純棉針織布印花糊料的研究與應用

張 強，郇路恒，賈吉敏，逄錦龍，張宗亮，張洪鋒

（1.青島明月海藻集團有限公司海藻活性物質國家重點實驗室，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，在經編機或者緯編機上用織針將紗線完成線圈，然后把線圈相互串聯織成的織物［1］。針織布的質地比較松軟，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，適用于內衣、緊身衣和運動服等；針織布在提高尺寸穩定性和改變結構后，同樣適合做外衣。

目前，面料絕大多數都是梭織和針織，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。而梭織布的經緯紗延伸與收縮不大，也不發生轉換，因此織物偏向緊密、硬挺。

針織布印花在近十幾年內飛速發展［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致花型的形態和大小難以控制有關。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結合。

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會直接影響織物的印花效果［3］。目前，海藻酸鈉作為應用最廣泛的一種印花糊料［4］，普遍應用于活性印花中，但常規的海藻酸鈉規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海藻活性物質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可。本實驗重點對MY-LV05的理化性能及應用進行了研究。

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，工業級）（青島明月海藻集團有限公司），防染鹽S、小蘇打（碳酸氫鈉）、尿素（工業級），活性紅P-2R、活性艷藍PS-2R（亨斯邁化工貿易有限公司）。

儀器：DV-I+型旋轉黏度計（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、RC-CSD 型汽蒸機（上海一派印染技術有限公司），SW-12A 型耐洗色牢度試驗機（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量分數的原糊，靜置膨化12 h以上，黏度調整到（25 000±1 000）mPa·s（20 r/min，20 ℃，6 號轉子）。分別使用活性紅染料和活性艷藍染料，對純棉針織布進行平網印花［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：調漿→平網印花→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量分數為1%～8%的原糊，使用旋轉黏度計檢測黏度（溫度20 ℃，轉速20 r/min），并繪制黏度隨質量分數變化曲線進行對比［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生變化的特性，實際常用印花黏度指數（PVI）表示。印花黏度指數：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整黏度到（6 500±500）mPa·s（20 r/min，20 ℃，5 號轉子），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表示轉速20 r/min 時原糊的黏度；μ2表示轉速2 r/min 時原糊的黏度；μ60表示轉速60 r/min 時原糊的黏度；μ6表示轉速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，標有刻度線）插入糊內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生滲化。抱水性測3～5次取平均值。

1.3.4 化學品對原糊黏度的影響［9］

將MY-LV05 和SA 配制成相同質量分數的原糊，分別加入防染鹽S、小蘇打、尿素和活性艷藍染料，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，恒重后稱取質量m0（精確到小數點后面4 位數）；在織物上印制好圖案，預烘、高溫焙烘，恒重后稱取質量m1。將此織物經冷水洗、熱水洗、皂洗、水洗（洗滌時嚴防邊紗脫落）后烘至恒重，稱取質量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 人盲測綜合結果，滿分為10 分，分數越高手感越好。

1.4.4 色牢度

耐摩擦色牢度：按照GB/T 3920—2008《紡織品色牢度試驗耐摩擦色牢度》進行測試。

耐皂洗色牢度：按照GB/T 3921—2008《紡織品色牢度試驗耐皂洗色牢度》進行測試。

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取點12 個，對比這12 個點的色差。色差均取小數點后4位。

2 結果與討論

2.1 原糊性能

2.1.1 黏度

由圖1 可以看出，MY-LV05 和SA 的黏度都是隨質量分數的增大而增大；相同質量分數下，SA 的黏度要高于MY-LV05。對于SA 來說，黏度隨質量分數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，質量分數為1%時黏度要比常規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，剪切應力和剪切速率存在非線性關系，導致不同黏度海藻酸鈉的流動性有一定差異。一般存在PVI 隨質量分數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 不同轉速下的黏度和PVI值

2.1.3 抱水性

分別調整至相同質量分數和黏度，MY-LV05 和SA 的抱水性檢測5 次，取平均值。由表2 可以看出，在質量分數相同時，MY-LV05 與SA 的抱水性相當，均較好；而當黏度相近時，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，溶解后的長鏈結構可以把水分較好地包裹住，使得色漿在印花面料上維持預定的花紋不滲化，是一種抱水性能優異的印花糊料。

表2 不同質量分數和黏度原糊的抱水性

2.1.4 化學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，遠低于改性纖維素、改性淀粉和合成增稠劑等化學改性印花糊料。這是由于海藻酸鈉為褐藻中的天然提取物，結構和性質比較穩定，對中性和弱堿性的電解質不敏感，有利于原糊黏度的穩定，方便印花時調配色漿使用。

對于MY-LV05 和SA 原糊，印染助劑用量為4%時，小蘇打對黏度的破壞作用最大。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，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，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 類物質為鹽或者有機物，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致的稀釋作用。防染鹽S 的學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生反應，防止活性染料被破壞，保護色光，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，不與海藻酸鈉發生反應，有優良的化學相容性。但不同染料的結構不同，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生成凝膠，導致流動性變差甚至堵網。

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的SA，MY-LV05 的整體指標均較好。印花時，原糊形成的黏稠液體起到載體和傳遞染料的作用，將染料轉移到織物表面。印花面料經烘干后，在花紋處形成色糊料薄膜，汽蒸時染料通過薄膜轉移并擴散到面料中，這時原糊在印花色漿中的作用已經完成，需要清除附著在織物上的原糊薄膜，恢復織物原來的手感。不同的印花糊料，由于和染料的反應性不同，洗除的難易程度有差異，直接影響了水洗后的織物手感。SA 由于具有自帶負離子電荷的羥基，與陰離子型的活性染料基本不反應，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，減少了能與染料發生反應的一些雜質，因此有助于提高印花產品的手感。

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，并受到纖維的毛細效應，糊料會攜帶染料進入纖維的縫隙及內部，也就是染料會從印花織物的一面向另一面擴散，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，分子質量較小，相同黏度的色漿，MY-LV05 具有低黏高濃的性質，有利于糊料攜帶染料擴散到纖維的內部，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。這說明經過水洗后，染料比較牢固地與織物纖維發生反應，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量有關，MY-LV05 使用分子質量較低的海藻酸鈉，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 結論

MY-LV05 印花糊料的各項指標優良，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規格的海藻酸鈉印花糊料，同時手感非常優秀，是一種適合純棉針織布的印花糊料。