数码印花技术若干问题的探讨

      编者按：2015年，纺织行业基本实现平稳开局。纺织行业在转型升级过程中，伴随着工艺、技术、设备的改造升级，节能减排和管水平有了较大提高。但行业依然面临原料供给、环保压力、成本提升等一系列现实问题和压力。国内越来越多纺织企业走上了绿色转型之路，也就是数码印花技术。数码印花技术在给纺织生产企业节约生产成本的同时，能有效改善贸易环境和贸易条件，促进节能环保产业发展，产生健康效益。下面本刊编者通过节选于黄谷老师和张庆老师的“数码印花技术在印染工业中若干问题的探讨”这篇文章为大家介绍数码印花技术的利弊。

      数码印花给纺织印染行业带来了一个全新的概念，其先进的生产原理及手段，给纺织印染带来了一个前所未有的发展机遇。它推动了企业生产方式和经营模式的转变，最大限度地满足人们的个性化需求，直接促进了“绿色纺织品”的发展。但就在数码印花正逐步从小批量、个性化迈进大生产、工业化的过程中却存在着诸多的障碍吗，现对如何实现数码印花正在产业化，数码印花技术在印染工业中的若干问题谈下个人见解。

     1、数码印花的原理与技术特点
     1.1 数码印花的原理
     数码印花是通过各种数字化手段，如扫描、数字相片、图像或计算机制作处理的各种数字化图案输入计算机，再通过电脑分色印花系统处理后，由专用软件驱动芯片通过对其喷印系统的控制，对染液施加外力，使染料通过喷嘴喷印到织物（或介质）上，形成一个个色点，数字技术控制着喷射与不喷以及X、Y方向上的移动，形成相应的准确的图案，最后形成各种高精度的印花产品。

      1.2、数码印花的技术特点
     数码印花较传统印花有着无可比拟的技术优势。
 （1）简化工艺流程，缩短生产周期。由于数码印花过程摆脱了传统印花在生产过程中分色描稿、制片、制网版等许多工艺流程，从而大大缩短了生产时间。另外，生产工艺的简化，也使打样成本大大降低，能够快速理解客户的需求，提供出满意的小样。
 （2）色彩丰富，图案设计空间大，传统印花印10套色以上就很困难，数码印花过程由计算机控制，能实现1670万种颜色，突破了传统印花的套色限制。而且数码印花的工艺过程中不存在“花回”的概念，实现绝对的无接版印花。极大拓展了纺织品图案设计的空间，提升了产品的档次，特别是在颜色渐变和云纹等高精度图案的印刷中，更是显示出了数码印花技术不可避免的优势。
 （3）按需喷墨，减低污染，节能减排。高精度的喷印过程中不再用水调制色浆，喷印过程中，染料按需分配，几乎没有染料的浪费和废水的产生，从而摆脱了“三高”，实现了清洁生产。
 （4）满足个性化需求。数码印花的出现将最大限度的满足人们追求个性化需求，设计样稿可在计算机上任意修改，充分表现服装师的设计理念。计算机屏幕上的效果就是形成后面料图案的效果，客户满意后便可直接喷印，做到现场设计、现场制作，使服装真正实现个性化。
 （5）数码印花实现了小批量、快反应的生产过程，生产批量不受任何控制。
  2、数码印花产业的现状与存在问题
      2.1目前情况
    2011年，我国各种型号的数码喷墨印花机约700台，相当于2008年的3.3倍。2011年，全国数码印花布1.4亿m，占印花总量的0.86%，与2008年的0.4亿m，占0.33%相比，有较大增长。可见，数码喷墨印花织物在我国印花行业的比重尚不足1%。与国内情况有所不同的是，目前国外数码印花机占有量要大得多。国外权威有关研究报告预测，2009——2014年，全球纺织数码印花机年复合增长率可以达23.1%，在大多印染企业面临节能减排压力的情况下，数码印花的趋势逐渐开始显现。有关数字表明，使用传统印染设备进行印花时，大约有30%的染料用量不能与纤维结合，在水洗时被洗去而产生污染；而数码印花工艺采用墨水直喷工艺，染料用量只有传统的40%左右，而且仅有5%的墨水在后处理时被洗去，产生的污染量仅为传统印花工艺的1/15——2/25。也正是数码印花机具有方便、快捷、环保等优点，印染企业对数码印花的需求也出现了逐年大幅递增的情况。与传统的印花工艺相比，在颜色、清晰度、色域的表现上，数码喷墨印花确实达到传统印花难以达到的高度，二者将长期并存，优势互补。
   2.2数码印花在印染工业中存在的问题
   在整个数码印花产业链上面，设备供应商费尽心思不断揣摩下游客户需求，但用户企业并没有报以同等热情。目前，大多印花企业使用数码印花设备时间不超过5年，而其中不满意者高达2/3.笔者认为有以下原因：
 （1）功能不如厂家宣传的强大。数码印花区别于传统印花技术优势并没有完全体现出来：首先，数码印花丰富的色彩、广阔的色域以及独特的数码艺术风格还未被企业生产者运用得淋漓尽致；其次，数码印花机并不是万能印花机，不是无论什么纺织产品都能印出高质量的图案来，企业生产者要将数码印花软件、设备和印花工艺完美地结合才能实现高质量得印花图案。
 （2）生产成本高。数码印花的主要耗材——墨水，国产化率低，主要依赖进口，价格高，因而成本高。目前对于染料型数码喷墨印花墨水的开发日趋成熟，实际应用到生产中的喷墨印花墨水大部分也都是染料型墨水，而对纤维具有通用性的颜料墨水方面的研究和市面上销售的成品都不够成熟。
 （3）数码印花机印花速度较传统印花慢，设备维修成本高。虽然数码印花过程摆脱了传统印花在生产过程中分色描稿、制片、制网版等许多工艺过程，但印花速度还是难以达到传统印花标准，这是制约数码喷墨印花工业生产应用的主要因素。碰到批量较大的单子，生产所需时间较长，客户无法接受。而且数码印花机价格较贵，维修成本也高。
 （4）人才匮乏，影响设备的有效利用。数码印花精细、繁琐，需要同时兼备电脑软件和印染原理的人才能最大效率地应用数码印花设备。目前我国还没有针对数码印花技术的专门人才培养，大多是单科技能，特别是工学和美学等领域的融汇，更显问题突出。
  3、数码印花技术的若干问题探讨
    虽然我国数码印花产量与世界相比还有很大的差距，随着印染行业对“绿色纺织”的追求，消费者个性化的需求，数码印花一定会得到空前发展。如何能在今后的几年中，使数码印花在我国得到真正快速的发展，我认为可以从以下几个方向去解决。
    3.1墨水
    墨水问题，数码印花80%以上的品质问题是由于墨水原因导致的，目前国内市场常见的数码活性墨水在应用中仍存在色彩鲜艳度差、发色不稳定、色光不正、深度不够、色域偏小堵塞喷嘴等问题。虽然国外有生产墨水的厂家，但由于价格高，墨水成本与企业的印染利润不相匹配。因此很难在生产中大量使用。
 （1）数码印花墨水的分类
 数码喷墨印花墨水按照使用的色素可分为染料型墨水和颜料型墨水，染料墨水对织物具有上染选择性，而颜料墨水利用树脂作为黏合剂固着在织物上不具有选择性，几乎适用于所有纤维织物印花，如棉、毛、丝、麻、涤纶、锦纶、腈纶及混纺织物，尤其是混纺织物。因为组成的纤维成分不同而选择不同的染料墨水，任何一种染料墨水均难以实现有效的喷墨印花。所以研发和使用颜料墨水成为目前喷墨印花行业关注的焦点。
 （2）颜料墨水研究
 应用于数码喷墨印花的颜料墨水主要为水溶性颜料墨水，它是以水为主体溶剂，颜料而非染料作为发色剂，水溶性高分子树脂作为颜料颗粒的稳定剂、成膜剂和黏合剂，多种助剂协同配合而成的。颜料对纺织品纤维没有亲和力，必须借助树脂黏合剂附着在纺织品

上进行着色。印花产品要求具有很好的耐盐/水洗牢度、耐摩擦牢度、耐熨烫和干热定型牢度等性能，这些性能在很大程度上取决于颜料墨水中所使用的黏合剂性能。所以，颜料墨水中所添加的树脂性能直接决定喷墨印花产品的质量。正在开发应用的水溶性高分子树脂有以下品种：丙烯酸-丙烯酸酯共聚物、苯乙烯-丙烯酸共聚物、苯乙烯-马来酸酐共聚物（SMA）、苯乙烯-马来酸酐部分酯化共聚物（SME）、苯乙烯-丙烯酸-甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸胺-丙烯酸-二甲基二烯丙基氯化铵共聚物。
   目前，市场上的水性颜料墨水普遍存在湿摩擦牢度和耐洗牢度较差、手感较硬、易堵喷嘴等问题。为有效解决这些问题，许多科研学者做了大量的研究，例如房宽峻等以聚羧酸型高分子共聚物作为分散剂和固着剂制备超细颜料墨水，在高温条件下促使聚羧酸中的羧基与多元醇羟基发生酯化交联，使颜料粒子固着在基材上，进而提高色牢度。水洗颜料易堵塞喷头的主要原因是颜料着色剂在水中倾向于聚集，并且部分黏合剂常温下易发生交联。为此，通过添加可聚合的表面活性剂，制得平均粒径＜100nm的微乳液，由于纳米级的微乳液颗粒间不易发生团聚，使得聚合物微乳液具有优良的稳定性。同时，为防止印花胶膜常见的冷脆热黏问题，还通过

引入带有交联基团的乙烯基不饱和共聚单体，利用适度的交联反应形成立体网络结构的聚合物膜，既防止聚合物表面发黏，又赋予喷印织物良好的耐水洗和耐摩擦等色牢度。 颜料墨水具有广泛的织物适用性，但配置墨水成本较高，目前市场上喷印墨水还是以染料墨水为主。近几年来，许多国际大公司（包括Ciba、Epson、Canon等）在墨水研究方面做了大量的工作，形成了具有自主知识产权的技术和产品，占领了大部分印花市场。而我国喷墨墨水发展尚属于起步阶段，开发了既具有优异的耐候、耐水性，又具备染料喷墨的色彩饱和度和鲜艳度的高性能颜料墨水，已成为我国当前纺织品喷墨印花发展的首要问题。
3.2、设备及工艺
 （1）设备及配套工艺
    现有的各种数码印花设备中，较常见和最为普遍使用的为热转移数码印花和导带数码印花。热转移印花设备运用分散墨水，适用于人造化纤面料，多用于聚酯纤维。相对导带印花，其步骤较为简单，基本操作顺序：打印      晾图     热转移。导带印花设备运用较广，运用的墨水有活性、酸性、分散、颜料等，适用的面料为棉、毛、丝、麻等天然纤维面料及各种合成纤维，打印过程需要有前、后整理步骤，整套设备包含的基本机器为上浆机、蒸箱、水洗机及烘干机等。染料墨水有各自适用的纤维，其基本操作顺序大致相同：上浆     打印     气蒸      水洗      烘干（或晾干）。颜料墨水原则上适用于各种织物，印花工艺也相对简单，其工艺流程：织物喷墨印花       烘焙。以涤纶织物用两种数码印花机为例，比较两种印花设备和工艺。导带数码印花：织物浸轧上浆      分散染料喷印       干燥   蒸化（180℃，8min）水洗       烘干；热转移数码印花：分散染料印纸       织物       热转移印花（170-190）℃，（30-20）S。
（2）数码印花工艺上的问题
 对于数码印花加工企业来说，还须克服印花、气蒸、固色等前后处理设备的配套问题。虽然数码印花机的销售商一般会提供配套的上浆、蒸化、水洗等设备，但前后道如何调试还是需要专业人员经长期的实际操作才能解决。在实际运用中要克服前后道调试不稳定等多种问题，降低印花成本。要做到这点，还必须从工艺中各个环节入手。
1）上浆：数码印花的上浆跟传统印花的上浆不一样，主要区别在于传统印花的一些助剂可以加在染料里，而数码印花的墨水不能添加助剂，只能添加在浆料里，在浆料的配备过程中应根据不同客户的要求去调整浆料配比。比如有的客户要求渗透要好，有的客户要求正面颜色要艳。这些都需要通过调整浆料的配比来适应。另外，上浆过程中对面料纬斜要及时发现和调整，如果纬斜厉害的话，在打印过程中会出现面料起皱或起泡，影响打印质量和速度，严重的话会产生疵品。
2）助剂的选择：不同纤维选用不同的助剂，主要是增稠剂、尿素、酸、碱用量的选择。喷印环境温度应保持在（15-33）℃，湿度在35%-80%，干燥的北方气候，易造成染液堵喷头。
3）蒸化：在蒸化的过程中要保证蒸箱的上下温差较小，蒸化时要保证温度达到（102-110）℃，温度过高，水蒸气含量小会影响渗透。不同的面料要选用不同的蒸化时间。
4）水洗：蒸化结束后要经过水洗去除浮色，在水洗过程中要根据不同的面料采取不同的水洗工艺。否则很容易沾色，而产生报废。同时在洗丝绸面料时要注意不能产生灰伤。
5）烘干：经水洗好的面料在烘干后就可以打包成成品了，在烘干的时候温度不能太高，否则面料容易发脆。同时对不同面料根据不同的缩水率决定是否需要打转，这对于围巾、方巾等有尺寸要求的产品尤为重要。
    3.3、图案设计
   数码印花过程由计算机控制，能实现1670万种颜色，突破了传统印花的套色限制。特别是在颜色渐变、云纹等高精图案的印制上，数码印花在技术上更有无可比拟的优势，同时也能保证印花的效果与质量。但目前数码印花图案设计的现状却是对设计师的创新思维的需求不大，能灵活运用数码印花技术的特点的设计师人才还有所欠缺，绝大多数人依然不停的拷贝、裁剪、粘贴，重复这些简单的、没有创造性的劳动。数码印花市场的产品形式过于单一，缺乏感染力，许多创新思维限于软件技术的匮乏而无法表达。这主要是目前从事数码印花设计的人员过多依赖现有素材，没有结合数码印花图案的特点进行创新设计和忽略自身创造力的挖掘造成的。
 因此在数码印花图形的选择上要尽量避免选用能用传统印花印刷出的花型，灵活应用数码印花技术的特点，优越的设计潜力，设计出许多具有视觉震撼力的数码印花图案，最大限度地发挥数码印花的优势。设计出富有创作性的数码印花图案来拓宽人们对纺织品印花的视觉领域，产生许多另类的设计风格，如三维效果、运动效果、混合效果、光感效果、纹理效果等。突破传统印花的套色和重复单元大小限制，灵活地创建色彩组合，轻松地绘制光滑曲线和任意重复排列使用，轻松完成色彩渐变，把创新设计和工程技术结合起来，设计出综合艺术和技术的现代化新型数码印花图案。目前已经出现专门根据数码印花的特点设计花型和服装的专业设计公司，说明数码印花的应用和影响已经在改变一些行业了。
3.4、人才培养
   目前对我国的广大消费群体来说，还缺乏对数码印花产品广泛的认同度。在宣传上我们往往把数码印花机描绘成一个万能印花机，认为无论是什么纺织产品都能印出高质量的图案来。其实这是一个误区，目前对于某些布种来说，数码印花印制出来的品质与想象产品的品质还是有较大差距，加上有些企业认为只要引进了设备，什么都能靠电脑自动完成，他们忽视了对技术人才的充分培训，导致后期数码印花在运营过程中出现高成本、低效率现象，有个别企业不得不因此停产。其实数码印花对于从业人员来说需要具备各种技能，不仅要有计算机基础，机电基础，还要了解各种纺织面料的基本知识，更重要的是，需要有一定的印染经验，掌握各种面料对各种染料的上色和后处理等要求吗，因此培养专业的复合型人才是解决数码印花发展的前提。

结语
      数码印花是未来发展的必然趋势，数码印花正逐步从小批量、个性化迈进大生产、工业化的过程中。在数码印花产业化的道路上仍有诸多问题需要解决，我国目前已实现产业化生产的喷墨墨水甚少；数码印花图案创新设计还处于起步阶段，创新设计还未与工程技术完美结合；能将数码印花机与印花工艺熟练应用的人才还需培养。随着国内更多专家、学者加入到数码印花技术的研发行列中，坚信在不久的将来很多技术难关得到一一突破，中国的数码印花行业将得到迅猛发展。