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發(fā)泡立體印花技術(shù)
集萃印花網(wǎng)  2011-01-13 00:00:00
    【集萃網(wǎng)觀察】一、前言

  發(fā)泡立體印花是在印花色漿中添加發(fā)泡劑,經(jīng)高溫焙烘,發(fā)泡劑膨脹或分解釋放出氣體,使印花漿膨脹而顯現(xiàn)立體花型的效果,它是一種突破傳統(tǒng)平面印花花紋而具有立體效果的印花方法。其工藝簡單,操作方便,成本低廉。立體花紋能耐一般的洗滌和摩擦,其印花效果可與貼花、繡花和植絨印花相媲美。發(fā)泡立體印花的印花方法及所用的工藝和設備與一般涂料印花相仿。

  1、發(fā)泡立體印花機理

  發(fā)泡立體印花有物理發(fā)泡立體印花和化學發(fā)泡立體印花之分,其主要不同處在于發(fā)泡立體印花漿中的發(fā)泡劑不同。

  物理發(fā)泡立體印花的機理是發(fā)泡漿的發(fā)泡劑———物理發(fā)泡微膠囊的作用。物理發(fā)泡立體印花用的印花漿由物理發(fā)泡微膠囊制劑、粘合劑、交聯(lián)劑、涂料、尿素、增稠劑和水組成。物理發(fā)泡微膠囊又稱微球,其直徑約為5-30μm,它是含低沸點溶劑的中空微小熱可塑性球體,典型的囊壁由偏氯乙烯、丙烯腈(約2:1)共聚體組成,而在囊芯中含有的低沸點有機溶劑如異丁烷、新戊烷、正戊烷和石油醚等。物理發(fā)泡微膠囊分散在聚甲基丙烯酸乳液、增塑劑以及其它助劑中,制成發(fā)泡立體印花漿,印制后低溫干燥,再經(jīng)高溫焙烘,在花紋中的物理發(fā)泡微膠囊芯材迅速氣化,使微膠囊內(nèi)壓增加,此時微膠囊囊壁及漿膜的高聚物已軟化,因而就象吹肥皂泡那樣使微膠囊的體積膨脹,花紋由于增大了的微膠囊相互擠壓在一起使?jié){膜隆起而成立體,形成宛如起絨般的重疊分布,達到發(fā)泡立體印花的效果。此類立體發(fā)泡印花又名起絨印花。

  化學發(fā)泡立體印花機理是發(fā)泡漿的發(fā)泡劑———化學發(fā)泡劑的作用;瘜W發(fā)泡立體印花漿是一種化學發(fā)泡劑(如偶氮二甲酰胺、偶氮二異丁腈、碳酸銨、碳酸氫鈉等)同適當?shù)某赡、交?lián)劑、乳化劑與著色劑的混合物,在印制織物后,先經(jīng)低溫烘干,再焙烘。在高溫焙烘處理時,化學發(fā)泡劑受熱分解,產(chǎn)生大量氣體,使成膜劑形成的漿膜發(fā)生膨脹,而化學發(fā)泡劑釋放出的氣體仍包含在皮膜中,于是形成新意的立體圖案,達到發(fā)泡立體印花的目的。這種場合的花紋外表光滑,泡腔不規(guī)則并相互貫通,絨繡感不強。

  2、發(fā)泡劑的選擇

  2、1物理發(fā)泡立體印花發(fā)泡劑的選擇

  物理發(fā)泡微膠囊是影響物理發(fā)泡立體印花效果的重要因素,它的發(fā)泡條件需與所用的粘合劑固化溫度和時間相一致,發(fā)泡倍率要符合預定要求,微球本身能與漿料和印花體系有較好的相匹配性能,并且它的粒徑要滿足印制精細度要求。

  2、2化學發(fā)泡立體印花發(fā)泡劑的選擇

  化學發(fā)泡劑是化學發(fā)泡立體印花漿的核心組分。理想的化學發(fā)泡劑的分解溫度應介于成膜劑高聚物的軟化溫度與交聯(lián)溫度之間,因為在成膜劑高聚物處于能吹脹的狀態(tài)下,發(fā)泡劑才能發(fā)揮其功用,分解生成的氣體以及殘余物無毒。另外,理想的化學發(fā)泡劑還應當在一定的溫度范圍和時間內(nèi)分解完畢,便于形成較小的泡孔結(jié)構(gòu)和得到較高的發(fā)泡倍率。

  由于各種氣體對聚合物的滲透速率大小不一,如N2<O2<CO2。

  氣體的滲透速率通常用滲透系數(shù)表示。

  

  對于空氣及空氣中的主要組分,由于其溶解度低,且比大多數(shù)其它氣體滲透慢,故N2、O2等的滲透速率較低。氣體的滲透速率越高,越容易沖破高聚物皮膜而逸散,甚至使泡孔崩塌。可作為化學發(fā)泡劑分解氣體的化學物質(zhì)品種繁多,分無機和有機兩類。

  常用的無機發(fā)泡劑有碳酸銨、碳酸氫銨、碳酸鈉等等。這類發(fā)泡劑分解溫度大多較低,發(fā)氣量較大,但它們分解所產(chǎn)生的氣體主要是CO2及NH2氣體,這些氣體對聚合物的滲透速率較高,因而產(chǎn)生的發(fā)泡立體印花效果不是太理想。

  有機類發(fā)泡劑分解生成的氣體,除少量CO2外,主要是N2。因此,化學發(fā)泡立體印花用有機類發(fā)泡劑較多。有機類發(fā)泡劑有偶氮二甲酰胺((AC)、N,N‘—二亞硝基五次甲基四胺(H)、偶氮二異丁腈(ABIN)等,其中(ABIN)的分解溫度雖低,但分解產(chǎn)物有毒,不宜采用,而AC、H發(fā)泡劑的分解溫度均高達200℃左右,但有機類發(fā)泡劑AC加入發(fā)泡助劑,可明顯降低其分解溫度和分解速率。目前大多采用發(fā)泡劑AC。

  3、發(fā)泡立體印花漿中主要成分

  3、1物理發(fā)泡立體印花漿中的粘合劑選擇

  對于物理發(fā)泡立體印花漿,粘合劑是一種重要組成成分。它要能對物理發(fā)泡微膠囊和各種織物基材有良好的粘合性能,保證發(fā)泡后立體花紋具有較好的牢度;當物理發(fā)泡微膠囊受熱膨脹時能同步產(chǎn)生塑性變形,物理發(fā)泡微膠囊的膨脹可獲得高的發(fā)泡倍率和較好的強度;另外要具有適中的粘度,使得制成的凸印漿能適應印花工藝的粘度要求,并且有較好的染色性和遮蓋力;在連續(xù)印花時,有良好的機械穩(wěn)定性能,不容易塞網(wǎng),容易用水進行清洗;對物理發(fā)泡微膠囊和各種助劑、涂料色漿有著良好的共混性;成膜后具有較好的柔軟性和手感,并且不易老化,還要求具有耐水洗、耐油和日用的化學品及較高的耐熱性。

  一般以聚丙烯酸丁酯為主體的乳液、或丙烯酸酯與丙烯酸丁酯共聚體、或甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯和丙烯酸酰胺共聚體乳液為物理發(fā)泡印花中的粘合劑。如要提高發(fā)泡立體印花圖案的剛性,可采用丙烯酸乙酯與苯乙烯共聚體乳液。必要時可加交聯(lián)劑。

  3、2化學發(fā)泡立體印花漿中的成膜劑的選擇

  對于化學發(fā)泡立體印花,成膜劑對化學發(fā)泡立體印花的立體效果具有重要的作用。除化學發(fā)泡劑外,成膜劑的選擇得當與否直接影響化學發(fā)泡立體印花的效果與產(chǎn)品的質(zhì)量。在化學發(fā)泡立體印花中,成膜劑應滿足下列要求:

  a成膜劑的軟化溫度范圍與化學發(fā)泡劑的分解溫度范圍應匹配,而且成膜劑的起始軟化溫度略低于發(fā)泡劑的分解溫度;

  b、成膜劑的成膜速率要與發(fā)泡劑的分解速率相適應;

  C、成膜劑成膜后的膜手感良好,且不泛黃。化學發(fā)泡立體印花的成膜劑,一般采用聚氯乙烯或聚苯乙烯樹脂、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯和丙烯酰胺共聚體乳液。

  4、發(fā)泡條件

  發(fā)泡立體印花,不管是物理發(fā)泡立體印花還是化學發(fā)泡立體印花,發(fā)泡條件主要取決于印花漿中發(fā)泡劑。物理發(fā)泡微膠囊因壁材和芯材的不同,其發(fā)泡溫度就不一樣,可分為高溫型、中溫型和低溫型。聚合單體中丙烯腈含量相對高的壁材聚合體和沸點相對高(如戊烷或己烷)的芯材組成的發(fā)泡微膠囊,其發(fā)泡溫度相對高些(150-160℃左右);聚合單體中偏氯乙烯含量相對高的壁材聚合體和沸點相對低(如丁烷)的芯材組成的發(fā)泡微膠囊,其發(fā)泡溫度相對低些(110-130℃左右)。實施物理發(fā)泡微膠囊發(fā)泡立體印花時發(fā)泡溫度可參照物理發(fā)泡微膠囊的發(fā)泡溫度進行發(fā)泡。另外不同發(fā)泡溫度的微膠囊,要有相應成膜溫度的粘合劑與之相匹配,才能達到良好的立體發(fā)泡效果。

  化學發(fā)泡立體印花的發(fā)泡溫度取決于化學發(fā)泡劑的分解溫度,不同化學發(fā)泡劑的分解溫度不一。無機化學發(fā)泡劑(如碳酸銨、碳酸氫銨和碳酸鈉等等)分解溫度低,且發(fā)氣量大。有機化學發(fā)泡劑偶氮二甲酰胺是一種淡黃色結(jié)晶粉末,不溶于水,其分解產(chǎn)物的64%為固體,36%為氣體,而氣體由氮氣、一氧化碳和二氧化碳組成。加入適量尿素,可以使其的分解溫度由200℃,左右降至180℃,乃至150℃,左右。它是一種理想的化學發(fā)泡劑。另外,大家熟悉的偶氮二異丁腈為白色晶體,不溶于水,也可以作為化學發(fā)泡劑,其分解溫度僅為90-115℃,但其分解產(chǎn)物中含有毒性的四甲基丁二腈,使其應用受到限制。不同分解溫度的化學發(fā)泡劑要用相應成膜溫度的成膜劑來與之匹配,才能達到預期的立體發(fā)泡效果。

  發(fā)泡立體印花一般采用先干燥后焙烘的發(fā)泡工藝。干燥是去掉水分,使坯布與印花漿充分接觸,利于印花漿的滲透,干燥過程又使粘合劑適度交聯(lián)成膜。干燥過程的溫度不能太高,以免發(fā)泡過早,使氣體穿透樹脂膜逸到空氣中去,達不到發(fā)泡效果。干燥過程的時間不能太長,以防樹脂過早、過度交聯(lián)成網(wǎng),不利于焙烘階段的發(fā)泡而導致發(fā)泡效果的下降。一般干燥溫度低于70℃,以烘干為度。焙烘工藝(溫度和時間)因不同的發(fā)泡劑而異,低溫物理發(fā)泡立體印花的焙烘工藝為:100℃-130℃,1min-3min。高溫物理發(fā)泡立體印花的焙烘工藝為145℃-160℃,1min-3min.化學發(fā)泡劑AC的焙烘工藝為190℃-200℃,imin-3min,,添加尿素的焙烘溫度可降低至150℃左右。發(fā)泡加熱方式通常有紅外線、熱風、熱蒸汽等等,其中以非接觸式為好。

  5、發(fā)泡立體印花設備的選擇

  發(fā)泡立體印花對設備無特殊要求,無論手工臺板、平網(wǎng)、圓網(wǎng)、輥筒印花機均可印制。只是不同印花機的適用性不同。

  手工臺板:印制速度慢,產(chǎn)量低。但給漿量大,立體效果突出,同時花型易于變化,靈活性好,適合于小批量生產(chǎn)。

  平網(wǎng)印花機:適合于絲綢、滌綸織物。但印出的花型手感相對較硬,不適于服裝,較適合于裝飾產(chǎn)品。

  圓網(wǎng)印花機:產(chǎn)量高,適用范圍廣,純棉、滌棉織物均可。服裝面料及裝飾材料布均可采用此法印制。給漿量較大,但應注意漿料粘度及臺板溫度的控制,以防塞網(wǎng)。輥筒印花機:產(chǎn)量高,適用范圍很廣。但應注意漿料粘度要控制適當,花筒雕刻要適當加深,以確保立體效果。對于網(wǎng)印印花來講,在印花過程中其它工藝參數(shù)一定的情況下,篩網(wǎng)規(guī)格的大小決定了印花給漿量的多少。在網(wǎng)目的使用上要考慮實際花型的效果。物理發(fā)泡立體印花,如果線條適中,圓網(wǎng)可選80目至100目,平網(wǎng)印花滌綸絹網(wǎng)以80目為佳;如果是泥點或云紋花型,面積大的選,60目為好,小的選用80目

  6、發(fā)泡立體印花對印花圖案的要求

  6、1印花花型的要求

  凡大塊面花型處立體效果差,而粗線條、小實塊印花效果好。原因是發(fā)泡漿中含有粘合劑或成膜劑的聚合物,花型塊越大,所用的粘合劑或成膜劑越多,所以手感硬,延伸性差。同時花型塊面越大,越易產(chǎn)生給漿量不足的問題,發(fā)泡效果也差。為此全面發(fā)泡的圖案應以分散小型為主,給人以刺繡般的感覺為好。局部發(fā)泡的圖案可不受花型與套色的限制,可在一般花型上勾出立體輪廓,或在圖案中突出重點部分,給人以浮雕和畫龍點睛的效果。花型圖案應以中型面積、布局分散、線條粗獷為宜。面積太大會影響色牢度和增加花板雕刻難度。多套色發(fā)泡立體印花,發(fā)泡部分有可能出現(xiàn)壓印問題,發(fā)泡漿應排在最后印,以免影響發(fā)泡效果。

  6、2配色方面的要求

  常規(guī)印花時,為了突出印制效果常在淺色的織物上印制深色花型。但此種方法應用于發(fā)泡印花時效果不佳;相反在深色織物上套印淺色而艷麗的色漿,發(fā)泡后的印制效果較佳。深、中、淺色發(fā)泡印花的試驗結(jié)果表明,白漿印花效果優(yōu)于淺色漿印花,淺色漿印花效果優(yōu)于深色漿的印花。這主要是由于顏色越深,印花漿中含有的涂料著色劑越多,反之淺色漿中的涂料著色劑含量較少。對于物理發(fā)泡立體印花來說,涂料著色劑在物理發(fā)泡微膠囊膨化后,堆集于微膠囊間的涂料會影響發(fā)泡高度和發(fā)泡印花色澤的牢度。因此發(fā)泡立體部分顏色不宜過深,以白色或中淺色為宜。在試驗中觀察到發(fā)泡印花漿經(jīng)篩網(wǎng)印花后,受熱凸起所顯現(xiàn)的色澤要比發(fā)泡前的色澤減幾倍。在實際生產(chǎn)中如需要特別深的發(fā)泡印花花型時,可采用先調(diào)淺色的發(fā)泡色漿,印制風干后,再在其上印上所需要的普通涂料色漿,然后通過加熱發(fā)泡工藝來實現(xiàn)。

  7、發(fā)泡立體印花立體花紋的形態(tài)結(jié)構(gòu)

  用顯微鏡觀察發(fā)泡立體印花織物,兩種產(chǎn)品的橫斷面完全不同,物理發(fā)泡立體印花呈肥皂泡式,而化學發(fā)泡立體印花則為“蜂糕”式。物理發(fā)泡立體印花花紋表面滿是微小球體形,而化學發(fā)泡立體印花花紋表面則象饅頭表面光滑。由于結(jié)構(gòu)的差異,在視覺上物理發(fā)泡立體印花產(chǎn)品具有絨繡效果,而化學發(fā)泡立體印花僅有浮雕效果。

來源: 吳明華 陳水林

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