涂料印花,不管采用哪种印花方法,其印花色浆均由颜料、黏合剂、增稠剂和其他添加剂如交联剂、催化剂、乳化剂、手感改进剂等组成。要达到全面良好的印制效果,黏合剂是重要的一环,但对颜料、增稠剂的选择也不可忽视。

1.颜料（涂料色浆）

颜料是涂料印花的着色部分,它不溶于水或石油溶剂(乳化油)。

目前市场上供应的涂料色浆,是用无机颜料、有机颜料或荧光树脂颜料掺入一定

比例的保湿剂、扩散剂、匀染剂和水配成涂料色浆,通过先进的扩散技术,经研磨

后,呈一定细度(颗粒直径在0.2～0.5μm)的较均匀分散体系的浆状物。涂料色

浆中的颜料粉含量一般为15%～25%之间,德国德司达( Dyster)公司推出的“超

细环保型”印漂牢( Operon)涂料色浆的颜料含量可达35%～40%。

涂料印花织物的日晒、气候牢度取决于颜料本身的分子的化学结构,而花色鲜艳度和颜色取决于颜料分子对光的吸收,而且还和晶型和晶粒对光的散射及涂料色浆中的助剂性质有关。

图1

颜料的化学分类主要有以下几种

(1)无机颜料:例如白涂料为二氧化钛(微量的杂质会显著影响白度),涂料黑FBRN为炭黑等

(2)有机颜料:分子结构上不具有水溶性基团的偶氮染料、金属络合染料,还原染料和酞菁颜料等。

(3)荧光树脂涂料:用能发生日光荧光的染料母体溶解于N-羟甲基对甲基苯磺酸胺与N-羟甲基三聚氰胺共聚的树脂中,经研磨后打浆而成。

(4)金属粉末:例如细度在40μm左右的铜锌合金粉和铝粉。

(5)珠光颜料:系白云母(一种复杂的硅酸盐),它的晶体具有玻璃色泽,粒径控制在40~50m。

(6)罩印涂料:罩印的无机颜料有两类。一类是含粒度特细的二氧化钛,另一类是含硅酸铝、二氧化硅等。

作为印花涂料浆中的颜料,必须符合下列技术要求:

(1)必须有良好的耐光、耐气候、耐热的稳定性。

(2)必须具有一定的耐酸、碱、氧化剂、还原剂和干洗剂的化学稳性

(3)要有较高的给色量和遮盖能力。

(4)要有一定的密度和良好的润湿分散性,颜料的密度过大要产生沉淀,密度过小会悬浮,使分散液不稳定而影响拼色。

(5)要有良好的升华牢度和烟褪牢度。

(6)颜料颗粒要细而均匀,颗粒直径应在0.2～0.5μm,在此范围内颜料的着色率往往较高。若颜料颗粒过大,光的反射会急剧下降,反射光的波长向长的方向转移,色泽偏于红灰,色光变暗滞,着色率降低,耐磨、耐搓洗牢度下降。颗粒过细,会使入射光形成散射现象,而使颜料的鲜艳度下降。

从目前国内印染行业使用涂料色浆的情况来看,除广东、深圳、福建和上海部分企业采用国外产品外,基本上还是以采用国产涂料印花为主。但从实际的质量水平进行测试对比,无论从颜料颗粒大小、颗粒的均匀度,还是晶型的几何形状均与国外类似商品存在一定的差异。

图2 印花机

目前常用的涂料色浆品种有:上海油墨厂的天鹅牌涂料、上海染料化工一厂南翔分厂的红旗牌、天津染化八厂的彩绫牌涂料、德国德司达公司的印漂牢K( Imperon K)和阿克拉明( Acramin)涂料、德国巴斯夫公司的海立柴林( Helizarin)涂料、意大利宁柏迪( Lamberti)公司的 Neopat涂料等。

2.黏合剂

颜料(涂料色浆)本身对纤维没有亲和力,为使颜料固着在纤维表面,需借助黏合剂。黏合剂决定印花织物的摩擦牢度和刷洗牢度,以及由于黏合剂成膜后的泛黄而影响色泽艳亮度。因此,黏合剂对涂料印花或染色均起着重要的作用。

(1)黏合剂在织物上经固着后,能形成黏着力强、富有弹性和韧性的薄膜。

(2)皮膜薄层应无色,清晰透明、厚度均匀,使颜料的色相得以良好表现出来。膜层经加热后不泛黄,耐老化,且对日光(紫外线照射)稳定。

(3)皮膜应具有耐挠曲,耐摩擦,手感柔软、滑爽、不硬、不黏

(4)皮膜应耐化学药剂和耐有机溶剂的性能,特别是耐干洗溶剂。

(5)黏合剂乳液稳定性良好,液滴大小均匀,有一定的耐热及抗冻性能。

(6)黏合剂在应用时成膜速度适当,在室温条件下不结皮、不凝聚;配制成印花色浆在印花过程中不粘搭花筒、不堵塞网孔,易于从花筒或筛网和印花导带上去除。

图3

涂料印花色浆的黏合剂都是高聚物,但目前使用黏合剂大致为:

①丁苯或丁腈合成乳液与其他线型高聚物的复配物。

②丙烯酸衍生物,特别是酯类,以及丁二烯、苯乙烯、醋酸乙烯酯等。

③聚氨酯为主组分的水性乳液,它含有异氰酸酯端基的预聚体离子基团。

其中丙烯酸酯是目前应用最为普遍的一类黏合剂,特别是其丁酯的共聚物自交联型黏合剂。黏合剂中的各种单体的性能及其配比,是决定黏合剂牢度和手感的主要因素之一。

以聚合物极细状态分散于水中的水相分散液形式,含固量为30%～40%的分散液,特别适用于水相或油/水相乳液。黏合剂的分散稳定性取决于乳化剂的选用和乳化技术,要获得良好的分散稳定性,首先要充分乳化,使聚合的单体呈细小液滴分散在水中,聚合后的聚合物颗粒仍需均匀分散在水中。在聚合过程中所采用的乳化剂、引发剂和反应时条件的控制是决定黏合剂颗粒大小、颗粒大小的分布、分子链长和胶态化学结构。这些与单体组合一起决定此分散液的稳定性。例如对电解质加入的稳定性和对搅拌的机械稳定性。稳定性良好的黏合剂乳液,外观应呈光散射现象,即荧光偏蓝色的乳白分散液,其颗粒大小应在0.05～0.2μm之间。

随着人们对纺织品手感的要求越来越高,目前市售的黏合剂已难以满足不同消费者的需求,因面国内外众多的制造商先后向市场推出手感柔软又符合环保要求的自交联型的黏合剂和新型黏合剂。例如德国巴斯夫公司的 Helizarin黏合剂ET、Tw、Tow、UDT,德国德司达公司的 Acramin黏合剂LC,瑞士汽巴精化公司的Alcoprint PBA/PBC美国 BF Goodrich公司的 Printrite-834、 Printrite R-592,浙江丝绸科学研究院的水性聚氨酯黏合剂PU,浙江杭州丝科达公司的超级柔软印花浆TYF等。

图4

目前国内生产涂料印花用的黏合剂品种繁多,虽单体组分相同,但拼混配比和生产制造工艺的不同,尤其是在聚合反应中引入自交联单体N-羟甲基丙烯酰胺,致使制成的黏合剂游离甲醛超标,因此产品的质量存在差异。为此,印染工作者必须根据被加工织物的质量要求,在进行工艺设计时,合理、慎重地选用黏合剂。

3.增稠剂

在织物上采用涂料印花工艺,印制过程是否能顺利进行和印花色浆的流变性能有很大的关系。为什么目前各印染厂还在选用乳化糊作为涂料印花色浆的增稠糊,这是因为乳化糊在机械的剪切力作用下,其黏度比静态时迅速下降,但当剪切应力一旦消除时,黏度又很快回复到原先的近似值,这样就有利于印制轮廓清晰的花型。

乳化糊是乳状液,须依靠非离子型表面活性剂在高速搅拌下将火油以极细的液珠形式分散于水中而制成。质量好的乳化糊液滴颗粒大小在0.5～1.5μm,而且均匀一致。能将涂料色浆、黏合剂和其他助剂均匀分布在其中,可以获得较为理想的色泽鲜艳度和色牢度。质量差的乳化糊液滴颗粒大小不一,面且较小。用质量差的(稳定性差)乳化糊来调制涂料色浆中,在印花刮刀的剪切力的作用下,易发生破乳,使涂料、黏合剂和其他助剂被分离析出,并发生凝聚或过早结膜,最后引起嵌花筒或筛网网孔被堵塞面造成露底的印花疵病。

乳化糊虽具有良好的印花性能,但它必须用高沸点(馏程200～220℃)的白火油与水,用乳化剂在高速搅拌下将其乳化而成为乳化糊,这样不仅成本高,而且用乳化糊调制成的涂料印花色浆,在烘干或焙烘过程中产生大量烟雾外逸,致使这些火油散发于大气中,既污染了环境,又浪费能源。同时由于火油中含有少量的芳香烃和烯烃不易除尽,从而给印花织物上残留火油味(劣质火油更甚),尤其某些不宜经高温焙烘或水洗的印花针织物。因此,少火油(半乳化涂料印花系统)或无火油(全水性涂料印花系统)的涂料印花色浆推广应用较快。

全水性涂料印花色浆中的合成增稠剂是一种高相对分子质量化合物,能溶于水而又具有极高的增稠效果,它的组成原则上应该与天然胶体相似,且具有乳化糊的流变性能。

合成增稠剂的组成,一般为丙烯酸、甲基丙烯酸、顺丁烯二酸以及丙烯酸酯或苯乙烯等,它们含有大量布满羧基的聚乙烯链,在水中有良好的溶解度。加入氨水,一COOH基变成一 COON4,电离度较大,使分子链伸展,而且能吸附更多的自由水分,在水中迅速膨胀,这些可变形的膨胀物,其流变性能与乳化糊中白火油油滴情况相似。

合成增稠糊制成的印花原糊,印花后在焙烘或高温汽蒸时,氨便挥发:

—COON4

—COOH+NH3

—C0OH具有一定的电离度,能电离出氢离子而呈现酸性,有利于交联剂的交联反应,从而提高黏合剂的结构牢度。

合成增稠糊对电解质敏感,遇电解质后,促使其溶胀度降低,而使黏度大为下降。这是它的主要不足之处。

目前我国使用的增稠剂大致为两类:

(1)聚乙二醇酯。属非离子型增稠剂,它是一种非离子高分子化合物的乳液。适应性强、使用方便,对电解质不敏感。在调制成增稠糊时还需加入一定量的火油,其增稠效果不及阴离子型增稠剂强。但它印制后的织物手感和色泽鲜艳度较好。此类常用商品有:上海助剂厂的增稠剂M、丹东恒星精细化工公司的增稠剂CMC、日本松井色素株式会社的 Emulser M等。

(2)聚丙烯酸及其聚合物。属阴离子型增稠剂,该类增稠剂分子因含有可电解的羧酸基团的聚乙烯键,中和后,虽含固量很低,增稠效果却很好,因为它的流变性良好,所以广泛应用于筛网印花。此类常用商品有:上海助剂厂的增稠剂HD、常熟辐照技术应用厂的增稠剂KG-201,宁波化工研究设计院的增稠剂NBH-1,德国巴斯夫公司的Luteal HEF、HT、HP,德国德司达公司的 Dracone C,瑞士汽巴精化公司的PF、PTH,美国BF古立德公司的 Carbopol4089、1392WC等。

增稠剂品种繁多,产品质量也有些差异,印染工作者可根据工艺设计的要求进行合理的选用,以期达到预期的效果。

图5

4.其他助剂

在采用全水性或半乳化的涂料印花工艺时,必须考虑是否能达到采用乳化糊为增稠糊的印制实物水平,为此,在选择其他助剂时应注意均匀。

(1)所印制的印花织物表面应具有色泽鲜艳、花纹轮廓清晰,块面改善。

(2)电解质含量要低,以减少合成增稠糊的用量,有利于手感的

(3)使印花织物具有良好的摩擦牢度和耐水洗牢度。

在涂料印花工艺中所使用的其他助剂有以下几种

(1) 柔软剂(手感改进剂)。为了提高涂料印花织物的实物水平以及便于筛网印花能顺利地进行,在印花色浆中加入二羧酸酯或含有有机硅类(例如 Alcoprint1739、 Cuprinol SIG)的柔软剂。它能使印花织物表面平滑、手感柔软,并可提高干摩擦牢度。若在涂料印花色浆中加入混合型乳化剂 Luprintol MCL,它除具有柔软和消泡作用外,还可以改善印花色浆的流变性能,使花纹轮廓更为清晰光洁。

图6

(2)交联剂和催化剂。在涂料印花色浆中加入交联剂和催化剂可以提高黏合剂的牢度,但问题是加入什么样的交联剂和催化剂比较适宜。

①在非自交联黏合剂中,印花色浆中常加入外交联剂如交联剂EHAcrafix FH,但此类交联剂焙烘后易泛黄。催化剂以弱酸性盐为宜

②在自交联黏合剂中,则以改性三聚氰胺类 Helizarin Fixagent LT为宜,它能提高涂料黏合剂在纯棉、合成纤维及其混纺织物上的印制牢度,而且被印制的织物甲醛含量低。但也有采用六羟甲基甲醚化三聚氰胺作为交联剂的。

(3)吸湿剂(水分保留剂)。吸湿剂主要作用是保持印花色浆表面润湿,以防止色浆在贮存过程中干裂、倒相、破乳,以提高色浆的稳定性。吸湿剂有乙二醇、甘油、尿素等,但一般以尿素作为吸湿添加剂,因为尿素还具有捕捉游离甲醛的功能。

(4)流变性改进剂。以合成增稠糊作为涂料印花色浆的原糊时。在印制合成纤维织物或花型精细度很高的纯棉织物时,常会产生花纹轮廓清晰度差的缺陷,加入 Carbopol Printrite PM,可改善其流动性能,避免渗化现象发生。