適用於棉織品噴墨印花之天然染料

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1、適用於棉織品噴墨印花之天然染料G.Savvidis,E.Karanikas,N.Nikolaidis,I.EleftheriadisandE.Tsatsaroni*DepartmentofChemistry,AristotleUniversityofThessaloniki,54124,Thessaloniki,GreeceEmail:tsatsaro@chem.auth.gr摘要本研究選用四種天然染料：胭脂樹(shù)(紅木)、兒茶、石榴皮和刺酸模作著色劑，製作成水性噴墨液應(yīng)用於數(shù)位印花。分析墨液在90天內(nèi)的物理性能和流變性能(pH值、表面張力

2、與黏度)，以評(píng)估其穩(wěn)定性以及是否適用於噴墨印花。發(fā)現(xiàn)墨液均適用於棉織品之?dāng)?shù)位印花。印花經(jīng)過(guò)水洗、光照、磨擦色牢度、對(duì)色。其色均與牢度均可與合成染料效果相比擬。這些結(jié)果開(kāi)拓了使用天然染料製作環(huán)保數(shù)位印花墨液的一條道路。前言近幾十年來(lái)，水性噴墨墨液以供紡織品印花日益普及。數(shù)位印花的商業(yè)應(yīng)用是在70年代開(kāi)始運(yùn)用在地毯上。並在90年代廣泛應(yīng)用於小批量製作例如旗幟、橫布條等廣告紡織品。目前有約5%的紡織品印刷材料是採(cǎi)用數(shù)位印刷。傳統(tǒng)的織物印花預(yù)計(jì)每年以2％的速度增長(zhǎng)，而紡織品數(shù)位印花目前正以13%的速度增長(zhǎng)，並預(yù)計(jì)在未來(lái)幾年內(nèi)達(dá)到20%的成長(zhǎng)速度

3、。天然染料已經(jīng)長(zhǎng)期用於在歐洲染紡織品。染料的來(lái)源包括植物，動(dòng)物和礦物精華。茜草，靛藍(lán)和藏紅花是三個(gè)自公元前2500年起就最為常用的古老染料。隨著合成染料的出現(xiàn)，使用天然染料的紡織印染幾乎消失。即使人們明白天然染料的可用性達(dá)數(shù)千年之久，但目前發(fā)展出的多種合成染料易於大量生產(chǎn)，能以合理的價(jià)格來(lái)製造，可提供多種顏色，並能產(chǎn)生染色高色牢度，滿足了製程所需要的簡(jiǎn)單、高再現(xiàn)性，可以輕易地滿足低單價(jià)卻高品質(zhì)之大眾消費(fèi)需求。以至於合成染料是如此地受歡迎。然而製作合成染料卻有一些限制，例如缺乏環(huán)境友善性。製造與應(yīng)用合成染料需要強(qiáng)酸、鹼、溶劑、高溫、重金屬

4、。增加了原料與石化能源成本。此外，所產(chǎn)生的化學(xué)廢棄物是極大的環(huán)保處理問(wèn)題。合成染料的毒性與引發(fā)過(guò)敏反應(yīng)等問(wèn)題也越來(lái)越受到消費(fèi)者注意。近年來(lái)對(duì)環(huán)境友善、低毒性與低過(guò)敏反應(yīng)等健康安全的需求，又重新引發(fā)了消費(fèi)者對(duì)天然染料的興天然的“綠”染料若具有和合成染料相似的色牢度與生產(chǎn)成本，就可以取代合成染料。即便色牢度不足，天然染料仍可用在對(duì)健康安全更高要求的產(chǎn)品之上，例如淺色調(diào)嬰兒衣物儘管已有大量的文獻(xiàn)指出天然染料在傳統(tǒng)印花的使用使可行的。但用於數(shù)位印花的相關(guān)研究仍然不多。若能將天然染料用於數(shù)位印花墨液是非常重要的，因?yàn)樗粌H可以生產(chǎn)高附價(jià)值環(huán)保型紡

5、織品，但也可以用於生產(chǎn)包裝，食品和化妝品工業(yè)新型環(huán)保型材料。噴墨印刷是增長(zhǎng)最快的成像技術(shù)之一，比傳統(tǒng)滾筒平板網(wǎng)印更加簡(jiǎn)便、便宜、減廢、滴水耗與能耗，同時(shí)更方便製作新穎的客製化商品。最近幾十年來(lái)各界對(duì)合成染料製作水性的數(shù)位印花噴墨液產(chǎn)生越來(lái)越大的興趣。採(cǎi)用天然染料墨液的新型噴墨印花製程具有所有的前述無(wú)可比擬的生態(tài)特色與優(yōu)點(diǎn)。本研究主要目的在評(píng)估四大系列天然染料取代合成染料和顏料，製造符合環(huán)保要求的、高附加值、環(huán)保的棉織品印花顏料的潛力，並發(fā)展出適於印花技術(shù)的配方，如圖1所示。圖1研究所用三種天然染料的化學(xué)結(jié)構(gòu)：(a)胭脂樹(shù)(紅木)–CIN

6、aturalOrange4；(b)兒茶–CINaturalBrown3Thar其中一元；(c)刺酸?？椢镉』ㄊ且勒栈y與圖案施加彩色於織物表面的過(guò)程。在適當(dāng)?shù)挠』椢锉砻?，顏色?huì)與纖維結(jié)合，以洗滌和磨擦?？椢镉』ㄅc織物染色相關(guān)，但染色是整片染成一樣的顏色，而印花則是局部著色形成所需之輪廓分明的圖案。使用天然色素的噴墨印花是一種新技術(shù)，除了提供上述所有的安全環(huán)保優(yōu)點(diǎn)，還可以適用於小量與客製化生產(chǎn)。這項(xiàng)研究開(kāi)拓了安全、環(huán)保、節(jié)能水性墨液數(shù)位印花技術(shù)的一條道路。本研究以紅木、兒茶、石榴皮、刺酸模製作水性數(shù)位印花墨液，並分析90天內(nèi)的物理性能和

7、流變性能(pH值、表面張力與黏度)，以評(píng)估其穩(wěn)定性以及是否適用於噴墨印花。實(shí)驗(yàn)方法材料棉針織物樣品（1/30，150gm-2）由希臘KYKEHELLASSA提供，經(jīng)過(guò)AmylaseATPlus(Asutex,Spain)3gl-1、90°C、pH6、60min退漿接著在去離子水中洗淨(jìng)，接著將棉布樣品晾乾。表1依照植物、CI名與編號(hào)列出了本研究中所使用的天然染料。所有顏料由印度Alps工業(yè)有限公司提供，且未經(jīng)過(guò)進(jìn)一步的純化。表1使用之染料列表Pigment,%BotanicalnameCIname/numberNaturalOrange1

8、紅木,2Bixaorellana4/CI75120NaturalOrange2紅木,4Bixaorellana4/CI75120NaturalBrown3兒茶,2Acaciacatechu3/CI75250