前言

　　經(jīng)過(guò)十幾年的探索和發(fā)展，紡織品噴墨印花技術(shù)已開(kāi)始進(jìn)入實(shí)用階段。噴墨印花具有傳統(tǒng)印花難以比擬的優(yōu)點(diǎn)，但印花墨水所用色料價(jià)格昂貴，數(shù)只專(zhuān)用墨盒就相當(dāng)于一臺(tái)低端噴墨打印機(jī)的價(jià)格，是目前阻礙噴墨印花技術(shù)規(guī)模應(yīng)用的瓶頸。

　　噴墨印花所用的染料是墨水配制中最重要的組分，其性能直接決定噴墨印花的效果。目前，噴墨印花大多采用無(wú)鹽或少鹽染料，因?yàn)檫^(guò)高的含鹽量會(huì)對(duì)染料的溶解度及噴墨打印性產(chǎn)生影響。這種要求直接導(dǎo)致噴墨印花墨水成本的上升。印染企業(yè)若自行選擇染料配制墨水進(jìn)行印花生產(chǎn)，則存在如墨水的組成、性能、配制步驟以及應(yīng)用方法等一些技術(shù)難點(diǎn)。

　　鑒此，本試驗(yàn)以降低活性染料噴墨印花墨水的成本為目的，選用常規(guī)染化助劑配制活性染料噴墨印花墨水，并進(jìn)行打印試驗(yàn)，測(cè)試墨水的有關(guān)性能，分析染料濃度、添加劑對(duì)墨水表面張力、黏度及其它相關(guān)性能的影響。

　　l試驗(yàn)

　　1.1材料與設(shè)備

　　織物 半漂白純棉機(jī)織布（114g/m）。

　　染料 P型活性染料（泰興市錦雞染料有限公司，上海染料化工八廠，Clariant公司，上�？殿D精細(xì)化工有限公司和Huntsman公司）。

　　藥品 丙三醇;一縮二乙二醇;1，2一己二醇;乙二醇;N一甲基_2吡咯烷酮;乙醇;乙二胺四乙酸二鈉;碳酸氫鈉;尿素;乙酸;三羥基氨基甲烷;聚乙烯吡咯烷酮K一30和海藻酸鈉。

　　設(shè)備 DCA322表面張力及接觸角儀，SNB-2型數(shù)字旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)，SentronpH計(jì)，uV一3000紫外可見(jiàn)光光度計(jì)，Datacolor電腦測(cè)色配色儀，磁力攪拌器，0.15及0.45Ixm水性濾膜及過(guò)濾器，Rapid軋車(chē)，瑞士Mathis—DHE高溫汽蒸烘箱，Lifejet200平板噴墨印花機(jī)，Ep—sonC67打印機(jī)，DDS一307雷磁電導(dǎo)率儀（上海蘭科儀器）。

　　1.2試驗(yàn)方法

　　1.2.1墨水制備

　　稱(chēng)取一定質(zhì)量分?jǐn)?shù)的染料，加入各種助劑（保濕劑、pH值調(diào)節(jié)劑、螯合劑、殺菌劑等），再加入去離子水，充分混合攪拌0.5—1h，可稍微加熱以加速染料溶解，得混合溶液。將墨水密封，于一1O℃處理24h后，立即過(guò)濾，先用0.45m濾膜過(guò)濾一遍，再用0.15um濾膜過(guò)濾兩遍之后，裝入噴墨印花機(jī)打印測(cè)試。

　　1.2.2墨水相關(guān)性能測(cè)試

　　表面張力采用DCA322表面張力及接觸角儀，以玻片插入法測(cè)得。

　　黏度采用SNB一2型數(shù)字旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)測(cè)試（25℃，O#轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)速60r/rain，黏度范圍0～10mPa·s）。

　　pH值 由SentronpH計(jì)測(cè)得。

　　電導(dǎo)率 由DDS一307雷磁電導(dǎo)率儀測(cè)得。

　　墨水的穩(wěn)定性 以高溫、低溫及常溫儲(chǔ)存條件下有無(wú)沉淀及固色率等指標(biāo)表征。高溫試驗(yàn)條件為70℃下對(duì)溶液保溫處理3h，低溫在～l0℃和一20℃放置72h，常溫則在室溫下自然存放3個(gè)月以上。

　　1.2.3打印性能測(cè)試

　　將配制好的墨水裝入打印機(jī)內(nèi)，在Photoshop軟件中以360dpi分辨率滿(mǎn)幅依次打印單色墨水，分連續(xù)和問(wèn)歇打印測(cè)試墨水的打印流暢性。測(cè)試連續(xù)打印時(shí)，滿(mǎn)幅打印l0張-A4紙，觀察噴頭堵塞情況，是否有斷線(xiàn)。測(cè)試問(wèn)歇打印時(shí)，將噴頭歸位放置一周后再開(kāi)機(jī)，測(cè)試噴頭堵塞情況。墨水流暢性測(cè)試后，將墨水噴印到織物上，用Dataco]or電腦測(cè)色配色儀測(cè)其顏色

　�。↘/S值）。

　　1.2.4噴墨印花工藝

　　配制預(yù)處理液（海藻酸鈉3%，碳酸氫鈉20L，尿素3OL，其余為蒸餾水）一浸軋預(yù)處理液（二浸二軋，軋余率70%）一烘干（80℃）一壓平一噴墨印花一汽蒸（100%HD，110oC×3min）一水洗、皂洗（85℃×10min一水洗一烘干

　　1.2.5固色率的測(cè)定

　　采用尿素剝色法測(cè)定固色率]，按式（1）計(jì)算染料固色率（F）：

　　F=（1一（A2/m2）/（A1/m1））×100% （1）

　　式中：A1——固色前試樣溶液的吸光度;

　　A2——固色后試樣溶液的吸光度;

　　m1——固色前試樣的質(zhì)量;

　　m2——固色后試樣的質(zhì)量。

　　2結(jié)果與討論

　　2.1添加劑的選擇

　　墨水中的添加劑與水組成一個(gè)穩(wěn)定的體系，以滿(mǎn)足打印各項(xiàng)指標(biāo)要求，如表面張力、黏度和pH值等。選擇具有保濕和催干作用的N一甲基-2-毗咯烷酮作為染料助溶劑，選用三羥基氨基甲烷作為pH值調(diào)節(jié)劑，乙二胺四乙酸二鈉（EDTA一2Na）為螯合劑。三羥基氨基甲烷與EDTA一2Na能很好地控制活性染料的水解，有助于制備穩(wěn)定的高濃度液體染料。乙二醇、一縮二乙二醇和丙三醇都具有保濕作用，可作為墨水的保濕劑。據(jù)報(bào)道，加人低揮發(fā)性溶劑和一種高揮發(fā)性溶劑，對(duì)整個(gè)墨水體系有益¨，為此，選用乙醇作為高揮發(fā)性溶劑。為提高噴墨印花墨水的穩(wěn)定性，可加入一些與墨水體系相容的高分子化合物，如聚氨酯、聚乙烯醇和聚乙烯毗咯烷酮K一30等。試驗(yàn)測(cè)試了單只溶劑和不同溶劑混合對(duì)表面張力和黏度的影響，溶劑混合正交試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。

　　從圖1可見(jiàn)，1，2-己二醇在2%～4%低濃度內(nèi)的變化，會(huì)引起墨水表面張力的極大改變。其它溶劑對(duì)墨水表面張力的影響都較小，甚至隨著乙二醇與N一甲基一2一吡咯烷酮濃度的提升，墨水的表面張力增大，所以?xún)烧叩募尤肓坎灰诉^(guò)多。乙醇與聚乙烯吡咯烷酮K-30都會(huì)降低表面張力，但幅度較小

　　由圖2可見(jiàn)，各種助劑的加入都會(huì)使墨水黏度增大，其中丙三醇的影響最大，調(diào)節(jié)范圍也最廣，其次為一縮二乙二醇，兩者都可作為黏度調(diào)節(jié)劑。雖然聚乙烯吡咯烷酮K一30的加入量較少，但其為固體，對(duì)墨水黏度的影響也較大，因而應(yīng)控制用量，以防因黏度過(guò)大造成墨水打印流暢性下降。

　　根據(jù)以上試驗(yàn)，可基本確定噴墨印花墨水的組成及用量（表2）。試驗(yàn)所用保濕劑不必完全加入，可選擇其中一種或兩種加人。另外，還可加入適量的殺菌劑，如CIT/MIT一14（5一氯-2一甲基4異噻唑啉.3.酮與2一甲基4異噻唑啉一3一酮的混合物）。同時(shí)，還可考慮加入一定量表面活性劑調(diào)節(jié)表面張力和改善墨水的穩(wěn)定性。

　　2.2染料的選擇及其濃度確定

　　2.2.1染料的選擇

　　對(duì)一氯均三嗪類(lèi)P型活性染料進(jìn)行篩選，所選染料為品紅色（M）、黃色（Y）、青色（C）、黑色（K）四個(gè)基本色。染料篩選主要考察了染料的色光、溶解度、鮮艷度、含鹽量和價(jià)格等幾方面。

　　試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，泰興市錦雞染料有限公司與上海染料化工八廠的染料溶解度在100～200g/L。前者較鮮艷，但黑色色光與商品墨水有差距;后者紅K-2BP的顏色較理想，但黃色染料配成高濃度染液后易分層，活性翠藍(lán)染料的溶解度不夠理想。Clariant公司的染料固色率較高，溶解度較好，但與所需色光有一定差距。Huntsman公司與上�？殿D精細(xì)化工有限公司的染料情況相差不大，溶解度高達(dá)200g/L左右，顏色較好，但價(jià)格較高，尤其是上�？殿D精細(xì)化工有限公司的染料。

　　染料提純可采用二甲基甲酰胺（DMF）溶解染料，再用丙酮析出法。泰興市錦雞染料有限公司和上海染料化工八廠染料脫出的鹽分達(dá)到30%一40%，Hunts-man公司的染料除青色提取出25%左右的鹽分外，其余的染料不易用此法提取鹽分。Huntsman公司的染料更符合要求，確定選用NovacronBlackP—GR150%，NovacronRedP-4BCran，NovacronYellowP-6GSCran，NovacronTurquoiseP—GR150%。

　　2.2.2染料濃度的確定

　　根據(jù)上述試驗(yàn)所確定的添加劑和染料，配制CMYK四色不同濃度的墨水，按照1.2.4節(jié)，通過(guò)墨水濃度與K/S值和固色率的關(guān)系確定最佳的染料濃度，并與商品墨水進(jìn)行對(duì)比。

　　從圖3可見(jiàn)，隨著染料濃度的增加，CMYK四色的K/S值均增大，但在墨水濃度高于13%后，增大趨勢(shì)有所下降，其中黃色和品紅色較為明顯，而青色和黑色上升趨勢(shì)仍較明顯。

　　圖4中，隨染料濃度的變化，CMYK四色固色率的變化各不相同。除了黃色墨水的固色率一直在遞增外，其它墨水固色率都呈下降態(tài)勢(shì)，青色最明顯，紅色在濃度超過(guò)13%后固色率出現(xiàn)大幅下降，而黑色墨水的固色率基本不變。固色率變化趨勢(shì)不同，可能是各染料結(jié)構(gòu)不同所致。此外，固色率只是一個(gè)相對(duì)的比率，與K/S值不同，并不能反映噴墨打印在織物上染料量的遞增。測(cè)試商品墨水的固色率與K/S值，結(jié)果見(jiàn)表3。

　　比較圖3和圖4與表3可知，自配品紅墨水與商品墨水的K/S值有一定差距。自配品紅墨水濃度達(dá)l6%時(shí)，與商品墨水K/S值的差距在5左右，此時(shí)墨水溶解度和打印流暢性都沒(méi)有問(wèn)題，因此品紅色的墨水可選擇此濃度。對(duì)于其它墨水，青色墨水濃度在7%一10%時(shí)已經(jīng)與商品墨水K/S值相當(dāng)，且固色率較高;黃色墨水在13%的濃度已經(jīng)比商品墨水的K/S值大，固色率也比較高;黑色墨水濃度在17%時(shí)，較商品墨水K/S值小，但相差不大。

　　2.3墨水的配方及性能

　　2.3.1墨水配方的確定

　　最終確定活性噴墨印花墨水的配方方案為：染料7%～17%;乙二醇、一縮二乙二醇、丙三醇、N一甲基一2-吡咯烷酮、乙醇和1，2.己二醇等有機(jī)溶劑的用量為20%一30%;三羥基氨基甲烷、聚乙烯吡咯烷酮K.30、殺菌劑和EDTA一2Na的用量為0.5%一2%;剩余部分為去離子水。所配制墨水的各項(xiàng)性能指標(biāo)如表4所示。

　　一般而言，活性噴墨印花墨水黏度為3.5—4.5mPa·s，表面張力為34～39mN/m，即可在噴墨打印機(jī)上表現(xiàn)出良好的打印性能。本試驗(yàn)所配墨水性能指標(biāo)基本處于此區(qū)間。

　　2.3.2墨水穩(wěn)定性測(cè)試

　　分別對(duì)自制墨水進(jìn)行高溫、低溫和常溫放置測(cè)試。將墨水低溫一1O℃放置72h，70℃下對(duì)溶液保溫處理3h，以及常溫放置6個(gè)月，均未發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生沉淀，而10℃放置72h后墨水黏度有所增大。另外，一2O℃放置72h的墨水部分凝結(jié)，l0℃和20℃放置后的墨水再于常溫靜置2h，仍會(huì)恢復(fù)原來(lái)狀態(tài)。墨水于70℃高溫處理3h（相當(dāng)于3周左右的加速貯存期）及常溫放置，其固色率與K/S值變化如表5所示。

　　從表4可見(jiàn)，70℃保溫處理3h的墨水與新配墨水相比，固色率下降5.48%，K/S值下降3.9%;而常溫放置的墨水固色率下降2.6%，K/S值下降2.2%。因此，墨水至少在2～3周內(nèi)可保持良好的穩(wěn)定性，足以滿(mǎn)足印染企業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用的要求。

　　2.3.3墨水打印性能

　　據(jù)報(bào)道，墨水電導(dǎo)率應(yīng)低于10000p~S/cm，以避免在噴頭處形成結(jié)晶引，此指標(biāo)對(duì)于熱泡打印噴頭尤為重要。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，紅色和黑色商品化墨水的電導(dǎo)率都超過(guò)了10000uS/cm;自配墨水的電導(dǎo)率雖然亦遠(yuǎn)超10000txS/cm，但對(duì)于壓電式打印機(jī)及印染企業(yè)生產(chǎn)的模式來(lái)說(shuō)，應(yīng)不會(huì)輕易造成堵塞噴頭。對(duì)墨水的打印性能、長(zhǎng)期保存穩(wěn)定性及墨水的兼容性進(jìn)行了測(cè)試。連續(xù)滿(mǎn)幅打印10張A4紙后測(cè)試噴頭堵塞情況，發(fā)現(xiàn)沒(méi)有斷線(xiàn)。讓噴頭離開(kāi)墨墊暴露在空氣中24h后，直接進(jìn)行噴頭堵塞情況測(cè)試，發(fā)現(xiàn)四色均有斷線(xiàn)，斷線(xiàn)率達(dá)30%左右，但清洗一次后測(cè)試沒(méi)有斷線(xiàn)。此外，將噴頭歸位放置一周后再測(cè)試噴頭沒(méi)有斷線(xiàn)。長(zhǎng)期放置保存墨水沒(méi)有發(fā)現(xiàn)沉淀。通過(guò)與商品墨水的兼容性測(cè)試觀察，發(fā)現(xiàn)自配墨水的兼容性良好�？梢�(jiàn)，含鹽量已不再是主要問(wèn)題，關(guān)鍵是如何在含鹽量較高的情況下使染料保持較高的溶解度，并保持噴墨打印墨水有良好的穩(wěn)定性和打印性能。通過(guò)添加有效的添加劑，合理配制，以及調(diào)整打印工藝可改善此問(wèn)題。

　　2.3.4墨水打印色域

　　將配制好的四色墨水，打印具有代表性的不同顏色，并測(cè)試這些顏色點(diǎn)的CIE L*a*b*參數(shù)值，獲得墨水打印顏色色域的大致范圍。

　　在相同條件下，墨水所用的色料品種和組成都會(huì)改變其所能覆蓋的打印色域。在前處理和汽蒸條件相同的條件下，對(duì)自配墨水與商品墨水的色域進(jìn)行對(duì)比，試驗(yàn)結(jié)果如圖5所示。

　　圖5中，商品墨水與自配墨水的色域相差在10%之內(nèi)，前者在綠色、青色、黃色區(qū)域的打印范圍相對(duì)大些，自配墨水在品紅端的色域稍微突出一點(diǎn)。由此看來(lái)，雖然前述品紅色自配墨水與商品墨水的K/S值有一定差距，但打印顏色區(qū)域并沒(méi)有因此受到很大影響，自配墨水并沒(méi)有因?yàn)槭褂贸Ｒ?guī)染料而使色域明顯減少。

　　3結(jié)論

　　部分常規(guī)印花染料可用于配制噴墨印花墨水，經(jīng)壓電式噴頭連續(xù)打印或間歇打印試驗(yàn)，只要按要求清洗噴頭，不會(huì)產(chǎn)生噴頭堵塞現(xiàn)象。墨水的存放穩(wěn)定性完全可以滿(mǎn)足印染企業(yè)常規(guī)生產(chǎn)的要求，且具有較強(qiáng)的價(jià)格優(yōu)勢(shì)，對(duì)印染企業(yè)推廣噴墨印花技術(shù)具有積極的推動(dòng)作用。

　　來(lái)源 許秋生，屠天民，柯林剛