一、水刺非织造布在线印花生产流程:

开清→混棉→梳理成网→预湿→水刺→水刺成形→抽吸除湿→预烘→印花→印后预烘→烘干→焙烘→储布→卷绕

(1)严格控制水刺成形后的抽吸除湿,保证整个布面含水均匀稳定,以保证印花的顺利进行,含水量过多过少都会造成印花的质量问题。

(2)恰当控制抽吸后布面的含水率,利用色浆在含湿布面的良好渗透作用,可不加预烘生产双面花型一致的印花产品;适当增加抽吸后的预烘,使布面保留一定的含湿量,保证单面色浆良好的渗透作用,从而节约印前预烘的热耗,同时又省去了传统印花的加湿工序。

(3)布面水针纹要均匀一致。较粗的水针纹、水针条状漏针、条状的稀密路,或者布面抽吸后的含水差异较大(水刺抽吸口的局部堵塞,会导致布面的含水率不同),这些都会导致印花时出现颜色不均匀,局部牢度不合格,产品品质不稳定。另外前道梳理铺网形成的水刺布棉网一定要均匀一致,若棉网厚薄不均,出现棉条、棉块、混棉不均等都会极大地影响产品的印花质量。不合格的布不能进行印花,以免造成更严重的浪费。

(4)印花时要根据材料的理化性能确定合理有效的配方,若丙纶等拒水性纤维含量较高时需在配方中单独添加丙纶吸水剂,以保证印花顺利进行及提高印花质量。

(5)在生产时,要注意调节各辊水平垂直、线压力均匀一致,线压力一般调至0. 38~0. 59MPa,压力不匀会导致布面出现颜色不均匀、印花表面浮躁、表面极光等疵点;要控制好给浆量,尽量减少印花色浆在布面的浮躁堆积;在渗化控制良好的状态下,尽量降低色浆的粘度;还要注意深色时的耐磨擦等性能。

(6)保持各辊的清洁和完好无损,以减少印花疵点的产生。

(7)印花速度必须与水刺生产线速度协调,印花前后预烘、焙烘必须保证足够的效率和时间;控制好烘干的温度及时间,防止浅烘和过烘等问题。温度过高会导致产品手感发硬;印后预烘不可过快及温度过高(以80~120℃为宜),以避免色浆的游移及色浆的表面结皮现象;涂料印花粘合剂在烘干反应时,干热空气是最好的固着介质,湿蒸汽或过热蒸汽均不适合作为固着介质,因为它只能获得约60% ~80%的固着效果从而导致各项色牢度指标的下降,所以只有当布去水90%以上后再进入焙烘阶段,才能保证印花的质量;焙烘温度以不超过180℃为宜,采用低温自交联粘合剂时,固结时间可大大缩短。

二、在线印花工艺探讨及分析

1、涂料色浆

涂料印花色浆是由颜料、分散剂、表面活性剂(乳化剂和润湿剂)和水经高速预分散后再经高剪切力机械研磨加工而成的颜料浆状体。除黑(碳黑)、白(钛白粉)两色之外,其他色谱的颜料均为有机颜料,应尽量避免使用禁用的含偶氮及联苯胺等颜料;颜料粒径分布范围为0.25~1. 5μm,小于0. 25μm会引起遮光性和色强度的下降,色牢度与色料的均匀度及粒径的均匀度有很大的关系,如果颜料的颗粒纯度较高,是均匀呈现球状的晶体,则成品颜色的纯度较好、牢度也较高。涂料的选择,着重于综合考虑价格、色强度、鲜艳度和牢度特性几个因素。

2、粘合剂

印花用粘合剂的发展主要经历了四个阶段:

第一代粘合剂是不能交联的高分子成膜物质;第二代是添加了-CN、-OH、-NH2、-COOH等活性基团的粘合剂;第三代在粘合剂的组分中添加了自交联单体,以提高牢度,降低焙烘温度,缩短焙烘时间。由于高温焙烘能耗大,故促使了第四代印花粘合剂———低温交联型粘合剂的出现,其交联剂分子结构中具有强活性基团,能在100℃左右或常温下与羟基或氨基反应,既可提高成膜的耐磨牢度,又可大大节省能耗。目前国外的很多粘合剂仍在使用低甲醛的三聚氰胺类树脂固着剂,国内较多企业生产的粘合剂的自交联单体也仍沿用N-羟甲基丙烯酰胺(占单体总量的3% ~5% ),它们在焙烘和储藏过程中会释放出游离甲醛,故很难确保水刺非织造布印花产品的游离甲醛含量达标。选用真正不含甲醛的自交联粘合剂,就必须关注其在合成时选用的活性单体,选用诸如丙烯酸缩水甘油酯等含有环氧基团的丙烯酸酯化合物,该类粘合剂在完全满足印花色牢度要求的同时,还符合环保及生态标准,适合水刺非织造布用途的要求。一般丙烯酸酯微乳液的粒径为5~10μm,为白色不透明或带蓝光半透明胶体分散液,最低成膜温度(MFFT)随平均粒径的增加而提高。另一方面,粒径越大,其皮膜的致密性和光洁度也越差。另外,常见的各种粘合剂的粘度差别较大,这是各厂家为提高乳液的稳定性、减低储存及运输过程中单体凝聚的可能性而采用乳化糊或者其他增稠剂所致,这些组分会影响印花产品的性能,我们在选用粘合剂时要适当注意。

由于水刺非织造布本身是散纤维网经高压水力缠结而成,故印花粘合剂还起到提高布面强力及耐磨性、防止表面纤维摩擦脱落等作用。从力学角度来看,粘合剂要满足成膜与布的粘着力、膜的内聚力、非织造布纤维缠结力三者之间的互相平衡。如果粘着力比内聚力低很多,易造成印花成品表面耐摩擦牢度下降且膜层易脱落;内聚力弱,涂料的颗粒就会很容易被摩擦掉;如果粘着力或膜的内聚力都比缠结力大很多,水刺非织造布的风格会大幅改变。在选用粘合剂时,要关注其固含量、pH值、玻璃化温度、最低成膜温度、焙烘温度、粒径细度及其分布范围、表面张力、耐电解质程度、耐黄变等重要参数,要求成膜无色透明,加热后不发黄,质地坚固且弹性好,粘着力强,耐水洗及干洗,耐日晒及老化;成膜柔软、手感好且不发粘;印花后的各项色牢度达到使用标准;还要从粘合剂的组分和不同单体的类型、软硬单体的组分及比例、活性单体的种类、使用乳化剂的种类等情况分析其是否符合产品生物性能和毒性要求,是否含有甲醛、甲苯、联苯胺等致癌基团等。在保证产品牢度和强力的条件下优先选用性能优良的粘合剂组合并尽可能减少粘合剂的用量,这样不仅能降低印花成本,还可以改善产品的手感,使产品的性能达到理想要求。

增稠剂的选择

早期使用海藻酸钠、改性淀粉等天然和半合成增稠剂,后来改用乳化型增稠剂(即乳化A邦浆)才使涂料印花工艺获得成功。由于A邦浆中含有大量的煤油,既造成环境污染,又影响产品的清洁卫生和安全。近年来采用合成增稠剂为水刺非织造布的在线印花提供了可能。合成增稠剂多是离子型或非离子型聚合物,大部分属于丙烯酸类阴离子型,主要采用乳液聚合法即将(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸酯以及交联单体等在水包油型乳化剂的作用及机械搅拌下,在水中形成乳状液而成。该类产品对电解质敏感,应用时可加氨水提高增稠效果。影响印花轮廓清晰度的主要因素是糊料的扩散性能和色浆的可塑性两方面。扩散性是指糊料本身及其所含的水溶性物质对织物毛细管效应的对抗能力,糊料的抗渗化能力与增稠效果没有直接关系。涂料印花增稠剂均属吸水性聚合物,其增稠效果与吸水能力有直接关系,糊料抗渗化性能则与糊料中聚合物颗粒吸水后的保水能力有关,而渗化是水在抱水性差的糊料中自由运动产生的。

由于水刺非织造布印花产品大部分需要与人体直接接触,因此应选择不含苯、氯化苯、二甲苯、环己烷、煤油等成分的环保型、抗渗化的合成增稠剂。同时要求色浆流变性好、使用方便、贮存稳定性好、增稠性能好,用量少,成本低、抗电解质能力强、抗渗化能力强,印制时不渗边,花纹精细,轮廓清晰,尽量不用或少用氨水使产品符合绿色生态的要求。在保证花型基本清晰、无渗化的前提下,增稠剂用量越少越好。市场应用较多的产品有美国罗门哈斯的ASE60、AT070,英国联合胶体公司的合成增稠剂PTF,我国合肥的KG201等。

尿素在涂料印花中尿素主要用于改善印浆流变性、压透性及匀染性。水刺非织造布的在线印花采用轧辊及刮刀等方式,考虑环保、生态和人文等因素,并从多年的应用实践来看,可不加尿素。

有机硅型柔软剂在实际生产中为了提高印花产品的柔软度,在配方中加入有机硅柔软剂。实际上,加入量太少效果甚微,加入量大时,仅能改善花纹处表面的光滑度,给人以滑爽手感,而不能改变成膜的软硬度;柔软剂的加入,会导致色浆粘度下降及色光变异,影响固化反应,同时还一定程度地降低膜的强度,明显地降低各项色牢度,所以应谨慎使用有机硅柔软剂。

其他功能助剂早期,我们在配方中使用催化剂ACX和交联剂NDS,是出于第三代粘合剂聚合反应的需要。目前生产中大部分使用第四代低温自交联产品,一般不用添加催化剂和交联剂。在实际生产中还会接触到抗菌杀菌剂、吸水剂、拒水剂、抗静电剂、阻燃剂等功能性助剂,应根据产品的具体要求,经过细密的分析,对粘合剂、增稠剂等进行适当的优选配伍,使工艺配方科学、合理,使印花产品的性能达到客户的要求。

另外,在制定印花配方时还必须根据产品的要求考虑以下可能影响质量的因素: (1)矿物油产生源:煤油、糊状合成增稠剂、柔软剂、消泡剂; (2)甲醛产生源:粘合剂、固着剂、防腐剂;(3)单体产生源:粘合剂、固着剂、增稠剂; (4)烟雾产生源:糊状合成增稠剂、柔软剂、尿素、乙二醇; (5)挥发性有机化合物产生源:煤油、糊状合成增稠剂、柔软剂、消泡剂、乙二醇等。