纯棉针织布印花糊料的研究与应用

张 强，郇路恒，贾吉敏，逄锦龙，张宗亮，张洪锋

（1.青岛明月海藻集团有限公司海藻活性物质国家重点实验室，山东 青岛 266400；2.青岛海莱美生物科技有限公司，山东 青岛 266400）

针织布是指用一根或者一组纱线作为原料，在经编机或者纬编机上用织针将纱线完成线圈，然后把线圈相互串联织成的织物［1］。针织布的质地比较松软，除了具有良好的透气性和抗皱性外，还具有较大的弹性和延伸性，适用于内衣、紧身衣和运动服等；针织布在提高尺寸稳定性和改变结构后，同样适合做外衣。

目前，面料绝大多数都是梭织和针织，两者的织造方式不同，所得织物的组织特性也有所不同。针织布的延伸性比较大，可以向各个方向延伸，弹性较好，这主要因为针织布是由孔状线圈形成的，透气性能较好，手感松软。而梭织布的经纬纱延伸与收缩不大，也不发生转换，因此织物偏向紧密、硬挺。

针织布印花在近十几年内飞速发展［2］，但由于其面料特点，使得针织布印花存在一定的难度，这与棉针织布自身的弹性较大，受到车速变化的拉伸力导致花型的形态和大小难以控制有关。部分针织布的织造较为疏松，由于其布面纹路，印花的渗透性和轮廓清晰度难以同时保证。对于纯棉针织布，既需要控制印花花型轮廓清晰不变形，又要保证拉伸后颜色不露白，因此印花糊料对印花尤为重要，不仅要保证得色量和手感，更要完成渗透和轮廓清晰度的有机结合。

糊料是一种在色浆中起到增稠、传递染料等作用的高分子化合物，作为印花色浆中的重要组分，其成糊率、流变性、抱水性及洗除难易程度等理化性质会直接影响织物的印花效果［3］。目前，海藻酸钠作为应用最广泛的一种印花糊料［4］，普遍应用于活性印花中，但常规的海藻酸钠规格已无法保证纯棉针织布的印花效果。MY-LV05 为青岛明月海藻集团海藻活性物质国家重点实验室研制的纯棉针织布专用印花糊料，在实验室和客户工厂得到了广泛认可。本实验重点对MY-LV05的理化性能及应用进行了研究。

1 实验

1.1 材料和仪器

织物：32s纯棉针织布。

试剂：纯棉针织布专用的活性印花糊料MYLV05、海藻酸钠（SA，工业级）（青岛明月海藻集团有限公司），防染盐S、小苏打（碳酸氢钠）、尿素（工业级），活性红P-2R、活性艳蓝PS-2R（亨斯迈化工贸易有限公司）。

仪器：DV-I+型旋转黏度计（美国Brookfield 公司），Datacolor 110 型测色配色仪（美国Datacolor 公司），RC-MP 2000 型磁样印花机、RC-CSD 型汽蒸机（上海一派印染技术有限公司），SW-12A 型耐洗色牢度试验机（常州第二纺织仪器厂有限公司），摩擦牢度测试仪（杭州德为仪器科技有限公司）。

1.2 印花工艺

分别将MY-LV05 与SA 用纯水配制成不同质量分数的原糊，静置膨化12 h以上，黏度调整到（25 000±1 000）mPa·s（20 r/min，20 ℃，6 号转子）。分别使用活性红染料和活性艳蓝染料，对纯棉针织布进行平网印花［5］。

色浆配制：活性染料4%，尿素10%，防染盐S 1%，碳酸氢钠3%，原糊60%，其余为水。

印花工艺：调浆→平网印花→烘干（82 ℃，5 min）→汽蒸（102 ℃，8 min）→冷水洗→热水洗→皂洗→水洗→烘干。

1.3 原糊性能测试

1.3.1 黏度

将MY-LV05 和SA 分别用纯水配制成质量分数为1%～8%的原糊，使用旋转黏度计检测黏度（温度20 ℃，转速20 r/min），并绘制黏度随质量分数变化曲线进行对比［6］。

1.3.2 流动性［7］

流动性又称流变性，是指黏度随剪切速率变化而发生变化的特性，实际常用印花黏度指数（PVI）表示。印花黏度指数：同一流体在剪切速率相差10 倍时所具有的黏度之比。将不同糊料的原糊用纯水调整黏度到（6 500±500）mPa·s（20 r/min，20 ℃，5 号转子），再分别检测20、2、60和6 r/min 时的溶液黏度。按下式计算PVI：

其中，μ20表示转速20 r/min 时原糊的黏度；μ2表示转速2 r/min 时原糊的黏度；μ60表示转速60 r/min 时原糊的黏度；μ6表示转速6 r/min 时原糊的黏度。

1.3.3 抱水性［8］

在380 g 纯水中加入20 g 印花糊料，搅拌至糊料完全溶解，放置去气泡，配制成5%的原糊。

用100 mL 烧杯称取原糊25 g（精确至0.1 g），再加入25 mL 水，搅拌均匀；然后将滤纸（10 cm×1 cm，标有刻度线）插入糊内1 cm 处，使液面刚好与刻度线一致；插入后即开始计时，记录在30 min 时水分上升的高度。水分上升得越高，表明在一定时间内游离析出的水分越多，即抱水性越差，在印花时色浆越容易发生渗化。抱水性测3～5次取平均值。

1.3.4 化学品对原糊黏度的影响［9］

将MY-LV05 和SA 配制成相同质量分数的原糊，分别加入防染盐S、小苏打、尿素和活性艳蓝染料，检测黏度的变化情况。

1.4 印花性能测试

1.4.1 脱糊性

脱糊性：采用失重法测试，剪取20 cm×20 cm 的织物，拆去边纱，恒重后称取质量m0（精确到小数点后面4 位数）；在织物上印制好图案，预烘、高温焙烘，恒重后称取质量m1。将此织物经冷水洗、热水洗、皂洗、水洗（洗涤时严防边纱脱落）后烘至恒重，称取质量m2，然后按下式计算脱糊率：

1.4.2 得色量和渗透性

使用测色仪测定印花布料正反面的得色量K/S值，K/S值越大，颜色越深。按下式计算渗透率，渗透率越大，渗透性越好。

1.4.3 手感

为10 人盲测综合结果，满分为10 分，分数越高手感越好。

1.4.4 色牢度

耐摩擦色牢度：按照GB/T 3920—2008《纺织品色牢度试验耐摩擦色牢度》进行测试。

耐皂洗色牢度：按照GB/T 3921—2008《纺织品色牢度试验耐皂洗色牢度》进行测试。

1.4.5 印花均匀性

使用测色配色仪测试取点色差的大小，对比印花均匀性，色差越小，代表均匀性越好。测试时，在长条印花布样上随机取点12 个，对比这12 个点的色差。色差均取小数点后4位。

2 结果与讨论

2.1 原糊性能

2.1.1 黏度

由图1 可以看出，MY-LV05 和SA 的黏度都是随质量分数的增大而增大；相同质量分数下，SA 的黏度要高于MY-LV05。对于SA 来说，黏度随质量分数上升的整体变化趋势相同，但MY-LV05 选用特定黏度的海藻酸钠，质量分数为1%时黏度要比常规SA 略低，以保证合适的流动性和成糊率，这样可以兼顾印花效果和效益。

2.1.2 流动性

由表1 可以看出，MY-LV05 的PVI 要高于SA，这是由于海藻酸钠为非牛顿流体，剪切应力和剪切速率存在非线性关系，导致不同黏度海藻酸钠的流动性有一定差异。一般存在PVI 随质量分数1%时的黏度提升而下降的趋势。MY-LV05 选用的海藻酸钠分子链较短，黏度较低，因此流动性有一定的提升，比较适合纯棉针织布的印花。

表1 不同转速下的黏度和PVI值

2.1.3 抱水性

分别调整至相同质量分数和黏度，MY-LV05 和SA 的抱水性检测5 次，取平均值。由表2 可以看出，在质量分数相同时，MY-LV05 与SA 的抱水性相当，均较好；而当黏度相近时，MY-LV05 的抱水性略有提升，说明抱水性随黏度的提升有所改善。海藻酸钠作为一种天然的大分子化合物，溶解后的长链结构可以把水分较好地包裹住，使得色浆在印花面料上维持预定的花纹不渗化，是一种抱水性能优异的印花糊料。

表2 不同质量分数和黏度原糊的抱水性

2.1.4 化学品对原糊黏度的影响

由图2、3 可以看出，活性印花色浆中需要添加的化学助剂对MY-LV05 和SA 原糊的黏度都有一定的影响；随着助剂用量的提升，原糊黏度都有所下降，但下降率基本在5%以内，远低于改性纤维素、改性淀粉和合成增稠剂等化学改性印花糊料。这是由于海藻酸钠为褐藻中的天然提取物，结构和性质比较稳定，对中性和弱碱性的电解质不敏感，有利于原糊黏度的稳定，方便印花时调配色浆使用。

对于MY-LV05 和SA 原糊，印染助剂用量为4%时，小苏打对黏度的破坏作用最大。随着小苏打用量的增加，MY-LV05 和SA 的黏度呈下降趋势。这是因为小苏打为弱碱性物质，随着小苏打用量的提升，pH也一直升高，对海藻酸钠的黏度会有一定的破坏作用；但黏度下降在可接受的范围内，因为海藻酸钠的适宜pH 为5.8～11.0，小苏打用量为4%时，pH 在10 以下，可以在保证碱量足够的条件下，原糊和色浆黏度也不会大幅度下降。而防染盐S、尿素和染料对MYLV05 和SA 原糊黏度的影响相对较小，因为这3 类物质为盐或者有机物，对海藻酸钠分子链的破坏作用小。造成黏度变化的原因主要还是辅料添加导致的稀释作用。防染盐S 的学名为间硝基苯磺酸钠，是一种弱氧化剂，主要作用是与汽蒸时的还原性气体发生反应，防止活性染料被破坏，保护色光，原糊的添加量一般不超过1%。尿素在印花中起到染料助溶、汽蒸吸湿、纤维膨胀等作用，不同色浆的尿素用量有所不同，部分色浆的尿素用量可达15%～20%。适合与海藻酸钠搭配使用的活性染料为阴离子染料，不与海藻酸钠发生反应，有优良的化学相容性。但不同染料的结构不同，不同厂家也有一定填充剂的差异，因此海藻酸钠在配制色浆时要注意含重金属离子活性染料的使用，可能会与海藻酸钠反应生成凝胶，导致流动性变差甚至堵网。

2.2 印花性能

2.2.1 脱糊性和手感

由表3 可以看出，MY-LV05 的脱糊率略高于常规的SA，MY-LV05 的整体指标均较好。印花时，原糊形成的黏稠液体起到载体和传递染料的作用，将染料转移到织物表面。印花面料经烘干后，在花纹处形成色糊料薄膜，汽蒸时染料通过薄膜转移并扩散到面料中，这时原糊在印花色浆中的作用已经完成，需要清除附着在织物上的原糊薄膜，恢复织物原来的手感。不同的印花糊料，由于和染料的反应性不同，洗除的难易程度有差异，直接影响了水洗后的织物手感。SA 由于具有自带负离子电荷的羟基，与阴离子型的活性染料基本不反应，所以印花织物比较柔软，手感良好。而MY-LV05 中使用了特殊工艺处理的海藻酸钠，纯度高于SA，减少了能与染料发生反应的一些杂质，因此有助于提高印花产品的手感。

表3 MY-LV05和SA 的脱糊率和手感

2.2.2 得色量和渗透率

由表4 可以看出，MY-LV05 的得色量和渗透性比SA 均有一定提升。测试印花布样正反面的K/S值，测得的K/S值越大，说明布样的颜色越深。在印花磁棒或者刮刀的压力下，并受到纤维的毛细效应，糊料会携带染料进入纤维的缝隙及内部，也就是染料会从印花织物的一面向另一面扩散，使得印花面料的反面也会有一定的颜色。MY-LV05 中使用特殊工艺处理的海藻酸钠，分子质量较小，相同黏度的色浆，MY-LV05 具有低黏高浓的性质，有利于糊料携带染料扩散到纤维的内部，使印花的得色量和渗透性有所提升。

表4 MY-LV05和SA 的得色量和渗透率

2.2.3 色牢度

由表5 可以看出，MY-LV05 和SA 两种糊料印制面料的耐摩擦色牢度和耐皂洗色牢度均较好，都在4级或以上。这说明经过水洗后，染料比较牢固地与织物纤维发生反应，海藻酸钠印花糊料的洗除性较好，浮色能较好地随糊料脱离面料。

表5 MY-LV05和SA 的色牢度

2.2.4 印花均匀性

由表6 可以看出，MY-LV05 印花面料的色差要小于SA，印花均匀性略好。这与所用海藻酸钠的分子质量有关，MY-LV05 使用分子质量较低的海藻酸钠，流动性更好，色浆能够更均匀地印制到织物上。

表6 MY-LV05和SA 的印花色差

3 结论

MY-LV05 印花糊料的各项指标优良，打浆迅速，流动性高，得色量、渗透性和印花均匀性均高于传统规格的海藻酸钠印花糊料，同时手感非常优秀，是一种适合纯棉针织布的印花糊料。