皮革的喷墨印花研究试验

皮革，千百年来一直深受人们厚爱，但自古以来一直以棕色、黑色及近代的白色为主。然而，随着经济的迅猛发展，国际国内市场消费水平的提高，人们对皮革印花等皮革后加工产品的需求越来越大，对皮革时装化的要求也越来越突出。虽然皮革科技工作者也在努力提高印花技术，然而传统的直接印花设备和转移印花设备实在是满足不了人们对皮革“真彩”印花的要求。

数码印花技术是随着计算机技术不断发展而逐渐形成的一种集机械、计算机电子信息技术为一体的高新技术。其生产过程简单地说，就是将数字化图案通过喷印系统将各种专用染料或颜料直接喷印到各种基质上，再经过简单处理加工，获得所需的各种高精度的印花产品。这项技术源于纸张喷墨打印及喷绘行业，其发展已经比较成熟，在纺织印染行业正处于快速发展之时，适用于皮革喷墨印花的墨水开发及其在皮革行业的应用研究还是十分鲜见。

实验

材料及设备

颜料色浆分别为红、黄、青、黑四色颜料水性分散体，固含量为10%，平均粒径约150nm，由卡博特中国（上海）有限公司提供。设备为DBP-1600C喷墨印花机。

聚合物微乳液制备

将SDS、OP-10、水、25%混合单体和50%引发剂APS在50℃下搅拌乳化30min。然后，升温到60℃，保温搅拌10min。将温度升到78℃，加入剩余的50%引发剂APS，开始缓慢滴加余下的75%混合单体，滴加时间为4～5h。滴加完毕后，将体系在80℃下保温1h。降至室温，用0.45μm膜进行过滤，以去除在聚合时可能生成的大颗粒。SDS和OP-10的用量分别为单体总重量的3.5%，APS为0.7%。

颜料型皮革喷墨印花墨水制备

颜料型喷墨印花墨水组成如下：聚合物微乳液、颜料分散体、水溶性溶剂（如丙三醇、丙二醇、N-甲基吡咯烷酮等）、表面活性剂（如十二烷基苯磺酸钠）、去离子水以及其它助剂（如防腐剂、pH调节剂等）。墨水具体配方为微乳液40%，颜料分散体40%，水11%，水溶性助剂8%，表面活性剂0.4%，其它助剂（pH调节剂、防腐剂等）0.6%。

皮革喷墨印花

将铬鞣革进行剖层，削匀，采用草酸进行轻微漂白。然后，按照白色革的生产方法进行合成鞣剂复鞣，中和，加脂。最后，进行充分洗涤，烘干，压平。将配制的4色墨水（黑、红、黄、青）灌入DBP-1600C喷墨印花机供墨系统，进行皮革喷墨印花，干燥。喷墨印花革干燥之后，按照传统皮革涂饰方法进行透明涂饰。

结果与讨论

微乳液聚合

由于墨水对微乳液粘合剂苛刻的要求，如粒径、粒径分布、表面张力、黏度、稳定性、与墨水中其它组成的相容性、对喷印机的适应性以及对皮革的润湿性等，并且上述这些要求之中，有些要求相互之间存在一定的矛盾，因此颜料型墨水的制备工作极具挑战性。

微乳液聚合方法是普遍用于制备纳米级聚合物胶乳的方法之一。聚合物微乳液中通常硬单体的含量较高（＞40%），其会导致成膜较硬。本文通过改进微乳液聚合法制备的新型聚合物微乳液，其软单体（丙烯酸丁酯，BA与硬单体（甲基丙烯酸甲酯，MMA）的单体重量之比高达8:1。在聚合时，采用种子乳液温和搅拌下的单体饥饿滴加法。利用MDM作为可聚合表面活性剂以稳定微乳液，使其不易发生凝聚，从而获得具有适宜粘着力的低黏度聚合物微乳液。聚合物微乳液的粒径、黏度、表面张力及固含量可通过单体配比、温度、加料速度、搅拌速度等参数进行调节。

墨水制备

本次研究采用的微乳液参数为平均粒径35.3nm，最大粒径为83.5nm，最小粒径为25.2nm，黏度为12.5mPa·s，表面张力为26.4mN/m，固体含量为25.1%。采用卡博特公司的分散墨水与自制粘合剂进行1:1轻微搅拌混合配制深色墨水，对于浅色墨水则将颜料色浆的用量减半，余量用水补充。然后，根据配制后黏度大小情况用丙三醇或乙二醇调节墨水的黏度，用十二烷基硫酸钠调节表面张力。根据所使用的压电式喷墨印花机的要求将黏度控制在3.0mPa·s左右，表面张力控制在30N/m。然后用0.8μm膜进行自然过滤。

墨水的黏度及表面张力是喷墨印花水溶性墨水的两个重要参数。在连续喷墨印花中，油墨的表面张力影响很大，它不仅决定着液滴的形成，也影响液滴对皮革的润湿和渗透。油墨的表面张力必须低于皮革纤维的表面能。表面张力对墨滴的形成和印制质量的影响极为明显。喷嘴周围是否有溢出物、液滴的断裂长度、液滴的稳定性、液滴形成速度和是否呈直线运行等，总之，液滴形成的优劣均受表面张力影响。表面张力太大，油墨不易形成小的微滴，并可能出现较长的断裂长度，或断裂成“拖尾巴”状微滴，直接影响到图案的质量。太大的表面张力还会使喷嘴表面不易被润湿，而喷嘴周围的油墨集结会影响微细液滴的线性运行和印花效果的重现性，也影响液滴对织物的润湿和渗透。黏度与表面张力一起影响墨滴的形成。黏度高，会使断裂的尾巴拖长呈拉丝状；黏度太小，则微滴易破碎。受黏度影响的还有液滴的喷射速度。若黏度太高，会使喷射速度降低。本研究所得各色颜料墨水参数如表1 所示。

表1 各色颜料墨水参数

皮革喷墨印花

传统铬鞣革不适于直接喷墨印花，并且难以得到理想的配色效果。为了得到理想的图案，必须考虑至少以下两个因素：第一，传统铬鞣革常带有浅湖兰色，其可能导致意想不到的图案色差。因此，为了消除底色的影响，应先对皮革进行漂白处理。第二，较厚的皮革会受喷墨印花机喷头高度的限制。因此，太厚的皮革应先进行剖层并削匀，否则可能刮擦喷嘴，一会损坏喷头，二会出现花纹刮擦现象。因此，本研究在应用时，应先将皮革进行剖层，削匀，漂白，并按白色革的要求进行复鞣，加脂，后整理。

由于皮革为单张加工，无法打卷，因此可选用平板式或导带式喷墨印花机进行喷墨印花。本研究选择DBP-1600C喷墨印花机进行应用试验，该机采用导带式进料，使得单张皮革可以伸展开来进行印花。本研究配制的墨水喷印流畅，不阻塞喷嘴，喷印花纹精细、清晰。

皮革的喷墨印花可以看作是传统皮革后整理的第一遍涂饰。因此，其后处理完全可以按照传统透明涂饰方法进行，即涂饰剂配方中不加任何染料或颜料之类的着色剂，以保证喷印图案清晰可见。

结论

本文通过制备聚合物微乳液粘合剂，配制多色颜料型喷墨印花墨水并成功地在皮革上进行了数码喷墨印花试验。随着人们对皮革印花产品个性化需求的增加，皮革彩色数码喷墨印花技术必将在未来得到广泛的应用。