【集萃網(wǎng)觀察】數(shù)字噴墨印花技術(shù)是將通過數(shù)字化技術(shù)處理的圖像輸入計(jì)算機(jī)，經(jīng)電腦印花分色系統(tǒng)（CAD）編輯后，再由印染專用軟件（RIP）控制噴墨印花系統(tǒng)，將專用墨水（如活性、分散和酸性染料及涂料墨水）直接噴印到各種織物上，形成設(shè)計(jì)要求的印花織物。
數(shù)字噴墨印花技術(shù)被譽(yù)為21世紀(jì)紡織工業(yè)實(shí)現(xiàn)技術(shù)革命的關(guān)鍵技術(shù)之一，它突破了傳統(tǒng)制版等復(fù)雜環(huán)節(jié)，具有照片一樣的精細(xì)度，交貨速度快，生產(chǎn)靈活，適合消費(fèi)者的個(gè)性化需求，并且占地面積小、無環(huán)境污染，獲得國內(nèi)外的廣泛關(guān)注。
數(shù)字噴墨印花有三大要素，即軟件、噴墨印花機(jī)和墨水。噴墨印花墨水是數(shù)字噴墨印花生產(chǎn)的主要消耗性材料，它的開發(fā)已經(jīng)成為噴墨印花技術(shù)發(fā)展必不可少的組成部分，成為紡織用精細(xì)化學(xué)品領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。噴墨印花墨水一般由色素、水、有機(jī)溶劑和添加劑（如防菌劑、分散劑、pH調(diào)節(jié)劑、保濕劑等）等組成，與紙張用噴墨打印墨水相比，織物用噴墨印花墨水除了對色素純度、不溶性固體顆粒粒徑以及墨水的粘度、表面張力、電導(dǎo)率、穩(wěn)定性、pH值和起泡性等有具體要求之外，還要求墨水噴射到織物上形成圖案后必須具有良好的耐水洗等顏色牢度，且不能影響印花織物的手感。
1 噴墨印花用涂料墨水
1.1涂料墨水的特點(diǎn)
噴墨印花墨水按照所使用的色素可以分為染料墨水和涂料墨水。理論上所有的紡織品染色和印花用染料都可以用來配制噴墨印花墨水，但實(shí)際上目前所使用的染料主要有活性染料、酸性染料和分散染料。在辦公室噴墨打印墨水中，則主要使用直接染料和活性染料。
與染料墨水相比，涂料墨水具有以下優(yōu)點(diǎn)：
1）對不同纖維具有通用性。不同的纖維需要使用不同的染料墨水，而涂料墨水適用于各種纖維織物。
2）應(yīng)用工藝簡單。涂料墨水應(yīng)用于織物噴墨印花不需要復(fù)雜的前處理和后處理工藝，直接對織物進(jìn)行噴墨印花，然后僅需簡單的焙烘即可。
3）無污水排放，有利于保護(hù)環(huán)境。噴墨印花后經(jīng)過固色涂料在纖維上不會(huì)產(chǎn)生浮色，因此，不需要像染料墨水那樣進(jìn)行水洗以去除浮色。
4）耐光牢度好。涂料墨水噴射到織物上以后，是以微小粒子的狀態(tài)存在于纖維上的，因此不容易被光照后分解，即使顆粒外層的分子被光分解了，內(nèi)層一樣會(huì)保持顏色。而染料墨水則不同，墨水噴射到纖維上以后，它們以分子狀態(tài)上染纖維，并且大部分在纖維中也是以分子狀態(tài)或比較松散的聚集體存在的，所以容易被光分解。
但與染料墨水不同，涂料墨水是靠微小的涂料粒子在纖維表面顯示顏色的。因此，涂料墨水的色彩表現(xiàn)力較染料墨水差，這是涂料墨水需要進(jìn)一步解決的關(guān)鍵技術(shù)問題之一。
由于涂料是非水溶性的，噴墨印花用涂料墨水的配制比較特殊。首先需要將涂料研磨成粒徑在50～200nm范圍內(nèi)的微小顆粒，并穩(wěn)定地分散在相應(yīng)的水性體系中。其次，要對涂料進(jìn)行改性或在墨水中添加涂料固色劑使之能夠在噴墨印花以后固著在纖維上，使印花圖案獲得足夠的色牢度。
1.2涂料墨水的制備
制造數(shù)字噴墨印花涂料墨水的關(guān)鍵是涂料的超細(xì)化加工技術(shù)和涂料在纖維上的固色技術(shù)。這是因?yàn)橐环矫鎳娮斓闹睆叫�，涂料顆粒大，容易堵塞噴嘴；另一方面印制在纖維上的涂料必須具有足夠的耐水洗、耐摩擦牢度，才能滿足消費(fèi)者日常穿著、使用的要求。
涂料墨水的主要成分除了超細(xì)涂料分散體之外，還需要加入能使涂料固著在纖維上的固色劑。普通的涂料印花（涂料印花）一般靠粘合劑的作用將涂料粒子固著在纖維上，但在涂料墨水中加入普通粘合劑會(huì)影響墨水的粘度和墨水的打印性能。目前常見的數(shù)字噴墨印花機(jī)能承受的墨水粘度上限為5cps，因此不能在墨水中直接加入普通的涂料印花粘合劑。為了解決這個(gè)問題，國際上的噴頭生產(chǎn)商都在開發(fā)能夠使用高粘度墨水（10cps）的壓電式噴墨打印噴頭。對于要求使用低粘度墨水（小于5cps）的壓電式打印噴頭來說，涂料墨水中一般不含粘合劑，粘合劑通常是在分開的后續(xù)工序中施加的。
解決超細(xì)涂料在織物上的顏色牢度的另一種方法是開發(fā)多功能分散劑。多功能分散劑通常具有超支化結(jié)構(gòu)，不僅在墨水中對涂料起分散和穩(wěn)定作用，而且在形成噴墨印花圖案后還可以使涂料固著在織物上，起固色劑的作用。用多功能分散劑制備的涂料墨水粘度比較低，具有優(yōu)良的可噴射性，適用于低粘度噴墨打印頭，可賦予紡織印花品優(yōu)良的牢度性能。BASF公司的HelizarinEVOP-100型涂料墨水就是用多功能分散劑制備的，適用于低粘度壓電式噴墨印花機(jī)，具有優(yōu)良的顏色牢度。
用于制造涂料墨水的涂料品種主要有：C.I.涂料黑7、11，C.I.涂料紅l、2、3、5、17、23、31、48︰2、49：1、52︰2、57︰1、64：1、114、123、146、149，C.I.涂料藍(lán)1、2、15、15︰2、15︰5、17︰1、56、60、63、C.I.涂料黃1、3、12、14、17、13、14、34、42、53、55、81、100。
與分散染料墨水的制備過程相似，涂料墨水的制備也分兩步，首先將涂料與分散劑、有機(jī)助溶劑和水混合，在砂磨機(jī)中研磨至一定細(xì)度，然后再加入各種助劑配制成墨水。典型的涂料墨水配方：涂料分散液25％，固色劑15％，二甘醇15％，異丙醇5％，水40％。
1.3商品化的涂料墨水
目前，噴墨印花墨水大多為國外產(chǎn)品，生產(chǎn)商有Huntsman（亨斯邁）、BASF（巴斯夫）、DuPont（杜邦）、Trident等公司。國內(nèi)在噴墨印花技術(shù)的帶動(dòng)下，也加強(qiáng)了墨水的研發(fā)工作，一些單位已生產(chǎn)出染料及涂料墨水，但大多數(shù)產(chǎn)品的檔次與國外有較大差距，有待于進(jìn)一步研究。
原Ciba的Irgaphor（新名稱為Lyosperse）TBI-HC2系列涂料墨水適用于壓電式噴墨印花機(jī)，適用于各種纖維，可用于單組分纖維織物和多組分纖維織物。該系列墨水性能優(yōu)異，色彩鮮艷，耐光牢度及耐氣候牢度好，摩擦牢度高。印花織物柔軟，手感好。成本低，印花過程一步完成，不需前處理和后水洗。該系列涂料墨水包括黃TBI-120HC2、紅TBI-350HC2、品紅TBI-380HC2、海軍藍(lán)TBI-450HC2、青TBI-580HC2、綠TBI-650HC2、灰TBI-700HC2、黑TBI-850HC2等8個(gè)顏色品種。噴墨印花完成之后，可以按照如下條件進(jìn)行固色：180～190℃焙烘2～5min或200～210℃熱壓處理30～60s。
BASF公司的Helizarin?EVOP-100系列涂料墨水包括黑BlackP100、灰GrayP100、青CyanP100、深藍(lán)DarkBlueP100、黃YellowP100、金黃GoldenYellowP100、紅RedP100、品紅MagentaP100等8個(gè)顏色品種。同其它涂料墨水一樣，使用Helizarin?EVOP-100系列涂料墨水不需要對織物進(jìn)行預(yù)處理，但是在某些情況下要改善噴墨印花效果如手感、牢度和顏色鮮艷度，用一些合適的預(yù)處理劑對織物進(jìn)行預(yù)處理也是必要的。BASF公司推薦的預(yù)處理劑是LupreJetEVO，使用該處理劑對織物進(jìn)行浸軋?zhí)幚�，可有效改善織物的噴墨印花效果。噴墨印花之后，�?50～170℃條件下對印花織物焙烘5～10min即可完成固色。
DuPont公司的Artistri700系列涂料墨水由青CP773、品紅MP773、黃YP746、黑KP794、橙OP735、淺青LtcP777、淺品紅LtmP717、藍(lán)BP780等8個(gè)顏色組成。該系列涂料墨水用于棉織物的噴墨印花不需要對織物進(jìn)行前處理，噴墨印花之后需要根據(jù)織物的規(guī)格進(jìn)行不同的固色處理。
英國Trident公司的FabricFastUltra?涂料墨水有CYMK色、淺青色、淺品紅、灰色、橙色、藍(lán)色、紅色、綠色等多種顏色。它是一類環(huán)保型水溶性墨水，集柔軟的手感和耐水洗、耐光色牢度于一身，且印花色彩更加亮麗。該系列墨水應(yīng)用時(shí)不需要對織物進(jìn)行預(yù)處理和水洗，既適合寬幅數(shù)字印花機(jī)對未經(jīng)處理織物的印花，又適合小幅數(shù)字印花機(jī)對服裝和工藝品的印花。
江南大學(xué)納米色素與數(shù)字印花研究開發(fā)中心研制的Pinks系列涂料墨水適用于常見的壓電式噴墨印花機(jī)，包括黃Yellow100、品紅Magenta200、青Cyan300、黑Black400、淺品紅MagentaL500、淺青CyanL600等6個(gè)品種。Pinks系列涂料墨水的數(shù)字噴墨印花工藝流程如下：織物→噴墨印花→烘干→焙烘。
Pinks系列涂料墨水的焙烘條件為150℃、3min，該系列涂料墨水在棉織物上的顏色牢度見表3。從中可以看出，涂料墨水在棉織物上具有良好的色牢度，并且涂料墨水噴墨印花后織物的手感優(yōu)于普通的涂料印花。因此，涂料墨水用于數(shù)字噴墨印花將具有更加廣闊的前景。
表3NanoJetPinks系列涂料墨水在不同織物上噴墨印花圖案的顏色牢度級
色牢度指標(biāo) 純棉織物 滌綸織物 桑蠶絲織物
耐洗變色 4 4 4
沾色 4～5 4～5 4～5
耐摩擦干 4 4 4
濕 3～4 3 4
耐光 5～6 5～6 5～6
2涂料墨水的噴墨印花工藝
2.1預(yù)處理
從理論上講，涂料墨水適合于任何纖維織物的噴墨印花，由于纖維與墨水中涂料的結(jié)合是通過墨水中的成膜組分實(shí)現(xiàn)的，因此涂料墨水的噴墨印花不同于染料墨水的噴墨印花，一般情況下不需要對織物進(jìn)行預(yù)處理。但是，實(shí)踐證明對某些纖維織物如滌綸、蠶絲等織物來說，涂料墨水會(huì)在這些織物上發(fā)生滲化現(xiàn)象，大大降低噴墨印花圖案的清晰度。涂料墨水在這些織物上發(fā)生滲化的原因還不十分明確，粗略地說主要是因?yàn)檫@些纖維品種的抱水性比較差，織物表面能夠吸收墨水的體積較小，在毛細(xì)管效應(yīng)的作用下，織物表面上的多余的墨水沿著纖維間的毛細(xì)管擴(kuò)散，導(dǎo)致噴墨印花圖案滲開。
雖然可以參照染料墨水對織物的預(yù)處理方法，用合適的增稠劑對織物進(jìn)行處理，阻塞纖維之間的空隙，防止墨水沿著毛細(xì)管擴(kuò)散。但是，這樣會(huì)嚴(yán)重影響涂料墨水與纖維的結(jié)合，導(dǎo)致噴墨印花圖案的色牢度大大降低。因?yàn)橥苛吓c纖維的結(jié)合是一種表面作用，增稠劑在纖維表面形成的薄膜會(huì)將墨水中的涂料與纖維表面隔離開，阻礙涂料與纖維的緊密結(jié)合，從而降低噴墨印花圖案的牢度。
影響涂料墨水在織物上滲化的主要因素除了墨水本身的組成之外，纖維種類及織物組織結(jié)構(gòu)和規(guī)格也是非常重要的因素。對輕薄與疏松織物來說，纖維間的空隙較大、抱水性差，噴墨印花時(shí)，墨水易沿著纖維之間的空隙流動(dòng)，引起滲化�？椢锝M織結(jié)構(gòu)緊密，纖維間空隙較小，墨水的滲化就較小。目前，關(guān)于滌綸和蠶絲織物的預(yù)處理還沒有很好的解決方法。
2.2印花
在印制過程中，要注意對相關(guān)的技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行合理設(shè)置，如出墨量的控制、ICC曲線的制作、墨水的色彩組合等等。
1）出墨量的控制
噴墨印花機(jī)出墨量的控制范圍因機(jī)器不同，具有較大的差別。常見的CMYK四色噴墨印花機(jī)總出墨量為0％～400％，一般情況下單個(gè)墨道的出墨量不大于100％。而實(shí)際上，為了盡可能擴(kuò)大噴墨印花色域，有時(shí)會(huì)盡量提高單墨道的出墨量及墨水的總出墨量。由于噴墨印花是一種非接觸式印花方式，墨水是噴射在織物表面的，墨量的提高會(huì)造成織物表面墨水堆積量的增加，引起墨水在織物上滲化，影響噴墨印花圖案的精細(xì)度。一般情況下織物很難承受400％的總出墨量，通�？偝瞿靠刂圃�230％～320％之間。對于以淺青Lc、淺品紅Lm為深色補(bǔ)充的六色噴墨印花機(jī)來說，在做色彩校正曲線時(shí)，C及Lc作為青色通道，M及Lm共同作為M通道，其總出墨量也不超過400％。
2）ICC特性曲線的制作
RIP軟件是整個(gè)噴墨印花系統(tǒng)的中樞，它起著控制色彩、調(diào)節(jié)墨量、控制輸出墨點(diǎn)大小的重要作用。一個(gè)好的RIP軟件能夠最大程度地表現(xiàn)出墨水、印花介質(zhì)的色域，同時(shí)提高圖案的印花精細(xì)度。ICC曲線是RIP的靈魂，一個(gè)好的RIP軟件必須要有一條優(yōu)秀的ICC曲線與之配伍。只有做好這條曲線，色才能夠獲得理想的噴墨印花產(chǎn)品。對噴墨印花來說，選擇合適的織物是非常重要的，但針對不同類型的織物制作高品質(zhì)的ICC特性曲線，對噴墨印花效果來說也是極其重要和必不可少的。
3）墨水的色彩組合
除了噴墨印花機(jī)和噴墨印花軟件，其所用墨水的色彩組合也影響著噴墨印花圖案的色域。數(shù)字噴墨印花機(jī)按照所使用的墨水的顏色數(shù)目來分類，有四色、六色、八色甚至十色之分。噴墨印花機(jī)所使用的墨水顏色越多，從理論上來說，可以印制的顏色范圍即色域也越大。目前最常見的噴墨印花機(jī)以六色為主，有兩種墨水顏色體系。
第一種墨水組合方式是青（Cyan）、品紅（Magenta）、黃（Yellow）、黑（Black）、桔（Orange）、寶藍(lán)（Blue）六種顏色。該組合的特點(diǎn)是噴墨印花色域較大，但淺層次處不夠細(xì)膩，色點(diǎn)較明顯，適用于要求顏色鮮艷的印花圖案。這里需要說明的是，一般印花圖案的輸出均采用CMYK模式，而該組合有時(shí)可采用RGB模式，能獲得更鮮艷的圖案效果。
第二種墨水組合方式是青（Cyan）、品紅（Magenta）、黃（Yellow）、黑（Black）、淺青（LightCyan）、淺紅（LightMagenta）6種顏色。該組合的特點(diǎn)是在淺層次處可以得到比較細(xì)膩的印花效果，但色域較第一種組合小，某些顏色如桔色、寶藍(lán)色不夠理想，最適合于人物、風(fēng)景等圖案的印花。
墨水對色域的影響也是非常大的。噴墨印花墨水的色域主要取決于墨水的品種和質(zhì)量。一般說來，染料墨水的色域大于涂料墨水；墨水的顏色純度即飽和度越高，色域越大。因此，應(yīng)當(dāng)根據(jù)噴墨印花圖案的要求，選擇合適的噴墨印花墨水。
2.3后處理
涂料墨水適用于各種纖維，包括單組分纖維織物和多組分纖維織物。涂料墨水性能優(yōu)異，色彩鮮艷，耐光牢度及耐氣候牢度好，但摩擦牢度尤其是濕摩擦牢度較染料墨水差。涂料墨水的噴墨印花成本低，印花過程一步完成，一般情況下不需前處理和后水洗。涂料墨水的噴墨印花后處理很簡單，噴墨印花完成之后，可以采用焙烘和熱壓兩種方式進(jìn)行固色，具體的焙烘溫度和熱壓溫度與墨水品種有關(guān)，可參照相關(guān)涂料墨水的產(chǎn)品說明書。
3噴墨印花產(chǎn)品
在服裝與服飾領(lǐng)域，噴墨印花技術(shù)的應(yīng)用不僅可以開發(fā)個(gè)性化的時(shí)裝、T恤衫、服裝、領(lǐng)帶、夾克、長絲巾、圍巾、外套、內(nèi)衣、睡衣、錢包、泳裝等，還可以開發(fā)具有新功能的迷彩作戰(zhàn)服、迷彩裝飾布等隱身材料，使迷彩隨溫度、光源、光照角度的變化而變化。
在家用紡織品方面，數(shù)字噴墨印花技術(shù)使設(shè)計(jì)師可以為客戶進(jìn)行“一對一”按需設(shè)計(jì)和生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)真正的“個(gè)性化家居”。家庭裝修個(gè)性化是今后的市場趨勢，開發(fā)滿足消費(fèi)者個(gè)性化、高檔次的產(chǎn)品，如墻布、蓬布、沙發(fā)布、臺布等。
此外，噴墨印花紡織品是一種新的廣告材質(zhì)和表現(xiàn)形式。在織物上印制各種廣告不僅色彩豐富、圖案精美、攜帶安裝方便，而且有較強(qiáng)的藝術(shù)表現(xiàn)力和感染力。
專家視點(diǎn)：涂料墨水能充分發(fā)揮噴墨印花的優(yōu)勢
涂料的數(shù)字噴墨印花技術(shù)是國際上重點(diǎn)開發(fā)的綠色印染技術(shù)之一，并已經(jīng)進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用階段。用涂料代替染料進(jìn)行噴墨印花，能夠充分發(fā)揮噴墨印花技術(shù)的全部優(yōu)勢，促進(jìn)該技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化。國內(nèi)雖然已生產(chǎn)和進(jìn)口了大量噴墨印花機(jī)，但使用的染料墨水依賴進(jìn)口。染料墨水的使用不僅造成了環(huán)境污染，而且通用性差、生產(chǎn)成本高。
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