觀色深K/S值

2.2.2 脫糊率

增稠劑是活性染料印花時的載體，當印花、固色過程完成后必須將其洗除，否則會嚴重影響印花紡織品的手感。因此脫糊率也是衡量印制效果的一個重要指標，脫糊率越高，織物手感相對更為柔軟。圖18 為各糊料在其最適宜用量下印花織物脫糊率?？梢钥闯?，羊毛類織物脫糊率相對偏低，這可能是因為相對比棉、絲綢類紡織品羊毛織物表面存在毛羽，在蒸化、水洗、皂煮各加工工藝流程中存在一定質量損失。從圖18可以看出，CMC與海藻酸鈉脫糊率較低，糊料CMC脫糊率低的原因是其分子結構單元中未羧甲基化的羥基(伯羥基)較多，這些活潑羥基在汽蒸過程中會和染料分子發生化學反應，糊料與染料在織物表面沉積難以洗去，致使脫糊率低，印制織物手感較差。當采用海藻酸鈉作為印花糊料時，活性強的染料易與海藻酸鈉分子上的仲羥基反應，造成汽蒸水洗后脫糊困難，故脫糊率較低[13]。RS-001糊料其大分子結構中羥基醚化程度高，與染料結合能力低，脫糊率高，在水洗時易洗除，故脫糊率相對較高。

圖18 各糊料最適用量下羊毛數碼印花織物脫糊率

3 結 論

①通過表觀得色量K/S值、滲透率以及花型輪廓光潔度等參數來進行表征，在羊毛織物數碼印花預處理時各糊料的最佳適用量分別為：海藻酸鈉3%，CMC 3%，TANAJET A 4100糊料為0.8%，DGT-6為3%，RS-001為1%。

②根據各糊料最適用量下印制效果的比較，在海藻酸鈉、CMC、TANAJET A 4100、DGT-6和RS-001這5種糊料中，綜合性能表現最好的糊料為海藻酸鈉，其用作羊毛織物數碼印花預處理糊料時，織物得色量高、滲透性能好、花紋輪廓清晰，不足之處為其脫糊率相對較低。

③根據各糊料最適用量下印制效果的比較，RS-001糊料與海藻酸鈉得色量相近，且其脫糊性能較好，當對織物手感要求較高時，可選取該糊料。