我國開發紡織品轉移印花技術,起始于20世紀70年代。80年代初中期,北京紡織研究所科研人員采用熱氣相技術,將分散染料轉印到滌綸織物上,并逐漸推廣到全國各地應用。因而,在紡織品生產發達地區的城鄉中小工廠、印刷廠應用圓網印花機生產轉移印花紙,提供滌綸轉移印花生產,其間進口了國外轉移印花機械,國內的紡織機械廠亦開始了研制生產設備。
國內的滌綸熱轉移印花技術已日趨成熟,轉移印花產品同國外相比,花樣精細度、色澤鮮艷度、色位數、藝術性等雖存在一定差距,但這一差距可從加強管理、精心制作、嚴格要求加上轉移紙、染料、坯布、花樣設計等精選、改進來逐漸縮小。
紡織品轉移印花的技術難點是對天然纖維及其混紡織物(如滌棉混紡織物)的工藝加工,就此國內外學者進行了大量研究,各項專利技術應運而生,在工業化生產方面,已取得了喜人的進展。、
2、轉移印花的分類
轉移印花是指經轉印紙將染料轉移到織物上的印花工藝過程。它是根據一些分散染料的升華特性,選擇在150~230℃升華的分散染料,將其與漿料混合制成“色墨”,再根據不同的設計圖案要求,將“色墨”印刷到轉移紙上,然后將印有花紋圖案的轉移紙與織物密切接觸,在控制一定的溫度、壓力和時間的情況下,染料從印花紙上轉移到織物上,經過擴散作用進入織物內部,從而達到著色的目的。轉移印花有升華法、泳移法、熔融法和油墨層剝離法等幾種方法。
2、1升華法
這是最常用的一種方法,利用分散染料的升華特性,使用相對分子質量為250~400、顆粒直徑為0、2~2um的分散染料與水溶性載體(如海藻酸鈉)或醇溶性載體(如乙基纖維素)、油溶性樹脂制成油墨,在200~230℃的轉移印花機上處理20~30s,使分散染料轉移到滌綸等合成纖維上并固著。升華法一般經歷三個過程:在轉移過程發生前,全部染料都在紙上的印膜中,印花織物和空氣隙中的染料濃度為零,空氣隙的大小取決于織物的結構、紗支和轉移壓力。在轉移過程中,當紙達到轉移溫度時,染料開始揮發或升華,并在紙與纖維間形成濃度揮發,當被印花織物達到轉移溫度時,在纖維表面開始了染料吸附,直到達到一定的飽和值。由于染料從紙到纖維的轉移是持續進行的,具吸附速率取決于染料擴散到纖維內部的速率。為了使染料能定向擴散,往往在被染物的下側抽真空,使染料達到定向擴散轉移。在轉移過程后,被染物著色后,紙上的染料含量下降,部分中剩余的染料遷移到紙的內部,殘留的染料量取決于染料的蒸汽壓力、染料對漿料或轉移紙的親和力和印花膜的厚度。升華法一般不需要經過濕處理,可節約能源和減輕污水處理的負荷。
2、2泳移法
轉移紙油墨層中的染料根據纖維的性質選定。織物先經固色助劑和糊料等組成的混合液浸軋處理,然后在濕態下通過熱壓泳移,使染料從轉移印花紙上轉移到織物上并固著,最后經汽蒸、洗滌等濕處理。染料轉移時,在織物和轉移紙間需要有較大的壓力。
2、3熔融法
轉印紙的油墨以染料與蠟為基本萬分,通過熔融加壓,將油墨層嵌入織物,使部分油墨轉移到纖維上,然后根據染料的性質做相應的后處理。在采用熔融法時,需要較大的壓力,染料的轉移率隨著壓力的增加而提高。
2、4油墨層剝離法
使用遇熱后能對纖維產生較強黏著力的油墨,在較小的壓力下就能使整個油墨層自轉印紙轉移到織物上,再根據染料的性質做相應的固色處理。
2、5濕法轉移印花
使用水溶性染料印在承印物上,被轉印織物潤濕后,在軋壓時,水溶性染料溶解并使圖案轉移到濕的織物上,天然纖維的濕法轉移印花,因為在室溫下轉印,故亦稱冷轉移印花。
3、轉移印花工藝的應用范圍
轉移印花最適應的面料為滌綸織物。滌綸的無定形區存在1~10nm的微小空隙,當溫度上升到200℃左右時,無定形區劇烈運動,空隙增大并逐漸形成半熔融狀態,即形成所謂液層,為氣態分散染料進入纖維創造了條件,在此溫度下染料升華為氣態,由于范德瓦耳斯力的吸引,氣態染料運動到滌綸周圍,然后擴散進入無定形區,達到著色作用,這就是通常所說的分散染料氣相熱轉移印花。
自從轉移印花問世以來,主要應用于滌綸紡織品。這種印花技術的主要優點是無水工藝,沒有污水和化學品排放,是一種有利于環保的印花方式;印花時不存在多色位的相互色澤沾污;在同一機臺上可以進行層壓和轉移印花兩種工藝;經紗表面印花和浮雕印花;工藝加工快速,適應及時交貨;能跟隨市場的流行傾向。
工藝流程短,印后即是成品,不需要蒸化、水洗等后處理過程;設備簡單,投資小,占地少,能耗低;花紋精細,層次豐富而清晰,藝術性高,立體感強,為一般方法印花所不及,并能印制攝影和繪畫風格的圖案;鮮花色彩鮮艷,在升華過程中,染料中的焦油殘留在轉移紙上,不會污染織物;正品率高,轉移時可以一次印制多套色花紋而毋須對花;靈活性強,客戶選中花型后可在較短時間內印制出來,除印制匹頭花布以外,也可在衣服成品上再轉移印花,如上衣的領口、袖口、口袋上局部印花。
技術進步已使轉移印花應用于新的纖維和新的最終產品,如錦綸、植絨(flock)、長絲變形紗、微纖維、混紡紗等織物,天然纖維織物。
(1)對錦綸織物轉移印花存在的一些缺點已得到解決:如錦綸6易泛黃,轉移印花時降低熔點;錦綸66則調整轉移溫度(200℃)、壓力、使色澤艷亮度和耐光牢度達到最大優異度。應用一般的轉移印花紙就可得到轉移產品非常好的外觀日曬牢度值、水洗牢度亦很好。應用專門的錦綸轉移印花紙,還可提高日曬牢度,使之適應裝飾用布的需要。
(2)在植絨領域,轉移印花進展很快,可調溫度、壓力使其對0、9dtex絨毛制品,能夠保持柔軟的手感。
(3)應用錦綸或滌綸長絲變形紗,可以產生非常好的浮雕表面和濃艷色澤,轉移印花后保持產品的柔軟手感。采用聚酯纖維轉移印花紙加工錦綸長絲變形紗RhonelPontella和滌綸長絲變形紗TergalPontella比較顯示出的色澤,前者雖好,而后者更好;水洗牢度兩者均優;耐曬牢度后者稍優。然而錦綸變形紗RhonelPontella可完美地用作外衣。
(4)微纖維轉移印花產品水洗牢度是好的,耐曬牢度比普通纖維低半級。因此,錦綸微纖維轉移印花面料很適宜制作外衣。用滌綸微纖維或經堿減量的滌綸制作織物,其經緯密度不能高,且降低轉移溫度到190℃,壓力為80kPa可有效保持轉移印花后的柔軟手感。
(5)混紡織物用轉移印花可獲得精美的印花效果,假如僅在合成纖維織物上印上花紋,而要洗去另一種紗線上的花紋,采用準確的轉移印花紙就可以達到目的。但也可以同時印制不同的兩種紗線(如滌/棉交織物)。對于混紡纖維織物,在經紗印花時,經紗反面的印花質量是100%,長絲變形紗<滌棉變形紗<滌綸長絲紗。
(6)應用COTTONART-2000活性轉移印花機,可將活性染料轉移到棉、麻、絲、毛、黏膠等纖維上;適用于機織、針織、無紡布的轉移印花;可印制98~4、9tex紗支織成的織物。產品品質高檔,尤其適合于多層次云紋、水彩畫、油畫風格;褪色、沾色、干摩、濕摩、日曬等色牢度均達3級以上。
(7)COOLTRANSTM冷轉移印花技術擁有的完整專利方案,由上海長勝研發應用于織物染料印花,為環保,清潔生產的技術,國際上最先進的常溫下固色、低能源消耗、低污染排放的織物印花技術之一。
COOLTRANSTM使印花品質達到數碼化效果,對提升紡織印花的核心競爭力和提高產品本身附加價值有良好的幫助。
COOLTRANSTM不僅能用棉、人棉、麻、絲等天然纖維,對其它環保再生纖維素纖維如lyocell、newdal高濕系數纖維、麗賽纖維Richce、竹纖維、天絲銅氨纖維、Taly木漿纖維、海藻纖維、viloft,植物纖維、檉麻纖維等面料,也有獨特的優勢。
COOLTRANSTM有95%的圖案高轉移率,從而獲得更好的得色率,技術的提升賦予了紡織品高彩度印花圖案并鮮艷的色澤和豐富的層次。
耐水洗、耐日曬,耐摩擦,色牢度較常規工藝相同或更高更好的生產重現性與產品質量。
我國的淡水資源較為貧乏,能源開發也跟不上發展需求,而紡織工業用水、能耗均大,染整工業更是用水、耗能、環境污染的大戶,因此發展節水、節能、環保好的滌綸轉移印花及天然纖維轉移印花,有其重要的意義。
滌綸轉移印花有其較好的前景,隨著滌綸微纖維、超細纖維的發展,高檔薄型織物的印花,無論從工藝適應性、藝術性等方面來看,轉移印花比其它常規印花均強。
目前,在全世界印花織物中,天然纖維占72%,而棉纖維類又占天然纖維的80%以上,如果轉移印花在天然纖維上得到工業化的突破,實現天然纖維氣相轉移印花,或者濕轉移印花,那將是染整工業上的一大進步。
轉移印花能適應人們對服裝和裝飾用品花色變化快的要求,特別符合大量的外貿訂單要求品種多、批量小、周期短的特點。因此,轉移印花工藝的前景是廣闊的。
4、冷轉移印花工藝裝備的節能減排
4、1CottonArt-2000活性染料轉移印花機
4、1、1CottonArt-2000轉移印花機運行示意
如圖1所示。該機占地面積小(約5m×7m),其主機底為一浸槽2,垂直依次裝有三臺均勻軋車。一對轉移印花紙供給輥6和一對送紙備用輥7,還有一對卷取輥8(用于轉印后剝離紙的卷取),這些輥筒分布在第2道均勻軋車4及第3道均勻軋車5的兩側。織物以20~30m/min的車速通過浸液槽,浸漬工作液后向上運行進入第1道均勻軋車3,軋液后與轉移印花紙復合后進入第2道均勻軋車,再上行進入第3道均勻軋車。此時特殊的轉移印花紙經均勻加壓后,將活性染料在常溫濕轉移印上織物,轉印的紙經第3道均勻軋車后被剝離卷取。轉印織物通過導布輥進入有塑料薄膜襯墊的打卷裝置9,打卷的織物在室溫下堆置12~20h,充分固色后用三格熱水洗去除浮色,烘干拉幅,不必蒸化退漿,因此無色漿污水。與常規印花比較,能耗節約50%,用水量很少,染色牢度無論中、厚、稀、薄棉織物或真絲綢,各項牢度均優,得色濃艷,花紋精細,還可轉印藝術品花型,可用于羊毛織物的轉移印花(須加強前處理)。
4、1、2工藝實例
無錫市的色織廠引進了該機,從Dansk公司提供的400多個樣布看,無論在品質或圖案質量上,均達到國際一流水平。按照正常工藝要求在20℃以上的室溫下進行轉移印花,并在40℃以上的溫濕狀態堆置。該廠試生產是在0℃左右進行的,在一定程度上影響了產品質量效果。試品種情況見表1
據說花紙上的活性染料95%可轉移到布上,其中90%~98%可以固著。使用的是溶解性好、固色速率快和水解穩定性好的如乙烯砜型染料。
4、2環保節能的COOLTRANS冷轉移印花的技術創新
冷轉移印花技術是一項可解決染料印花環保,達到清潔生產的印花技術,且印花質量達到紡織印花數碼化的質量,對提升紡織工業的核心競爭力,提高產品附加價值具有促進作用。COOLTRANS冷轉移印花在紡織印花技術中相對的技術應用中,解決了冷轉移印花在柔、凹版印花工藝技術革新與圓網印刷印花的技術及紡織數碼噴墨技術中冷轉移數碼噴墨印花的應用情況及各項工藝的環保效果對比。高效多輥毯帶式冷轉移印花機,其自動張力控制裝置能有效控制織物的收縮率,并設有介質圖案的噴濕系統,印花機的生產速度可達歐洲設備的三倍。印制出來的產品可以媲美數碼印花的精細度和半色調照相效果,卻沒有數碼印花的成本高、產量低的缺點。
4、2、1COOLTRANS冷轉移印花工藝流程
圖2是COOLTRANS冷轉移印花的工藝流程方框示意圖:
表2中就印花工藝對比,圓網印花工藝的水、電百米消耗量最高,萬元產值的水、電消耗量更高,說明其它三種印花產品附加值高。
表3中,無論棉布印花,還是燈芯絨印花,百米耗水皆為圓網印花高于冷轉移印花,由于合格品率圓網印花要差4%,因此,最終的百米印花取水更高;圓網印花過程,“網印”與“皂洗烘”是耗水差額焦點;冷轉移印花三種介質載體印刷,圓網冷轉移耗水略高。
來源: 陳立秋
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