涂料喷墨数码印花预处理工艺研究

染整技术TextileDyeingandFinishingJournal第40卷第8期2018年8月Vol.40No.8Aug.2018涂料喷墨数码印花预处理工艺研究投稿日期：2017-06-01作者简介：田志荣（1969-），男，高级工程师，主要从事数码印花的技术研究和市场推广工作。田志荣摘要　无水涂料喷墨数码印花技术可实现真正的无污水排放，是一种节能、清洁、环保的印花生产方式，但其色域偏小，耐摩擦色牢度不佳。研究了干法预处理技术和湿法预处理技术，采用这种工艺可提升涂料喷墨数码印花的色域，基本接近活性印花，耐干、湿摩擦色牢度也大幅提升，弥补了涂料数码印花的不足，完善了无水涂料喷墨数码印花的工艺。关键词　数码印花；涂料印花；涂料墨水；预处理；节能减排中图分类号：TS194.4　　文献标识号：B　　文章编号：1005-9350(2018)08-0037-05AbstractPigmentinkjetdigitalprintingtechnologycanbeachievedwithoutthedischargeofdyepollutantinwaterbodies.Itisakindofenergy-saving,cleanandenvironmentallyfriendlyprintingproduction,butitoffersasmallercolorgamut.Inaddition,ithaspoorcolorcrockingfastnesswhichisdifficultproblemtosolve.Thedrypretreatmenttech-niqueandthewetpretreatmenttechniquewerestudied.Thisprocesscanimprovethecolorgamutofpaintinkjetdigitalprinting,whichisbasicallyclosetoreactiveprinting.Thecolorfastnesstodryandwetrubbingisalsogreatlyimproved,whichmakesupfortheshortageofdigitalprintingofpaintsandperfectstheprocessofinkjetdigitalprintingofwater-lesspaint.Keywords　digitalprinting;pigmentprinting;pigmentink;pretreatment;drypretreatment;wetpretreatment;conserveenergy;reduceemissionsStudyonpretreatmentofpigmentinkjetdigitalprintingtechnologyTIANZhirong(HongSamDigitalScience&TechnologyCo.,Ltd.,Zhengzhou450001,China)传统印染行业有“三高一低”的特点，即高消耗、高污染、高排放、低附加值。随着环保压力的加大以及市场竞争加剧，市场空间正在逐渐萎缩，而数码印花恰恰是“三低一高”，即低消耗、低污染、低排放、高附加值，顺应了绿色环保、可持续化发展的趋势。数码印花节能环保的优点解决了印染行业困扰已久的难题，因而得到大力推广，这几年数码印花行业突飞猛进，快速发展。传统印花的废水主要包括调色、冲洗印花网版的废水，以及后处理的皂洗工序废水，污水排放量比较大。数码印花由于实现了按需喷墨，大幅降低了染（郑州鸿盛数码科技股份有限公司，河南郑州　450001）料和浆料的用量，加上不需要冲洗印花网版，从而大大降低了污水的排放量；相对于传统印花，数码印花在节水和节能方面的优势明显。有关数据表明，传统印花大约有30%的染料不能与纤维结合，以浮色形式附着在纤维表面，水洗时这些浮色被洗去，产生污染；而数码印花实现了按需喷墨，同样深度的花型，数码印花染料用量只有传统印花的大约40%，只有5%的浮色在后道处理时被洗去，大大降低了污水的排放量，产生的污水量仅为传统印花工艺的1/15~1/25，综合能耗仅相当于传统印花的1/3~1/4[1]。而涂料喷墨数码印花工艺采用涂料墨水直喷工艺，打印烘干后高温焙烘固色，无需蒸化水洗，在整个生产过程中几乎没有废水产生。目前，我国数码印花产量仅占4%~5%，未来将保持每年30%以上的增长率，越来越多地替代传统印花。1　涂料喷墨数码印花工艺概述1.1　优点在传统印花中，涂料印花占比达到了52%，主要应用于家纺行业。而涂料喷墨数码印花仅占数码印花市场的2%，且主要集中于服装裁片和T恤衫市场，卷对卷匹布涂料喷墨数码印花市场占比很小，基本处于初始阶段[2]。从市场发展来看，涂料喷墨数码印花具有工艺简单、没有污水排放、节能环保、高耐光色牢度、适用于所有面料等优势，未来发展会很快，市场容量庞大。目前，涂料喷墨数码印花除了用于服装面料，还广泛用于鞋材、窗帘、装饰布、墙布、沙发布等行业，应用领域正在逐步扩大。不同于传统印花的是，涂料喷墨数码印花的定位并不是低端产品，未来涂料喷墨数码印花会取代一部分活性印花，但更多的应用在于一些特殊市场，如高日晒牢度要求、混纺面料印花、个性化加工等领域，还有窗帘布、抱枕布、户外用品、服装、家纺等领域。涂料喷墨数码印花适用面料广泛，生产过程易控制，印花后高温焙烘即可完成固色；由于无需蒸化水洗，可无水印花，实现污水零排放，是真正的“无水印花方案”，顺应环保潮流，因而，得到了市场的广泛关注。1.2　存在的主要问题涂料喷墨数码印花虽然有着以上优点，但缺点也很明显，主要表现在以下几方面：（1）涂料的色彩不如染料艳丽，在饱和度方面不及染料印花，色域比活性印花小，尤其黑色和红色的表现能力比较差；（2）涂料喷墨数码印花靠粘合剂上色，耐摩擦色牢度尤其是耐湿摩擦色牢度较低；（3）涂料喷墨数码印花由于使用粘合剂，对织物的手感略有影响。以上三个缺陷是影响涂料喷墨数码印花技术推广的主要原因。1.3　涂料喷墨数码印花上染机理分析纺织品印花中所说的涂料即颜料，涂料墨水是采用纳米级颜料，粒径一般在50~200nm，在墨水中添加树脂和特殊的助剂形成稳定的分散悬浮液，通过喷头喷射到织物的表面，完成印花过程。颜料粒子对任何纤维都没有亲和力，它的着色原理是颜料粒子靠粘合剂粘着在纤维表面，因此，颜料粒子可以粘着于所有纤维。但由于不同纤维的表面结构、形状等不同，颜料在不同纤维上的色彩和色牢度表现有差异，在棉纤维上表现最好，在化学纤维上表现略差。目前，涂料喷墨数码印花主要应用在纯棉以及以棉为主的涤棉混纺织物上。近几年，随着研磨技术、树脂技术的快速进步，涂料墨水的技术水平也在快速提高，色彩鲜艳度、色牢度、打印流畅性大幅提高，但涂料喷墨数码印花在色彩鲜艳度和色牢度方面与染料相比还是有差距。因此，开发提高色彩鲜艳度和色牢度的预处理工艺就尤为重要。2　涂料喷墨数码印花预处理工艺研究涂料墨水中含有树脂，树脂的性质、含量对涂料墨水的性能至关重要。树脂含量太高，对墨水的流畅性产生负面影响；树脂含量太低，色牢度降低。提升涂料的色彩鲜艳度和色牢度最直接的方法是提高墨水中颜料和树脂的含量，但颜料用量和树脂含量过大，会严重影响喷印流畅性，墨水中颜料和树脂的含量并不能提高到我们期望的程度。因此，本项目研究涂料预处理技术，通过在织物表面提前施加预处理液，以期达到同时提升色彩鲜艳度和色牢度的效果。经过大量的测试、筛选，开发出了理想的预处理液，并完善了预处理技术。该预处理液为一种特殊的高分子化合物。预先把预处理液施加到织物表面，再进行喷印，喷印时预处理液阻止了墨水向纤维内部的渗透，提高了织物表面的颜料粒子浓度，使织物表面的色彩更加浓艳，同时，也提升了色牢度。通过这种预处理技术，涂料数码印花的色牢度和色彩鲜艳度同时得到大幅提升。2.1　测试方法干法预处理工艺：浸轧干法预处理液，带液率70%~75%，100℃以下烘干后喷印；湿法预处理工艺：浸轧湿法预处理液，带液率70%~75%，不烘干直接喷印；喷印后固色，用小平板压烫机，160℃，压烫180s固色。测试织物：梭织布为80×80，133×100纯棉府绸漂白布；针织布为40支纯棉平纹针织布。耐水洗色牢度测试方法（ISO1005C06：2010）：温度60℃，加皂片3g/L，30min；测原样变色。染整技术·38·第40卷田志荣：涂料喷墨数码印花预处理工艺研究·39·第8期耐摩擦色牢度用摩擦牢度仪进行测试（ISO105X12：2016，摩擦头直径16mm）。色密度用EYEONE进行测试，测三个不同部位，取平均值；喷印CMYK单色块，不挂曲线，喷印墨表1　干法预处理工艺色牢度提升对比织物工艺测试项目颜色CMYK梭织布未处理织物+喷印耐干摩擦色牢度/级333~43~4耐湿摩擦色牢度/级2~32~32~32耐水洗色牢度/级44~54~54~5预处理织物+喷印耐干摩擦色牢度/级443~44耐湿摩擦色牢度/级4343耐水洗色牢度/级444~54~5针织布未处理织物+喷印耐干摩擦色牢度/级3~43~44~54耐湿摩擦色牢度/级2~32~32~32~3耐水洗色牢度/级4~54~54~54~5预处理织物+喷印耐干摩擦色牢度/级4444耐湿摩擦色牢度/级333~43耐水洗色牢度/级44~54~54~5表2　干法预处理工艺色密度提升对比织物工艺测试项目颜色CMYK梭织布未处理织物+喷印色密度/级1.261.211.001.19预处理织物+喷印色密度/级1.441.491.321.40色密度提升率/级14.2823.1432.0017.65针织布未处理织物+喷印色密度/级1.311.191.121.27预处理织物+喷印色密度/级1.411.441.311.36色密度提升率/级7.6321.0116.967.09量100%，喷印精度为1440DPI×720DPI，单向喷印，喷印后烘干，再用小烫机压烫固色，160℃，180s，测试色牢度和色密度。色密度提升率计算方法如下：色密度提升率=×100%预处理织物涂料喷墨数码印花后的色密度-未预处理织物涂料喷墨数码印花后的色密度未预处理织物涂料喷墨数码印花后的色密度2.2　干法预处理工艺干法预处理工艺先对织物施加预处理液，然后烘干织物，再进行喷墨印花。工艺流程：印前半成品→浸轧预处理液→烘干→喷墨印花→烘干→高温焙烘→（柔软）成品。由表1、2可知，采用干法预处理技术后，涂料喷墨数码印花的色牢度和色密度得到了大幅提升。在纯棉梭织布上，耐干摩擦色牢度提升0.5~1.0级，耐湿摩擦色牢度提升1.5级左右，四个颜色色密度提升14%~32%。在纯棉针织布上，耐干摩擦色牢度提升0.5级左右，耐湿摩擦色牢度提升0.5~1.0级，四个颜色色密度提升7%~21%。采用干法预处理工艺的涂料喷墨数码印花，在纯棉梭织和针织布上，色彩和色牢度大幅提升，解决了涂料喷墨数码印花的缺陷。干法预处理工艺适用于T恤衫、服装裁片、匹布等纺织品的涂料喷墨数码印花。2.3　湿法预处理工艺干法预处理技术虽然在色彩鲜艳度和色牢度方面达到了很好的效果，但缺陷也很明显，采用浸轧法对匹布施加预处理液，整个布面都上了预处理液，成本较高，特别是带液量较高的厚重织物；在没有花型的白底处，也上了预处理液，对织物的手感影响较大；另外，施加预处理液后，必须烘干才能进行喷印，增加了一道湿布烘干流程，增加了能耗。为此，开发了湿法预处理技术，提升了其和涂料墨水的反应性；即在设备中增加一组喷嘴，采用喷嘴喷涂的方式施加预处理液，喷涂后无需烘干即时进行喷墨印花。这种可湿喷预处理液反应性较高，无需烘干即可在湿态下打印，不会扩散、洇墨，喷印清晰度，更节省能耗。工艺流程为：印前半成品→喷涂预处理液→湿态下喷墨印花→烘干→高温焙烘→（柔软）成品。由表3、4可知，采用湿法预处理技术后，涂料喷墨数码印花的色牢度和色密度得到了更大幅度的提升，在纯棉梭织布上，耐干摩擦色牢度提升0.5~1.0级，耐湿摩擦色牢度提升1.5级左右，四个颜色