【集萃網(wǎng)觀察】摘要 無版印花技術(shù)可以簡化印花過程,是國內(nèi)外印花技術(shù)的發(fā)展方向之一。20世紀(jì)80-90年代以來,數(shù)碼噴射印花技術(shù)進入了發(fā)展時期,同時又出現(xiàn)了數(shù)碼靜電印花技術(shù)。數(shù)碼噴射印花技術(shù)具有快速反應(yīng)、即時生產(chǎn)供應(yīng).印制效果好,對環(huán)保有利等特點。但存在生產(chǎn)速率太慢或成本太高的缺點,影響其在生產(chǎn)上的大量推廣應(yīng)用。數(shù)碼靜電印花技術(shù)通過目前樣機試驗,已可發(fā)現(xiàn)其具有噴射印花技術(shù)的特點,且可較大程度地改善后者的2個主要缺點,估計今后很有發(fā)展前途。
關(guān)鍵詞 無版印花;數(shù)碼噴射印花;數(shù)碼靜電印花;網(wǎng)版印花
通常印花時必須備有“印花模版”,才能印出所要求的花樣,所以印花模版可說是印出一定花樣的必要元件。隨著歷年來印花技術(shù)的發(fā)展,不同印花方法應(yīng)用的印花模版是不同的,例如,手工木模印花時的印花模版為印花木模;紙版印花時則為刻花紙版;輥筒印花時則為印花輥筒;而網(wǎng)印時則為平網(wǎng)印花篩框或印花圓網(wǎng)。上述各種印花方法都屬于有版印花技:術(shù)。制造不同印花方法所用印花模版的工序通常稱作制版工序(有時輥筒印花等也稱作雕刻工序,網(wǎng)印時也稱作制網(wǎng)工序)。制版工人操作時要求具有一定的技巧,而且費時、費力又費料。即使近代的輥筒印花和網(wǎng)印,制版技術(shù)幾經(jīng)改進(如:輥筒印花由初始的手工雕刻發(fā)展了縮小雕刻,后又發(fā)展了照相雕刻、電子雕刻、噴蠟制花筒等;網(wǎng)印由初始的人工感光發(fā)展了激光制網(wǎng)、噴蠟和噴墨制網(wǎng)等等),其對技術(shù)上的要求仍然較高,工藝、操作較繁,因為較易造成制版方面的缺點和疵病,轉(zhuǎn)而影響到印制成品的質(zhì)量。因此,國內(nèi)外都開始重視不用印花模版,即無版印花技術(shù)的研究和開發(fā)。
20世紀(jì)電腦技術(shù)及其推廣應(yīng)用發(fā)展非常迅速,為無版印花技術(shù)的研究和開發(fā)創(chuàng)造了良好的條件。其一般工作過程為:運用電腦技術(shù)讀入花樣原稿(掃描輸入),或輸入花樣數(shù)碼照相的存儲元件所存儲的花樣信息,按照所采用的方法對輸入的信息加以處理,并通過專用設(shè)備將著色用劑直接(不用“印花模版")在織物上形成所需要的各色花樣,即所謂數(shù)碼無版印花技術(shù)。采用此項技術(shù)不但可以省去制版工序,還可免去調(diào)漿工序,大大地簡化了印花過程。
1 數(shù)碼噴射印花技術(shù)發(fā)展情況
自20世紀(jì)80一90年代以來,織物噴射印花技術(shù)在以前地毯噴射印花技術(shù)的基礎(chǔ)上,對其關(guān)鍵性元件(噴頭)結(jié)構(gòu)的改進、以及配套用色料的制造等方面有了新的進展,從而進入了數(shù)碼噴射印花技術(shù)蓬勃發(fā)展的時期。有關(guān)此項技術(shù)的文章、資料以及網(wǎng)上信息已發(fā)表很多,今擇其中主要的概述如下。
1.1 一般工程過程
1.3 各類數(shù)碼噴射印花機的技術(shù)參數(shù)
近期了解到的幾種數(shù)碼噴射印花機的技術(shù)參數(shù)如表l所示。
據(jù)悉瑞士Perfecta Print AG的M4200,4噴頭,2.1 m幅寬,車速可達60~100 m2/h;東伸工業(yè)Ichinose的Inkjet Printer 2020,2003年展出,車速50 m2/h;汽巴精化、Reggiani及Apron計劃開發(fā)車速150 m2/h;國內(nèi)宏華也擬開發(fā)車速100 m2/h。
1.4 特 點
1)較大地簡化了印花生產(chǎn)過程:可以省去制版和調(diào)漿2大工序,省掉不少設(shè)備,節(jié)省大量人力、物資和成本。
2)印制效果特佳:印出產(chǎn)品精致,接近仿真效果;只需應(yīng)用數(shù)量有限的基本色和專用色,理論上即可印制1 670萬種色澤。適宜于生產(chǎn)高檔、精致、價高、時尚和個性化的產(chǎn)品。
3)可以及時供應(yīng)市場急需產(chǎn)品:適宜于小批量、多品種和快速化生產(chǎn)。
4)對環(huán)保和節(jié)能有利:印花時因需投料(色料)、幾乎沒有什么浪費和廢料產(chǎn)生,加工中廢水排放和廢水處理負擔(dān)大為減少;用水和能耗極少。
5)可以使生產(chǎn)、供銷和市場間的聯(lián)系密切:適宜和當(dāng)前迅猛發(fā)展的信息網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)相結(jié)合,有利于信息傳遞、設(shè)計、營銷、訂購、定制和生產(chǎn)等工作的開展。
1.5 存在問題
1)生產(chǎn)速率太慢:一般只有6~20 m2/h(如按織物幅寬l m計算,合0.1~0.33 m/min),和常規(guī)網(wǎng)印約40 m/min相比,差距太大。雖然當(dāng)前許多設(shè)備制造廠都在努力提高車速,即使向100~150 m2/h(合1.7~2.5 m/min)發(fā)展,還是遠遠不夠。生產(chǎn)速率太慢是阻礙大量推廣應(yīng)用的主要原因之一。有人主張暫時可以采用多臺化生產(chǎn)方式來解決,但實際困難很大。
2)生產(chǎn)成本太高:主要是其所用染化料成本很高,一般可達常規(guī)網(wǎng)印的6~1 5倍以上(按單位面積印出織物所用染化料的價格相比)。噴射印花總成本中,色料(即“油墨”)占了約40%,比重很大。目前色料價格太高,也是阻礙此項技術(shù)推廣應(yīng)用的另一主要原因。如今生產(chǎn)此項專用色料的廠家不多,物以稀為貴,希國內(nèi)早日供應(yīng)國產(chǎn)品。
也有人主張噴射成像時不用三原色原理發(fā)色的 “加工色”(“process color”),而用掃花樣預(yù)先拼混的“混合色”(“spot color”),這樣即可應(yīng)用常用染料,并無特殊要求,成本大可降低,每平方米所用色料成本可接近于常規(guī)網(wǎng)印所用的色漿成本。印出色澤可以較深,而且對所用噴頭的精密也可降低要求。但是,這樣又將恢復(fù)配備調(diào)漿、配色等設(shè)備及人員;又將擴大染料貯備的品種;更換花樣、色回時必須加強噴頭的清潔、操作十分困難和麻煩。
1.6 投產(chǎn)應(yīng)用情況
數(shù)碼噴射印花技術(shù)具有很多特點,但由于上述問題,推廣應(yīng)用于大量生產(chǎn)的工廠,目前尚屬不多。2002年Stork發(fā)表:2001年全世界印花織物產(chǎn)量中用噴射印花方式的只占1%~3%。近來報導(dǎo)的較著名的大量生產(chǎn)常規(guī)產(chǎn)品的工廠,只有日本的Seiren公司,其他尚未見報導(dǎo)。目前大都用于打樣以及印制批量極少的高檔服裝以及工藝品、禮品之類特種產(chǎn)品。國內(nèi)宏華公司在杭州專門生產(chǎn)絲、毛等高檔時尚服裝以及領(lǐng)帶、方巾之類產(chǎn)品,已有2年,售價較高,利潤尚可。
2 數(shù)碼靜電印花技術(shù)發(fā)展情況
2.1一般工作過程
數(shù)碼靜電印花和噴射印花的工作過程中,花樣掃描輸入或通過花樣數(shù)碼照相存儲元件輸入以及CAD系統(tǒng)處理都是相類似的,接著便是電腦控制成像。但是,兩者成像機理完全不同,所以電腦控制成像的過程也完全不同。即使美國、日本目前正在研究開發(fā)的數(shù)碼靜電印花技術(shù)中,其成像的具體方法也略有區(qū)別。
2.2 美國研究開發(fā)情況
美國喬治亞技術(shù)學(xué)院在1997年報導(dǎo)了其5年多來研究開發(fā)靜電印花技術(shù)的情況,采用了紙張靜電彩色復(fù)印的原理。
2.2.1機理和過程
1)成像關(guān)鍵元件為具有光導(dǎo)體(PC)(通常為硒等)表面的圓筒。紙張復(fù)印時,通過從原稿反射光線的作用、在圓筒表面上形成帶負電荷的潛像(1atentimage)。在數(shù)碼印花技術(shù)中則將輸入的花樣信息,通過電腦處理,在圓筒PC表面上形成帶負電荷的潛像。
2)通過顯像系統(tǒng)將粉狀顯影劑傳送到圓筒表面的潛像部分而成為顯像(manifestimage)。
3)圓筒和織物接觸顯像的顯影劑,將后者傳送到織物上。
4)織物通過加熱輥筒、加熱熔化顯影劑,再空氣冷卻,印花部分固著于織物上。
5)清潔光導(dǎo)體圓筒,回收多余顯影劑,重復(fù)新的印制過程。
一般顯影劑采用藍綠、品紅、黃、黑4種基本色。各色印出圖像呈網(wǎng)點矩陣形式。4色相繼印出、相互套印、待后熔融混合?梢孕纬筛哌_3萬種色澤。
2.2.2研究開發(fā)情況
針對紙張復(fù)印和織物印花的不同之處,重點對沒備和顯影劑的改進進行研究,以便適應(yīng)織物上的印花。
1)設(shè)備方面:由一般的22 cm窄幅改為91 cm寬幅;由間歇式改為連續(xù)式;提高速度達到50 m/min。
2)顯影劑方面:顯影劑(toner)即織物靜電印花的著色用劑。此處應(yīng)用涂料(顏料)加聚合物黏合制組成的干粉。主要存在織物印后手感和牢度差的司題,兩者都和黏合劑的選用有關(guān)。典型的紙張復(fù)印用顯影劑中的黏合劑通常為苯乙烯/丙烯酸酯共聚物或聚酯類,在滌/棉上印花良好,但牢度性能不好、干洗溶劑牢度低,尤其干、濕摩擦牢度較差。丙烯酸三聚物網(wǎng)印黏合劑無定形高透明度成膜材料,但不能加以噴霧干燥或研磨成細粉,所以不能用于靜電印花。聚酯類黏合劑對滌/棉織物黏合力不好。EVA(乙烯醋酸酯ethylene vinylacetate)共聚物材料性能根據(jù)2個共聚單體組分,即乙烯和醋酸乙烯酯的相對百分率、以及在聚合物骨架上的順序而有不同,也不能對其良好地研磨和噴霧干燥。低分子量環(huán)氧類聚合物在熔融狀態(tài)下流動性好,活性端基同纖維交聯(lián),牢度雖相似于涂料網(wǎng)印的常規(guī)黏合劑,然而手感太硬,不能接受。擬進一步研究減少活性端基,以便產(chǎn)生單位面積薄膜內(nèi)交聯(lián)較少的環(huán)氧類產(chǎn)品,使牢度保持良好而減少印花織物的剛性。
2.2.3 特 點
1)系統(tǒng)計算機化以及采用靜電印花方法,有可能提高印花生產(chǎn)速率。
2)應(yīng)用4個基本色可以生產(chǎn)很多色澤。
3)顯影劑中著色用涂料,成本便宜,且可用于各種不同纖維織物的印花,又可免去印后織物洗、烘等后處理,對印前織物也并無預(yù)處理的要求。
2.2.4存在問題
當(dāng)前首先要研究黏合劑的選用,以解決印花成品的牢度(干洗溶劑、干濕摩擦牢度)和手感問題。
2.3 日本研究開發(fā)情況
針對噴射印花目前存在的生產(chǎn)速率太慢和色料成本太高的問題,日本在京都市政.工業(yè)研究所的紡織技術(shù)中心和京都技術(shù)研究所的合作研究中心的全面掌握研究規(guī)劃下,在理光公司、東伸工業(yè)公司、恒河沙公司和國家先進工業(yè)科技研究所關(guān)西中心等單位的共同協(xié)作下,研究開發(fā)了工作機理完全不同于噴射印花的新穎靜電印花技術(shù)。2003年5月染色研究學(xué)會介紹了幾年來研究開發(fā)、設(shè)計制造的、用靜電印花方法的紡織品直接印花樣機及其實際應(yīng)用的測試情況。樣機為4色印花機構(gòu),生產(chǎn)速率5~15 m/min。
2.3.1 機理和過程
印花樣機印花單元的]二作原理。噴射印花不管氣泡式、壓電式,其成像主要都是靠機械力的作用;而此法成像是靠靜電力即庫侖力的作用,所以有利于提高成像速度,有利于提高印花生產(chǎn)速率。靜電印花機的單色印花單元,亦即單色成像單元。其工作機理如下:
2.3.1.1 充 電
在暗處用高電壓電極產(chǎn)生電暈放電,使光感受鼓(或圓筒)表面(為硒等光導(dǎo)體)產(chǎn)生均勻的正電荷。這點不同于紙張靜電復(fù)印,后者圓筒表面帶負電荷。
2.3.1.2 登錄圖像
600 dpi矩陣排列的發(fā)光二級管通過電腦控制的半導(dǎo)體開關(guān)可以高速通、斷。鼓表面的光導(dǎo)體受光即通電而失掉電荷。因此,受控制的LED按輸入的花樣信息而照射或不照射光線(相當(dāng)于無花樣或有花樣部分),照射部分即失去電荷,而未照射部分便形成了保留著正電荷的靜電潛像。
2.3.1.3 顯 影
此處用的織物著色用劑也稱作顯影劑,是染料和樹脂分散在溶劑中的液狀物。設(shè)計用于此顯影劑的染料和樹脂是帶負電荷的。當(dāng)光感受鼓回轉(zhuǎn)、其表面上的正電荷潛像和帶負電荷的顯影劑相接觸時,由于靜電力的作用便形成了顯像。此處顯影劑不同于紙張復(fù)印時所用(后者為干粉且其主組分為顏料);這里是濕式,主組分為染料,因此,其印花性能大大改善。
上述形成的顯像由于含有大量溶劑,須用擠壓輥適度地軋掉一些,以防以后滲化。
2.3.1.4 圖像轉(zhuǎn)移
使光感受鼓表面上的含顯影劑的圖像轉(zhuǎn)移到基質(zhì)物上。除了可在其間施加一定壓力外,還可在基質(zhì)物背面施加電場。
2.3.1.5 清 潔
為了繼后印制新花樣,此時對光感受鼓表面必須加以清潔,清除轉(zhuǎn)移印花后殘留的顯影劑以及殘留的電荷。前者可用溶劑清洗和刮刀去除;后者應(yīng)用熄滅燈照射,其光線波長應(yīng)適應(yīng)于光感受鼓最佳光吸收的波長。因此,此項新穎印花單元的產(chǎn)生,綜合了光學(xué)、電學(xué)、化學(xué)、機械工程、電機工程和軟件工程等的成果。
該單元可以連續(xù)不斷地成像和轉(zhuǎn)印,所以,印出圖像(花樣)的尺寸可無限制,與本單元光感受鼓的直徑大小沒有關(guān)系。
各單色印花單元的一:作條件為:
1)機械方面。光感受鼓材料為硒,鼓直徑為80 mm;線速度為265 mm/s。
2)靜電方面。靜電電位為1350 V,轉(zhuǎn)移印花用電壓為0~3500 V,顯影輥筒N0.1轉(zhuǎn)速為210 r/rain,顯影輥筒N0.2轉(zhuǎn)速為1 330 r/min;反向輥筒(即擠壓輥筒)轉(zhuǎn)速為240 r/rain;轉(zhuǎn)移輥筒壓力為0.1 3~0.26 MPa。
2.3.2樣機整機結(jié)構(gòu)及其規(guī)格
1)樣機整機結(jié)構(gòu)
4個單色印花單元分別用于藍綠、品紅、黃、黑色(CMYB)4個基本色的印花。它們在整機中的排列順序可根據(jù)需要任意調(diào)整。
2)各單色印花單元的規(guī)格
方法:濕式靜電印花;分辨率600 dpi;速度>5 m/rain;最大幅寬400 mm;色澤濃度>1.0(汽蒸前);基質(zhì)物:絲、棉、麻和毛,聚酯;顯影劑分別為天然纖維和化學(xué)纖維用的CMYB液狀顯影劑。
3)織物傳輸機構(gòu)的規(guī)格
速度5~1 5 m/min;人工織物固定;最大幅寬400 mm;兩端軸芯間距2.5 m。
2.3.3顯影劑研究開發(fā)情況
進行了下述染料的應(yīng)用有效性的研究,認為都可適用。報導(dǎo)中說明基于分散染料的顯影劑已進入實際應(yīng)用比較,而基于活性染料的認為可用,但尚在進一步研究之中。
試用染料(均為市售品)有,活性染料:
(Y)kayacion黃7PG、(M)Vibacron紅P68、(C)Kayacion翠藍P3GF、(BKl)Kayacion黑P—GS、(BK2)Remazol黑AN。分散染料:(Y)Dianix黃6GSL—FS (200%)、(M)Sumikaron艷紅S—BWF、(C)Sumikaron翠藍S—Gl。(200%)、(BK)Kayalon Poly黑BRSF。
對基于分散染料的顯影劑中所用的其他化學(xué)品組分略有報導(dǎo):其溶劑試樣來自理光公司,為異構(gòu)烷烴(isoparaffin)(閃點一53℃)。溶劑要求:高度絕緣性(1014 Q·cm);沒有什么氣味放出;對光導(dǎo)體 (硒)不致造成損傷;對超時應(yīng)用或化學(xué)反應(yīng)不致發(fā)生變化;低可燃性和低毒性、安全性好。所用樹脂為帶負電荷的丙烯酸系樹脂(主組分甲基丙烯酸酯)。
對基于活性染料的顯影劑中所用的其他化學(xué)品組分尚未見報導(dǎo)。
報導(dǎo)中認為此種濕式顯影劑所含顆粒尺寸可以小到干式的1/l0,所以,只要硬件適合于高速加工,既有利于提高印花生產(chǎn)速率,又可印出輪廓清晰度較高的印花品。
2.3.4試驗機實際試印情況
靜電印花和其他印花方法的比較情況如表2所示。
從結(jié)果可見:
1)生產(chǎn)速率方面靜電印花可達5~lO m/min,為噴射印花的l0~50倍,已很可觀,但離傳統(tǒng)網(wǎng)印還有差距。此沿屬初步試驗階段,估計還有改進余地。
2)所用著色用劑,靜電印花稱“顯影劑”;噴射印花稱“色料”(“油墨”);傳統(tǒng)網(wǎng)印稱“色漿”。三者之間用于織物印花的成本比較:由于靜電印花顯影劑所用染料的要求較低,加上所用染料濃度最低,所以每千克靜電印花顯影劑價格較低,僅為噴射印花色料的l%~l.75%,而略高于網(wǎng)印色漿。再加上各種印花方法印花時,每平方米織物上靜電印花顯影劑用量最少,所以,綜合起來,每平方米印花用靜電顯影劑的價格最低,僅為噴射印花色料的0.5%-0.9%,甚至低于網(wǎng)一印色漿,僅為后者的6.8%-9.5%。
另外,每平方米印花用噴射印花色料的價格,則為用網(wǎng)印色漿的7.8~19倍。
3)印制效果方面。色深:網(wǎng)印最佳,靜電印花尚佳到較差,噴射印花較差;精細度;靜電印花最佳,噴射印花尚佳,網(wǎng)印最差;均勻度:靜電印花和網(wǎng)印都尚佳,噴射印花較差。
所以,靜電印花和噴射印花兩者相比:靜電印花在色深、精細率可達100%,同噴射印花,遠優(yōu)于網(wǎng)印。
5)次品率方面:靜電印花極少,同噴射印花,遠優(yōu)于網(wǎng)印。
6)對環(huán)境影響方面:靜電印花很少,同噴射印花,遠優(yōu)于網(wǎng)印。
2.3.5 今后工作
1)尚須制造生產(chǎn)性規(guī)模的設(shè)備,進行和平性試驗。
2)對預(yù)處理和后處理過程的工藝和設(shè)備,尚須通過試驗加以確定。3)研究開發(fā)各類纖維所用的顯影劑。
3 結(jié) 語
1)印花技術(shù)采用電腦控制的無版方式印花是今后發(fā)展方向,如數(shù)碼噴射印花技術(shù)的研究開發(fā)已進行多年,并日趨成熟,目前大多數(shù)企業(yè)只是用于生產(chǎn)小批量、多品種的高檔、時尚、個性化的服裝,以及工藝品、禮品之類特種產(chǎn)品?梢钥隙ㄆ渚哂休^大的經(jīng)濟價值,應(yīng)充分發(fā)揮其快速反應(yīng)、即時生產(chǎn)供應(yīng)、印制效果好,對環(huán)境有利等特點,努力設(shè)法克服其成本高、產(chǎn)量低等主要缺點,并望能早日擴大應(yīng)用生產(chǎn),不斷提高其應(yīng)用價值。而數(shù)碼靜電印花技術(shù)目前尚在“樣機試驗階段”,從實踐中已發(fā)現(xiàn)其除了具有噴射印花技術(shù)所特有的小批量、多品種、快速反應(yīng)、即時生產(chǎn)供應(yīng)、印制效果特佳、對環(huán)保有利等優(yōu)點外,還對噴射印花技術(shù)成本高、生產(chǎn)速率低等不足之處有較大的改善,估計該項技術(shù)很有發(fā)展前途。希有關(guān)部門抓緊研究解決存在的問題,如設(shè)計制造生產(chǎn)性規(guī)模設(shè)備,進行生產(chǎn)性試驗,為投人工業(yè)化生產(chǎn)打好基礎(chǔ);對預(yù)處理、后處理過程有關(guān)工藝和設(shè)備的確定、各類纖維所用顯影劑的開發(fā)等。使其能早日應(yīng)用于生產(chǎn)。
2)這項新技術(shù)(數(shù)碼無版印花技術(shù))的發(fā)展涉及很多學(xué)科,應(yīng)組織各有關(guān)單位,集合各方面力量共同協(xié)作,認真研究國外先進經(jīng)驗,制訂規(guī)劃,由專門單位負責(zé)掌握規(guī)劃的執(zhí)行并鍥而不舍,力爭達到目的。
3)要兼顧無版印花技術(shù)中不同印花技術(shù)的開展。既要發(fā)展噴射印花技術(shù),改善其不足之處,擴大其在生產(chǎn)上的應(yīng)用范圍,又要研究采用靜電印花成像機理。具體方法可以變通,目標(biāo)是希望早日完成生產(chǎn)性設(shè)備的制造和生產(chǎn)性應(yīng)用試驗工作,不斷改進完善,投產(chǎn)應(yīng)用,然后對其作出全面的評價。
總之,無版印花技術(shù)的發(fā)展,目前尚屬初期,隨著科技進步,或許還會有其它新穎的印花技術(shù)研究開發(fā)出來?梢愿髯匝芯、開發(fā)和不斷完善,各自在生產(chǎn)上發(fā)揮其特點,相互作出比較。通過一定時期的生產(chǎn)實踐,才能對它們的優(yōu)缺點、適用范圍、經(jīng)濟價值等作出較正確的評價,才能判斷對它們的如何取舍,或加工并用而作為相互補充。
來源:中華印染網(wǎng)
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