膨润土在织物印花中应用研究

膨润土在织物印花中应用研究 2011-4-23 8:33:01 活性染料具有色谱齐全、色泽鲜艳，制浆方便，印花工艺简单，牢度较好等优点，在棉布直接印花中占有重要地位。海藻酸钠是目前活性染料中最为适用的糊料，用它作为活性染料糊料，可获得手感柔软、色泽鲜艳的印花织物。近年来，由于近海石油工业的发展，使海藻酸钠的资源日趋减少，而纺织工业和食品工业的发展对它的需求却与日俱增，供不应求，价格持续上涨，这就迫使人们设法寻求理想的、价格低廉的代用品。 膨润土的主要成分蒙脱石是含水的铝镁硅酸盐，结构单元层之间结合比较松弛，同时含有一定量的层间水。它在水中具有较高的分散性、膨胀性，胶体稳定性好，经改型、改性、增稠处理后形成的溶胶(矿物糊料)，具有印花糊料的一般特性 (增稠性、流变性)，适用作织物印花糊料，因此可作为海藻酸钠等有机糊料的部分代用品。膨润土部分取代有机糊料，印花性能良好，这就决定了其应用的经济合理性。 1 膨润土矿物糊料制备 选用的膨润土取自浙江省安吉县。原土呈白色和灰白色，土状，较松散。主要矿物成分为蒙脱石、石英，少微量矿物有斜长石、钾长石、绢云母、水云母、叶蜡石、铁矿物。 原料的化学成分(％)为：SiO2 ，73．07；AI 2O3，13．54；Fe2O3， 1．49； TiO2，0．08；K2O ，0．76；Na2O ， 0．17； CaO ， 1．75； M gO， 2．86； H2O-， 10．79；烧失，6．39。其基本物化性能，见表1；原矿粒度分析，见表2。由表2可知，该膨润土中杂质粒度粗，大部分分布在0．1~Imm之间，而蒙脱石主要在lOum以下，这给选矿提纯带来了便利。 为保证织物印花得色率高，轮廓清晰，手感和色牢度较好，对用于织物印花的糊料要求甚高。膨润土用于织物印花，同样必须通过处理才能达到印花工艺要求。为使印花过程刮印流畅、不塞网、不破网以及有较好的印制效果，天然膨润土必须精制提纯。精土投料的控制粒径在-2um以下。 2 膨润土矿物糊料 2．1 替代海藻酸钠研究 膨润土矿物糊料的主要成分蒙脱石是一种无机矿物。由于其特殊的荷电性质，在水溶液中自由水包裹矿物并进入网络结构，形成一种“疏液”胶体。这种胶体依赖静电力的吸附，体系是不平衡的，如失去部分水化膜或包裹水，会使胶体黏度下降。而海藻酸钠和大多数有机高分子聚合物一样，是一种亲水性溶胶。此类高分子化合物与水分子之间有相当大的亲合力，具有良好的水合性。矿物糊料与海藻酸钠拼混时，对水吸附力强的海藻酸钠原糊，会夺取对水吸附力弱的膨润土矿物糊料胶粒表面的水化膜，使之黏度下降。图1表示不同拼混比对原糊黏度的影响(ALG，海藻酸钠；MT，矿物糊料，下同)。从图1可知，黏度的变化随拼混比的不同而不同，海藻酸钠和矿物糊料拼混比在40％-60％之间，黏度下降趋于平稳。一般说来，黏度比较稳定的原糊制成的色浆，可使色浆黏度稳定，改善印花效果。

活性染料具有色谱齐全、色泽鲜艳，制浆方便，印花工艺简单，牢度较好等优点，在棉布直接印花中占有重要地位。海藻酸钠是目前活性染料中最为适用的糊料，用它作为活性染料糊料，可获得手感柔软、色泽鲜艳的印花织物。近年来，由于近海石油工业的发展，使海藻酸钠的资源日趋减少，而纺织工业和食品工业的发展对它的需求却与日俱增，供不应求，价格持续上涨，这就迫使人们设法寻求理想的、价格低廉的代用品。 膨润土的主要成分蒙脱石是含水的铝镁硅酸盐，结构单元层之间结合比较松弛，同时含有一定量的层间水。它在水中具有较高的分散性、膨胀性，胶体稳定性好，经改型、改性、增稠处理后形成的溶胶(矿物糊料)，具有印花糊料的一般特性 (增稠性、流变性)，适用作织物印花糊料，因此可作为海藻酸钠等有机糊料的部分代用品。膨润土部分取代有机糊料，印花性能良好，这就决定了其应用的经济合理性。 1 膨润土矿物糊料制备 选用的膨润土取自浙江省安吉县。原土呈白色和灰白色，土状，较松散。主要矿物成分为蒙脱石、石英，少微量矿物有斜长石、钾长石、绢云母、水云母、叶蜡石、铁矿物。 原料的化学成分(％)为：SiO2 ，73．07；AI 2O3，13．54；Fe2O3， 1．49； TiO2，0．08；K2O ，0．76；Na2O ， 0．17； CaO ， 1．75； M gO， 2．86； H2O-， 10．79；烧失，6．39。其基本物化性能，见表1；原矿粒度分析，见表2。由表2可知，该膨润土中杂质粒度粗，大部分分布在0．1~Imm之间，而蒙脱石主要在lOum以下，这给选矿提纯带来了便利。 为保证织物印花得色率高，轮廓清晰，手感和色牢度较好，对用于织物印花的糊料要求甚高。膨润土用于织物印花，同样必须通过处理才能达到印花工艺要求。为使印花过程刮印流畅、不塞网、不破网以及有较好的印制效果，天然膨润土必须精制提纯。精土投料的控制粒径在-2um以下。 2 膨润土矿物糊料 2．1 替代海藻酸钠研究 膨润土矿物糊料的主要成分蒙脱石是一种无机矿物。由于其特殊的荷电性质，在水溶液中自由水包裹矿物并进入网络结构，形成一种“疏液”胶体。这种胶体依赖静电力的吸附，体系是不平衡的，如失去部分水化膜或包裹水，会使胶体黏度下降。而海藻酸钠和大多数有机高分子聚合物一样，是一种亲水性溶胶。此类高分子化合物与水分子之间有相当大的亲合力，具有良好的水合性。矿物糊料与海藻酸钠拼混时，对水吸附力强的海藻酸钠原糊，会夺取对水吸附力弱的膨润土矿物糊料胶粒表面的水化膜，使之黏度下降。图1表示不同拼混比对原糊黏度的影响(ALG，海藻酸钠；MT，矿物糊料，下同)。从图1可知，黏度的变化随拼混比的不同而不同，海藻酸钠和矿物糊料拼混比在40％-60％之间，黏度下降趋于平稳。一般说来，黏度比较稳定的原糊制成的色浆，可使色浆黏度稳定，改善印花效果。 用不同拼混比例的原糊制成的色浆(配方：染料2％、尿素5％、NaHCO 2％、原糊50％)在棉布上印花，目测其印花效果和流动性，结果见表4。由表4可看出，单独采用膨润土矿物糊料作原料，花纹轮廓不够清晰。一般说来，不同的印花方式对印花色浆的黏度和流动性有不同的要求，平网单刀刮印，印浆要有良好的流动性并具有适当的黏度。因此，采用1：1的拼混原糊比较适宜。

2．2 流变性印花糊料的流变性是原糊的基本特性之一，也是衡量色浆印制效果的主要标志之一。 配制3％海藻酸钠、6％膨润土矿物糊料以及 1：1混合原糊。在美国产NL Bovroid 286型黏度计上进行测试，连续改变黏度计转子的转速，可在黏度计刻盘上分别读得相应的数据N，r／min和N分别乘以黏度计的特征系数，即可求得剪切速率和剪切应力，并做出原糊的流变曲线，结果(室温22"C下测定)见图2。从图2可看出，海藻酸钠属于近似牛顿型流体，而矿物糊料则属典型的假塑型流体，因而具有良好的触变性。混合原糊受到较低剪切应力作用，显示出假塑性，但随着剪切应力的增大，原糊又逐渐显示出牛顿型流体的特性。 图2 海藻酸钠和矿物糊料及其混合糊的流变性比较 在平网印花中，色浆受较低的剪切应力作用，要求原糊有良好的触变性。混合原糊在较低剪切应力下的假塑性，将会给色浆带来良好的印花效果。对于滚筒印花来说，色浆受到较大的剪切应力作用，要求原糊有近似牛顿型流体的特性，因此，可设想这种原糊在滚筒印花中也具有良好的适应性。 2．3 混合原糊色浆与海藻酸钠色浆流动性比 较按表5配方配制成混合糊色浆和海藻酸钠色浆。按前述测试仪器和方法，测得r／min和州直，然后计算出剪切速率D和色浆黏度(表观黏度)，结果见图3。从图3可知，混合糊的黏度随剪切速率的增大而迅速下降，而海藻酸钠的变化较为缓慢，在平网或圆网印花中，这种流动性给印花生产带来一定的好处。当刮刀作用于色浆的一瞬间，色浆变稀，黏度下降，色浆易于透过筛网而均匀地印在织物上；当刮刀的作用力消失时，黏度又趋于恢复，从而可得到比较清晰的花纹轮廓。

2．4 与常用糊料、染料及各种助荆的相容性根据印花工艺设计的要求，印花色浆中需加入各种不同的染料和助剂。由于这些化学药剂的加入，将使色浆的黏度产生变化，甚至产生凝胶、脱水现象，影响印花性能。表6所列为膨润土矿物糊料对常用糊料、染料和各种助剂的相容性。常用糊料如海藻酸钠，高取代度羧甲基纤维素、糊精类，植物种子胶等均属高分子亲水性胶体，与膨润土矿物糊料有良好的相容性。由于商品染料中含有一定量的填充剂，例如溶解盐、分散剂以及磷酸钠、氯化钠之类电解质，染料的加入会使膨润土黏度稍有下降。无机盐类影响膨润土的黏度，有机物质例如尿素不会使膨润土矿物糊料的黏度下降。

3 膨润土矿物糊料印花试验 3．1 混合原糊配方(份) 海藻酸钠，4；矿物糊料 (干粉)，10；六偏磷酸钠，O．5；水，X；合计， 100。天热时可加入甲醛(40％)0．1-4)．2份以防霉。 3．2 色浆配方(份) 活性染料，1~4；尿素，3-8；热水，X；小苏打，1．5-2．5；混合原糊，50；水， x；合计，100。 3．3 活性染料印花工艺 印花(K、M型活性染料) --干燥--汽蒸固色(常压汽蒸1 02-1 04℃，5-7min) --水洗--皂洗(90-95℃ 2~5min，非离子洗净剂lg／ L)--水洗--烘干--拉幅。 3．4 印花试验以8％海藻酸钠和混合原糊为原料，对常用的15只活性染料分别按浅色(染料用量 0．5％)和中深色(染料用量2．5％)调制色浆，作印制对比试验，结果见表7、表8 表7表明：使用混合原糊和单纯海藻浆相比，在15只染料中，除KGL翠蓝的得色为海藻浆略优于 1：1混合原糊外，其余14只染料的得色均达到并超过单独使用海藻浆，表明使用矿物糊料能较明显地提高得色量，并且色光也较浓艳。表8表明：使用膨润土矿物糊料替代部分海藻酸钠(混合原糊)，色牢度与单独使用海藻酸钠一致，达到标准要求。 表8 常用活性染料印花色牢度对比