淺析環保產業中的數碼印花技術

數字印花為紡織印染行業帶來了一個新概念。它的先進生產方法和方法給紡織印染行業帶來了前所未有的發展機遇。它推動了企業生產方式和經營模式的轉變,最大限度地滿足人們的個性化需求,直接促進了“綠色紡織品”的發展。但就在數碼印花正逐步從小批量、個性化邁進大生產、工業化的過程中卻存在著諸多的障礙,現對如何實現數碼印花真正產業化,數碼印花技術在印染工業中的若干問題談下個人見解。一、4位數字印花原理和技術特點1.系統的控制原理數碼印花是通過各種數字化手段,如掃描、數字相片、圖像或計算機制作處理的各種數字化圖案輸入計算機,再通過電腦分色印花系統處理后,由專用軟件驅動芯片通過對其噴印系統的控制,對染液施加外力,使染料通過噴嘴噴印到織物(或介質)上,形成一個個色點,數字技術控制著噴射與不噴以及X、Y方向上的移動,形成相應的準確的圖像,最后形成各種高精度的印花產品。2.數碼印花工藝的優勢數碼印花較傳統印花有著無可比擬的技術優勢。(1)簡化工藝流程,縮短生產周期。由于數碼印花過程擺脫了傳統印花在生產過程中分色描搞、制片、制網版等許多工藝過程,從而大大縮短了生產時間。另外,生產工藝的簡化,也使打樣成本大大降低,能夠快速理解客戶的需求,提供出滿意的小樣。(2)色彩豐富,圖案設計空間大。傳統印花印10套色以上就很困難,數碼印花過程由計算機控制,能實現1670萬種顏色,突破了傳統印花的套色限制。而且數碼印花的工藝過程中不存在“花回”的概念,實現絕對的無接版印花。極大拓展了紡織品圖案設計的空間,提升了產品的檔次,特別是在顏色漸變和云紋等高精度圖案的印制中,更是顯示出了數碼印花技術不可比擬的優勢。(3)按需噴墨,降低污染,節能減排。高精度的噴印過程中不再用水調制色漿,噴印過程中,染料按需分配,幾乎沒有染料的浪費和廢水的產生,從而擺脫了“三高”,實現了清潔生產。(4)滿足個性化需求。數碼印花的出現將最大限度地滿足人們追求個性化需求,設計樣稿可在計算機上任意修改,充分表現服裝師的設計理念。計算機屏幕上的效果就是成形后面料圖案的效果,客戶滿意后便可直接噴印,做到現場設計、現場制作,使服裝真正實現個性化。(5)數碼印花實現了小批量、快反應的生產過程,生產批量不受任何控制。二、數字印花行業的現狀和存在的問題1.數碼印花的污染情況2011年,我國各種型號的數碼噴墨印花機約700臺,相當于2008年的3.3倍。2011年,全國數碼印花布1.4億m,占印花總量的0.86%,與2008年的0.4億m,占0.33%相比,有較大增長。可見,數碼噴墨印花織物在我國印花行業的比重尚不足1%。與國內情況有所不同的是,目前國外數碼印花機占有量要大得多。國外權威有關研究報告預測,2009~2014年,全球紡織數碼印花機年復合增長率可以達23.1%。在大多印染企業面臨節能減排巨大壓力的情況下,數碼印花的優勢逐漸開始顯現。有關數字表明,使用傳統印花設備進行印花時,大約有30%的染料用量不能與纖維結合,在水冼時被洗去而產生污染;而數碼印花工藝采用墨水直噴工藝,染料用量只有傳統的40%左右,而且僅有5%的墨水在后處理時被洗去,產生的污染量僅為傳統印花工藝的1/15~1/25。也正是數碼印花機具有方便、快捷、環保等優點,印染企業對數碼印花的需求也出現了逐年大幅遞增的情況。與傳統的印花工藝相比,在顏色、清晰度、色域的表現上,數碼噴墨印花確實達到傳統印花難以達到的高度,但由于數碼印花在實現大規模產業化的過程中仍存在諸多問題,它不會大規模地取代傳統印花工藝,二者將長期并存、優勢互補。2.數碼印花的特點在整個數碼印花產業鏈上面,設備供應商費盡心思不斷揣摩下游客戶需求,但用戶企業并沒有報以同等熱情。目前,大多印花企業使用數碼印花設備時間不超過5年,而其中不滿意者高達2/3。筆者認為有以下原因。(1)功能不如廠家宣傳的強大。數碼印花區別于傳統印花的技術優勢并沒有完全體現出來:首先,數碼印花豐富的色彩、廣闊的色域以及獨特的數碼藝術風格還未被企業生產者運用得淋漓盡致;其次,數碼印花機并不是萬能印花機,不是無論什么紡織產品都能印出高質量的圖案來,企業生產者要將數碼印花軟件、設備與印花工藝完美地結合才能實現高質量的印花圖案。(2)生產成本高。數碼印花的主要耗材—墨水,國產化率低,主要依賴進口,價格高,因而成本高。目前對于染料型數碼噴墨印花墨水的開發已經日趨成熟,實際應用到生產中的噴墨印花墨水大部分也都是染料型墨水,而對纖維具有通用性的顏料墨水方面的研究和市面上銷售的成品都不夠成熟。(3)數碼印花機印花速度較傳統印花慢,設備維修成本大。雖然數碼印花過程擺脫了傳統印花在生產過程中分色描稿、制片、制網版等許多工藝過程,但印花速度還是難以達到傳統印花標準,這是制約數碼噴墨印花工業生產應用的主要因素。碰到批量較大的單子,生產所需時間較長,客戶無法接受。而且數碼印花機價格較貴,維修成本也高。(4)人才匱乏,影響設備的有效利用。數碼印花精細、繁瑣,需要同時兼備電腦軟件和印染原理的人才能最大效率地應用數碼印花設備。目前我國還沒有針對數碼印花技術的專門人才培養,大多是單科技能,特別是工學與美學等領域的融匯,更顯問題突出。三、碼印花的發展方向雖然我國數碼印花產量與世界相比還有很大的若距,隨著印染行業對“綠色紡織”的追求,消費者個性化的需求,數碼印花一定會得到空前發展。如何能在今后的幾年中,使數碼印花在我國得到真正的快速發展,我認為可以從以下幾個方向去解決。顏料墨水具有廣泛的織物適用性,但配制墨水成本較高,目前市場上噴印墨水還是以染料墨水為主。近幾年來,許多國際大公司(包括Ciba、Epson、Canon等)在墨水研發方面做了大量的工作,形成了具有自主知識產權的技術與產品,占領了大部分印花市場。而我國噴墨墨水發展尚屬于起步階段,開發既具有優異的耐候、耐水性,又具備染料噴墨的色彩飽和度和鮮艷度的高性能顏料墨水,已成為我國當前紡織品噴墨印花發展的首要問題。2.數碼印花工藝1)設備及配套工藝現有的各種數碼印花設備中,較常見和最為普遍使用的為熱轉移數碼印花和導帶數碼印花。熱轉移印花設備運用分散墨水,適用于人造化纖面料,多用于聚酯纖維。相對導帶印花,其步驟較為簡單,基本操作順序:打印→晾圖→熱轉印。導帶印花設備運用較廣,運用的墨水有活性、酸性、分散、顏料等,適用的面料為棉、毛、絲、麻等天然纖維面料及各種合成纖維,打印過程需要有前、后整理步驟,整套設備包含的基本機器為上漿機、導帶數碼印花機、蒸箱、水洗機及烘干機等。染料墨水有各自適用的纖維,其基本操作順序大致相同:上漿→打印→汽蒸→水洗→烘干(或晾干)。顏料墨水原則上適用于各種織物,印花工藝也相對簡單,其工藝流程:織物噴墨印花→烘焙。以滌綸織物用兩種數碼印花機為例,比較兩種印花設備和工藝。導帶數碼印花:織物浸軋上漿→分散染料噴印→干燥→蒸化(180℃,8min)→水洗→烘干;熱轉移數碼印花:分散染料印紙→織物→轉移印花(170~190)℃,(30~20)s。2)數碼印花工藝上的問題對于數碼印花加工企業來說,還須克服印花、汽蒸、固色等前后處理設備的配套問題。雖然數碼印花機的銷售商一般會提供配套的上漿、蒸化、水洗等設備,但前后道如何調試還是需要專業人員經長期的實際操作才能解決。在實際運用中要克服前后道調試不穩定等多種問題,降低印花成本。要做到這點,還必須從工藝中各個環節入手。(1)上漿:數碼印花的上漿跟傳統印花的上漿不一樣,主要區別在于傳統印花的一些助劑可以加在染料里,而數碼印花的墨水不能添加助劑,只能添加在漿料里,在漿料的配備過程中應根據不同客戶的要求去調整漿料配比。比如有的客戶要求滲透要好,有的客戶要求正面顏色要艷。這些都需要通過調整漿料的配比來適應。另外,上漿過程中對面料緯斜要及時發現和調整,如果緯斜厲害的話,在打印過程中會出現面料起皺和起泡,影響打印質量和速度,嚴重的會產生疵品。(2)助劑的選擇:不同纖維選用不同的助劑,主要是增稠劑、尿素、酸、堿用量的選擇。噴印環境溫度應保持在(15~33)℃,濕度在35%~80%,干燥的北方氣候,易造成染液堵噴頭。(3)蒸化:在蒸化的過程中要保證蒸箱的上下溫差要小,蒸化時要保證溫度達到(102~110)℃,溫度過高,水蒸氣含量小會影響滲透。不同的面料要選用不同的蒸化時間。(4)水洗:蒸化結束后要經水洗去除浮色,在水洗過程中要根據不同的面料采取不同的水洗工藝。否則很容易沾色,而產生報廢。同時在洗絲綢面料時要注意不能產生灰傷。(5)烘干:經水洗好的面料在烘干后就可以打包成成品了,在烘干的時候溫度不能太高,否則面料容易發脆。同時對不同面料根據不同的縮水率決定是否需要打卷。這對于圍巾、方巾等有尺寸要求的產品尤為重要。3.數碼印花的特點數碼印花過程由計算機控制,能實現1670萬種顏色,突破了傳統印花的套色限制。特別是在顏色漸變、云紋等高精圖案的印制上,數碼印花在技術上更具有無可比擬的優勢,同時也能保證印花的效果與質量。但目前數碼印花圖案設計的現狀卻是對設計師的思維創新的需求不大,能靈活運用數碼印花技術的特點的設計師人才還有所欠缺,絕大多數人依然不停地拷貝、裁減、粘貼,重復這些簡單的、沒有創造性的勞動。數碼印花市場的產品形式過于單一,缺乏感染力,許多創新思維限于軟件技術的匱乏而無法表達。這主要是目前從事數碼印花設計的人員過多依賴現有素材,沒有結合數碼印花圖案的特點進行創新設計和忽略自身創造力的挖掘造成的。因此在數碼印花圖形的選擇上要盡量避免選用能用傳統印花印制出的花型,靈活運用數碼印花技術的特點,優越的設計潛力,設計出許多具有視覺震撼力的數碼印花圖案,最大限度地發揮數碼印花的優勢。設計出富有創作性的數碼印花圖案來拓寬人們對紡織品印花的視覺領域,產生許多另類的設計風格,如三維效果、運動效果、混合效果、光感效果、紋理效果等。突破傳統印花的套色和重復單元大小限制,靈活地創建色彩組合,輕松地繪制光滑曲線和任意重復排列使用,輕松完成色彩漸變,把創新設計和工程技術結合起來,設計出綜合藝術和技術的現代化新型數碼印花圖案。目前已經出現專門根據數碼印花的特點設計花型和服裝的專業設計公司,說明數碼印花的應用和影響已經在改變一些行業了。4.數碼印花技術人才缺乏目前對我國的廣大消費群體來說,還缺乏對數碼印花產品廣泛的認同度。在宣傳上我們往往把數碼印花機描繪成一個萬能印花機,認為無論是什么紡織產品都能印出高質量的圖案來。其實這是一個誤區,目前對于某些布種來說,數碼印花印制出來的品質與想象的產品的品質還是有較大差距。加上有些企業認為只要引進了設備,什么都能靠電腦自動完成,他們忽視了對技術人才的充分培訓,導致后期數碼印花在運營過程中出現高成本、低效率現象,有個別企業不得不因此停產。其實數碼印花對于從業人員來說需要具備各種技能,不僅要有計算機基礎,機電基礎,還要了解各種紡織面料的基本知識。更重要的是,需要有一定印染經驗,掌握各種面料對各種染料的上色和后處理等要求,因此培養專業的復合型人才是解決數碼印花發展的前提。數碼印花圖案創新設計與工程技術結合數碼印花是未來發展的必然趨勢,數碼印花正逐步從小批量、個性化邁進大生產、工業化的過程中。在數碼印花在產業化的道路上仍有諸多問題等待解決,我國目前已實現產業化生產的噴墨墨水甚少;數碼印花圖案創新設計還處于起步階段,創新設計還未與工程技術完美結合;能將數碼印花機與印花工藝熟練應用的人才還需培養。隨著國內更多專家、學者加人到數碼印花技術的研發行列中,堅信在不久的將來很多技術難關將得到一一突破,中國的數碼印花行業將得到迅猛發展。1.墨水制備和性能要求墨水問題,數碼印花80%以上的品質問題是由于墨水原因導致的,目前國內市場常見的數碼活性墨水在應用中仍存在色彩鮮艷度差、發色不穩定、色光不正、深度不夠、色域偏小堵塞噴嘴等問題。雖然國外有生產墨水的廠家,但由于價格高,墨水成本與企業的印染利潤不相匹配。因此很難在生產中大量使用。1)數碼印花墨水的分類數碼噴墨印花墨水按照使用的色素可分為染料型墨水和顏料型墨水,染料墨水對織物具有上染選擇性,而顏料墨水利用樹脂作為黏合劑固著在織物上不具有選擇性,幾乎適用于所有纖維織物印花,如棉、毛、絲、麻、滌綸、錦綸、腈綸及混紡織物,尤其是混紡織物。因為組成的纖維成分不同而選擇不同的染料墨水,任何一種染料墨水均難以實現有效的噴墨印花,所以研發和使用顏料墨水成為目前噴墨印花行業關注的焦點。2)顏料墨水研究應用于數碼噴墨印花的顏料墨水主要為水溶性顏料墨水,它是以水為主體溶劑,顏料而非染料作為發色劑,水溶性高分子樹脂作為顏料顆粒的穩定劑、成膜劑和黏合劑,多種助劑協同配合而成的。顏料對紡織品纖維沒有親和力,必須借助樹脂黏合劑附著在紡織品上