【集萃網(wǎng)觀察】【摘要】表面張力、粘度、粒徑、導(dǎo)電率等是絲織物噴射印花油墨的主要性能指標(biāo)。本文分析了這些油墨性能對(duì)印制性能及印制質(zhì)量的影響，并得出了毫微膠乳型樹脂與C. I.涂料紅184的不同配方對(duì)油墨性能和印制質(zhì)量的試驗(yàn)結(jié)果。

    【敘詞】:絲織物 噴墨印花 油墨性能 評(píng)價(jià)

    【中圖法分類號(hào)】TS194.434

    目前，應(yīng)用于織物噴射印花試驗(yàn)的油墨系統(tǒng)，主要有兩相型、聚合型和改性染料型等三大類。有關(guān)油墨性能的總體技術(shù)要求曾有過研究報(bào)道，但由于不同類型的噴射印花設(shè)備對(duì)油墨系統(tǒng)的流變學(xué)和導(dǎo)電率要求有所不同，因此對(duì)其主要技術(shù)要求的評(píng)價(jià)顯得十分重要。本文擇其主要技術(shù)要求作出評(píng)價(jià)，以作為油墨配方選擇的依據(jù)。

    1  試驗(yàn)設(shè)備和材料

    1·1  試驗(yàn)設(shè)備

    Imaje S4 1000連續(xù)噴射印花試樣機(jī)(法國TOXOT制造)、BP2氣泡壓力式表面張力儀(KRUSS，美國代理),DV-1+數(shù)字式轉(zhuǎn)子粘度計(jì)(美國Brookfield制造)、粒徑分析儀(美國Malvern制造)、CDH - 37導(dǎo)電率儀(美國Omega制造)、7011G混合器，有關(guān)印制色牢度按AATCC法測定。

    1·2試驗(yàn)材料

    IU-104毫微膠乳樹脂(Rhome-Poulene公司提供),30%丙烯酸類膠乳高聚物水乳液。含固量30%，平均粒徑0. 2μ.m, pH值5.5(30%,wt/wt),T13 0℃，沸點(diǎn)212 ℃，冰點(diǎn)0℃左右; C. I.涂料紅184(Hoechst Celanese提供)，色素>1%、丙二醇>1%、特殊成分1%，含固量45%左右;14101素縐緞(市售)。

    1·3油墨配制

    將IU-104樹脂乳液用純水稀釋，將水稀釋了的C. I.涂料紅184于攪拌下添加到樹脂液中，在7011G混合器中混合數(shù)分鐘，用適當(dāng)孔徑率濾紙的布氏漏斗或細(xì)菌漏斗過濾，穩(wěn)定靜置過夜，并在噴射印花使用前再次過濾。

    2   油墨性能測定和分析

    2·1表面張力

    基本操作是將油墨試樣倒入玻璃試樣皿，置于控溫(25士0. 1 0℃)小室，將具有精確出口直徑(1.OOOmm)的特氟綸毛細(xì)管上端夾持住，調(diào)整控溫小室的高度，使毛細(xì)管下口恰與油墨液面接觸，再轉(zhuǎn)動(dòng)夾持器旋扭，這時(shí)管口恰好插入液面下lOmm。將300kPa的壓縮空氣經(jīng)毛細(xì)管吹入油墨中使產(chǎn)生氣泡，氣泡產(chǎn)生的頻率由0-l0 Hz不斷增加。精確測量不同頻率下使試樣產(chǎn)生氣泡所需的空氣壓力，并由計(jì)算機(jī)轉(zhuǎn)換成油墨的表面張力，最后得到氣泡產(chǎn)生頻率與表面張力的曲線。

    表面張力對(duì)墨滴形成和印制質(zhì)量的影響極為明顯。由噴墨試驗(yàn)時(shí)噴嘴周圍有無溢出物、液滴斷裂長度、穩(wěn)定性、液滴速度和是否呈直線運(yùn)行等的觀察，可以評(píng)價(jià)液滴形成的優(yōu)劣。所有這些均受表面張力和粘度的影響。太高的表面張力使噴嘴表面不易被潤濕，而噴嘴周圍的油墨集結(jié)會(huì)影響微細(xì)液滴的線性運(yùn)行和印花效果的重現(xiàn)性。如果表面張力太低，會(huì)導(dǎo)致微滴不穩(wěn)定，甚至形成“衛(wèi)星狀”，生成濺射點(diǎn)。但表面張力太高，油墨不易形成小的微滴，并可能出現(xiàn)較長的斷裂長度，或斷裂成“拖尾巴’，狀微滴，直接影響到圖案質(zhì)量。總之，最適宜的表面張力必須保證得到滿意的圖案質(zhì)量，使油墨既能容易地滲入織物內(nèi)部，且不引起織物表面油墨的滲化。

    按設(shè)備制造商的意見，對(duì)Imaje CIJ印花機(jī)推薦的表面張力范圍應(yīng)為40-60 mN/m;對(duì)DOD熱噴射印花機(jī)，表面張力通常在40-50 mN/m為好;對(duì)雙體的CIJ印花機(jī)，表面張力應(yīng)為20-30 mN/m。

    2·2粘度

    測定粘度的基本操作是選擇合適的轉(zhuǎn)子和轉(zhuǎn)速，使測量轉(zhuǎn)矩讀數(shù)在l0-90%范圍內(nèi)，測定時(shí)溫度在25±1℃。

    如前所述，油墨的粘度是與表面張力一起影響墨滴形成的。粘度高，會(huì)使斷裂的尾巴拖長呈拉絲狀;粘度太低，則微滴易于破碎。受粘度影響的另一重要參數(shù)是液滴的噴射速度。若粘度太高，會(huì)使液滴速度降低，甚至墨滴不能擊中被印基質(zhì)的相同點(diǎn)子上。對(duì)于DOD熱噴射印花機(jī)，設(shè)備自身無調(diào)節(jié)液滴速度的功能，只能靠油墨自身性能控制液滴運(yùn)行速度在9 -14m/s的所需范圍。在Imaje CIJ印花機(jī)中，機(jī)器本身能識(shí)別不正確的液滴速度而終止印花過程。它是通過調(diào)節(jié)供給油墨的空氣壓力來控制滴速，并保持滴速在18-20m/s范圍。已有基礎(chǔ)試驗(yàn)和實(shí)際印制效果表明，粘度低于l0mPa·s(最好在2-4mPa·s)是獲得滿意的液滴形狀和印制效果的適宜范圍。

    圖1為毫微膠乳IU-l04樹脂的含固量與粘度的關(guān)系曲線。在2-4mPa·s的范圍內(nèi)，當(dāng)含固量在25%以下時(shí)，隨含固量增加，粘度緩慢增大。30%含固量時(shí)為9 mPa·s，接近限值(l0mPa·s)的范圍。

    2·3   粒徑

    采用平均粒徑和最大粒徑兩種參數(shù)來表示油墨配方的顆粒尺寸性能，粒徑比最大值還大的不能采用，而且要求無論在高速剪切(如攪拌、高速通過噴口)和不同溫度下，粒徑仍保持不變或改變很小。

    粒徑測定的基本操作是采用激光散射法，先用蒸餾水校正儀器并做背景測量，用超聲波振動(dòng)驅(qū)除空氣泡，將油墨試樣小心滴加到已平穩(wěn)攪拌的水中，監(jiān)視屏幕上一旦呈現(xiàn)豎直方向的綠色柱即停止滴加試徉。有關(guān)激光散射的信息通過計(jì)算機(jī)收集和加工，得出粒徑大小及其分布。

    用于Ima je S4 CIJ印花機(jī)的油墨體系粒徑平均值應(yīng)小于0.5μm，最大值不大于lμm。這是因?yàn)樵摍C(jī)噴嘴直徑只有50μm�？墒�，在高剪切下，譬如當(dāng)油墨流經(jīng)噴頭時(shí)，小尺寸粒子可能在噴嘴周圍聚集成大粒子，大而不規(guī)則的粒子還會(huì)導(dǎo)致微滴形成困難和不穩(wěn)定，最終導(dǎo)致噴頭堵塞。另外，對(duì)于CIJ設(shè)備，油墨需作回收.如果回收過程的過濾效果差，則油墨中必存在大的粒子。測試表明，10-20%含固量的IU-104樹脂液的粒徑在0.1-0.5μm，其中99%的粒徑小于0.5μm。

    粒徑大小與油墨制備和噴印過程中的過濾極為有關(guān)。整個(gè)過程一般需有四重過濾。首先，在油墨配置時(shí)需經(jīng)中等孔積率濾紙的布氏漏斗濾除可見顆粒;玻璃燒結(jié)細(xì)菌漏斗用于第二次過濾。另兩次是在噴印過程中的在線過濾，控制粒徑小于l0μm的圓盤鎳網(wǎng)置于油墨線路的入口處;再將控制粒徑小于2μm的在線過濾器連接在噴嘴前的油墨吸入管中。如此四重過濾足以保證噴墨過程的正常進(jìn)行。

    2·4  導(dǎo)電率分析

    在連續(xù)噴射印花設(shè)備中，油墨微滴是依靠帶電荷產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)的，因而油墨必須具有帶電和導(dǎo)電的能力。Imaje S4 CIJ印花機(jī)對(duì)油墨導(dǎo)電率的要求是750 Siemens以上。其實(shí)，作為水相的油墨體系，本身已具有良好的導(dǎo)電性能。只有在溶劑型的油墨體系中，才有必要加人專門的導(dǎo)電性調(diào)節(jié)劑。研究導(dǎo)電率對(duì)液滴成形的影響，并未發(fā)現(xiàn)明顯的依賴關(guān)系。

    3   油墨性能對(duì)印制質(zhì)量的影響

    采用不同油墨配方，應(yīng)用于Imaje S4印花機(jī)，在14101素縐緞上進(jìn)行噴射印花試驗(yàn)，判定油墨性能對(duì)印制質(zhì)量的影響。

    本研究中，印制質(zhì)量的界定分為印制過程、圖案輪廓和圖案性能三方面。印制過程包括液滴成形和噴射是否正常、噴嘴和回收槽堵塞情況等；圖案輪廓指花型輪廓清晰度、花紋精確度、重現(xiàn)性等；圖案性能則集中指印制顏色牢度、織物手感風(fēng)格等。

    毫微膠乳IU-104樹脂與C. I.涂料紅184的不同配方與油墨性能的關(guān)系見表1，與印制質(zhì)量的關(guān)系見表2,

    表1表明，油墨性能隨油墨組成而改變;粘度性能隨油墨總含固量增加而順序提高，總含固量25%左右，為能達(dá)到滿意的印制效果的最高值，當(dāng)粘度在接近4 mPa·s及以上時(shí)，操作中發(fā)現(xiàn)不可避免地會(huì)有微滴成形變差。涂料和樹脂含量增加，均使表面張力有所降低，但下降程度無比例關(guān)系�？梢哉J(rèn)為，表中50-75 mN/m的表面張力范圍不致影響印制過程和印制質(zhì)量。更低表面張力的油墨組成因造成噴墨困難，故未研究。導(dǎo)電性能隨樹脂含量增加而明顯增加，而隨涂料含量增加變化不大，甚至略有降低，但均在該試驗(yàn)設(shè)備適用的范圍內(nèi).

     作者：楊如馨 陳國強(qiáng)  蘇州大學(xué)材料工程學(xué)院(2150 21)