【摘要】表面張力、粘度、粒徑、導電率等是絲織物噴射印花油墨的主要性能指標。本文分析了這些油墨性能對印制性能及印制質(zhì)量的影響，并得出了毫微膠乳型樹(shù)脂與C. I.涂料紅184的不同配方對油墨性能和印制質(zhì)量的試驗結果。

    【關(guān)鍵字】絲織物 噴墨印花 油墨性能 評價(jià)

    目前，應用于織物噴射印花試驗的油墨系統，主要有兩相型、聚合型和改性染料型等三大類(lèi)。有關(guān)油墨性能的總體技術(shù)要求曾有過(guò)研究報道，但由于不同類(lèi)型的噴射印花設備對油墨系統的流變學(xué)和導電率要求有所不同，因此對其主要技術(shù)要求的評價(jià)顯得十分重要。本文擇其主要技術(shù)要求作出評價(jià)，以作為油墨配方選擇的依據。

1  試驗設備和材料

1·1  試驗設備

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

1·2試驗材料

    IU-104毫微膠乳樹(shù)脂(Rhome-Poulene公司提供),30%丙烯酸類(lèi)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(shù)脂乳液用純水稀釋?zhuān)瑢⑺�稀釋了�?/SPAN>C. I.涂料紅184于攪拌下添加到樹(shù)脂液中，在7011G混合器中混合數分鐘，用適當孔徑率濾紙的布氏漏斗或細菌漏斗過(guò)濾，穩定靜置過(guò)夜，并在噴射印花使用前再次過(guò)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)的特氟綸毛細管上端夾持住，調整控溫小室的高度，使毛細管下口恰與油墨液面接觸，再轉動(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，并由計算機轉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(xiàn)。

    表面張力對墨滴形成和印制質(zhì)量的影響極為明顯。由噴墨試驗時(shí)噴嘴周?chē)�有無(wú)溢出物、液滴斷裂長(cháng)度、穩定性、液滴速度和是否呈直線(xiàn)運行等的觀(guān)察，可以評價(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?chē)�的油墨集結會(huì )影響微細液滴的線(xiàn)性運行和印花效果的重現性。如果表面張力太低，會(huì )導致微滴不穩定，甚至形成“衛星狀”，生成濺射點(diǎn)。但表面張力太高，油墨不易形成小的微滴，并可能出現較長(cháng)的斷裂長(cháng)度，或斷裂成“拖尾巴’，狀微滴，直接影響到圖案質(zhì)量�？傊�，最適宜的表面張力必須保證得到滿(mǎn)意的圖案質(zhì)量，使油墨既能容易地滲入織物內部，且不引起織物表面油墨的滲化。

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

2·2粘度

    測定粘度的基本操作是選擇合適的轉子和轉速，使測量轉矩讀數在l0-90%范圍內，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(cháng)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。對于DOD熱噴射印花機，設備自身無(wú)調節液滴速度的功能，只能靠油墨自身性能控制液滴運行速度在9 -14m/s的所需范圍。在Imaje CIJ印花機中，機器本身能識別不正確的液滴速度而終止印花過(guò)程。它是通過(guò)調節供給油墨的空氣壓力來(lái)控制滴速，并保持滴速在18-20m/s范圍。已有基礎試驗和實(shí)際印制效果表明，粘度低于l0mPa·s(最好在2-4mPa·s)是獲得滿(mǎn)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(shù)脂的含固量與粘度的關(guān)系曲線(xiàn)。在2-4mPa·s的范圍內，當含固量在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來(lái)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(wú)論在高速剪切(如攪拌、高速通過(guò)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)驅除空氣泡，將油墨試樣小心滴加到已平穩攪拌的水中，監視屏幕上一旦呈現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(guò)計算機收集和加工，得出粒徑大小及其分布。

用于Ima je S4 CIJ印花機的油墨體系粒徑平均值應小于0.5µm，最大值不大于lµm。這是因為該機噴嘴直徑只有50µm�？墒�，在高剪切下，譬如當油墨流經(jīng)噴頭時(shí)，小尺寸粒子可能在噴嘴周?chē)�聚集成大粒子，大而不規則的粒子還會(huì )導致微滴形成困難和不穩定，最終導致噴頭堵塞。另外，對于CIJ設備，油墨需作回收.如果回收過(guò)程的過(guò)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(shù)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(guò)程中的過(guò)濾極為有關(guān)。整個(gè)過(guò)程一般需有四重過(guò)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(jiàn)顆粒;玻璃燒結細菌漏斗用于第二次過(guò)濾。另兩次是在噴印過(guò)程中的在線(xiàn)過(guò)濾，控制粒徑小于l0µm的圓盤(pán)鎳網(wǎng)置于油墨線(xiàn)路的入口處;再將控制粒徑小于2µm的在線(xiàn)過(guò)濾器連接在噴嘴前的油墨吸入管中。如此四重過(guò)濾足以保證噴墨過(guò)程的正常進(jìn)行。

2·4  導電率分析

    在連續噴射印花設備中，油墨微滴是依靠帶電荷產(chǎn)生偏轉的，因而油墨必須具有帶電和導電的能力。Imaje S4 CIJ印花機對油墨導電率的要求是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電性能。只有在溶劑型的油墨體系中，才有必要加人專(zhuān)門(mén)的導電性調節劑。研究導電率對液滴成形的影響，并未發(fā)現明顯的依賴(lài)關(guān)系。

3   油墨性能對印制質(zhì)量的影響

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

    本研究中，印制質(zhì)量的界定分為印制過(guò)程、圖案輪廓和圖案性能三方面。印制過(guò)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(shù)脂與C. I.涂料紅184的不同配方與油墨性能的關(guān)系見(jiàn)表1，與印制質(zhì)量的關(guān)系見(jiàn)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，為能達到滿(mǎn)意的印制效果的最高值，當粘度在接近4 mPa·s及以上時(shí)，操作中發(fā)現不可避免地會(huì )有微滴成形變差。涂料和樹(shù)脂含量增加，均使表面張力有所降低，但下降程度無(wú)比例關(guān)系�？梢哉J為，表中50-75 mN/m的表面張力范圍不致影響印制過(guò)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。導電性能隨樹(shù)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，但均在該試驗設備適用的范圍內。

    表2所列是濾除2µm以上粒子的油墨，用作印制試驗所得的印制質(zhì)量情況。由此可見(jiàn)油墨應用質(zhì)量主要與涂料含量相關(guān)。涂料含量在6%以下時(shí)，“堵塞”情況無(wú)大問(wèn)題，圖案色牢度性能等較好。當含量達到8%時(shí)，無(wú)論樹(shù)脂含量為15%或20%，油墨噴射時(shí)斷裂長(cháng)度變長(cháng)，出現拖尾的微滴，且連續噴墨時(shí)間僅十數分鐘。這時(shí)噴嘴堵塞的原因之一，可能是較高濃度涂料在油墨系統中凝結所致。

4   結論

1、本試驗分析得出Imaje S4 1000連續式噴墨印花機適用的油墨主要性能為:表面張力在50--75mN/m；動(dòng)力學(xué)粘度在2-4 mPa·s，至l0mPa·s為極限值；平均粒徑在0. 5µm，極限粒徑不大于l µm；水相油墨體系的導電率不作要求，只有在采用非極性溶劑相油墨體系中，才需另加特殊導電率調節劑，使導電率在750 Siemens以上。

2、油墨系統的粘度隨含固量增加而增加，含固量達25%左右認為是最高值。表面張力會(huì )因樹(shù)脂和涂料含量增加而降低，其中涂料的影響更明顯。噴嘴和回收槽堵塞情況也主要與涂料量有關(guān)，6%以上的涂料含量會(huì )因其在油墨中的凝結而導致“堵塞”加重。

3、毫微膠乳體系樹(shù)脂粘合劑在試驗中未產(chǎn)生問(wèn)題，建議開(kāi)發(fā)應用。

參考文獻

[1]Carr w w, Tincher W C，et al.  Quick Response Printing,  NTC Annual Report，1998,(11):269-278.

[2]楊如馨.織物噴墨印花及其油墨系統的試驗研究，印染，1999,25(1):10-13,21.

[3]楊如馨.織物噴墨印花技術(shù)研究，絲綢,1999,(8):15-19.

（peter）