深色地涂料罩印印花技术

刘治禄1　杨德生1　吴培莲2　陈一3 1.上海美加灵油墨涂料厂 2.上海第二印染厂 3.上海杨浦区业余工业大学

原载: 上海印染新技术交流研讨会论文集（2009年度）；206-210

稿件来源：sh9-206

【摘要】本文概述了深色地涂料罩印印花技术可以替代部分传统的防拔染印花因而简化了工艺。内容

包括涂料遮盖白和涂料透明遮盖浆的性能，制造方法和应用技术。

涂料遮盖白浆自80年代从意大利引进的45#白和配套的漆光浆N(Matt paste)用于棉织物和涤棉混纺织物深地色涂料罩印印花，从而部分替代了传统的深色防拔染印花，简化了工艺，降低了成本，日益被国内印染厂所重视。

漆光浆是为了提高深地色罩印浆的给色量和花色鲜艳度的配套产品，同类产品有日本的托浆Rywdye Binder HB–100和巴斯夫公司的Helinerin Special Binder 4438

上海美加灵油墨涂料厂于90年代在全国率先开发出M–90涂料遮盖白和ML–929透明遮盖浆，填补了我国在深地色涂料遮印方面的空白。接着又开发出M–06超细透明遮盖浆。[1]

1. 涂料遮盖白浆罩印印花

1.1 涂料遮盖白浆的组成和实用性能

遮盖白的组成很简单，就是钛白粉、粘合剂、分散剂和增稠剂及其他助剂/

1.1.1 钛白粉的物理化学性能

遮盖白的基本原料是钛白粉，即二氧化钛多晶形化合物。

工业上常用的有锐钛型和金红石型二种都属于四方晶系。但晶型不同，所以有不同的晶体性能，金红石型是细长成双的孪生晶体，每个金红石胞，含有二个二氧化钛分子以两个棱相连，由于结构紧密，密度大，折射率高，遮盖性好，锐钛型以八面体的形式出现，氧位于八面体的顶角，每个锐钛晶胞含有四个二氧化钛分子，以八个棱边相接，结构松易磨细，粒度小，反射带蓝光，白度高，遮盖力比金红石型差。

对二种不同白色颜料的物理性能如表1所示。

表1 二种白色颜料的物理性能

颜料
物理性能	TiO2（A）
(锐钛型)	TiO2（R）
(金红石型)
相对密度	3.9	4.20
折射率	2.52	2.71
遮盖力(PVC20％)	333	414
着色力	1300	1700
紫外线吸收(％)	67	90
反射率(％)	94～95	95～96
TiO2含量(％)	95～98	92
最佳粒径(μm)	0.20～0.25	0.30
平均粒径(μm)	0.15～0.25	0.25～0.40

为了在全光谱范围内得到最高反射率（可见波长在400～700nm之间）钛白粉的粒度分布控制在0.2～0.3μm之间，粒子过大，其散射能力急剧下降，粒子过小发生光绕射同样导致散射能力下降，而影响白度。

提高遮盖力的主要途径是提高钛白粉的散射能(S)，提高钛白粉的散射能力的主要手段，是使钛白粉粒度分布及分散性符合品种要求， 在加工过程中， 尽量去除产生颜色的杂质，提高钛白粉的纯度，将钛白粉的平均粒径从0.3μm降低到此为0.2μm，尽量提高粒径为0.23μm左右粒子的百分含量，从而达到提高白度和遮盖力。

在制造遮盖白的过程中，要优化二种晶型比例，采用金红石型，可大大降低单位体积中钛白粉的用量，采用高效能的分散剂是结构均匀的关键。

为了达到钛白粉在遮盖白浆中的含量与遮盖力的关系，其关系如图1所示。图中表明要达到90%以上的遮盖力，颜料的含量必须在30%以上的单位含量。生产实践证明钛白粉在遮盖白中的含量必须达到40%以上才能达到在深地上布的遮盖要求。[2]

图1 遮盖力与钛白粉含量关系

1.1.2 无机颜料钛白粉的分散技术

多数无机颜料为氧化物(TiO2，ZnO，SiO2)或不溶性盐类(CaCo3，BaSO4，CaSiO3，Al2(SiO3)3)。这二类化学物质具有吸引并趋向于保持一个小分子的外层表面。在很小程度上它们本身能自动分散。可是在实际的颜料分散体中，必须加入一个定向的表面活性剂以改善隔离作用的屏障，导入吸附性的表面活性剂，可以增大无机颜料表面水层的厚度，从而有效的空间阻碍粒子间的接触，防止颜料凝聚。常采用的是可电离的分子。

1.1.2.1 离子型的聚磷酸盐分散剂

用量很少，只需不到颜料量的1.5%即可分散多种无机颜料，代表性的聚磷酸盐如表2所示。

表2 常用的聚磷酸盐名称和相关性质

名 称	代 号	磷原子数目	分子式
焦磷酸盐	TKPP	2	K4P2O7
三聚磷酸盐	KTPP	3	K5P3O10
偏磷酸盐	Calgon	N	Nan(PO3)n

常用的如六偏磷酸钠分散能力很好，但缺点是产品容易霉变、起霜等问题要注意。

1.1.2.2 聚合电解质型分散剂

聚合电解质是一个有机的大分子，部分或者全部由可电离基因的单体构成由于其离子本性，通常易溶于水常用于钛白粉分散的分散剂列表如表3所示。

表3 钛白粉颜料常用聚合型分散剂

其产品都为阴离子型液体，其用量视钛白粉的牌号通过试验确定。[3]

1.1.2.3 遮盖白中粘合剂的选用

一般最好选用非离子型含固量比较高的手感比较好的丙烯酸酯乳液聚合树脂比较好。但目前国内比较地道的非离子型粘合剂较少，目前常用的如低温粘合剂安徽科大的KG–101或AH都属于阴非离子型、乳化剂以平平加O为主，CO60同位素辐射聚合而成，有较好的抗凝聚和耐电解质性能。低温遮盖白都采用该粘合剂。

高温型多采用自交联丙烯酸酯乳液聚合粘合剂如东风牌粘合剂RF；上海石化联炭合成乳胶有限公司生产的粘合剂R–834、R–836，上海纺织助剂厂SP–180粘合剂为阴离子型，抗凝聚能力差，使用时必须加入缓冲剂。或抗凝聚分散剂阿可印PDN（Alcoprint PDN）。

为了提高遮盖白浆的档次，改善织物的手感，最好用浙江大学、浙江丝绸科学研究院开发的聚氨酯粘合剂PUE为阴非离子型具有比较好的手感和色牢度。［9］

1.1.2.4 增稠剂的选用

最好以平平加O和白火油自制的乳化浆A为好，它具有耐电解质，花色鲜艳，配伍性能好。

1.1.2.5 涂料遮盖白浆组合

主要组成为钛白粉， 可以单独用锐钛型100A。也可以和金红石型钛白粉902R拼用，其白浆组成如下：

400克 400克 30克 165克 5克 1公斤

钛白粉100A 粘合剂 丙二醇 乳化糊A Alcoprint PDN 配成

1.2 涂料遮盖白浆的罩印印花

我国印染生产最早引进的是意大利祁威公司45#遮盖白(Minerprint Write 45#)，最早开发遮盖白的是浙江江山印刷材料厂生产的HF乳胶白和乳胶特白。为了研究其性能和常规用涂料白FTW8401，在东华大学的电子显微镜下，对其结构进行了电镜比较，如图2(a)～(d)所示。

图2 涂料白浆电镜

从电镜比较图中说明，江山厂研制的HF白度和粒度和均匀度都已经接近45#白的水平，但遮盖力仍较差，而普通8401白是在无粘合剂的(含量55%)情况下拍摄的。

如在深地上印花，工艺选择尤为重要，它是影响遮盖力重要的因素，可能造成罩印遮盖效果的因素有三个，即地色染料、加工工艺条件的控制、涂料遮盖浆本身的遮盖力。

1.2.1 地色染料

一般的印花织物，大都采用纯棉织物、涤棉混纺织物。经过实验和生产实践，采用活性染料和分散染料，部分冰染料染色是适宜的，一般尽量避免用直接染料染色织物进行罩印印花，罩色情况十分严重。

1.2.1.1 活性染料在化学结构上是带有反应

基团的水溶性染料在染色过程中，染料与纤维反应形成共价键结合，因此在理论上不存在，热迁移沾污现象，但以采用K–型活性染料M–型活性染料、KN–型活性染料为宜，避免采用X–型活性染料，能获得较好的遮盖效果。

1.2.1.2 分散染料是一类结构上不带水溶性

基团的染料，它是以分散状态分散在水溶液中，它具有热迁移性，这一性能对涂料罩印的遮盖效果不利，解决问题的办法是尽量选用高温型、棉沾污性能比较好的分散染料和活性染料配套使用，在涤棉混纺织物上，是较理想的地色染料。

1.2.1.3 冰染料

纳夫妥染料又称不溶性偶氮染料，由于色酚和色基偶合后的分子量较分散染料大，因而其热迁移性能较分散染料为好，而这类染料又是染色的主要染料，生产实践证明，冰染料大红、早红都有比较好的效果，就是和分散染料配套应用于涤棉混纺织物染地色，也能取得较好的罩印效果，但用AS–OL、AS–G和凡拉明蓝B染的黑地色，罩印遮盖效果就很差。

1.2.2 加工工艺条件的控制

在要求较高情况下，一般深地色罩印以采用低温型遮盖白为好，采用高温型(140～160℃)焙烘工艺，对涂料罩印遮盖效果影响很大。实验证明焙烘温度超过130℃后，随着温度的提高，罩印白度明显下降。因此在选好地色的同时焙烘温度的控制也能帮助解决罩色问题。

1.2.3 遮盖白自身的遮盖力

遮盖白自身的遮盖力如前所述和牌号有很大关系，在进行同等条件下的对比，选择优质的钛白粉是获得满意罩印效果的根本保证。特别是黄色着色罩印尤为明显。[1]

2. 涂料透明遮盖浆罩印印花

涂料透明遮盖浆是相当于涂料白配套进口的漆光浆N(M–att Paste N)是专用于着色的罩印遮盖浆，钛白粉要影响颜料给色量，而漆光浆是用结晶透明的体质颜料，不影响颜料的给色量，如以大红着色浆为例，用遮盖白做的大红，印花后是粉红色，而用透明浆印的花，则大红是大红，这是遮盖印花必不可少的配套品种。

2.1 涂料透明遮盖浆的组成和实用性能

体质颜料是组成透明遮盖浆的主要成分，是一个惰性颜料。不溶于水和有机溶剂，耐酸碱有很好的稳定性，绝大部分是白色和无色。

体质颜料能改善涂料的机械性能、流动性能、渗透性能、光泽性能、流平性能，还能增加涂膜厚度，降低原料成本。

不同的体质颜料，具体作用也不一样，有时粒度细的体质颜料可以增加颜料的遮盖力，有的体质颜料无遮盖力，但经分散以后，其遮盖力大大提高。按化学成份分类，体质颜料可分为五类，即钡化合物，钙化合物，铝化合物，镁化合物和二氧二硅。

最常用于透明遮盖浆的体质颜料是铝化合物和钙化合物。如铝化合物中，常用的有硅酸铝Al2(SiO3)3，铝位于周期系中典型的金属和非金属交界区，是典型的两性元素。因此硅酸铝也是一个两性化合物，随着介质PH值的变化，电位在变化，磷酸盐分散剂加入后，在碱性介质中，电位随着降低，处于较低的负电位，这也是使硅酸铝成为粒子极细而均匀的分散胶体，而具有极好的遮盖性。从而解决硅酸盐胶体和阴离子粘合剂相溶的关键所在，图3是硅酸铝在不同PH值时的电位。

图3 硅酸铝PH值与电位的关系曲线

图3中，硅酸盐颜料粒子水性分散体中，加或不加磷酸盐–分散剂在一定PH值范围内表现出不同的电位。

分散剂的选择机理和遮盖白相同，但在具体应用上，要根据所采用体质颜料的品种而定。［1］

粘合剂的选择特别要强调选用非离子型聚丙烯酸酯粘合剂，其具有较好的抗电解质性和较好的色浆流动性。制造过程采用硅酸盐颜料为主要原料，以磷酸盐–分散剂分散做成胶体，具有较强的抗凝聚能力，和粘合剂混和后做成了具有较好流变性和过滤透网性，大大简化了制造工艺，

工艺过程如下：

混合→胶化→复配→过滤→成品→检验制造工艺如下：

2.1.1 硅酸铝法

采用精制硅酸铝，先用磷酸盐分散剂做成硅酸铝的分散液，而后进行复配成透明遮盖浆。

2.1.1.1 硅酸铝予分散液的制备

400克 100克 10克 10克 300克 180克 1公斤

硅酸铝 尿素 六偏磷酸钠 磷酸氢二钠 蒸馏水 乳化糊A 配成

操作：先用200克的水把六偏磷酸钠和磷酸氢二钠溶解，加入尿素，然后在高速搅拌下，把硅酸铝粉子撒入，搅拌时可用其余100克水调节，最后加入乳化糊A搅匀，在三辊机上轧三遍，过滤备用。

2.1.1.2 透明遮盖浆的复配

500克 50克 400克 50克 1公斤

硅酸铝予分散体 乳化糊A 非离子丙烯酸酯粘合剂 ML–160F棕榈乳化蜡 配成

操作：把粘合剂和乳化糊A混合搅匀，然后在快速搅拌下把硅酸铝分散液慢慢加入搅匀，最后加入乳化蜡液搅匀，过滤装桶。

上列产品含固量44.36%，接近意大利漆光浆N45%水平。

2.1.2 硅酸钙法

400克 400克 118克 3克 5克 4克 20克 50克 1公斤

超细硅酸钙 非离子型自交联粘合剂 乳化糊A 分散剂PDN 六偏磷酸钠 磷酸氢二钠 丙二醇 ML–160F棕榈蜡 配成

操作：把粘合剂、乳化糊、助剂加入搅匀，在搅拌下慢慢撒入硅酸钙粉，搅匀后用三辊机轻轧过滤装桶。

2.1.3 纳米碳酸钙法

采用SPT纳米活性碳酸钙，平均粒径70nm，比表面积23±2 m2/g，白度93%。

处方：

250～300克 400克 x克 30克 3克 10克 1公斤

纳米活性碳酸钙SPT 粘合剂R–83m2/g 乳化糊A 丙二醇 DC分散剂 六偏磷酸钠 配成

操作：将粘合剂、乳化糊A、助剂加入，高速搅拌混合均匀，再撒入碳酸钙，搅拌过滤装桶。2.2 涂料透明遮盖浆的罩印印花工艺

涂料透明遮盖浆的最大功能，是在同等深地色罩印条件下的遮盖白相比有较好的遮盖力，又有较高的颜色给色量。如前所述，遮盖白做大红是妃色，而透明浆能做出鲜艳大红，因此在实际应用时是配套使用。做白色罩印的用遮盖白，做深色罩印用透明遮盖浆，也可以和遮盖白混用，其混用比例可1:2或1:3。如深蓝地色上罩印黄色就要多拼遮盖白。

在深地色罩印工艺和遮盖白性能一样，同样要注意地色的选择，做好加工工艺条件的控制，如焙烘温度过高同样影响花色鲜艳度，透明遮盖浆本身的遮盖力和颜色给色量也至关重要，如体质颜料选不好，花色就不鲜艳。如碳酸钙做原料，颜色就萎暗。

本产品不提倡用大面积印花，若用就要有较好的后处理，推荐用小花和精细花纹的罩印效果比较好。

若印花使用冲淡，比例尽量不要超过10%，尽量少加其他助剂，以免影响使用效果，色浆冲淡尽量使用非离子增稠剂A帮浆。

参考文献：

[1]刘治禄、杨德生、吴培莲等.深地色涂料罩印印花技术.全国印花技术和技术创新会议论文集.中国纺织工程协会染整专业委员会.苏州2002年.63～68页。

[2]朱骥良、吴申年.染料工艺学.北京.化学工业出版社. 1989年. 59～61页。

[3]T.C 巴顿［美］.涂料流动和颜料分散流变学方法——探讨涂料及油墨工艺学(第二版).北京.化学工业出版社.271～275页。

[4]美国专利：4562107. Textile Fabrics With Opague Pigment Printing and Method of Producing Example.1～5页。