CN101100808A - 数字喷墨印花用织物的常压低温等离子体预处理工艺 - Google Patents

数字喷墨印花用织物的常压低温等离子体预处理工艺 Download PDF

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房宽峻
王少华
张琦
田安丽
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Abstract

本发明涉及一种颜料墨水数字喷墨印花用织物的等离子体表面改性处理工艺，属于纺织印花技术领域。织物经脉冲式常压空气低温等离子体处理后，用颜料墨水在数字喷墨印花机上进行喷墨印花；经喷墨印花后的织物经焙烘即为成品。本发明采用脉冲式常压空气低温等离子体对织物进行表面改性，能提高其吸水性和抱水性，从而能避免直接对织物喷墨印花所产生的易渗化及得色浅等问题。与传统的预处理工艺相比，该工艺具有快速、简便、节水、节能、成本低、无公害及环保等特点，适合于工业化连续生产。

Description

数字喷墨印花用织物的常压低温等离子体预处理工艺
技术领域
本发明涉及一种数字喷墨印花用织物的常压低温等离子体预处理工艺，属于纺织印花技术领域。
背景技术
数字喷墨印花技术是集信息、计算机图像处理和新材料等高技术于一体的新型印花技术。近年来得到较快发展，并已获得实际应用。与传统的纺织品印花相比，具有印花精细度高；无需制版，批量灵活，既可以实现单件制作，也可以大批量生产；交货速度快；无染料和助剂的废弃和浪费，无污水排放，是真正的清洁生产技术；占地面积小，可以在办公室和家庭中进行印花等优点。
数字喷墨印花墨水可分为染料型和颜料型两种。与染料墨水相比，采用颜料墨水对织物进行喷墨印花具有更好的日晒牢度；无需汽蒸水洗等后处理，生产工艺简单，无环境污染；喷墨印花后仅需热处理既可得到成品，符合当今节能、环保的纺织品生态加工要求。
颜料墨水具有通用性，原则上可对任何织物进行印花。但在实际应用中，由于织物本身属性和组织结构的差别以及前处理工艺的不同而造成有些织物的吸水性、抱水性等较差，直接进行喷墨印花图案容易渗化，着色不够鲜艳。因此，在喷墨印花之前须对织物进行预处理。目前，该领域研究比较活跃，相关的专利报道较多。USP.521693公开了一种使用高价金属盐(氯化钙或硝酸钙)水溶液对棉织物预处理的方法，通过该法处理可提高阴离子型颜料墨水的喷墨印花鲜艳度。USP.550842公开了一种由浆料(海藻酸钠、羧甲基纤维素)、防渗剂(氧化硅或氧化铝)、保湿剂(尿素或硫脲)以及表面活性剂(非离子或阴离子型)组成的水溶液对棉织物进行预处理来提高其喷印效果的方法。USP.529078提出了一种由阳离子聚合物(二甲基二烯丙基氯化铵均聚物)、增稠剂(藻酸盐、多糖或淀粉)及其它添加剂组成的水溶液对棉织物进行预处理的方法。USP.070711公开了一种由阳离子聚合物(聚丙烯胺、聚乙烯吡啶)、增稠剂及酸施剂组成的水溶液对锦纶织物进行预处理的工艺。上述方法均为湿态加工处理。具体工艺流程为：织物→浸轧预处理液→烘干→喷墨印花→烘干→水洗→烘干等处理。由此可看出，上述处理工艺较为复杂，并且其耗能、耗水量极大，同时排放大量污水，产生环境污染，引起了人们的密切关注。
近年来采用等离子体对聚合物及纺织品进行表面改性已引起了国内外学者的广泛关注，等离子体是部分电离的气体，由大量的自由电子和高能粒子(离子、自由基、光子、激发态原子/分子)组成，且在整体上表现为准电中性的电离气体。织物等离子体改性是通过等离子体中的各种活性粒子与织物表面发生独特的作用，使织物或纤维表面的化学组成和结构发生改变，从而满足特定的加工和使用要求。最近的研究表明，应用低温等离子体技术对纺织品进行加工，显示出令人感兴趣的绿色生态结果。由于低温等离子体处理为干式加工，不涉及使用化学品，不存在废水排放及废水处理问题，它可根据需要在织物表面引入某些官能团或引发交联、接枝、聚合等一系列反应，使织物表面化学性能及物理形态发生变化，改善织物使用性能，并可赋予织物一些新的功能，提高产品档次和附加值。而且，低温等离子体处理仅涉及材料的浅表面(10-8m)，不会影响织物的整体性能。因此，采用低温等离子体对织物进行表面改性处理具有快速、简便、节水、节能、无公害及环保等优点，完全符合生态加工的定义。
采用低温等离子体对织物进行表面改性处理国内外已有诸多专利申请。如：中国专利CN1570258A中公开了一种蚕丝纤维及其织物的精练脱胶方法，它采用低温等离子体技术对生丝纤维及其织物进行前处理，以替代常规精练脱胶中的预处理、初练工序，然后直接复练，达到对蚕丝纤维及其织物精练脱胶的目的。该处理工艺简单、节能高效、有利于清洁生产和环保。中国专利CN1379144A和中国专利CN1508352A分别公开了使用一种非聚合性气体(空气、O2、N2、CO2、Ar、He)低温等离体处理羊毛纤维及其织物，之后用丝素整理剂进行整理，使用所述方法可得到优异的防缩及抗起球起毛的羊毛纤维制品，且处理过程对环境无污染，整理剂可生物降解。中国专利CN1530489A中提出了一种利用低温等离体接枝聚合法对聚丙烯纤维或织物进行改性的染色方法，经该法处理的聚丙烯纤维或织物能采用“常温沸染”工艺染色，可起到简化染色工艺，节能的优点。日本专利JP1221573和美国专利USP.218029中分别介绍了一种采用低温等离子体处理将不饱和羧酸接枝到合成纤维表面来提高其吸湿排汗性能。这些在真空条件下进行的材料表面改性处理方法，抽真空能耗大，且不易实现工业化连续生产。因此，在常压条件下对织物进行等离子体改性处理成为研究的重点。中国专利CN1948610A公开了一种采用常压等离子体处理涤纶织物改善其阳离子染料染色性能的方法，该方法具有快捷、无污染、成本低等优点。然而，用常压空气低温等离子体对织物进行预处理以改善喷墨印花效果，至今在国内外未见文献报道。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足之处，从而提供一种数字喷墨印花用织物的常压低温等离子体预处理工艺，采用脉冲式常压空气低温等离子体对织物进行表面改性，提高其吸水性和抱水性，从而避免直接对织物喷墨印花所产生的易渗化及得色浅等问题。
本发明的主要解决方案是这样实现的：
本发明数字喷墨印花用织物的常压低温等离子体预处理工艺采用以下工艺步骤：
1、脉冲式常压空气低温等离子体处理：
将织物放入处理器的反应室内，然后开始放电，放电功率密度为：0.08-0.48W/cm2，处理时间为：30s-5min，极板间距为：1-6mm；
2、喷墨印花：经过低温等离子体处理后的织物用颜料墨水在数字喷墨印花机上进行喷墨印花；
3、织物的热处理：经喷墨印花后的织物在温度为：110-180℃的条件下焙烘0.5-5min即为成品。
本发明所述的织物包括棉、麻、真丝、羊毛、涤纶、天丝织物及其混纺织物。
本发明所述的颜料墨水为水性颜料墨水。
本发明与已有技术相比具有以下优点：
本发明提供了一种用于水性颜料墨水数字喷墨印花技术的织物表面改性方法，其适用于棉、麻、真丝、羊毛、涤纶、天丝等织物及其混纺织物，使经过改性处理后的织物用水性颜料墨水在数字喷墨印花机上进行喷墨印花，印花后仅需对织物进行热处理即可获得较高清晰度和颜色鲜艳度的喷墨印花效果。该处理方法工序相对比较简单，无需像在传统处理方法中那样使用很多种处理液对织物进行处理，由于其本质上是一种干式改性方法，不会产生废液，并且该处理工艺具有快速、简便、节水、节能、成本低、无公害环保等优点，易实现工业化连续生产。
具体实施方式
下面本发明将结合附图中的实施例作进一步描述：
由于织物本身属性和组织结构的差别以及前处理工艺的不同，其吸水性和抱水性也各不相同。因此，直接进行喷墨印花一般均会产生一定程度的渗化现象，使图像的清晰度降低，得色不够鲜艳。对于印花织物来说，要得到清晰的印花图案，就必须对织物进行一定的预处理，使墨水在织物上不产生渗化或扩散。因此，本发明提供了针对常见的不同印花织物的处理方法，通过该处理可使织物获得精细、清晰和颜色鲜艳的数字印花图案。
织物的表面改性处理条件及印花后的热处理条件应根据组成织物的纤维性质确定。在满足织物防渗性能的条件下应尽量缩短改性处理时间，降低处理功率。此外，喷墨印花后的热处理条件也应根据组成织物的纤维性质确定，在满足颜色牢度的条件下尽量降低热处理温度，缩短处理时间。
实施例一：
本发明数字喷墨印花用织物的常压低温等离子体预处理工艺采用以下工艺步骤：
织物选棉织物，棉织物为天然纤维，其吸水性较好，直接用颜料墨水喷墨印花不会发生渗化现象，然而得色相对较浅。将棉织物放入处理器的反应室内进行脉冲式常压空气低温等离子体处理：然后开始放电，放电功率密度为：0.12W/cm2，处理时间为：30s，极板间距为：5mm；经过低温等离子体处理后的棉织物用水性颜料墨水在数字喷墨印花机上进行喷墨印花；经喷墨印花后的棉织物在温度为：130℃的条件下焙烘3min即为成品。
喷墨印花结果见表1。
表1  棉织物的预处理效果
    织物     L   C   K/S   清晰度
    未处理等离子体处理     53.1448.97   42.6150.98   3.865.74   很好很好
本发明采用清晰度及颜色鲜艳度对喷墨印花织物喷印效果进行评价。
①清晰度的测试
采用DZ-3视频变焦显微镜在一定放大倍数下沿喷墨印花边界线对喷印织物拍照，观测并根据以下标准对喷墨印花清晰度进行评级。
很好＝无明显渗化现象(商业上可接受)
好＝少量毛羽渗化现象(勉强接受)
差＝出现严重的渗化现象(不能接受)
②K/S值测试
有色物体的颜色深度，根据Kubelka-Munk函数的(K/S)值表示如下：
K / S = ( 1 - R ) 2 2 R
其中K/S为颜色深度，R为反射率。
采用Xrite-8400电脑测配色仪测试喷印织物的得色深度、明度、鲜艳度。所用照明体为D65，视角10°，测量4个点取平均值。K/S值越大表示喷墨印花的颜色深度越高。
实施例二：
本发明数字喷墨印花用织物的常压低温等离子体预处理工艺采用以下工艺步骤：
织物选涤纶织物，涤纶织物为合成纤维，其吸水性较差，并且组成该织物的纤维表面光滑，抱水性亦较差，直接用颜料墨水喷墨印花渗化现象较棉、真丝和羊毛等织物严重，并且得色较浅，采用如下处理参数进行处理：放电功率密度0.24W/cm2，处理时间3min，极板间距2mm。工艺流程：织物经等离子体处理后进行喷墨印花，之后180℃热定型30秒得成品。
由于涤纶织物的反光性较好，因此，图案一般不需进行特殊处理。织物经数字喷墨印花后于180℃热定型30秒最终得成品。喷墨印花结果见表2。
表2  涤纶织物的预处理效果
    织物     L     C     K/S     清晰度
    未处理等离子体处理     52.7047.80   43.2151.30     3.396.33     差很好
实施例三：
本发明数字喷墨印花用织物的常压低温等离子体预处理工艺采用以下工艺步骤：
织物选羊毛织物，羊毛织物具有较强的疏水性，直接进行喷墨印花也会产生类似的渗化现象，且得色较浅，可采用如下处理参数进行处理：放电功率密度0.40W/cm2，处理时间4min，极板间距3mm。对羊毛织物采用以上处理参数处理，工艺流程如下：织物经上述处理工艺参数处理后，进行喷墨印花，印花结束后在150℃热定型3min最终得成品。喷墨印花结果见表3。
表3  羊毛织物的预处理效果
    织物   L     C     K/S   清晰度
    未处理等离子体处理   56.0449.29     31.7044.03     2.174.86   差很好
实施例四：
本发明数字喷墨印花用织物的常压低温等离子体预处理工艺采用以下工艺步骤：
织物选真丝织物，真丝织物由于表面较为光滑，抱水性较差。可采用下述处理参数进行处理：
放电功率密度0.40W/cm2，处理时间1min，极板间距3mm。工艺流程：织物经等离子体处理后进行喷墨印花，之后110℃焙烘5min。真丝织物光洁度较好，因此喷墨印花时图像一般以突出层次感为主。印花结束后，也可采用呢毯式热转移机于110℃轧压1min，可得到较好的手感。喷墨印花结果见表4。
表4  真丝织物的预处理效果
    织物     L     C     K/S     清晰度
    未处理等离子体处理     50.4748.01     46.1849.11     4.435.83     差很好
实施例五：
本发明数字喷墨印花用织物的常压低温等离子体预处理工艺采用以下工艺步骤：
织物选麻织物，麻织物处理工艺参数：放电功率密度0.32W/cm2，处理时间3min，极板间距2mm。经等离子体处理后进行喷墨印花，之后140℃热定型2min得成品。喷墨印花结果见表5。
表5  麻织物的预处理效果
    织物     L     C     K/S     清晰度
    未处理等离子体处理     50.5147.75     48.0750.26     4.766.18     很好很好
实施例六：
本发明数字喷墨印花用织物的常压低温等离子体预处理工艺采用以下工艺步骤：织物选天丝织物，天丝织物处理工艺参数：放电功率密度0.20W/cm2，处理时间2min，极板间距4mm。对天丝织物采用上述等离子体进行处理即可获得较好的喷印效果。织物经等离子体处理后进行喷墨印花，之后120℃热定型3min得成品。喷墨印花结果见表6。
表6  天丝的预处理效果
    织物   L   C     K/S     清晰度
    未处理等离子体处理   51.7249.35   40.9943.08     3.565.21     很好很好
实施例七：本发明数字喷墨印花用织物的常压低温等离子体预处理工艺采用以下工艺步骤：
织物选涤棉混纺织物，涤棉混纺织物处理工艺参数：放电功率密度0.28W/cm2，处理时间3min，极板间距3mm。对涤棉混纺织物采用以上工艺参数处理，工艺流程为：织物等离子体处理后进行喷墨印花，印花结束后110℃焙烘2min得成品。喷墨印花结果见表7。
表7  涤棉织物的预处理效果
    织物     L     C     K/S     清晰度
    未处理等离子体处理     52.9248.46     44.6649.08     3.635.57     好很好
实施例八：本发明数字喷墨印花用织物的常压低温等离子体预处理工艺采用以下工艺步骤：
织物选棉麻混纺织物，棉麻混纺织物处理工艺参数：放电功率密度0.30W/cm2，处理时间1min，极板间距2mm。对棉麻混纺织物采用以上工艺参数处理，工艺流程为：织物等离子体处理后进行喷墨印花，印花结束后110℃焙烘3min得成品。喷墨印花结果见表7。
表8  棉麻混纺织物的预处理效果
    织物     L     C     K/S     清晰度
    未处理等离子体处理     52.3748.69     48.7150.79     4.255.86     很好很好

Claims (3)

1、一种数字喷墨印花用织物的常压低温等离子体预处理工艺，其特征是采用以下工艺步骤：
(1)、脉冲式常压空气低温等离子体处理：
将织物放入处理器的反应室内，然后开始放电，放电功率密度为：0.08-0.48W/cm2，处理时间为：30s-5min，极板间距为：1-6mm；
(2)、喷墨印花：经过低温等离子体处理后的织物用颜料墨水在数字喷墨印花机上进行喷墨印花；
(3)、织物的热处理：经喷墨印花后的织物在温度为：110-180℃的条件下焙烘0.5-5min即为成品。
2、根据权利要求1所述的数字喷墨印花用织物的常压低温等离子体预处理工艺，其特征在于所述的织物包括棉、麻、真丝、羊毛、涤纶、天丝织物及其混纺织物。
3、根据权利要求1所述的数字喷墨印花用织物的常压低温等离子体预处理工艺，其特征在于所述的颜料墨水为水性颜料墨水。
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