冷转移印花生产工艺可减排提升附加值新型成熟工艺!

作者:电子游戏  来源:电子游戏下载  时间:2019-10-05 08:31  点击:

  印染是织物加工产业链的重大技术环节,它决定了纺织品的最终品质与市场价值。目前印染技术生产过程中未能实现精细化控制,染料利用率低,污水排放处理量大。印染生产经济效益和环境保护矛盾日益突出,迫切需求一种新型的印花模式。冷转移印花是可减排和提升附加值新型成熟工艺,其不仅具有圆网印花的高产量和低成本优势,同时具有媲美数码直喷印花产品的高品质,具有极大的发展潜力。

  冷转移印花是湿法转移印花工艺的创新和发展。湿法转移印花最早形成于20世纪70年代,Ciba在转移印花技术的基础上,开发了含氮染料色浆印在疏水薄膜上,在100~130℃条件下与湿态含氮织物面料(即锦纶或蛋白质纤维面料)密合转移印花的工艺,但是其存在诸多限制,且应用范围太窄。80年代后期,Dansk公司开发了非有机溶剂的湿态处理,且在常温条件下对棉等天然纤维素纤维可进行湿法转移印花。通过结合德国Kster公司的印花设备,形成了新的湿法转移印花工艺并推向市场。湿法转移印花进入国内后,一些单位则在此技术基础上,进一步开发并应用了湿法转移印花技术,形成具有一定特色的工艺产品,例如应用溶剂型墨水将图案印制在塑料薄膜上的纯棉织物活性染料和锦纶酸性染料的薄膜湿法转移印花技术。

  本文所述冷转移印花工艺脱胎于湿法转移印花,是通过转印纸,湿态前处理,印花色浆,转印设备等的整体研发,形成了一套完备的转移印花工艺体系。冷转移印花的基本流程是先将水溶性或水分散性的染料色浆印刷制成转移印花花纸,然后,织物经预处理与转移印花纸相密合,并施加以一定的压力。织物所带前处理液使转移印花纸上的色浆溶解。在一定的压力下,由于染料对织物的亲和力比对转移纸的亲和力大,染料转移到织物上,并进入到织物间隙中。经固色后对织物进行水洗,洗去微量的浆料和水解染料等,并将织物洗至中性,烘干定型即为成品。

  在整体工艺的开发过程中,对各工艺参数进行了深入细化研究,以筛选优化工艺条件,从而实现稳定、高速地生产高品质的印花产品。同时根据锦纶和涤纶的上染特点,开发了相应面料的冷转移印花工艺,拓展了冷转移印花的原料适应性。

  在冷转移印花工艺中首先要通过水溶性或水分散性染料色浆将图案、花纹印刷在冷转移印花纸上,形成一层具有艳丽色彩、花纹的图案薄膜;然后再由转印纸转印到织物表面,因此,转移印花纸表面涂层的转移性能对于印花图案的再现性起着关键作用。

  在冷转移印花的过程中,印花图案要保持花形逼真、花纹细致、层次清晰、立体感强等特性,这对转移印花纸性能的要求是比较高的,主要包括如下几方面:

  1)要求纸张具有足够的强度,纸张表面光洁、平整。冷转移印花在转印纸的印刷过程中采用的是水溶性的活性染料墨水,在转印过程中,存在纸张与经前处理的潮湿织物的密合和剥离的过程,因此纸张必须承受剥离张力,此外由于织物经前处理后是带液与冷转印纸压力接触的,因此纸张本身需要具有一定的湿强度;

  2)要求转移印花纸有较好的平滑度。若转印纸表面平滑度差,表面凹凸不平,就会使其在转印时受力不均,使纸上的转移率不一致,因此,即使纸上的花形很清晰,转移到布上也会变得模糊;

  3)要求转移印花纸能够有效阻隔水墨。转移印花纸只是图案暂载体,在转移印花工序中要求纸张上的印刷图案能迅速完整地转移到织物表面,因此必须阻隔染料墨水与纸基纤维的永久结合,从而避免因在转印纸上残留过多而对印花图案质量造成影响;

  4)定量要稳定(定量差在1g/m2)。如果定量不稳,由于纸张传送和受压过程的张力作用,纸张易造成折子筋道等瑕疵问题,重则纸幅打绺造成断纸,影响产品连续性生产。

  冷转移印花纸隔离涂层剂的涂布量要适中,涂布量高,隔离层太厚,虽然起到阻隔染料与纸张纤维的作用,但是不利于纸张的打卷存储,易造成裂纹,涂料不稳定等问题,因此,选择适当的涂布量尤为重要。本文考察了不同的隔离剂涂布面密度对于印刷效果和转印效果的影响。采用丙烯酸与苯乙烯共聚体系隔离剂,纸张涂布面密度从0~15g/m2,印刷车速为45m/min,转印车速为5m/min,其结果可看出,涂布面密度6g/m2时,印刷质量和转移率都开始随涂布面密度增加而没有明显变化。考虑到隔离剂涂布工艺的便利,将30g/m2原纸的最优涂布丙烯酸与苯乙烯共聚体系隔离剂面密度固定为6g/m2。隔离剂面密度涂得相对薄,纸张烘干速度快,表面涂布较均匀,可提高产能,稳定质量。

  固化温度对水性隔离剂涂层的固化速度起着决定性的作用。隔离剂固化过程即高分子化合物单体或寡聚体转变为高聚体和互穿交联网络形成的过程。由于冷转移印花所采用的隔离剂也是水性体系,因此如果固化温度过低,水分挥发及化学反应缓慢,隔离剂易向纸页中渗透,对纸张的柔软性和强度都有很大的影响。如果固化温度过高,隔离剂固化速度太快,隔离剂的成膜性差,其均匀性将难以控制。本文采用丙烯酸与苯乙烯共聚体系隔离剂,原纸面密度为30g/m2,隔离剂涂层涂布面密度为6g/m2的情况下,测试涂布后不同固化温度的转印纸质量的具体结果可看出,随着固化温度的升高,纸页表面的光泽度随之下降,与热转印纸的转移层有相似的趋势,本文的冷转印纸的光泽度由固化温度50℃时的66.3下降到180℃时的28.6。

  可看出,纸页的平滑度并不完全随着温度的升高而不断提升,其在某个温度区间,存在1个峰值,本文实验所得的曲线s,固化开始时随着温度的升高平滑度逐渐升高,在120℃时达到最高,为49.3s,之后随着温度升高,纸张的光泽度开始缓慢下降,在温度为180℃时平滑度又降到42.1s。综合平滑度和光泽度的数据,可选择120℃作为转移印花纸的隔离涂层的固化温度。

  由于采用的是环保的水性冷转移印花墨水,因此干燥温度和时间对于印刷品质和生产效率具有至关紧要的影响。实验优化了冷转移印花墨水干燥的温度和时间参数,发现在120~130℃的干燥温度下,干燥时间最短,而超过130℃后,纸张易起皱,导致印刷图案出现瑕疵。因此根据上述实验所得结果,生产实践中优化了冷转移印花工艺中转移印花纸张载体的生产工艺参数,将转印花纸涂布和印刷设备进行优化改进。

  综上所述,通过对隔离剂涂布纸张的各项参数的优化,为实现高效能、高转移率、高品质的转移印花生产奠定了基础。

  冷转移印花工艺同属于湿法转移印花,因此,湿态前处理中前处理剂的指标以及湿态的程度即带率,对印花品质有着直接的影响。

  通过一系列的优化实验确定了适用于纤维素纤维面料冷转移印花的前处理剂优化配方和实施条件。pH值通过添加氢氧化钠的量来调节,冷堆固色20h。印刷反差值可以通过分光密度仪测试,在样品上取不同的点,重复操作3次,取平均值,所测纸张为满底版单色印刷的转移印花纸。固色率根据GB/T23912003《反应染料吸色率和固色率的测定》测定。

  可看到:前处理液pH值为12.8左右,其固色率达到极值之后,固色率随着pH增加下降,认为这是由于活性染料在强碱条件下发生了水解造成的;转移率在pH值12.8以后,没有显著变化。

  在印花订单的生产中,往往会面临客户的不同需求,对于染料渗透程度的差异化需求,导致前处理中带液量的差异化控制。以90g/m2全棉面料为例,如果需要高转移率,且织物反面需要有一定的透色,经优化实验,通过浸轧,前处理液带液率控制在60%~70%,5m/min车速其染料转移率能保持98%以上,20m/min车速其染料转移率能保持94%以上。而随着织物带液量继续增加,印花产品会出现横向渗化现象,导致图案变得模糊。

  如果要得到高的表观得色量,需避免染料转移到织物的深层内部,可对织物待印面定量给液,施加较纤维结合水稍多的带液率。这是因为传统印染中纤维经过浸轧后所含水分实际上包括:自由水、化学水、纤维结合水。以带液率60%为例,其中25%为自由水,5%~10%为化学水,纤维结合水即纤维网络里的水分,为20%~25%,不会产生渗化漫延现象。通过定量给液,前处理液带液率控制在30%~40%,其获得的表观得色量K/S值较带液率为60%的印花产品提升30%左右。

  此外,经典的冷转移印花的前处理方法是将被印织物经转移印花机前处理装置的前处理液进行浸轧处理,处理后的被印织物和转移印花纸相互密合通过转印装置完成转印。被印织物需要用含碱剂的处理液进行前处理,因此,被印织物是在湿态状况下和冷转移印花纸密合进行转印,织物易产生伸长、纬斜和缩绉等疵点,造成印花图案失真,严重影响产品质量。为克服这些缺点,最新的冷转移印花技术还开发了一种新型的前处理方法,避免被印织物呈现湿态。将转移印花载体通过转移印花机的前处理装置进行湿态处理,应用前处理液对转移印花载体上印有染料图案面进行低定量涂布处理,处理后的转移印花载体印有染料图案的一面和被印织物相互密合通过转印装置完成转印。这种技术彻底改变了常用的转移印花生产中对被印织物进行前处理的方法,相反是对转移印花载体进行湿态处理的方法。这一创新使被印织物处于干态的情况下进入转印装置,而在转印过程中,载体上染料处于湿态,因此能够在压力作用下完成转印任务。

  锦纶纤维的化学结构是聚酰胺,分子中主要由3个部分组成,即构成分子中疏水部分的亚甲基键,具有亲水性的酰胺基和链端的氨基和羧基,因此可用亲水性的酸性染料来染色。冷转移印花技术应用于锦纶面料过程中,应用增溶技术,将墨水承载酸性染料的能力提升到可含40%的高浓度酸性染料,使得产品在转移印花时不会出现颜色不够深的问题。其次,由于锦纶的亲水性远远小于纤维素纤维,因此相对纤维素纤维的活性染料印花,其湿态处理的带液率小,通过对前处理液进行保湿处理,从而避免带液率的大幅波动,确保生产品质的稳定。

  用酸性染料墨水进行锦纶面料冷转移印花的具体方法为:先将转移印花载体用隔离剂经涂布机底涂,并由印刷机将冷转移印花酸性染料墨水印成冷转移印花载体,再将冷转移印花载体和锦纶织物一起送入冷转移印花机。锦纶织物经冷转移印花机前处理装置的织物前处理液处理,再和冷转移印花载体密合共同经冷转印装置转印,制成印花织物。印花织物在95℃条件下烘干后,再在100~102℃蒸汽中,汽蒸20~30min固色,然后经水洗定型即为印花织物成品。经该工艺印花的锦纶织物其皂洗牢度和湿处理牢度到达4~5级,日晒牢度达到4级,印花后织物保持了与原设计风格的一致性。

  目前涤纶等合成纤维应用分散染料印花的主要技术手段有网印和热转移印花,热转移印花是20世纪60年代发展起来的一种印花工艺,即采用易升华的分散染料配成油墨印在纸上,然后在热压下将染料转移到玻璃化温度比较明确的涤纶等合成纤维织物上。

  但是热转移印花也有其固有缺陷:其一,由于绝大部分使用的是溶剂型分散染料,因此转印生产过程中,车间挥发的溶剂污染严重;其二,涤纶中分散染料有热迁移现象,而热迁移可使在良好染色条件下获得的色牢度发生明显下降。

  冷转移印花技术应用于涤纶面料过程中,成功地开发了水分散性分散染料墨水体系和新型前处理液。具体转移印花工艺为:应用凹版印刷机、柔版印刷机或圆网印刷机将分散染料墨水印刷在转移印花暂载体上,形成图案花型;涤纶纤维织物经预处理液处理,带液量为20%~40%,与分散染料转印暂载体图案面密合后进入冷转移印花机常温转印,烘干后,应用汽蒸固色或烘焙固色;间歇汽蒸固色的蒸箱压力为0.16~0.18MPa,温度为130~135℃,蒸化20~30min;连续蒸化机固色,温度为175~185℃,连续蒸化5~10min;烘焙固色温度为200~210℃,时间为1~2min;最后经水洗定型即为成品。

  1)由于分散染料采用了水分散体系,因此避免了生产过程中溶剂挥发带来的污染;

  2)分散染料冷转移印花在转印环节为常温条件,而固色环节采用高温环境,一方面染料能渗透到纱线内层,上染缝线,另外也避免了热迁移性,提升了湿牢度和摩擦牢度;

  3)分散染料冷转移印花采用的分散染料不需要考虑其升华特性,因此可选用大分子分散染料,使产品的日晒牢度比热转移印花提升了一个层级,可达300h以上。

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