紡織品數字印花技術

黃菡 編 譯

紡織品數字印花技術

黃菡 編 譯

紡織品數字印花通常用來描述在紡織品上噴墨印花的過程，聽起來相當簡單。然而，“紡織品”基材范圍廣泛，而且差別甚大，主要表現在纖維類型、紡織品結構和制劑等方面。從著色角度來看，這些因素決定著專業印花系統的發展，該系統是硬件、軟件、油墨、印前紡織品預處理和印后加工處理輔助設備的組合體。為了實現管理變量和優化紡織品基材數字圖像結果的目標，已經設計制造了這些數字印花系統。

過去，主要是藝術家和設計師們使用這種新興技術生產紡織品樣品和小量的獨特紡織品，另外，軟標牌和內飾等專業化生產也會應用這種技術。近年來，這種新型技術系統逐步被作為解決方案，用來處理各種生產需求，這將會支持數字印花技術的發展。本文將簡要概述最新的技術發展，重點主要放在印花機械硬件、油墨和整卷紡織品的印后加工處理等方面。

數字印花設備——噴頭技術

印花機械硬件的當前趨勢包括：使用壓電式噴墨、按需噴墨和連續噴墨等技術手段的強力發動機的發展和推廣。一般情況下，噴頭技術的設計和選擇是為解決打印的速度，并且提供可靠性和分辨率方面的改進方案。紡織品數字印花系統供應商報出的印花速度從20m2/h到30m2/min不等。在此范圍內，很多印花系統的生產能力可達70m2/h或更多。

在當前所用的系統中，愛普生的微壓電式噴墨打印技術在紡織品印花中具有非常關鍵的作用。包括Mimaki (TX系列)、Mutoh (ViperTX 系列)、Stork(Ruby 5)、Robustelli (Mona Lisa系列)、La Meccanica (Qualijet)、DigiFab (StampaJet)、ATP Color (T系列)、MS Macchine (MS系列)、Hollanders (ColorBooster)、Yuhan Kimberly (UJET MC3 系列)和Splash of Color (Heatwave DFP型)等在內的供應商，都在使用愛普生技術。

先進設備的選擇促進了紡織品輸送方面的發展，并且對一些散裝類型油墨的供應也具有支持作用。這些特點加上相對便宜的價格，使得愛普生系統對紡織品印花的早期采用者具有很大的吸引力。

目前，系統開發人員開發的新一代愛普生技術，通過增加每個噴頭的噴嘴數量來實現更高的生產率。大量的系統集成商已經開始在Mimaki，Mutoh或者Roland印花設備的工程系統平臺上使用這種新型的噴頭技術。

Mimaki JV5型的愛普生噴頭和Mutoh的ValueJet系列的很多型號的設計都有8行噴頭，每個噴頭有180個噴嘴。與前一代的產品相比，像在Mimaki TX2型機器中使用的噴頭，一共有兩行，每行180個噴嘴。展望未來，噴頭生產的趨勢是增加噴嘴的密度（即每行的噴嘴數量），這些發展將會支持印花能力的持續增長。

盡管愛普生系統在逐漸普及，開發人員還使用更多的工業型噴頭技術。該戰略旨在創造出更加強大的印花系統，支持更高的印花速度。Konica Minolta的Nassenger V機器使用同樣的噴頭技術，并提供自動噴嘴檢測設備，印花速率可達70m2/h以上。新一代Nassenger 7TX具有Konica Minolt噴頭，開發人員稱其速度可達250m2/h以上。Drop Digital的Aiona機器使用富士Dimatix Spectra Nova噴頭，可以支持70m2/h的8個彩色模式和140m2/h的四色模式。讀者對于Regianni的DReAM印花機可能已經非常熟悉，該機器使用HPScitex Vision的Aprion噴頭，印花速度250m2/h以上。

工業化噴頭技術還被應用于配合較高黏度油墨和油墨配方的使用，這些油墨不適用于此前的系統。在使用DFX毛巾印花機（Studio FX）時，可以使用Videojet微閥技術將足量的活性印染油墨噴在紡織品表面，給毛巾料表面的絨毛上色。

印花速度的大幅提高主要得益于所有的噴頭集合起來形成“陣列”，在噴頭來回穿越整個機器的寬度時，以更廣范圍地涵蓋紡織品。使用Osiris的ISIS機器時，由美國/法國Markem-Imaje S.A生產的連續噴墨噴頭，被組裝成一個“固定陣列”，可以將整個印花區域的寬度全部涵蓋。這種組裝方式可以讓陣列保持穩定，印花機械可將油墨輸送到紡織品的每一個區域。

紡織品輸送

在紡織品輸送領域，紡織品印花的早期技術是使用夾送輥提高紡織品基材和印花過程的協調性。一般來說，這種輸送技術支持穩定的梭織面料的產出品質。然而，它并不能有效支持在軟性紡織品面料上印花。該技術的大部分應用者發現，在針織面料和輕型紡織品上連續進行高質量的印花確實是種挑戰。技術開發人員迅速認識到這是系統發展的關鍵領域。

當前使用的設備是為卷對卷印花技術設計的，主要使用傳送帶或者氣缸輸送系統。很多情況下，技術開發者們都要求供應商們從傳統的紡織品印花行業結合Mimaki，Mutoh或者Roland的旋轉傳送帶裝置的寬幅印花機，進入到專業化領域，這種傳送帶類似于“旋轉的桌子”，已經使用多年。使用這種技術可以讓紡織品在噴頭下方移動時，進行紡織品傳送并且粘結到“膠水”帶上。一旦開始印花，紡織品就從傳送帶上脫離，并被傳送到卷繞輥上方。大多數情況下，在印花過程中可以清洗傳送帶，以消除顏色穿透紡織品未印花面的油墨污跡。

傳送帶送料技術是上文描述的解決方案中的一個組成部分。傳送帶印花機械裝置的主要好處是印花過程中能夠穩定紡織品。這對于在針織和諸如尼龍/氨綸或者滌綸/氨綸混紡類的彈性紡織品成像中尤其重要。當使用沒有傳送帶送料的系統時，在彈性紡織品上印花就會非常困難。與之類似，氣缸送料系統的設計也是穩定噴頭下面移動的紡織品。無論使用哪種方法，紡織品輸送機械裝置的終極目的是讓用戶能夠在各種寬度的紡織品基材上進行有效印花。

油墨化學

讀者們都知道，紡織品噴墨的早期發展集中在染料著色劑的配方上。目前，活性、酸性和分散染料化學應用非常廣泛，很多家供應商都在提供這種染料。隨著傳統紡織印花技術的進展，必須選擇與印花紡織品的纖維相匹配的油墨類型，以實現永久固色的目的。

活性染料直接用在紡織品上，主要用于包括棉紡織品、人造絲、亞麻和絲綢在內的纖維質上。酸性染料還通過直接手段適用于在尼龍、尼龍/萊卡和包括蠶絲和羊毛在內的“蛋白質”上印花。活性和酸性染料是首批進入紡織品市場的著色類型，而且目前仍是提供廣泛且可靠的噴墨特性的解決方案。

應當指出，濕印花（使用活性或者酸性染料的印花）在紡織品印前處理過程中，要求使用專門的紡織品涂層。這種涂層含有能夠在印前和印后處理階段防止溢色的稠化劑。該涂層還含有堿（活性染料）或者酸（酸性染料）和其他輔助化學物質，以支持顏色固化。一旦進行印花，紡織品通過熱蒸激活固化反應，通過洗滌除去多余的顏色和殘留的化學物。

這些步驟不僅額外增加了一個涂層，還增加了印花成本——這是采用紡織品數字印花的障礙。它們消耗水資源和能源，并且產生彩色水等廢物。然而，濕印花的特點通常就是顏色鮮亮、洗滌快速和摩擦脫色等。還應該認識到，使用染料的數碼印花方法比使用同型染料的傳統方法（比如絲網印花）要清潔的多，因為數字印花給顏色傳送提供了一個封閉的環境，而且不需要清洗絲網。

分散染料也是早期開發的產品，這種油墨類型支持在滌綸和滌綸混紡等紡織品上成像。“升華”油墨是噴墨環境中最常用的分散染料類型。這種染料最初就像活性和酸性染料一樣，是一種轉移印花方法中使用的產品。雖然它們的化學性質對于噴墨定型更具挑戰性，印花系統的進步使得噴墨特性更加可靠，并且在軟標牌和相關行業應用非常廣泛。

軟標牌行業升華印花技術的使用成為整個系統發展的關鍵推動力。近期的貿易顯示，大量的紡織品數字印花技術都是升華印花機械，雖然很多系統也支持使用其他紡織品染料油墨印花。這種著色類型的主要趨勢是直接使用升華油墨。盡管在熱轉移和熱升華油墨之間可能有一些區別，但可以認為直接使用升華油墨在印花過程中能夠減少能量消耗，并且處理轉移問題時更具有持續性。這兩種方法都要求消耗熱能，以啟動油墨的升華，并且促進染料連續滲入纖維。

除了染料著色劑，顏料型油墨也被引進了紡織品印花行業。如同升華油墨一樣，紡織品顏料油墨在獲得合適的噴墨環境、讓顏色固化（即油墨附著在紡織品表面）且支持顏色符合紡織產品的要求，并非易事。讀者可能已經比較熟悉諸如DuPont，Yuhan-Kimberly和Trident之類的著色顏料供應商。顏料型油墨的發展吸引了技術供應商和用戶的極大興趣。原因是與其他兩種濕印花相比，這種著色過程簡化很多。顏料印花一般要求加熱固化，但它并不需要專門的紡織品涂層、熱蒸或者印后清洗基板。顏料油墨的持續發展將會進一步推動在紡織品印花中采用數字方法。雖然顏料型油墨不是本文介紹的重點，但這種技術已經成為促進服裝直接噴墨印花技術發展的關鍵因素。

印前和印后處理設備

數字紡織品印花對油墨的要求導致紡織品在印前和印后階段都需要專門的處理設備。傳統紡織品印花廠的生產技術支持的紡織品印前和印后處理設備，已經不適應新的形勢，應該尋求新的技術和設備以與這些系統相配套。熱印機器被廣泛使用，并且已經被很多供應商發展為升華印花。這種技術也被應用于顏料固化，雖然固化通常并不要求與基材相接觸。該系統還為熱蒸和洗滌引進了中小型設備，以讓當前的印花與數字紡織品的樣品相一致，并與生產相適應。

包括DigiFab在內的供應商能夠提供數字印花硬件、軟件、油墨和用于升華、固化以及熱蒸的印后處理設備。意大利的MS Macchine公司提供服裝印花硬件、整卷紡織品印花解決方案以及能夠連續熱蒸和清洗的技術。Rimslow公司提供預處理設備、連續熱蒸和清洗設備。數字印花硬件和油墨供應商——Hollanders已經開發出一種非接觸式固化和養護的紅外系統以及一種用于滌綸印花清洗和剪切的模塊系統。而荷蘭的SETeMa公司已經開發出連續熱蒸設備模塊，可以根據生產能力制造。他們除了染整模塊外，還開發出了清洗模塊和養護模塊。

結束語

數字紡織品印花的早期采用者們都為不能有效支持印花過程的各種系統頭疼，而最新技術的引入推進了數字印花被廣泛采用。包括噴頭設計、油墨化學在內的技術發展將會繼續支持著數字印花應用的增加。選擇投資數字印花設備的供應商們可能會在紡織品以及相關市場上發現很多商機。