棉针织物活性印花工艺新进展

    纺织品印花技术在我国有着悠久的历史，纯棉织物的直接印花、防染印花及蜡染工艺的发源地都在中国。例如曾经是百姓生活中必不可少的蓝印花布，距今已有1300多年的历史，其原理就是镂空版白浆防染印花。随着机器工业的发展，曾经的手工印花方式逐渐衰落，为连续化的机器生产所代替。

    在棉织物印花染料中，最常用的是活性染料，因其具有色泽鲜艳，色谱齐全，拼色方便(能和多种染料共同或防染印花)；溶解度高，不易产生色点，湿牢度好；对织物渗透性好，匀染性优良，色差小，重现性好；成本低廉等优点。其次，还有采用涂料印花的，优势在于加工成本低、工艺简单、涂料给色量高，缺点在于牢度较差、手感较差(后整理时可通过柔软加工作一定的改善)。

    棉织物在印花方式方面，目前市场上主要应用的还是平网、圆网印花。但是随着国家对于能耗及污染的管控越来越严格，特别是今年8月份公布了淘汰落后产能企业名单，表明了国家治理高污染、高能耗的决心。因此，环保、节能的数码喷墨印花和转移印花技术再次进入人们的视野，并取得了长足的发展。

    1.数码喷墨印花

    数码喷墨印花始于2O世纪70年代，是将印花图案通过数字形式输入计算机，利用计算机辅助设计的印花分色系统(~t[ICAD系统或photoshop系统)进行编辑处理，再由计算机控制喷头把染液直接喷射到经上浆处理过的纺织品上，形成花型图案的印花方式。数码喷墨印花的工作原理是对墨水施加外力，使其通过喷嘴喷射到织物上形成色点，继而构成花纹图案。数码喷射印花由数字技术控制喷嘴的喷与不喷，喷出何种颜色的墨水，喷射时在xY方向上移动，以保证在织物表面上形成所要求的图像和颜色。数码印花一个重要的技术指标为分辨率(Dotperinch，简称dpi)，即指每英寸内的点数。分辨率并非越高越好，一般情况下dpi为360~720时，图像已很清晰，另外不同的基质对分辨率的要求也会不同。

    1．1数码喷墨印花的墨水数码喷墨印花的关键参数之一即印花墨水，针对数码喷墨印花的墨水国内外已有很多研究报道，喷墨打印机的各大制造商也多会提供配套的印花墨水。这里仅列举几个主要的技术指标供参考：

    (1)表面张力。喷墨墨水的表面张力影响墨滴的形成，如液滴的断裂长度、稳定性、形成速度和液滴形成的优劣，墨滴的运动形态等均受表面张力的影响。表面张力过大，墨滴不易形成小微滴，并可能出现较长的断裂长度，影响图案质量。墨水的表面张力一般控制在2．5×10-2N／m~3．5×10-2N／m。

    (2)粘度。粘度与表面张力一样会影响墨滴的形成，粘度太高会使墨滴断裂时的尾巴拖长，呈拉丝状；粘度太小，则墨滴易破碎。粘度还会影响液滴的喷射速度，如果粘度过高，喷射速度降低，甚至墨滴不能击在基质相同的点上。喷墨墨水的粘度一般在3～lOmPa．S。

    (3)分子粒径。大而不规则的粒子会导致微滴形成困难和不稳定，最终导致喷嘴堵塞。用于喷墨的平均粒径应小于0．5um，最大不超过lum。

    (4)导电率。在喷墨打印中，墨滴是依靠电荷产生偏移的，因此墨水必须具有一定的导电能力。但是导电率太高时，墨水中的含盐量就会成为一个问题，含盐量太高易造成喷头堵塞，因此，墨水的导电率以不超过1000us／cm为宜。另外墨水的色谱完整性、鲜艳度、溶解度、色域等参数也需作必要的考察。

    2.数码喷墨印花的优缺点

    数码喷墨印花的最大特点就是不用制版，直接在织物或成衣上喷墨成像，省去了制版时间和费用，缩短了生产时间。因此其具有以下的优点：

    (1)适用于小批量、快交货的订单。传统的滚筒、平网、圆网印花由于均需刻版或制网，而喷墨印花无需制版，相较之下就节约了生产时间，且在花型的分色文件发生错误，需要修改时，传统印花需要修版或重新制版，而喷墨印花仅需修改分色文件即可，快速、方便、不增加成本。

    (2)设计自由度较大，无传统生产的套色和花回限制。传统印花有6套色、8套色、12套色，圆网印花甚至做N2o套色，但总会受到圆网数量的限制而不能无限增多。一般喷墨打印机采用四色处理，即三原色(青、品红、黄)加黑色，但是通过颜色的叠加或拼混后，喷墨印花的颜色理论上可以达到l670万种。目前Stork公司喷墨印花机采用8色，而日本Ichinose公司则采用12色印花头，即通过采用三原色处理加上4～8色纺织品专用色实现12种无深浅单色印花，它们较接近纺织品印花的实际需要。在花回方面，圆／平网的尺寸是不能无限放大的，因此单元花回的尺寸有极限值，圆网一般会做成64cm或72cm的花回。但是喷墨印花是不受限制的，小到几厘米，大到几十米的花回均可生产。

    (3)在图案清晰度方面，喷墨印花可以制作出照片般清晰的画面，并可表现出由浅到深的渐变的层次感以及云纹等高精度图案，而圆／平网印花无法达到同等的效果。

    (4)在印花后整理方面，圆／平网印花在印花后一般要先烘干，再蒸化、水洗、定形，耗费了大量的水、蒸汽等能源，而据报道绍兴东升数码公司研制的DSDPM(II)一160印花机在数码喷墨印花印制完花纹图案后，经过后半部分的固色装置后，即完成了整个印花工艺，免除了蒸化、水洗等工序。

    目前数码印花设备最大局限还是生产率低，平均只有几十平米每小时，相对于平网印花20m／min，圆网印花40～50m／min的速度，根本没有竞争力。但是各国的数码设备生产商还在不断地投入研发，努力提升喷墨印花速度。2003年意大利Reggiani公司制造的数码喷墨印花机速度已达到l50m2／h，据报道现在已可达到256m2／h；2005年上海印染助剂展上，美国杜邦公司制造的喷墨印花机的打印速度为50~60m2／h；而意大利MS公司的JetPrintK系列高速印花机最高速度更是达到了370m2／h(幅宽1．6m)，分辨率也有720×540dpi；在国内，杭州开源的彩虹喷墨印花机速度为80m2／h，宏华数码科技有限公司的VEGA一1600高速喷射印花机也已达到140m2／h。

    2转移印花自从聚酯纤维的热转移印花成功地应用于工业化大生产以来，以其精细的线条、清晰的图案和突出的节水节能效果，而备受业界青睐，因此印染工作者一直寄希望于开发棉等天然纤维素纤维的转移印花。针对棉织物的转移印花，基本上分为两个思路：

    (1)参照热转移印花的原理，对棉织物进行酰基化或酯化改性，然后采用分散染料做热转印；

    (2)参考活性染料传统印花的原理，并与印刷技术相结合，进行冷转移印花。

    活性染料冷转移印花的原理和过程是：用溶解性好、固色速率快和水解稳定性好的活性染料把图像印在已涂好离型剂的纸上，烘干打卷。再将棉织物(精练后不能加柔软剂、平滑剂等拒水助剂)浸轧碱液，然后与转移印花纸对齐，通过一对均匀轧辊，织物上所带的碱液使转移印花纸上色浆溶解。
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    在一定的压力下，由于染料对织物的亲和力比对转移纸的亲和力大，染料转移到织物上，并进入到织物间隙中。最后把纸、布分离，分别打卷。湿棉布在打卷时，要用塑料薄膜作为隔离物覆盖在图像上面一同打卷，以防止风干与沾色。最后，在堆置过程中，染料逐步完成吸附、扩散、固色的过程。堆置结束对织物进行水洗，洗去微量的浆料和水解染料等，并将织物洗至中性。

    实际上早在1984年，丹麦的丹斯克印花厂(DanskTransfertry)就针对棉等天然纤维素纤维的转移印花进行了研究，并最终成功开发出名为CottonArt的丹斯克转移印花法。德国屈斯特机器制造厂专门为该技术开发了新型的转移印花机，设计时速为20m／min。在国内，学术领域东华大学的吕小芳及许海育教授曾针对纯棉织物的活性染料转移印花进行了研究，并就轧碱带液率、转印压力、轧碱液浓度等工艺参数对转印效果的影响进行了探讨。

    工业领域上海长胜的钟博文等人经过多年的探索，成功开发出CoolTrans系列冷转移印花机，并取得了国家专利。该技术以涂敷离型剂的纸作为承印物，将色浆印刷在纸上，并通过CoolTrans冷转移印花机在一定压力下转印到布上，它的染料转移率能达到95％，转移到织物上的染料也有近907o的固色率，同时节水2／3，节省能源65％。此设备适用于棉、麻、丝等天然纤维，对其它环保再生纤维素纤维~Dlyocell、丽赛纤维、竹纤维、天丝铜氨纤维、Taly木浆纤维、海藻纤维、圣麻纤维等面料，也有独特的优势。

    浙江华泰丝绸有限公司的郭文登等人针对天然纤维冷堆印花中的隔离物进行了研究，采用塑料薄膜、涤棉细布、涤纶布三种隔离物进行印花后的冷堆试验。结果认为塑料薄膜的隔离效果很好，但仅限于一次使用，浪费比较大；涤棉细布隔离效果也很好，但是棉部分会争夺印花织物上的水分，降低印花得色量，涤棉细布本身也被污染，增加回用成本；涤纶布的隔离效果也很优良，因为它是疏水性纤维，所以沾附的色浆很容易洗除，回用简便。

    常州涵源新也独立开发了湿法转移印花技术，只不过采用的承印物不是纸，而是BOPP膜，将待转印织物润湿，在一定条件下将转印膜与全棉织物贴合，经过轧压BOPP膜上的染料就转移到棉织物上了。该技术适用于全棉针织布、梭织布，亦可用于再生纤维素纤维的转移印花。

    3.小结

    无论是喷墨印花还是冷转移印花，目前的生产速度都还无法与传统的平／圆网相抗衡，但是其精美的图案、相片般的印花效果也是传统印花无法比拟的，正所谓个有利弊。在这个低碳经济的时代，我们期待着节能环保的喷墨印花和冷转移印花能够打破速度的限制，突飞猛进，也期待印染业的同仁开发出更多先进的技术。