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    圖注：* Ima je S4 CIJ印花機(jī)的噴嘴直徑為50μm。**振蕩器分割液流使生成每秒62500滴油墨；推進(jìn)速度達(dá)18-20 m/s

    ***印制清晰度可達(dá)1440dpi。

    ‘連續(xù)式’相當(dāng)于施壓2個(gè)大氣壓的水槍，連續(xù)噴射，用電感改變液滴走向，或射向織物或射向回收槽，優(yōu)點(diǎn)是打印速度快，缺點(diǎn)是精細(xì)度欠佳[7]；‘氣泡式(Bubble Jet-BJ)’或稱熱噴射：如同汽槍，液滴按需滴入槍膛，噴頭熱元件瞬時(shí)升溫至350℃，墨水中低沸點(diǎn)成份迅速蒸發(fā)，產(chǎn)生爆炸性壓力，將液滴噴出，優(yōu)點(diǎn)是清晰度高，缺點(diǎn)是噴墨方向散亂，噴嘴容易被堵塞；壓電式：如同唧水筒，用脈沖電流導(dǎo)致壓電陶瓷變形，急速擠出噴槍中的墨水，有的機(jī)型還可以控制不同壓強(qiáng)改變墨滴大小[10]，打印精度較高。優(yōu)點(diǎn)是：噴墨時(shí)不需要加熱，所以墨水不會(huì)發(fā)生化學(xué)變化，噴嘴不易堵塞，缺點(diǎn)是噴頭成本較高[6]。先前應(yīng)用最為廣泛的辦公用臺(tái)式噴墨打印機(jī)，佳能(Canon)和惠普(HP) 兩家公司采用氣泡式，愛(ài)普生(EPSON)公司采用壓電式�，F(xiàn)在佳能也新增了壓電式。

    在打印速度方面，連續(xù)式噴射周期為62500滴/秒，印刷速度是300米/分。記錄速度為2000符號(hào)/秒，每小時(shí)可印報(bào)紙48000份，其工作效率高出其它打印方式10多倍。其他兩式目前的高端噴墨打印機(jī)，都可以噴出超精微墨滴2微微升（直徑小于發(fā)絲的1/10）。頻率為每秒5000次[6]，可算得是：精工細(xì)作。

    辦公打印紙張，一般用亞光打印紙；照片打印，用涂層較厚的高光相紙；高光紙吸墨能力強(qiáng)，墨點(diǎn)擴(kuò)散小，印制的照片清晰銳利，暗部密度大，晶瑩透澈，非常逼真[5]�？椢飮娔�印花的清晰度和濃艷度尚難與紙張，特別是照片與畫(huà)報(bào)的印制質(zhì)量相比。

    近年來(lái)，發(fā)展多頭、多嘴、大墨盒織物噴墨印花機(jī)，生產(chǎn)能力已從0.1m/min提升到2m/min[7,8]。壓電式噴嘴，已占市場(chǎng)應(yīng)用的80%[5]，涂料噴墨印花正在興起，已有多個(gè)單位生產(chǎn)顏料墨水[5,11,13]。但是，從實(shí)際情況看來(lái)，涂料噴墨印花的濃艷度、清晰度、色牢度，還有待于進(jìn)一步提高。總的來(lái)說(shuō)，發(fā)展涂料噴墨印花的重點(diǎn)技術(shù)有三：1、選擇適用的顏料與粘合劑分別提高顏色濃度、明度和色牢度；2、使墨滴快吸色、少擴(kuò)散，提高印花清晰度；3、解決噴嘴堵塞（現(xiàn)在一臺(tái)織物噴墨印花機(jī)，大多有上千只噴嘴），是數(shù)碼印花產(chǎn)業(yè)化的重要前提。

    三、關(guān)于顏料

    噴墨打印的墨滴落在受體（紙或布）上，是呈矩陣排列的，互不壓疊，見(jiàn)圖2[14]

    圖2  噴墨打印矩陣和網(wǎng)印的不同處示意

    噴墨打印的各種混合色，是基本色色點(diǎn)排列組合，由視覺(jué)合成的結(jié)果。對(duì)圖象的認(rèn)知，是視覺(jué)通過(guò)心理比較得到的形象。照片中面部顏色與真人完全一致也好，不一致也好，祗要形象不錯(cuò)就行。但是，織物印花如與原樣有明顯色差，客戶不會(huì)接受。在必須符合原樣這一點(diǎn)上，織物噴墨印花比照片的要求還要高。

    （一）試驗(yàn)條件

    數(shù)碼相機(jī)500萬(wàn)象數(shù)；

    Canon BJC 255SP汽泡式三色打印機(jī)；

    AcerScan-320P掃描機(jī)用600dpi；

    打印紙張：亞光打印紙、新聞紙、萱紙；

    織物毛效測(cè)試儀。

    注：打印機(jī)用的打印墨水有三種：①原裝單色打印黑墨水；②原裝三色打印墨水；③市售散裝三色墨水。散裝三色墨色用作打印試驗(yàn)，原裝三色墨水祗用來(lái)打印最終的‘文件稿’，以正確反映試驗(yàn)中出現(xiàn)的各種顏色變異現(xiàn)象，（注：論文集印刷則祗能用黑白稿）

    （二）操作方法

    用數(shù)碼相機(jī)拍攝底片；底片用打印機(jī)打出照片；掃描機(jī)將打印出來(lái)的照片再掃成‘翻拍’底片；底片的連續(xù)多次放大都在計(jì)算機(jī)word文件中進(jìn)行（圖像拉長(zhǎng)（豎向或橫向）10倍后剪掉9/10，再拉長(zhǎng)10倍，再剪掉9/10…如此反復(fù)。一次性放大最高可達(dá)2×106倍，如欲進(jìn)一步放大，就會(huì)出現(xiàn)虛像，無(wú)法打�。�

    （三）試驗(yàn)結(jié)果：

    1、從圖3看出數(shù)碼相機(jī)拍攝的底片，和打印機(jī)打出來(lái)的照片，實(shí)際上與真人的臉面顏色都不相同。

    圖3  原底片與翻拍底片色相對(duì)比

    2、原底片與翻拍底片，各取下巴局部，連續(xù)多次放大，分別得到 Image-1-1、Image-1-2、Image-2-1、Image-2-2等四幅圖像（見(jiàn)圖3）

    3、從圖3看出，用散裝墨水打出來(lái)的Image-2比原底片Image-1紅了許多，取下巴局部分別放大103-106倍，則可以看出Image-2-2中也有裼色帶但很少，這說(shuō)明，三元基本色中青色太淡，打出來(lái)的照片色相偏紅。

    4、三元基本色打印，不可能用增加青色噴墨墨滴來(lái)修正色相。唯一可行的是提高青色墨水的濃度，而若濃度不能提高時(shí)，祗能換用著色力高的青色顏料。實(shí)驗(yàn)說(shuō)明，要求三元基本色的色濃度匹配是一個(gè)關(guān)鍵。

    5、散裝墨水是用染料配制的，青色染料顏色很淡的原因，是受染料溶解度限制。

    6、如若用涂料作噴墨墨水，就可以不受染料溶解度和固色率的限制。并且可以在各種染料中選擇著色力較高的染料進(jìn)行顏料化。

    四、關(guān)于清晰度

    在噴嘴直徑很小的情況下，清晰度還決定於墨滴的吸收和滲化特性。它既決定於墨水，也決定於織物。清晰度好：色塊邊緣整潔，顏色分明，線條流暢；清晰度差則圖像漠糊。水性涂料墨水中提高低沸點(diǎn)溶劑含量，可以促進(jìn)快干，以提高清晰度[10]，打印紙或織物陽(yáng)離子化可以加快染料的固定[10,12,16]，但這些措施都對(duì)環(huán)保不利。我們選用不同毛效的打印紙進(jìn)行對(duì)比，以探索改善織物噴墨打印清晰度的可能性。

    目前大多認(rèn)為，打印墨滴不滲化，可以提高清晰度，如若滲化就會(huì)引起漠糊[14]。對(duì)于水性墨水來(lái)說(shuō)，紙張親水性越差，滲潤(rùn)越小，打印清晰度越好。因此，現(xiàn)在的亞光打印紙幾乎是不吸水的。

    我們用亞光紙、新聞紙和萱紙，按織物毛效測(cè)試方法（在水中加微量碳素墨水），測(cè)定其毛效，和吸色性。見(jiàn)圖4。

    圖4   萱紙的吸水與吸色性

    萱紙的毛效測(cè)試條，上淺下深，可見(jiàn)明顯色階。紙能在墨水上升時(shí)將碳素吸附，而亞光紙與新聞紙則無(wú)此現(xiàn)象。萱紙的吸水性好，吸色性好，清晰度也好。

    亞光紙與萱紙打印效果對(duì)比試驗(yàn)

    我們將圖3中的褐色調(diào)圖片Image-1-2，用Canon三色打印機(jī)分別打印亞光紙和萱紙，然后掃描為翻拍底片（A1-1和B1-1）再放大（×106倍）打印。另外，將Image-1-2圖像格式改為‘灰度’，用黑墨水打印-掃描-放大。見(jiàn)圖5

    圖5  亞光紙與萱紙的打印清晰度

    從圖5中看出：

     1、  Image-1-2原本是褐色調(diào)較重的圖片，由于墨水的原因，打印出來(lái)依然紅色調(diào)很重。

     2、  A1-2與B1-2相比，萱紙上色澤比較豐滿。

     3、  灰色圖片放大（累計(jì)為2×1012）后，用黑色墨水打印得到的（A2-2，B2-2），萱紙上的墨點(diǎn)黑白分明，清晰度比亞光紙好，亞光紙漠糊處的淺灰色，祗能視作黑墨水滲化（墨水中的溶劑成份也能引起滲化）。

    上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可以斷言：無(wú)毛效的雖然能抑制液滴（向受體內(nèi)，和向周邊）滲透，但并非沒(méi)有‘滲化’。毛效好的，如果吸色性好，也可獲得較好的清晰度。我們認(rèn)為：提高毛效，提高吸色性，是提高織物噴墨印花清晰度的有效方法之一。

    五、與色澤濃艷度有關(guān)的問(wèn)題

    有人提出，商業(yè)化打印墨水中染料的濃度僅為10％左右。而墨滴的大小祗有150μμl上下，即使墨滴打滿一平方米織物，墨水用量祗有20g／㎡左右，留在織物上的染料實(shí)際祗有2g／㎡，與傳統(tǒng)篩網(wǎng)印花相比，留在織物上的染料，是噴墨的5倍，兩者的濃艷度肯定會(huì)有差距。如果，噴墨印花能施加多重墨水，就可以提高印制色深[5]。

    以上說(shuō)法有一定道理。但染料用量少五倍的先天不足問(wèn)題，有辦法可予補(bǔ)償：1、選擇著色力高的染料；2、將染料顏料化，生成色淀，使不受溶解度和固色率的制約；3、將色淀粉碎至納米級(jí)，進(jìn)一步提高色澤濃艷度。

    顏料顏色首先決定於它的光吸收特性，決定於化學(xué)本質(zhì)，其次決定於顏料粒子的分散度，分散得越細(xì)，著色力越強(qiáng)[4]。分散度還與顏料的明度有關(guān)，分散愈細(xì)明度越好[17]。陽(yáng)離子染料的色澤濃艷度堪稱是最好的。印制深、濃色會(huì)變得容易。陽(yáng)離子染料與磷鎢鉬雜多元酸反應(yīng)，可以制得日曬牢度很好的色淀。

    在顏料化制造過(guò)程中，首先形成許多分子狀態(tài)的顏料，然后成長(zhǎng)和聚集成基本粒子(Ultimate Particles)。這些基本粒子一般祗有0.01-0.04μm，由于粒子小，具有很高的表面能，形成強(qiáng)烈的降低表面能量的趨勢(shì)，因此很快相互凝聚成為比較牢固而不易分開(kāi)的α-粒子群，其大小約為0.03-0.06μm然后再聚集為更大的β-粒子群，粒子大小約為0.1-1μm [4]

要得到納米級(jí)的顏料分散體系，可以在合成色原時(shí)采用分散劑，降低色淀的表面能。另一個(gè)方法是采用‘體質(zhì)顏料’制備方法，將溶解好的染料先染附在吸附體質(zhì)上，如氫氧化鋁、碳酸鈣等內(nèi)比表面較高的疏松顆粒中，然后進(jìn)行能使染料生成色淀的反應(yīng)，并在合成后將體質(zhì)顏料粉碎。這樣可以得到很高的分散度。

    六、關(guān)于色牢度

    顏料達(dá)到納米級(jí)分散度時(shí)，唯一缺點(diǎn)是日曬牢度降低[4]。

    有人發(fā)現(xiàn)連接劑（粘合劑）對(duì)顏料的耐曬牢度有重要影響，除了個(gè)別粘合劑本身有日曬泛黃而影響顏料日曬牢度下降之外，一般的合成樹(shù)脂都有提高染料日曬牢度的作用。耐曬牢度次序如下：

    丙烯酸樹(shù)脂＞三聚氰胺樹(shù)脂＞尿醛樹(shù)脂＞體質(zhì)染料＞松香脂

    我們熟知，陽(yáng)離子染料的耐光性特差，而染著在腈綸上時(shí)，日曬牢度很好。再聯(lián)系到，用丙烯酸乳液作涂料印花粘合劑時(shí)，印花織物一般都不存在日曬牢度不合格的問(wèn)題。丙烯酸乳液中硬單體一般都采用丙烯腈或甲基丙烯酸甲酯，以提高其在光照和熱處理?xiàng)l件下的穩(wěn)定性，不意，用它作涂料粘合劑時(shí)，也能明顯提高顏料的日曬牢度。

    深色涂料印花濕摩牢度普遍偏低，噴墨印花屬于深色。有關(guān)納米級(jí)丙烯酸涂料粘合劑的應(yīng)用性能，已有報(bào)導(dǎo)[19]。

    涂料配方中顏料和粘合劑粒徑在同一水平時(shí)，按空間排列的上下、左右、前后六個(gè)方位，顏料與粘合劑的用料比應(yīng)該是6︰6。由于粘合劑還必須與織物連接，因此，在排列中至少要有一個(gè)方位全部是粘合劑，用料比應(yīng)調(diào)整為6︰7，顏料6、粘合劑7。

    分散細(xì)度不同時(shí)，顆粒數(shù)與表面積之比，按下式計(jì)算：

     △Nd/D = [1/(d/D)]3

     △Ad/D = [1/(d/D)]2

     △N — 顆粒增多倍數(shù)；  △A — 表面積加大倍數(shù)；

    d — 小顆粒直徑；  D — 大顆粒直徑

    顆粒直徑相差10倍，小顆粒的顆粒數(shù)增加1000倍，面積則增加100倍。假設(shè)顏料的粒徑是0.5μm，粘合劑的粒徑是0.05μm，如果用料比還是1︰1的話，相當(dāng)于1000個(gè)粘合劑包圍1個(gè)顏料顆粒，干濕摩和刷洗牢度必然會(huì)有提高。以下是幾個(gè)涂料粘合劑及其印花產(chǎn)品的實(shí)際檢測(cè)數(shù)據(jù)。

      表1  納米涂料粘合劑舉例

    表2  色牢度舉例

    七、關(guān)于環(huán)保指標(biāo)

    目前大多用自交聯(lián)丙烯酸乳液作粘合劑，自交聯(lián)單體采用羥甲基丙烯酰胺，單體本身含有少量游離甲醛（約占單體的1-3%），用4%單體合成后的乳液（以含固量30%計(jì)），游離甲醛含量在（1.2%×1-3%）范圍，最多不會(huì)超過(guò)300PPM，若與顏料用量相等, 一平方米織物上有2克粘合劑的話，織物克重以150克/平方米計(jì)，則織物上的游離甲醛含量會(huì)小于10PPM。除了嬰兒服，一般都不會(huì)超過(guò)環(huán)保指標(biāo)。

    由于日曬牢度的原因，取代丙烯酸酯粘合劑的可能性不大。要達(dá)到無(wú)甲醛要求，可以用‘他交聯(lián)’丙烯酸單體取代羥甲基丙烯酰胺，并以封閉型水性聚氨酯作交鏈劑[20]。

    八、問(wèn)題討論和設(shè)想

    1、數(shù)碼印花的來(lái)樣（特別是網(wǎng)絡(luò)傳送的圖片）加工，顏色的符樣難度較大。特別是不同牌號(hào)的墨水和噴墨打印機(jī)，互換性極差。因此，要發(fā)展織物數(shù)碼印花，有必要研究和確定織物‘三元基本色’標(biāo)準(zhǔn)。

    2、噴墨打印用的是‘三元’混色，顏色不要多，有三個(gè)基本色就行。

    3、研制納米級(jí)顏料、粘合劑與化學(xué)穩(wěn)定的聚氨酯交鏈劑，不僅可以提高色牢度，還有利於防止噴嘴堵塞，降低消耗成本。

    4、當(dāng)前已成為發(fā)展主流的織物壓電式噴墨印花，以多頭、多嘴、多色辦法來(lái)提升印花機(jī)的生產(chǎn)能力。設(shè)備一次性投資與消耗成本加大。從現(xiàn)今報(bào)紙的印制效果來(lái)看，將連續(xù)法噴墨方式用于織物印花，很有可能。連續(xù)法噴嘴可以與墨盒分體，噴嘴制作成本低，工作效率高，祗要噴嘴堵塞問(wèn)題得到解決，它就有很大發(fā)展優(yōu)勢(shì)。

    參考文獻(xiàn)：

    [1] 胡左群，數(shù)碼印花技術(shù)的新進(jìn)展，英特網(wǎng)http://www.ctei.gov.cn/htmlib/zhuanjia/kj04072801.htm

    [2] 武祥珊，數(shù)碼噴射印花應(yīng)用之淺談，《浙江印染信息與技術(shù)》2002/6-7；31-34

    [3] 陳榮圻，噴墨印花用印墨，《印染》2006/12；38-45

    [4] 朱驥良 吳申年著，顏料工藝學(xué)1989年12月

    [5] 噴墨印花的關(guān)鍵技術(shù)——油墨配方,：中國(guó)洗染行業(yè)信息中心）中國(guó)油墨china-ink.net(2006-3-9 8:56:08)

    [6] 12款主流照片打印機(jī)橫向測(cè)試,http://www.chip.cn/info/showArticle

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    [8] 劉向東 等《打印機(jī)結(jié)構(gòu)原理與使用維修》1999年10月第1版  SS號(hào):10204640

    [9] 陳榮圻，噴墨印花的有機(jī)顏料印墨，染料工業(yè)2002/2；21-27

    [10] USP 20050219289

    [11] 三大廠商噴墨打印墨水技術(shù)對(duì)比探詢 http://info.printing.hc360.com/2006/03/02114253992.shtml慧聰網(wǎng)

    [12] U.S. Current Class: 106/31.37

    [13] 房寬峻 王潮霞 張霞，中國(guó)專利號(hào)：200510040114

    [14] 北尾好隆，2006/3，Textileinfo.com

    [15] 莫述誠(chéng) 陳洪等編著，有機(jī)顏料，1988年12月第1版

    [16] 梁少華 屠天民 蔡忠山，噴墨印花前的預(yù)處理?xiàng)l件和染料的選擇，《印染》2001(12)；8

    [17] 李榮興，《油墨》（上），1986，SS號(hào)10169693

    [18] 張建春，納米級(jí)涂料印染粘合劑，浙江印染信息與技術(shù)2002/10p25-28

    [19] 絲織物噴射印花的油墨性能及其評(píng)價(jià)，楊如馨 陳國(guó)強(qiáng)，《印染》2000（1）；5-7