喷墨印花技术应用与活性墨水的配制

研究报告喷墨印花技术应用与活性墨水的配制

许秋生,屠天民,柯林刚

(东华大学化学化工与生物工程学院,上海201620)

摘　要:为降低活性染料喷墨印花墨水的成本,筛选常规活性染料配制纺织品喷墨印花墨水。试验配制的

活性染料墨水采用Hunts man公司Novacr on系列C M YK四色染料7%～17%,与乙二醇、一缩二乙二醇、丙三

醇等有机溶剂20%～30%,E DT A22Na、三羟基氨基甲烷和杀菌剂等0.5%～2.0%,其成本较低,稳定性良

好,打印流畅,可满足普通棉织物喷墨印花生产的要求。

关键词:喷墨印花;活性染料;纺织品

中图分类号:TS1941434 文献标识码:A 文章编号:1000-4017(2009)03-0001-04

Appli ca ti on of i n kjet pr i n ti n g and prepara ti on of reacti ve i n ks

XU Q iu2sheng,T U Tian2m in,KE L in2gang

(College of Che m istry,Che m ical Engineering and B iotechnology,D onghua U niversity,Shanghai201620,China)

Abstract:Co nve n ti o na l reac ti ve dye s w e re sc ree ne d to p rep a re i nks fo r d i g ita l p ri n ti ng.It w a s fo und tha t re ac ti ve i nks p rep a red w ith7%～17%Hun tsm an2ba se d No vac r o n C M YK dye s,20%～30%o rgan i c so l ve n ts o f g l yco l,d i g l yco l,g l yce ri n,a s w e ll a s 0.5%～2%add iti ve s o f E D T A22N a,tris(hyd r o xy)am i no e thane and an ti bac te ri a l age n t,fe a tu re d l o w co st,goo d s tab ility and sm oo th p ri n ti ng.I t co u l d m ee t the re qu irem e n ts o f co tto n p ri n ti ng.

Key words:i nkj e t p ri n ti ng;reac ti ve dye s;textil e s

0　前言

经过十几年的探索和发展,纺织品喷墨印花技术已开始进入实用阶段。喷墨印花具有传统印花难以比拟的优点,但印花墨水所用色料价格昂贵,数只专用墨盒就相当于一台低端喷墨打印机的价格[1],是目前阻碍喷墨印花技术规模应用的瓶颈[2]。

喷墨印花所用的染料是墨水配制中最重要的组分,其性能直接决定喷墨印花的效果。目前,喷墨印花大多采用无盐或少盐染料,因为过高的含盐量会对染料的溶解度及喷墨打印性产生影响。这种要求直接导致喷墨印花墨水成本的上升。印染企业若自行选择染料配制墨水进行印花生产,则存在如墨水的组成、性能、配制步骤以及应用方法等一些技术难点。

鉴此,本试验以降低活性染料喷墨印花墨水的成本为目的,选用常规染化助剂配制活性染料喷墨印花墨水,并进行打印试验,测试墨水的有关性能,分析染料浓度、添加剂对墨水表面张力、黏度及其它相关性能的影响。

1　试验

1.1　材料与设备

收稿日期:2008-11-27

作者简介:许秋生(1983-),男,山东潍坊人,在读硕士研究生,主要从事纺织品喷墨印花墨水及其应用工艺研究。E2mail:xqshqd@。 织物　半漂白纯棉机织布(114g/m2)。

染料　P型活性染料(泰兴市锦鸡染料有限公司,上海染料化工八厂,Clariant公司,上海康顿精细化工有限公司和Hunts man公司)。

药品　丙三醇;一缩二乙二醇;1,22己二醇;乙二醇;N2甲基222吡咯烷酮;乙醇;乙二胺四乙酸二钠;碳酸氢钠;尿素;乙酸;三羟基氨基甲烷;聚乙烯吡咯烷酮K230和海藻酸钠。

设备　DCA322表面张力及接触角仪,S NB22型数字旋转黏度计,Sentr on pH计,UV23000紫外可见光光度计,Datacol or电脑测色配色仪,磁力搅拌器,0.15及0.45μm水性滤膜及过滤器,Rap id轧车,瑞士Mathis2 DHE高温汽蒸烘箱,L ife jet200平板喷墨印花机,Ep2 s on C67打印机,DDS2307雷磁电导率仪(上海兰科仪器)。

1.2　试验方法

1.2.1　墨水制备

称取一定质量分数的染料,加入各种助剂(保湿剂、pH值调节剂、螯合剂、杀菌剂等),再加入去离子水,充分混合搅拌0.5～1h,可稍微加热以加速染料溶解,得混合溶液。将墨水密封,于-10℃处理24h后,立即过滤,先用0.45μm滤膜过滤一遍,再用0.15μm 滤膜过滤两遍之后,装入喷墨印花机打印测试。

1.2.2　墨水相关性能测试

表面张力　采用DCA322表面张力及接触角仪,

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　喷墨印花技术应用与活性墨水的配制印　染(2009No.3)

以玻片插入法测得。

黏度　采用S NB 22型数字旋转黏度计测试(25℃,0#转子,转速60r/m in,黏度范围0～10mPa ・s )。

pH 值　由Sentr on pH 计测得。

电导率　由DDS 2307雷磁电导率仪测得。

墨水的稳定性　以高温、低温及常温储存条件下有无沉淀及固色率等指标表征。高温试验条件为70℃下对溶液保温处理3h,低温在-10℃和-20℃

放置72h,常温则在室温下自然存放3个月以上[4]

。1.2.3　打印性能测试

将配制好的墨水装入打印机内,在Phot oshop 软件中以360dp i 分辨率满幅依次打印单色墨水,分连续和间歇打印测试墨水的打印流畅性。测试连续打印时,满幅打印10张A4纸,观察喷头堵塞情况,是否有断线。测试间歇打印时,将喷头归位放置一周后再开机,

测试喷头堵塞情况。墨水流畅性测试后,将墨水喷印到织物上,用Datacol or 电脑测色配色仪测其颜色(K /S 值)。

1.2.4　喷墨印花工艺

配制预处理液(海藻酸钠3%,碳酸氢钠20g/L,尿素30g/L,其余为蒸馏水)→浸轧预处理液(二浸二

轧,轧余率70%)→烘干(80℃)→压平→喷墨印花→汽蒸(100%HD ,110℃×3m in )→水洗、皂洗(85℃×10m in )→水洗→烘干1.2.5　固色率的测定

采用尿素剥色法测定固色率[3]

,按式(1)计算染

料固色率(F ):

F =(1-A 2/m 2A 1/m 1

)×100%(1)

式中:A 1———固色前试样溶液的吸光度;

A 2———固色后试样溶液的吸光度;

m 1———固色前试样的质量;m 2———固色后试样的质量。

2　结果与讨论

2.1　添加剂的选择

墨水中的添加剂与水组成一个稳定的体系,以满足打印各项指标要求,如表面张力、黏度和pH 值等。选择具有保湿和催干作用的N 2甲基222吡咯烷酮作为

染料助溶剂[6-7]

,选用三羟基氨基甲烷作为pH 值调节剂,乙二胺四乙酸二钠(E DT A 22Na )为螯合剂。三羟基氨基甲烷与E DT A 22Na 能很好地控制活性染料的水解,有助于制备稳定的高浓度液体染料[5,8]

。乙二醇、一缩二乙二醇和丙三醇都具有保湿作用,可作为墨水的保湿剂[9]

。据报道,加入低挥发性溶剂和一种高挥

发性溶剂,对整个墨水体系有益[10]

,为此,选用乙醇作为高挥发性溶剂。为提高喷墨印花墨水的稳定性,可加入一些与墨水体系相容的高分子化合物,如聚氨酯、

聚乙烯醇和聚乙烯吡咯烷酮K 230等[5]

。试验测试了单只溶剂和不同溶剂混合对表面张力和黏度的影响,溶剂混合正交试验结果见表1。

表1　正交试验设计因素与水平表

因素

水平

1234A (一缩二乙二醇)5%8%12%15%B (乙二醇)

5%8%12%15%C (丙三醇)

5%8%12%15%D (N 2甲基222吡咯烷酮)2%4%6%8%E (1,22己二醇)2%4%--F (乙醇)

1%3%--G (聚乙烯吡咯烷酮K 230)

1.5%

0.5%

--

图1　不同溶剂对墨水表面张力的影响

从图1可见,1,22己二醇在2%～4%低浓度内的

变化,会引起墨水表面张力的极大改变。其它溶剂对墨水表面张力的影响都较小,甚至随着乙二醇与N 2甲基222吡咯烷酮浓度的提升,墨水的表面张力增大,所以两者的加入量不宜过多。乙醇与聚乙烯吡咯烷酮K 230都会降低表面张力,但幅度较小。

图2　不同溶剂对墨水黏度的影响

由图2可见,各种助剂的加入都会使墨水黏度增大,其中丙三醇的影响最大,调节范围也最广,其次为

一缩二乙二醇,两者都可作为黏度调节剂。虽然聚乙烯吡咯烷酮K 230的加入量较少,但其为固体,对墨水黏度的影响也较大,因而应控制用量,以防因黏度过大

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印　染(2009No .3)　

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