我国开发纺织品转移印花技术,起始于20世纪70年代。80年代初中期,北京纺织研究所科研人员采用热气相技术,将分散染料转印到涤纶织物上,并逐渐推广到全国各地应用。因而,在纺织品生产发达地区的城乡中小工厂、印刷厂应用圆网印花机生产转移印花纸,提供涤纶转移印花生产,其间进口了国外转移印花机械,国内的纺织机械厂亦开始了研制生产设备。
国内的涤纶热转移印花技术已日趋成熟,转移印花产品同国外相比,花样精细度、色泽鲜艳度、色位数、艺术性等虽存在一定差距,但这一差距可从加强管理、精心制作、严格要求加上转移纸、染料、坯布、花样设计等精选、改进来逐渐缩小。
纺织品转移印花的技术难点是对天然纤维及其混纺织物(如涤棉混纺织物)的工艺加工,就此国内外学者进行了大量研究,各项专利技术应运而生,在工业化生产方面,已取得了喜人的进展。、
2、转移印花的分类
转移印花是指经转印纸将染料转移到织物上的印花工艺过程。它是根据一些分散染料的升华特性,选择在150~230℃升华的分散染料,将其与浆料混合制成“色墨”,再根据不同的设计图案要求,将“色墨”印刷到转移纸上,然后将印有花纹图案的转移纸与织物密切接触,在控制一定的温度、压力和时间的情况下,染料从印花纸上转移到织物上,经过扩散作用进入织物内部,从而达到着色的目的。转移印花有升华法、泳移法、熔融法和油墨层剥离法等几种方法。
2、1升华法
这是最常用的一种方法,利用分散染料的升华特性,使用相对分子质量为250~400、颗粒直径为0、2~2um的分散染料与水溶性载体(如海藻酸钠)或醇溶性载体(如乙基纤维素)、油溶性树脂制成油墨,在200~230℃的转移印花机上处理20~30s,使分散染料转移到涤纶等合成纤维上并固着。升华法一般经历三个过程:在转移过程发生前,全部染料都在纸上的印膜中,印花织物和空气隙中的染料浓度为零,空气隙的大小取决于织物的结构、纱支和转移压力。在转移过程中,当纸达到转移温度时,染料开始挥发或升华,并在纸与纤维间形成浓度挥发,当被印花织物达到转移温度时,在纤维表面开始了染料吸附,直到达到一定的饱和值。由于染料从纸到纤维的转移是持续进行的,具吸附速率取决于染料扩散到纤维内部的速率。为了使染料能定向扩散,往往在被染物的下侧抽真空,使染料达到定向扩散转移。在转移过程后,被染物着色后,纸上的染料含量下降,部分中剩余的染料迁移到纸的内部,残留的染料量取决于染料的蒸汽压力、染料对浆料或转移纸的亲和力和印花膜的厚度。升华法一般不需要经过湿处理,可节约能源和减轻污水处理的负荷。
2、2泳移法
转移纸油墨层中的染料根据纤维的性质选定。织物先经固色助剂和糊料等组成的混合液浸轧处理,然后在湿态下通过热压泳移,使染料从转移印花纸上转移到织物上并固着,最后经汽蒸、洗涤等湿处理。染料转移时,在织物和转移纸间需要有较大的压力。
2、3熔融法
转印纸的油墨以染料与蜡为基本万分,通过熔融加压,将油墨层嵌入织物,使部分油墨转移到纤维上,然后根据染料的性质做相应的后处理。在采用熔融法时,需要较大的压力,染料的转移率随着压力的增加而提高。
2、4油墨层剥离法
使用遇热后能对纤维产生较强黏着力的油墨,在较小的压力下就能使整个油墨层自转印纸转移到织物上,再根据染料的性质做相应的固色处理。
2、5湿法转移印花
使用水溶性染料印在承印物上,被转印织物润湿后,在轧压时,水溶性染料溶解并使图案转移到湿的织物上,天然纤维的湿法转移印花,因为在室温下转印,故亦称冷转移印花。
3、转移印花工艺的应用范围
转移印花最适应的面料为涤纶织物。涤纶的无定形区存在1~10nm的微小空隙,当温度上升到200℃左右时,无定形区剧烈运动,空隙增大并逐渐形成半熔融状态,即形成所谓液层,为气态分散染料进入纤维创造了条件,在此温度下染料升华为气态,由于范德瓦耳斯力的吸引,气态染料运动到涤纶周围,然后扩散进入无定形区,达到着色作用,这就是通常所说的分散染料气相热转移印花。
自从转移印花问世以来,主要应用于涤纶纺织品。这种印花技术的主要优点是无水工艺,没有污水和化学品排放,是一种有利于环保的印花方式;印花时不存在多色位的相互色泽沾污;在同一机台上可以进行层压和转移印花两种工艺;经纱表面印花和浮雕印花;工艺加工快速,适应及时交货;能跟随市场的流行倾向。
工艺流程短,印后即是成品,不需要蒸化、水洗等后处理过程;设备简单,投资小,占地少,能耗低;花纹精细,层次丰富而清晰,艺术性高,立体感强,为一般方法印花所不及,并能印制摄影和绘画风格的图案;鲜花色彩鲜艳,在升华过程中,染料中的焦油残留在转移纸上,不会污染织物;正品率高,转移时可以一次印制多套色花纹而毋须对花;灵活性强,客户选中花型后可在较短时间内印制出来,除印制匹头花布以外,也可在衣服成品上再转移印花,如上衣的领口、袖口、口袋上局部印花。
技术进步已使转移印花应用于新的纤维和新的最终产品,如锦纶、植绒(flock)、长丝变形纱、微纤维、混纺纱等织物,天然纤维织物。
(1)对锦纶织物转移印花存在的一些缺点已得到解决:如锦纶6易泛黄,转移印花时降低熔点;锦纶66则调整转移温度(200℃)、压力、使色泽艳亮度和耐光牢度达到最大优异度。应用一般的转移印花纸就可得到转移产品非常好的外观日晒牢度值、水洗牢度亦很好。应用专门的锦纶转移印花纸,还可提高日晒牢度,使之适应装饰用布的需要。
(2)在植绒领域,转移印花进展很快,可调温度、压力使其对0、9dtex绒毛制品,能够保持柔软的手感。
(3)应用锦纶或涤纶长丝变形纱,可以产生非常好的浮雕表面和浓艳色泽,转移印花后保持产品的柔软手感。采用聚酯纤维转移印花纸加工锦纶长丝变形纱RhonelPontella和涤纶长丝变形纱TergalPontella比较显示出的色泽,前者虽好,而后者更好;水洗牢度两者均优;耐晒牢度后者稍优。然而锦纶变形纱RhonelPontella可完美地用作外衣。
(4)微纤维转移印花产品水洗牢度是好的,耐晒牢度比普通纤维低半级。因此,锦纶微纤维转移印花面料很适宜制作外衣。用涤纶微纤维或经碱减量的涤纶制作织物,其经纬密度不能高,且降低转移温度到190℃,压力为80kPa可有效保持转移印花后的柔软手感。
(5)混纺织物用转移印花可获得精美的印花效果,假如仅在合成纤维织物上印上花纹,而要洗去另一种纱线上的花纹,采用准确的转移印花纸就可以达到目的。但也可以同时印制不同的两种纱线(如涤/棉交织物)。对于混纺纤维织物,在经纱印花时,经纱反面的印花质量是100%,长丝变形纱<涤棉变形纱<涤纶长丝纱。
(6)应用COTTONART-2000活性转移印花机,可将活性染料转移到棉、麻、丝、毛、黏胶等纤维上;适用于机织、针织、无纺布的转移印花;可印制98~4、9tex纱支织成的织物。产品品质高档,尤其适合于多层次云纹、水彩画、油画风格;褪色、沾色、干摩、湿摩、日晒等色牢度均达3级以上。
(7)COOLTRANSTM冷转移印花技术拥有的完整专利方案,由上海长胜研发应用于织物染料印花,为环保,清洁生产的技术,国际上最先进的常温下固色、低能源消耗、低污染排放的织物印花技术之一。
COOLTRANSTM使印花品质达到数码化效果,对提升纺织印花的核心竞争力和提高产品本身附加价值有良好的帮助。
COOLTRANSTM不仅能用棉、人棉、麻、丝等天然纤维,对其它环保再生纤维素纤维如lyocell、newdal高湿系数纤维、丽赛纤维Richce、竹纤维、天丝铜氨纤维、Taly木浆纤维、海藻纤维、viloft,植物纤维、柽麻纤维等面料,也有独特的优势。
COOLTRANSTM有95%的图案高转移率,从而获得更好的得色率,技术的提升赋予了纺织品高彩度印花图案并鲜艳的色泽和丰富的层次。
耐水洗、耐日晒,耐摩擦,色牢度较常规工艺相同或更高更好的生产重现性与产品质量。
我国的淡水资源较为贫乏,能源开发也跟不上发展需求,而纺织工业用水、能耗均大,染整工业更是用水、耗能、环境污染的大户,因此发展节水、节能、环保好的涤纶转移印花及天然纤维转移印花,有其重要的意义。
涤纶转移印花有其较好的前景,随着涤纶微纤维、超细纤维的发展,高档薄型织物的印花,无论从工艺适应性、艺术性等方面来看,转移印花比其它常规印花均强。
目前,在全世界印花织物中,天然纤维占72%,而棉纤维类又占天然纤维的80%以上,如果转移印花在天然纤维上得到工业化的突破,实现天然纤维气相转移印花,或者湿转移印花,那将是染整工业上的一大进步。
转移印花能适应人们对服装和装饰用品花色变化快的要求,特别符合大量的外贸订单要求品种多、批量小、周期短的特点。因此,转移印花工艺的前景是广阔的。
4、冷转移印花工艺装备的节能减排
4、1CottonArt-2000活性染料转移印花机
4、1、1CottonArt-2000转移印花机运行示意
如图1所示。该机占地面积小(约5m×7m),其主机底为一浸槽2,垂直依次装有三台均匀轧车。一对转移印花纸供给辊6和一对送纸备用辊7,还有一对卷取辊8(用于转印后剥离纸的卷取),这些辊筒分布在第2道均匀轧车4及第3道均匀轧车5的两侧。织物以20~30m/min的车速通过浸液槽,浸渍工作液后向上运行进入第1道均匀轧车3,轧液后与转移印花纸复合后进入第2道均匀轧车,再上行进入第3道均匀轧车。此时特殊的转移印花纸经均匀加压后,将活性染料在常温湿转移印上织物,转印的纸经第3道均匀轧车后被剥离卷取。转印织物通过导布辊进入有塑料薄膜衬垫的打卷装置9,打卷的织物在室温下堆置12~20h,充分固色后用三格热水洗去除浮色,烘干拉幅,不必蒸化退浆,因此无色浆污水。与常规印花比较,能耗节约50%,用水量很少,染色牢度无论中、厚、稀、薄棉织物或真丝绸,各项牢度均优,得色浓艳,花纹精细,还可转印艺术品花型,可用于羊毛织物的转移印花(须加强前处理)。
4、1、2工艺实例
无锡市的色织厂引进了该机,从Dansk公司提供的400多个样布看,无论在品质或图案质量上,均达到国际一流水平。按照正常工艺要求在20℃以上的室温下进行转移印花,并在40℃以上的温湿状态堆置。该厂试生产是在0℃左右进行的,在一定程度上影响了产品质量效果。试品种情况见表1
据说花纸上的活性染料95%可转移到布上,其中90%~98%可以固着。使用的是溶解性好、固色速率快和水解稳定性好的如乙烯砜型染料。
4、2环保节能的COOLTRANS冷转移印花的技术创新
冷转移印花技术是一项可解决染料印花环保,达到清洁生产的印花技术,且印花质量达到纺织印花数码化的质量,对提升纺织工业的核心竞争力,提高产品附加价值具有促进作用。COOLTRANS冷转移印花在纺织印花技术中相对的技术应用中,解决了冷转移印花在柔、凹版印花工艺技术革新与圆网印刷印花的技术及纺织数码喷墨技术中冷转移数码喷墨印花的应用情况及各项工艺的环保效果对比。高效多辊毯带式冷转移印花机,其自动张力控制装置能有效控制织物的收缩率,并设有介质图案的喷湿系统,印花机的生产速度可达欧洲设备的三倍。印制出来的产品可以媲美数码印花的精细度和半色调照相效果,却没有数码印花的成本高、产量低的缺点。
4、2、1COOLTRANS冷转移印花工艺流程
图2是COOLTRANS冷转移印花的工艺流程方框示意图:
表2中就印花工艺对比,圆网印花工艺的水、电百米消耗量最高,万元产值的水、电消耗量更高,说明其它三种印花产品附加值高。
表3中,无论棉布印花,还是灯芯绒印花,百米耗水皆为圆网印花高于冷转移印花,由于合格品率圆网印花要差4%,因此,最终的百米印花取水更高;圆网印花过程,“网印”与“皂洗烘”是耗水差额焦点;冷转移印花三种介质载体印刷,圆网冷转移耗水略高。
来源: 陈立秋
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