经常压等离子体预处理后羊毛织物的数码印花工艺

羊毛纤维是蛋白质纤维，其织物拥有良好的弹性、光泽度、吸湿性、保暖性、抗皱性及耐磨性等特点［1］。羊毛纤维的鳞片层使其具有一些优良的性能，也阻碍了染料向其内部扩散和吸收的能力。羊毛织物的前处理是改善羊毛纤维品质的关键工序，目前，对羊毛纤维表面鳞片层的前处理方法主要有氯氧化法、双氧水加生物酶法及等离子体法［2］，前二者存在着高污染、高耗能、高成本及易损伤等问题，等离子体处理技术具有低污染、低耗能、低用水、易控制及操作简单的优点［3］。

所设计的低压变频器集成监控系统安装于测试现场使用。经一段时间的测试，系统稳定可靠，计算节能节电水平较好。系统通过对变频器运行过程与参数状态的监控，实现了对低压变频器的集成监控，该系统具备监控不同品牌、不同型号、只需具备MODBUS或USS两种通讯协议中任意一种低压变频器的功能。在变频器集成监控系统使用过程中，减少了人工巡检的工作量，提高了系统性的自动化水平，对工业系统的自动化水平提高具有一定的促进意义。

数码印花相对于传统印花技术，具有能耗低、用水少、污染低、周期短、色彩艳及花型多等优点。随着人们对毛织物的需求趋向多样化、小批量及个性化，数码印花技术在毛织物的应用越来越广泛。本文针对常压等离子体预处理后的毛织物进行数码印花前处理及后期汽蒸工艺方面的研究，通过分析浆料用量及汽蒸时间对毛织物印花表观色深值及色牢度的影响，得到毛织物在常压等离子体预处理后数码印花的最优工艺。

1 实验部分

1.1 实验材料

织物:100%羊毛织物，面密度220 g/m2。

合同签订后，按照谁承办谁负责的原则，由合同承办部门负责合同的实际履行，在履行中因我方过错引发法律纠纷，给公司造成经济损失的，应追究承办部门或相关人员的责任。合同归口管理部门负责各部门合同履行的监督、检查与考核，并每半年定期对各部门合同履行情况进行清查通报。

墨水:活性品红。

试剂:海藻酸钠，尿素，硫酸钠，丙三醇，硫酸铵，渗透剂JFC，弘尼德尔 SW ECO洗涤剂。

1.2 实验仪器

按照1.3.1、1.3.2工艺流程，前处理保持尿素6%、硫酸钠7%、丙三醇4%、硫酸铵1%等用量不变，通过改变海藻酸钠的用量，研究海藻酸钠用量对毛织物表观色深值的影响。海藻酸钠用量对毛织物K/S值的影响如表1所示。

1.3 实验方法

尿素作为稀释剂、润湿剂、渗透剂及膨化剂在毛织物的数码印花中起到重要作用，在汽蒸过程中，尿素会大量吸湿引起毛纤维溶胀，并拆散氢键使染料能够快速渗透到毛纤维内部并发生反应［8］。由表2可以看出，当尿素用量为0时，毛织物的 K/S值较低，随着用量增加，K/S值显著提高，当尿素用量达到6%时，K/S值达到23.8为最大，当用量继续上升时K/S值反而有所下降。综上可知，尿素最优用量范围为6%～7%之间。

等离子体处理工艺参数设定为:输出功率55 W，处理时间1.2 min，气体流速1.6 L/min，气隙间距2.5 mm，毛织物常压等离子体处理工艺流程如图1所示。

  

图1 毛织物常压等离子体处理工艺流程

硫酸钠pH值为7，呈中性，其带有的正电荷粒子能够中和毛纤维表面的负电荷，可以降低毛纤维表面的负电性，使染料更易和毛纤维结合，起到促染作用。前处理保持海藻酸钠2.5%、尿素6%、丙三醇4%、硫酸铵1%等用量不变，通过改变硫酸钠的用量，研究发现硫酸钠用量的变化明显影响到毛织物着色的程度。硫酸钠用量对毛织物K/S值的影响如表3所示。

羊毛织物的数码印花工序繁杂，其工艺流程见图 2［4］。

1.3.3 数码印花前处理工艺浆料配比

毛织物数码印花前处理工艺中浆料配比为:海藻酸钠0～4%，尿素0～8%，硫酸钠0～9%，丙三醇0～7%，硫酸铵0～7%。

1.4 测试方法

1.4.1 毛织物表观色深值

应用Ultra Scan PRO测色仪对常压等离子体预处理后的数码印花毛织物进行表观色深值测试。本文测试使用D65光源和10o观察角，用K/S值来表征表观色深值，K/S值越大则色深值越高，表明毛织物颜色越深，数码印花效果越好［5］。

“丝绸之路”是古代中国连接东西方的重要陆路交通线,也是沟通中西经济、政治、文化和思想交流的大动脉。中国丝绸之路主要有三条线路：北路是途径内蒙古居延海的居延路,也称作草原路；中路是贯穿整个河西走廊的丝路河西道；南路是行经西宁的青海道。史学界所称的“羌中道”或“青海道”，在魏晋南北朝时期并没有随着中原政权的更替和内乱被堵塞。在吐谷浑国时期，处青海高原“形胜”地呈网络状的交通路线，活跃而继续繁荣畅通，使整个青海草原的绿洲因吐谷浑人不失时机地发展商业经济，而成为丝绸之路青海道上一个个重要的枢纽和中转站，被纳入国际化交流的行列。

1.4.2 毛织物印花色牢度

最后，为了有效促进与激发管理层与执行层在高校科研经费管理方面的自觉性与主动性，还应确立以项目科研经费为考核重点的新型绩效考核体系创新。在考核指标体系设置过程中，不仅要重视科研经费使用率、科研活动开展速率以及成果转化率等经济性指标，同时还应在项目成为对高校教学贡献率、参与人员个人成长值以及社会影响力等诸多非经济性指标上多下功夫，使绩效考核体系建设更为均衡和科学，避免一味追求经济性而丧失了高校开展科研项目的根本目的性与方向性。

  

图2 毛织物数码印花工艺流程

按照GB/T 3291—2008《纺织品 色牢度试验耐皂洗色牢度》，对常压等离子体预处理后的数码印花毛织物进行耐皂洗色牢度测试;按照 GB/T 3920—2008《纺织品 色牢度试验 耐摩擦色牢度》，对常压等离子体预处理后的数码印花毛织物进行耐摩擦色牢度测试。

2 结果与讨论

2.1 海藻酸钠用量的优选

APP-100常压等离子体处理设备(中国科学院嘉兴微电子仪器与设备工程中心)，Ultra Scan PRO测色仪(美国 Hunter Lab公司)，ATLAS-LEF-launder-ometers洗水色牢度机(美国 SDL ATLAS公司)，ATLAS-CM-1摩擦器(美国 SDL ATLAS公司)，汽蒸箱(瑞士Mathis公司)，SIP-160FZL数码印花机(日本岛精公司)。

前处理保持海藻酸钠2.5%、硫酸钠7%、丙三醇4%、硫酸铵1%等用量不变，通过改变尿素的用量，研究尿素用量对毛织物表观色深值的影响。尿素用量对毛织物K/S值的影响如表2所示。

在制定方案时，充分考虑深孔地热钻井工艺特点，结合石油钻机先进技术，进行方案设计，主要包括以下几个方面：①地热钻机开孔直径较大，钻杆重量大，同时为防止塌孔、卡钻等事故的发生，需要绞车有较大的提升力；②为降低成本，采用尽可能小功率的电机，在满足正常起下钻时提升力需要的同时具有电机过载能力，保证短时间处理事故能力；③多重保护措施，保证绞车在使用过程中安全可靠；④分别设有主电机和送钻电机，降低钻进过程能耗；⑤在卷筒和主减速箱之间采用联轴器而不是气胎离合器，免除气胎离合器磨损风险，降低设备维护时间；⑥增加电、液比例，减少气控比例。

 

表1 海藻酸钠用量对毛织物K/S值的影响

  

海藻酸钠用量/% K/S值0 18.0 0.5 18.6 1.0 19.3 1.5 20.6 2.0 22.8 2.5 23.0 3.0 22.8 3.5 20.4 4.0 20.2

由表1可知，当海藻酸钠用量在0～1.5%之间时，毛织物K/S值低于21;当海藻酸钠用量在2% ～3%之间时，K/S值在22～23之间，表明此时毛织物表观色深值最大，印花效果最好，主要原因是海藻酸钠分子中含有羟基，且为仲羟基，具有良好的抱水性［6］;随着海藻酸钠用量继续增大到3.5% ～4.0%时，K/S值反而减小，说明海藻酸钠用量过多导致浆膜较厚，影响了染料向毛织物纤维内部上染和扩散［7］，印花效果反而减弱。综上可得出，海藻酸钠的最优用量在2%～3%之间。

2.2 尿素用量的优选

董力在会议总结中强调，各单位的主要领导要切实担负起领导责任，把水情教育和水利新闻宣传报道工作纳入年度工作计划，形成做好水情教育和水利新闻宣传工作的良好格局和长效机制。要着力抓好水情教育人才的培养,着力抓好记者、通讯员的能力建设和作风建设，关心支持记者、通讯员的工作，为他们的学习、工作创造良好的条件和环境。

（一）加深学生对于课文的理解激发学生的兴趣。兴趣是最好的老师，要想学生真正的喜欢掌握一门知识，最重要的是让学生对这门课产生极大的兴趣。而具体情境的建设，就可以通过这样的方式让孩子们对语文产生极大的兴趣。并能够更加直观的感受、理解每一篇课文背后的深层含义。

 

表2 尿素用量对毛织物K/S值的影响

  

尿素用量/% K/S值0 16.2 1 18.6 2 19.5 3 20.3 4 21.2 5 22.2 6 23.8 7 23.4 8 20.2

1.3.1 常压等离子体处理方法

会议首先进行了项目层面的集中论证，三个项目负责人分别重点介绍了项目目标和任务、总体集成要求、关键节点里程碑，以及项目组织管理机制和沟通协调机制等内容。然后各项目分别开展了课题实施方案论证，各课题负责人对课题实施方案分别进行了报告。与会代表就项目/课题技术路线以及实施过程中关键节点控制等提出了针对性的指导意见和建议。

2.3 硫酸钠用量的优选

1.3.2 数码印花工艺流程

 

表3 硫酸钠用量对毛织物K/S值的影响

  

硫酸钠用量/% K/S值0 20.4 1 20.7 2 21.0 3 21.3 4 21.5 5 21.7 6 22.0 7 23.7 8 23.8 9 23.5

由表3可知，硫酸钠用量增加时，毛织物 K/S值呈增大趋势，硫酸钠用量从5%开始K/S值有较明显提高，当硫酸钠用量达到7% ～8%时，K/S值达到最高值，继续增加，K/S值反而呈下降趋势，主要原因是当硫酸钠用量超过8%以后，电解质的大量存在增加染料聚集的程度，阻碍了毛纤维与染料的结合，严重时还可能造成印花不均等问题［9］。综上所述，硫酸钠最优用量应为7% ～8%。

2.4 丙三醇用量的优选

丙三醇可用作溶剂，润滑剂，药剂和甜味剂。当甘油与尿素同时使用时可以降低助剂和染料扩散到毛纤维表面的阻力，更有利于染料与毛纤维的结合［9］。前处理中保持海藻酸钠2.5%、尿素6%、硫酸钠7%、硫酸铵1%等用量不变，通过改变丙三醇的用量，研究发现丙三醇用量的变化明显影响到毛织物着色的程度。丙三醇用量对毛织物K/S值的影响如表4所示。

 

表4 丙三醇用量对毛织物表观色深值的影响

  

丙三醇用量/% K/S值0 20.3 1 21.8 2 22.5 3 23.0 4 23.2 5 23.5 6 23.5 7 23.4

由表4可知，当丙三醇用量为0时，织物K/S值较小，当丙三醇用量增加时K/S值明显增大，说明丙三醇用量对毛织物表观色深值有较大影响。当丙三醇用量达到5%时K/S值达到23.5，为最大值，但是当丙三醇用量达到6%以后，K/S值则呈下降趋势，说明丙三醇用量在此基础上继续增大不会增加K/S值，反而会导致资源的浪费。由此可知，丙三醇最优用量应在4%～6%之间。

2.5 硫酸铵用量的优选

前处理中保持海藻酸钠2.5%、尿素6%、硫酸钠7%，丙三醇4%等用量不变，通过改变硫酸铵的用量，研究发现硫酸铵用量对毛织物表观色深值的影响也比较大。硫酸铵用量对K/S值的影响见表5。

由表5可知，当硫酸铵用量为0时，毛织物K/S值较小，印花效果较差，随着用量增加，K/S值也显著增加，当硫酸铵用量为1% ～2%时，K/S值达到23，为最大值，这是因为当毛纤维表面的氨基质子化程度增加时，毛纤维与染料的反应得到提升，当硫酸铵用量达到一定值后其作用也达到稳定［10］。当硫酸铵用量达到7%时，皂洗后会产生沾色，表明硫酸铵用量过高时不但会产生资源浪费还会产生消极影响。通过上述实验可以得到硫酸铵最优用量为1% ～2%。

 

表5 硫酸铵用量对毛织物K/S值的影响

  

硫酸铵用量/% K/S值0 20.1 1 23.0 2 23.0 3 22.0 4 21.5 5 20.8 6 21.0 7 21.2

2.6 汽蒸时间的优选

汽蒸是数码印花后处理中的一个工序，其温度和湿度对染色效果都会产生重要的影响。汽蒸过程中所产生的热量和水分能够对毛纤维的表面形成局部染浴，促使染料进入毛纤维内部并与纤维发生反应［11］。汽蒸时间对毛织物K/S值的影响见表6。

 

表6 汽蒸时间对毛织物K/S值的影响

  

汽蒸时间/min K/S值20 20.8 30 20.9 40 21.1 50 21.6 60 23.0 70 23.6 80 22.1 90 22.5 100 22.9

从表6可以看出，随着汽蒸时间的增加，毛织物K/S值在不断增加，染色效果明显好转，当汽蒸时间达到70 min时，K/S值为23.6达到最大值，但当汽蒸时间在此基础上继续增加时，K/S值呈下降状态，这可能是因为汽蒸时间过长会导致活性染料部分溶解，从而使毛织物表观色深值减少，染色效果变差。综上所述，汽蒸最佳时间为70 min。

3 等离子体处理前后数码印花织物性能对比

按照优化工艺方案(海藻酸钠2.5%、尿素6.5%、硫酸钠5%、丙三醇4%、硫酸铵1.5%、汽蒸温度100℃、相对湿度100%、汽蒸时间70 min)，对常压等离子体处理前后进行数码印花的羊毛织物性能进行测试，如表7所示。

2.1 两组患儿肺泡SIRT6含量、血清炎症因子水平比较 B组患儿肺泡SIRT6含量及血清TNF-α、IL-6水平均显著高于A组，组间比较，差异有统计学意义(P<0.05)。见表1。

 

表7 等离子体处理前后数码印花毛织物的性能对比

  

织物 K/S值 耐干摩擦色牢度/级耐湿摩擦色牢度/级耐皂洗色牢度/级16.5 4 4 4～5经等离子体处理未经等离子体处理23.6 4 3～4 4～5

由表7可知，经过常压等离子体处理后毛织物的K/S值提高了43%，耐干摩擦色牢度及耐皂洗色牢度与未经过常压等离子体处理的毛织物基本一致，耐湿摩擦色牢度略有下降，但仍保持在3级以上。说明经过常压等离子体处理后数码印花毛织物的色深值有大幅度提高，印花效果明显改善，色牢度较高［12］。

4 结论

①对毛织物进行常压等离子体预处理，能够提高数码印花毛织物的表观色深值(K/S值)，提升数码印花的品质;且毛织物干、湿耐摩色牢度可分别达到4级和3级以上，耐皂洗色牢度可以达到4～5级。

②毛织物常压等离子体预处理后数码印花最优工艺为:海藻酸钠2% ～3%、尿素6% ～7%、硫酸钠7% ～8%、甘油4% ～6%、硫酸铵1% ～2%;在汽蒸温度100℃、相对湿度100%条件下汽蒸时间70 min。

参考文献:

［1］李阳，沈兰萍.羊毛改性技术综述［J］.现代纺织技术，2008(6):65－67.

［2］池海涛，李宏伟，陈英，等.氩低温等离子体与酶结合提高毛织物尺寸稳定性［J］.毛纺科技，2008，37(5):1－4.

［3］徐畅，肖杏芳.常压等离子体对羊毛织物抗电性能的影响［J］.毛纺科技，2014，42(3):34－36.

［4］朱卫华，刘义东，郑凤妮.数码印花在羊毛织物上的应用研究［J］.毛纺科技，2015，43(4):49－55.

［5］李红涛.常压等离子体改性技术在羊毛织物预数码印花前处理中的应用研究［D］.杭州:浙江理工大学，2013.

［6］赵涛.染整工艺与原理:下册［M］.北京:中国纺织出版社，2009.

［7］董利光，刘雪洋，王建明.毛织物数码印花浆料及其工艺研究［J］.毛纺科技，2009，37(12):9 －13.

［8］董利光.羊毛织物数码印花工艺研究［D］.北京:北京服装学院，2009.

［9］余一鹗，林若莉.羊毛织物数码喷墨印花用浆的研究与应用［J］.针织工业，2007(7):49－53.

［10］朱强.羊毛织物数码喷墨印花技术的研究［D］.苏州:苏州大学，2015.

［11］ZOHDY M H，EL-NAGGAR A M，ABDALLAH W A.Silk screen printing of some reactive dyes on gamma irradiated wool fabrics［J］.Polymer Degradation and Stability，1997，55(2):185－189.

［12］KAN C W，YUEN C M M ，TSOI W Y.The deposition of printing paste on cotton fabric for digital ink-jet printing［J］.Cellulose，2011，18:827－839.