【论文】羊毛织物数码印花工艺研究.pdf
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1、北京服装学院 羊毛织物数码印花工艺研究羊毛织物数码印花工艺研究摘要研究了羊毛织物数码印花的上浆及前处理工艺,通过测定海藻酸钠、亚硫酸氢钠、尿 素、硫酸钱、二氧化硫月尿、碳酸氢钠及渗透剂等用量对毛织物印花表观深度K/S值的影响,在试验范围内得到了羊毛织物数码印花的优化前处理工艺。通过 印花毛织物未印花部分 的白度、强力及印花后K/S值各项评价指标,得到羊毛织物最佳上浆处理工艺。通过低压 等离子体处理功率、时间和压强的正交试验,以及常压等离子体处理功率和车速的单因素 和正交试验,确定最佳等离子体处理工艺。生物酶处理羊毛织物先选择双氧水预处理的用 量、时间、温度等的较佳工艺,然后再优选酶的用量、温度
2、、时间、pH等条件,通过印花 织物K/S值、未印花部分的白度和强力等确定最佳酶处理工艺。试验结果表明:碱性浆最佳浆料处方为:2%海藻酸钠,7%尿素,1%元明粉,0.35%二氧化硫月尿,0.23%碳酸氢钠,渗透剂1%;酸性浆最佳浆料处方为2%海藻酸钠,7%尿 素,5%亚硫酸氢钠,3%硫酸钱,渗透剂1%,醋酸调pH为45左右;低压等离子体处 理的最佳预处理条件为功率300W时间7min压强30Pao常压等离子体处理的最佳预处 理条件为功率5KW处理时间9.3s。生物酶最佳处理条件为:双氧水预处理最佳处方为双 氧水用量(30%)30mL/L,硅酸钠5g/L,温度50,时间30min。酶处理最佳处方为
3、:酶 1.0g/L(o.w.f),温度 50,时间 30min,pH=8.0。关键字:羊毛织物;数码印花;等离子体;生物酶I羊毛织物数码印花工艺研究匕3北京服装学院Research On Ink Jet Printing Pro cess Of Wo o l F abricsAbstractT he pretreatment o f wo o l fabric digital printing and the sizing fo rmula was studied in this paper.T he o ptimum sizing fo rmula was determined by mea
4、suring the effect o f the amo unt o f alginate,hydro gen so dium sulphite,urea,ammo nium sulfate,thio urea dio xide,so dium bicarbo nate,and penetrating agent o n K/S values o f inkjet printed wo o l fabrics.T he o ptimum lo w press and no rmal press plasma treatment was o btained by o rtho go nal e
5、xperiments o f plasma po wer,time,pressure and single facto r experiments o f po wer and time.T he do sages o f hydro gen pero xide and enzyme treat time,temperature and pH value was o ptimized.F inally,thro ugh the whiteness o f fabric,strength,and K/S value o f the evaluatio n index,determine the
6、best treatment pro cess fo r wo o l fabric,and the best fo r the pro duct develo pment pro cess.Results sho w that the o ptimized alkaline sizing fo rmula is alginate2%,urea7%,so dium sulfatel%,thio urea dio xide 0.35%,so dium bicarbo nate 0.23%,penetrating agent 1%;the o ptimized acid sizing co mpo
7、 sed alginate2%,urea7%,hydro gen so dium sulphite5%,ammo nium sulfate3%,penetrating agentl%,pH value was adjusted to 45;the best pretreatment co nditio n o f lo w press plasma is 300W o f po wer,30Pa o f press,7min o f time and the no rmal press plasma is 5KW o f po wer,9.3s o f time.T he available
8、pretreatment o f enzyme includes hydro gen pero xide pretreatment and enzyme treatment,their o ptimized prescriptio n is respectively the amo unt o f hydro gen pero xide(30%)30mL/L,so dium silicate5 g/L,50,30min,and the amo unt if enzyme l.Og/L(o wf),50,30min,pH=8.0.Key wo rds:wo o l fabrics;inkjet
9、printing;plasma;enzyme质北京服装学院羊毛织物数码印花工艺研究目录摘要.IABST RACT.II目录.1刖 B.4第1章文献综述.51.1 羊毛的组织结构与形态特征.51.1.1鳞片层结构.51.1.2皮质层结构.6L L3髓质层结构.71.2数码印花技术.71.2.1数码印花技术发展.71.2.2数码印花原理.81.2.2.1连续喷射技术.81.2.2.2按需喷墨技术.81.2.3数码印花设备.91.2.4数码印花墨水.101.2.5喷墨印花技术的特点.101.3羊毛织物的数码印花.111.3.1羊毛的生物酶前处理.111.3.2羊毛的等离子体前处理.131.3.3羊毛
10、织物数码印花的浆料选择.151.4羊毛织物数码印花的产品特点.171.5本课题研究目的、意义及方案.18第2章试验内容.202.1试验药品、材料及仪器.20质北京服装学院羊毛织物数码印花工艺研究2.1.1试验药品.202.1.2试验材料.212.1.3试验仪器.212.2试验部分.222.2.1羊毛织物数码印花工艺.222.2.2等离子体前处理.232.2.3生物酶预处理.232.2.3.1双氧水前处理.242.2.3.2 酶处理.242.2.4 K/S值测定.242.3测试方法.252.3.1表观深度K/S值.252.3.2 白度.252.3.3断裂强力.252.3.4润湿性测试.262.3
11、.5失重率测试.262.3.6面积收缩率.262.3.7牢度的测定.272.3.7.1耐摩擦色牢度的测定.272.3.7.2耐洗色牢度的测定.27第3章试验结果与讨论.283.1上浆工艺参数的确定.283.1.1碱性浆上浆工艺处方结果.283.1.1.1海藻酸钠用量对K/S值的影响.283.L 1.2尿素用量对K/S值的影响.313.1.1.3二氧化硫月尿与碳酸氢钠质量比及用量对K/S值的影响.323.1.1.4元明粉用量对K/S值的影响.343.1.1.5渗透剂用量对K/S值的影响.353.1.1.6碱性浆料处方正交试验.362质北京服装学院羊毛织物数码印花工艺研究3.1.2酸性浆上浆工艺处
12、方结果.383.1.2.1亚硫酸氢钠用量对K/S值的影响.383.1.2.2硫酸钱用量对K/S值的影响.403.1.2.3 酸性浆料处方正交试验.413.2氧等离子体对羊毛织物前处理试验.433.2.1低压等离子体处理结果.433.2.2常压等离子体处理结果.453.2.2.1功率对印花织物K/S值的影响.453.2.2.2处理时间对印花织物K/S值的影响.473.2.2.3常压等离子体处理正交结果.483.3生物酶处理结果.503.3.1双氧水预处理.503.3.1.1双氧水用量对K/S值影响.503.3.1.2硅酸钠用量对K/S值影响.513.3.1.3双氧水处理时间对K/S值影响.523
13、.3.1.4双氧水处理织物正交实验.533.4.2酶处理.553.4.2.1酶用量对K/S值影响.563.4.2.2酶处理温度对K/S值影响.573.4.2.3酶处理时间对K/S值影响.583.4.2.4酶处理pH值对K/S值影响.583.4.2.5酶处理正交实验.593.5羊毛织物不同前处理结果对比.61结论.65参考文献.66硕士期间发表论文.69致谢.703羊毛织物数码印花工艺研究质北京服装学院、/刖 B羊毛纤维是一种天然纤维,具有许多优良的性能深受广大消费者的喜爱。随 着我国经济的持续发展,我国已成为世界上最大的毛纺织生产大国。同时,我国 也是羊毛制品的消费大国。然而,在国内市场上,除
14、了一些印花毛衫我们很少见 到其他印花毛纺织产品。产生这种情况的原因有两点:一、批量小,目前最先进 的筛网印花机很难适应于作为高档的服饰面料,需要体现时尚、个性化的批量较 小的毛织物印花加工。经过图案设计、描稿、制网等工序,不仅加工周期长,成 本很高,而且一般的印花企业也不具备毛织物后整理加工的条件。这就限制了印 花毛织物的生产;二、织物贵,毛织物比其他织物要贵很多。在筛网印花加工中,要达到多色花样的对花准确性,可能造成几十米织物浪费,这也使得印花羊毛织 物的产量难以提高。于是这就给数码印花应用于羊毛织物以良好契机,同时数码 印花的出现也为毛织物印花打破了尴尬的局面。数码印花与传统印染工艺相比不
15、 需制网,其生产真正实现了小批量、快反应的生产过程,能在各种纺织面料上获 得所需的高精度的印花产品,而且不受花型大小与颜色的限制,为羊毛织物的印 花提供了发展平台。目前,羊毛织物数码印花真正要能够像其棉织物数码印花一样,实现市场化、产业化,仍存在很多问题。具体表现在羊毛传统的氯化处理会带来AOX问题,使其应用受到严重影响。而且氯化本身也存在操作不易控制,容易造成织物泛黄 以及处理不匀等问题。而如果不经氯化处理,羊毛纤维疏水的类脂层和高度交联 的外角质层阻挡了染料分子通过鳞片层向纤维内部扩散,使得印花织物得色很 浅,且不匀。同时据研究表明,等离子体和生物酶前处理可以破坏羊毛表面的这 种阻碍层,因
16、此,本课题分别研究利用浆料组方的化学作用、低压和常压等离子 体以及生物酶处理羊毛织物,目标是使得羊毛印花织物具有良好的防止渗化的作 用,织物印花后获得较好的鲜艳度和色深度。4H匕京服装学院羊毛织物数码印花工艺研究第1章文献综述1.1 羊毛的组织结构与形态特征羊毛作为一种天然纤维,是由20种氨基酸所组成的角蛋白质纤维。羊毛纤 维中的细胞由于性质、形状、大小、排列和作用的不同,可将羊毛分为三个组织 层次,即包覆在纤维外部的鳞片层(Cuticle)、羊毛的主干皮质层(Co rtex)和处于纤维中心的髓质层(Medull)(无髓毛和部分两型毛不具有髓质层)。羊毛 纤维的结构见下图1所示臼。图1羊毛的基
17、本结构1.1.1 鳞片层结构羊毛的鳞片层是羊毛纤维的最外层,它是由角质化的扁平状细胞通过细胞间 质(CMC)粘连而成。这些薄片状细胞像屋顶上的瓦片,一个重叠一个,致使纤维 的尖端到根端方向有一定的摩擦力。鳞片层紧贴着毛纤维的皮质层,以保护毛纤 维免于受化学的、空气的、阳光的和机械的损害作用。羊毛的鳞片细胞由鳞片表 层Epi(Epicuticle)鳞片外层Exo(Exo cuticle)和鳞片内层End(Endo cuticle)5i北京服装学院羊毛织物数码印花工艺研究三部分组成,见图2。其中Cx为皮质细胞层。conex2.000 20.000 rvn图2羊毛的基本结构17鳞片表层(Epicut
18、icle)是对化学药剂侵蚀作用抵抗力极强的拒水薄膜,也是阻 止染化料向羊毛纤维内部扩散的“表面屏障”。鳞片表层由75%蛋白质和25%类 脂化合物组成,蛋白质部分胱氨酸含量占12%,类脂部分为脂肪酸混合物,主要 是18-甲基二十烷基酸。鳞片外层(Exo cuticle)主要为角质化蛋白质,位于鳞片表 层下面约占整个角质细胞的60%,胱氨酸含量很高,大约每五个氨基酸残基就有 一个胱氨酸残基,较难被膨化。鳞片里层又分a层和b层,a层的胱氨酸含量(35%)高于b层(15%)。鳞片内层(Endo cuticle)处于外角质层和皮质层之间,胱氨酸交联 密度很低,每三十三个氨基酸残基含有一个胱氨酸二硫键交联
19、;鳞片内层为非角 肮蛋白质,低浓度的二硫交联不但使鳞片内层易被极性液体溶胀,而且比鳞片外 层更易受化学试剂的攻击1.1.2皮质层结构皮质层在羊毛中含量约90%,是羊毛的主体,决定羊毛的物理机械性能及化 6匕3北京服装学院 羊毛织物数码印花工艺研究学性能。皮质层内有长约lOOpim的纺锤形细胞,通过细胞膜复合物粘连,纵向紧 密地排列在皮质层内。皮质细胞主要有化学组成不同的O(Ortho)皮质细胞和 P(Para)皮质细胞两种。O皮质细胞含硫量较P皮质细胞低,易于染色,对酶和一 些化学药剂的反应活性也较高。在优良品种的细羊毛中,两种皮质细胞分别聚集 在毛干的两边,并且沿纤维轴向相互缠绕,成为双边异
20、构现象。O皮质细胞始终 位于羊毛卷曲波形的外侧,细胞稍大;而P皮质细胞位于卷曲内侧,细胞小且排 列紧密,化学性质较稳定口。LL3髓质层结构髓质层是髓毛的自外向内的第三层,为海绵状的角质,内含有大量空气,是 松软的多孔性结构。髓层是纤维在形成过程中没有充分角质化及在髓质层部位缺 硫的结果,故髓质层发达的纤维机械性能较差,纤维易于拉断,不易伸长而且难 于染色山。1.2数码印花技术数码喷墨印花技术是二十一世纪使纺织品生产发生革命性变化的高技术之 一,目前已经得到国内外的广泛关注,是发展最快的纺织品加工技术之一。传统 的纺织品印花需要将所要印制的图案分色制成花版,然后通过对花将图案重新结 合起来,完成
21、印花过程,存在生产工艺流程长、劳动强度大、环境污染严重等缺 点。而数码印花具有小批量、多品种、快反应等优点,使其在纺织品上得到越来 越广泛的应用。1.2.1 数码印花技术发展织物喷射印花起源于20世纪70年代英国I.C.I公司的“多色染色”研究和80 年代澳大利亚Csiro公司研制的“偏流喷射”技术。20世纪90年代以来,随着电 子分色、配色等CAD技术在纺织染整业的应用,特别在印刷业中喷墨打印技术 的推动下,日本的Cano n,Seiren,荷兰的Sto rk、法国的T o ao t等竞相开发与研 究应用于织物印花的喷墨技术和设备。国内的有关单位也在该领域进行了大量的7i北京服装学院羊毛织物
22、数码印花工艺研究研究开发工作。1.2.2 数码印花原理喷射印花是一种将微小液滴喷射在基质(织物)上某个精确位置的技术。其概 念非常简单,但是却有各种各样的实施方法。喷射技术分为两大类:其一,连续(CIJ)喷射技术,即液滴连续产生,但有选择地喷印;其二,按需(DOD)喷射技术,即液滴的产生和印花都可人为地控制。1.2.2.1 连续喷射技术连续喷墨印花是指油墨在300kPa左右的压缩空气推动下,通过直径10 lOOpim的小喷嘴形成有规律和受控的微小液滴,液滴产生后,需要有选择地加以 控制以便形成图像。控制液流的最常采用的方法是电致偏转,依靠电场作用控制 带电或不带电的液滴用于印花。连续喷墨技术中
23、控制液流另一种方法是气喷偏 转,压缩空气经阀门吹出液滴印在织物上,液滴较大,不混色、但分辨率低口叫图3山连续喷墨原理1.2.2.2 按需喷墨技术按需喷墨,顾名思义,即只在需要时才把油墨喷射到基材上,按需喷墨主8羊毛织物数码印花工艺研究匕3北京服装学院要有热喷墨印花和压电式喷墨印花两种技术。热喷墨印花是靠热脉动产生墨水点(沸腾喷射)。热喷墨技术的优点是喷嘴成本低,但由于墨滴快速喷出所需的温度 高达350以上,引起墨水分解而容易导致形成沉淀堵塞喷头,喷头寿命缩短。压电式喷墨印花包括墨水式、热熔式和微滴式3种,其原理是在一压电材料 上加一个电位,使此材料在电场方向产生压缩,在垂直方向产生膨胀,从而使
24、墨 水成滴喷出、其周期比热喷墨技术高,液滴体积比热喷墨的液滴小,它最大的优 点是喷嘴寿命比热喷墨喷嘴长100倍左右。图4压电式按需喷墨原理1.2.3 数码印花设备喷墨印花是在办公用喷墨打印的基础上发展起来的,但是纺织品印花用的数 字喷墨印花设备又有许多不同的要求,其中最基本的要求是必须具有足够的打印 宽度;合理、可靠的进布和出布装置和烘干功能;合理的印花速度,适合不同织 物组织结构的图像处理软件和控制系统;因此,喷墨印花机比办公室打印机更为 复杂,要求也更高。随着科学技术的发展,目前市场上推出的喷墨印花机按其原 理可分为连续喷墨印花和按需喷墨印花两大类,市场上常用的是压电式喷墨印花 口2-13
25、它属于按需喷墨印花。喷墨打印机构由多个喷头和相应的控制电路等组成,其中喷头非常关键。压电式喷头由控制电路板、墨水通道和喷墨板等组成。目前 国际市场上主要的制造商有Epso n、Bro ther T ek-tro nix Xaar Spectra T rident 和Aprio n等公司。9质北京服装学院羊毛织物数码印花工艺研究表1喷墨印花机的结构和分类结构分类喷墨打印机构-喷墨印花机按需喷墨压电式供墨机构气泡式织物输送机构连续喷墨偏转阀式烘干机构二位偏转RIP软件多为偏转1.2.4 数码印花墨水喷墨印花墨水一般由色素、水、有机溶剂和添加剂(如防菌剂、分散剂、pH 调节剂、保湿剂等)等组成。与纸
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