涂料色浆在织物印花中的应用

前 言
涂料印花是一种具有悠久历史的纺织品上色加工方法。早在几千年前,古人就通过使用天然矿物质颜料,如赭石、朱砂、铬黄等粉末混入植物或动物的蛋白质、干性油等天然高分子黏合剂,来制作涂料印花浆。随着科技的发展,印花涂料由原来的无机、天然的原料发展到现在使用有机、合成的原料来制备。其使用范围也越来越广,如今印花涂料已大量地应用在纺织品、皮革、内外墙、地砖、装饰纸等的着色。
经过长年的发展,涂料印花已在全世界印染行业中占有重要地位,据资料显示,上世纪9 0 年代,世界上大约有50% 产量的印花织物是采用涂料印花工艺印制的,尤其是美国,涂料印花达到了80%左右;西欧地区也占60%;日本比例较低约为10%~15%;我国的涂料印花产品也由原来的2 0 % 逐渐上升到了3 5 % 。涂料色浆广泛应用于纯棉织物、合成纤维及其混纺织物等。涂料印花是涤棉混纺织物印花中较有发展前途的一种印花工艺,国内外涤棉混纺织物中有7 0 % 左右的产品采用涂料印花。
  
一、涂料的用途与分类
涂料最主要的用途就是着色,其中可以分为两大类。
第一类就是着色用涂料,比如印花行业最常用的涂料色浆。涂料色浆是由颜料、分散剂和水组成。颜料是涂料中最重要的组成部分,它赋予色浆各种各样的色彩效果;分散剂也称做乳化剂,有助于保持色浆的稳定性,使颜料和水充分混合。除此之外,还可以在涂料中加入保湿剂和防腐剂等助剂,进一步提高涂料色浆的质量。保湿剂的作用是使涂料中的水分不易蒸发,而防腐剂则是使涂料不易变质,早期的涂料色浆大多以甲醛为防腐剂,但众所周知,甲醛是一种对环境和人体有害的物质,属于非环保材料,因此现在很多涂料厂都改用环保型防腐剂,只是环保型防腐剂在防腐能力方面与甲醛相比仍有差距,因此要注意加入量的调整,尤其是黄色和橙色这些容易变质的涂料色浆,环保型防腐剂的加入量还要适当加大。按照印花色浆中所用的颜料类型,我们还可以把涂料色浆分为有机颜料色浆和无机颜料色浆。有机颜料色浆主要是红、黄、橙、蓝、绿、紫等色浆,它们之间还可以通过互相搭配调出更丰富的色彩。这类色浆牢度有高有低,环保性也有好有坏。总的来说,牢度高又环保的涂料价格较贵,牢度差且不环保的价格就便宜,因此各种涂料之间的价格相差较大。无机颜料色浆主要是黑、白等色浆,这类色浆色光较为暗淡,但牢度非常高而且环保,价格也比较便宜。

第二类就是特种效果涂料,比如金属粉涂料、温变涂料、夜光涂料、荧光涂料、反光涂料,还有变色龙等等。在这里我们举荧光涂料为例, 荧光涂料在特种效果涂料当中是比较常用的一种, 这类色浆色光极其鲜艳, 但着色力低,还有就是牢度差,尤其是耐迁移。而部分耐迁移的荧光涂料其甲醛含量又不能符合环保标准, 因此目前市场上几乎没有既环保又耐迁移的品种, 所以在一定程度上限制了这类色浆的使用。
目前国内涉足特种效果涂料的涂料生产厂家比较少,但从长远来看,我们可以着重于生产着色类涂料,但同时可以向客户供应和销售特种效果涂料。

二、环保涂料色浆的特点与性能
环保涂料是指涂料产品的性能指标、安全指标在符合各自产品标准的前提下,符合国家环境标志产品提出的技术要求的涂料。一般具有以下特点。
1.色泽鲜艳;
2 .有良好的耐晒、耐候、耐高温性能;
3.耐拔印等稳定性;
4.有良好的耐迁移、耐磨擦、耐搓洗等性能;
5 .有较高的给色量和遮盖能力,用量少,如5% 、3% 的涂料量就可以印出较浓的颜色;
6 .环保。
与非环保涂料不同的是,环保型涂料不会造成环境污染,V O C 少,甚至没有,因此也不会对人体造成不良影响。VOC,也就是挥发性有机物,是指室温下饱和蒸气压超过了133.32 Pa 的有机物。其沸点在(50~250)℃,在常温下以可蒸发的形式存在于空气中,它的毒性、刺激性、致癌性和特殊的气味会影响皮肤和黏膜,对人体产生急性损害。因此环保型涂料可以大量应用到贴身衣物上,如内衣、衬衫等与人体皮肤直接接触的纺织品。随着人们对健康和环保的要求日益提高,环保涂料的广泛应用是一个不可逆转的潮流。
环保涂料之所以环保,并不仅仅因为颜料及其助剂由环保材料制作,其中还包括车间的生产环境,如果生产环境粉尘多,甚至还带有有毒气体,那么即使涂料的成分是环保材料也不能称之为环保涂料。同样,作为从事印花的企业也必须要注意环保涂料的使用,不要以为使用了环保涂料,我的印花产品就是环保的,不一定。假如你使用的黏合剂是不环保的,调色用的工具是不环保的,甚至用来印花的布也是不环保的,那么最终产品肯定也是不环保的。所以,作为涂料生产商,在推销环保涂料的时候,必须要告知客户正确的使用方法。要考察环保涂料的性能,必须通过测试来鉴定。在这里我们介绍其中最重要的三项。

第一,耐拔印。一般的测定方法是,5%涂料色浆,加上8%拔印粉和拔印浆印花后,用160 ℃压烫10 s 后测定。如果要更客观地反映涂料色浆的耐拔印性能,涂料色浆的加入量可以减少到1 % ,甚至是0.5%。而对于一些耐拔印性能较强的涂料色浆,我们可以用更极端的方法来检测—用一根牙签,蘸上一丁点的涂料到拔印浆中,然后进行耐拔印测试,同样可以得到理想的测试效果。
第二,耐迁移。常用的测定方法是,3 % 涂料色浆,加上9 7 % 的透明浆,再覆盖100% 白胶浆印花。这里要注意白胶浆的遮盖程度,如果刮第一次还能隐约看到布上的印花颜色,那么在白胶浆风干以后必须刮第二次,直到把印花完全覆盖为止。待印花干透后用160 ℃压烫15 s后测定。但这里要注意以下两个细节。
第一个细节,在进行常规的耐迁移测试后,最好把测试样品在常温下放置一到两个星期,甚至一个月,观察颜色是否有迁移到白色印花上面,这样才能更客观地反映涂料色浆的耐迁移性。因为市面上有些涂料,在进行耐迁移测试时没有问题,但用这些涂料印出来的花纹却在放置或运输几个月后就出现迁移现象。因此建议印花厂在针对涂料的耐迁移检测时,要加入测试后样品静置的这一环节。
第二个细节,测定耐迁移的温度是否表里一致。比如我们用160 ℃来做测试,热压仪器上显示出来的数字的确是160 ℃,但实际温度并没达到160 ℃,或者是超过160 ℃,那么在这种条件下测出来的结果必然是错误的,不能客观地反映涂料的耐迁移性能。举一个例子,某涂料刚好在160 ℃时会发生迁移现象,热压仪器上显示的温度数字为160 ℃,但实际温度只有150 ℃,那么测试后当然不会出现迁移现象,于是就会得出错误的检验结果。建议涂料生产厂家或是印花厂添置一些测温仪器,比如红外线测温枪之类,验证一下仪器的实际温度和仪表温度是否一致。另外还要注意环保。主要是检测涂料色浆中是否含有国际市场对纺织品主要相关限制使用的化学物质。

1.甲醛。含有甲醛的纺织品,在人们穿着和使用过程中,会逐渐释出游离甲醛,通过人体呼吸道及皮肤接触引发呼吸道炎症和皮肤炎症,还会对眼睛产生刺激。甲醛能引发过敏,严重的还可诱发癌症。
2 .A P E O 。即烷基酚聚氧乙烯醚,从2005 年开始,欧盟规定在纺织品生产过程中禁止使用含有A P E O 的化学品。因为A P E O不容易降解,在环境中会形成很高的毒性。
3 .A Z O。即偶氮化合物,由于很多偶氮化合物有致癌作用,因此欧盟限制在某些纺织品和皮革制品中使用具有致癌作用的偶氮着色剂,禁止销售用受限制含偶氮着色剂着色的商品。
4.重金属。如铜、铅、钴、砷、汞等。重金属在进入人体内后不能自然被人体排出,长期的积累会造成不良影响,因此重金属含量不能超过限定值。
假如某涂料色浆可以通过以上检测的话,那就说明该涂料为环保涂料。

三、涂料与黏合剂最佳匹配用量
印花涂料和染料的不同之处在于,印花涂料中的颜料必须通过黏合剂来附着到衣物上。从理论上讲,黏合剂含量越高,涂料的牢度越好,但是黏合剂的量并不是多多益善,如果黏合剂用量过大会增加成本,同时使花纹手感硬度提高,在印花的过程中容易造成塞网。比如,当涂料用量在5%时,黏合剂用量为15%~20% 就足够了,而实际却用了30%,那么就等于浪费了10% 或15%。还有就是不同涂料用量之间,黏合剂的用量也不一样,比方说,印5 % 的深色时黏合剂用量是20% ,而1 % 的浅色也用20%,这也会造成不必要的浪费。涂料量越多,颜色越浓,黏合剂的用量就要适当增大;涂料量越少,颜色越浅,那么黏合剂的用量相应地也要减少,涂料与黏合剂的用量呈正比例关系。
我们通过实验可以发现每一种颜色以及不同浓度的每一种颜色所需要的黏合剂用量都不一样, 涂料与黏合剂之间存在着一个最佳的匹配用量, 找出这些最佳配比既可以增加印花涂料色浆的牢度,同时也可以降低成本。涂料与黏合剂用量搭配是否恰当,影响着印花的水洗牢度和干湿擦牢度的好坏。比如,我们拿一块印花布料进行耐磨擦测试时,发现有掉色的现象,一般都很自然地会认为用于印花的涂料牢度较差,其实并不尽然。涂料本身的质量是一个因素,而黏合剂的用量也是一个重要因素,黏合剂用量如果不够,那么使用质量再好的涂料也会出现掉色现象。所以,在考察涂料的耐水洗牢度和干湿擦牢度时,必须同时考察黏合剂的加入量,还有黏合剂的固含量等等。

四、涂料色浆使用
的注意事项
1 .搅拌
涂料色浆一般都有分层现象,只是程度不同,尤其是荧光涂料和白色涂料,因其比重较大,甚至会出现沉淀现象,所以涂料在使用之前一定要充分搅拌。特别是像红色或蓝色等分散较好的涂料,由于没有明显的分层现象,人们在使用时更容易忽视搅拌这一环节。假如不注意这一点,只取上层浓度较低的涂料,印花颜色就会变浅变淡。还有就是某些特殊的色种,如嫩黄,因为它本身吸油量低,不容易被分散剂包裹,因此也会出现分层状况,只要充分搅拌便可使用,其质量是不会发生改变的。值得一提的是,市面上有些嫩黄色浆通过加入某种助剂来提高颜料的分散,使其不容易分层,但是这类助剂往往是由不环保材料制作的,因此建议印花厂家在采购嫩黄涂料时要注意这一点,不要被嫩黄色浆分散良好的表象所骗而购买了非环保的涂料。
2 .测试
涂料主要用于着色,因而它的色相和着色力都是相当重要的因素,考察色相可以涂料用量的5% 为标准,考察着色力则可以1 %为标准,调好印花色浆后便和上一批次的涂料色浆进行比色,观察色相浓度是否出现偏差。假如浓度高了,我们在印花时就要比上一次减少涂料的用量,反之浓度低了,我们就要相应地增加涂料用量,从而保证图案颜色的稳定。
3 .称量
称量必须称准,道理很多人都明白,但真正能做到这一点的并不多,尤其是在印花厂。因为在印花厂里,色浆的使用量比较大,那么配浆时使用的涂料量自然也大,再加上日常工作忙碌,不少调浆的师傅在称量的时候对精度的要求不高,这样会使印花颜色出现色差。举一例:印花厂在购入一批涂料一般不会一次性用完,在接到客户的印花订单时,工作也是分几天来完成。假如调浆师傅在每一天配浆时称量都不准确,那么就会使同一批次的花纹图案色彩不一样,严重的话甚至会导致退货。类似这样的问题,将近8 0 %的印花厂都会碰到,因此企业的管理者必须把称量的重要性贯彻到每一位车间员工的身上,这对保证产品品质的稳定有着重要的意义。我们常常会碰到这样的问题,有印花厂客户反映涂料厂家的涂料颜色浓度不稳定,但涂料厂家的检验却没有任何问题,实际上就有可能是印花厂的调浆师傅在打样的时候没有称量准确造成的。另外,涂料色浆含水比较高,容易产生蒸发现象,用完涂料色浆后必须把桶封闭好,以免水分流失而导致浓度增加,即使每次称量准确,也会出现印出来的花纹颜色不一致的现象。

4 .调浆
印花厂在印花前都会有调浆这一工序,调浆尽量要一次完成,假如调配两次的话就很容易出现色差。这个道理跟印花涂料调色是一样的,一次配成一吨的涂料绝对要比先后配几十公斤的涂料颜色更稳定。我们在调浆时有时需要加入微量的涂料来调整色相或色光,其中有些组分在色浆中所占的比例非常小,在配色的过程中很容易会多加或少加,从而使颜色的色光产生较大的变化,因此在添加这种用量较少的涂料时,可以加水冲淡后再添加,这样就容易计算涂料的加入量,比如几十公斤的色浆中只加入几滴涂料的话,你无法去计算其重量,但如果是加入稀释液的话,那么只要通过计算涂料在稀释液中的百分比含量就能够准确地知道其加入量。这一技巧不仅方便了调浆师傅的操作,也方便印花厂核算成本。

5 .过滤
在涂料、黏合剂、增稠剂等印花色浆各成分通过搅拌混合均匀后,必须要进行过滤。过滤可以除去杂质、表面结皮的黏合剂、涂料色浆结团的部分,印花时也不容易塞网。另外过滤网的目数不能低于印花丝网的目数。比如印花所用的网版目数为120 目,那么过滤所用的网的目数必须大于1 2 0目,如150 目或160 目等。

6 .保存
涂料色浆,包括没用完的印花涂料色浆在使用完以后必须密封,否则色浆长期暴露在空气中水分容易蒸发,造成涂料浓度偏高, 同时涂料表面还会出现结皮。结皮严重时将会严重影响产品的质量,因为即使是把桶里面的涂料重新搅拌,结皮部分的颜料颗粒也不容易被打散,从而导致印花图案色彩不均匀。另外在检测涂料平均粒径时,数值也会偏大,无法客观地反映涂料粒径的真实情况。同样,印花涂料色浆长期暴露在空气中也容易产生结皮现象,所不同的是,印花色浆一旦结皮就不能使用,会造成浪费。

五、涂料色浆的储存和运输
涂料应储存在干燥、阴凉、通风、隔热、无阳光直射的仓库内。有一些涂料比如嫩黄、大红等耐热和耐晒牢度较差的涂料,储存温度过高或长期被阳光直晒的话就容易变质。一般来说,库房内的温度应该控制在35 ℃以下,假如超过35 ℃时应采取降温措施。有条件的工厂甚至会搞一个地下仓库,保证气温低且不透光。运输时涂料桶不能倒立、倾斜,桶与桶之间不要互相挤压,以免涂料从桶中漏出。同时也要注意保持遮阴,不能让阳光曝晒。假如装涂料的桶在运输过程中长期处于曝晒的环境下,温度升高会让水分蒸发,甚至会使部分涂料色浆发生化学反应,影响产品的质量。
目前市面上有不少涂料在运输或储存过程中都会不同程度地出现涂料桶发胀现象,严重的甚至会发生爆炸。一方面是因为储存方式不当,涂料里面的成分因高温发生反应而释放出大量气体;另一方面是因为涂料的助剂本身有非环保成分,即使是在常温条件下也会释放气体,从而导致桶的膨胀。值得一提的是,环保涂料在常温条件下长时间存放都不会出现类似的情况,所以环保涂料在储存上就显示出其无可替代的优越性。

六、配色基本原理
配色是一项十分有意思的工作,通过合理的搭配可以用少量的涂料调出各种各样的颜色,从而满足不同花型色彩的需要。随着科技的日益进步,国内不少条件较好的涂料厂家都引入了自动调色设备来进行调色,既准确又迅速,但是条件较差的厂家则只能依靠实践经验了。由于颜色的种类非常多,作为一名调色工程师必须要了解各种颜色的特性,能够鉴定出某种颜色样板是由哪几种单色构成,它们的比例大约是多少,然后进行试配。以下就配色的基本原理及其基本方法进行简单介绍。

颜色配制的依据是光学原理,所有的物体,包括颜料在内,它们之所以有颜色,都是靠光线射在其上,经过它们不同的吸收和反射作用而形成的。日光可见光有红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七色,如果某一个物体能把所照到的日光全部吸收,那么人的眼睛就看不到任何反射光线,这种颜色就被称为“黑色”;反之如果某一物体能将日光全部反射,该颜色则被称为“白色”。如果物体选择性地吸收了一部分日光,人的视觉就只能看到它所不能吸收的那一部分光,就是那个物体外表的颜色。比如我们看到了一件红色的衣服,那就说明该衣服吸收了除红光以外的所有光线,当红光反射到人的眼睛时,我们就可以看到衣服上的颜色了。

颜料主要有品红、黄、青、白、黑五种基本色,用这些基料可以调配出各种颜色的色浆。其中品红、黄、青为三原色。自然界中各种颜色都是由三原色合成的,而它们却不能由任何其他颜色混合而得到。白色、黑色几乎可以与任何颜色调配(金色、银色除外),可以起到调配深浅的独特作用。配色主要有两种方法,第一种是色料减色法。色料减色法就是以三原色为基础,将两种或两种以上的颜色色料按不同的比例混合在一起,可以调配出其他的颜色色料。色料减色法所用的三原色分别是品红、黄、青。它们的混合规律如下。
203 黄色+3037 品红色= 红色
203 黄色+403 青色= 绿色
3037 品红色+403 青色= 紫蓝色
203 黄色+3037 品红色+403
青色= 黑色
第二种是色光加色法。色光中存在三种最基本的色光,它们分别为红色、绿色和蓝色,也就是色光加色法的三原色。这三种色光既是白光分解后得到的主要色光,又是混合色光的主要成分。由于这种方法只是针对色光,因此这里就不作详细的介绍。

涂料色浆配色用的原色是品红、黄、青。配色的第一个方面,在涂料配方中常用的主要配色颜料多少带一些其他色调,按不同比例将原色混合后,就可以得到一些复色;配色的第二个方面,是加入白色,将原色或复色冲淡,就可以得到“饱和度”不同的颜色。不过印花厂常用的方法是直接加水来降低浓度;配色的第三个方面,是加入不同分量的黑色,可以得到“亮度”不同的各种色彩。它们是一些暗浊或鲜明的颜色,如灰色、棕色、褐色、草绿色等。 在调色时,两种原色拼成一种间色,而与其对应的另一个色则为其补色,比如黄和青混合成绿色,那么品红就成为它的补色。补色加入间色中会使颜色变暗,甚至变成灰色或黑色。配色这一环节对于涂料生产厂商来说是十分重要的一环,不少涂料生产企业,尤其是一些新兴的小企业,往往会以国内外的一些大厂家的涂料为标准,然后用自己出产的涂料来进行调配,从而生产出与大厂家色相浓度相同或相似的产品,从而提高自身的竞争力。
接下来举两个配色的实例。

第一个是色相和着色力的矛盾现象。
我们在配色的时候经常会碰到一些很有意思的情况,比如金黄,一般的配色方法是在黄色的基础上加入少量的橙色,但这时你会发现,我们金黄色的色相跟标准品相似,甚至比它更好,但是浓度却比对方低很多,假如橙色加多了,浓度虽然上去了,但色相却偏红了,失去了金黄色的味道。出现这种情况,一般是和原料本身的性质有关,假如使用联苯胺黄制作出来的黄色涂料,那么配出来的金黄色浓度会比较高,可是由于联苯胺黄属于非环保材料,因此加入量不能过高。我们可以在黄色和橙色的基础上加上部分以14 # 黄为原料的黄色涂料,这样既可提高金黄色的浓度,同时环保也可以达标。
第二个是如何确定小比例涂料的加入量。
涂料色浆在混合配色前,一般都会在实验室做小样试验,确定好配比后大批量配色。但有的时候我们往往都会碰到这样的情况,某些涂料的成分在配制的色浆中只占很小的比例,比如0.5% 或0.2%等等。在几十公斤或者几百公斤大批量的混色中,小于1% 的比例还好称量,但如果是实验室做配色实验的话,比例少于1 % 的色种则很难称准,一不小心就会多加或少加,从而难以确定该色种的加入比例。在这里向大家介绍一种能准确判定涂料加入量的实验室方法。

举一个例:我要配的一个紫光红色是由红色、紫色和水混合而成,红色的比例是80%,水的比例是1 9 . 5 % ,而紫色的比例是0.5% 。常用的方法是拿一个小瓶子,按照以上比例把涂料加入到瓶子当中,但是由于存在实验室天平灵敏度较低等因素,紫色部分则很难称准。那么我就把红色、紫色的色种分别配成5 % 的涂料印花色浆,然后再按照以上比例把印花色浆加入到容器中,假设总重量为30 g。虽然配30 g的涂料或印花色浆所添加的紫色都是0.15 g,但是与涂料相比,印花色浆体积大、黏度高,更容易称准,这样能够更客观地反映各种颜色比例混合后的情况,对于指导车间大批量混样有着重要意义。

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