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织物热转印材料及工艺参数控制研究

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织物热转印材料及工艺参数控制研究摘 要 针对印刷新技术在织物热转移印刷领域的应用和人们对于个性化印刷的需求,热转印这一传统工艺又重获生机,同时目前织物热转印工艺参数的设定以及织物材料的选择没有统一的标准可作参考这一现实情况,本文通过设计多因素、多水平的正交实验,研究了热转印温度、时间和压力等工艺参数对于染料转移量、织物印刷效果的影响,以及针对不同的织物材料合理选择热转印方式。通过数据分析获得最优工艺方案,为热转印实际操作提供一定的参考依据。 分析结果表明:转印温度、时间和压力都需要设定在合适值才能得到良好的印刷图像效果,同时热升华型织物热转印适合...

织物热转印材料及工艺参数控制研究
摘 要 针对印刷新技术在织物热转移印刷领域的应用和人们对于个性化印刷的需求,热转印这一传统工艺又重获生机,同时目前织物热转印工艺参数的设定以及织物材料的选择没有统一的 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 可作参考这一现实情况,本文通过 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 多因素、多水平的正交实验,研究了热转印温度、时间和压力等工艺参数对于染料转移量、织物印刷效果的影响,以及针对不同的织物材料合理选择热转印方式。通过数据分析获得最优工艺 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 ,为热转印实际操作提供一定的参考依据。 分析结果表明:转印温度、时间和压力都需要设定在合适值才能得到良好的印刷图像效果,同时热升华型织物热转印适合于化纤织物,热熔胶型织物热转印适合于纯棉织物。 关键词:织物热转移印刷;工艺参数;织物材料;染料转移量 Abstract According to the use of new technology in the heat transfer printing on fabric and people’s need for personalized printing, thermal transfer, this traditional process regains new vitality in the printing field. However, there is no unified standard as a reference for the process parameters setting of fabric thermal transfer and the fabric material choice at present. This paper researches how the process parameters such as thermal transfer temperature, pressure and time influence the evaluation index like mass of the dye transferring and fabric printing effect by designing a many factors and levels orthogonal experiment. What’s more, the paper also discusses which thermal transfer mode would be carried out on a certain kind of fabric. Through the analysis of data, we obtain the optimal process program, providing some reference for the actual operation. The analysis results show that: transfer temperature, pressure and time all need to be set at appropriate value ,then we can obtain a good effect of printing image. at the same time, the sublimation type is suitable for chemical fiber fabric, hotmelt type is suitable for cotton fabric. Keywords: Fabric hot transfer printing; Process parameters; Fabric materials; Mass of dye transferring 目 录 引 言    1 第一章 文献综述    2 1.1织物热转印简介    2 1.1.1织物热转印发展现状    2 1.1.2织物热转印分类及应用    3 1.1.3织物热转印特点    4 1.1.4织物热转印技术发展新方向    4 1.2织物热转印原理及工艺过程    5 1.2.1热升华型原理及工艺过程    5 1.2.2热熔胶型原理及工艺过程    6 1.3织物热转印设备    6 1.4织物热转印转印纸    7 1.4.1热转印纸分类与结构    7 1.4.2热转印纸性能要求    8 1.5织物热转印油墨    9 1.5.1热转印油墨构成    9 1.5.2热转印油墨性能要求    10 1.6 论文 政研论文下载论文大学下载论文大学下载关于长拳的论文浙大论文封面下载 研究目的、 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 及内容    10 第二章 热升华型织物热转印研究    11 2.1热转印工艺参数研究    11 2.1.1工艺参数影响概述    11 2.1.2实验材料及设备    11 2.1.3实验方案及方法    11 2.1.4实验结果分析及结论    13 2.2纯棉织物与化纤织物对比研究    20 2.2.1实验原料及设备    20 2.2.2实验方案及方法    20 2.2.3实验结果分析及结论    21 第三章 热熔胶型织物热转印研究    23 3.1热熔胶型织物热转印概述    23 3.2热转工艺参数研究    23 3.2.1实验原料及设备    23 3.2.2实验方案及方法    23 3.2.3实验结果分析及结论    25 3.3纯棉织物与化纤织物对比研究    29 3.3.1实验原料及设备    29 3.3.2实验方案及方法    30 3.3.3实验结果分析及结论    30 结 论    32 参考文献    33 谢 辞    34 引 言 热转移印花是一种新型印花新技术,它是通过将转印介质上的印刷图文在一定温度、时间、压力的作用下转移到承印物上的一种间接印刷技术,在印刷行业中是具有里程碑式的一项技术革新。 目前该技术在很多领域都得到广泛的应用,尤其在织物个性化印刷方面,其热转印材料种类繁多,方法及工艺参数选择较复杂,因此在实际的生产中,针对各种类型的织物热转印工艺参数的设定没有具体的参考标准,同时针对确定织物材料没有如何选择热转印方式的标准。整个织物热转印行业中标准不一,单纯凭借经验的现象比较突出,行业中亟待有一套针对不同转印工艺的参数标准。 通过设计一套针对不同热转印工艺、织物材料及转印压力、时间、温度等热转印工艺参数的实验方案,并在实际的热转印操作过程中,逐步规范热转印的正确方法,探寻针对不同工艺、织物材料及工艺参数设定的最优方法,希望为织物热转印的实际生产操作提供一定的数据参考,对行业的规范化起到一定的推进作用。 第一章 文献综述 1.1织物热转印简介 1.1.1织物热转印发展现状 热转移印花技术出现于20世纪30年代,经过40年的发展,在70年代时流行于欧洲及美、日等国家和地区。历史资料与数据分析显示其发展历程比较特殊,热转印技术一直处于一种平稳的发展状态,它既没有像乐观人士预测的那样在印刷领域表现出强劲的势头,达到惊人的占有率,也没有像悲观人士预测的那样,因为当时的应用范围有限而发展缓慢甚至导致技术的衰落。热转印技术是在80年代末90年代初引入我国,在我国的发展相对迅速, 其应用领域得到广泛拓宽[1]。 传统的热升华型转移印花方法具有一定的局限性。它只能用于玻璃化温度比较明显的化学纤维,在玻璃化温度比较明显的化学纤维非晶区部分,存在着的微小空隙,当温度上升到150℃左右时,非晶区分子剧烈运动,化纤逐渐软化成半熔融状态[2]。另外,染料在该温度下由固态颗粒升华成为气态,在分子间作用力的作用下,气态染料运动到化纤周围,然后扩散进入化学纤维非晶区与化纤结合,冷却粘合后达到着色目的。因此凡是有明确玻璃化温度的化学纤维,都能够进行热升华型转移印花。 然而天然纤维如纤维素纤棉、蛋白质纤维丝、毛等在高温状态下,不能够形成软化的半熔融状态,因此分散染料只能够轻微得在天然纤维的表面附着,着色效果差,脱色现象严重。因此传统的热升华转移印花技术只能在化学纤维织物进行,不能在棉、丝、毛等天然纤维织物上进行良好转移,承印物范围受到限制。由于热升华型转移印花加工面料的局限性,有关人士积极进行了改良研究试验,获得了巨大的技术突破。这些努力包括油墨、特种纸张和织物改性各项技术的突破,例如油墨与承印物的结合性能的增强、油墨的抗水耐光耐高温性能的提高、油墨改性导致的物理性质改变从而使升华温度降低、转印纸纸张结构的改良获得的更优质的转移性能、织物材料改性而获得的优良亲墨性能等等[3]。 伴随技术发展,及时改善一些热转印工艺过程中的一些不利因素,对于热转印图像质量提高、生产规模化、生产过程稳定化意义重大。当下对于热转印技术的改良,主要是从一下几个方面考虑: (1)积极研制国有品牌的转印油墨、转印纸张,提高国有热转印材料的印刷质量,减少高质量印刷因对国外原材料的依赖性,大幅降低生产成本。 (2)研制高质量的特种转印纸,实现转印纸的重复使用,或者使用其他可重复性基材代替热转印纸。 (3)打印设备的进一步改进,降低能耗,工艺参数控制更加精准[4]。 近年来,喷墨打印机的技术进步和不断发展为热转移印刷这一传统印刷技术的发展起到了重要作用。将热转印专用墨水利用普通家用盒式打印机喷印在小幅面热转印纸张上,或者是商业巨幅喷墨打印机在大幅转印纸上喷涂热转印墨水,再通过热压设备将图像转印在承印物上[5]。喷墨技术的发展能够在任意幅面的转印纸上获得高质量的转印图文,更加拓宽了热转印技术的应用范围、提高了印刷质量。 1.1.2织物热转印分类及应用 织物热转印的分类很多,可以从不同的角度进行划分。 (1)根据油墨转移机理区分:热升华型印刷技术和热熔胶型印刷技术[6]。热升华型印刷技术是指油墨在高温作用下由固态升华为气态转移到织物上。热熔胶型印刷技术又称为胶膜型热转印技术,是指油墨均匀分散在胶质中,高温下胶质由固态转化为熔融状态携带油墨转印到织物上达到着色目的。 (2)根据油墨的性质区分:水性油墨热转印和油性油墨热转印。水性油墨是以水作为溶剂,染料的水溶性较好,对环境友好,但是成品的抗水性较油性油墨差。油性油墨是以油性物质作为分散剂,抗水性较好,但是对环境污染比较严重。 (3)根据转印温度区分:高温区烫画印刷和低温区烫画印刷。两者的印刷效果基本相同,高温耗能较高,只是高温烫画如果油墨物相转化温度要求过高会出现化纤织物硬化、天然纤维织物发黄现象。 (4)根据印后处理方式区分:热剥离热转印和冷剥离热转印。热剥离是指压印完成后立即将转印纸与织物分离的一种后处理方式,这种后处理方式适合热升华型油墨,冷剥离是指压印完成后将织物和转印纸放置冷却到一定温度(一般为试验前温度)再进行分离,这种处理方式比较适合胶膜型油墨。 (5)根据织物材质区分:化学纤维织物热转印和天然纤维织物热转印[7]。化学纤维与染料的结合性能较好,而天然纤维与染料的结合性较差,转印前需进行预处理。天然纤维有吸湿性好、容易染色、吸汗透气等优点,但强度较化学纤维差,棉织品易皱而且不耐生物腐蚀。化学纤维具有强度高、耐腐蚀性好、无需熨平和洗涤简便等优点,但易带电、不透气。 另外,织物热转印的分类还包括转印纸不同类型、转印设备不同等。 一般高温热转印常用于棉及混合纺针织服装,如T恤衫、睡衣等,烫后柔软有弹性。低温热转印用于尼龙布及PU人造皮革,如弹力运动服、羽绒服、运动鞋、泳衣等,烫后图案效果与高温烫画相同,用于弹力服装,弹性效果极佳。植绒热转印适用范围广泛,通常用于女丝袜、服装商标等,图案立体效果强,烫后柔软、有弹性,并可多色搭配印刷,附着力强[8]。 1.1.3织物热转印特点 热转移印刷作为一种特殊的印刷方式具有多方面的特点。 (1)印刷效果好。热转印印刷得到的织物图案花纹细腻、色彩再现度良好、层次丰富清晰、图案还原性好,并且能够印刷各种色调的图案。 (2)热升华型转印印品手感柔软,染料大部分进入到织物的内部,几乎感觉不到墨层的存在,完全保持了织物的原有物理性质,使用寿命较长,胶膜型热转印在织物上能够形成一层光滑的胶膜墨层,具有很高的防水性能。 (3)印刷工艺简单、可操作性强,设备的投资少、设备简单、灵活性强,可多色彩一次性转移,生产效率高,同时能够根据客户的需要进行个性化印刷。 (4)节省能源、无污染、生产过程中无需进行水处理,不涉及多种化学清洗机,这引起了相关政府部门的重视,该工艺已被列入国家经贸委重点行业清洁生产技术导向目录,发展前景十分乐观。 (5)热转印灵活度高,很难形成规模化生产,另外依然属于劳动密集型行业,在生产集约化、过程自动化方面有很大的发展空间[10]。 1.1.4织物热转印技术发展新方向 在现阶段,织物热转印仍然主要依靠喷墨打印的方式将图文喷印在热转印纸上,再通过转印设备使转印纸和织物在一定温度、时间和压力下密合达到图文转印目的,伴随技术的革新和学科的交错应用,越来越多的新技术被引入到织物热转移印刷中,使织物热转印散发出新的活力。 (1)无纸化 无纸化热转移印花最主要的特点是转印基材能够重复使用。首先将染料制成印刷墨浆,再通过印刷方式将图文印刷在一种特制的转印基材上,然后转印基材与织物高温加压密合,基材上的图文被转移并固着在织物上,从而得到植物印刷成品。基材经过清洗可再次进行印刷。传统热转印技术需要消耗大量价格昂贵的热转印纸,然而采用新型基材的无纸热转印技术则忽略了转印纸的耗费,节省了材料成本,同时也避免了因造纸和废纸再生等一系列上游产业造成的耗水耗能与废水排放问题,对水资源节约、生态环境保护和清洁生产有着十分积极的意义。业内人士针对用特殊处理的铝箔替代转印纸已做过相应的研究和试验,结果表明它不仅能够像转印纸一样印刷出丰富细腻的图案,本身重量基本上无损耗、表观质量没有下降,而且在热转印结束后可以重复使用。因此,转移印花无纸化的发展前景大好,只要特质铝箔能够实现批量生产并且质量稳定,无纸化也将会获得更大的技术突破。 (2)热转印纸的重复使用 现阶段,载有图文信息的热升华转印纸一般只能转印一次,图文信息一旦转移到承印织物上,就不能再次进行转印。因此为了节约特种纸张,研究重复多次热转移技术,控制热转印纸上染料的释放量,人工控制染料定量转移,达到热转印纸多次重复转移成为了业内人士的研究课题。多次转移技术能够高效利用热转印纸和转印油墨,节省生产成本,同时有利于生产过程的提速。国内专业人士在重复利用转印技术方面已有所突破,东华大学化学与化工学院罗艳等人在转移印花研究时采用分散染料微胶囊技术,该技术是利用微胶囊将分散染料包裹起来,然后将微胶囊分散在连接料中制成油墨。微胶囊可看作一个染料释放器,控制释放性质,每次印刷时,它都释放一定量的染料来满足印刷的色彩需求,从而实现多次转印目的。研究表明,热升华转印油墨中分散染料的含量是影响转印次数的决定因素,含量高,转移次数多,含量低,转移次数少。但是关键的技术问题在于如何控制微胶囊的定量、稳定释放油墨,这一技术问题得到解决,热转印纸重复使用问题便可以迎刃而解[11]。 (3)冷转移技术     冷转移织物印刷是相对于传统热转移印花技术而言的,它是先用普通印刷方式将染料油墨在特种纸上印刷出需要的印刷图文,得到带有图文的转印纸,经轧碱处理后的织物与转印纸同时进入压印辊筒,转印纸上带有染料油墨的一面与被印刷的织物密合,在印刷压力的作用下使染料油墨从转印纸上剥离,图文信息转印到织物上。冷转移技术无需加热耗能,因此前景良好,但是如何解决油墨与织物的常温结合仍在研究过程中。 1.2织物热转印原理及工艺过程 1.2.1热升华型原理及工艺过程 染料为非离子型分散染料,分子量很小,因此染料分子间的作用力较小,当染料受热时,小分子会产生剧烈的运动,具有容易从固态直接气化为气态分子的升华特性。热升华型印花正是利用分散染料的这一特性,使用分子量范围为250 ~400、颗粒直径为0. 2 ~ 2 微米的分散染料与水溶性载体或醇溶性载体、油溶性树脂制成“色墨”,根据图文设计要求将“色墨图文”利用普通印刷方式印刷在转移纸上,然后将印有“色墨图文”的转移纸与织物正面贴合,控制一定的压力、温度和时间,使分散染料在高温下升华为气相并定向移动,聚集在织物表面,并且扩散进入织物纤维内部与织物纤维结合,经冷却后固着在纤维内部,染料从转印纸转移到织物,从而在织物上呈现印刷图文。工艺过程如下:     (1)在转印过程发生前,全部染料都在纸上的印膜中,被印花织物和空气间隙中的染料浓度为零,空气间隙的大小取决于织物的结构和转印压力。 (2)在转印过程中,当转印纸达到转印温度时,染料开始升华挥发,并在转印纸纸与织物纤维间形成浓度差。 (3)当染料扩散到织物纤维时,纤维表面开始了染料的吸附,一部分染料进一步向纤维内部转移,直至达到一定的饱和值,转印完成[12]。 1.2.2热熔胶型原理及工艺过程 热熔胶印花利用的是热熔转移机理,选取的染料高温气化特征不明显,在转印纸的油墨表层印刷了一层胶膜。在高温作用下,胶膜受热由固态转化为熔融状态,并将油墨包裹在胶膜里,利用胶膜的粘着性使油墨图文从转印纸剥离,进而使图文在织物上粘附固着。工艺过程如下: (1)转印发生前转印纸上色墨图层上覆盖一层粘合剂层(即胶膜层),粘合剂层与织物纤维密合接触。 (2)转印过程中,粘合剂层受热成为熔融状态并且逐步包裹色墨图文形成一种“胶体油墨层”状态。 (3)“胶体油墨层”粘附织物纤维并逐步进入纤维内部,同时脱离层脱离转移纸基。 1.3织物热转印设备 织物热转印设备包括电脑、喷墨打印机和热转印烫画机。其中烫画机是最核心设备,根据不同的分类方式可分为以下几种: 按操作动力分:手动烫画机、气动烫画机、半自动烫画机、全自动烫画机。 按烫板形状分:平板烫画机、弧面烫画机、环型烫画机[15]。 本次试验选择的转印机如图1-1所示为手动平板烫画机。其核心元件为发热管,发热管在铝制上合压板内部,下合压板为耐高温橡胶。上下合压板密合完成转印过程。                                                                                                 图1-1 手动平板烫画机 1.4织物热转印转印纸 1.4.1热转印纸分类与结构 热转印纸是织物热转印的图像中间载体,有很多划分种类的方式。根据烫印温度分为高温烫画、中温烫画和低温烫画转印纸。根据剥离底纸的方式分为热剥离和冷剥离转印纸,热剥离是在转印完成后立即撕去底纸,冷剥离则是在转印完成后等织物完全冷却后再慢慢撕去底纸。根据转印后的图像效果可分为透气型、染色型、柔软型和立体型转印纸。依据热转印的转印原理不同,热转印纸又可以分为热升华型和热熔胶型[16]。 热转印纸的结构一般都是包括纸基、油墨层(热转移层)和油墨外涂层(保护层),但是随着技术的不断提高和对于高质量印刷品的需求,对于转印纸的层结构有了更多的改进和增加,已达到更高的转移要求。技术改良主要体现在一下几个方面:对纸基进行预涂布,能够很好地改善纸基的表面性能,提高纸基平滑度,有利于后续涂层在纸基上的良好附着;增加防粘层,在加热转印完成后使转移墨层能够顺利的从纸基上剥离,而不会出现因剥离效果不好造成的图文撕裂损坏;在外保护层上涂布微量透明金属钛粉层,有利于提高成品的耐摩擦性和坚固度。以下是常用的热转印纸结构图:                                 图1-2 热转移纸结构Ⅰ                                               图1-3 热转印纸结构Ⅱ                                 图1-4 热转印纸结构Ⅲ     图1-2是由粘合剂层(也作为保护层)、油墨层和热转印纸基构成的,是最基本的转印纸组成结构。 图1-3是由粘合剂层(也作为保护层)、油墨层、透明脱离层和热转印纸基构成,透明剥离层能够减小油墨层与纸基的粘附作用力,在转印过程中有利于墨层与纸基良好分离。 图1-4是由热熔胶粉层、粘台剂层、油墨层、透明脱离层和热转印纸基构成,热熔胶粉层的作用类似于涂布微量透明金属钛粉层,有利于印品耐摩擦性的提高,延长使用寿命[19]。 1.4.2热转印纸性能要求 转印纸是完成热转印的中间承墨载体,不仅要求对油墨有良好的吸附性能,更重要的是在一定的条件下具备良好的油墨释放性能,并且油墨涂布要有很高的均匀性。具体要求表现在以下两个方面: (1)物理要求:表面平滑度高,使色墨能够均匀附着;纸质紧密度适中,吸收性适当;表面强度和韧性满足工艺要求,印后撕纸不会产生纸基拉毛、图文粘挂纸毛现象;抗水性强,印后撕纸需要水处理时,纸基不会浴水崩溃;高温不易出现起皱、收缩和发黄现象;能够承受印刷压力,纸张结构变化较小。 (2)热性能要求:基材的阻热性良好,阻热性越低,厚度越小,传热性能越优越;控制基材的平滑度,平滑度越高,阻热性越低;良好的耐热性,基材印刷要求时间内能够承受热和压板的转印高温且各项性能不受影响;优良的防渗化能力,防止油墨向纸基的反向渗透,影响染料的转移率。 行业内供参考技术标准如下: 厚度      80~120 μm 吸收性    40~100g/m2 透气性    500~2000mL/min 定量      50~70g/m2 pH值      4.5~5.5 沾污      不允许[20] 1.5织物热转印油墨 1.5.1热转印油墨构成 热转印油墨主要由染料、连接料、溶剂和少量辅助添加剂组成。 热升华型油墨染料需具有良好的升华转移性和渗透性,转移到织物后达到一定的牢固度指标,一般会选用分子量较小、分散温度适中的分散染料,转移印花染料常用的有蒽醌染料、偶氮染料和阳离子染料等。常用的连接料有低黏度乙基纤维素,乙基羟乙基纤维素等,连接料要求与染料亲和力较小,能够在高温作用下容易释放染料气体。常用的溶剂包括松节油、松油醇、高沸点烷醇、溶纤剂等。少量辅助添加剂来改善油墨本身的性能,如干燥性,黏度等。 热熔胶型油墨一般要求染料能够在高温作用下均匀的分散在熔融状态的胶层中并很好地在织物上呈色。 1.5.2热转印油墨性能要求 (1)良好流动性能     热转印油墨的流动性能是指油墨在纸基材料的表面进行印刷涂布时的流展性能以及形成印刷墨层的均匀、平滑程度,流动性能涵盖了黏度、黏着性、屈服值和触变性等油墨性质指标。 (2)良好放蹭脏性能     热转印油墨的防蹭脏性能是与印后油墨的快速干燥性能紧密相连的,如果织物上的油墨图文印后不能快速形成固着态,就很容易产生接触曾脏,影响转印效果。 (3)良好呈色性能和耐抗性     呈色性能是指油墨能够准确逼真的还原原稿的色彩和层次,不出现偏色、混色等现象。耐抗性是指热转印过程完成后得到的织物印品在之后的使用过程中,在如光照、水分、酸、碱等外界因素的影响下,能在较长时间内保持其颜色稳定性。 1.6论文研究目的、方法及内容 目前,伴随印刷新技术在织物热转印领域的应用和人们对于个性化印刷的需求,热转印这一传统工艺又重获生机,借此契机,本人在理论知识的基础上,通过实际的动手操作加深对理论知识的理解,同时也能够锻炼独立进行实验的能力。 根据现有实际材料和设备条件下,设计一套针对不同热转印工艺、织物材料以及转印压力、时间、温度等热转印工艺参数的实验方案,并在实际的热转印操作过程中,逐步规范热转印的正确方法,借助正交试验分析方法探寻针对不同织物材料的最佳工艺参数,为实际操作提供一定的数据参考。 第二章 热升华型织物热转印研究 2.1热转印工艺参数研究 2.1.1工艺参数影响概述 已有研究在热转印研究过程中讨论到的工艺参数设定包括三个方面,转印温度、转印时间和转印压力。 (1)温度 热升华转印工艺要求将温度控制在满足要求的合理范围内。温度太低,升华性染料热不升华或者升华不充分,油墨不转移或转移量不足,无法上色或印迹膜层厚度薄,印迹发虚,饱和度差。温度过高,影响织物的理化性质,容易造成织物发黄,影响印刷效果;同时温度过高会破坏油墨的内部结构、分解部分油墨造成图文颜色偏差。 (2)时间 转印时间短,染料转移量不足,时间足够长有利于染料的充分转移,同时也要注意温度与时间之间的合理调配。 (3)压力 压力也是热转印工艺的重要参数之一,如果压力过小,织物与转印纸之间空隙大,墨水气体分子与空气大量碰撞而损耗,导致印刷效果差,同时油墨也容易在织物上向图文边界扩散,使线条变粗而图像模糊;如果压力适当,织物与转印纸之间空隙适中,染料在织物表层附着量与在织物内部扩散量比列合适,则图案清晰,线条精细;如果压力过大,则容易产生图像变形、织物重压变形与着色表面化等缺陷,因此,控制好转印压力对织物转印十分重要。 以下将对这三方面因素对织物热转印的影响程度和规律进行更为详细的研究。 2.1.2实验材料及设备 试验材料:化纤织物(印刷工程实验室提供);喷墨打印方式获得的热升华型转印纸(市场购买) 试验设备:手动热转印机(印刷工程实验室提供,温度范围0~260℃);PL203型电子天平(印刷工程实验室提供,最大称量为210g,实实际分度值0.001g) 2.1.3实验方案及方法 依据热转印参数研究实验有温度、时间和压力3个因素,每个因素设定3个水平进行研究,选择L9(34)正交试验设计方案并对实验数据进行分析。 表2-1 正交试验工艺参数水平表 水平 转印温度/℃ 转印时间/s 转印压力 1 220 80 轻压 2 175 20 中压 3 150 140 重压 表2-2 正交实验设计方案表 试验编号 转印 温度 误差 空列 转印 时间 转印 压力 试验方案 220℃温区 1 1 1 1 1 220 80  轻 2 1 2 2 2 220 20  中 3 1 3 3 3 220 140 重 175℃温区 4 2 1 2 3 175 20  重 5 2 2 3 1 175 140 轻 6 2 3 1 2 175 80  中 150℃温区 7 3 1 3 2 150 140 中 8 3 2 1 3 150 80  重 9 3 3 2 1 150 20  轻 取待转印热转印纸称量重量M1 → 将化纤织物裁剪成略大于转印纸的布块,称量得到重量值W1 → 将热转印纸和化纤织物在热转印机上贴合完成转印 →趁热立即将转印纸从织物上剥离 → 等待转印纸和织物印品恢复到室温,再次各自称重得到重量值M2和W2,依据测得数据进行数据计算分析。 实验指标分别设定为:织物染料上染量、转印纸染料脱色量(辅助指标)、染料损耗(辅助指标)、织物印刷图案效果等级、织物物理性质变化、转印纸脱色等级(辅助指标),其中,前三项指标为量化指标,后三项指标为非量化指标,实验结果采用正交实验直观分析综合平衡法处理实验数据及指标值。 2.1.4实验结果分析及结论     织物上染量定义:上染量 = 织物终重 - 织物初重 =  W2 - W1 染料损耗定义:染料损耗 =(转印纸初重 – 转印纸终重)-(织物终重 - 织物初重)= (M1 - M2 )- (W2 - W1) 表2-3 正交实验设计方案及转印效果分析 试验编号 转印温度 误差空列 转印时间 转印压力 试验方案 织物染料上染量/g 织物图案效果等级 织物物理性质变化 转印纸脱色等级 220℃温区 1 1 1 1 1 220 80  轻 0.0207 6 变硬 8 2 1 2 2 2 220 20  中 0.0187 9 变硬 7 3 1 3 3 3 220 140 重 0.0210 5 变硬 9 175℃温区 4 2 1 2 3 175 20  重 0.0050 3 无变化 3 5 2 2 3 1 175 140 轻 0.0130 8 无变化 6 6 2 3 1 2 175 80  中 0.0103 7 无变化 5 150℃温区 7 3 1 3 2 150 140 中 0.0067 4 无变化 4 8 3 2 1 3 150 80  重 0.0033 2 无变化 2 9 3 3 2 1 150 20  轻 0.0010 1 无变化 1 表2-4 正交实验染料数据分析表 试验编号 转印纸 织物 染料损耗/g 初重/g 终重/g 脱色量/g 有效值/g 均值/g 初重/g 终重/g 上染量/g 有效值/g 均值/g 220℃温区 1 1.510 1.468 0.042 0.042 0.0437 4.229 4.249 0.020 0.020 0.0207 0.0230 1.519 1.474 0.045 0.045 4.626 4.648 0.022 0.022 1.498 1.454 0.044 0.044 4.397 4.417 0.020 0.020 2 1.453 1.417 0.036 0.036 0.0367 4.291 4.310 0.019 0.019 0.0187 0.0180 1.478 1.442 0.036 0.036 4.449 4.469 0.020 0.020 1.489 1.451 0.038 0.038 4.519 4.536 0.017 0.017 3 1.436 1.393 0.043 0.043 0.0433 4.277 4.297 0.020 0.020 0.0210 0.0223 1.502 1.458 0.044 0.044 4.601 4.623 0.022 0.022 1.493 1.450 0.043 0.043 4.419 4.440 0.021 0.021 175℃温区 4 1.472 1.455 0.017 0.017 0.0170 4.261 4.266 0.005 0.005 0.0050 0.0120 1.512 1.494 0.018 0.018 4.433 4.438 0.005 0.005 1.495 1.479 0.016 0.016 4.552 4.551 -0.001 5 1.506 1.478 0.028 0.028 0.0287 4.290 4.303 0.013 0.013 0.0130 0.0157 1.543 1.514 0.029 0.029 4.384 4.399 0.015 0.015 1.499 1.470 0.029 0.029 4.571 4.582 0.011 0.011 6 1.435 1.410 0.025 0.025 0.0250 4.224 4.234 0.010 0.010 0.0103 0.0147 1.479 1.456 0.023 0.023 4.501 4.513 0.012 0.012 1.482 1.455 0.027 0.027 4.369 4.378 0.009 0.009 150℃温区 7 1.474 1.454 0.020 0.020 0.0207 4.189 4.195 0.006 0.006 0.0067 0.0140 1.595 1.573 0.022 0.022 4.539 4.547 0.008 0.008 1.492 1.472 0.020 0.020 4.361 4.367 0.006 0.006 8 1.428 1.414 0.014 0.014 0.0137 4.660 4.663 0.003 0.003 0.0033 0.0103 1.434 1.421 0.013 0.013 4.498 4.501 0.003 0.003 1.510 1.496 0.014 0.014 4.337 4.341 0.004 0.004 9 1.448 1.439 0.009 0.009 0.0100 4.416 4.417 0.001 0.001 0.0010 0.0090 1.501 1.490 0.011 0.011 4.333 4.334 0.001 0.001 1.427 1.417 0.010 0.010 4.276 4.276 0.000   (1)温度参数分析     织物的热升华转印正交试验染料变化量数据分析如表2-4所示,在低温150℃区域,转印纸上转移出的染料量较少,织物的染料上染量也较少;当温度上升到175℃温区时,转印纸上染料的转出量有了明显的提高,同时,织物染料上染量也有了进一步明显的上升;当温度跃升至220℃时,转印纸染料转出量提升量出现了陡增现象,同时织物染料上染量也出现大型的增量变化。 热升华型染料的转印动力是温度升高使染料颗粒由固态升华成气态,气态分子的不规则运动能力增强,在热压作用下气态染料定向移动织物表面附着。染料分子由固态向气态转化有一定的转化温度,当操作温度低于转化温度时,固态染料不升华,当温度逐渐升高并且达到染料的升华温度时,染料开始升华挥发,但是升华量很少;伴随温度的继续升高,升华量开始出现明显的增加,当温度上升到一定的高温值会出现染料在织物上的大量富集,此时印刷图像的饱和度和还原度最好。温度越高,染料分子获得的动能越大,向织物定向移动的能力越强,织物染料上染量越大。 由图2-1 工艺参数影响上染量趋势图中温度参数影响上染量趋势图可以看出温度150℃提升到175℃过程中的染料上染量变化率与温度由175℃提升到220℃过程中的染料上染量变化率相比较基本持平,甚至后段温区的变化率要稍低于前段温区的变化率,说明在达到转化温度后,染料升华量变化随温度变化呈现类似线性增加,这说明温度越高,染料的升华量越大,在理论意义上,印刷图案的色饱和度越高。 图2-2工艺参数影响上染量趋势图中温度参数显示伴随温度的上升,织物的印刷色彩效果也逐步得到优化。但是低温区向中温区变化过程中影响趋势显著,中温区向高温区变化过程中影响趋势变缓,等级增量变小,说明转印温度在由中温向高温上升过程中,织物印刷色彩效果等级正逐渐趋于良好平稳值。 图2-1 染料的转印行程示意图 过程1:热压板从转印纸的背面开始加热,首先接触到热量的是存在于转印纸内部的染料分子,其次是转印纸表面的染料分子。因此,最先达到转化温度的是转印纸内部染料分子,这部分染料获得能量后开始向转印纸表层转移,使得转印纸表层染料量增加,这就是实验9织物的染料上染量很低,但是转印纸却比加热前图像鲜艳、色彩饱和的原因,此时由于温度处于低温区,染料只是初步完成了从转印纸内部向部转移的过程。 过程2:富集在转印纸表面的染料分子在持续加热的条件下开始向织物表面做定向移动,此时正是印刷过程的真正开始,当织物表面附着的染料达到一定的量,此时染料分子部分已经开始向化纤织物的纤维孔隙结构内部渗透并且内部扩散量与外部附着量在较理想的比例范围内,这种状态下,织物能够呈现良好的印刷效果。 虽然伴随温度升高,织物着色量会持续升高,但是温度突破一定的值就会出现印刷故障,影响印刷效果。对比温区150℃和温区175℃中的6组实验,实验在220℃温区的3组实验,虽然织物的染料着色量依然在增加,由表2-3可知,织物本身却出现了手感变硬的现象,同时,在后期的240℃下补充实验结果显示,在强高温下,化纤织物出现了完全塑化现象,影响了织物本身的理化性质,这就是温度不宜过高的原因,因此热转印温度存在一个上限,超过温度上限,热升华转印就会出现印刷故障。 表2-5获得的正交实验直观分析数据确定的温度最优值220℃,虽然在织物染料上染量和织物转印色彩效果等级两项指标上都是最优选择,但是综合考虑织物理化性质的改变以及高温产生的高能耗因素,最优热转印温度应选择175℃。 (2)时间参数分析 由图2-1 中时间参数影响染料上染量的趋势曲线可以看出,织物的染料上染量是伴随热接触时间的增加而不断升高的,当温度在转化温度以下时,无论接触时间长短,都不会有染料转移,当温度处在转化温度至上限温度之间范围内,才会存在图2-1显示的增长关系。 同时,图2-1所示,接触时间从20s增加到80s过程中的曲线斜率要低于时间从80s增长到140s过程中的曲线斜率,说明伴随接触时间的增长,织物染色量变化率会逐渐降低并最终趋向于零,这是织物的上色量达到最大饱和值。此后,织物上染量会伴随时间的增加基本保持在定值水平。 由图2-2可以看出在温度处于转化温度与上限温度之间的合理范围之内,织物印刷效果等级随接触时间的增加而提升,时间越长,染料的上色量、上色均匀性、织物内部与外部的染料量比值越趋向理想印刷效果发展。 在高温区域,应该关注转印时间与转印温度的合理配合。由表2-3和表2-4中220℃温区实验编号为1、2、3的实验可以得到这样的结论。实验1和实验3的转印时间分别为80s和140s、织物上染量分别为0.0207g和0.0210g,都高于实验2的转印时间20s和织物上染量0.0187g,然而实验1和实验3的转印图案效果等级6级和5级均低于实验2的等级9。这是由于实验1和实验3在高温区时,转印时间过长造成的。高温区转印时间过长,染料的定向热移动持续时间较长,使过量的染料进入到织物的内部,织物内部染料扩散量与外部染料附着量比值过高,织物表层染料量不足,因此表面显色效果差、色饱和度差、转印效果较差。因此,在高温区应注意转印时间的合理控制,综合考虑织物物理性质是否改变的因素,将最优转印温度控制在175℃,由表2-5 正交实验结果直观分析表可知,合理的转印时间应该控制在140s。 (3)压力参数分析     由图2-1中压力参数影响织物染料上染量趋势曲线可知:转印压力由轻压转换为中压过程中,染料上染量有微量的上扬,但是变化基本不大;中压向重压转换的过程阶段,织物的染料上染量出现了非常明显的降低。     分析这一过程的原因应该从染料的转移路径方向出发,染料脱离了转印纸后进入到转印纸与织物之间的空气层,只有染料在热动力的推动下突破了空气层才能到达织物表面进而部分向织物孔隙结构内部扩散。当转印压力过低时,转印纸与织物之间的空气层较厚,染料分子与大量的空气分子碰撞,使大量染料分子在到达织物表面之前就失去了热动能,从而无法到达织物表面,因此织物的染料上染量较低,印刷图文模糊,饱和度差;转印压力获得适当的提升达到一定的范围时,此时转印纸与织物之间的空气层变薄,空气分子量大幅减少,染料分子到达织物表面的阻力大大降低,大量的染料分子能够突破空气层到达织物表面上色并且其中的一定数量染料能够进一步进入到织物的孔隙结构中使织物表面的染料密度持续低于空气层中染料密度,染料定向移动持续进行,织物的上色量足够、均匀性好;当压力过大时,虽然转印纸与织物之间的空气层更薄,理论上更有利于染料分子突破并到达织物表面良好呈色,然而重压作用下,织物的圆柱状纤维束结构变为扁平状结构,疏松的孔隙结构变的紧密,因此染料向织物内部孔隙扩散的能力大幅减弱。前期到达织物表面的染料无法进入织物孔隙内部而在织物表面堆积,使得织物表面的染料密度骤增并且高于空气层中的染料密度,染料的定向移动量大幅较小,织物上染量降低。     图2-2中压力参数影响织物印刷效果等级曲线与图2-1中压力影响上染量曲线趋势基本吻合,只是压力由轻压转换为中压时,织物表面的平整度进一步挺高,上色的均匀性提高,虽然染料上染量提升不大,但是整体的印刷效果等级有了很大的提升。 综合以上实验结论,压力的最优选择中压。 (4)染料损耗分析     由表2-4染料损耗数据可知,染料损耗量基本上是伴随温区的变化而变化的。150℃温区各实验损耗量分别为0.0140g、0.0104g和0.0090g,均值为0.01113g。175℃温区各实验损耗量分别为0.0120g、0.0157g和0.0147g,均值为0.01413g。220℃温区各实验损耗量分别为0.0230g、0.0180g和0.0223g,均值为0.0211g。 温度升高,转印纸上染料的热升华量增加,定向转移的气态染料量增加,因此在空气层中与空气分子产生碰撞而失去动能的染料分子数目增加,这部分染料分子失去动能后耗散到空气中。因此随着转印温度的升高,染料的损耗量增加。值得注意的是,热转印油墨中都是根据其印刷工艺条件而选用的耐高温染料,因此,高温分解作用造成的染料损耗量是很微量的,与空气碰撞耗散相比,数量几乎不计。     对比转印纸脱色量、织物染料上染量和染料损耗三者数量关系可以看出,热升华转印方式的染料损耗量巨大,浪费严重,如何减少染料损耗应该成为一个新的研究方向,这对于提高染料利用率,降低成本意义重大。 表2-5 正交实验结果直观分析表   指标 转印 温度 误差 空列 转印 时间 转印 压力 织物 染料 上染 量/g K1 0.0604 0.0324 0.0343 0.0347 K2 0.0283 0.0350 0.0247 0.0357 K3 0.0110 0.0323 0.0407 0.0293 k1 0.0201 0.0108 0.0114 0.0116 k2 0.0094 0.0117 0.0082 0.0119 k3 0.0037 0.0108 0.0136 0.0098 极差R 0.0165 0.0009 0.0053 0.0021 因素 主次 温度 > 时间 > 压力 优方案 220℃ 140s 中压 织物 转印 色彩 效果  等级 K1 20.00 13.00 15.00 15.00 K2 18.00 19.00 13.00 20.00 K3 7.00 13.00 17.00 10.00 k1 6.67 4.33 5.00 5.00 k2 6.00 6.33 4.33 6.67 k3 2.33 4.33 5.67 3.33 极差R 4.33 2.00 1.33 3.33 因素 主次 温度 > 压力 > 时间 优方案 220℃ 140s 中压 表2-6 工艺参数影响趋势图工作表 上染量k值 印刷效果等级 温度/℃ 150 0.0037 2.33 175 0.0094 6.00 220 0.0201 6.67 时间/s 20 0.0086 4.33 80 0.0114 5.00 140 0.0136 5.67 压力 轻 0.0116 5.00 中 0.0119 6.67 重 0.0098 3.33 图2-2 工艺参数影响织物上染量趋势图 图2-3 工艺参数影响印刷图案效果趋势图 表2-7 优方案验证实验数据分析 试验 条件 试验 编号 转印纸 织物 175℃     140s   中压 初重/g 终重/g 脱色量/g 有效值/g 平均值/g 初重/g 终重/g 上染量/g 有效值/g 平均值/g 染料损耗/g 1 1.530 1.500 0.030 0.030 0.0316 4.573 4.591 0.018 0.018 0.0168 0.0148 2 1.574 1.542 0.032 0.032 4.331 4.348 0.017 0.017 3 1.527 1.496 0.031 0.031 4.669 4.687 0.018 0.018 4 1.552 1.521 0.031 0.031 4.524 4.539 0.015 0.015 5 1.504 1.470 0.034 0.034 4.558 4.574 0.016 0.016     正交实验确定的优方案各参数分别为:温度175℃、时间140s、压力中压。由表2-7实验数据可知优方案得到的织物染料上染量为0.0168g,比150℃和175℃温区的任何一组实验获得的上染量都高,染料损耗量0.0148g也处于合理的范围内,同时相比220℃温区的3组实验,优方案实验没有出现织物手感硬化现象且印刷图像效果良好,因此优方案实验结论符合实际情况。 2.2纯棉织物与化纤织物对比研究 2.2.1实验原料及设备 试验材料:化纤织物(印刷工程实验室提供);纯棉织物(印刷工程实验室提供,未处理);喷墨打印方式获得的热升华型转印纸(市场购买) 试验设备:手动热转印机(印刷工程实验室提供,温度范围0~260℃);PL203型电子天平(印刷工程实验室提供,最大称量为210g,实实际分度值0.001g) 2.2.2实验方案及方法 纯棉织物与化纤织物对比实验的参数设定为确定的优方案实验参数:温度175℃、时间140s、压力中压。测定纯棉织物实验转印纸脱色量、织物染料上染量、染料损耗和印刷效果等指标与化纤织物热转印对比进行研究,指标测定与评价方法与热升华转印工艺参数影响研究的方法相同。 2.2.3实验结果分析及结论 表2-8 棉织物实验数据分析表 试验条件 试验编号 转印纸 织物 初重/g 终重/g 脱色量/g 有效值/g 平均值/g 初重/g 终重/g 上染量/g 有效值/g 平均值/g 染料损耗/g 175℃      140s    中压 1 1.545 1.533 0.012 0.012 0.0120 2.424 2.426 0.002 0.002 0.0022 0.0098 2 1.497 1.485 0.012 0.012 2.451 2.455 0.004 0.004 3 1.528 1.517 0.011 0.011 2.502 2.503 0.001 0.001 4 1.485 1.482 0.003 2.417 2.417 0.000 0.000 5 1.539 1.526 0.013 0.013 2.435 2.439 0.004 0.004 对比表2-7化纤织物与表2-8纯棉织物实验数据分析可以看出:同等实验条件下,纯棉织物实验的转印纸脱色量、织物上染量远远低于化纤织物,同时染料损耗量也低于化纤织物。     从实际的织物印刷效果来看,化纤织物上色量足、图像饱和度高、原稿的再现还原效果好,而纯棉织物印刷图像明显染料不足、模糊不清、印刷效果差。因此,在量化指标和非量化指标上,纯棉织物的印刷效果均远远低于化纤织物。 两种织物材料印刷效果巨大差异的原因在于化纤与纯棉纤维理化性质不同,升华性染料与它们的结合能力强弱不同。 化学纤维属于高分子聚合物,一般玻璃化温度区间在95~100℃,当化学纤维温度达到并超过玻璃化温度时,其物理性质会发生很大的改变,这是化学纤维的纤维束会出现受热膨化现象而纤维结构变的膨松,同时分子链在热作用下运动加剧纤维分子之间会形成很多可容纳染料分子的孔隙,受热升华成气态的染料分子就能够定向运动到化纤的纤维周围并加速扩散进入纤维孔隙内部且在孔隙间自由游移,达到着色的目的。当温度再次降低至热转印温度时,化学纤维的孔隙结构收缩,将染料分子封锁在其孔隙结构内部达到牢固着色的效果。同时,现阶段所使用的热转印油墨中的染料分子多为极性分子,与组成化学纤维的极性分子之间存在较强的分子间作用力,因此化学纤维的染料上染量较高,织物印刷效果好。 纯棉织物纤维属于天然纤维,亲水能力比较强,而用于热升华转印的油墨中的染料分子亲油能力强,亲水能力很弱,因此纯棉纤维与染料分子的结合能力较差;另一方面,天然纤维受热不存在玻璃化温度,因此热转印过程中,不会出现天然纤维分子的受热膨化现象,染料分子进入纤维的量较少。这两方面原因造成了纯棉纤维织物的染料上色性差,印刷图案发虚。 由于纯棉织物的天然染料上色性能较差,为了使热升华转移印花能够应用于天然纤维织物,业内人士都在进行这方面的研究。大致有以下几种主要的解决方案: 一:天然纤维织物进行预处理 为了达到天然纤维分子与染料分子的良好结合,采用对天然纤维预处理使之发生化学改性,以达到上色目的。 (1)将纤维变性,使之具备易于接受分散染料的性能。这类处理方法的研究成果较多,如用乙酰化、苯酰化等对天然纤维进行预处理,使纤维大分子上架接疏水基团,减弱天然纤维的亲水性;或在纤维分子上进行酯化、醚化,封闭纤维的极性基团。有报道指出用某些化学药品对天然纤维织物进行改性预处理,通过封闭天然纤维羟基的方式来降低纤维的亲水性,增强其对油性染料的亲和力,从而获得良好的图案转印效果。 (2)树脂预处理。树脂在整个过程中扮演了架桥剂的角色,树脂架桥剂的一端能够与纤维良好结合,另一端能够与染料良好结合,这就相当于在染料和天然纤维之间架起一座树脂连接桥梁,由此实现天然纤维织物的热转移印刷。一般利用三聚氰胺、甲醛和聚乙二醇协同作用处理天然织物能得到较好的染料转移率,但是织物手感发硬且存在残留游离甲醛的问题,架桥剂选用的技术上仍有一定的不足。 二:开发可与天然纤维结合的新型染色物质 化学纤维依靠受热的膨化变化来接受染料分子,除了采用人为改性的方法在天然纤维织物上接受染料分子的方式外,研究新型染色物质也是天然纤维织物热转印的新的发展方向。当然这种染色物质必须符合以下条件:①能够在150 ~200℃温区升华成气体染料; ②能够与天然纤维吸引和附着;③染色牢度好。目前相关研究人员已经通过改变某些已有染料的助色基团结构来合成新的染料应用于初期试验中,天然纤维织物的上染量已得到大幅提高,只是染料产品的批量生产仍在研究中。 第三章 热熔胶型织物热转印研究 3.1热熔胶型织物热转印概述 热升华型织物热转印的最大特点是染料分子都是以单个微粒的形式存在的,因此在转印结束后,染料不会出现在织物表面大量聚集现象,所以热升华转印后得到的印品手感十分柔软,基本感觉不到墨层的存在。另外,由于热升华油墨在转印过程中几乎已经干燥,所以图像的寿命一般较长,不会出现印刷图文磨损、影响织物美观性的现象。 热熔胶型织物热转印是与热升华型印刷原理不同的热转印方式,其染料分子热升华特性不明显,胶膜高温熔融包覆染料在粘性作用下粘附在织物上完成转印。胶膜的熔融程度不够,无法充分包覆染料颗粒,上色效果差,易掉色,同时胶膜与织物粘合力不足易导致印品图文表面化,膜层易脱落。转印完成后,能够明显的感觉的织物表面有一层包覆染料的胶质膜层。 热熔胶型织物转印的工艺参数也包括转印温度、转印时间和转印压力三个方面,以下将针对这三方面对印刷效果的影响程度和规律进行深入研究。 3.2热转工艺参数研究 3.2.1实验原料及设备 试验材料:化纤织物(印刷工程实验室提供);喷墨打印方式获得的热熔胶型转印纸(市场购买) 试验设备:手动热转印机(印刷工程实验室提供,温度范围0~260℃);PL203型电子天平(印刷工程实验室提供,最大称量为210g,实实际分度值0.001g) 3.2.2实验方案及方法 实验方案依照热升华型织物热转印,共三个实验因素,每个因素设定三个不同水平,选择L9(34)正交实验设计方案并对实验数据进行分析。 表3-1 正交实验工艺参数水平表 水平 转印温度/℃ 转印时间/s 转印压力 1 170 40 轻压 2 150 20 中压 3 140 60 重压 表3-2 正交实验设计方案表 试验编号 转印 温度 误差 空列 转印 时间 转印 压力 试验方案 170℃温区 1 1 1 1 1   170 40  轻 2 1 2 2 2   170 20  中 3 1 3 3 3   170 60  重 150℃温区 4 2 1 2 3   150 20  重 5 2 2 3 1   150 60  轻 6 2 3 1 2   150 40  中 140℃温区 7 3 1 3 2   140 60  中 8 3 2 1 3   140 40  重 9 3 3 2 1   140 20  轻         取待转印热熔胶转印纸称量重量A1 → 将化纤织物裁剪成略大于转印纸的布块,称量得到重量值B1 → 将热转印纸和化纤织物在热转印机上贴合完成转印 →等待胶膜冷却至室温后将转印纸从织物上剥离 →再次各自称重得到重量值A2和B2,依据测得数据进行数据计算分析。 实验指标分别设定为:织物染料上染量、转印纸脱色量(辅助指标)、染料损耗(辅助指标)、织物印刷图案还原等级、胶膜图像抗撕裂度,其中,前三项指标为量化指标,后两项指标为非量化指标,实验结果采用正交实验直观分析综合评分法处理实验数据及指标值。     上染量 = 织物终重 - 织物初重 =  B2 - B1 染料损耗定义:染料损耗 =(转印纸初重 – 转印纸终重)-(织物终重 - 织物初重)= (A1 - A2 )- (B2 - B1) 正交实验综合评分方法是根据各个指标的重要程度对实验的结果进行分析,给每一实验编号的实验评出一个综合分数,作为这组实验的总指标。分析结果的可靠性主要取决于各指标评分的合理性,本实验分析主要考虑织物上染量、织物印刷图案还原等级和胶膜图像抗撕裂度三项指标进行实验结果分析。 3.2.3实验结果分析及结论 表3-3 正交实验设计方案及转印效果分析表 试验编号 转印温度 误差空列 转印时间 转印压力 试验方案 织物染料上染量/g 胶膜图案抗撕裂度 印刷图像还原等级 170℃温区 1 1 1 1 1 170 40 轻 0.4127 7 5 2 1 2 2 2 170 20 中 0.4243 7 9 3 1 3 3 3 170 60 重 0.4070 7 4 150℃温区 4 2 1 2 3 150 20 重 0.4393 3 6 5 2 2 3 1 150 60 轻 0.4297 5 8 6 2 3 1 2 150 40 中 0.4343 6 7 140℃温区 7 3 1 3 2 140 60 中 0.4397 2 3 8 3 2 1 3 140 40 重 0.4423 4 2 9 3 3 2 1 140 20 轻 0.4437 1 1 表3-4 正交实验染料数据分析表 实验 编号 转印纸(脱色) 织物(上色) 初重/g 终重/g 脱色量/g 有效值/g 均值/g 初重/g 终重/g 上染量/g 有效值/g 均值/g 染料损耗/g 170℃温区 1 1.647 1.223 0.424 0.424 0.4220 3.098 3.515 0.417 0.415 0.4127 0.0093 1.693 1.271 0.422 0.422 2.998 3.410 0.412 0.412 1.752 1.332 0.420 0.420 2.979 3.390 0.411 0.411 2 1.729 1.297 0.432 0.432 0.4317 2.997 3.421 0.424 0.424 0.4243 0.0073 1.697 1.266 0.431 0.431 2.974 3.397 0.423 0.423 1.683 1.251 0.432 0.432 3.001 3.427 0.426 0.426 3 1.636 1.220 0.416 0.416 0.4203 2.956 3.359 0.403 0.403 0.4070 0.0133 1.714 1.294 0.420 0.420 2.987 3.392 0.405 0.405 1.745 1.320 0.425 0.425 3.003 3.416 0.413 0.413 150℃温区 4 1.618 1.174 0.444 0.444 0.4450 2.928 3.367 0.439 0.439 0.4393 0.0057 1.711 1.264 0.447 0.447 2.937 3.378 0.441 0.441 1.739 1.295 0.444 0.444 2.981 3.419 0.438 0.438 5 1.695 1.261 0.434 0.434 0.4357 2.978 3.407 0.429 0.429 0.4297 0.0060 1.653 1.216 0.437 0.437 3.092 3.522 0.430 0.430 1.704 1.268 0.436 0.436 2.966 3.396 0.430 0.430 6 1.685 1.245 0.440 0.440 0.4393 3.128 3.563 0.435 0.435 0.4343 0.0050 1.716 1.277 0.439 0.439 2.997 3.431 0.434 0.434 1.672 1.233 0.439 0.439 2.983 3.417 0.434 0.434 140℃温区 7 1.638 1.193 0.445 0.445 0.4420 2.964 3.407 0.443 0.443 0.4397 0.0023 1.694 1.254 0.440 0.440 2.972 3.409 0.437 0.437 1.661 1.220 0.441 0.441 2.991 3.430 0.439 0.439 8 1.627 1.181 0.446 0.446 0.4463 2.940 3.381 0.441 0.441 0.4423 0.0040 1.749 1.303 0.446 0.446 2.954 3.398 0.444 0.444 1.697 1.250 0.447 0.447 2.957 3.399 0.442 0.442 9 1.732 1.284 0.448 0.448 0.4470 2.941 3.385 0.444 0.444 0.4437 0.0033 1.741 1.294 0.447 0.447 2.933 3.378 0.445 0.445 1.711 1.265 0.446 0.446 2.978 3.420 0.442 0.442 由表3-4可以看出胶膜热转印的染料损耗量相对于转印纸脱染量而言,所占比重微小,编号1~9实验中比重分别为2.203%、1.69%、3.164%、1.28%、1.377%、1.138%、0.52%、0.896%和0.738%,同时1~9实验中织物的染料上染量在数据上差距不大,因此实验指标中的织物染料上染量不作为实验的最主要研究指标,此时,转印图像的印刷效果等级程度将成为重点关注指标。同时,由于胶膜印刷图像存在明显的成膜现象,胶膜层的抗撕裂程度也是重要的评价指标,综合以上因素设定以下评价体系作为综合评分法总指标: 综合分数=织物染料上染量 * 0.2 + 胶膜图像抗撕裂度 * 0.4 + 印刷图像还原等级 * 0.4 (1)温度参数分析     由表3-4看出:140℃温区织物的上染量分别为0.4397g、0.4423g和0.4437g,平均值为0.4419g;150℃温区分别为0.4393g、0.4297g和0.4343g,平均值为0.4344.3g;170℃温区分别为0.4127g、0.4243g和0.4070g,平均值为0.4157g,所以,伴随温度的升高,织物的染料上染率是逐渐降低的,但是,降低量很小,整体的上染差异性不大。     图1-4是典型的胶膜型转印纸,转印之前,胶膜层处于转印纸的最上层。转印接触后,当温度上升并且达到胶膜融化温度并处于在低温区时,胶膜层融化为胶粘状态并首先包覆与胶膜层紧挨的油墨(染料)层,油墨层与胶膜层融合,而此时的透明脱离层依然较完整独立存在,转印完成后剥离转印纸纸基,透明脱离层则留在织物表面,编号为8、9的实验虽然上染量较高,但织物成品显示图像效果偏淡,这是表面存在透明脱离层所致;温度上升至150℃温区,透明膜层消失,表面墨层清晰度上升;温度上升至170℃温区时,墨层清晰度进一步提升,同时油墨的显色性提高,原因是温度升高,透明脱离层也随之融化,胶膜层、油墨层和剥离层熔融为一体且各成分分散均匀。     同时,温度不断升高,胶膜层、油墨层和透明剥离层融合均匀性不断提高,使油墨逐渐向转印纸纸基方向扩散,从而使油墨越来越多的反向扩散转移到转印纸纸基上。从转印完成后纸基表层残留的反向扩散图像可知:在140℃温区时,实验7、8和9,转印纸残留墨量几乎没有;在150℃温区时,实验4、5和6,能够看到隐约的墨量残留;在170℃温区时,实验1、2和3,转印纸上残留图像明显,墨量很大,这是由于温度逐渐增加,胶膜层、油墨层和透明剥离层融合程度不断提高造成的。同时也揭示了表3-4中,温度逐渐上升,染料损耗也随之上升的原因(另一部分的损耗来自于胶膜胶质的热分解,虽然热转印染料耐高温性能较好,但是胶质的耐高温性能相对较差)。     温度越高,胶膜层的熔融程度越高,胶膜层、油墨层和透明剥离层的热熔混合均匀性越高,印刷图像的再现效果好,印刷图像还原等级高,同时熔融充分、混合均匀的胶墨对织物的内部扩散性良好,使得混合胶墨部分进入织物内部,与织物的结合强度高,提高了胶墨图像的抗撕裂性能。     由图3-1中的温度参数曲线可以看出,伴随温度的上升,织物热转印的综合分数不断提高,但是其增长率不断降低并且有逐渐趋向于最大稳定值的趋势,但是到达最大稳定值的温度应该控制在使发生手感变硬温度以下。     综合以上因素,由表3-5可知,温度参数选择170℃,印刷效果最好且织物性质稳定不变。 (2)时间参数分析     不同与热升华型染料,在织物达到上染量饱和之前,时间越长染料转移量越多,胶膜热转印方式是在适当长的时间内,熔融胶墨层牢固粘附在织物上即可。由图3-1中时间参数曲线可以看出,胶膜热转印时间应控制在合理的中间值。时间过短,胶膜刚刚熔融粘附在织物表面就撤除压力,易造成图像成膜表面化现象,胶膜图像牢固度差,抗撕裂程度低。实验编号9的成品就是成膜表面化转印缺陷。时间过长,会分解较多的胶质物质,使图像的成膜性能下降,图像的再现效果降低。由图3-1中时间参数影响曲线可知,最佳转印时间应选择在40s。 (3)压力参数分析     由图3-1中压力参数趋势曲线可以看出,对于综合分数取最大值时的压力应该选择中压。轻压时熔融胶膜无法与织物紧密结合,胶墨层只能依靠粘性粘附在织物表面,无法部分进入到织物的孔隙结构内部,易出现成膜表面化现象,印品图像抗撕裂度低;由于熔融胶墨层具有一定的厚度,压力过重,会使胶墨层挤压摊开,造成图像变形,同时出于降低设备损耗的考虑,将压力设定为中压比较合适。 表3-5 正交实验结果分析表 转印温度 误差空列 转印时间 转印压力 K1 15.8488 10.6583 12.6579 11.0572 K2 14.2607 14.2593 11.0615 13.8597 K3 5.4651 10.6570 11.8553 10.6577 k1 5.2829 3.5528 4.2193 3.6857 k2 4.7536 4.7531 3.6872 4.6199 k3 1.8217 3.5523 3.9518 3.5526 极差R 3.4612 1.2008 0.5321 1.0673 因素主次 温度 > 压力 > 时间 优方案             170℃      40s      中压 表3-6 工艺参数影响综合评分趋势图工作表 温度 140℃ 1.8217 150℃ 4.7536 170℃ 5.2829 时间 20 3.6872 40 4.2193 60 3.9518 压力 轻 3.6857 中 4.6199 重 3.5526 图3-1 工艺参数影响综合评分趋势图 3.3纯棉织物与化纤织物对比研究 3.3.1实验原料及设备 试验材料:化纤织物(印刷工程实验室提供);纯棉织物(印刷工程实验室提供,未处理);喷墨打印方式获得的热熔胶型转印纸(市场购买) 试验设备:手动热转印机(印刷工程实验室提供,温度范围0~260℃);PL203型电子天平(印刷工程实验室提供,最大称量为210g,实实际分度值0.001g) 3.3.2实验方案及方法 纯棉织物与化纤织物对比实验的参数选定为印刷效果较为理想的编号4实验:温度150℃、时间20s、压力重压。测定纯棉织物与化纤织物实验织物染料上染量、印刷图像还原和胶膜图像抗撕裂度指标进行对比研究,指标测定与评价方法与胶膜型热转印工艺参数影响研究的方法相同。 综合分数=织物染料上染量 * 0.2 + 胶膜图像抗撕裂度 * 0.4 + 印刷图像还原等级 * 0.4 3.3.3实验结果分析及结论 表3-8 织物材料对比实验数据分析表 织物 材料 实验 条件 实验 编号 织物上染量/g 均值/g 印刷图像还原等级 胶膜图案抗撕裂度 综合评 分分数 化学 纤维 150℃  20s 重压  1 0.443 0.4413 6 3 3.68826 2 0.439 6 3 3 0.442 6 3 纯棉 织物 1 0.444 0.4417 6 7 5.28834 2 0.443 6 7 3 0.438 6 7 由表3-8可以看出,胶膜型织物热转印在同等实验参数条件下,纯棉织物的综合评分分数要高于化纤织物。由于胶膜型热转印染料的热升华性能很弱,染料损耗主要来自于温度较高时的胶状混合墨向纸基的反向渗透,对比两种织物转印后转印纸纸基残留墨量,基本相同,因此,在温度相同的条件下,化纤织物与纯棉织物的织物上染量差别不大。同时实验条件相同,胶膜的熔融程度相当,转印获得的印刷图像色彩再现效果基本一致,图像还原等级相同。 然而,参照工艺参数实验的抗撕裂度判别方法,在化纤织物上图像抗撕裂度远远低于纯棉织物获得的图像抗撕裂度。观察发现,纯棉织物的孔隙结构相对于化纤织物比较疏松,适合整体性较强的胶状混合墨层向其内部扩散,从而使一部分胶墨进入到纯棉织物的内部与织物紧密结合,所以形成的胶膜图像附着牢固度高,抗撕裂性能好;化纤织物的纹路相对比较致密,孔隙结构较紧密,整体性较强的胶质墨不容易进入化纤织物的小孔隙结构,因此,转印图像更趋向于表面化,抗撕裂性能较差。由此看出,对于胶膜型热转印方式而言,织物的编织紧密程度对织物印刷成品的抗撕裂强度影响较大,胶膜型热转印更加适合编织紧密程度相对较低的纯棉织物。 结 论 一:织物热转印的工艺参数设定 织物热转印依照工艺方法不同分为热升华型和热熔胶型,由于转印机理不同,工艺参数的设定有一定的差异。本论文通过设计正交实验,将量化指标与非量化指标综合考量相结合来研究织物热转印,兼顾了科学数据和印刷视觉效果,结果更具有科学性。 (1)对于依靠染料升华作用完成转印、转印效果主要依赖染料转移量的升华型织物热转印,温度越高越有利于染料升华,但是又要避免织物的高温硬化现象,有实验获得分析结果并结合实际印刷品整体情况,温度应设定在175℃左右。在合适温度的基础上,让时间稍长一些,为140s,能够实现染料更多的转移。由正交试验结果可知,压力设为中压有利于实现染料有效转移,染料转移良好,同时减少了高压时设备的损耗程度。 (2)对于依靠胶膜熔融整体转移的热熔胶型转移方式,温度只要满足胶膜充分熔融即可,不必过高,因此转印温度稍低于热升华型转印,最佳温度170℃。时间一般为40s,压力为中压时,胶膜图像不会产生过度摊开故障,印刷图像效果好,抗撕裂程度高。 二:物热转印的织物材料 (1)化纤织物属于高分子聚合物织物,高温会使化纤的理化性质产生很大的变化。化纤织物高温膨化使纤维结构变蓬松形成容纳染料分子的空隙,因此与染料的结合性能良好,依靠小粒径染料的升华转印方式适合化纤织物。 (2)天然棉织物亲水性强,与小粒径染料结合能力弱,如果在纯棉织物上进行升华型热转印,必须对纯棉织物进行预处理,改变其纤维分子基团性质,改善其染料结合结合性能。胶膜型热转印方式是依靠粘性胶膜作为中间媒介连接染料与织物,完成印刷且成品有明显的胶膜图像触感,印刷图像的胶膜图像层抗撕裂性能成为很重要的指标,胶质对于织物的渗透有助于提高织物印品的抗撕裂度,由于纯棉织物一般棉丝孔隙较大,胶质渗透量大,印刷图像效果好,因此,胶膜型热转印方式适合纯棉织物印刷。 参考文献 [1] 周浩.织物热升华转印技术浅析.丝网印刷.2009,1: 13-15 [2] 何晓华.纯棉及涤棉混纺织物热转移印花新技术.今日印刷.2008,4: 26 [3] 滕铭辉.热转印纸涂层结构及纸页性能的研究.(山东轻工业学院)硕士论文.  2009 [4] 齐成.热转印在织物印花中的应用.网印工业.2007,8: 27 [5] 闫素斋.热转印技术.丝网印刷.2001,6: 13-14 [6] 周浩.浅谈织物印花油墨.今日印刷.2009,5: 64 [7] 雷青先.热携带转移印花工艺的研究.(北京服装学院)硕士论文.2007 [8] 周浩.热升华转印技术在织物印花中的应用.网印工业.2008,10:42 [9] 季莉.天然纤维织物热转移印花的现状与发展.印染与着色.2011,8: 27 [10] 元成.印花技术的革命-冷转移印花.纺织装饰科技.2011,8: 97 [11] 薛迪庚.升华转移印花的现状与发展.网印工业.2008,7: 14 [12] 刘永庆.天然织物热升华转移印花工艺的发展.丝网印刷.2011,3:4 [13] 陈红艳.热转印印刷工艺的发展现状.今日印刷.2007,2: 31 [14] Barry.Method of a new hand iron transfer technique.6539652.2003     [15] 王红凤.无纸热转印工艺专用印浆的转移率及其影响因素.毛纺科技.2009,4: 18-20 [16] 贾宁.尼龙织物热转移印花.网印工业.2002,4: 21-22 [17] 黄颖为.特种印刷.北京.化学工业出版社.2006: 93-94 [18] 金银河.特种印刷技术及其应用.北京.化学工业出版社.2000: 77-78 [19] 陈逸新.特种承印材料印刷技术.北京.化学工业出版社.2003: 59 [20] 黄婷,陈港.浅色热转印纸的特性及应用.中国造纸.2007,7:42-45 [21] Yu Guan.Transfer printing with disperse on cotton fabric modified with an aqueous tolylene diisocyanate derivative.Fibers and Polymers.2009 [22] 宋奇.影响热转印质量的因素分析.丝网印刷.2007,12: 45-47 [23] Ueno,Takeshi.Thermal transfer image receiving sheet.6352957.1998 谢 辞     本论文是在张向宁的认真指导下完成的。从论文的初期搜集资料到实验搜集数据过程,最后到数据分析、写成论文,张老师都认真辅导、敦促进度。在整个论文写作过程中,我逐渐培养了自己对实验的兴趣,具备了一定的科研水平和思考解决问题的能力,从而使自己得以完成学业。张老师在指导过程中体现出来认真负责和严谨作风都在潜移默化中影响了我,使我受益匪浅,相信在以后的日子将会对我有更大的帮助。在此,我向张老师致以最衷心的感谢,感谢他四年来对我传授的知识以及论文期间付出的心血!     在学习、实验和完成论文期间,得到了实验室的许多老师的支持和帮助,特别是郅云、冯龙等老师,在此向他们表示衷心的感谢!     最后感谢我的朋友,感谢他们一直以来给予得鼓励和支持,谢谢! (2)天然棉织物亲水性强,与小粒径染料结合能力弱,如果在纯棉织物上进行升华型热转印,必须对纯棉织物进行预处理,改变其纤维分子基团性质,改善其染料结合结合性能。胶膜型热转印方式是依靠粘性胶膜作为中间媒介连接染料与织物,完成印刷且成品有明显的胶膜图像触感,印刷图像的胶膜图像层抗撕裂性能成为很重要的指标,胶质对于织物的渗透有助于提高织物印品的抗撕裂度,由于纯棉织物一般棉丝孔隙较大,胶质渗透量大,印刷图像效果好,因此,胶膜型热转印方式适合纯棉织物印刷。 参考文献 [1] 周浩.织物热升华转印技术浅析.丝网印刷.2009,1: 13-15 [2] 何晓华.纯棉及涤棉混纺织物热转移印花新技术.今日印刷.2008,4: 26 [3] 滕铭辉.热转印纸涂层结构及纸页性能的研究.(山东轻工业学院)硕士论文.  2009 [4] 齐成.热转印在织物印花中的应用.网印工业.2007,8: 27 [5] 闫素斋.热转印技术.丝网印刷.2001,6: 13-14 [6] 周浩.浅谈织物印花油墨.今日印刷.2009,5: 64 [7] 雷青先.热携带转移印花工艺的研究.(北京服装学院)硕士论文.2007 [8] 周浩.热升华转印技术在织物印花中的应用.网印工业.2008,10:42 [9] 季莉.天然纤维织物热转移印花的现状与发展.印染与着色.2011,8: 27 [10] 元成.印花技术的革命-冷转移印花.纺织装饰科技.2011,8: 97 [11] 薛迪庚.升华转移印花的现状与发展.网印工业.2008,7: 14 [12] 刘永庆.天然织物热升华转移印花工艺的发展.丝网印刷.2011,3:4 [13] 陈红艳.热转印印刷工艺的发展现状.今日印刷.2007,2: 31 [14] Barry.Method of a new hand iron transfer technique.6539652.2003     [15] 王红凤.无纸热转印工艺专用印浆的转移率及其影响因素.毛纺科技.2009,4: 18-20 [16] 贾宁.尼龙织物热转移印花.网印工业.2002,4: 21-22 [17] 黄颖为.特种印刷.北京.化学工业出版社.2006: 93-94 [18] 金银河.特种印刷技术及其应用.北京.化学工业出版社.2000: 77-78 [19] 陈逸新.特种承印材料印刷技术.北京.化学工业出版社.2003: 59 [20] 黄婷,陈港.浅色热转印纸的特性及应用.中国造纸.2007,7:42-45 [21] Yu Guan.Transfer printing with disperse on cotton fabric modified with an aqueous tolylene diisocyanate derivative.Fibers and Polymers.2009 [22] 宋奇.影响热转印质量的因素分析.丝网印刷.2007,12: 45-47 [23] Ueno,Takeshi.Thermal transfer image receiving sheet.6352957.1998 谢 辞     本论文是在张向宁的认真指导下完成的。从论文的初期搜集资料到实验搜集数据过程,最后到数据分析、写成论文,张老师都认真辅导、敦促进度。在整个论文写作过程中,我逐渐培养了自己对实验的兴趣,具备了一定的科研水平和思考解决问题的能力,从而使自己得以完成学业。张老师在指导过程中体现出来认真负责和严谨作风都在潜移默化中影响了我,使我受益匪浅,相信在以后的日子将会对我有更大的帮助。在此,我向张老师致以最衷心的感谢,感谢他四年来对我传授的知识以及论文期间付出的心血!     在学习、实验和完成论文期间,得到了实验室的许多老师的支持和帮助,特别是郅云、冯龙等老师,在此向他们表示衷心的感谢!     最后感谢我的朋友,感谢他们一直以来给予得鼓励和支持,谢谢!
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