紡織品數(shù)字印花新興技術(shù)

Ｋｅｒｒｙ　Ｍａｇｕｉｒｅ　Ｋｉｎｇ

所謂紡織品數(shù)字印花其實(shí)就是指紡織品噴墨印花。單從字面意義上來(lái)看,這種技術(shù)似乎并不復(fù)雜。但實(shí)際上,“面料”和“紡織品”這兩個(gè)概念卻包含了相當(dāng)寬泛的內(nèi)容,包括面料所使用的纖維種類、織物的組織結(jié)構(gòu)以及所需要的前處理工序等等。從顏色的角度來(lái)看,上述所有要素都要求印花系統(tǒng)必須能高度集成硬件、軟件、墨水化學(xué)以及各種輔助設(shè)備,從而保證織物的前處理和后整理各道工序順利進(jìn)行。所有數(shù)字印花系統(tǒng)都必須能夠完美地協(xié)調(diào)各種變量以最大程度優(yōu)化織物印花成像效果。

在過(guò)去的幾年間,各種新興印花技術(shù)解決方案不斷發(fā)展并被采用。織物試樣印花、各種特種織物,如藝術(shù)家、設(shè)計(jì)師專用小批量織物印花以及軟標(biāo)志印花等都借助了這些技術(shù)解決方案得以迅速發(fā)展。最近,紡織品數(shù)字印花技術(shù)的迅猛發(fā)展使印花技術(shù)的應(yīng)用范圍有了更深的拓展。

印花機(jī)硬件

噴頭技術(shù)

當(dāng)前數(shù)字印花機(jī)硬件技術(shù)的發(fā)展主要體現(xiàn)在采用壓電法、按需滴液法或連續(xù)噴射法印花的各種噴墨印花機(jī)上。總的來(lái)說(shuō),噴頭技術(shù)的改進(jìn)一直以來(lái)被認(rèn)為是提升印花機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定度和印花精度的關(guān)鍵所在。筆者撰文時(shí),紡織品數(shù)字印花系統(tǒng)所能達(dá)到的印花速度在 20 m2/h到 30 m/min之間。在此范圍之內(nèi),當(dāng)前市場(chǎng)上很多的印花系統(tǒng)都能提供70 m2/h或以上的產(chǎn)能。

主流的系統(tǒng)當(dāng)中,Epson的微壓電按需滴液技術(shù)仍在數(shù)字印花機(jī)市場(chǎng)占有主要地位。Epson的科技被各大供應(yīng)商廣泛應(yīng)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,這些設(shè)備都能夠?qū)崿F(xiàn)織物傳動(dòng)并進(jìn)行大貨生產(chǎn),性能出色加上適中的價(jià)格,使得采用Epson技術(shù)能夠在直接印花機(jī)方面得到廣泛認(rèn)可。

目前,系統(tǒng)開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)已經(jīng)將目光轉(zhuǎn)移到新一代Epson噴頭技術(shù),通過(guò)增加噴頭中噴嘴數(shù)量來(lái)提高印花機(jī)產(chǎn)能。很多系統(tǒng)集成商已經(jīng)將此技術(shù)應(yīng)用于Mimaki、Mutoh和Roland的數(shù)字印花機(jī)中。Mimaki的JV5系列以及Mutoh Valuejet系列都采用了Epson的最新噴頭技術(shù),裝有 8 組噴頭,每個(gè)噴頭 180 個(gè)噴嘴。而以前的Mimaki的TX2系列只裝有 2 組噴頭,每個(gè)噴頭 180 個(gè)噴嘴。筆者撰寫此文時(shí),幾乎所有采用Epson技術(shù)的機(jī)器都已經(jīng)采用了新一代Epson噴頭,以前的噴頭技術(shù)正被逐漸淘汰。

展望未來(lái),噴頭技術(shù)的不斷進(jìn)步必將使噴嘴集成度越來(lái)越高。所有這些進(jìn)步都將直接推動(dòng)數(shù)字印花機(jī)產(chǎn)能快速向前推進(jìn)。

盡管Epson噴頭技術(shù)在業(yè)界被廣泛應(yīng)用,但是為保證大生產(chǎn)的穩(wěn)定性和提高印花速度,開(kāi)發(fā)商同時(shí)也采用了更適合產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的噴嘴技術(shù)。Konica Minolta的Nassenger V型機(jī)器及噴頭技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)噴嘴的自動(dòng)化檢查,而且噴印速度可以達(dá)到 70 m2/h。更新型的Nassenger 7TX裝有 24 個(gè)Konica Minolta噴頭并能達(dá)到 250 m2/h的噴印速度。Drop Digital的Aiona機(jī)型采用Fujifilm Dimatix Spectra Nova噴頭,8 色模式下噴印速度可達(dá) 70 m2/h,4 色模式下可以達(dá)到 250 m2/h。

對(duì)于粘稠度較高的墨水,未經(jīng)高度過(guò)濾的墨水配方以及墨水中含有特殊化學(xué)物質(zhì)不適合前述印花系統(tǒng)的情況,產(chǎn)業(yè)化噴頭技術(shù)能更好地解決這些情況。以DFX毛巾印花機(jī)為例,采用Videojet 微閥門技術(shù)的噴頭可以噴出足量的活性染料墨水實(shí)現(xiàn)毛巾絨簇表面的均勻印花。同時(shí)采用這項(xiàng)噴頭技術(shù)進(jìn)行數(shù)字化地毯和毛巾印花的供應(yīng)商還有Zimmer(Chromojet)和Soltex。

印花速度的大幅提升其實(shí)源于多個(gè)噴嘴形成的噴嘴矩陣在機(jī)器允許的幅寬范圍內(nèi)增加織物可噴射幅寬并循環(huán)移動(dòng)噴射。在Osiris的ISIS機(jī)型中,由MarkemImage S.A.開(kāi)發(fā)的連續(xù)噴墨噴嘴形成的噴嘴矩陣可以覆蓋全幅可印區(qū)域。這樣的話,噴嘴矩陣就可以固化在印花機(jī)上,只需要保證墨水供應(yīng)就可以實(shí)現(xiàn)全幅高速噴印。筆者在撰寫此文時(shí),Osiris正在意大利時(shí)裝面料印花公司Maver安裝第 1 臺(tái) 8 色I(xiàn)SIS機(jī),該公司本來(lái)計(jì)劃2009年4月1日進(jìn)行生產(chǎn)使用。

織物驅(qū)動(dòng)

在織物驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域,先前的技術(shù)都是靠壓帶緊輪與噴頭印花動(dòng)作相配合驅(qū)動(dòng)織物。一般而言,這種傳動(dòng)技術(shù)較適合背面墊紙硬挺度較好的織物或布幅較為穩(wěn)定的機(jī)織物印花,但是對(duì)于軟性的布幅不穩(wěn)定的織物,特別是對(duì)于針織物或克重較輕的織物印花將很難達(dá)到穩(wěn)定精致的噴印效果。于是技術(shù)開(kāi)發(fā)人員迅速認(rèn)識(shí)到這將是一個(gè)很有開(kāi)發(fā)價(jià)值的關(guān)鍵領(lǐng)域。

當(dāng)前市場(chǎng)上的數(shù)碼印花機(jī)基本上都是靠帶式喂入或輥式喂入來(lái)驅(qū)動(dòng)織物。系統(tǒng)集成開(kāi)發(fā)商借鑒了傳統(tǒng)印花領(lǐng)域的相關(guān)技術(shù)和Mimaki、Mutoh以及Roland的滾動(dòng)傳送帶寬幅織物印花技術(shù),這種技術(shù)比較類似于在小樣印花環(huán)境中使用多年的“轉(zhuǎn)臺(tái)”技術(shù)。在這種裝置中,織物靠粘附在傳動(dòng)帶上向前傳動(dòng)印花。印花動(dòng)作完成以后,織物從傳送帶由喂入輥進(jìn)入下面的工序動(dòng)作。由于印花面染料的不斷滲透聚積,傳送帶必須定期清洗才可以。

傳送帶傳動(dòng)技術(shù)之所以被廣泛采用原因關(guān)鍵是其可以在布面印花時(shí)穩(wěn)定織物表面,這對(duì)針織物和彈力織物比如錦綸/氨綸混紡織物,滌綸/氨綸混紡織物的印花來(lái)說(shuō)尤其重要。如果印花系統(tǒng)中沒(méi)有傳送帶喂入的話,對(duì)彈力織物來(lái)說(shuō)將會(huì)很難達(dá)到良好的印花效果。

滾筒喂入技術(shù)是通過(guò)穩(wěn)定織物幅寬,使織物的送入速率盡可能均勻一致的傳動(dòng)技術(shù)。Yuhan – Kimberly的UJET MC3系統(tǒng)采用的就是滾筒喂入傳動(dòng)技術(shù)。其實(shí)無(wú)論采用何種傳動(dòng)方式,其終極目標(biāo)都是能夠擴(kuò)大使印花機(jī)可印紡織品范圍。

墨水化學(xué)

一些讀者可能了解到,先前的紡織品噴墨印花墨水的研究都是基于染料化學(xué)的。活性染料和酸性染料的色譜較為齊全并且適合噴墨印花。但是,“濕印花”工序卻為紡織品數(shù)字印花技術(shù)增加了額外的成本和復(fù)雜度。但是,“濕印花”布卻擁有鮮艷的色彩度和優(yōu)良的水洗色牢度和摩擦色牢度。

分散染料化學(xué)也是前期墨水化學(xué)研究的重點(diǎn)。噴墨印花領(lǐng)域普遍采用的熱轉(zhuǎn)移印花墨水就是分散染料墨水。軟標(biāo)志行業(yè)對(duì)熱轉(zhuǎn)移印花墨水的采用極大地促進(jìn)了其在行業(yè)內(nèi)的廣泛認(rèn)可。2008年的FESPA(絲網(wǎng)和數(shù)字印刷商協(xié)會(huì)聯(lián)盟)交易博覽會(huì)上,采用熱轉(zhuǎn)移印花墨水的數(shù)字印花機(jī)被廣泛推廣,盡管還有許多的印花機(jī)完全可以采用其他類型染料的墨水。

當(dāng)前熱轉(zhuǎn)移墨水的發(fā)展趨勢(shì)是如何實(shí)現(xiàn)直接印花。熱轉(zhuǎn)移印花同直接印花存在眾多不同,而且直接印花可以省略轉(zhuǎn)印紙的消耗和處理,但不可否認(rèn)的是直接印花和熱轉(zhuǎn)移印花都是采用熱能的形式將墨水升華印到織物上然后滲透到纖維中。

除了基于染料的墨水以外,顏料墨水也在不斷發(fā)展進(jìn)步中。顏料化學(xué)的進(jìn)步無(wú)論對(duì)開(kāi)發(fā)者來(lái)說(shuō)還是對(duì)最終用戶來(lái)說(shuō)都有很大吸引力,因?yàn)橥玖夏啾?顏料墨水的使用復(fù)雜度要低得多。隨著顏料墨水技術(shù)的不斷前進(jìn),數(shù)字印花技術(shù)也將會(huì)得到進(jìn)一步推廣和應(yīng)用。同時(shí)顏料化學(xué)的進(jìn)步也會(huì)直接推動(dòng)服裝直接印花的發(fā)展,篇幅所限,在此不再贅述。

前處理和后整理設(shè)備

紡織品數(shù)字印花技術(shù)里使用到的相關(guān)化學(xué)品要求必須有配套的前處理和后整理設(shè)備。對(duì)于傳統(tǒng)的印花工廠來(lái)說(shuō),他們已經(jīng)都有現(xiàn)成的設(shè)備可以滿足要求,但是對(duì)于剛剛進(jìn)入這個(gè)行業(yè)的新手必須學(xué)會(huì)如何配備這些設(shè)備。現(xiàn)在熱轉(zhuǎn)印機(jī)已經(jīng)在轉(zhuǎn)移印花中得到了大規(guī)模應(yīng)用,而且在全球范圍內(nèi)有很多的供應(yīng)商。熱轉(zhuǎn)印技術(shù)同時(shí)還可以應(yīng)用于顏料的焙烘上,但是不同的是顏料的焙烘不需要與織物直接接觸。目前與數(shù)碼印花流水線相配套的小型和中型汽蒸機(jī)、水洗機(jī)也正在迅猛發(fā)展之中。

DigiFab是一家能提供數(shù)碼印花硬件、軟件、墨水以及熱轉(zhuǎn)移、焙烘和汽蒸等后整理機(jī)器的供應(yīng)商。意大利MS Macchine公司也可以提供一系列的服裝直接印花硬件設(shè)備和卷材印花技術(shù)以及連續(xù)式汽蒸水洗解決方案的公司。數(shù)碼印花硬件設(shè)備和印花墨水供應(yīng)商Holland公司開(kāi)發(fā)出了一套可以不用同織物相接觸的紅外線熱固和焙烘技術(shù),并開(kāi)發(fā)了單元水洗機(jī)和適合滌綸印花織物的剖幅機(jī)。荷蘭SETeMa公司制造的單元機(jī)、連續(xù)汽蒸設(shè)備可以根據(jù)產(chǎn)能的不同加以裝配,同時(shí)他們還開(kāi)發(fā)出了水洗單元機(jī)、浸軋單元機(jī)和干燥單元機(jī)。

結(jié)束語(yǔ)

盡管以前數(shù)碼印花設(shè)備用戶總是抱怨印花機(jī)器與生產(chǎn)的協(xié)調(diào)比較低效,但數(shù)碼印花技術(shù)近期的發(fā)展卻為以后其廣泛應(yīng)用鋪平了道路。一些具體的領(lǐng)域如噴頭的設(shè)計(jì)和墨水化學(xué)的持續(xù)進(jìn)步更將直接推動(dòng)數(shù)碼印花設(shè)備的推廣。印花領(lǐng)域的生產(chǎn)供應(yīng)商必將發(fā)現(xiàn)在數(shù)碼印花方面進(jìn)行投資將會(huì)在更寬泛的紡織服裝及相關(guān)領(lǐng)域發(fā)現(xiàn)商機(jī)。