3种基于海泡石的新型印花糊料的对比分析

胡 涌,陈 镇,阳 祺,廖 祥

（1.深圳天祥质量技术服务有限公司,广东 深圳518067;2.湖南工程学院 生态纺织材料及染整新技术湖南省高校重点实验室,湖南 湘潭411104;3.湘潭源远海泡石新材料科技股份有限公司,湖南 湘潭411200）

海泡石是一种天然多孔含水硅酸盐黏土矿物,晶体标准化学式为 Mg8Si12O30（OH）4（OH2）4·8H2O,其分子结构及晶体模型如图1、图2所示,呈层状和链状的过渡结构[1]。经过去杂、提纯、活化后的海泡石具有很多优良的性质,如吸附性、催化性、安全性、稳定性[2-3],现已逐渐在饲料、医药、建材、环保等多个领域中展开应用[4-5];而其所具有的流变性、吸湿性、分散性、悬浮性等则为其在纺织印染领域的应用提供了可能[6-7]。

图1 海泡石的分子结构

印花糊料是印花加工的基本助剂,对印花色浆起到增稠、分散、稀释及稳定等作用[8],是染化料的传递剂、载体及黏着剂,印花后处理的吸湿剂[9],对印花效果、设备运转性能、染料的表面给色量、花纹轮廓的光洁度等具有决定作用[10]。近年来,陈镇等以海泡石为主要原料,通过实验室小试及企业中试,研制出3种可用于活性染料直接印花的糊料[11-13],这3种基于海泡石的新型印花糊料分别以海泡石和煤油（S-K型）、海泡石和羧甲基纤维素钠（S-C型）、海泡石和海藻酸钠（S-A型）为主要成分,由于海泡石安全、稳定、低价、环保,因此新的糊料相比印花企业传统的乳化糊、海藻糊、植物胶等成本更低、制糊更方便、性质更加稳定。

图2 海泡石的晶体模型

本文分别选取3种新型糊料的优化配方及工艺,进行制糊、调浆及印花,对比分析3种新型糊料的基本性能,为后续研究提供参考。

1 试验部分

1.1 材料及仪器

1.1.1 材料

纯棉毛巾、活性艳蓝、纯碱、小苏打、尿素、海藻酸钠、防染盐S（益阳龙源纺织有限公司）;海泡石粉（纯度25%,300目,湘潭源远海泡石新材料科技股份有限公司）。

1.1.2 仪器

MU562A型印花实验机（北京纺织机械器材研究所）;YG751B预制式染色摩擦牢度仪、SW-12D耐洗色牢度试验机（宁波纺织仪器厂）;LSD-400间歇式定型烘干小样机（佛山市南海区宏信机械设备有限公司）;NDJ-8S数字式黏度计（上海精天电子仪器有限公司）;Datacolor 600电脑测色配色仪（广州市同通仪器有限公司）;JJ-1A型电动搅拌器（金坛市良友仪器有限公司）;XY系列精密电子天平（常州市幸运电子设备有限公司）。

1.2 分析与测试

（1）黏度

采用数字黏度计在60 r/min转速下测试糊料黏度。

（2）抱水性

取糊料10 g于50 ml烧杯中,加入10 ml蒸馏水,搅拌均匀,将10 cm×2 cm的有划线标记的定性滤纸插入糊料中（糊面与划线一致）,30 min之后读取液面在滤纸的上升高度。

（3）流变性

在25℃下,釆用同一种转子测定色浆在6 r/min和60 r/min的黏度η6和η60,按公式（1）计算PVI值:

（4）曳丝性

将直径为8 mm的玻璃棒插入到糊料液面下15 mm处,以6 cm/s的速度向上拉出,记录随棒拉出的糊丝断开时玻璃棒底端至糊料表面的距离。

（5）耐存储性

将色浆用保鲜膜密封,在室温下于阴凉处存放72 h后,测定其是否发生料液分层或析水。

（6）脱糊率

采用减量法按公式（2）来计算脱糊率:

式中 W1为织物印花烘干后的质量（g）;W2为织物印花洗涤烘干后的质量（g）;W0为织物印花前的质量（g）。

（7）印透性

将毛巾立绒面对折,目光平视毛巾绒毛,绒毛毛尖到根部须完全印透,同时绒底及织物背面不能有任何沾色或渗色。

（8）花纹精细度

采用由粗到细的测试花型完成印花工序,然后观测印花织物,若最细（0.5 mm）的线条轮廓清楚、均匀,评价为优;若中等粗线条（1 mm）清晰可辨,评价为良;若粗线条（2 mm）轮廓清楚,评价为中;若仅粗线条（5 mm）清晰,评价为差。

（9）手感

采用评级法,将印花毛巾置于暗箱内,通过“搓、捏、摸、抓”等来对比织物的滑爽、软糯、丰满、弹性等手感特征,采用5级制,5级最好,1级最差。

（10）表面得色量

采用电脑测色配色仪测定毛巾织物印花区域的K/S值。

（11）耐摩擦牢度

参照GB/T 3920-2008《纺织品色牢度试验 耐摩擦色牢度》,测定印花织物干、湿摩擦牢度。

（12）耐洗色牢度

参照GB/T 3921-2008《纺织品色牢度试验 耐皂洗色牢度》,测定印花织物耐洗色牢度。

2 结果与讨论

2.1 糊料对比

2.1.1 糊料配方

3种基于海泡石的新型印花糊料的基本配方组成见表1。

表1 3种新型糊料的主要成分

从表1可以看出,3种新型糊料均以具备一定增稠性能的海泡石为主要基础成分,来搭配其他同样具备增稠性能的煤油、羧甲基纤维素钠、海藻酸钠等基本原料。乳化糊在印花过程中易挥发,有潜在的空气污染可能性;海藻酸钠虽然牛顿黏度较高,但印花后不易清洗脱糊;而羧甲基纤维素钠虽只需很少的含固量就能获得较高黏度,但耐电解质性能略差;而海泡石虽然黏度较低,具有一定的含固量,但性质稳定、安全环保,因此3种新型糊料的主要组成物质简单、易得,通过复配、协同增效,性能更加稳定、优秀,同时对环境的影响和危害更小（海泡石、羧甲基纤维素钠、海藻酸钠均安全无毒）。

另外,海泡石作为一种无机非金属黏土矿物,目前世界已探明储量70%在中国,市场价格总体较低,低品位海泡石（15%～30%）售价在5 000元/t以下,高品位海泡石（50%～70%）售价在10 000元/t左右,而作为印花糊料用的海泡石,对其品位要求并不高,采用低成本、低品位的海泡石即可以满足印花糊料的加工及制备要求。因此,新型印花糊料相比目前企业常用的以海藻酸钠、合成糊或乳化糊为纯组分或主要组分体系的印花糊料,在成本上也具有较为明显的优势。

2.1.2 制糊工艺

3种新型印花糊料的制糊工艺见表2。

表2 3种新型糊料的制糊工艺

从表2可以看出,3种新型糊料的制糊工艺基本相似,均为搅拌制糊,所需设备简单,操作方便,对企业来说,也无须进行过多的设备改造或员工培训便可快速上手,投入生产应用。

2.1.3 糊料性能

分别取3种印花糊料的优化配方制糊后进行测试,结果见表3。

从表3可以看出,3种新型糊料的优化配方中,SK型糊料组份中物料含量最高,达19%,制糊后黏度也较大,S-C型糊料组份中物料含量居中,为8%,制糊后黏度也居中,而S-A型糊料组份中物料含量最低,为5%,制糊后黏度与S-C型接近;三者的抱水性能基本接近,为2.0～2.5 mm,抱水性较好,能有效阻止印花过程中染料的渗化。

表3 3种糊料的性能对比

2.2 色浆对比

2.2.1 色浆配方

分别取3种印花糊料的优化配方制糊后进行调浆,色浆配方见表4。

表4 3种新型糊料的色浆配方

从表4可以看出,3种新型色浆的优化配方中,SK型色浆组分略有差异,以小苏打作为固色碱剂,受热分解产生碳酸钠,调节p H值到11左右,来提高印花织物得色量、色泽和皂洗牢度,而S-C型和S-A型色浆均以纯碱作为温和碱剂,提供上染固色环境,并有利于印花后糊料中海藻酸钠、羧甲基纤维素钠等的去除。

2.2.2 调浆工艺

3种印花色浆的调浆工艺见表5。

表5 3种印花色浆的调浆工艺

从表5可以看出,3种新色浆的调浆工艺基本相似,均为溶解染化料后与糊料混合,搅拌均匀,设备简单,操作便捷,其中,S-K型略为复杂,而S-C型和S-A型更加简便,工艺过程也基本相似。

2.2.3 色浆性能

分别对3种印花色浆的性能进行测试,结果见表6。

表6 3种色浆的性能对比

从表6可以看出,3种色浆的PVI值在0.355～0.510之间,为假塑性流体,数值处于一个中低水平,比较适合于平网印花;3种色浆的曳丝性基本接近,色浆垂直流动时成丝可达3.5～4.0 cm,有利于提高花纹轮廓清晰度;另外,3种色浆的耐存储性均较好,正常3天（72 h）存放均能保持稳定。

2.3 印花对比

2.3.1 印花性能

分别采用上述3种色浆对纯棉毛巾进行平网印花,对印花后织物进行性能测试,结果见表7。

表7 印花性能对比

从表7可以看出,纯棉毛巾采用上述3种色浆印花后织物的脱糊率、印透性、精细度、手感等性能均较好,其中S-K型各项性能最佳,S-C型在脱糊率及手感方面略差,但均已达到甚至超过行业所要求的指标水平。

2.3.2 印花效果

分别对3块印花织物进行印花效果测试,结果见表8。

表8 印花效果对比

从表8可以看出,纯棉印花毛巾的得色深度、耐摩擦牢度、耐皂洗牢度等性能基本接近,其中S-A型各项性能最佳,而S-C型K/S值和干摩擦牢度相对较低,S-K型各项指标居中,但三者完全达到甚至超过行业标准。

3 结论

分别以海泡石和煤油、海泡石和羧甲基纤维素钠、海泡石和海藻酸钠为主要成分,通过优化配方和工艺,可以制备印花糊料。印花色浆的调制工艺简单、操作方便、成本较低、安全环保;通过对糊料、色浆及印花织物的测试分析,各项性能指标均达到甚至超过行业标准,完全可以用于工业化大生产。