環(huán)保織物噴印工藝優(yōu)化及性能研究

環(huán)?？椢飮娪」に噧?yōu)化及性能研究

1噴墨印花關(guān)鍵技術(shù)數(shù)字墨壓機(jī)是一種新型的自動印花技術(shù)，集機(jī)械、電子、信息技術(shù)、化工材料、紡織印染等技術(shù)于一體。國內(nèi)一些數(shù)碼噴墨印花系列設(shè)備產(chǎn)品日漸成熟,市場占有率逐年提高。現(xiàn)在的數(shù)碼噴墨印花工藝,顏色深度、濃度、鮮艷度、色牢度等方面都有了很大提高。由于數(shù)碼噴墨印花在生態(tài)環(huán)保方面的突出優(yōu)勢,迅速占領(lǐng)了許多傳統(tǒng)印花工藝的市場份額,尤其是高端紡織品,如:時裝、旅游紀(jì)念品和工藝禮品等。數(shù)碼噴墨印花按技術(shù)原理可分為連續(xù)噴墨式和按需噴墨式［１］。連續(xù)噴墨式是通過對連續(xù)噴出的墨滴被有選擇地施加上電荷,當(dāng)這些墨滴通過一電場時,帶電墨滴發(fā)生偏轉(zhuǎn)而被收集以循環(huán)利用,未帶電荷墨滴則噴射到基質(zhì)上形成所需圖案。按需噴墨是根據(jù)圖案需要產(chǎn)生墨滴并噴射到基質(zhì)上,根據(jù)墨滴噴出的驅(qū)動方式,又可分為氣泡式、壓電式和閥門式,其中壓電式按需噴墨由于具有噴頭體積小,圖像分辨率及噴射頻率高,噴頭發(fā)熱量及對染液性能影響小,噴嘴堵塞情況明顯改善等優(yōu)點,成為目前噴墨印花技術(shù)的主流。當(dāng)前數(shù)字噴墨印花機(jī)發(fā)展的另一個特點是噴墨印花系統(tǒng)越來越完備。先進(jìn)的數(shù)字噴墨印花機(jī),已經(jīng)與平網(wǎng)、圓網(wǎng)印花機(jī)一樣,具備非常完整的織物印花功能,如織物輸送采用橡膠導(dǎo)帶系統(tǒng)、具有烘干或焙烘系統(tǒng)等［２］。另一方面,數(shù)字噴墨印花機(jī)的開發(fā)越來越體現(xiàn)出跨行業(yè)合作的趨勢。新型噴墨印花裝備往往由墨水制造商、設(shè)備制造商、噴頭設(shè)計制造商以及軟件開發(fā)商緊密配合,共同開發(fā)完成。此外,與噴墨印花配套的前處理設(shè)備,以及汽蒸、熱轉(zhuǎn)移和水洗等后處理設(shè)備,也已陸續(xù)專門開發(fā)出來,形成了完整的數(shù)字噴墨印花一體化成套裝備。紡織品數(shù)碼噴墨印花技術(shù)被譽(yù)為是21世紀(jì)染整工業(yè)實現(xiàn)技術(shù)革命的關(guān)鍵技術(shù)之一,是未來印花技術(shù)發(fā)展的必然趨勢,隨著該技術(shù)的不斷進(jìn)步和完善,必將給紡織品印花技術(shù)帶來新的飛躍。但是,數(shù)碼噴墨印花是由機(jī)械、電子、信息處理、化工材料、紡織印染等多項技術(shù)集成的結(jié)果,勢必存在研究和推廣的難度,其成熟和完善尚需進(jìn)一步投入。目前,噴墨印花成本高、印花速度慢、顏色深度差、易滲色、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性不夠是制約其大規(guī)模推廣應(yīng)用的主要障礙。因此,對噴墨印花關(guān)鍵技術(shù)的研究主要集中在以下幾個方面［３］:1高精度、高速噴墨印花機(jī)的開發(fā);2噴墨印花圖像高品質(zhì)數(shù)字化處理技術(shù)及軟件的開發(fā);3低成本、高性能、高純度、高濃度噴射墨水的開發(fā);4不同材料、不同類型織物的噴印工藝優(yōu)化;5各類織物的預(yù)處理及后處理關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)。對于噴墨印花機(jī)的使用者,紡織印染企業(yè)而言,除了考慮設(shè)備、軟件及墨水的優(yōu)選以外,還應(yīng)該針對不同材料、不同類型織物的噴印工藝、上漿預(yù)處理及后處理等關(guān)鍵技術(shù)實施重點突破。正是基于這樣的背景,本文通過漿料和配套助劑的優(yōu)選及上漿工藝優(yōu)化,結(jié)合噴墨印花圖案原稿的高品質(zhì)數(shù)字化處理、ICC特性曲線的設(shè)計、噴印工藝優(yōu)化等手段,實現(xiàn)了數(shù)碼噴墨印花技術(shù)在蠶絲、棉、聚酯、錦綸、羊毛等不同類型織物的推廣應(yīng)用。2紡織機(jī)械的數(shù)字打印和打印加工2.1噴墨印花圖案原初代噴印工藝總體技術(shù)路線見圖1,有關(guān)技術(shù)路線圖的幾點說明如下。2.1.1坯布常規(guī)前處理:與傳統(tǒng)印染技術(shù)的前處理工藝基本相同,其目的是去除織物上的雜質(zhì)、漿料、油污等。2.1.2浸軋上漿:主要目的是抑制噴印墨水在織物上滲化,該工序?qū)τ』ㄇ逦?、得色深度、固色率等都有較大影響,是噴墨印花的關(guān)鍵技術(shù)之一。對于不同的織物種類、墨水性能和噴墨印花質(zhì)量要求,應(yīng)采用不同的織物上漿預(yù)處理工藝。2.1.3印花圖案的高品質(zhì)數(shù)字化處理:是指采用掃描儀、數(shù)碼攝像機(jī)、數(shù)碼照相機(jī)等設(shè)備將印花圖案原稿數(shù)字化,然后輸入計算機(jī)并采用專業(yè)軟件進(jìn)行進(jìn)一步處理,以滿足噴墨印花圖案原稿要求,獲得良好噴印效果。2.1.4噴射墨水的優(yōu)選:紡織品數(shù)碼噴墨印花生產(chǎn)中,墨水是主要耗材之一。市場上墨水型號很多,從結(jié)構(gòu)上可分為顏料墨水和染料墨水,其中染料墨水不具有通用性,必須根據(jù)纖維種類及實際使用效果進(jìn)行優(yōu)選。2.1.5ICC特性曲線的設(shè)計:紡織品噴墨印花的實際效果與計算機(jī)屏幕上顯示的效果往往存在較大差異,其主要原因是顯示器與噴墨印花機(jī)所采用的色彩模式、色彩空間不同。因此,若要將數(shù)字印花圖案真實、精確地再現(xiàn)在織物上,就必需進(jìn)行正確的色彩空間轉(zhuǎn)換,也就是對特定的面料、墨水、機(jī)型及打印模式、RIP(RasterImageProcessor,柵格圖像處理器)軟件進(jìn)行色彩管理、線性校準(zhǔn)以及借助專門的色度儀生成ICC(InternationalColorConsortum,國際色彩聯(lián)盟)特性曲線。2.1.6噴印工藝優(yōu)化:根據(jù)面料的具體情況,通過導(dǎo)入特定的ICC特性曲線,實現(xiàn)色彩管理,對噴印模式中的分辨率、墨水通道、出墨量、墨滴大小、噴印Pass數(shù)、噴印速度等參數(shù)進(jìn)行控制和優(yōu)化,以解決圖像輸入、輸出的色彩管理兼容問題,提升印花圖案的色彩準(zhǔn)確度及其與原稿的一致性。2.1.7汽蒸:目的是使染料分子在一定濕熱條件下與纖維結(jié)合。應(yīng)根據(jù)不同的織物種類、墨水性能及色牢度要求,選用相應(yīng)的汽蒸固色等后處理工藝。2.2上漿前后織物的滲化程度的變化2.2.1設(shè)備選型、安裝、調(diào)試:主要設(shè)備選用宏華數(shù)碼科技股份有限公司VEGA系列高速導(dǎo)帶噴墨印花機(jī),配套設(shè)備如上漿機(jī)、蒸化機(jī)、水洗機(jī)均選自國產(chǎn)化產(chǎn)品。2.2.4不同類型織物的噴墨印花工藝研究:按織物種類,系統(tǒng)研究了棉、真絲、錦綸、聚酯、羊毛織物的數(shù)碼噴墨印花工藝,具體見表1。2.2.5不同織物上漿前后的滲化性能(滲化程度R)研究墨水在織物上的滲化程度R由影像分析法定量測試得到。a)活性染料墨水在棉織物(棉細(xì)平布)上的滲化性能如圖2所示。由圖2可見,經(jīng)上漿處理后,織物的滲化程度由原織物的410%下降到121%。b)活性染料墨水在真絲織物(電力紡)上的滲化性能如圖3所示。由圖3可見,經(jīng)上漿處理后,織物的滲化程度由原織物的430%下降到118%。c)酸性染料墨水在錦綸緞紋織物上的滲化性能如圖4所示。由圖4可見,經(jīng)上漿處理后,織物的滲化程度由原織物的360%下降到115%。d)分散染料墨水在聚酯雪紡上的滲化性能如圖5所示。由圖5可見,經(jīng)上漿處理后,織物的滲化程度由原織物的320%下降到104%。結(jié)果表明,墨水在未上漿織物上的滲化程度很高,在如此高的滲化程度下,無法打印出輪廓清晰的圖像。經(jīng)上漿處理后,由于漿料對墨水?dāng)U散的抑制作用,使織物的滲化程度大幅下降,顯著提高了印花圖像的線條輪廓清晰度。3原輔材料制備中使用的問題雖然做了充分的準(zhǔn)備工作,但是國產(chǎn)高速數(shù)碼噴墨印花機(jī)目前還處于推廣階段,相關(guān)技術(shù)還不是很成熟,對設(shè)備的性能也不是很熟悉,同時由于紡織面料、噴射墨水、漿料等原輔材料理化性能的多樣性和復(fù)雜性,許多品種還是初次涉及,因而在研究過程中遇到了一些問題,針對出現(xiàn)的不同問題,應(yīng)采取相應(yīng)的方法。3.1電子圖案的電子是傳統(tǒng)圖像,還是數(shù)字化電子圖案3.1.1遇到問題理論上噴墨印花技術(shù)能夠印制所有圖案,既可以是傳統(tǒng)圖片,也可以是數(shù)字化電子圖案。但是,由于噴墨印花圖案來源廣泛,風(fēng)格各異,常規(guī)圖案原稿無論是清晰度、動態(tài)密度、色彩飽和度,還是顆粒細(xì)膩程度等都難以滿足噴印要求。3.2染料墨水噴墨印花時,纖維與染料結(jié)合所需的酸性或堿3.2.1遇到問題與傳統(tǒng)網(wǎng)印技術(shù)不同,噴墨印花染料墨水本身黏度低、表面張力高,直接打印在織物上會發(fā)生滲化,無法獲得清晰度與一致性高的印花圖案,同時用染料墨水進(jìn)行噴墨印花時,染料與纖維結(jié)合所需的酸性或堿性條件無法在墨水中實現(xiàn)。3.2.2解決措施筆者根據(jù)纖維原料、織物結(jié)構(gòu)及墨水特性等,優(yōu)選出吸水性與抱水性好、易脫糊的高濃低粘型漿料對織物進(jìn)行上漿預(yù)處理,并對漿液配方、上漿工藝等進(jìn)行優(yōu)化,以有效抑制墨水在織物表面的潤濕擴(kuò)散程度,尤其是在高出墨量下的墨水滲化程度。在此基礎(chǔ)上,設(shè)計制作各類織物的專用ICC特性曲線,以達(dá)到在不同面料上獲得相同或相近的高清晰度噴印效果。3.3數(shù)碼噴墨印花的染色技術(shù)3.3.1遇到問題數(shù)碼印花噴印出墨量是影響印花顏色深度的主要因素之一,但是噴墨印花是一種非接觸式印花,出墨量的提高會造成織物表面墨水堆積量增加。一般來說,傳統(tǒng)印花的色漿用量是噴墨印花的幾十甚至上百倍,與之相比,數(shù)碼噴印織物所能承受的出墨量非常有限,高出墨量時會引起墨水在織物上滲化,影響噴墨印花圖案的精細(xì)度。因此,噴墨印花的顏色深度很難達(dá)到傳統(tǒng)印花的標(biāo)準(zhǔn)。另外,高出墨量也容易造成噴嘴堵塞,在高速噴印時表現(xiàn)尤為突出。3.3.2解決措施通過優(yōu)選高純、高濃墨水,采用吸水性與抱水性好的漿料,提高上漿率,優(yōu)化噴印工藝,精確控制出墨量等方法,基本解決了在高速噴印時,噴嘴易堵塞及墨水滲化等問題,提高了印花織物花紋清晰度和顏色深度。3.4聚酯織物的轉(zhuǎn)移3.4.1遇到問題由于聚酯纖維是一種疏水性纖維,對普通水溶性漿料的黏附性差,漿膜易脫落,因此,聚酯織物一般采用熱轉(zhuǎn)移印花工藝。但是,采用該工藝染料利用率不高、顏色深度低、轉(zhuǎn)印紙消耗大。4噴墨印花圖案原處理通過AdobePhotoshop、CorelDraw、Painter等專業(yè)軟件對數(shù)字化圖案原稿進(jìn)行編輯處理,設(shè)計制定不同類型織物的高品質(zhì)ICC特性曲線,采用不同的配方及工藝,對棉、真絲、錦綸、聚酯、羊毛等各類織物進(jìn)行上漿預(yù)處理,可有效抑制染料墨水在織物表面滲化,提高噴印清晰度。噴印織物經(jīng)汽蒸固色后,染料分子從漿料向織物轉(zhuǎn)移并與纖維結(jié)合,從而實現(xiàn)各類不同織物的數(shù)碼噴墨印花,并滿足色差及色牢度要求。2.2.2印花圖案原稿的高品質(zhì)數(shù)字化處理:采用高精度掃描儀、數(shù)碼攝影機(jī)、數(shù)碼照相機(jī)等設(shè)備獲得數(shù)字化印花圖案原稿,然后采用AdobePhotoshop、CorelDraw、Painter等專業(yè)軟件進(jìn)行編輯、處理,制作清晰度高、動態(tài)密度大、色彩飽和度高、圖像顆粒細(xì)膩的高品質(zhì)印花圖案,從而獲得理想的噴墨印花效果。也可按客戶或設(shè)計師創(chuàng)意,制作印花圖案,或?qū)υ瓟?shù)字化圖案進(jìn)行編輯處理,滿足個性化需求。2.2.3噴墨印花軟件設(shè)置:采用RIP軟件,將數(shù)字化圖案解釋成噴墨印花機(jī)能夠記錄的點陣信息,然后控制印花機(jī),將圖像點陣信息記錄在織物上。首先調(diào)用RIP軟件預(yù)置的ICC特性曲線文件,小樣試產(chǎn),然后根據(jù)實際噴印效果對顏色圖案進(jìn)行調(diào)整。通過反復(fù)實驗,設(shè)計制作不同類型