Sodium Alginate for Reactive Screen Printing: Paste Preparation and Troubleshooting

For reactive flat- or rotary-screen printing, sodium alginate must provide controlled transfer, clean screen passage, pattern definition, paste stability and practical wash-off. Select the concentration and viscosity by the exact grade, formulation, fabric, screen, machine and test method; one universal paste viscosity or dosage cannot cover every production line.

В данном руководстве рассматриваются основные компоненты рецептуры пасты на основе альгината натрия для трафаретной печати активными 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 активными красителями

Основные компоненты пасты для печати активными красителями

Стандартная паста для трафаретной печати с использованием активных 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 активных 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 активных 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

A common starting evaluation for some textile sodium alginate grades is around 3.5–4.0% in the stock paste, but this is not a universal finished-paste dosage. The required level changes with grade viscosity, total formulation, preparation method and target printing behavior.

Do not specify a target viscosity without the concentration, temperature, preparation, hydration time, instrument, spindle, speed and reading time. Flat and rotary screens also impose different shear, transfer and circulation conditions, so compare complete-paste performance rather than relying on a generic mPa·s range.

Prepare and fully hydrate the sodium alginate stock paste before evaluating the complete formulation. After alkali is added, define and test the permitted holding time under the mill’s actual temperature and storage conditions because viscosity and dye stability can change with pH, time and heat.

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

Плоскошаблонная печать

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 активных 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 активных красителей

Для закрепления активных красителей требуется обработка насыщенным паром — при относительной влажности 100% при температуре обработки. Для большинства классов активных 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 активными 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.

Часто задаваемые вопросы

What concentration of sodium alginate should be used for screen printing?

A common stock-paste starting evaluation for some grades is around 3.5–4.0%, but the correct level depends on grade viscosity, formulation and production target. Confirm it through a defined viscosity method and printing trial.

Can one viscosity target be used for both flat and rotary screens?

Not reliably. Screen construction, squeegee action, circulation, speed, fabric and design change the required rheology. Record the complete test method and validate on the actual machine.

Why can the screen block even when viscosity is correct?

Undissolved particles, insoluble residue, contamination, damaged screens, dried paste or poor filtration can cause blockage. Inspect residue and preparation records instead of changing viscosity alone.

When should alkali be added to a reactive printing paste?

Follow the approved formulation and addition sequence. Once alkali is present, control temperature and holding time because paste viscosity and dye stability may change.

What should be compared before approving a bulk grade?

Compare stock and complete-paste viscosity, hydration, filtration, holding stability, transfer, edge definition, color yield after wash-off, handle and first-batch consistency.

For grade comparison, send the current TDS, paste recipe, viscosity method and defect photographs through FSX: химические образцы и их сопоставление.

Как FSX Chemical способствует оптимизации вашего процесса трафаретной печати

Компания FSX Chemical поставляет альгинат натрия различных марок для трафаретной печати с использованием активных 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