纺织品数字印花新兴技术

Ｋｅｒｒｙ　Ｍａｇｕｉｒｅ　Ｋｉｎｇ

所谓纺织品数字印花其实就是指纺织品喷墨印花。单从字面意义上来看,这种技术似乎并不复杂。但实际上,“面料”和“纺织品”这两个概念却包含了相当宽泛的内容,包括面料所使用的纤维种类、织物的组织结构以及所需要的前处理工序等等。从颜色的角度来看,上述所有要素都要求印花系统必须能高度集成硬件、软件、墨水化学以及各种辅助设备,从而保证织物的前处理和后整理各道工序顺利进行。所有数字印花系统都必须能够完美地协调各种变量以最大程度优化织物印花成像效果。

在过去的几年间,各种新兴印花技术解决方案不断发展并被采用。织物试样印花、各种特种织物,如艺术家、设计师专用小批量织物印花以及软标志印花等都借助了这些技术解决方案得以迅速发展。最近,纺织品数字印花技术的迅猛发展使印花技术的应用范围有了更深的拓展。

印花机硬件

喷头技术

当前数字印花机硬件技术的发展主要体现在采用压电法、按需滴液法或连续喷射法印花的各种喷墨印花机上。总的来说,喷头技术的改进一直以来被认为是提升印花机运行稳定度和印花精度的关键所在。笔者撰文时,纺织品数字印花系统所能达到的印花速度在 20 m2/h到 30 m/min之间。在此范围之内,当前市场上很多的印花系统都能提供70 m2/h或以上的产能。

主流的系统当中,Epson的微压电按需滴液技术仍在数字印花机市场占有主要地位。Epson的科技被各大供应商广泛应用,如Mimaki(TX系列)、Mutoh(ViperTX系列)、Stork(Ruby 5系列)、Robustelli(Mona Lisa系列)、La Meccanica(Qualijet系列)、DigiFab(StampaJet系列),ATP Color(T系列)、MS Macchine(MS系列)、Hollanders(ColorBooster系列)、Yuhan Kimberly (UJET MC3系列)和Splash of Color(Heatwave DFP model系列)等,这些设备都能够实现织物传动并进行大货生产,性能出色加上适中的价格,使得采用Epson技术能够在直接印花机方面得到广泛认可。

目前,系统开发团队已经将目光转移到新一代Epson喷头技术,通过增加喷头中喷嘴数量来提高印花机产能。很多系统集成商已经将此技术应用于Mimaki、Mutoh和Roland的数字印花机中。Mimaki的JV5系列以及Mutoh Valuejet系列都采用了Epson的最新喷头技术,装有 8 组喷头,每个喷头 180 个喷嘴。而以前的Mimaki的TX2系列只装有 2 组喷头,每个喷头 180 个喷嘴。笔者撰写此文时,几乎所有采用Epson技术的机器都已经采用了新一代Epson喷头,以前的喷头技术正被逐渐淘汰。

展望未来,喷头技术的不断进步必将使喷嘴集成度越来越高。所有这些进步都将直接推动数字印花机产能快速向前推进。

尽管Epson喷头技术在业界被广泛应用,但是为保证大生产的稳定性和提高印花速度,开发商同时也采用了更适合产业化应用的喷嘴技术。Konica Minolta的Nassenger V型机器及喷头技术能够实现喷嘴的自动化检查,而且喷印速度可以达到 70 m2/h。更新型的Nassenger 7TX装有 24 个Konica Minolta喷头并能达到 250 m2/h的喷印速度。Drop Digital的Aiona机型采用Fujifilm Dimatix Spectra Nova喷头,8 色模式下喷印速度可达 70 m2/h,4 色模式下可以达到 250 m2/h。

对于粘稠度较高的墨水,未经高度过滤的墨水配方以及墨水中含有特殊化学物质不适合前述印花系统的情况,产业化喷头技术能更好地解决这些情况。以DFX毛巾印花机为例,采用Videojet 微阀门技术的喷头可以喷出足量的活性染料墨水实现毛巾绒簇表面的均匀印花。同时采用这项喷头技术进行数字化地毯和毛巾印花的供应商还有Zimmer(Chromojet)和Soltex。

印花速度的大幅提升其实源于多个喷嘴形成的喷嘴矩阵在机器允许的幅宽范围内增加织物可喷射幅宽并循环移动喷射。在Osiris的ISIS机型中,由MarkemImage S.A.开发的连续喷墨喷嘴形成的喷嘴矩阵可以覆盖全幅可印区域。这样的话,喷嘴矩阵就可以固化在印花机上,只需要保证墨水供应就可以实现全幅高速喷印。笔者在撰写此文时,Osiris正在意大利时装面料印花公司Maver安装第 1 台 8 色ISIS机,该公司本来计划2009年4月1日进行生产使用。

织物驱动

在织物驱动领域,先前的技术都是靠压带紧轮与喷头印花动作相配合驱动织物。一般而言,这种传动技术较适合背面垫纸硬挺度较好的织物或布幅较为稳定的机织物印花,但是对于软性的布幅不稳定的织物,特别是对于针织物或克重较轻的织物印花将很难达到稳定精致的喷印效果。于是技术开发人员迅速认识到这将是一个很有开发价值的关键领域。

当前市场上的数码印花机基本上都是靠带式喂入或辊式喂入来驱动织物。系统集成开发商借鉴了传统印花领域的相关技术和Mimaki、Mutoh以及Roland的滚动传送带宽幅织物印花技术,这种技术比较类似于在小样印花环境中使用多年的“转台”技术。在这种装置中,织物靠粘附在传动带上向前传动印花。印花动作完成以后,织物从传送带由喂入辊进入下面的工序动作。由于印花面染料的不断渗透聚积,传送带必须定期清洗才可以。

传送带传动技术之所以被广泛采用原因关键是其可以在布面印花时稳定织物表面,这对针织物和弹力织物比如锦纶/氨纶混纺织物,涤纶/氨纶混纺织物的印花来说尤其重要。如果印花系统中没有传送带喂入的话,对弹力织物来说将会很难达到良好的印花效果。

滚筒喂入技术是通过稳定织物幅宽,使织物的送入速率尽可能均匀一致的传动技术。Yuhan – Kimberly的UJET MC3系统采用的就是滚筒喂入传动技术。其实无论采用何种传动方式,其终极目标都是能够扩大使印花机可印纺织品范围。

墨水化学

一些读者可能了解到,先前的纺织品喷墨印花墨水的研究都是基于染料化学的。活性染料和酸性染料的色谱较为齐全并且适合喷墨印花。但是,“湿印花”工序却为纺织品数字印花技术增加了额外的成本和复杂度。但是,“湿印花”布却拥有鲜艳的色彩度和优良的水洗色牢度和摩擦色牢度。

分散染料化学也是前期墨水化学研究的重点。喷墨印花领域普遍采用的热转移印花墨水就是分散染料墨水。软标志行业对热转移印花墨水的采用极大地促进了其在行业内的广泛认可。2008年的FESPA(丝网和数字印刷商协会联盟)交易博览会上,采用热转移印花墨水的数字印花机被广泛推广,尽管还有许多的印花机完全可以采用其他类型染料的墨水。

当前热转移墨水的发展趋势是如何实现直接印花。热转移印花同直接印花存在众多不同,而且直接印花可以省略转印纸的消耗和处理,但不可否认的是直接印花和热转移印花都是采用热能的形式将墨水升华印到织物上然后渗透到纤维中。

除了基于染料的墨水以外,颜料墨水也在不断发展进步中。颜料化学的进步无论对开发者来说还是对最终用户来说都有很大吸引力,因为同染料墨水相比,颜料墨水的使用复杂度要低得多。随着颜料墨水技术的不断前进,数字印花技术也将会得到进一步推广和应用。同时颜料化学的进步也会直接推动服装直接印花的发展,篇幅所限,在此不再赘述。

前处理和后整理设备

纺织品数字印花技术里使用到的相关化学品要求必须有配套的前处理和后整理设备。对于传统的印花工厂来说,他们已经都有现成的设备可以满足要求,但是对于刚刚进入这个行业的新手必须学会如何配备这些设备。现在热转印机已经在转移印花中得到了大规模应用,而且在全球范围内有很多的供应商。热转印技术同时还可以应用于颜料的焙烘上,但是不同的是颜料的焙烘不需要与织物直接接触。目前与数码印花流水线相配套的小型和中型汽蒸机、水洗机也正在迅猛发展之中。

DigiFab是一家能提供数码印花硬件、软件、墨水以及热转移、焙烘和汽蒸等后整理机器的供应商。意大利MS Macchine公司也可以提供一系列的服装直接印花硬件设备和卷材印花技术以及连续式汽蒸水洗解决方案的公司。数码印花硬件设备和印花墨水供应商Holland公司开发出了一套可以不用同织物相接触的红外线热固和焙烘技术,并开发了单元水洗机和适合涤纶印花织物的剖幅机。荷兰SETeMa公司制造的单元机、连续汽蒸设备可以根据产能的不同加以装配,同时他们还开发出了水洗单元机、浸轧单元机和干燥单元机。

结束语

尽管以前数码印花设备用户总是抱怨印花机器与生产的协调比较低效,但数码印花技术近期的发展却为以后其广泛应用铺平了道路。一些具体的领域如喷头的设计和墨水化学的持续进步更将直接推动数码印花设备的推广。印花领域的生产供应商必将发现在数码印花方面进行投资将会在更宽泛的纺织服装及相关领域发现商机。