第一章-纺织品数码印花技术

L/O/G/O第一章纺织品数码喷墨印花技术Contents纺织品数码喷墨印花概述1纺织品数码喷墨印花工艺4数码喷墨印花原理及设备2喷墨印花墨水种类及制备35当前存在问题及研究重点一、喷墨印花的发展近年来，纺织品喷墨印花技术得到迅速发展，主要原因：电脑喷印技术日益成熟，包括软件技术和硬件技术；适用染料得到发展；印花小批量和消费的个性化趋势；第一节喷墨印花概述二、喷墨印花技术和设备的主要提供者：荷兰Stork瑞士PerfectaAG奥地利Zimmer美国EncadDupond日本CanonXeroxToshin韩国De-gen丹麦中国宏华1991年，汉诺威ITMA展览会上，荷兰Stork公司展出了其研制的用于织物印花的数字喷墨印花机，在1995年米兰ITMA展览会上，该公司又展出了使用活性染料墨水，分辨率为360~720dpi，生产能力为4.6m2/h的宽幅数码喷墨印花机，在欧洲得到广泛应用。瑞士PerfectaAG公司在1999年法国纺机展上推出的Printmaster2200R数码印花机，速度可达100m2/h。奥地利Zimmer公司也推出了他们的Chrometex喷墨印花机，印制速度达到1.5m/min。美国Encad公司，专门生产喷墨打印设备。大型图案喷墨印花机美国Print2000整体化喷墨印花系统就是由美国Encad公司、Iris公司和日本Innotech公司制造的硬件，比利时Sophis公司设计软件、Ciba精细化学品公司提供特种色墨而联合开发出来的。意大利喷墨印花设备三、喷墨印花的特点1、印花周期准备——印制——后处理准备印制后处理喷墨印花短长相似传统印花长短相似印制量DOD技术全幅连续喷圆网印花平网印花打样3m2510135135样品30m16012136137样品100m51015138142生产300m151025143155不同印花方法的印花周期（min)2、印花成本印制量往返连续喷印技术圆网印花平网印花打样3m385739样品30m4.05.84.1样品100m1.41.91.4生产300m0.70.70.6喷墨印花和传统印花成本比较3、喷墨印花的优点：1）不需要调浆，不用制版，无浪费和储存问题；2)全自动，非接触式印制；3）精细度高，可印制高水平半色调；4）无花型尺寸和颜色套数限制；5）印制病疵少（无接版、套色、大小样差异、人员操作差异等导致的质量问题）4、喷墨印花的缺点1）速度慢，150m2/h2）颜色准确性仍有待提高；3）印制的织物需要经特殊的前处理；解决印花速度方面的努力适当降低印制dpi，提高喷墨量；增加色墨数量，如CMYK,CMYK*2；提高织物前处理速度，如采用低给液、中间烘干技术等。Details数码喷墨印花纺织品染化料及相关助剂喷墨印花喷头制造技术RIP软件及色彩管理纤维材料的性能第二节喷墨印花的原理与设备一、喷墨印花色谱构成通过调节喷射到基质表面的微小面积（像素）内三原色印墨的比例来构成色谱。有两种不同的方法：1、点纹矩阵法——“超级像素”2、原色印墨小滴成像法像素：是组成图案的基本元素，有确定的大小和色泽深浅度。像素的大小和图像分辨率有关；像素点的色泽深浅度与喷射到它所拥有的面积内的色墨量有关。点纹矩阵法-“超级像素”法一台喷墨印花机可能的最小像素是它的喷嘴所能喷射的一个最小液滴，这样的像素只有两个等级（有或无）。为了获得足够多的灰度等级，一般的喷墨印花机采用的像素都要比它的最小像素大。应用矩阵像素系统来产生彩色点纹矩阵是一种较易控制的组色方法，2*2矩阵可以产生五个灰度等级。点纹矩阵-“超级像素”法三种原色，各5个灰度等级，相互组合可以获得53种即125种颜色。如果采用更大的点纹矩阵，单色的灰度等级可以增加，可能的颜色数也大幅度增加。像素矩阵分辨率灰度等级颜色数单个240282х212051254х4601749138х8306527462减小分辨率增加色彩丰富程度原色印墨小滴成像法控制喷嘴在基质表面喷射大小不同的原色墨小滴（像素）来获得不同的灰度和彩度。例如：将喷嘴设计成可向同一个部位按需喷射0~15滴色墨，就可以形成16个不同的灰度，这种方法可以印制很好的云纹。二、喷墨印花设备喷墨印花设备由分色系统、喷射系统和控制系统三部分组成。其中喷射系统的性能至关重要，是喷墨印花技术的关键。1、喷嘴系统要在基质上形成丰富色彩，并有相当的分辨率，组成图案的像素矩阵应该有较多的灰度等级，像素点又不能太大。要做到这一点，喷射系统的最小像素越小越好，而最小像素的尺寸取决于喷射系统的精确度，故设备的喷射系统十分重要。对喷嘴的要求：1）喷出的色墨滴要足够小，确保较高的分辨率和足够的灰度等级；2）喷射的速度高且稳定，与印制的速度及效果均有密切关系；3）易控制，不堵塞。喷嘴系统分类：喷墨印花系统的喷射体系有两种不同的类型：连续喷射（电致偏移式）；按需喷射（DOD）其中DOD是目前用的较多的喷射系统。喷射系统的基本原理1)连续喷射法——带电液滴选择性偏移法印墨在高压强制下经由喷嘴喷出，形成细小液滴—通过喷嘴附近的电极而带电—通过施加有高电压的偏移板，受电场作用发生飞行线路的偏移—偏移液滴到达基质表面，不带电的液滴则保持直线飞行而被捕集器回收。ProposedGrowthRate01020304050607080901stQtr2ndQtr3rdQtr200220032004二位偏转连续喷墨印花在泵的作用下，储墨器中的印花墨水根据输入的电信号，以墨滴的形式从喷嘴喷出，经过静电场后，使墨滴有选择的带上电荷，带电荷的墨滴在高压偏转电极板的作用下发生偏转，被收集后返回储墨器重新使用，未带电荷的墨滴直接喷射在织物上形成图案。图2-3二位偏转连续喷墨喷嘴结构示意图ProposedGrowthRate01020304050607080901stQtr2ndQtr3rdQtr200220032004二位连续喷墨印花机对墨水的要求粘度1.5mPa•s表面张力35mN/m固体颗粒粒径≤1μm电导率≥500μS/cm盐含量100mg/kg以醇或水为溶剂Stork公司早期的喷墨印花机采用二位连续喷墨原理，使用8色活性染料墨水。ProposedGrowthRate01020304050607080901stQtr2ndQtr3rdQtr200220032004多位偏转连续喷墨印花原理在泵的作用下，储墨器中的印花墨水根据输入的电信号，以墨滴的形式从喷嘴喷出，经过静电场后，使墨滴带不同的电荷，当墨滴通过电极板的时候可以发生不同的偏转，从而在基质的多个位置上形成图案。图2-4多位偏转连续喷墨喷嘴结构示意图ProposedGrowthRate01020304050607080901stQtr2ndQtr3rdQtr200220032004多位连续喷墨印花机对墨水的要求粘度3-8mPa•s表面张力32mN/m固体颗粒粒径≤1μm电导率≥1000μS/cm盐含量100mg/kg一般采用8色喷头，幅宽在1.85-3.2m，主要生产商有Stork、Zimmer等。多位连续喷墨的可靠性比较高，喷嘴很少堵塞；产生的墨滴大，有利于提高印花图案的颜色深度和色彩饱和度；印花速度快，可达200m2/h。2）按需喷射法——DOD法DOD=DropOnDemand，液滴不带电，根据图案的需要喷射，不连续；不同的灰度借助于超级像素形成。按喷射原理不同，分为以下几种：热振动式（泡喷式）压电式电磁阀式热振动式（泡喷式）喷嘴出口附近的微型加热原件在施加电脉冲时在5μs内升温至400℃，引起与之接触的印墨迅速气化膨胀。迅速膨胀导致部分印墨被挤出喷口；撤除电脉冲，微型加热元件迅速降温，印墨内部的气泡急速缩小，导致已经被挤出喷嘴的液滴在喷嘴相连处与内部印墨脱离；脱离喷嘴的印墨液滴以高速向前飞行，下一个振动开始。ProposedGrowthRate01020304050607080901stQtr2ndQtr3rdQtr200220032004泡喷式按需喷墨印花机对墨水的要求粘度1.5mPa•s表面张力35mN/m固体颗粒粒径≤0.02μm足够高的热稳定性泡喷式喷墨印花机速度可以达到100m2/h。生产商有ENCAD、Canon等。ProposedGrowthRate01020304050607080901stQtr2ndQtr3rdQtr2002200320041小轧车或涂层机2针板拉幅烘干机上浆的作用为着色剂和纤维的结合创造条件；同时减少由于织物毛细效应引起的墨水渗化。2、数码喷墨印花预处理设备ProposedGrowthRate01020304050607080901stQtr2ndQtr3rdQtr2002200320041汽蒸箱2焙烘机3水洗机作用设备完成染料（R、A）对织物的固着促成粘合剂固着成膜，分散染料发色去除浆料和浮色，改善手感和色牢度3、数码喷墨印花后处理设备ProposedGrowthRate01020304050607080901stQtr2ndQtr3rdQtr200220032004市场上流行数码喷墨印花机1意大利Reggiani公司的DreAM数码印花机2美国DuPont公司的Artistri2020数码喷墨印花机3荷兰Stork公司的Sapphire数字印花机4日本Mimaki公司的数码喷墨印花机5中国杭州宏华导带式数码喷墨印花机第三节喷墨印花的色墨与制备一、喷墨印花色墨的基本性质色墨的性质根据印制基质，设备类型的不同有一定差异，但有一些基本性质必不可少。理化性能应用性能粘度、pH值、表面张力、比重、干燥时间、电导性、热稳定性、毒性、易燃性、染料纯度、染料溶解性和相容性机械适应性、形成液滴稳定性、沾染性、积垢性、防腐蚀性、储存稳定性、给色量、色泽鲜艳性、耐光、耐湿牢度喷墨印花色墨必须满足的基本条件：1）较低表面张力与液滴的形成、对织物的润湿渗透性能有关，要求低于纤维的表面张力（4~7х10-4N/cm）；2）适当的粘度与花纹清晰度及喷射特性有关，要求：连续式2~10mPa·s,DOD式10~30mPa·s,且选用假塑性合成增稠剂较好（热敏感度低，防渗化）3）给色性能好网印得浆125g/m2，喷印仅20g/m2。4）色墨中的化学品种类和数量尽可能少喷墨印花用着色剂/色料喷墨印花用的颜料同纸张印制，一般是CMYK(Cyan青、Magenta品红、Yellow黄和Black黑）四种，为了提高印制速度，可增加颜色数。二、数码喷墨印花墨水的分类（1）墨水在溶液中的状态真溶液水分散液活性染料墨水酸性染料墨水颜料墨水分散染料墨水（2）墨水中色素的类别三、数码喷墨印花墨水的特点染料墨水的特点颜料墨水的特点【优点】染料以分子状态进入纤维，墨水具有很强的色彩表现力；喷墨印花图案细腻、逼真【缺点】喷墨印花图案日晒牢度不好；对纤维选择性强。【优点】颜料不溶于水和常见有机溶剂，通常以颗粒状态对物体着色，耐光牢度比较好；对纤维没有亲和力，依靠粘合剂将颜料固着。【缺点】色彩表现力较染料墨水差；耐摩擦牢度和手感也较差。四、数码喷墨印花墨水的制备活性染料墨水的制备商品活性染料活性染料墨水脱盐纯化添加相关助剂活性染料墨水主要组成活性染料1.0-2.0%粘度调节剂10-40%表面张力调节剂0.2-2%pH控制剂0.1-3.0%杀菌剂0.3-1.5%其余量去离子水（源自：秦国胜，赵树海，梁朝民，等.一种数码印花活性染料喷墨墨水：中国，201110006021.0[P].2011-06-29.））染料墨水在制备时需要首先进行脱盐纯化?分散染料墨水的制备流程超细分散染料分散液分散染料分散剂助溶剂搅拌混合添加剂超滤分散染料墨水分散染料墨水主要组成超细分散染料分散液35%硫二甘醇19%二甘醇11%异丙醇5%表面活性剂x杀菌剂y加水至100%（源自：房宽峻.数字喷墨印花技术[M].北京：中国纺织出版社，2008:202）颜料墨水的制备流程超细颜料分散液颜料分散剂助溶剂搅拌混合添加剂过滤颜料墨水一种颜料墨水主要组成0.05-0.2μm水性微胶囊颜