紡織品數字印花新興技術

Ｋｅｒｒｙ　Ｍａｇｕｉｒｅ　Ｋｉｎｇ

所謂紡織品數字印花其實就是指紡織品噴墨印花。單從字面意義上來看,這種技術似乎并不復雜。但實際上,“面料”和“紡織品”這兩個概念卻包含了相當寬泛的內容,包括面料所使用的纖維種類、織物的組織結構以及所需要的前處理工序等等。從顏色的角度來看,上述所有要素都要求印花系統必須能高度集成硬件、軟件、墨水化學以及各種輔助設備,從而保證織物的前處理和后整理各道工序順利進行。所有數字印花系統都必須能夠完美地協調各種變量以最大程度優化織物印花成像效果。

在過去的幾年間,各種新興印花技術解決方案不斷發展并被采用。織物試樣印花、各種特種織物,如藝術家、設計師專用小批量織物印花以及軟標志印花等都借助了這些技術解決方案得以迅速發展。最近,紡織品數字印花技術的迅猛發展使印花技術的應用范圍有了更深的拓展。

印花機硬件

噴頭技術

當前數字印花機硬件技術的發展主要體現在采用壓電法、按需滴液法或連續噴射法印花的各種噴墨印花機上。總的來說,噴頭技術的改進一直以來被認為是提升印花機運行穩定度和印花精度的關鍵所在。筆者撰文時,紡織品數字印花系統所能達到的印花速度在 20 m2/h到 30 m/min之間。在此范圍之內,當前市場上很多的印花系統都能提供70 m2/h或以上的產能。

主流的系統當中,Epson的微壓電按需滴液技術仍在數字印花機市場占有主要地位。Epson的科技被各大供應商廣泛應用,如Mimaki(TX系列)、Mutoh(ViperTX系列)、Stork(Ruby 5系列)、Robustelli(Mona Lisa系列)、La Meccanica(Qualijet系列)、DigiFab(StampaJet系列),ATP Color(T系列)、MS Macchine(MS系列)、Hollanders(ColorBooster系列)、Yuhan Kimberly (UJET MC3系列)和Splash of Color(Heatwave DFP model系列)等,這些設備都能夠實現織物傳動并進行大貨生產,性能出色加上適中的價格,使得采用Epson技術能夠在直接印花機方面得到廣泛認可。

目前,系統開發團隊已經將目光轉移到新一代Epson噴頭技術,通過增加噴頭中噴嘴數量來提高印花機產能。很多系統集成商已經將此技術應用于Mimaki、Mutoh和Roland的數字印花機中。Mimaki的JV5系列以及Mutoh Valuejet系列都采用了Epson的最新噴頭技術,裝有 8 組噴頭,每個噴頭 180 個噴嘴。而以前的Mimaki的TX2系列只裝有 2 組噴頭,每個噴頭 180 個噴嘴。筆者撰寫此文時,幾乎所有采用Epson技術的機器都已經采用了新一代Epson噴頭,以前的噴頭技術正被逐漸淘汰。

展望未來,噴頭技術的不斷進步必將使噴嘴集成度越來越高。所有這些進步都將直接推動數字印花機產能快速向前推進。

盡管Epson噴頭技術在業界被廣泛應用,但是為保證大生產的穩定性和提高印花速度,開發商同時也采用了更適合產業化應用的噴嘴技術。Konica Minolta的Nassenger V型機器及噴頭技術能夠實現噴嘴的自動化檢查,而且噴印速度可以達到 70 m2/h。更新型的Nassenger 7TX裝有 24 個Konica Minolta噴頭并能達到 250 m2/h的噴印速度。Drop Digital的Aiona機型采用Fujifilm Dimatix Spectra Nova噴頭,8 色模式下噴印速度可達 70 m2/h,4 色模式下可以達到 250 m2/h。

對于粘稠度較高的墨水,未經高度過濾的墨水配方以及墨水中含有特殊化學物質不適合前述印花系統的情況,產業化噴頭技術能更好地解決這些情況。以DFX毛巾印花機為例,采用Videojet 微閥門技術的噴頭可以噴出足量的活性染料墨水實現毛巾絨簇表面的均勻印花。同時采用這項噴頭技術進行數字化地毯和毛巾印花的供應商還有Zimmer(Chromojet)和Soltex。

印花速度的大幅提升其實源于多個噴嘴形成的噴嘴矩陣在機器允許的幅寬范圍內增加織物可噴射幅寬并循環移動噴射。在Osiris的ISIS機型中,由MarkemImage S.A.開發的連續噴墨噴嘴形成的噴嘴矩陣可以覆蓋全幅可印區域。這樣的話,噴嘴矩陣就可以固化在印花機上,只需要保證墨水供應就可以實現全幅高速噴印。筆者在撰寫此文時,Osiris正在意大利時裝面料印花公司Maver安裝第 1 臺 8 色ISIS機,該公司本來計劃2009年4月1日進行生產使用。

織物驅動

在織物驅動領域,先前的技術都是靠壓帶緊輪與噴頭印花動作相配合驅動織物。一般而言,這種傳動技術較適合背面墊紙硬挺度較好的織物或布幅較為穩定的機織物印花,但是對于軟性的布幅不穩定的織物,特別是對于針織物或克重較輕的織物印花將很難達到穩定精致的噴印效果。于是技術開發人員迅速認識到這將是一個很有開發價值的關鍵領域。

當前市場上的數碼印花機基本上都是靠帶式喂入或輥式喂入來驅動織物。系統集成開發商借鑒了傳統印花領域的相關技術和Mimaki、Mutoh以及Roland的滾動傳送帶寬幅織物印花技術,這種技術比較類似于在小樣印花環境中使用多年的“轉臺”技術。在這種裝置中,織物靠粘附在傳動帶上向前傳動印花。印花動作完成以后,織物從傳送帶由喂入輥進入下面的工序動作。由于印花面染料的不斷滲透聚積,傳送帶必須定期清洗才可以。

傳送帶傳動技術之所以被廣泛采用原因關鍵是其可以在布面印花時穩定織物表面,這對針織物和彈力織物比如錦綸/氨綸混紡織物,滌綸/氨綸混紡織物的印花來說尤其重要。如果印花系統中沒有傳送帶喂入的話,對彈力織物來說將會很難達到良好的印花效果。

滾筒喂入技術是通過穩定織物幅寬,使織物的送入速率盡可能均勻一致的傳動技術。Yuhan – Kimberly的UJET MC3系統采用的就是滾筒喂入傳動技術。其實無論采用何種傳動方式,其終極目標都是能夠擴大使印花機可印紡織品范圍。

墨水化學

一些讀者可能了解到,先前的紡織品噴墨印花墨水的研究都是基于染料化學的。活性染料和酸性染料的色譜較為齊全并且適合噴墨印花。但是,“濕印花”工序卻為紡織品數字印花技術增加了額外的成本和復雜度。但是,“濕印花”布卻擁有鮮艷的色彩度和優良的水洗色牢度和摩擦色牢度。

分散染料化學也是前期墨水化學研究的重點。噴墨印花領域普遍采用的熱轉移印花墨水就是分散染料墨水。軟標志行業對熱轉移印花墨水的采用極大地促進了其在行業內的廣泛認可。2008年的FESPA(絲網和數字印刷商協會聯盟)交易博覽會上,采用熱轉移印花墨水的數字印花機被廣泛推廣,盡管還有許多的印花機完全可以采用其他類型染料的墨水。

當前熱轉移墨水的發展趨勢是如何實現直接印花。熱轉移印花同直接印花存在眾多不同,而且直接印花可以省略轉印紙的消耗和處理,但不可否認的是直接印花和熱轉移印花都是采用熱能的形式將墨水升華印到織物上然后滲透到纖維中。

除了基于染料的墨水以外,顏料墨水也在不斷發展進步中。顏料化學的進步無論對開發者來說還是對最終用戶來說都有很大吸引力,因為同染料墨水相比,顏料墨水的使用復雜度要低得多。隨著顏料墨水技術的不斷前進,數字印花技術也將會得到進一步推廣和應用。同時顏料化學的進步也會直接推動服裝直接印花的發展,篇幅所限,在此不再贅述。

前處理和后整理設備

紡織品數字印花技術里使用到的相關化學品要求必須有配套的前處理和后整理設備。對于傳統的印花工廠來說,他們已經都有現成的設備可以滿足要求,但是對于剛剛進入這個行業的新手必須學會如何配備這些設備。現在熱轉印機已經在轉移印花中得到了大規模應用,而且在全球范圍內有很多的供應商。熱轉印技術同時還可以應用于顏料的焙烘上,但是不同的是顏料的焙烘不需要與織物直接接觸。目前與數碼印花流水線相配套的小型和中型汽蒸機、水洗機也正在迅猛發展之中。

DigiFab是一家能提供數碼印花硬件、軟件、墨水以及熱轉移、焙烘和汽蒸等后整理機器的供應商。意大利MS Macchine公司也可以提供一系列的服裝直接印花硬件設備和卷材印花技術以及連續式汽蒸水洗解決方案的公司。數碼印花硬件設備和印花墨水供應商Holland公司開發出了一套可以不用同織物相接觸的紅外線熱固和焙烘技術,并開發了單元水洗機和適合滌綸印花織物的剖幅機。荷蘭SETeMa公司制造的單元機、連續汽蒸設備可以根據產能的不同加以裝配,同時他們還開發出了水洗單元機、浸軋單元機和干燥單元機。

結束語

盡管以前數碼印花設備用戶總是抱怨印花機器與生產的協調比較低效,但數碼印花技術近期的發展卻為以后其廣泛應用鋪平了道路。一些具體的領域如噴頭的設計和墨水化學的持續進步更將直接推動數碼印花設備的推廣。印花領域的生產供應商必將發現在數碼印花方面進行投資將會在更寬泛的紡織服裝及相關領域發現商機。