关闭
关闭
理事单位:
技术文章
活性染料湿法冷转移印花工艺浅解
日期: 来源:陈荣圻 阅读人数:1366
活性染料湿法冷转移印花工艺浅解

陈荣圻

摘要:近年环保法规不断出台,环保问题使印花染料行业如履薄冰,印染行业不论大小,都有日暮途穷之感。一个国内外节水、节能和节约资源的新技出台,引来众多企业渴望在他们厂内实行。本文对上世纪80年代由外转内的活性染料湿法冷转移印花工艺的内涵,基本理论,概略工艺作一简单介绍,与各印染企业分享这一新技术。

关键词:活性染料;纤维素纤维;湿法;转移印花

印染行业一直颇受人们诟病的是污染大、资源消耗大、废水排能量大和严重损害生态环境。印染废水排放量每年达到30多亿吨。地球上的水资源是不可替代的自然资源,污水已经成为重大的环境问题。

国家强制性标准GB4287-2012一改1992年的标准,除规定污染物项目增多,限值要求降低,更为严厉地规定了单位产品基准排水量,现有企业中棉、麻、化纤及混纺机织物为175m3/t标准品,新建企业更压缩到140m3/t标准品。限制排放污水量等于限制用水量,如此,国家强制印染行业用水量。

印染行业所用化学品品种,数量之多是所有行业之冠,所以印染污水成份复杂,有机物成份高,色度高,污染物的浓度高。“三高”废水处理困难。因此,寻求清洁生产,少水生产,开发节约能源、节约资源和节约水的“绿色印染”新技术、新工艺、新设备和新产品等“四新”是印染行业为之努力的目标。

活性染料在棉织物上,酸性染料在毛织物和丝绸织物上的湿法冷转移印花工艺已经崭露头角,国内已经有不少印染企业正在尝试这项新工艺、新技术,该技术只需用少量水在天然纤维上取得了明显的效果。本文就湿法冷转移印花作一个基本介绍,详细资料因碍于保护知识产权,请读者予以理解。

我国于上世纪70年代开始,使用小分子结构的分散染料热转移印花在涤纶上已普遍应用。而当时纤维素纤维需经疏水性高分子化合物改性后,以上述工艺进行热转移印花,但失去了纤维素纤维固有的吸湿性和透气性良好风格和特性。

活性染料在棉织物上进行湿法冷转移印花工艺,具有少用水、低热能化学品消耗少的特点。工艺极少废水,完全符合节水、节能、节约染料及其它化学品的清洁生产要求,并且适合中高速大批量生产。

1

活性染料在棉纤维上施用湿法冷转移印花最早是1984年丹麦丹斯克(Dansk)印花公司开发出“Cotton Art”的“Dansk”印花工艺,德国寇司德(kiistor)为其专门设计生产湿法冷转移印花机,设计车速为20m/min(相当轮1200m/h)远超于数码喷墨印花的车速。可以对天然纤维(各种棉纤维)和再生纤维(包括粘胶纤维在内的各种再生纤维进行湿法冷转移印花。

相隔若干年后,上海长胜纺织制品有限公司开发了“Cool trano”冷转移印花机,并在常州旭荣印染厂进行中试;常州涵源新印染厂独立开发了湿法冷却转移印花机及相应的工艺技术,并承印介质使用BOPP膜或PET薄膜。这是因为承印纸也是纤维素纤维,对活性染料具有一定的亲和性,使印花染料转移不净,而塑料薄膜对染料没有亲和力,转移膜上的染料只是粘附,通过转移印花后,98%以上的染料都会转移到织物表面上,使得印花织物的图案清晰准确,杜绝色差。塑料薄膜洗净后可以回收再用。

2

所谓的湿转移印花,就是使织物在含湿状态下进行印花的方法。活性染料印花必须在一定的含湿状态下,使纤维得到充分膨化、溶解的染料得以扩散,渗透而进入纤维空隙与纤维结合。所以活性染料的转移印花,采用湿转移完全符合染料的上染原理。

那么棉纤维含湿率多少最好呢?这是干燥单元作业(Dry unit process)早已阐明的,笔者在上世纪80年代后期创立“活性染料短流程湿蒸轧梁染色工艺”时已经重申该工艺的理论基础。

通常织物浸轧后带液率(或称轧余率)为60%~70%,织物上含有较多的水份,织物上的水份随它的分布或纤维结合不同而分为平衡水份和自由水份。含湿织物总有一部分水份不能除去,这部分水份就是平衡水份,这部份在干燥过程中是不能除去的,干燥过程所能除去的水份,只是织物内超出平衡水的那部分,称为自由水份,织物中所含水份,可依其除去的难易,分为结合水与非结合水。

非结合水在纤维表面或织物组织结构的空隙中,属于纤维外部的水,它们与纤维不发生作用,结合力弱,在织物上易于流动。第二种状态是能排除的结合水,它们分布织物中纤维间的网络中,它们虽然和纤维分子不直接发生作用,但较易除去。

平衡水是指不能却余的结合水,它们是指进入纤维内部或在纤维表面与纤维分子结合的水,它们不能动,但又分成两种状态。一种是处于纤维无定形区的孔道网络中的水份,不能自由流动,是纤维内部水的主要组成,这种状态的水虽然没有与纤维素纤维直接发生作用,但与纤维外部水份有明显的差别,因此水份存孔道风格中很难流动。另一种状态是处于孔道壁附近,通过氢健或偶极力与纤维素纤维产生结合,不仅不易流动,其性能也与普通水不同。

自由水份与前一种状态的结合水容易除去,后一种状态的结合水不易除去,两者的干燥速度也不同,前者称为恒速干燥,比较快;后者称为降速干燥,比较慢。两者结合部分的水份称为织物的临界含水率,通常由实验测定,实验证明棉纤维为30%,粘胶纤维为38%,聚酯纤维为1%。


棉纤维中含有30%水份时,纤维的膨化程度最大,此时的纤维之内孔道网络浸透了水份,纤维的结构尺寸因而达到最大值,纤维内部结构的可接近性也是最大,以便染液最大限度地渗入纤维内部;

棉纤维含水率低于30%时,纤维孔道网络中含水不足,染料溶解和纤维溶胀均不充分;

含水量超过30%时,自由水份增多,也不利于染料上染,反而增加活性染料水解的可能性。还会引起印花图案的渗化和模糊,影响印花质量。

织物上的含水量达到临界含水率是湿法冷转移印花最大关键之处。各种纤维的临界含水率是不同的,同为纤维素的再生纤维包括普通粘胶纤维,Lyocel和Model纤维的临界含水率同为38%。聚酯纤维只有1%。

在上世纪80年代,在珠江三角洲地区,分散染料在涤纶纤维上进行热转移印花遍地开花。因为当地相对湿度很高,涤纶临界含水率1%,不用洗水、喷水已能让他们利用Stork技术,选用200~300目粉状热熔胶加入到普通的粘合剂中制成印花浆。

热熔胶也可用热塑性弹性(如PU、PA等)加入小分子分散染料制成印花浆,然后进行热压时热熔融成液体并发粘,便可与涤纶纤维牢牢粘结在一起,同时热压时的压强而使印花浆渗上到织物上,从而达到转移印花的目的。

3

活性染料湿法冷转移印花没有那么简单,首先要控制织物达到临界含水率,不论是使用轧车,将多余的水份(一般为60%~70%)通过烘干使织物上水份蒸发一部份,保留30%的水份在织物上面。另一方面是直接通过单面给水或喷雾形成给水并且调节到织物上水份是织物重量的30%,给水量大小也会随着织物重量变化而变化。对于湿法冷转移印花,织物带水量30%的正确性是个关键。

办法是设备上采用微波温度传感系统,而且是在线的(On line),能在不接触被测织物测出正确的含水率,利用微波通过水在织物内介电常数变化测知织物内含水量的变化,从而调节给湿量,保持织物上的含水量从一开始就控制在30%,以利湿法冷转移印花的质量。

这项技术首先是德国玛诺公司的HMF型和普勒皇公司的AF310微波湿度传感系统。现在西安工程大学电子信息学院也已研究成功微波在线测定织物上含水率,误差受织物结构、厚度、纱支密度影响,需根据不同织物进行微调。

4

工序的第二步是织物水份达标后进入湿转移步骤,织物和转移膜同时通过一组轧辊来完成转移工序,此时的织物不论通过何种方式给水,织物需保持pH=10~11.5,以保证下一步固色工序。此时需调节好织物边道和转移膜边道对齐,织物和转移膜都必需平整无褶皱。转移印花后的织物和转移膜分开,转移膜卷装再水净后回用。

工序的第三步是湿冷转移印花的织物即进入焙烘阶段,也就是固色阶段活性染料得以牢固地与织物相结合,这个阶段比较短,基本上控制在80℃以上,30~60秒时间就能达到固色要求。

工序的第四步是后整理,首先把残余的碱剂和形成共价健后,离基和碱结合的盐需冲洗干净,完成水洗过程,以后的后整理需要添加何种后整理剂和按门幅及缩水等成品要求与常规印花相同。

5

接下来要讨论的是用何种活性染料,何种糊料,添加什么其它化学品,最重要的是制作转移印花薄膜。

首先是活性染料应选用高固色率高提升率高牢度的,一般是一氯均三嗪乙烯砜双活性基的活性染料,如Sumifix Supra系列,即国产ME型的活性染料,它的固色率为75%~82%。如若选用固色率更高的Novacronc型和FN型深色的S型,都是含氟活性染料,那么将遇到一些麻烦的生态环保问题。

通常一氯均三嗪的离去基为氯原子在碱性介质中固色生成氯化钠。LD50为3760mg/kg低毒,水溶性34.79%(25℃),后处理容易冲洗干净,有利于染料溶解度的提高。

而一氟均三嗪的离去基为氟原子,在碱性介质中固色时生成氟化钠,情况大不一样了,因为氟化钠为中等毒性,其LD50为180mg/kg,水溶性仅4.3%(25℃),比重达2.79。后处理水冲的难度很高,而且国家强制性国标GB4287-2012,将AOX纳入监控化学品,德英等欧洲国家早于上世纪80年代,根据相关法进行在废水中限量,而原来的ISO-11480-19997用的是限量法,检测不出氟离子,而如今GB4287-2012规定用离子色谱法即可测出氟离子。因此将含氟活性染料定性为AOX物质。

还有可用的是Remazol RR型,其是低温型,更适合湿法冷转移印花,国产安诺其也在研发低温型的,可惜没有形成系列,也未知其分子结构,不能随便推荐。

印花浆中一般都要加入尿素,但尿素的作用是吸湿剂。在湿法冷转移印花中尿素也不会与染料形成低融共溶物而作为固色介质,相反,尿素会与活性染料反应而降低固色率。所以,在活性染料的转移印花中不需要以尿素作为吸湿液剂,这样印花工艺就简单多了,废水处理也相应降低压力,因为GB4287-2012规定要测总氮。

糊料(浆料)在制作印花浆料时是必备的。活性染料印花浆常用海藻酸钠,它是由β-1,4-D-甘露糖剩基(M)和β-1,4-L-左罗糖剩基(G)组成的线型高聚物。分子中含有羧基,是一种亲水性的有机分子电解质,它在溶液中pH值为5.8~11时性质最稳定,另外就是各种合成糊料。

6

转移印花薄膜版制

采用凹版印刷制作转移印花薄膜,这是因为凹版印刷的油墨用量最大,图文具有凸感,且层次丰富,线条的粗细及油墨的浓淡层次在刻版时可以任意控制,使用印刷的花纹鲜艳逼真。

凹版印花的工艺流程是:印前准备→上版→调整→正式印刷→印后处理。

凹版印花对图像进行处理分色分套,然后制成凹版。通过对凹版的深浅程序来控制印花时的得色量多少,所以在制作凹版时,必须根据花形的深浅层次进行凹版深浅雕刻的设计,以达到印制到转移薄膜上的染料的正确性。

在凹版印花中,这里的油墨是经过处理的专用的活性染料油墨,使之凹版上的花纹能顺利地印在薄膜上成为转移膜,凹版印花适合大批量的生产。染料不含碱剂,可以很长时间保证印花薄膜的有效性。

活性染料湿转移印花油墨本身具有水溶性,不同于过去所用的油溶性油墨。转移薄膜都是塑料薄膜,与活性染料没有亲和力,转移膜上的染料只是粘附,通过转移印花后,98%以上的染料都转移到织物上面,使得转移印花织物的图案色泽准确,杜绝色差

湿法冷转移印花工艺生产的产品,因为采用凹版印刷的方法制作转移膜,其花形效果几乎达到仿真照片的程度,色彩丰富,层次清晰,备案精细美观。

湿转移印花的正品率高于普通印花机印机印花,如果排除转移印花中的疵品,转移薄膜给转移印花织物带来的疵品率几乎为零。大批量生产的成本可以降低到普通圆网或平网印花的成本,即使小批量订单,也不会带来成本大幅度增加。

整个转移印花过程中用水少,低热能,极少废水需处理,完全符合节水、节能、节约资源的环保印花和清洁生产的需求。PET薄膜用过后,只需简单处理可多次使用,降低印花成本并减少“白色污染”和资源浪费。

7

羊毛、丝绸织物的转移印花

在印花加工需求的羊毛织物除了羊毛衫,粗纺呢绒外,大部分的轻薄织物如凡立丁、哔叽,女式薄织物除了可用数码喷墨印花外,只要调整羊毛的临界含水率pH值,其它工艺程序和棉织物相同。只是用于羊毛的酸性染料油墨,目前生产厂商还不多,质量也差,主要是国外一些大公司生产的酸性染料油墨才能达到得色深度、色光和色牢度的要求,丝绸织物同样可用转移印花工艺生产印花织物。



友情链接: 中国包装联合会 | 中国营销广告人才 | 21世纪人物杂志社 | 创艺信息科技 | CTA中国纺织助剂网 | 染化在线 | CTA 中国纺织助剂网 | 中华印染网 | 浙江省纺织印染行业协会 | 化交所 | 更多

版权所有:浙江省纺织印染助剂行业协会    技术支持:宁波创艺信息科技有限公司

电话:0574-87280689    传真:0574-87281879    QQ:916226508    邮箱:chinanbhg@163.com

地址:浙江省宁波市江东区新天路501号名汇公馆615室

浙ICP备16036676号-1

浙公网安备 33020402000163号