【摘要】表面张力、粘度、粒径、导电率等是丝织物喷射印花油墨的主要性能指标。本文分析了这些油墨性能对印制性能及印制质量的影响，并得出了毫微胶乳型树脂与C. I.涂料红184的不同配方对油墨性能和印制质量的试验结果。

    【关键字】丝织物 喷墨印花 油墨性能 评价

    目前，应用于织物喷射印花试验的油墨系统，主要有两相型、聚合型和改性染料型等三大类。有关油墨性能的总体技术要求曾有过研究报道，但由于不同类型的喷射印花设备对油墨系统的流变学和导电率要求有所不同，因此对其主要技术要求的评价显得十分重要。本文择其主要技术要求作出评价，以作为油墨配方选择的依据。

1  试验设备和材料

1·1  试验设备

Imaje S4 1000连续喷射印花试样机(法国TOXOT制造)、BP2气泡压力式表面张力仪(KRUSS，美国代理),DV-1+数字式转子粘度计(美国Brookfield制造)、粒径分析仪(美国Malvern制造)、CDH - 37导电率仪(美国Omega制造)、7011G混合器，有关印制色牢度按AATCC法测定。

1·2试验材料

    IU-104毫微胶乳树脂(Rhome-Poulene公司提供),30%丙烯酸类胶乳高聚物水乳液。含固量30%，平均粒径0. 2µ.m, pH值5.5(30%,wt/wt),T13 0℃，沸点212 ℃，冰点0℃左右; C. I.涂料红184(Hoechst Celanese提供)，色素>1%、丙二醇>1%、特殊成分1%，含固量45%左右;14101素绉缎(市售)。

1·3油墨配制

将IU-104树脂乳液用纯水稀释，将水稀释了的C. I.涂料红184于搅拌下添加到树脂液中，在7011G混合器中混合数分钟，用适当孔径率滤纸的布氏漏斗或细菌漏斗过滤，稳定静置过夜，并在喷射印花使用前再次过滤。

2   油墨性能测定和分析

2·1表面张力

    基本操作是将油墨试样倒入玻璃试样皿，置于控温(25士0. 1 0℃)小室，将具有精确出口直径(1.OOOmm)的特氟纶毛细管上端夹持住，调整控温小室的高度，使毛细管下口恰与油墨液面接触，再转动夹持器旋扭，这时管口恰好插入液面下lOmm。将300kPa的压缩空气经毛细管吹入油墨中使产生气泡，气泡产生的频率由0-l0 Hz不断增加。精确测量不同频率下使试样产生气泡所需的空气压力，并由计算机转换成油墨的表面张力，最后得到气泡产生频率与表面张力的曲线。

    表面张力对墨滴形成和印制质量的影响极为明显。由喷墨试验时喷嘴周围有无溢出物、液滴断裂长度、稳定性、液滴速度和是否呈直线运行等的观察，可以评价液滴形成的优劣。所有这些均受表面张力和粘度的影响。太高的表面张力使喷嘴表面不易被润湿，而喷嘴周围的油墨集结会影响微细液滴的线性运行和印花效果的重现性。如果表面张力太低，会导致微滴不稳定，甚至形成“卫星状”，生成溅射点。但表面张力太高，油墨不易形成小的微滴，并可能出现较长的断裂长度，或断裂成“拖尾巴’，状微滴，直接影响到图案质量。总之，最适宜的表面张力必须保证得到满意的图案质量，使油墨既能容易地渗入织物内部，且不引起织物表面油墨的渗化。

    按设备制造商的意见，对Imaje CIJ印花机推荐的表面张力范围应为40-60 mN/m;对DOD热喷射印花机，表面张力通常在40-50 mN/m为好;对双体的CIJ印花机，表面张力应为20-30 mN/m。

2·2粘度

    测定粘度的基本操作是选择合适的转子和转速，使测量转矩读数在l0-90%范围内，测定时温度在25±1℃。

    如前所述，油墨的粘度是与表面张力一起影响墨滴形成的。粘度高，会使断裂的尾巴拖长呈拉丝状;粘度太低，则微滴易于破碎。受粘度影响的另一重要参数是液滴的喷射速度。若粘度太高，会使液滴速度降低，甚至墨滴不能击中被印基质的相同点子上。对于DOD热喷射印花机，设备自身无调节液滴速度的功能，只能靠油墨自身性能控制液滴运行速度在9 -14m/s的所需范围。在Imaje CIJ印花机中，机器本身能识别不正确的液滴速度而终止印花过程。它是通过调节供给油墨的空气压力来控制滴速，并保持滴速在18-20m/s范围。已有基础试验和实际印制效果表明，粘度低于l0mPa·s(最好在2-4mPa·s)是获得满意的液滴形状和印制效果的适宜范围。

    图1为毫微胶乳IU-l04树脂的含固量与粘度的关系曲线。在2-4mPa·s的范围内，当含固量在25%以下时，随含固量增加，粘度缓慢增大。30%含固量时为9 mPa·s，接近限值(l0mPa·s)的范围。

2·3   粒径

    采用平均粒径和最大粒径两种参数来表示油墨配方的颗粒尺寸性能，粒径比最大值还大的不能采用，而且要求无论在高速剪切(如搅拌、高速通过喷口)和不同温度下，粒径仍保持不变或改变很小。

    粒径测定的基本操作是采用激光散射法，先用蒸馏水校正仪器并做背景测量，用超声波振动驱除空气泡，将油墨试样小心滴加到已平稳搅拌的水中，监视屏幕上一旦呈现竖直方向的绿色柱即停止滴加试徉。有关激光散射的信息通过计算机收集和加工，得出粒径大小及其分布。

用于Ima je S4 CIJ印花机的油墨体系粒径平均值应小于0.5µm，最大值不大于lµm。这是因为该机喷嘴直径只有50µm。可是，在高剪切下，譬如当油墨流经喷头时，小尺寸粒子可能在喷嘴周围聚集成大粒子，大而不规则的粒子还会导致微滴形成困难和不稳定，最终导致喷头堵塞。另外，对于CIJ设备，油墨需作回收.如果回收过程的过滤效果差，则油墨中必存在大的粒子。测试表明，10-20%含固量的IU-104树脂液的粒径在0.1-0.5µm，其中99%的粒径小于0.5µm。

    粒径大小与油墨制备和喷印过程中的过滤极为有关。整个过程一般需有四重过滤。首先，在油墨配置时需经中等孔积率滤纸的布氏漏斗滤除可见颗粒;玻璃烧结细菌漏斗用于第二次过滤。另两次是在喷印过程中的在线过滤，控制粒径小于l0µm的圆盘镍网置于油墨线路的入口处;再将控制粒径小于2µm的在线过滤器连接在喷嘴前的油墨吸入管中。如此四重过滤足以保证喷墨过程的正常进行。

2·4  导电率分析

    在连续喷射印花设备中，油墨微滴是依靠带电荷产生偏转的，因而油墨必须具有带电和导电的能力。Imaje S4 CIJ印花机对油墨导电率的要求是750 Siemens以上。其实，作为水相的油墨体系，本身已具有良好的导电性能。只有在溶剂型的油墨体系中，才有必要加人专门的导电性调节剂。研究导电率对液滴成形的影响，并未发现明显的依赖关系。

3   油墨性能对印制质量的影响

    采用不同油墨配方，应用于Imaje S4印花机，在14101素绉缎上进行喷射印花试验，判定油墨性能对印制质量的影响。

    本研究中，印制质量的界定分为印制过程、图案轮廓和图案性能三方面。印制过程包括液滴成形和喷射是否正常、喷嘴和回收槽堵塞情况等；图案轮廓指花型轮廓清晰度、花纹精确度、重现性等；图案性能则集中指印制颜色牢度、织物手感风格等。

    毫微胶乳IU-104树脂与C. I.涂料红184的不同配方与油墨性能的关系见表1，与印制质量的关系见表2。

    表1表明，油墨性能随油墨组成而改变;粘度性能随油墨总含固量增加而顺序提高，总含固量25%左右，为能达到满意的印制效果的最高值，当粘度在接近4 mPa·s及以上时，操作中发现不可避免地会有微滴成形变差。涂料和树脂含量增加，均使表面张力有所降低，但下降程度无比例关系。可以认为，表中50-75 mN/m的表面张力范围不致影响印制过程和印制质量。更低表面张力的油墨组成因造成喷墨困难，故未研究。导电性能随树脂含量增加而明显增加，而随涂料含量增加变化不大，甚至略有降低，但均在该试验设备适用的范围内。

    表2所列是滤除2µm以上粒子的油墨，用作印制试验所得的印制质量情况。由此可见油墨应用质量主要与涂料含量相关。涂料含量在6%以下时，“堵塞”情况无大问题，图案色牢度性能等较好。当含量达到8%时，无论树脂含量为15%或20%，油墨喷射时断裂长度变长，出现拖尾的微滴，且连续喷墨时间仅十数分钟。这时喷嘴堵塞的原因之一，可能是较高浓度涂料在油墨系统中凝结所致。

4   结论

1、本试验分析得出Imaje S4 1000连续式喷墨印花机适用的油墨主要性能为:表面张力在50--75mN/m；动力学粘度在2-4 mPa·s，至l0mPa·s为极限值；平均粒径在0. 5µm，极限粒径不大于l µm；水相油墨体系的导电率不作要求，只有在采用非极性溶剂相油墨体系中，才需另加特殊导电率调节剂，使导电率在750 Siemens以上。

2、油墨系统的粘度随含固量增加而增加，含固量达25%左右认为是最高值。表面张力会因树脂和涂料含量增加而降低，其中涂料的影响更明显。喷嘴和回收槽堵塞情况也主要与涂料量有关，6%以上的涂料含量会因其在油墨中的凝结而导致“堵塞”加重。

3、毫微胶乳体系树脂粘合剂在试验中未产生问题，建议开发应用。

参考文献

[1]Carr w w, Tincher W C，et al.  Quick Response Printing,  NTC Annual Report，1998,(11):269-278.

[2]杨如馨.织物喷墨印花及其油墨系统的试验研究，印染，1999,25(1):10-13,21.

[3]杨如馨.织物喷墨印花技术研究，丝绸,1999,(8):15-19.

（peter）