饰品之家讯：概述数码印花与常规印花在原理和加工技术方面有很大不同。虽然它们所使用的印花着色剂(染料/涂料)本质相同,但数码印花墨水的品质必须符合压电式喷头的高要求,即着色剂纯度高,且有合适的表面张力、比重和不堵塞喷头等要求。
数码印花以无接触方式将墨水的微滴准确喷印到织物表面;而常规筛网印花则用刮刀或磁棒,将具有一定粘度和流变特性的印花浆,施以适当压力,直接印在织物上。因此,数码印花织物必须预先作上浆处理,这种浆料应符合数码印花的要求,继而进行喷墨印花、汽蒸水洗、烘干,制成符合客户要求的高端印花产品。近年来,我国浙江省杭州宏华数码已批量生产棉针织物数码印花外贸产品,该公司目前拥有20台数码印花机,已步入产业化生产阶段。
1 棉针织物数码印花前处理工艺
1.1 数码印花对棉针织物半制品的要求
针织物印花前的练漂半制品要煮练均匀、白度一致、毛效好、纬斜小,克重符合标准。
不同纤维印花半制品织物应进行不同的前处理。为了避免印花时出现色花、色点、色斑、色差等疵病,对半制品的质量要求如下:
烧毛光洁度/级 4~5
退浆率/% ≥90
毛效/cm·(30min)- 19~10
丝光钡值 ≥140
pH值 7~8
1.2 活性染料墨水的选择
作为数码印花喷墨用活性染料,其必备的条件是:
(1)色泽鲜艳;
(2)色谱齐全,适合印制各种不同深度的花样;
(3)具有较好的固色率和湿处理牢度;
(4)成本合理。
宏华数码选用德司达公司提供的活性染料,其中C、M、Y色为一氯均三嗪结构,K色是乙烯砜结构。在对纤维素纤维进行喷墨印花时,为获得最优效果,预先对半制品上浆是十分重要的,而且这种浆料必须兼顾这两种不同结构的活性染料,使它们发色一致。
1.3 糊料和助剂的选择
1.3.1 糊料
海藻酸盐是最适合活性染料印花的天然糊料,所有其它碳水化合物(多糖结构)结构的糊料都能与活性染料发生反应,造成得色率降低,或因浆料不易洗除使织物手感发硬。现有羧甲基化和羟乙基化的高醚化度淀粉,其冷水可溶性佳,且结构中的羟基被封端,可阻止染料与浆料反应,从而提高得色量,可以此复配成合适的糊料。
1.3.2 碱剂
加入碱剂是纤维素羟基离子化必须具备的条件。碱剂的选择主要根据对所用活性染料反应性和印浆稳定性的影响。碳酸氢钠(小苏打)价廉,未分解前pH值较低,可以减少染料的水解,且对大多数活性染料都有较高的稳定性,是常用的碱剂。当汽蒸或焙烘时,它释放出二氧化碳,碱性增强,从而增加了纤维素的离子化。
数码喷墨印花常用小苏打,当染料稳定性高时,也常用纯碱(Na2CO3),或小苏打、纯碱混合助剂,甚至烧碱(NaOH)。这是因为稳定性高的染料在强碱性条件下,可获得较高的得色率。对高反应性的染料,碳酸氢钠浓度可适当降低,或用三氯醋酸钠(汽蒸时三氯醋酸钠分解成Na2CO3)。因此,印浆允许中性,甚至添加有机酸,使印浆呈微酸性。
织物印花后,在烘干和汽蒸过程中就是利用此特性使染料与纤维发生作用。在调制浆料时,如果在热印花浆中加入小苏打,也会发生上述反应,同时产生大量气泡,印花浆的稳定性降低,染料的利用率也降低。所以,调制浆料、上浆后烘干、喷印后烘干时的工艺条件应严格控制,定温、定时,才能较好地控制印花成品质量。
1.3.3 尿素及其作用
(1)帮助染料溶解。虽然染料分子中具有水溶性磺酸基,因此溶解度较好,但印花时染料浓度较高,且浴比小,还是需要用尿素来助溶。
(2)尿素是一种良好的吸湿剂,既能促使纤维膨化,汽蒸时又能使染料充分溶解,有利于染料向纤维内部渗透及反应,特别是在烘干固色时更为有效。
1.3.4 防染盐S
活性染料印浆中应用防染盐S的目的,主要是防止染料在汽蒸过程中受还原性气体,或还原性物质影响(纤维素和浆料中的糊料等,在碱性条件下汽蒸时具有还原性),而导致色泽变淡、变暗。加入防染盐S能中和还原性物质,以防活性染料的发色受到影响。但使用时应注意防染盐S不能带酸性,如带有酸性应用碱中和后再使用。凡以氨基蒽醌为母体的蓝色系活性染料,对氧化剂敏感,应适当控制防染盐S的用量,宜少加些,否则色泽变淡萎暗。
1.3.5 元明粉
在染纤维素纤维(棉、麻等)织物时,通常将元明粉(硫酸钠)作为促染剂使用;而用于蛋白质纤维,则起缓染作用,可以作为丝织物印花的地色保护剂。元明粉在浴中可减少染料的溶解度,防止染料落色,沾污地色。元明粉是强酸强碱组成的中性盐,温度超过40℃溶解度下降。
1.4 数码印花浆料处方和制备方法
1.4.1 印花浆处方
低粘度海藻酸钠 1~1.5
高醚化度淀粉 2~1.5
尿素 8~10
防染盐S 1
小苏打 3~5
水 x
合计 100
有时添加4%元明粉,有提升色深度的作用。
1.4.2 制备方法
(1)在300~500L塑料大口桶内,加入一定量水用搅拌器搅拌,朝旋涡中心处缓缓加入低粘度海藻酸钠和高醚化度淀粉,然后高速搅拌,可采取打→停→打循环方式打浆,以防止物料因长时间高速搅拌发热。应控制温度在40~50℃内,使浆料成糊状,且无肉眼可见的固体颗粒。
(2)取适量的水将尿素溶化,加入以上糊料中,搅匀;再取适量水,将防染盐S溶成黄色透明清液,加入糊中搅匀,然后冷却至室温。
(3)在织物上浆前,将小苏打以适量冷水溶解成透明液体之后再加入糊料中,搅拌均匀备用,并贮存于阴凉处。切不可将小苏打溶液加入温度较高的糊料中,夏季尤其应注意,不能把全部配好的糊料长时间储放待用,或放置于热源处,以防小苏打受热提早分解失效。
1.5 棉针织物上浆方法
对针织物而言,只有上浆均匀,喷出的微细墨滴才能准确定位吸收,确保印花精细度和均匀度。上浆采用专用上浆机,一般可单面上浆、也可双面浸轧和涂布刮印上浆。
上浆后以针板拉幅方式无接触烘干,烘干温度不宜过高,一般以80~100℃为宜,以防浆中小苏打部分分解,影响活性染料发色。面料上浆时应注意光电吸边器是否正常,防止纬斜;烘干时尽可能减小织物的张力;烘干后及时打卷卷边要求整齐,以利后序喷印工作能够连续顺利进行。
2 棉针织物数码印花技术
数码印花是通过数字信号设备(如扫描器、数码相机等)将图案输入计算机内,再通过电脑印花分色描稿或其它图案处理软件处理后,由电脑控制数码印花机的微压电式喷头,将专用染料直接喷印到各种经过前处理的织物或其它基质上,然后经烘干、蒸化、水洗等后处理工序,完成整个印花操作。
2.1 打印速度
从1992年推出第一台数码喷射印花机,到现在导带式数码喷射印花机的形成,其主要技术进展是打印喷头技术的改进和喷印速度的不断提高。数码喷印技术,从连续喷射技术、热气泡喷射技术,一直发展到今天占主流的DOD(DroponDemand)即按需压电式喷射技术。DOD是由计算机控制印花机强加一个电位在一种压电材料上,使压电材料在电场方向产生压缩,垂直方向产生膨胀,从而使油墨成液滴喷出。其喷射周期为14000滴/s,高于热喷射,而墨滴体积在150μμL以下。这种小尺寸的墨滴,使压电式印花生产清晰度高(约1440dpi),且由于压电式喷头循环周期短,大大加快了打印速度。同时,在信号输出方面选用100base-Tx网络接口,以保证打印数据的输出不慢于打印速度。若以360dpi×360dpi精度打印,速度为27.6m2/h;720dpi×720dpi精度打印,速度为11.1m2/h。
2.2 棉针织物打印要求
为了能适应棉针织物打印要求,数码喷射印花机逐步向导带式输布系统发展。导带式数码喷射印花机是目前世界上最新型的数码喷印设备,它吸取了传统印花机的优点,采用导带输送的方式,使棉针织物无论是喷印还是输送,张力都能得到很好控制,同时,还增加了进布、导带自动水洗、导带升降、出布烘干和自动打卷等装置。
2.2.1 进布单元
进布单元分为进布架、压布辊两部分。进布架的功能是把面料均匀地进到导带上,它主要由放布架、张力辊、上进布辊、下进布辊组成。可根据织物的厚薄及弹力的不同,采用不同的进布方式,以保证面料平整而不变形。压布辊的作用是通过其上的压力,将织物平整地粘附到导带上。
2.2.2 水洗单元
水洗单元装置由导带表面喷淋、滚洗、吸干三部分组成,可以对运行中的导带表面污渍进行清洗,实现对轻薄织物的喷射打印,保证导带表面的清洁及粘性。一些无法在普通喷印机上喷印的弹力针织物和针织棉裁片、定位花型、单块棉针织汗衫等,都能在导带式喷印机上操作。
2.2.3 导带升降装置
导带式数码喷印机还设置了升降功能,以适应不同厚度的织物,使喷印的范围更广。
2.2.4 出布烘干装置
出布烘干装置用于对打印完成后的织物进行烘干处理,以防止面料因染料未干而搭色,实现连续式批量生产。烘干织物时,可根据织物及门幅的不同选择不同的风力档和温度档。
2.2.5 自动打卷装置
自动打卷装置采用先进的红外线传感器对烘干后的织物进行自动打卷,并与导带自动分离,真正实现大批量生产。
2.3 喷印技术
2.3.1 喷印质量
由宏华数码科技股份有限公司自主开发的ATPrint打印软件功能强大,能支持多种文件格式,具有强大的生产能力和良好的打印质量。其色卡制作简便能产生细节清楚、颜色鲜艳的打印效果。
2.3.2 颜色控制
(1)色彩控制 色彩控制用于将颜色的覆盖率线性化,也就是保证墨水覆盖率从0%到100%以线性递增。ATPrint软件可以针对每一组所用的打印机头和墨水特性,以及织物的不同组合,实行色彩控制。
(2)色彩微调 主要是用于对色彩控制曲线进行微调,使喷印出来的灰平衡效果达到最佳。
2.3.3 效果模拟
AtSample是ATPrint软件中专为数码打样开发的专用软件。它对印染过程中经过分色的稿子进行专色处理,输出模拟传统印染效果的图像。AtSample主要提供颜色模拟、专色注色、效果模拟三大功能。
(1)颜色模拟 使用户可以控制每套稿子的输出颜色,并且可以调整稿子之间的叠印次序和叠色效果叠色部位会自动产生第三色,完全模拟传统印花。
(2)专色注色 可以直接对分过色的图像,对照色卡进行通道注色。一些特殊的颜色可以根据它的色相先打印相邻色,再找相应的颜色。其对色打印相当方便。
(3)效果模拟 模拟传统印花中可能出现的小点印不出、套色对不准和网点扩大等效果。
2.4 棉针织物喷印墨水的选择
棉针织物印花一般采用活性染料,目前,DyStar公司的活性染料的基础色有青(Cyan)、品红(Magenta)、黄(Yellow)、黑(Black)、浅青(LightCyan)、浅红(LightMagenta)、灰(Grey)、大红(Red)、宝蓝(Blue)。但数码喷射印花机目前最多只能用8种颜色,用户可以根据需求选择不同的组合(表1)。棉针织物的图案设计一般都比较复杂,颜色层次较丰富、细腻,建议使用第一组墨水组合。
2.5 棉针织物数码喷印工艺
2.5.1 喷头高度的选择
导带式数码喷印机设置了自由升降功能,以适应不同厚度的面料,喷头的高度会直接影响喷印的质量。如喷头太低,易使喷头堵塞,影响图案颜色;喷头太高,墨水随着喷头的左右移动,离织物有一定的高度,会产生一定角度的抛物线,喷印出的图案边界会模糊,精度较差,而且色彩也不够鲜艳。所以在喷印时,要调整喷头到恰当的高度。
2.5.2 喷印精度的选择
一般精纺薄织物大多采用高精度720dpi×720dpi打印,打印精度与打印机分辨率直接相关。使用720dpi分辨率进行织物喷印,精度已相当高。而一般粗纺类的毛织物喷印,可以用360dpi×360dpi精度打印,这既可以提高打印速度,且足以满足打印精度。
3 后处理工艺
针织织物喷印后应及时烘干,防止染料墨水搭色,并及时汽蒸、水洗,防止因长时间放置,染料被还原或氧化而影响发色。
3.1 烘干
根据面料的厚薄调整不同的风力档与温度档。特别是厚织物,如以最大风力档仍未干透,则可用衬纸一同打卷,再进入大烘房(60~80℃)至完全干燥,以保持染料发色的稳定。
3.2 蒸化
通过汽蒸工艺,活性染料墨水在一定的温湿度条件下向纤维内扩散,并与棉纤维共价键结合。蒸化设备有连续式和间歇式两种,可视产量作适当选择。传统的圆筒蒸化机上染率高,但要注意保持筒内蒸汽量和温度上下一致,如果不注意,将会造成发色不均匀。连续式蒸化机温度比较均匀一致,发色均匀,色泽鲜艳度高,质量比较稳定。
3.3 水洗
水洗工艺与传统工艺相似。经102℃汽蒸后的针织物,应先以冷水冲淋洗涤,使未反应的活性染料在平洗机上溶解入水,再经数格水洗槽皂洗。
工艺流程 冷水淋洗三遍→(50~60℃)热水洗→皂洗(90~95℃)→冷水洗净→固色、柔软处理→脱水→烘干→成品小批量的亦可以在绳状机上水洗,但应注意优化水洗工艺和选用合适的防沾色、防皱印的助剂,避免深色花型上染料脱落,造成沾色和起皱印的疵病。烘干一般以80℃左右松式烘干,并打冷风20~30min,控制含水量,使其符合客户要求。松式定形烘干是在定形时产生张力,以尽量回缩,确保经纬向的缩率符合要求。
4 印花成品色牢度与手感
按国家对纺织品及服装的强制性执行标准进行各项牢度测试,结果见表2。
喷印织物的手感柔软舒适,比传统印花好。这与印浆的上浆量少及浆料的可洗性优良有关。
5 结论
目前,欧洲的纺织品设计中心和印花业90%以上采用数码技术打样,实现了快速反应,既降低了成本又可提供样衣的码样,效果很好。其生产效率为14m2/h,8色机为主,总量约为300~500台;生产批量为300~500码定单,加工费约40欧元/m2,大多为高端品牌服装面料。其分布国家为意大利、西班牙、葡萄牙、波兰、法国、英国等,尤以意大利和西班牙较为集中,并形成了产业群。宏华数码公司的导带式数码印花机与欧洲市场同步,并已进入工厂产业化、小批量生产阶段。2005年公司设计加工的棉针织面料约50000m2,制成了高品位的服装,使得棉针织印花的附加值大大提高。
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