Альгинат натрия для трафаретной печати: рецептура пасты, применение и устранение неполадок

Трафаретная печать с использованием реактивных красителей на хлопковых и целлюлозных тканях требует применения печатной пасты, обеспечивающей стабильную вязкость, четкую передачу рисунка и надежную фиксацию красителя на протяжении длительных производственных циклов. Альгинат натрия является стандартным загустителем для данной области применения, однако для правильного подбора рецептуры пасты, ее нанесения и устранения возможных неполадок необходимо понимать, как взаимодействуют различные переменные.

В данном руководстве рассматриваются основные компоненты рецептуры пасты на основе альгината натрия для трафаретной печати реактивными красителями, способы оптимизации нанесения пасты при плоской и ротационной трафаретной печати, а также методы диагностики и устранения наиболее распространенных производственных проблем.

Рецептура пасты на основе альгината натрия для трафаретной печати реактивными красителями

Основные компоненты пасты для печати реактивными красителями

Стандартная паста для трафаретной печати с использованием реактивных красителей на хлопке содержит следующие основные компоненты:

• Альгинат натрия — основной загуститель, регулирующий вязкость и реологические свойства пасты
• Реактивный краситель — растворенный в пасте в концентрации, необходимой для достижения требуемой глубины цвета
• Щелочь — как правило, карбонат натрия (кальцинированная сода) или бикарбонат натрия, необходимые для повышения pH пасты с целью закрепления реактивных красителей во время обработки паром
• Мочевина — гигроскопический агент, который удерживает влагу во время обработки паром, способствуя растворению и закреплению красителя
• Антиредуцирующий агент — например, м-нитробензолсульфонат натрия, используемый для предотвращения восстановления некоторых реактивных красителей во время обработки паром
• Вода — растворительная среда; качество воды (жесткость, содержание ионов) влияет на рабочие характеристики пасты

Пропорции каждого компонента зависят от класса красителя, требуемой глубины цвета, типа ткани и условий обработки паром. Единой универсальной формулы не существует — рецептуры паст, как правило, разрабатываются для конкретных классов красителей и корректируются с учетом производственного опыта.

Целевые значения концентрации и вязкости альгината натрия

Концентрация альгината натрия в готовой пасте для трафаретной печати с использованием реактивных красителей обычно колеблется от 3% до 6% (мас./мас.), в зависимости от используемого класса вязкости и требуемой вязкости пасты. Для изготовления паст для трафаретной печати чаще всего используются классы вязкости от средней до высокой.

Целевая вязкость пасты для трафаретной печати обычно находится в диапазоне от 8 000 до 20 000 мПа·с (при низком сдвиге), хотя конкретное значение в пределах этого диапазона зависит от плотности сетки, плотности ткани и скорости печати. Трафареты с более высоким номером сетки (более мелкие ячейки) обычно требуют пасты с более низкой вязкостью; трафареты с более низким номером сетки допускают использование пасты с более высокой вязкостью.

Сначала приготовьте основу из альгинатной пасты — растворите альгинат в воде до нужной концентрации и проверьте вязкость — прежде чем добавлять краситель, щелочь и другие компоненты. Добавление щелочи в холодную альгинатную основу сокращает время, в течение которого можно использовать пасту, поскольку катализируемое щелочью разложение начинается сразу после добавления.

Выбор щелочи и выбор времени

Выбор щелочи влияет как на стабильность пасты, так и на эффективность фиксации. Карбонат натрия (кальцинированная сода) в типичных концентрациях (10–20 г/л) обеспечивает более высокий уровень pH, чем бикарбонат натрия, и способствует более быстрой фиксации, но при этом ускоряет разложение пасты — особенно при повышенных температурах окружающей среды. Бикарбонат натрия обеспечивает более низкий уровень pH и более медленную фиксацию, что может быть выгодно при длительных тиражах, когда стабильность пасты является приоритетом.

В двухфазных процессах печати щелочь наносится отдельно (путем пропитки ткани перед печатью или в ходе послепечатной обработки), а не входит в состав печатной пасты. Такой подход значительно продлевает срок годности пасты и применяется на некоторых крупных производствах, где важна стабильность пасты на протяжении всей смены.

Независимо от того, какой подход вы используете, щелочь следует добавлять в пасту как можно ближе к моменту её использования, а пасту, содержащую щелочь, не следует хранить дольше, чем на протяжении смены, в ходе которой она была приготовлена.

Плоская печать против ротационной печати: требования к пасте

Печать на плоских поверхностях

При плоской печати паста наносится на трафарет и проталкивается через сетку на неподвижную ткань с помощью ракеля, перемещающегося по трафарету. Затем трафарет поднимается, и ткань продвигается вперед перед следующим ходом печати.

Плоская трафаретная печать, как правило, осуществляется на более низких скоростях, чем ротационная трафаретная печать, и обеспечивает несколько большую гибкость в отношении вязкости пасты. Паста должна легко течь под давлением ракеля, но не должна растекаться за пределы отверстий трафарета до того, как ракель будет поднят. Обычно используются сорта альгината натрия средней вязкости с концентрацией, близкой к нижней границе типичного диапазона (3–4%).

Одним из практических моментов, с которыми приходится сталкиваться при печати с использованием плоских трафаретов, является высыхание пасты на поверхности трафарета между проходами, если скорость печати низкая. Если такая ситуация возникает, следует проверить, не слишком ли высока вязкость пасты (более густая паста быстрее высыхает на поверхности), не слишком ли низкая влажность воздуха в помещении или не превышает ли интервал между проходами обычное время.

Ротационная трафаретная печать

При ротационной трафаретной печати паста непрерывно подается внутрь вращающегося цилиндрического трафарета и продавливается через сетку внутренним ракелем или магнитной планкой по мере прохождения ткани под ним. Ротационная трафаретная печать осуществляется на гораздо более высоких скоростях, чем плоская трафаретная печать, и требует использования пасты, реологические свойства которой остаются неизменными на протяжении всего длительного производственного цикла.

Стабильность вязкости пасты имеет особое значение в ротационной трафаретной печати — изменение вязкости в ходе тиража приводит к разнице в оттенке по всей длине ткани. Обычно используются сорта альгината натрия средней и высокой вязкости с концентрациями, близкими к верхней границе типичного диапазона (4–6%), а паста, как правило, готовится большими партиями, чтобы свести к минимуму частоту её приготовления во время тиража.

Системы подачи пасты с роторным ситом часто оборудуются герметичной оболочкой или крышкой для уменьшения испарения и изменения вязкости, вызванного потерей воды в процессе работы. Если вязкость увеличивается во время работы без видимых на то причин, проверьте, не происходит ли испарение в системе подачи пасты.

Распространенные проблемы при трафаретной печати и их причины, связанные с пастой

Расплывание цветов и четкость краев узоров

Расплывание цвета — когда цвет выходит за пределы заданных границ рисунка — является одним из наиболее распространенных дефектов при трафаретной печати с использованием реактивных красителей и часто связано с вязкостью пасты. Слишком жидкая паста не удерживает краситель на месте после переноса на ткань; краситель смещается в стороны до закрепления, в результате чего края рисунка получаются нечеткими или размытыми.

Если наблюдается просачивание, сначала проверьте вязкость пасты во время печати (а не только на этапе подготовки). Если вязкость снизилась в ходе тиража, выясните причину потери вязкости — наиболее распространенными причинами являются деградация, испарение или повышение температуры. Если вязкость находится на нужном уровне, а размывание все равно происходит, проверьте, подходит ли плотность сетки трафарета для тонкости рисунка и правильно ли подготовлена поверхность ткани.

Заблокированный экран

Засорение сита — затвердевание пасты внутри или на сетке сита, препятствующее качественной печати — может быть вызвано чрезмерной вязкостью пасты, наличием в ней нерастворенных частиц, слишком быстрым затвердеванием пасты на поверхности сетки или недостаточной очисткой сита между тиражами.

В случае закупорки, вызванной нерастворившимися частицами, проверьте степень растворения альгината натрия при приготовлении пасты — процедите образец приготовленной пастовой основы через мелкоячеистую сетку и проверьте, не остались ли в ней частицы. Если частицы присутствуют, увеличьте время перемешивания или проверьте температуру воды во время растворения.

Если забивание вызвано высыханием пасты на поверхности, проверьте, не превышает ли вязкость пасты требуемое значение, не слишком ли низкая влажность окружающей среды или не слишком ли низкая скорость печати, из-за чего паста остается на поверхности сетки в течение длительного времени между ходами.

Неравномерная глубина цвета по всей ширине ткани

Неравномерная глубина окраски по ширине ткани — часто проявляющаяся в виде более тёмных краёв и более светлой середины, или наоборот — как правило, свидетельствует о неравномерной подаче пасты, а не о проблемах с красителем или закреплением. К числу распространённых причин относятся неравномерное давление ракеля по ширине трафарета, колебания натяжения трафарета или неравномерность вязкости пасты в пределах одной партии.

Проверьте вязкость пасты, взяв пробы из разных точек пастового лотка — спереди, посередине и сзади — чтобы убедиться в равномерности вязкости по всей партии. Если вязкость варьируется в пределах лотка, это означает, что паста не была должным образом перемешана перед использованием или в процессе работы происходит расслоение.

Расхождения в переносе пасты между ранними и поздними оттисками

Если глубина цвета остается постоянной в пределах отдельных оттисков, но различается между ранними и поздними оттисками в рамках одной серии, причиной этого, как правило, является изменение вязкости пасты в ходе тиража, а не проблема с нанесением. Измеряйте вязкость пасты через регулярные промежутки времени — при подготовке, в середине и в конце тиража — чтобы установить, изменяется ли вязкость и с какой скоростью.

Если в ходе работы вязкость снижается, ознакомьтесь с рекомендациями по стабильности вязкости и проверьте, не являются ли возможными причинами этого температурные колебания, механическое сдвиговое воздействие или щелочное разложение. Если вязкость повышается, проверьте, не происходит ли испарение из пастообразной системы.

Послепечатная обработка: сушка, обработка паром и смывание

Промежуточная сушка перед обработкой паром

После печати ткань, как правило, подвергают сушке перед поступлением в паровую камеру. Промежуточная сушка удаляет поверхностную влагу из пастовой пленки и предотвращает миграцию красителя на начальном этапе процесса пропаривания. Однако чрезмерная сушка — удаление слишком большого количества влаги из пастовой пленки — снижает количество влаги, необходимой для фиксации красителя во время пропаривания, и может привести к снижению скорости фиксации.

Оптимальные условия сушки зависят от состава пасты (в частности, от содержания мочевины, которая удерживает влагу), типа паровой камеры и класса красителя. Уточните температуру и время сушки с учётом состава вашей пасты и системы пропаривания. Если степень фиксации ниже ожидаемой, а условия пропаривания правильные, проверьте, не удаляется ли при промежуточной сушке слишком много влаги до начала пропаривания.

Обработка паром для закрепления реактивных красителей

Для закрепления реактивных красителей требуется обработка насыщенным паром — при относительной влажности 100% при температуре обработки. Для большинства классов реактивных красителей на хлопке стандартной является обработка паром при температуре 100–102 °C в течение 8–12 минут. Паста из альгината натрия должна сохранять достаточную влажность во время обработки паром, чтобы волокно оставалось набухшим и молекулы красителя могли диффундировать внутрь и вступать в реакцию с гидроксильными группами.

Если степень фиксации постоянно оказывается ниже ожидаемой, несмотря на правильное время и температуру обработки паром, проверьте степень насыщения пара в парогенераторе — ненасыщенный или перегретый пар высушивает пленку пасты, а не удерживает влагу, что снижает степень фиксации. Также убедитесь, что содержание мочевины в пасте соответствует вашим условиям обработки паром.

Промывка после обработки паром

После фиксации ткань необходимо выстирать, чтобы удалить с её поверхности нефиксированный краситель, гидролизованный краситель и остатки альгината натрия. Стандартная последовательность промывки при печати реактивными красителями выглядит следующим образом: промывка в холодной воде, горячая стирка (80–95 °C) с использованием моющего средства, вторая горячая стирка, промывка в холодной воде.

Альгинат натрия легко растворяется в горячей воде и эффективно удаляется на этапе горячей стирки без использования ферментов или химических веществ. Если после стирки на ткани обнаруживаются остатки пасты — при тактильной оценке, УФ-контроле или химическом анализе — следует увеличить время горячей стирки или повысить температуру стирки, а не добавлять химические вещества.

Неполное смывание приводит к тому, что на поверхности волокна или рядом с ней остаётся нефиксированный краситель, что снижает стойкость к стирке даже при достаточной степени фиксации. Обеспечение тщательного смывания имеет такое же важное значение, как и оптимизация состава пасты и условий пропаривания, для достижения требуемых уровней стойкости.

Как FSX Chemical способствует оптимизации вашего процесса трафаретной печати

Компания FSX Chemical поставляет альгинат натрия различных марок для трафаретной печати с использованием реактивных красителей — как на плоских, так и на ротационных трафаретах — с различными показателями вязкости, подходящими для разных типов тканей, плотности сетки трафарета и скоростей печати. Технические паспорта, сертификаты анализа партий и образцы предоставляются по запросу.

Если вы разрабатываете новую рецептуру пасты, устраняете неполадки в производстве или оцениваете возможность смены марки продукта, наша техническая команда готова оказать вам помощь в разработке рецептуры пасты и выборе марки с учетом конкретных условий вашего технологического процесса.

Следующие шаги:

• Запросить TDS — ознакомьтесь с техническими характеристиками вязкости, сухого остатка (DS) и концентрации для вашего конкретного случая применения трафаретной печати
• Запросить образец — перед запуском массового производства необходимо провести подготовку к нанесению клея и пробную печать
• Попросите о приравнивании оценок — укажите тип ткани, плотность сетки и скорость печати, чтобы получить рекомендацию по конкретному классу качества
• Свяжитесь с нашей технической службой — для помощи в разработке состава пасты или устранении неполадок при трафаретной печатиting📧 Электронная почта: Service@fsxchemical.com