一花一世界 印出来的精彩

　　——纺织科技新见解学术沙龙·数码印花新技术研究与应用

　　日前，第6期纺织科技新见解学术沙龙——“数码印花新技术研究与应用”在上海举办。本期沙龙由中国工程院院士周翔、浙江理工大学教授邵建中、青岛大学教授房宽竣、上海纺织科学研究院教授级高工沈安京领衔。来自科研院所、高校、企业的专家学者对印花技术的趋势发展、技术革新、前景需求发表了精彩的演讲。

　　演讲内容涉及微水印花、喷墨印花、数码印花；织物表面处理、印花牢度、墨水及前后处理；印花在面料上如何应用、设备的发展现状等多个领域，形式不拘一格。除了严谨的学术态度，开诚布公的交流氛围更是提升了沙龙的实际应用性，与会者既不遮掩成果，也不回避问题，整场沙龙真正起到了促进行业发展的作用。

　　喷墨印花前织物的表面处理

　　青岛大学教授房宽峻

　　喷墨印花是一种非接触式印花方式，其特点是无须制版、染料利用率高、生产周期短、小批量成本低、高品质且绿色环保。但喷墨印花也有其不足之处，比如颜色不够深，不能印制特殊颜色。

　　印花前织物表面的处理极为重要，喷墨印花仅需在织物表面的纤维上着色，织物组织结构决定织物表面结构，从而影响喷墨印花效果；密度高的织物得色浅于密度低的织物。

　　从织物表面处理的目的看，施加染料上染纤维所需的酸、碱、催化剂等，不能添加于墨水的组分中。对于图案的精细度也有一定的要求，防止墨滴在织物上渗化，一方面可以减少废水和污染物排放，另一方面提高喷墨印花效果。

　　上浆处理的工艺流程：棉织物→上浆→烘干→喷墨印花→烘干→汽蒸→水洗。不同表面处理工艺对喷墨印花K/S值的影响也不同，合适的上浆工艺是提高喷墨印花颜色深度和鲜艳度的关键。

　　等离子体处理流程：织物→常压等离子体改性处理→喷墨印花→烘干→焙烘→成品。等离子体处理具有一定的时效性，与喷墨印花机结合，可实现连续生产。

　　喷墨印花是赋予织物表面颜色和图案的技术，对织物拟印花的表面进行处理既可以提高喷墨印花效果，又可以减少化学品用量，从而达到降低能耗、水耗和废水COD的目的。

　　定量单面施加表面处理技术仅对织物的印花表面进行处理，根据印花效果要求施加定量的喷墨印花化学品。现阶段，我们应针对织物结构、染料类型和喷墨印花设备开发相应的织物表面处理化学品、工艺和设备。

　　喷墨印花油墨的动态表面张力及接触角变化速度

　　东华大学副教授屠天民

　　动态表面张力(DST)是溶液中溶质在界面上达到吸附平衡前的表面张力。通常的表面活性剂溶液的动态表面张力都高于平衡(静态)表面张力。常见的溶液(表面活性剂等)界面吸附平衡时间依溶质性质，平衡所需时间在uS到数十秒或更长，对于快速变化的体系，动态表面张力比常规的平衡表面张力更重要。

　　对于喷墨印花的喷射过程，油墨(墨水)的表面张力性能，在喷射孔径一定的条件下，与最小成滴大小有关。一般情况下较低的动态表面张力对形成微小的液滴有利。当油墨到达织物表面后，墨水动态表面张力太低则会很快渗入织物内部，使得表面得色量下降，颜色鲜艳度下降。

　　在研究喷墨印花油墨的动态表面张力及接触角时，我们对国产油墨DST曲线及其接触角变化速度，进口油墨DST曲线及其油墨接触角变化速度分别进行了实验。对接触角变化速度进行了比较。(详见图表)

　　喷墨数码印花中的墨水问题和前后处理

　　浙江蓝宇数码科技有限公司总经理郭振荣

　　喷墨数码印花墨水原料包括，分散/颜料墨水，活性/酸性墨水，分散剂，表面活性剂及其他助剂。

　　喷墨印花墨水配方有一定的原则，一是以客户的产品需求为导向，比如染料选择、浓度确定、助剂使用。二是以喷头的效率和兼容性为目标，如喷头的墨道、孔径、频率，考虑喷头材料的兼容性等。三是充分利用工业机的辅助设备和装置，包括白墨的搅拌装置、UV墨的保温装置及过滤装置。

　　喷墨印花墨水的表征手段：理化性表征，包括颗粒大小(粒径标准)、高频流变性(2千赫兹到60万赫兹)、材料润湿性能(表面张力)。

　　长期性表征要注意保质期、运输条件和客户的使用建议。墨滴观测仪，包括管阻、流量、喷嘴干扰、移动；注意不能有效表征墨水在机器上的表现。

　　在喷墨印花墨水染料的研发方面，分散染料要解决升华染料中的青色色光,分散蓝359对色域的影响，高能分散染料的色光问题及黑色染料的强度问题。

　　活性染料的研发要注意14号和72号活性青的上色率和牢度问题；活性脱盐、纯化的成本问题(30~40倍的脱盐废水)；浆料的N含量问题，即无尿素低含氮浆料的开发。此外，染料的强度、色光的开发、杂环染料的开发对染料研发都有重要影响。

　　喷墨印花浆料的研发以打印精度及渗透、上色率、快干及易清洗为方向。然而，浆料也存在涂料浆料的手感和牢度；活性浆料的N含量问题，即无尿素低含氮浆料的开发等问题。

　　纯棉热升华转移印花成果显著

　　四川大学教授朱谱新

　　热升华转移印花设备简单、工艺流程短、无须水洗、无须对色、具备照片级图片，2011年已占纺织品印花产量的6%。纯棉是亲水性纤维，缺乏吸附分散染料的化学基团，因此分散染料对纯棉织物不能转移着色，国内外纯棉转移印花的研究，源于追求经济和社会效益的强大驱动力。近20年来，纯棉织物的转移印花一直是国内外染整工业技术研发的热点，在多方面都取得了瞩目的成绩。

　　热升华转移印花工艺，在高温和溶剂化作用下，棉纤维膨化产生瞬时空隙，升华的分散染料进入到纤维中，形成聚集体而固着。类似于不溶性偶氮染料在棉纤维中的上染状态。

　　对于聚乙二醇的预处理，其工艺流程为：纯棉二浸二轧(室温)—烘干—分散染料印花纸转移印花—皂洗—水洗—烘干—成品，210℃，90s压烫的综合效果较好。PEG用量范围为20g/L~150 g/L，其中80g/L最好，用量过高，效果不明显，且水洗后变色严重，牢度下降。聚乙二醇与羟甲基树脂配合，提高了牢度且有树脂整理效果，但是有游离甲醛问题。

　　对棉纤维进行化学改性，使棉纤维可接纳分散染料，实现热升华转移印花。但是，其缺点是织物的强力和伸长受损，手感变差，白度降低，部分或全部丧失棉纤维特性，更重要的是，改性过程的气体或废水造成对环境的污染，改性成本也较高。

　　基于蓝光固化的纺织品数码印花技术研究及展望

　　浙江理工大学教授邵建中

　　数码印花技术的发展经历了从染料数码印花流程到颜料数码印花流程，再到光固化数码印花流程的过程。蓝光固化纺织品数码喷墨印花是结合数码喷印技术和可见光固化发展而来的，其特点是高效、安全，环保、低排放。

　　通过对蓝光固化墨水及其性能的研究我们发现，自行组装的蓝光LED光源与CQ/EDB引发体系具有很好的光谱匹配性，有利于提高光引发效率；蓝光引发TMPTA聚合动力学研究表明，其Rp max与引发剂浓度和光强的0.5次方呈线性关系，但高引发剂浓度或高光强时，由于滤镜效应导致Rp max下降；在CQ/EDB浓度为0.5~1wt%时，基本能实现可见光引发体系对聚合体系的高效引发效果。

　　在着色体系上，添加适当的分散剂可有效改善颜料在丙烯酸酯低聚物中的分散稳定性；颜料的加入会降低蓝光聚合体系的聚合反应速率；提高光强可弥补加入颜料带来的不利影响，改善颜料存在下蓝光聚合体系的聚合反应速率和最终的双键转化率。

　　由此可见，用光固化低聚体和单体替代常规颜料喷墨印花墨水体系中的高分子粘合剂，避免了因粘合剂凝聚而造成的喷嘴堵塞问题；喷印后以蓝光引发低聚体和单体原位聚合并交联固化，取代常规颜料喷墨印花的高温固着，具有节能高效优势。

　　自组装的蓝光LED光源与CQ/EDB引发体系具有很好的光谱匹配性，有利于提高光引发效率。自制的聚氨酯丙烯酸酯低聚体具有黏度低和蓝光聚合性能好的特点。基于PUA/HEA/IBOA或HEMA三组分聚合体系可较好地满足纺织品对固化膜物理机械性能的要求；添加适当的分散剂有利于颜料在墨水体系中的高度分散和贮存稳定性，颜料对聚合性能的影响可通过增加光强进行改善；模拟数码喷印织物具有良好的轮廓清晰度，耐湿摩牢度达标。

　　蓝光固化的纺织品数码喷墨印花具有节水节能、高效快速、织物适应性强等令人感兴趣的特点。然而，它的发展也必然面临许多挑战，“创新驱动、跨界融合”将是推进这一技术从实验室走向广阔的工业化应用的前提。

　　当然，我们需要在实践中有更多的创新思维，如：添加第三组分碘盐进一步提高蓝光引发性能；合成一体化可见光引发剂解决小分子助引发剂迁移性；应用天然生物高分子光敏材料取代合成光敏物质；可见光固化装置的工业化开发等。

　　活性染料数码直喷印花应用存在的几个问题

　　杭州万事利集团有限公司总工程师郭文登

　　数码印花相对于传统的平网、圆网印花的发展时间还是比较短的。无论在设备生产上，还是工艺技术应用方面，都还存在一些缺陷。在实际应用的过程中，还有不少产品质量问题产生。

　　一、调色方法不科学：传统印花采用色块逐色对颜色进行调整，数码印花用四分色原理混色，所以只能在计算机上进行颜色调整。目前，大部分的数码调色人员都采用Photoshop软件进行调色，而Photoshop软件的调色，主要是针对印刷行业的油墨和纸张，其参数对纺织品而言不够科学。此外，调色人员完全靠个人经验进行调色，与数码印花的先进设备完全不匹配。

　　二、颜色重演性较差：重演性不好主要有两大原因：一方面是由四分色原理决定的，四分色的混色原理是通过青、品红、黄的反射光在空间混合后形成了二次色或三次色。因此，只要青、品红、黄中的三个颜色中有任何一个颜色发生改变，所混合出来的颜色就会产生很大变化。

　　另一方面是由活性染料影响的，现在数码印花用的活性染料墨水，大部分是高温K型染料，这类染料对湿度的敏感度很高，空气中的湿度、蒸箱箱体内的湿度、织物含水率，其中一个因素不一致的话，都会显著影响数码印花的色光。

　　三、颜色鲜艳度不够高：如果数码印花的颜色是三次色的青灰、咖啡、墨绿等为主的话，也就是说一种色彩，需要青、品红、黄、黑中的三个或四个墨水拼混出来的。那么，颜色的鲜艳度就会变差。这是因为青、品红、黄三个颜色混合后，会产生一定的灰度。

　　印花的颜色大部分都是三次色，需要青、品红、黄、黑中的三个或四个墨水拼混出来，会产生一定的灰度，其喷印后的产品，鲜艳度不够好。

　　除颜色拼混引起的颜色鲜艳度差外，用活性染料进行数码喷印，也会引起颜色鲜艳度变差，原因有以下几点：浆料吸水渗化；面料和染料的吸水渗化；三原色染料色光不标准；活性染料的黑色墨水问题。

　　四、墨滴大小无法按花型调节：现在市售的数码印花机，很多都能实现墨滴大小可以调节。但这种调节完全是整体墨滴调节，即调节墨滴5PL喷印时，所有喷嘴可以按5PL供给；调节墨滴50PL喷印时，所有喷嘴墨滴大小全是50PL。

　　数码印花无法根据花型的不同情况，自动按块面和线条的不同部位来更改变喷墨量的大小。这样，就无法满足花样不同部位的差异性，它会使花型的美感大大降低。

　　五、上浆体系不够完善：主要是上浆设备和助剂两大方面都要完全满足数码印花的需要。然而，在上浆均匀性、纬斜控制、速度、按需上浆等方面没有很好的专用设备;助剂也缺少个性化。

　　希望今后在数码印花发展的过程中，能不断进行完善改进，如开发出可以按照花型不同部位要求，自动调节墨滴大小的喷嘴和控制软件；开发出质量更好的上浆设备和助剂，完善上浆体系；研究出科学的调色方法，降低对调色人员经验的依赖程度；研究出一套完善的工艺技术和专用助剂，使数码印花的颜色重演性和鲜艳度得到提高。

　　数码印花将带来大面积投资

　　常州涵源新印花有限公司总经理王勇

　　现代数码印花投入小、门槛低，将会带来大面积投资。但是数码印花的订单相对分散，使得高速机订单不足，相比之下速度50米左右每小时的机器是最适合的。此外，速度越快，机器的难度越大，稳定性越差，对墨水的要求越高，因此，现代数码印花相对印花成品的成本更高。

　　数码印花中的直喷印花都需要上浆，上浆有两个作用。一是保证墨水不发生渗化，保持花型的轮廓清晰度。二是加入促使染料与纤维发生化学反应的助剂，如调节PH值的酸碱，蒸化时保持湿度的尿素。但是现在上浆的浆料都是从传统印花的糊料中挑选的。以活性棉布直喷为例，一般采用海藻酸钠作为上浆糊料。但是其并不适合数码印花。

　　适合的数码印花糊料应具有以下特点。一是具有通用性，不但适合活性直喷，还要适合酸性和分散的直喷；二是超强的保水能力，即吸收墨水的能力；三是具备良好的去除能力。

　　同时，现代印花技术发展使得印花行业发生了变化，单个花型订单数下降，配色要求高，交货周期越来越短，这一切使得传统冷转移技术需要得到改善。

　　然而，目前国内冷转移生需要使用载体。国内目前所使用的载体有两种：一种是上海长胜公司使用清漆涂布过的纸张和常州涵源使用的聚酯膜，造纸的三废排放不亚于传统印花行业，而聚酯膜采用石油化工原料合成，对环境也有一定影响，亟待改进。

　　数码印花与第四代电子商务C2B模式

　　杭州宏华数码科技股份有限公司教授级高工金小团

　　当我们把数码印花技术智能化网络化并与C2B商业模式链接在一起，那它就是一个链接网络虚拟产品到真实产品的革命性支撑技术。数码印花技术使纺织业实现C2B成为可能，纺织业将成为领先进入C2B时代的产业，而数码印花必将成为纺织史最伟大的技术之一。

　　数码印花是具有互联网特征的。通过智能化自动化将人工干预降到最低，按需给墨的生产方式大幅度降低了污染排放最终将会达到零排放。如今，中国的经济正处于结构性变革的时期，以互联网为代表的新技术、C2B的新商业模式正在深入改变中国的传统行业。

　　过去的互联网是线上、线下相对独立，但现在移动互联网工业互联网，是随时随地都可以操作和控制促成了网络虚拟产品到真实产品的有机融合任何互联网能链接的传统行业未来市场都是巨大的。数码印花可以把网络上虚拟的产品变成现实中的产品同时具备了低成本、小批量、快反应、高品质和绿色环保的特征与传统生产相比具有绝对优势。

　　数码印花设备具有传统设备的特征，质量好、速度快、成本低、产量大。近三年来，喷头技术和控制技术的发展，使得机器的速度、可靠性和性价比有了极大的提高，扫描时的数码印花机产量已经超过10米/分，而onepass的数码印花机产量超过了60米/分。

　　数码印花在墨水选择方面也存在很大的优势。高品质墨水的国产化使得使用成本大幅下降，耗材的综合使用成本将可以达到传统印花的成本。同时，国产墨水的综合指标已经全面超越进口墨水，但价格只有进口墨水的1/3左右。

　　另一关键核心问题的色彩，纺织品中色彩是影响权重最大的一个要素。服装三要素色彩款式面料中，色彩的权重大于50%。视觉接受的信息占所有信息的70%左右，色彩在视觉艺术中占有非常重要的地位。色彩与形状、明暗、肌理等视觉艺术元素相比更具直观性、鲜明性、表现性和视觉冲击力。