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1、数字喷墨印花用涂料型墨水2007 年 8 月 13 日 纺织导报数字喷墨印花技术是将通过数字化技术处理的图像输入计算机，经电脑印花分色系统（CAD）编辑后，再由印染专用软件（RIP）控制喷墨印花系统，将专用墨水（如活性、分散和酸性染料及涂料墨水）直接喷印到各种织物上，形成设计要求的印花织物。数字喷墨印花技术被誉为 21 世纪纺织工业实现技术革命的关键技术之一，它突破了传统制版等复杂环节，具有照片一样的精细度，交货速度快，生产灵活，适合消费者的个性化需求，并且占地面积小、无环境污染，获得国内外的广泛关注。数字喷墨印花有三大要素，即软件、喷墨印花机和墨水。喷墨印花墨水是数字喷墨印花生产的主要消耗性
2、材料，它的开发已经成为喷墨印花技术发展必不可少的组成部分，成为纺织用精细化学品领域的研究热点。喷墨印花墨水一般由色素、水、有机溶剂和添加剂（如防菌剂、分散剂、pH 调节剂、保湿剂等）等组成，与纸张用喷墨打印墨水相比，织物用喷墨印花墨水除了对色素纯度、不溶性固体颗粒粒径以及墨水的粘度、表面张力、电导率、稳定性、pH 值和起泡性等有具体要求之外，还要求墨水喷射到织物上形成图案后必须具有良好的耐水洗等颜色牢度，且不能影响印花织物的手感。1 喷墨印花用涂料墨水1.1 涂料墨水的特点喷墨印花墨水按照所使用的色素可以分为染料墨水和涂料墨水。理论上所有的纺织品染色和印花用染料都可以用来配制喷墨印花墨水，但实
3、际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。在办公室喷墨打印墨水中，则主要使用直接染料和活性染料。与染料墨水相比，涂料墨水具有以下优点：1）对不同纤维具有通用性。不同的纤维需要使用不同的染料墨水，而涂料墨水适用于各种纤维织物。2）应用工艺简单。涂料墨水应用于织物喷墨印花不需要复杂的前处理和后处理工艺，直接对织物进行喷墨印花，然后仅需简单的焙烘即可。3）无污水排放，有利于保护环境。喷墨印花后经过固色涂料在纤维上不会产生浮色，因此，不需要像染料墨水那样进行水洗以去除浮色。4）耐光牢度好。涂料墨水喷射到织物上以后，是以微小粒子的状态存在于纤维上的，因此不容易被光照后分解，即使颗粒外层的分
4、子被光分解了，内层一样会保持颜色。而染料墨水则不同，墨水喷射到纤维上以后，它们以分子状态上染纤维，并且大部分在纤维中也是以分子状态或比较松散的聚集体存在的，所以容易被光分解。但与染料墨水不同，涂料墨水是靠微小的涂料粒子在纤维表面显示颜色的。因此，涂料墨水的色彩表现力较染料墨水差，这是涂料墨水需要进一步解决的关键技术问题之一。 由于涂料是非水溶性的，喷墨印花用涂料墨水的配制比较特殊。首先需要将涂料研磨成粒径在 50 200 nm 范围内的微小颗粒，并稳定地分散在相应的水性体系中。其次，要对涂料进行改性或在墨水中添加涂料固色剂使之能够在喷墨印花以后固着在纤维上，使印花图案获得足够的色牢度。1.2
5、涂料墨水的制备制造数字喷墨印花涂料墨水的关键是涂料的超细化加工技术和涂料在纤维上的固色技术。这是因为一方面喷嘴的直径小，涂料颗粒大，容易堵塞喷嘴；另一方面印制在纤维上的涂料必须具有足够的耐水洗、耐摩擦牢度，才能满足消费者日常穿着、使用的要求。涂料墨水的主要成分除了超细涂料分散体之外，还需要加入能使涂料固着在纤维上的固色剂。普通的涂料印花（涂料印花）一般靠粘合剂的作用将涂料粒子固着在纤维上，但在涂料墨水中加入普通粘合剂会影响墨水的粘度和墨水的打印性能。目前常见的数字喷墨印花机能承受的墨水粘度上限为 5 cps，因此不能在墨水中直接加入普通的涂料印花粘合剂。为了解决这个问题，国际上的喷头生产商都在
6、开发能够使用高粘度墨水（10 cps）的压电式喷墨打印喷头。对于要求使用低粘度墨水（小于 5 cps）的压电式打印喷头来说，涂料墨水中一般不含粘合剂，粘合剂通常是在分开的后续工序中施加的。解决超细涂料在织物上的颜色牢度的另一种方法是开发多功能分散剂。多功能分散剂通常具有超支化结构，不仅在墨水中对涂料起分散和稳定作用，而且在形成喷墨印花图案后还可以使涂料固着在织物上，起固色剂的作用。用多功能分散剂制备的涂料墨水粘度比较低，具有优良的可喷射性，适用于低粘度喷墨打印头，可赋予纺织印花品优良的牢度性能。BASF 公司的 Helizarin EVO P-100 型涂料墨水就是用多功能分散剂制备的，适用于
7、低粘度压电式喷墨印花机，具有优良的颜色牢度。用于制造涂料墨水的涂料品种主要有：C.I.涂料黑 7、11，C.I.涂料红l、2、3、5、17、23、31、482、49：1、522、571、64：1、114、123、146、149，C.I.涂料蓝 1、2、15、152、155、171、56、60、63、C.I.涂料黄1、3、12、14、17、13、14、34、 42、53、55、81、100。与分散染料墨水的制备过程相似，涂料墨水的制备也分两步，首先将涂料与分散剂、有机助溶剂和水混合，在砂磨机中研磨至一定细度，然后再加入各种助剂配制成墨水。典型的涂料墨水配方：涂料分散液 25 ，固色剂 15 ，二
8、甘醇 15 ，异丙醇 5 ，水 40 。1.3 商品化的涂料墨水目前，喷墨印花墨水大多为国外产品，生产商有 Huntsman（亨斯迈）、BASF（巴斯夫）、DuPont（杜邦）、Trident 等公司。国内在喷墨印花技术的带动下，也加强了墨水的研发工作，一些单位已生产出染料及涂料墨水，但大多数产品的档次与国外有较大差距，有待于进一步研究。原 Ciba 的 Irgaphor （新名称为 Lyosperse）TBI-HC2 系列涂料墨水适用于压电式喷墨印花机，适用于各种纤维，可用于单组分纤维织物和多组分纤维织物。该系列墨水性能优异，色彩鲜艳，耐光牢度及耐气候牢度好，摩擦牢度高。印花织物柔软，手感好
9、。成本低，印花过程一步完成，不需前处理和后水洗。该系列涂料墨水包括黄 TBI-120HC2、红 TBI-350HC2、品红 TBI-380HC2、海军蓝 TBI-450HC2、青 TBI-580HC2、绿 TBI-650HC2、灰 TBI-700HC2、黑 TBI-850HC2 等 8 个颜色品种。喷墨印花完成之后，可以按照如下条件进行固色：180 190 焙烘 2 5 min 或 200 210 热压处理 30 60 s。BASF 公司的 Helizarin EVO P-100 系列涂料墨水包括黑 Black P 100、灰 Gray P 100、青 Cyan P 100、深蓝 Dark B
10、lue P 100、黄 Yellow P 100、金黄 Golden Yellow P 100、红 Red P 100、品红Magenta P 100 等 8 个颜色品种。同其它涂料墨水一样，使用 Helizarin EVO P-100 系列涂料墨水不需要对织物进行预处理，但是在某些情况下要改善喷墨印花效果如手感、牢度和颜色鲜艳度，用一些合适的预处理剂对织物进行预处理也是必要的。BASF 公司推荐的预处理剂是 LupreJet EVO，使用该处理剂对织物进行浸轧处理，可有效改善织物的喷墨印花效果。喷墨印花之后，在 150 170 条件下对印花织物焙烘 5 10 min 即可完成固色。DuPon
11、t 公司的 Artistri 700 系列涂料墨水由青 C P773、品红 M P773、黄 Y P746、黑 K P794、橙 O P735、浅青 Ltc P777、浅品红 Ltm P717、蓝 B P780 等 8 个颜色组成。该系列涂料墨水用于棉织物的喷墨印花不需要对织物进行前处理，喷墨印花之后需要根据织物的规格进行不同的固色处理。英国 Trident 公司的 FabricFast Ultra涂料墨水有 CYMK 色、浅青色、浅品红、灰色、橙色、蓝色、红色、绿色等多种颜色。它是一类环保型水溶性墨水，集柔软的手感和耐水洗、耐光色牢度于一身，且印花色彩更加亮丽。该系列墨水应用时不需要对织物进
12、行预处理和水洗，既适合宽幅数字印花机对未经处理织物的印花，又适合小幅数字印花机对服装和工艺品的印花。江南大学纳米色素与数字印花研究开发中心研制的 Pinks 系列涂料墨水适用于常见的压电式喷墨印花机，包括黄 Yellow 100、品红 Magenta 200、青 Cyan 300、黑 Black 400、浅品红 Magenta L 500、浅青Cyan L 600 等 6 个品种。Pinks 系列涂料墨水的数字喷墨印花工艺流程如下：织物 喷墨印花 烘干 焙烘。Pinks 系列涂料墨水的焙烘条件为 150 、3 min，该系列涂料墨水在棉织物上的颜色牢度见表 3。从中可以看出，涂料墨水在棉织物上
13、具有良好的色牢度，并且涂料墨水喷墨印花后织物的手感优于普通的涂料印花。因此，涂料墨水用于数字喷墨印花将具有更加广阔的前景。表 3 NanoJet Pinks 系列涂料墨水在不同织物上喷墨印花图案的颜色牢度 级色牢度指标 纯棉织物 涤纶织物 桑蚕丝织物变色 4 4 4耐洗沾色 4 5 4 5 4 5干 4 4 4耐摩擦湿 3 4 3 4耐光 5 6 5 6 5 62 涂料墨水的喷墨印花工艺2.1 预处理从理论上讲，涂料墨水适合于任何纤维织物的喷墨印花，由于纤维与墨水中涂料的结合是通过墨水中的成膜组分实现的，因此涂料墨水的喷墨印花不同于染料墨水的喷墨印花，一般情况下不需要对织物进行预处理。但是，实
14、践证明对某些纤维织物如涤纶、蚕丝等织物来说，涂料墨水会在这些织物上发生渗化现象，大大降低喷墨印花图案的清晰度。涂料墨水在这些织物上发生渗化的原因还不十分明确，粗略地说主要是因为这些纤维品种的抱水性比较差，织物表面能够吸收墨水的体积较小，在毛细管效应的作用下，织物表面上的多余的墨水沿着纤维间的毛细管扩散，导致喷墨印花图案渗开。虽然可以参照染料墨水对织物的预处理方法，用合适的增稠剂对织物进行处理，阻塞纤维之间的空隙，防止墨水沿着毛细管扩散。但是，这样会严重影响涂料墨水与纤维的结合，导致喷墨印花图案的色牢度大大降低。因为涂料与纤维的结合是一种表面作用，增稠剂在纤维表面形成的薄膜会将墨水中的涂料与纤维
15、表面隔离开，阻碍涂料与纤维的紧密结合，从而降低喷墨印花图案的牢度。影响涂料墨水在织物上渗化的主要因素除了墨水本身的组成之外，纤维种类及织物组织结构和规格也是非常重要的因素。对轻薄与疏松织物来说，纤维间的空隙较大、抱水性差，喷墨印花时，墨水易沿着纤维之间的空隙流动，引起渗化。织物组织结构紧密，纤维间空隙较小，墨水的渗化就较小。目前，关于涤纶和蚕丝织物的预处理还没有很好的解决方法。2.2 印花在印制过程中，要注意对相关的技术指标进行合理设置，如出墨量的控制、ICC 曲线的制作、墨水的色彩组合等等。1）出墨量的控制喷墨印花机出墨量的控制范围因机器不同，具有较大的差别。常见的 CMYK 四色喷墨印花机
16、总出墨量为 0 400 ，一般情况下单个墨道的出墨量不大于 100 。而实际上，为了尽可能扩大喷墨印花色域，有时会尽量提高单墨道的出墨量及墨水的总出墨量。由于喷墨印花是一种非接触式印花方式，墨水是喷射在织物表面的，墨量的提高会造成织物表面墨水堆积量的增加，引起墨水在织物上渗化，影响喷墨印花图案的精细度。一般情况下织物很难承受 400 的总出墨量，通常总出墨量控制在 230 320 之间。对于以浅青 Lc、浅品红 Lm 为深色补充的六色喷墨印花机来说，在做色彩校正曲线时，C 及 Lc 作为青色通道，M 及 Lm 共同作为 M 通道，其总出墨量也不超过 400 。2）ICC 特性曲线的制作RIP 软件是整个喷墨印花系统的中枢，它起着控制色彩、调节墨量、控制输出墨点大小的重要作用。一个好的 RIP 软件能够最大程度地表现出墨水、印花介质的色域，同时提高图案的印花精细度。I
