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試論涂料織物染色的專業(yè)技術(shù)特點(diǎn)
集萃印花網(wǎng)  2009-04-30

    【集萃網(wǎng)觀察】涂料在印染行業(yè)中長(zhǎng)期以來(lái)都是廣泛應(yīng)用于織物印花方面。直到20世紀(jì)60年代,才開始有一些關(guān)于涂料染色的專利和研究報(bào)告發(fā)表,但由于染色效果不盡如人意,這項(xiàng)技術(shù)沒有得到廣泛應(yīng)用。90年代起,隨著新的粘合劑、助劑的不斷出現(xiàn)以及應(yīng)用技術(shù)的不斷完善,涂料染色技術(shù)重新受到了國(guó)內(nèi)外的廣泛關(guān)注和推廣,特別是用于染淺中色產(chǎn)品。近年來(lái),涂料染色產(chǎn)品如彩色牛仔、針織牛仔、成衣仿舊、水洗布等面料,因其豐富的色彩和獨(dú)特的風(fēng)格受到了不少消費(fèi)者的青睞。

    與染料染色相比,涂料染色主要具有4大優(yōu)點(diǎn),即對(duì)纖維加工對(duì)象的普適性、色譜選擇的廣泛多樣性、污染輕的環(huán)境優(yōu)化性、節(jié)能降耗的經(jīng)濟(jì)性。

    1涂料染色工藝

    涂料染色工藝分為涂料軋染和涂料浸染兩種。涂料軋染適合大批量生產(chǎn),工藝流程短、不需水洗;涂料浸染適合小批量多品種的生產(chǎn),能產(chǎn)生靈活多變的染色效果(表1)。

    表1 涂料軋染與涂料浸染的比較

 

                  加工數(shù)量   材料表面   制成品染色     工藝流程

    涂料浸染法    小批量     凹凸不平    亦可適用   改性→染色→固色→水洗 

    涂料軋染法    大批量     必須平滑    不適用     浸軋→預(yù)烘→焙烘

 

    涂料軋染染色在國(guó)內(nèi)外的應(yīng)用較廣泛,其突出特點(diǎn)是工藝流程短、操作簡(jiǎn)單、生產(chǎn)效率高、無(wú)需水洗,但存在手感較硬、易粘軋輥以及只適合染中淺色等問題,而且與當(dāng)今小批量、多品種的市場(chǎng)需求不夠適應(yīng)。產(chǎn)品的質(zhì)量主要取決于涂料、粘合劑、交聯(lián)劑、防泳移劑、柔軟劑的選擇和使用。

    涂料浸染染色的原理是通過改性使纖維的陽(yáng)離子化,賦予纖維與涂料間一定的親和力,通過靜電引力將涂料吸附到纖維上去,明顯提高了涂料的上染率。它的特點(diǎn)是可以克服涂料軋染存在的手感差、泳移明顯、染化料浪費(fèi)等缺點(diǎn),并且適應(yīng)小批量、多品種的快速反應(yīng)生產(chǎn),可以滿足當(dāng)前多變的市場(chǎng)需求。同時(shí),涂料浸染工藝可以產(chǎn)生石洗、磨白、碧紋等多種效果,在成衣染色、紗線染色、針織物染色等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。產(chǎn)品的質(zhì)量主要取決于改性劑、涂料、粘合劑的選擇及工藝條件的嚴(yán)格控制。

    2涂料染色助劑

    涂料染色助劑的性能是影響涂料染色效果的重要因素。除了需要優(yōu)質(zhì)的涂料色漿以外,粘合劑、陽(yáng)離子改性劑等其他助劑也很重要。

    2.1粘合劑

    為獲得一定的色牢度,涂料染色后要用粘合劑進(jìn)行固色,粘合劑的種類和性質(zhì)在很大程度上影響著織物的手感和各項(xiàng)色牢度等性能。因此,粘合劑對(duì)涂料染色或涂料印花起著重要作用。

    涂料軋染用粘合劑要求粘著力強(qiáng)、手感柔軟而不粘、高溫不泛黃、不粘輥、配伍性好、性能穩(wěn)定等等。涂料浸染染色時(shí),涂料粒子依靠靜電引力吸附在纖維表面,而不像染料那樣滲入到纖維內(nèi)部,結(jié)合力較弱,需借助適量的低溫型粘合劑進(jìn)行固色來(lái)提高色牢度。并且,由于染色后織物表面仍具有一定的陽(yáng)離子特性,陰離子性的粘合劑很容易被吸附。

    國(guó)外產(chǎn)品有美國(guó)Noveon(諾譽(yù))化工的PrintRite?594/595、DyStar的LavaFastS、BASF的HelizarinBinder系列、意大利Lamberti(倫巴蒂)的PMS、美國(guó)Brook-Line(布魯克林)的Superprint101(譽(yù)輝化工代理)、土耳其ARGON(阿爾貢)的ArakrilAT系列等等。其中譽(yù)輝化工研發(fā)的粘合劑為改性的丙烯腈類共聚物,具有傳統(tǒng)丙烯酸酯類粘合劑無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì),使牢度和手感得到了徹底改善。進(jìn)口產(chǎn)品雖然性能優(yōu)異,但價(jià)格昂貴。然而國(guó)內(nèi)產(chǎn)品與國(guó)外產(chǎn)品相比還有較大差距,大部分為丙烯酸酯類共聚物,存在手感較差、摩擦牢度參差不齊、質(zhì)量不穩(wěn)定等問題。

    目前,核殼型粘合劑是國(guó)內(nèi)外研發(fā)的熱點(diǎn)。核殼型粘合劑是由性質(zhì)不同的兩種或兩種以上共聚單體組分,通過多階段共聚或連續(xù)變化聚合制得,從核心到殼層共聚組成呈不均勻分布的一種乳液。核殼型粘合劑為硬包軟結(jié)構(gòu),即核層為軟單體的聚合物,其玻璃化溫度較低,殼層為硬單體的聚合物其玻璃化溫度較高。這種結(jié)構(gòu)的粘合劑由于其外層玻璃化溫度較高,在室溫下就較難結(jié)塊成膜,還可提供耐磨性、不沾性和耐溶劑性,同時(shí)由于其含有玻璃化溫度較低的組分,焙烘成膜后,可以提供給印花織物足夠的柔軟性、粘附性等。核殼型粘合劑與之同組份的乳液共聚物相比,具有產(chǎn)品性質(zhì)穩(wěn)定、使用不堵網(wǎng)、不粘輥筒、布面不發(fā)粘、刷洗牢度高等優(yōu)點(diǎn),適用于各種纖維的涂料印花及涂料染色。

    2.2陽(yáng)離子改性劑

    在涂料浸染工藝中,陽(yáng)離子改性劑很重要,改性效果對(duì)涂料粒子的染深性、勻染性及色牢度有重要影響。陽(yáng)離子改性劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)通常分為3個(gè)部分:活性基團(tuán)如環(huán)氧基,氯三嗪基、氯乙醇基等,在一定條件下能與纖維上的—OH、—NH2反應(yīng);陽(yáng)離子基團(tuán)(一般為季銨鹽),吸附帶負(fù)電荷的涂料粒子;疏水鏈,使改性劑與涂料粒子具有一定的相容性和結(jié)合力。受空間結(jié)構(gòu)的影響,改性劑主要與纖維素纖維的伯羥基(—CH2OH)反應(yīng)。反應(yīng)過程中同時(shí)也存在水解反應(yīng)等副反應(yīng),應(yīng)適當(dāng)控制好反應(yīng)條件以增進(jìn)陽(yáng)離子化試劑的利用率。

    陽(yáng)離子改性劑分為低分子化合物和高分子化合物兩類,主要代表結(jié)構(gòu)有胺化環(huán)氧衍生物(如縮水甘油基三甲基氯化銨(GlytahcA)、聚酰胺表氯醇(PAE)型聚合物)、氯代三嗪型季銨化合物、N-羥甲基丙烯酰胺(NMA)、聚表氯醇(PECH)-二甲基胺等。

    陽(yáng)離子改性劑產(chǎn)品有DyStar的預(yù)-陽(yáng)離子化助劑LavaConE、Clariant的SANDENE2000LIQ、日本明成化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社的Aromafix系列、上海大祥化工的預(yù)處理劑KZ-76K、上海長(zhǎng)盛印染化工的涂料染色增深劑PT和PNT、蘇州聯(lián)勝化學(xué)有限公司的改性劑RS、廣州創(chuàng)越化工的陽(yáng)離子改性劑CY-210(纖維素纖維改性)和CY-220(蛋白質(zhì)纖維改性)等。江南大學(xué)納米色素與噴墨印花研究開發(fā)中心還專門研發(fā)了適用于超細(xì)涂料染色的含環(huán)氧氯丙烷側(cè)基的水溶性聚酰胺多胺型陽(yáng)離子改性劑,得色深,且容易避免發(fā)生染花現(xiàn)象。

    2.3其他助劑

    由于涂料粒子主要依靠粘合劑固著在纖維表面,染色織物存在摩擦牢度特別是濕摩擦牢度較差的問題,因此對(duì)色牢度要求較高的織物,有時(shí)還要外加一定量的助劑如交聯(lián)劑、摩擦牢度提高劑來(lái)提高牢度。

    防泳移劑是為了防止涂料在軋染、濕態(tài)烘干時(shí),因受熱使涂料粒子泳移,造成織物染色不均勻,產(chǎn)生條花或正反面色差等問題。柔軟劑用于改善織物的手感,主要是親水性的聚醚型有機(jī)硅或氨基有機(jī)硅類柔軟劑。

    3涂料染色技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及新進(jìn)展

    3.1國(guó)外現(xiàn)狀及技術(shù)進(jìn)展

    一些發(fā)達(dá)國(guó)家的涂料染色技術(shù)的應(yīng)用已具有一定的規(guī)模和較高的質(zhì)量水平,并在不斷地推陳出新。

    很多公司推出了一系列涂料染色色漿及其配套助劑如粘合劑、色牢度提高劑、柔軟劑、勻染劑等等,染色助劑的性能不斷提高,如高細(xì)度色漿、超柔軟粘合劑的研發(fā)。染色設(shè)備也在不斷升級(jí),如Monforts(門富士)公司生產(chǎn)的Thermex連續(xù)染色機(jī)適用于涂料連續(xù)染色工藝,可獲得傳統(tǒng)染色機(jī)無(wú)法滿足的品質(zhì)和重現(xiàn)性要求。

    此外,針對(duì)涂料浸染染色工藝較復(fù)雜的問題,國(guó)外研發(fā)了陽(yáng)離子性涂料色漿,涂料粒子表面帶正電荷,對(duì)纖維具有親和力,染色時(shí)無(wú)需對(duì)纖維進(jìn)行陽(yáng)離子預(yù)處理,從而簡(jiǎn)化了染色工藝。例如日本Color-Tec公司的涂料色漿產(chǎn)品——EMCOLCTCOLORS,染色時(shí)間為30min,溫度為50~70℃,適用于轉(zhuǎn)鼓式水洗機(jī)、槳葉式染色機(jī)、噴射式染色機(jī)等設(shè)備,可染棉、滌綸、滌/棉混紡、絲綢、羊毛等纖維織物。

    3.2國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀及技術(shù)進(jìn)展

    與發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)相比,我國(guó)涂料染色技術(shù)的推廣和應(yīng)用水平尚存在較大的差距,還未能滿足市場(chǎng)需求及中高檔產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn),主要體現(xiàn)在以下幾方面。1)涂料染色產(chǎn)品的質(zhì)量與常規(guī)染色相比尚存在較多的不足如手感、色牢度等,而其潛在的優(yōu)勢(shì)還遠(yuǎn)未能發(fā)揮出來(lái);2)國(guó)產(chǎn)涂料染色助劑仍存在一些問題,與國(guó)外產(chǎn)品有較大差距,能提高涂料染色織物牢度、手感、服用性能的色漿及助劑如高細(xì)度高穩(wěn)定性的超細(xì)涂料色漿、具有高粘著力和超柔軟的粘合劑、牢度提高劑等有待于進(jìn)一步研發(fā);3)染色設(shè)備落后,不能滿足高質(zhì)量要求的涂料染色工藝。

    有報(bào)道,由常州東高染整有限公司研發(fā)的“涂料連續(xù)染色新工藝”和常州森容紡織品有限公司研發(fā)的“色織產(chǎn)品涂料生產(chǎn)新工藝”已通過了技術(shù)鑒定!巴苛线B續(xù)染色新工藝”利用纖維改性技術(shù),通過染化料助劑的優(yōu)選、專門設(shè)備的研制及產(chǎn)品系列的開發(fā),解決了傳統(tǒng)涂料染色工藝存在的提升性差、色牢度低、手感硬、粘輥等問題!吧棶a(chǎn)品涂料生產(chǎn)新工藝”采用環(huán)狀涂料染色新工藝和相關(guān)專用設(shè)備,其批量生產(chǎn)的牛津紡、青年布等產(chǎn)品的質(zhì)量明顯優(yōu)于傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)的產(chǎn)品,受到廣大客戶的好評(píng),實(shí)現(xiàn)了工藝革新,生產(chǎn)效率提高了10%以上,能耗降低了30%以上,綜合成本下降了10%~20%。目前,中國(guó)印染工業(yè)協(xié)會(huì)在東高染整有限公司設(shè)立的《中國(guó)新型涂料印染研發(fā)生產(chǎn)基地》已正式揭牌,旨在加強(qiáng)涂料印染清潔生產(chǎn)工藝的研發(fā)和推廣。

    江南大學(xué)納米色素與噴墨印花研究開發(fā)中心在國(guó)家和有關(guān)政府部門的資金支持下,對(duì)涂料染色技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)研究,經(jīng)過幾年的努力,開發(fā)了超細(xì)涂料色漿、陽(yáng)離子改性劑、粘合劑等涂料印染助劑及其工藝方法,已申請(qǐng)多項(xiàng)國(guó)家發(fā)明專利。為解決涂料軋染的顏色深度和鮮艷度不足及易發(fā)生泳移等問題,發(fā)明了陽(yáng)離子改性和染色一浴一步法,即染液由涂料色漿、陽(yáng)離子改性劑、表面活性劑、pH調(diào)節(jié)劑和粘合劑等物質(zhì)組成,染液按照一定的加料順序混合均勻后對(duì)織物直接進(jìn)行軋染,經(jīng)過烘干、固色后得到涂料染色織物產(chǎn)品。

    4涂料染色產(chǎn)品的多樣化

    目前涂料染色技術(shù)已廣泛用于面料、成衣、毛巾、色織布等產(chǎn)品的生產(chǎn),在一些印染企業(yè)已經(jīng)推廣應(yīng)用,具有廣闊的市場(chǎng)前景。

    涂料色織產(chǎn)品如涂料色織牛仔、涂料色織牛津紡、涂料色織青年布等,適應(yīng)各種水洗(普通水洗、柔洗、砂洗、石洗、酶洗等)方式,既能獲得類似靛藍(lán)牛仔的“洗舊感”風(fēng)格,又以其色彩多樣化而優(yōu)于牛仔,更是染料染色所無(wú)法比擬的,適合商務(wù)和休閑場(chǎng)合。涂料成衣染色后的服裝主要是休閑服飾,追求泛舊的朦朧感和穿著的舒適性。過去通常用于牛仔,目前已擴(kuò)大到各種休閑服裝,根據(jù)服裝的需求,進(jìn)行不同的后整理加工,如水洗、免燙、防水防油、吸濕排汗等等。涂料染色技術(shù)還用于毛巾、床上用品等家用紡織品,優(yōu)異的日曬牢度和耐氯漂牢度是其突出特點(diǎn)。

    專家視點(diǎn):解決關(guān)鍵技術(shù)難題,擴(kuò)大涂料在印染業(yè)中的應(yīng)用

    目前,發(fā)達(dá)國(guó)家廣泛應(yīng)用超細(xì)涂料印染技術(shù);國(guó)內(nèi)涂料的應(yīng)用雖然已達(dá)到30%以上,但由于超細(xì)涂料依賴進(jìn)口,價(jià)格昂貴,因此大量使用普通涂料,導(dǎo)致產(chǎn)品檔次比較低。

     擴(kuò)大涂料在國(guó)內(nèi)印染行業(yè)中的應(yīng)用,需要解決的關(guān)鍵技術(shù)問題有以下幾點(diǎn):

     1)涂料的超細(xì)化。目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的涂料粒徑大且分布不勻,顏色性能較差。

     2)涂料染色新技術(shù)的開發(fā)。用纖維陽(yáng)離子改性技術(shù)解決超細(xì)涂料的上染、勻染和固色問題,開發(fā)用于各種織物的超細(xì)涂料染色新技術(shù)。

     3)開發(fā)涂料噴墨印花技術(shù),促進(jìn)噴墨印花技術(shù)在國(guó)內(nèi)的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。

     4)開發(fā)新一代涂料印花和染色用粘合劑,改善涂料印花的牢度和手感。

  
  
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