（纺织工程专业论文）用于颜料喷墨印花的涤纶织物预处理[纺织工程专业优秀论文].pdf

用于蒯料喷墨印花的涤纶织物预处理 摘要 研究提高涤纶织物吸湿性的方法，探索吸湿性与涤纶织物喷燮印花渗化的 关系，并通过不同吸湿整理方法的比较，得出较好的吸湿整理方法来提高织物的 防渗化性能。又用实验室自制的前处理液处理涤纶织物，为颜料型墨水的防渗化 处理提供了新的思路。 结果表明，当浴比l ：3 0 、温度9 0 、时问2 0n in 时，用不同浓度的氢氧化 钠溶液处理涤纶织物b ，织物的吸水能力增强，防渗化性能得到改善，氢氧化钠 溶液浓度1 5 时，防渗化性能最好。氢氧化钠溶液浓度继续增大，织物的吸水能 力继续增强，但防渗化性能减弱。 用吸湿整理剂处理涤纶织物，采用如下工艺：吸湿整理剂浓度选用6 ，浴比 l ：3 0 ，p 值4 5 ，温度9 0 ，时间5 0 m i n ，涤纶织物吸湿整理剂处理后水洗，最 后5 0 烘干。发现吸湿整理后涤纶织物b 的防渗化效果比用碱处理的好。 用实验室研制的前处理液处理织物，发现前处理液可有效提高涤纶织物的 防渗化能力。 关键词：涤纶织物：喷墨印花：颜料墨水；吸湿；改性 a b s t r a c t p o l y e s t e rf 萏b r i ch a sp o o rc o l o ry i e l da n db l e e d se a s i l yf o rp i g m e n t b a s e d i n k s t u d yt h ew a ya n dm e c h a n i s mt oi p r o v ep o l y e s t e rh y g m s c o p i cc a p a b i l i t ya n d i n f l u e n c eo fm o i s t u r ea b s o r p t i o no np o l y e s t e rf a b “cb l e e d i n 吕c o m p a r ed i f r c r e n tw a y s o f i m p r o v i n gh y g m s c o p i cc a p a b i l i f y a n d打n dt h eb e t t e r w a yt oi p m v e t h e a n t i _ b l e e d i n gp e r f o r n l a n c e a tt h es a m et i m e ，u s et h ew a yo fm o d i f i c a t i o nt oi p r o v e t h ea n t i b l e e d i n gp e r f b n n a n c ea sw e l l t h er e s u l t ss h o wt h a tt h ea n t i _ b l e e d i n gp e r f o n n a n c eo fp o l y e s t e rf a b n cb i n c r e a s e df i s ta n dt h e nd e c r e a s e dw i t ht h ei n c r e a s i n go ft h i c k n e s so fs o d i u m h y d r o x i d es o l u t i o n ( o w b l 3 0 ，t e m p e r a t u r e ：9 0 ，t i m e ：2 0m i n ) w i t ht h et h i c k n e s so f l5 c a i lg e tt h eb e s ta i l t i - b i e e d i n gp e r f i o n l l a n c e t h ep o l y e s t e rf l b r i ci st r e a t e dw i t hh y g r o s c o p i cf l u i da n dt h ea n t i b l e e d i n g p e r f b m a n c ei sb e t t e “h a nt h e 曲o v ew a y t h ep r o c e s s i s h y g r o s c o p i cn u i d ：6 ，o 、v b ：1 3 0 ，p h4 5 ，t e m p e r a t u r e ：9 0 ，t i m e ：5 0 m i n ，t h e n 、v a s h e db yw a t e ra n dd r i e da t5 0 t h ep o l y e s t e rf a b r i ci sa i s ot r e a t e dw i t hs e l f - m a d ep r e t r e a t i n g f l u i dt h er e s u l t s s h o w m a ts e l f m a d ep r e t r e a t i n g - n u i dc a ni p r o v em ea n t i b l e e d i n ga b i l i 哆e f f b c t i v e l y k e y w o r d s ：p o l y e s t e rf a b r i c ；i n k - j e tp “n t i n g ；p i g m e n t - b a s e di n k ；m o i s t u r ep i c k u p m o d i f i c a t i o n l i 独创性声明 y9 6 8 0 2 8 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工 作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地 方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含 本人为获得江南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。 与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明 确的说明并表示谢意。 、 签名：塞! i 盘竺迄 日期：年月日 关于论文使用授权的说明 本学位论文作者完全了解江南大学有关保留、使用学位论文的规 定：江南大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和 磁盘，允许论文被查阅和借阅，可以将学位论文的全部或部分内容编 入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、 汇编学位论文，并且本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。 保密的学位论文在解密后也遵守此规定。 签名：蒸i 垄! 垦导师签名： 日期： 用于j 颈利唢墨e 仡的涤纶织物付! 地圳 1 1 概述 第一章前言 世界上大多数纺织讯印花加工主要是山圆网或者平网印花机来完成的，据 资料显示，2 0 0 1 年圆网印花占u 上界印花产：量的6 5 ，平 捌印花则一52 2 。随着世界 经济整体水平和人们生活水平的提高，人们对印染制品的需求越来越趋于个性化 和多样化，传统加：i 二印染制品的方法多是而向品种较少和大批量的生产，这就对 传统印染业带来新 ；j j 挑战，生产制造领域也必须要转变为多品种和小批量的生 产。 从日益增长的按需没计制造d a m a( i ) c 【1 1 a n da c t i v a t e dm a n u f a c t u r i n g r c h i t e c t u r e ) 和即时交货j i t ( j u s ti n1 i m e ) 的市场需求来说，以圆网和平网印 花设备和工艺来满足织物的多品种小批量f l _ i 快速生产是不可能的。市场的快速变 化留给织物印花生产的时问越来越少，市场变化也需要一种新的印花方法来适应 市场的快速反应系统q r ( q u i c kr e s p o n s e ) 。数码印花技术的出现f 好适应了这 种市场需求，近年来得到了迅速发展“。 织物的喷墨印花，系将含有色素的墨水在压缩空气驱动下，经由喷嘴喷射 到被印基质( 织物) 上，山计算机按设计要求控制形成花纹图案。根据墨水和织物 的性能，把织物适当附处理和后处理，使织物具有一定清晰度、鲜艳度和牢度”。 喷墨印花也可称作瞬时应答印花，简单地晚就是用装有印染专用软件一 r i p ( r e s t e ri m a g ep r o c e s s o r ) 的电子计算机按照顾客的意愿要求设计后立即印 花。喷墨印花技术是集电子信息、精密机械、光电一体化等多种学科于一体的高 新技术，它的出现和发展，不但在很大程度上弥补了现行印花生产的不足，使整 个印花过程所需的时间大大的缩短，在小批量多品种生产和即时交货要求上完全 符合未来快速生产的节奏，同时，数码喷墨印花技术是对传统印花技术的一个重 大突破。这项高新技术受到了世界各国染整企业和印机企业的重视和关注。目前 全球已有3 0 多家厂商在推动这项高新技术的发展，但至今还未得到很好的推广应 用。据统计2 0 0 1 年全世界印花织物中喷墨印花仅占1 3 ，要实现数码喷墨 印花的工业化生产还有一系列问题有待解决。” 1 2 数码喷墨印花的历史及其发展现状 织物喷墨印花起源于7 0 年代英困i c i 公司的“多色染色”研究和8 0 年代澳 大利亚c s i r o 公司研制的“偏流喷射”技术。他们对染色工艺进行改进，将不相 江南大学坝士学位论义 容的染剿施加于同一织物上，获得多色彩效应，得到印花效果。9 0 年代以来，随 着电予分色、配色等c a d 技术在印染行业的推广和应用，s t o c k ，d u p o n t m a k i ， 7 i 咖e c o l o r s p a n ，a p r i o n ，l e g g e t t p 1 a c t 、e n c a d ，d p s 等机械设备公司以 及c i b a ，b a s f ，d lj p o n t ，d y s t a r ，k o ( 1 a k 等化学药品公司竞相开发与研究应用于 织物印花的喷射技术、设备和专用墨水，推动了这一技术的快速发展。 最初的喷墨打印机根据印刷行业的情况主要采用c m y k 四色系统，这种系统 的色域较小，很难产生比较亮的颜色，因此现在的喷墨印花机在四色基础上，通 过增加其他颜色扩展致六色、八色、斗二色，从而扩展了色域，可印制1 6 7 0 利，颜 色，增强颜色的重现性，满足了大多数织物印花的要求。 喷墨印花机的速度成为喷墨印花技术进行大规模生产主要难点之一。目前， 传统的印染方法的平均速度是1 8 0 0 m 2 h ，喷墨印花机印花最慢的只有4 6 m 2 h ，而 3 0 0 m 2 h 的速度才是可以接受的印花速度。因此提高喷墨印花机的速度成为各个 生产厂家必须面对的主要问题之一。目前具有较高印花速度的是r e g g i a n i m a c h i n es p a 、 a p r i o nd i g i t a l 和c i 卧s c 联合丌发的d r e a m 喷墨印花机，在 分辨率为6 0 0 d p i 时，印花速度可达到15 0 m 2 h 。 喷墨印花用墨水的研制也是喷墨印花技术必须面对的一个关键问题。喷墨 印花用墨水主要分为两种，即染料型墨水和颜料型墨水。染料型墨水具有色彩鲜 艳、色浓度饱和、色谱范围广等优点，但在耐光性和抗水性等方面具有明显的不 足。同时，染料墨水喷墨印花需要汽蒸和水沈，工艺较烦琐并且不利于环保。颜 料墨水印花工艺简单，在喷墨印花过程中节能、节水、少污染且适应不同纤维原 料制成的织物，因而受到更大的关注，成为数字喷墨印花墨水丌发的重点。目前， 墨水的提供商主要有c i b a ，1 3 a s f ，d u p o n t ，d y s t a r ，k o d a k 等，其品种主要有酸 性、活性、分散以及颜料墨水。但是这些墨水的价格非常昂贵，这在一定程度上 阻碍了喷墨印花的产业化进程，降低墨水成本是当务之急。 近年来，喷墨印花的技术丌发和应用丌始逐渐向纵深方向发展。r 本通 过政府投资已经建立了数码印花生产基地，扶持基地的建设和丌发，来深入研究 数码印花的技术和应用问题，其中s e i r e n 公司己经丌始采用多机器式工业化生 产；在台湾，政府也已经丌始投入大量资金来扶持数码印花技术的丌发和应用； 美国和欧洲，喷射技术和相关配套技术与应用都已取得了较大进展。目前我国政 府在喷墨印花技术方面已经投入了大量的人力和物力。喷墨印花机主要有杭州宏 华数码科技股份有限公司在研制，喷墨印花机的研制己被列入2 0 0 5 年“8 6 3 ”计 划立项课题。墨水的研制已于2 0 0 3 年列入“8 6 3 ”计划立项课题，颜料型墨水的 研制工作已取得重大进展。 j 二舰孙喷粥川佗的涤纶纵物颅处删 1 3 数码喷墨印花技术特点及其应用领域 1 31 数码喷墨印花工艺流程与分析 数码喷墨印花的过程”1 ：先用扫描仪或数码相机等数字化设备输入图确；然 后应俐图形软件或者专业的印花分色及设计软件处理图像；最后i l 通过喷印控制 软件将数字化信息传输到喷墨打印机，喷出图案。喷墨印花流程如图i 1 所示： 图1 1 喷墨印花流程图 1 3 2 数码喷墨印花技术的优点 有关喷墨印花特征已有许多报导，与传统印花相比，具有以下的特点”“ ( 1 ) 数码喷墨印花技术具有重现性好的特点。数码喷墨印花技术具有重现 性好的特点，其全部技术数据储存在计算机中，可保证大小样和以后各批生产的 印花效果一致；而传统的印花只能存放胶片或印版，而这种方法受材料的限制， 贮存要占很大的空间，既浪费人力又浪费物力，保存的效果也不是很理想。 ( 2 ) 喷墨印花印刷产i f ；! l 的一致性好。在传统印花中，小样和大样的一致性 很难保证，这是因为调浆的批次不同，导致同一个颜色细微的变化。这一个问题 传统印花很难解决。数码喷墨印花生产过程中，由计算机自动i 己忆各色数据，批 量生产中，颜色数据不变，基本保证了小样和大样的一致性。 ( 3 ) 数码喷墨印花技术具有印制产品图像精度高的特点。传统的印花山于 受材料和丝网的限制，印刷精度不是很高。圆网印花分辨率一般是1 0 0 d p i ，最大 2 5 5 d p i 。而喷墨印花制品其图像分辨率达3 6 0 d p i 甚至可达到1 4 4 0 d p i ，其精确的 喷墨技术可以实现重复精度小于o 1m ，墨点重叠精确度为0 0 4 m i l l 容差，在织物 上印照片基本也可达到印刷水平。 ( 4 ) 数码喷墨印花技术具有印制产品色彩逼真、表现丰富的特点。传统印 花对于色彩的饱和度和层次的鲜明性表现性较差，对于一些色彩的过度也较难把 握。数码喷墨印花技术是通过数码控制的喷嘴，在需要着色的部位喷射相应的墨 江南大学硕上学位论文 滴，许多微小的墨滴迅速形成所需花形，同时用c m y k 四种基本色或再加上2 4 种专用色( 理论上可表达l6 7 0 万种颜色) ，能够达到色彩连贯一致，花型逼真。 ( 5 ) 数码喷墨印花技术有利于产品个性化的实现。传统的印花中，一旦设 计师的样品确定，很难再进行二次创作与修改，同时在图案、花形、颜色搭配以 及制作上都缺少灵活性和快速的市场应变能力，而数码喷墨印花技术的设计样稿 可在计算机上任意修改，把设计师的设计理念充分发挥表现出来。喷墨印刷技术 可根据客户提供的样品为客户订制小批量、个性化的产品。批量由于不需制版， 因此可以加工1 0 m 的小批量印花产品，而传统圆网或平网印花最小批量也要1 5 0 0 m 左右，从而使印染企业能够很好适应越来越个性化的市场需求。 ( 6 ) 数码喷墨印花技术工艺流程简单并且环保。数码喷墨印花生产流程简 单，省却复杂的筛网制版和色浆调制。从客户提交所选的花样到打样的生产估计 只需2 3 天，大大的提高了印染企业对多变市场需求的快速反应能力。同时，免 除了许多易产尘污染的工艺流程。传统印花需要冲洗花版，印花后的织物需要水 洗、皂煮以去除浮色，不仅造成染料、助剂、水资源和能源的浪费，而且污染严重。 而数码喷墨印花技术无染料和助剂的废弃和浪费，无污水排放。数码喷墨印花技 术噪音低，这一点也是易被认可的，所以可在和图案设计有关的工作场所中使用。 ( 7 ) 数码喷墨印花技术节省劳力，大大地减轻了劳动强度。和传统印花机 之类大型设备相比喷墨印花用的是小型设备，运输简单，节省办公空问。此外， 因工序缩短，节省人力的效果显著，同时由于用电子计算机操作，自动化程度较 高，具有解决操作人员技术不熟练等问题的优点。 ( 8 ) 数码喷墨印花技术符合电子商务的潮流，可以通过因特网实现个性化 电子商务消费。消费者可以将自己需要的图案、个人资料和要求通过因特网传输 给生产商，生产商可据此准确、及时安排生产，客户可以从计算机上通过网络看 到最终面料图案效果，并能加以修改，真正实现“所见即所得”。 1 3 3 数码赜墨印花技术的缺点 喷墨印花作为一种高科技的新兴技术，目前全球已有3 0 多家厂商在推动这 项高新技术的发展，但至今还未得到很好的推广应用。据统计2 0 0 1 年全世界印花 织物中喷墨印花仅占1 一3 ，要实现数码喷墨印花的工业化生产还有一系列问题 有待解决。“3 1 ( 1 ) 印花速度慢。一般情况下，普通的印花工厂可每分钟以几米至几十米 的速度印花，但喷墨印花却是一米几分钟，虽然丌发了高速的喷墨印花机，但仍 无法与圆网和平网印花机相比。如何解决喷墨印花的速度问题是喷墨印花技术工 业化不得不面对的一个现实问题； ( 2 ) 印花机的设计、制造涉及精密机械，计算机，光电一体化等先进技术， 4 门】- h 鄄! 冲填墨e ”他的涤纶织物颅处j 堆 要求高、戊本高，喷墨打印饥刘喷嘴有特殊的技术要求，限制了可应川臻水的种 类。如：涂料、分敞染料墨水不能用于连续式喷墨印花系统，微气泡【) 0 d 只能使 用染私i 型墨水，特别是喷嘴寿命及稳定性急需解决； ( ： ) 许多喷墨印花织物必须进行预处理，使织物达到l 唆墨印花所需要求， 具有一定的清晰度和色牢度： ( d ) 目前墨水的成本高，种类少，且适应性差，同时墨水稳定性差，易堵 塞喷嘴，影响生产的连续性； ( 5 ) 喷墨印花对墨水的粘度、纯度、导电性、表而张力、粒径等因素有特 殊要求，且墨水= l = j 添m l j 齐0 繁多，研制困难。 j 下是这些缺，一量，限制了l 喷墨印花技术的大规模应用，因此目前的研究主要 集中在如何解决上述的问题，促进喷墨印花的规模化生产：i 、机器设备：提高印 花速度、喷嘴寿命及稳定性，降低机器没备的成本和维修费用。2 、墨水系统： 降低墨水成本、提高墨水稳定性及适应性。1 3 、软件系统的配套：接口的标准化， 目前市场上还未有颜料型墨水的专用| j i ) ( 1 a s t e rj m a g ep r o c c s s o r ) 软件。4 、 织物的预处理：对颜料型墨水而言，就是丌发出相关的前处理液，使织物防止渗 化，获得较高清晰度和色牢度，同d _ j 使颜料型墨水的喷墨印花工艺简单并且容易 ：其i 见。 1 34 数码赜墨印花的应用领域及需求分析 数码印花技术与传统印花技术相比具有不可比拟的优势，表l 是l 到网、平网 和数码印花技术及成本对比分析。从表1 1 可以看出，与平网、圆网印花技术相 比，喷墨印花在水、电、能源及人工的耗量上大为降低。从喷墨印花与常规网印 的技术分析和综合经济对比分析中，可以看出数码喷墨印花技术占有绝对优势， 具有很好的应用前景。 数码印花织物的用途可以概括如下：l 、时尚服装，女士、男士和儿章的服 饰用品，如丝巾、围巾、领带等。2 、运动服和泳装。3 、家用纺织品，如窗帘、 床单、毛巾、桌枷和家具用和。4 、汽车和交通工具的厢舱i j 装饰物。5 、旗帜和 横幅。6 、建筑用纺织品。7 、t 恤衫和特种纺织品。8 、壁面装饰。 江i 钉大学颐+ i 学位论文 表1 i 圆网、平网与数码印花技术及成本对比 常规网印( 圆、平网印花)数码喷墨印花 l 、需要网板、激光制网、印花时与织 物接触 2 、印前不需预处理 3 、需调制大量拼混的色浆、色潜范围 有限 4 、车速4 0 m m i l l 5 、经常对花不准，一般误差在0 2 一 l 哪，其印花精度在1 0 02 5 6 d p i 6 、生产周期长，生产时大小样不易相 符，重现性受限制 7 、不易印出半色调 8 、花型单位大小有限制，变换花样， 色回慢 9 、投资高每台约2 5 0 0 万元 l o 、年产量约l o o o 力m 2 l j 、材料消耗每年圆网6 0 0 0 元台 1 2 、染化料费用1 元m 2 l 、不需制网，全部c a d ，c a m 一体化喷头喷 墨印花。不与织物接触 2 、印前需预处理： 3 、用4 个基本色c m y k 加2 4 种特别色，可印 制多色彩花型，表现出1 6 7 0 万种色泽 4 、车速l m m i n 5 、无对花不准现象，印花精度可达 】8 0 一l4 4 0 ( 1 p i 6 、生产周期很短( 只需1 天) ，生产时大小样 相符，生产复印重现性好 7 、易于印出仿真效果 8 、花型单位大小无限制。变换花样，色回 极易，可在运转中连续更换 9 、投资低，每台约3 0 万元 1 0 、年产量约为l o 万m 2 ： l l 、每年喷头l o 个台6 2 0 元= 6 2 0 0 元台 1 2 、目前染化料费用约61 5 元m 2 数码喷墨印花具有广阔的市场空间和发展前景： ( 1 ) 满足人们| 益增长的纺织品个性化市场需求。从当前市场需求和流行 趋势来看，人们对服装、纺织品的需求越来越趋向于个性化和多样化。传统纺织 业受到技术工艺的限制，无法适应这种市场的变化。喷墨印花正好弥补了传统印 花工艺的不足，可以按照客户需要准确、及时地实现纺织品小批量、多品种的生 产，进而满足、拉动了个性化市场的需求。 ( 2 ) 满足人们r 益增长的纺织品高档化市场需求。喷墨印花具有较高的印 花精度，较强的颜色表达能力和丰富的层次表现性。喷墨印花技术能够扩展设计 师创作空问，充分发挥设计师的灵感和创意，使设汁师的创作意图得到及时、充 分的体现，进而提高纺织品的生产档次。 ( 3 ) 不断丌拓纺织品的新用途，提升纺织行业的整体竞争力。新技术的产 生必将带动相应的需求，同样喷墨印花也将会拉动人们对个性化旅游工艺品、家 用纺织品、家用装饰布的市场需求。据i t s t a t e g i e s 估计在喷墨印花技术的驱动 下，美国市场对装饰布的需求将由1 9 9 9 年的1 5 亿美元增长到2 0 0 4 年的1 7 亿美元， 从而拯救正在走入低谷的美国家用装饰布行业。 ( 4 ) 促进企业经营模式转变。在现有的生产及销售模式下，纺织服装企业 j 一颇峨擞川佗的涤纶纵物颅处圳 需要对纺织品的流行趋势进行预测，提前组织生产。这就大大提高了企业的库存 成本和运营风险。喷墨印花的即时生产( j l l s | int i 1 1 0 ) 使纺织企业能够根拼：t l i 场 的需求自【织生产，实现真正意义上的“零库存”管理以及对市场需求的快速反应。 同时i 贤墨印花技术的发展必将进一步推动企业运营模式 0 变革，为企业的流程再 造和i ! 管理提供强有力的支持，列推动我固纺织行业的产业升级起到举足轻重 的作用。 ( 5 ) 绿色生产的需要。能源和环保问题e l 益得到l 止人的重视，e j l l 仃固内外 对节能环保的要求越来越高。传统的印花方法产生大量的印花废料，1 9 9 7 年西欧 生产了ld 亿米印花织物，却同时有1 0 5 0 0 0 吨的印花废糊排入水道，相当于每台印 花机每年由1 5 0 吨的印花废料。而数码喷墨印花一般是e | _ 算机控制，按需滴液， 无废弃的色料，噪音极小，能耗低，省去了传统印花二 艺中大部分制造污染的环 ：扎符合环保、节能的历史发展规律，能够极大促进我固环保、节能事业的发展。 1 4 课题研究的目的、内容及其意义 喷墨印花技术是集计算机、f 乜予信息、机械等多利哮科于一体的综合性高 新技术，目前制约该技术发展的主要因素是喷墨印花速度问题和墨水的通用性问 题。 几年来，喷墨e 花速度得到了很大提高，但墨水的通用性问题仍未得到较 好的解决。目前喷墨印花墨水主要分为两种，即染料型墨水和颜料型墨水。染料 型墨水具有色彩鲜艳、色浓度饱和、色谱范围广等优点，但在削光性和抗水性等 方面具有明显的不足，并且染料型墨水通用性! 差，一利t 类型的染料墨水只适用于 某一种类的织物。颜料墨水印花工艺简单，技术要求相对较低，生产成本低廉， 色泽鲜艳，耐水洗，耐r 晒，在加工中节能、节水、少污染且具有通用性，因而 受到更大的关注，成为数字喷墨印花墨水开发的重点。理论上这类墨水可用于各 种纤维及其混纺织物的染色、印花，具有通用性，能充分体现数码印花技术优势。 目前，已有一些关于墨水的喷墨印花工艺的文章，基本上是关于染料型墨 水的。用颜料型墨水数码喷墨印花，虽然理论上该墨水适用于任何织物的印花， 但是由于影响喷墨印花图案清晰度的织物性质比较复杂，很多相关资料报道的喷 墨印花工艺对有些具体织物不具有通用性。固外的汽巴精化、杜邦等公司都在丌 发颜料型墨水，但其应用情况未见文献报道。 涤纶是人们穿着使用的最主要的化学纤维。掘相关资料报道，2 0 0 5 年，在 我国涤纶行业占化纤行业利润总额的5 3 2 5 ，在整个化纤行业中的地位举足轻 重，涤纶产业的市场需求强劲。所以，涤纶织物是喷墨印花技术的推广和转化不 能忽略的一个重要组成部分。 江南大学硕： 学位论文 涤纶织物吸水性差，对印花精细度要求较高，对织物进行预处理以降低墨 水存织物上的渗化程度非常重要。目前国内外对颜料型墨水喷墨印花的工艺和防 渗化机理的研究几乎未见任何报道。据相关染料型墨水喷墨印花的资料记载，使 用亲水性高分子材料和吸附性物质施加于织物上可以提高织物的防渗化性能，这 一理论对颜料型墨水喷墨印花的防渗化处理工作具有一定的指导意义。 涤纶纤维吸湿性差。在涤纶纤维中虽然和棉纤维一样也具有无定形部分， 但是缺少吸湿中心，在标准状态下的吸湿率只有o 4 ，即使在1 0 0 相对湿度下的 吸湿率也仅为o 6 0 8 ”。喷墨打印多种纤维原料制成的织物，发现棉等吸湿性 强的织物渗化现象较浅，吸湿性差的织物渗化现象较严重，这也验证了相关资料 所记载的亲水性物质施加于织物上可以提高织物的防渗化性能这一理论。 在课题的研究中，针对涤纶固有的特性，探索了提高涤纶织物吸湿性的方 法、机理以及吸湿性对涤纶织物喷墨印花渗化的影响，并通过不同吸湿整理方法 的比较，得出较好的吸湿整理途径来提高织物的防渗化性能。同时，用实验室自 制的前处理液处理涤纶织物，使之符合喷墨印花机高清晰度的印花要求，为颜料 型墨水的防渗化处理提供了新的思路。研究了颜料型墨水的喷墨印花工艺对印花 效果的影响，并且提出相应的解决措施。 第二章数码喷墨印花技术的基本原理 2 1 墨水喷射技术 数码印花是将数字化技术处理过的图像输入计算机，经c a d ( 电脑印花分色 系统) 编辑后，再由印染专用软件( 1 j p ：胁s t e r 【i n a g ep f o c e s s c f ) 控制喷墨 e 花系统，将二号用色料( 如活性、分散、酸性等染料或颜料攫水) 直接喷印到织 物上，形成原设计要求的印花织物。数码喷射印花山数字技术控制i 贸i 嘴的喷与不 喷以及喷出何种颜色的墨水，喷墨打印时喷嘴在x y 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( d 。tp e ri 1 c 1 ，简称d 1 ) i ) ，分辨率 指每英寸的点数。在喷墨印花时，不同的基质对分辨率的要求也不同。在一般情 况下d p j 为1 8 0 一3 6 0 时，图像已经比较清晰。对很精细的图像，d p i 需要提高到 3 6 0 7 2 0 。分辨率提高后刘喷嘴的喷射频率、定向精度的要求更高。“6 1 数码喷墨印花按喷墨方式不同，可分为连续液流型和按需滴液型两大类。 即按需喷墨d o d ( d r o f ) o nd e m a n ( 】) 和连续喷墨cj 1 ( c ( ) n t i f l u o u si mj e t ) 。“。 2 1 1 d o d 法喷墨技术 z o l t a n ，k y s e r 禾ls e a r s 是d o d 法喷墨技术发l 删先驱，2 0 世纪7 ( ) 年代术， 该技术得到应用，2 0 世纪8 0 年代初e n d o 和l i a r a 应用热脉冲打印技术发明了热 脉冲打印机。 按需喷墨印花技术一d o d ，是人为地控制墨滴的产生和喷射，在需要时将墨 滴喷射到打印承载物上，形成预先设定的花纹。目前，根据主控计算机命令产生 墨水滴的d o d 系统有四种：热激发系统( t e r m a l 如气泡喷射b u b b _ 【ej e t ) ：压 电式系统( p i e l e c t r i c ) ；阀门喷射系统( v a l v ej e t ) ：静f 乜吸引滴液系统 ( d e e t r o s t a t i ci n kj e t ) 。 热激发按需喷墨印花系统是曰前应用最多的一种。其c i j 最有代表性的是气 泡喷射。在气泡喷射系统中，计算机信号脉冲加热微型热元件，热元件加热到一 定高温后，墨水达到沸点，部分蒸发生成气泡，每个气泡的扩大和破裂都引起墨 水的喷射，随后气泡被冷却、破裂，l _ 【= j 油墨管返回到油墨室，整个过程依次循环。 循环周期约为l 0 0 0 0 滴每秒，每滴墨水体积为1 0 。2 i 。因此，每个热脉冲每分钟 喷出0 1m l 墨水。该系统存在一些缺点：墨水喷射需要高温，达到3 5 0 以上， 易引起墨水组分在热元件上分解，从而使热传导降低或喷嘴堵塞；迅速的热循环 易使热元件损坏，喷嘴的可靠性差；印花速度慢。主要的优点是喷嘴装配成本低。 江南大学顾：卜学位论文 织物喷射印花系统的热喷墨技术于1 9 9 ：3 年最早应用于c a n o nw o n ( 】e r f ) r jn t 设 备。最近，该技术在分辨率3 6 0 d p i 下能以l m m i n 的速度印制1 6 5 0 m m 幅宽的织 物。尽管热喷墨技术有局限性，但仍有不少厂商如c o l o s s a l 、m e c h a t r o n 、k a m a t s u 、 s e ir e n 等相继开发了供打样或小批量生产的小型设备。 压电式按需喷墨印花系统：在油墨室的两侧装有压电变换器，当可变电压 加于其上时，它们的压力随施加的电压成正比例的增大或减小，通过压电变换器 把机械脉冲直接施加于靠近喷嘴的油墨，从而喷射出墨滴。该系统喷射的墨水滴 体积较小( 通常小于1 5 l o1 0 1 ) ，这种小尺寸的墨滴可使压电式喷射系统印制 高清晰度的图案，目前可达到1 4 4 0 d p i ( 每英寸点数) ；而且喷嘴的使用寿命较长， 比热激发系统高1 0 0 倍。最早成功开发压电式织物喷射印花的是s e i r e n 公司1 9 9 1 年使用的压电式打印头，另据报道，s e i r o n 公司用该数字印花系统每年印花1 0 0 0 万码，主要用于泳衣和运动装的印花。 阀门喷射d o d 系统：该系统利用电磁螺旋阀门来控制墨水进人空气流，空 气流携带液滴喷射到织物上。这一系统的分辨率低，仅能达到2 5 d p i ，这样，该 系统只能用于特殊的纺织品如地毯、墙壁装饰布等分辨率低的织物印花上。 静电引力d o d 系统：在喷嘴和阀门的一个电极之问，施加个较高的电压， 带电的墨水液滴处于该电场中时，受静电引力作用，便被从喷嘴推向阀门后打印 织物。 d o d 按需喷墨技术又有“加热脉动法”与“加压脉动法”之分，“加热脉动 法”是由电子计算机指令供给一滴印墨，应用温度变化频率很高的“加热脉动器” 发生交替加热与冷却。加热时，温度在5 秒钟内升到4 0 0 ，使印墨雾化，形成 气泡，气泡合并成泡膜，进而膨胀，将印墨挤出喷嘴，成微滴喷出。接着供给第 二滴印墨。周而复始，使微滴以脉冲形式自喷嘴喷出。加热脉动法的喷射周期约 为1 0 0 0 0 滴秒，此法的精细度可达4 0 0 d p i ，其最大的优点是喷嘴的成本较低。 但是由于墨滴快速喷出所需的温度在3 5 0 以上，往往引起电阻上墨水的分解， 从而导致热量转移或者喷嘴堵塞，所以可靠性差，速度有限。 “压力脉动法”是由电脑指令强加一个电位在“压电传感器”上，应用压 力变化频率很高的“压电传感器”发生交替的膨胀与收缩压力波。电脑的收缩信 号对印墨施加高压，印墨自喷嘴喷出。当膨胀时，印墨暂停喷射。周而复始，使 印墨微滴以脉冲形式自喷嘴喷出。管状压电传感器喷嘴喷射示意图见图2 1 。 1 0 传感器m 力波喷嘴 汕婪! u i 给 图2 1 管状压电传感器喷嘴喷墨打印示意图 此法的喷射周期为1 4 0 0 0 滴秒，高于热喷技术，而且墨滴的体积在15 0 p l 以下，其精细度可达1 4 4 0 d p i ，可以印制0 1 f 【n 以下的线条、可用于印制精细 花纹产品。并且其喷嘴的寿命比热喷墨喷嘴长1 0 0 倍。 此外，还有静电气流式d o d 喷墨印花机以及用于蓬、帷幕、地毯等和广告 行业的所谓阀门喷射d o | ) 系统，后者是用螺线管阀控制喷墨流到一个气室，出 气室带出墨滴到织物上，其清晰度低，但通过控制墨水在花纹处释放的量，可 得到近乎连续的色调。 2 1 2c i j 法喷墨技术 1 9 世纪7 0 年代米，r a y l e i g h 提出将液体流击碎成小液滴的机理，2 0 世纪 6 0 年代，s w e e t 通过向喷嘴施加一定的压力波将墨流击碎为细小而均匀的墨滴， 在此基础上，s w e e t 提出续喷墨打印技术的工作原理。”2 。2 5 1 在连续式喷墨印花技术c i j 系统中，墨水是在高压下强制通过一个直径 l o 一5 0 u m 的小喷嘴，从喷嘴喷出的墨水流以不同方式分散成细小的液滴。c i j 连 续喷墨技术是应用高频振荡使印墨赭压电元件从供料腔微孔连续喷出，形成连续 的均匀的雾状微滴。在腔的两侧设一个与图形光电转换信号同步变化的电场，喷 出的微滴即有选择地带电。当微滴射流通过另一个高压电场时，带电微滴由偏向 电极引导，按带l 乜多少而发生不同的偏移，喷射到织物上，形成预期的花纹图案， 而不；带电的微滴则仍直线飞行，进入一个回收槽回用。此法的精细度可达 1 4 4 0 d d i 。 第一种方式：在非激发状念下( 即在没有驱动力的情况下) ，由于液体流的 表面张力，喷刺的液流以不均一的速率自发地形成液滴。第二利，方式：在有外力 作用的激发状态下，液滴被迫形成。如将液体流置于受控的声波中( 该声波由在 1 0 0 0 0 0 转高频率下工作的压电转化器产生) ，使液流以有规则的、受控制的方式 江南人学顾j 二学位论文 分散成微小液滴。大多数情况下，液滴是受激发形成的。这种激发式的c i j 喷射 系统l 蛾射的墨滴体积较大，恰好符合纺织品印花的需要。液滴产生后，再有选择 地加以控制，便可以形成图像。在高分辨率的c i j 装置中，通常使液滴带一定的 电荷，然后用电场对带电液滴进行选择。这利，选择系统又分为两类：其一，不带 电的液滴用于印花，这些液滴不受带电的反射板的影响，直接打印到基质上，形 成图案；带电的液滴被反射板反射，山捕集器捕集，用于重新循环，该方法称为 二位反射法c i j 。其二，系统中墨水液滴带不同的电荷，被多个反射板反射， 产生多位反射( 每台打印机最多可以产生3 0 个打印位) ，形成图像，这种叫多位 反射法c i j 。连续喷射微滴偏移喷射示意图见图2 2 。 畸泌毋i 件乐f i ，帚体 偏转板 = 竹息数据 图2 2 连续喷射微滴偏移喷射示意图 连续喷墨印花有三种方法：( 1 ) 多位偏转。在此方法中，带电的液滴被用于 印花。液滴偏转的距离与他们的带电量成f 比。未充电的液滴被收集在捕集器中， 这样每个喷嘴可以控制最多3 0 个不同的位置。( 2 ) 两位法。在此法中，未带电的 液滴用于印花，而带电的液滴被收集器收集，每个喷嘴只能控制一个位置。( 3 ) 气喷偏转法。在此方法中，液滴被压缩空气经过阀门后印在承印物上，墨滴较大， 而且不混色，分辨率低。 2 2 数码喷墨印花专用软件一r lp 日6 市场上还没有专门适用于颜料墨水的r i p ( r a s t e ri m a g ep r o c e s s o r ) 软忭一数码印花专用输出软件，多是使用针对某种织物的染料型墨水软件，本课 题所选用的即是其中一种染料型墨水软件。由于墨水不同，其色调有较大的差异， j 颤抖唢拦e 他的涤纶织物翔! 处蹦! 因此必须对图像进行必要的处理以适应该软件的色彩方案。 r i ，全称光栅图像处理器。在彩色桌面出版系统l = ：i 的作用是十分重要的， 它关系到输 的质量和速度，甚至整个系统的运行环境，可以说是彩色桌丽出版 系统的核心。当然剥于计算机直接制版系统来比阱p 的作用也是非常重要的， 可以说是该系统的心脏，处于该系统的核心地位由于汁算机直接制版系统是 在彩色桌面出版系统的基础上出现的，与之对应的r i p 软件的发展还比较慢 区m l ，现在所运用的p 软件主要还是彩色桌面出版系统的现在有不少生产厂 家正在努力研究，力争尽快玎发出与计算机直接制版系统配套的r i p 软件1 川， 的主要作川是将计算机制作版面中的各种图像、图形和文字解释成打印机能够记 录的点阵信息，然后控制打印机将图像点阵信息记录在打印承载体上。” 就目前来晚，| i p 的主要技术指标有： l 、p o s t s c r i p t 兼容性。因为p o s t s c r i p t 页面描述语言已经成为印刷行业 的通用语高，各种桌面系统应用软件都以此为标准，因此兼容性的好坏直接关系 到r l p 是否能解释各种软件制作的版面，输出中是否会出现错误。 2 、解释速度。解释速度是用户最关心的问题之一，因为它直接关系到生产 效率。但输出的整体速度还取决于照排机的记录速度和网络传递速度，所以最好 应该综合地考查系统的速度。 3 、加网质量。加网是| i p 的重要功能，加网质量直接影响印刷品的质量， 在制作彩色印刷品时非常重要。有些印刷品在某些颜色的层次上网点显得很粗， 视觉效果不好，而在另一些层次上则不明显，这就是r l p 加网算法造成的。加网 质量与解释速度是一对矛盾，精细的加网算法使计算量增加很多，相应的解释速 度降低也就很大。 4 、支持汉字。支持汉字对于我国来说是一个起码的必要条件，目前的r i p 已经不成问题，但有些老系统的r i p 可能还确实存在这种困难。 5 、操作界面和功能。各利r i p 的功能各不相同，可能有些差别还很大。 6 、支持网络打印功能。可以令使用非常方便，更重要的是，可以在不同的 硬件平台之问使用，也就是现在常说的跨平台系统。 7 、预视功能。可以用来检查解释后的版面情况，避免出现错误和减少浪费， 因此现在大部分情况下都要先预视检查，顸视功能也就成为了一项必不可少的功 能。 8 、拼版输出功能。可以更有效地利用胶片，提高工作效率。因为照排机的 胶片宽度是固定的，而输出的版面却是千变力化的，往往会遇到用很宽的胶片来 输出很小版面的情况，尤其是大幅面照排机更容易遇到这种情况，造成胶片的浪 费，而使用具有拼版输出功能的r i p 就可以使这种问题迎刃而解。但目前具有拼 版输出功能的r i p 还不普遍，只有较新版本的产品才有这种功能。 江南大学硕i ：学位论文 刚p 通常分为硬件r t p 和软件r 1 p 两利，也有软硬结合的r i p 。硬件r i p 实 际上是一台专用的计算机，专门用来解释页面的信息。i = | = l 于页面解释和加网的计 算量非常大，因此过去通常采用硬件r i p 来提高运算速度。软件i i p 是通过软件 来进行页面的计算，将解释好的记录信息通过特定的接口卡传送给照徘机因此 软件r i p 要安装在一台计算机上。目前计算机的计算速度已经有了明显的提高。 r i p 的解释算法和加网算法也不断改进，所以软件r i ) 的解释速度已不再落后于 硬件r l i ，甚至超过了硬件r i p 。加上软件r i p 升级容易，可以随着计算机运算 速度的提高而提高，因此越来越受到用户的欢迎。 2 3 数码喷墨印花专用墨水 2 3 1 数码喷墨印花用墨水性能要求 用于喷墨印花的油墨配方或者色浆的组成必须符合严格的物理和化学指 标，具有特定的性能，才能形成最佳的液滴，适合特定的喷墨印花系统，得到优 良的图像和色泽鲜艳度。喷墨印花的油墨的基本性能要求如下：。”3 ( 1 ) 表面张力表面张力对墨滴形成和印制质量的影响极为明显。由喷墨 试验时喷嘴周围有无溢出物、液滴断裂长度、稳定性、液滴速度和是否呈直线运 行等的观察，可以评价液滴形成的优劣，所有这些均受表面张力和粘度的影响。 太高的表面张力使喷嘴表面不易被润湿，而喷嘴周围的油墨集结会影响微细液滴 的线性运行和印花效果的重现性。如果表面张力太低，会导致微滴不稳定，甚至 形成“卫星状”，生成溅射点。但表面张力太高，油墨不易形成小的微滴，并可 能出现较长的断裂长度，或断裂成“拖尾巴”状微滴，直接影响到图案质量。总 之，最适宜的表面张力必须保证得到满意的图案质量，使油墨既能容易地渗入织 物内部，且不引起织物表面油滴的渗化。按设备制造商的意见，对d o d 热喷射印 花机，表面张力通常在4 0 一5 0 m n m 为好：对双体的c 1 j 印花机，表面张力应为 2 0 一3 0 m n m 。 ( 2 ) 粘度影响如前所述，油墨的粘度是与表面张力一起影响墨滴形成的。 粘度高，会使断裂的尾巴拖长呈拉丝状：粘度太低，则微滴易于破碎。受粘度影 响的另一重要参数是液滴的喷射速度，若粘度太高，会使液滴速度降低，甚至墨 滴不能击中被印基质的相同点上。对于d o d 热喷射印花机，设备自身无调节液滴 速度的功能，只能靠油墨自身性能控制液滴运行速度在9 1 4 m s 的所需范围。在 有些印花机中，机器本身能识别不正确的液滴速度而终