降低镍网印花面料镍残留量的研究及实践

许秋生，王德振，刘情保，张战旗，葛秋芬，王 辉，耿 飞

（鲁丰织染有限公司，山东淄博 255100）

镍是常见的致敏性金属之一，约20%的人对镍离子过敏，人体直接接触或长时间接触物品中的镍容易引起皮肤过敏，甚至引发其他的严重过敏反应。

作为纺织品的主要组成部分之一，印花面料的总量约占印染面料的17%。其中，圆网印花因生产效率高、成本低成为最常见的印花面料生产方式，占整个印花体量的60%以上［1］。圆网印花多采用镍网进行，导致生产的面料存在镍残留风险。近年来，随着消费者纺织品安全环保意识的提高，以及ZDHC、REACH 等一系列环保法规的出台，解决印花面料镍残留量过高的问题势在必行。

印花过程中，在涂料颗粒存在的情况下，刮刀或磁棒与镍网接触，摩擦系数会增大，造成金属镍颗粒脱落并粘附到布面上，导致在进行烘房烘干、烘筒烘干及拉幅定形等高温处理时，金属镍发生氧化。在后续印花水洗加工时，为调节面料pH，需添加中和酸，此时形成的氧化镍在酸性条件下可能转化为镍离子，从而造成布面的可迁移镍超标［2-3］。镍网磨损情况与镍网质量及印花工艺有一定关系，如何减轻镍网磨损、避免镍颗粒离子化或加强镍颗粒脱离成为主要的攻关方向。本实验围绕上述问题，通过选择镍网及调整印花工艺来降低面料中的镍离子残留量，以达到镍残留量低于1×10-6的目的。

1 实验

1.1 材料与仪器

织物：纯棉［14.76 tex×14.76 tex×472×354，纬重平（丝光下布）］。

试剂：白涂料EE，白涂料340A，白涂料LSL，螯合分散剂CB，A 邦浆。

仪器：UNICA 180 圆网印花机（深圳市美佳尼实业有限公司），SC10ED1-2000 水洗机（立信染整机械有限公司），AA-6880F/AAC 原子吸收光谱仪［岛津仪器（苏州）有限公司］，FE28pH 计（梅特勒-托利多仪器有限公司）。

1.2 测试

镍残留量：参照EN 12472：2020《镍释放量模拟磨损和腐蚀测试》进行测定，底布与印制花型一致，花型覆盖率17.63%，涂料用量50%，每个样品测定3次，取平均值。

2 结果与讨论

2.1 印花方式对面料镍残留量的影响

纯棉面料印花一般通过活性染料及涂料实现，不同印花方式使用的染化料助剂不一致。活性印花主要使用水溶性活性染料，涂料印花则使用难溶于水的涂料（包含白涂料和有色涂料）。采用活性染料、有色涂料和白涂料印制同一花型，分别测试3 种印花方式印花面料的镍残留量。由表1 可以看出，活性染料和有色涂料印花面料的镍残留量均在1×10-6以内，而白涂料印花面料的镍残留量较高。原因可能是白涂料主要成分为无机钛白粉，粒径大，表面硬度高，会对镍网造成较大磨损，导致镍粉末粘附到面料表面。因此选择白涂料印花作为实验重点。

表1 印花方式对镍残留量的影响

2.2 镍网类型对面料镍残留量的影响

目前市场上常见的镍网有标准网、Penta 网以及Nova网，3种镍网的特点如表2所示。

表2 不同类型镍网的对比

使用白涂料EE，分别选用60、80、100 目标准网，105、125、155 目Penta 网，135、165、195 目Nova 网进行印花，并测试布面的镍残留量。由表3 可以看出，同一类型的镍网，目数越高，布面上的镍残留量越高；不同类型的镍网，目数相似，布面上的镍残留量按照高低顺序为标准网、Penta 网、Nova 网。采用Nova 网印花后的面料镍残留量最低，可以达到7×10-6以内。这是因为Nova 镍网开口为对称双喇叭形，更具流线型，只需要较小的压力便可以压出较多的色浆［4］，可在一定程度上减少色浆与镍网间的摩擦力，降低涂料颗粒对镍网的磨损程度［5］。因此，为降低面料上的镍残留量，印花生产时应选用135目Nova 网。

表3 镍网类型对镍残留量的影响

2.3 印花助剂对面料镍残留量的影响

2.3.1 白涂料类型

由表4 可以看出，使用3 种不同粒径的白涂料进行印花后，布面上的镍残留量均高于1×10-6，且白涂料的粒径越大，面料上的镍残留量越多。这是因为涂料颗粒越大，与镍网碰撞的概率越大，对镍网的磨损越严重，越容易造成镍网上的镍颗粒脱落。

表4 白涂料类型对镍残留量的影响

因此将颗粒粒径大小为300～400 nm 的白涂料EE 作为印花的首选涂料，这样可以大大减轻涂料中钛白粉颗粒对镍网的摩擦作用，使面料上的镍残留量降至3.25×10-6。

2.3.2 A 邦浆用量

为了减少印花过程中色浆与磁棒的摩擦力，往往在色浆中加入A 邦浆，以提高色浆的润滑性。由表5 可以看出，在白涂料EE 色浆中加入A 邦浆可以降低面料上的镍残留量。这是由于A 邦浆是一种乳化剂，可以用来提高色浆的柔顺度，减少色浆与镍网的摩擦力。随着A 邦浆用量的增加，面料上的镍残留量逐渐降低直至趋于平稳。因此，从成本方面考虑，选用A 邦浆用量为20%。

表5 A 邦浆用量对镍残留量的影响

2.3.3 螯合分散剂CB 用量

为了进一步降低色浆与磁棒的摩擦力，需要在色浆中加入螯合分散剂CB，以提高色浆的润滑性。由表6 可以看出，在白涂料EE 色浆中加入螯合分散剂可以降低面料上的镍残留量，当螯合分散剂CB 的用量为0.5%时，布面上的镍残留量由3.25×10-6降低至2.80×10-6。这是由于螯合分散剂CB 属于多元有机酸阴离子，可以将色浆中的镍离子通过络合作用进行去除，但是非离子形态的金属镍以及氧化镍无法被螯合，因此，仅仅依靠螯合分散剂的作用无法获得较好的镍去除效果［6］。

表6 螯合分散剂CB 用量对镍残留量的影响

通过进一步实验验证，在白涂料EE 浆料中同时加入20%的A 邦浆和0.5%的螯合分散剂CB，面料上的镍残留量可以降低至2.30×10-6。

2.4 水洗工艺对镍残留量的影响

通过优选镍网和白涂料类型、研究A 邦浆和螯合分散剂用量，可以使布面上的镍残留量降低至2.30×10-6，为了达到镍残留量不大于1×10-6的标准，还需要进行水洗工艺研究。

由表7 可以看出，增大水洗溢流水用量、在水洗槽中添加螯合分散剂CB 均可以降低布面上的镍残留量。当溢流水用量提升到7 L/kg、螯合分散剂CB 用量为4 g/L 时，布面上的镍残留量可以降低至0.82×10-6。原因可能是面料上的镍以多种形态存在，包括镍金属颗粒、氧化镍以及镍离子，其中镍颗粒以及氧化镍主要依靠皂洗剂的乳化分散作用去除，而镍离子的存在会影响皂洗效果。螯合分散剂可以吸附和络合镍离子，防止沉淀物的生成以及对面料的反沾，通过提升溢流水用量充分洗除分散的杂质能够提升镍的去除率。因此，综合考虑生产成本以及工艺可实现性，在印花水洗时采用7 L/kg 溢流水、4 g/L 螯合分散剂CB 作为优化水洗工艺，镍残留量可以满足不大于1×10-6的标准。

表7 水洗工艺对镍残留量的影响

3 结论

（1）采用开孔率更高的Nova 网，可以提升出浆的流畅性，并减少涂料颗粒对镍网的磨损，使布面上的镍残留量降低至7×10-6以内。

（2）选用粒径为300～400 nm 的小颗粒白涂料EE进行印花，可以减少色浆与镍网之间的摩擦作用，从而起到降低面料上镍残留量至3.25×10-6的作用。

（3）在白涂料EE 印花色浆中添加20%的A 邦浆和0.5%的螯合分散剂CB，可以提高色浆的柔顺度；同时螯合分散剂可以吸附色浆中已脱落的镍并形成胶体，降低布面上的镍残留量。

（4）在印花水洗时采用7 L/kg的溢流水以及4 g/L的螯合分散剂CB，可以充分洗除镍离子，防止镍离子对布面形成反沾，此时布面上的镍残留量可以降低至1×10-6以内。