喷墨印花的油墨

喷墨印花的油墨,主要内容,前言喷墨印花概述喷墨印花用油墨喷墨印花存在的问题及发展前景喷墨印花用墨水举例总结,前言,织物常规印花，例如筛网印花和滚筒印花，都是将花样设计者的意图通过负纹效应转移到筛网或花筒上，然后将染料(或颜料)透过筛网或花筒传递到织物基质上，再经后处理使色素固着在织物上，并具有一定的牢度。这种加工方式流程长、工序多、既费时、又昂贵。随着印花织物份额不断增加，这种传统的印花技术已成为生产与贸易的瓶颈。随着数字打印技术的问世，启示人们能否将纸张喷墨打印的技术移植到织物印花加工中来，借助于计算机和辅助设计，形成纺织品印花的新技术，这已成为20世纪90年代印花工业的共识。,数码喷墨印花技术是20世纪90年代以来国际上研制开发的最新印花技术。它集电子信息、计算机、机械等多种学科于一体，是传统印花技术的一个重大突破。这项高新技术受到全国染整企业的高度重视和关注。数码喷墨印花技术于1998年引人中国，2000年国内第一台数码喷墨印花机研制成功。目前全球已有30多家厂商在推动这项高新技术的发展。,喷墨印花概述,织物喷墨印花是将含有色素的油墨在压缩空气驱动下，经由喷嘴喷射到被印基质上，由计算机按设计要求控制形成花纹图案。根据油墨系统的性能，经适当后处理，使织物具有一定的牢度和鲜艳度，喷墨印花也可称作瞬时应答印花喷墨印花与传统的筛网印花相比，有许多优点如：（1）无需制网即可直接印花，节省时间和成本。取消了传统印花复杂的花版制作和配色调浆工序，电脑的彩色图案直接表现在织物上；只需备齐常用的基本色染料墨水，直接在织物上有效混,合得到所需颜色，不需配色操作，就能立刻制作印花样本，得到所需的颜色，而且分辨率高；颜色数据由计算机自动记忆，保证小样与大样的一致性（2）喷墨印花把传统印花的分色、打样合为一体，对组织生产有利。（3）精确性高，印花色彩丰富，高达1670万种颜色（4）环境友好。喷墨印花染料是按需喷印到基质上，较少了化学制品的浪费和废水的排放，而且喷墨时的噪音低，这些均对人体的健康有利。,（5）工艺自动化程度高。可高速打印16个小时，无需人员监管。（6）可在多种环境中进行，占地面积小，仅为传统印花所占地面积的十分之一。（7）印花品质高档。喷墨印花色彩丰富，过渡自然平滑，无套色数限制，能印制层次流畅、具有照相风格的花纹，能逼真地反映出图案的复杂度和精细度，提供新感觉的印花产品。,喷墨印花设备,基本上喷墨印花系统由四部分组成：硬件(印刷机)、墨汁配制、介质(基布)、软件(能重现的和反复使用的色素生产)。这些组成会影响喷墨印花的质量。喷墨印花机通常由一只或数只喷墨印花头组成，它们能产生微小的墨流，直滴至目标位置。目前市场上主要有两种喷墨头的技术：按需式喷墨(DOD)和连续喷墨(CIJ)。它们具有无数变种，并各有其独特的经济技术优点，对织物及应用有其不同限制。,连续喷射式CIJ(ContinuousInkJet)连续喷射式数码印花的原理是通过对印墨施以高频震荡压力，使印墨从喷嘴中喷出形成均匀连续的微滴流。在喷嘴处设有一个与图形光电转换信号同步变化的电场。喷出的液滴在充电电场中有选择地带电，当液滴流继续通过偏转电场时，带电的液滴在电场的作用下偏转，不带电的液滴继续保持直线飞行状态，直线飞行的液滴不能到达待印基质而被集液器回收，带电的液滴喷射到待印基质上。,按需喷射式DOD(DroponDemand)按需喷射式喷印系统的工作原理是当需要印花时，系统对喷嘴内的色墨施加高频机械力和电磁式热冲击，使之形成微小的液滴从喷嘴喷出，由计算机控制喷射到设定的花纹处。按需喷射式应用最广的是热喷墨技术，它是依靠热脉动产生墨滴，由计算机控制将一根电阻丝加热到规定温度，使印墨汽化以后从喷嘴喷出。另一种DOD技术是压电式喷射系统，即由计算机控制在压电材料上强加一个电位，使压电材料在电场方向产生压缩，在垂直电场方向产生膨胀，从而使印墨喷出。,喷墨印花用油墨,喷墨印花用油墨必须符合严格的物理指标，具有特定的性能，以便能够形成最佳的液滴，适合特定的喷墨印花系统，给出优良的颜色质量和精细逼真的图案效果。油墨配方喷墨印花的油墨配方包括色素(染料或涂料)、载体(粘合剂树脂)和添加剂(包括粘度调节剂、引发剂、防菌剂、防堵塞剂、助溶剂、分散剂、pH调节剂、消泡剂、渗透剂、保湿剂、金属离子螯合剂等)，其中添加剂要根据需要分别使用。迄今为止，尚无普遍适用于织物喷墨印花的标准油墨,配方，但所有油墨配方必须满足一定的总体技术要求，如粘度、表面张力、均匀性、粒度、牢度、手感、上色率等。油墨的物理特性安全性好，如无毒、无害、无燃性等；纯度高，油墨中不能含有任何颗粒、杂质、灰尘等；因为每一染料色浆只能喷印20g/m2，所以显色性要高；粒径要小，一般控制在1m以下；导电性也要控制在750S/cm以上；pH值须适当控制；染液色光的准确性和稳定性要好；其他如比重、含固量、分散稳定性、存储稳定性、染料的抗分解性、抗凝聚性和抗沉淀性等均有一定的要求。,影响印花油墨的因素,在连续喷墨印花中，油墨的表面张力影响很大，它不仅决定着液滴的形成、液面弯曲度，也影响液滴对织物的湿润和渗透。表面张力对墨滴形成和印制质量的影响极为明显：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。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墨的渗化。油墨的表面张力必须低于纤维的表面能，一般要求在30-50mN/m。,粘度是另一个重要的物理性质。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子上。已有基础试验和实际印制效果表明，粘度低于10mPas(最好在4mPas)是获得满意的液滴形状和印制效果的适宜范围。用于喷墨印花的油墨应具有非常低的粘度，一般在连续喷墨印花中粘度为2-10mPas，在按需喷墨技术中为10-30mPas。,粒径大小对印花的质量也有很大的影响。墨水的平均粒径应控制在150nm的范围内，粒径过大会堵塞喷嘴，影响喷印效果。粒径的大小与油墨制备和喷印过程中的过滤纸为有关。整个过程一般需有四重过滤。首先，在油墨配置时需经中等孔积率滤纸的布氏漏斗滤除可见颗粒；玻璃烧结细菌漏斗用于第二次过滤。另两次是在喷印过程中的在线过滤，控制粒径小于10m的圆盘镍网置于油墨线路的入口处，再将控制粒径小于2m的在线过滤器连接在喷嘴前的油墨吸入管中。此四重过滤足以保证喷墨过程的正常进行。,pH值的影响。喷墨印花中墨水的pH值一般控制在7-10的范围内，这是因为墨水中含有一定比例的树脂，它在pH值为7-10时较稳定，因此为了得到稳定的体系，常把pH值控制在7-10的范围内。墨水的pH值可通过氢氧化铵、乙醇胺、三乙醇胺等来调节。,油墨的喷射性能,油墨的喷射性能包括：(1)油墨滴液的形式：需均匀的液滴尺寸、恒定的液滴速度等。(2)喷嘴堵塞情况：油墨中的固体成分不能堵塞喷嘴。(3)油墨对织物表面的润湿性和适应性要好。(4)不能有微生物的产生。(5)具有耐蒸发性。(6)具有抗发泡性等。,喷墨印花用油墨的类型,喷墨印花的关键部分是墨水，墨水的性能不仅决定了印花产品的效果，也决定了由喷嘴喷出液滴的形状特征和印花系统的稳定性，已经研制出许多类型的墨水并在实际中应用。目前已开发的用于喷墨印花的墨水，大体分为两种：染料基墨水和颜料基墨水。喷墨印花用墨水一般由显色剂(染料或涂料)和载体(粘合剂/树脂)以及添加剂（如黏度调节剂、引发剂、防菌剂、渗透剂、消泡剂、分散剂等）组成。通常，染料可以溶于载体中，不存在分散困难和堵塞喷嘴的问题。,染料基墨水,常用的染料基墨水有以下几种：（1）活性染料墨水喷墨印花用活性染料是用传统的活性染料经过除盐处理后，再加入各种助剂拼制而成。它可以用于棉、粘胶等纤维素纤维和羊毛、丝等蛋白质纤维织物的喷墨印花。现在已经工业化应用的CMYK系列墨水就是适应ZenecaStorkTrucolor工艺的活性染料墨水。这一系列墨水由活性青色墨水(reactivecyan)、活性品红墨水(reactivemagenta)、活性黄墨水(reactiveyellow)和活性黑墨水(reactiveblack)组成，简称CMYK墨水。,目前，Ciba公司已经生产了九个喷墨印花用活性染料，分别是Cibacron黄MI-6GS、金黄MI-2RN、橙MI-2R、红-B、红MI-4B、蓝MI-3R、翠蓝MI-GR、灰MI-AS、黑MI-GR。活性染料型印花墨水具有齐全的色谱，色泽鲜艳、水溶性好、制墨方便而且成本低，易于制备高浓度的墨水，不易堵塞喷头，适于快速印花。但由于其稳定性差，耐光性不好，一般在用活性染料墨水印花时需要对织物进行前处理。,（2）酸性染料墨水酸性染料墨水常用于地毯喷墨印花中，这也是喷墨印花在纺织品印花领域的最早应用。另有关于酸性墨水用于丝绸织物印花的报道：对丝织物预处理(浸轧含增稠剂、脲、氨水等的处理液)，烘干，印花，烘干，在102下固色，汽蒸以增加印花牢度，该工艺可以获得分辨率较高的高品质印花产品。用于配制墨水的酸性染料具有特定的结构，需要仔细选择染料的溶解性、液态稳定性和相容性等，墨水粘度要求为1-40mPaS。,目前，研制出的新型酸性染料品种主要有汽巴公司生产的Lanaset系列的酸性染料品种，如酸性黄SI-100,酸性红SI-200,酸性红SI-300,酸性兰SI-400,酸性黑SI-700，酸性灰SI-600,酸性绿SI-500等。,（3）分散染料墨水分散染料墨水用于涤纶织物印花，对染料颗粒的大小和分散稳定性要求较严格，要求颗粒细度小于05m。Ciba公司研究的用于涤纶织物喷墨印花的墨水，含有分散染料、阴离子/非离子共聚物分散剂，该墨水对涤纶织物印花后，可得到具有优良润湿性和耐光牢度的印花产品。Ciba公司目前已生产了以下几种喷墨印花用分散染料：Terasil黄DI-GWL、红DI-GSA、蓝DI-BGE、紫DI-B、黄TI-G、红TI-M、蓝TI-6R、翠蓝TI-G、黑TI-B。,（4）金属络合染料有专利报道称将含有金属络合的黑色双偶氮染料用于喷墨印花中，可以用于许多改性和天然的织物。如：棉、毛、丝、皮革、聚酰胺、聚酯等。印花后织物图案具有良好的光密度、湿牢度和稳定性等。,（5）直接染料直接染料主要由无盐的高纯度染料、共溶剂和去离子水组成。用于锦纶、蚕丝和羊毛的数字喷墨印花。,颜料基墨水,颜料基墨水由颜料作显色剂，外加载体、分散剂等组成。通常所说的颜料是指不溶于载体，以固体颗粒状分散在载体中的显色剂。它包括无机颜料和有机颜料。用于制作墨水的颜料须具有足够小的粒度，使墨水能轻松的通过喷嘴(喷嘴直径一般在5-10m)。同时颜料的粒度也影响墨水的分散稳定性和色强度，分散稳定性是颜料墨水使用中的关键问题。一般，用作墨水的最佳颜料粒径为0.01-0.3m(10-300nm)。,分散剂是颜料墨水中的又一关键因素。它可以保持墨水体系稳定,防止超细颜料颗粒团聚堵塞喷嘴。传统上用的分散剂包括各种非离子和阴离子的表面活性剂，如十二烷基硫酸钠等。但这些分散剂的分散效果并不理想，目前研究最多的是聚合物型分散剂，又叫超分散剂。颜料分散在载体中，载体是水或有机溶剂或水与有机溶剂的共混物。按照载体的不同，颜料墨水可以分为水基颜料墨水和非水体系颜料墨水。水基颜料墨水是水或水与有机溶剂(如多元醇等)的共混物作载体。水的无毒无臭无害特点，使得开发环境友好的,水基颜料墨水成为广大染料化学工作者的努力方向。目前开发的新型的颜料基墨水主要有：汽巴公司生产的普通Irgaphor系列的活性染料墨水，如活性黄TRI-100,活性红TBI-300,及活性兰TBI-500。巴斯福公司生产的颜料型墨水HelizarinEVOP100系列，如EVOYellowp100,EVORedP100等。颜料基墨水虽然制造工艺复杂，但它的通用性强，没有环境污染，印花工艺简单，后处理简便，不需要水洗而且耐光牢度和水洗牢度都很高，是今后喷墨印花油墨发展的重点。,喷墨印花存在的问题及发展前景,纺织品喷墨印花，目前只在地毯印花等小领域内实现了工业化生产。大规模地用于纺织品印花还有一定的局限性，其局限性主要表现在以下几方面：(1)喷墨打印机对喷嘴有特殊的技术要求，限制了可应用墨水的种类。如：涂料、分散染料墨水不能用于连续式喷墨印花系统，微气泡DOD只能使用基于染料的墨水。(2)喷墨印花机械的保养费用相对较高。(3)目前，喷墨印花系统的印花速度较慢，不能满足大规模工业化应用的要求。,(4)用基于染料的墨水印花时，需要对织物进行特殊的前处理和后整理，增加了工艺步骤。(5)墨水的种类不齐全，色谱范围较窄。这一系列问题都制约了喷墨印花技术的迅速发展，有待进一步开发研究。目前国内还需进一步开发全自动、全彩色、高效率的连续喷墨印花设备，在保证一定的清晰度的前提下，更大地提高喷印速度；生产各种纤维专用墨水，降低墨水成本；喷印的色彩要更平整，色域更宽；争取取消前后处理；有更多的织物选择。,喷墨印花墨水举例,下面介绍喷墨印花墨水的几种基本配方。1)活性染料组份含量活性染料15硫二甘醇24二甘醇21氯化钾0004硫酸钠0002水39994活性染料印墨用于棉织物的喷墨印花工艺过程如下：织物前处理-印前烘干-喷墨印花-印后烘干-汽蒸(100-120，8min)-水洗-烘干,喷墨印花不同于常规印花是要进行前处理。织物前处理工艺是喷墨印花技术应用的关键问题之一，它对印制清晰度、得色深度、固色率等都有较大的影响。为此，纺织品印花前必须用含有较高假塑性流变特性的高分子或增稠剂预先处理。碳酸氢钠主要影响前处理织物的K/S值和固色率，对防渗化性能影响