数字喷墨印花用颜料墨水介绍（转载）

jetcolour · 发表于 2007-10-18 23:20:42

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  颜料墨水的特点
喷墨印花墨水按照所使用的色素可以分为染料墨水和颜料墨水。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，颜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，而颜料墨水适用于各种纤维织物。
2）应用工艺简单。颜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颜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，颜料墨水是靠微小的涂料粒子在纤维表面显示颜色的。因此，颜料墨水的色彩表现力较染料墨水差，这是颜料墨水需要进一步解决的关键技术问题之一。
由于颜料是非水溶性的，喷墨印花用颜料墨水的配制比较特殊。首先需要将颜料研磨成粒径在100-500 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，要对颜料进行改性或在墨水中添加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  涂料墨水的制备
制造数字喷墨印花颜料墨水的关键是颜料的超细化加工技术和颜料在纤维上的固色技术。这是因为一方面喷嘴的直径小，颜料颗粒大，容易堵塞喷嘴；另一方面印制在纤维上的颜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。
颜料墨水的主要成分除了超细颜料分散体之外，还需要加入能使颜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，颜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。
解决超细颜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型墨水就是用多功能分散剂制备的，适用于低粘度压电式喷墨印花机，具有优良的颜色牢度。

用于制造颜料墨水的品种主要有：C.I.涂料黑7、11，C.I.涂料红l、2、3、5、17、23、31、48︰2、49：1、52︰2、57︰1、64：1、114、123、146、149，C.I.涂料蓝1、2、15、15︰2、15︰5、17︰1、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，颜料墨水的制备也分两步，首先将颜料与分散剂、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：颜料色浆25 ％，固色剂 15 ％，二甘醇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，一些单位如珠海捷凯公司已生产出染料及颜料墨水，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系列颜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。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系列颜料墨水包括黑Black P 100、灰Gray P 100、青Cyan P 100、深蓝Dark Blue 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。
DuPont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。该系列颜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系列颜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系列颜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
耐洗  变色  4  4  4
沾色  4 ～ 5  4 ～ 5  4 ～ 5
耐摩擦  干  4  4  4
湿  3 ～ 4  3  4
耐光  5 ～ 6  5 ～ 6  5 ～ 6

2  涂料墨水的喷墨印花工艺
2.1  预处理
从理论上讲，颜料墨水适合于任何纤维织物的喷墨印花，由于纤维与墨水中颜料的结合是通过墨水中的成膜组分实现的，因此颜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，实践证明对某些纤维织物如涤纶、蚕丝等织物来说，颜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。颜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。因为颜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。ICC曲线是RIP的灵魂，一个好的RIP软件必须要有一条优秀的ICC曲线与之配伍。只有做好这条曲线，才能够获得理想的喷墨印花产品。对喷墨印花来说，选择合适的织物是非常重要的，但针对不同类型的织物制作高品质的ICC特性曲线，对喷墨印花效果来说也是极其重要和必不可少的。
3）墨水的色彩组合
除了喷墨印花机和喷墨印花软件，其所用墨水的色彩组合也影响着喷墨印花图案的色域。数字喷墨印花机按照所使用的墨水的颜色数目来分类，有四色、六色、八色甚至十色之分。喷墨印花机所使用的墨水颜色越多，从理论上来说，可以印制的颜色范围即色域也越大。目前最常见的喷墨印花机以六色为主，有两种墨水颜色体系。
第一种墨水组合方式是青（Cyan）、品红（Magenta）、黄（Yellow）、黑（Black）、桔（Orange）、宝蓝（Blue）六种颜色。该组合的特点是喷墨印花色域较大，但浅层次处不够细腻，色点较明显，适用于要求颜色鲜艳的印花图案。这里需要说明的是，一般印花图案的输出均采用CMYK模式，而该组合有时可采用RGB模式，能获得更鲜艳的图案效果。
第二种墨水组合方式是青（Cyan）、品红（Magenta）、黄（Yellow）、黑（Black）、浅青（Light Cyan）、浅红（Light Magenta）6种颜色。该组合的特点是在浅层次处可以得到比较细腻的印花效果，但色域较第一种组合小，某些颜色如桔色、宝蓝色不够理想，最适合于人物、风景等图案的印花。
   墨水对色域的影响也是非常大的。喷墨印花墨水的色域主要取决于墨水的品种和质量。一般说来，染料墨水的色域大于涂料墨水；墨水的颜色纯度即饱和度越高，色域越大。因此，应当根据喷墨印花图案的要求，选择合适的喷墨印花墨水。
2.3 后处理

颜料墨水适用于各种纤维，包括单组分纤维织物和多组分纤维织物。颜料墨水性能优异，色彩鲜艳，耐光牢度及耐气候牢度好，但摩擦牢度尤其是湿摩擦牢度较染料墨水差。颜料墨水的喷墨印花成本低，印花过程一步完成，一般情况下不需前处理和后水洗。颜料墨水的喷墨印花后处理很简单，喷墨印花完成之后，可以采用焙烘和热压两种方式进行固色，具体的焙烘温度和热压温度与墨水品种有关，可参照相关颜料墨水的产品说明书。
3  喷墨印花产品
在服装与服饰领域，喷墨印花技术的应用不仅可以开发个性化的时装、T恤衫、服装、领带、夹克、长丝巾、围巾、外套、内衣、睡衣、钱包、泳装等，还可以开发具有新功能的迷彩作战服、迷彩装饰布等隐身材料，使迷彩随温度、光源、光照角度的变化而变化。
在家用纺织品方面，数字喷墨印花技术使设计师可以为客户进行“一对一”按需设计和生产，实现真正的“个性化家居”。家庭装修个性化是今后的市场趋势，开发满足消费者个性化、高档次的产品，如墙布、蓬布、沙发布、台布等。
此外，喷墨印花纺织品是一种新的广告材质和表现形式。在织物上印制各种广告不仅色彩丰富、图案精美、携带安装方便，而且有较强的艺术表现力和感染力。
专家视点：颜料墨水能充分发挥喷墨印花的优势
颜料的数字喷墨印花技术是国际上重点开发的绿色印染技术之一，并已经进入产业化应用阶段。用颜料代替染料进行喷墨印花，能够充分发挥喷墨印花技术的全部优势，促进该技术的产业化。国内虽然已生产和进口了大量喷墨印花机，但使用的染料墨水依赖进口。染料墨水的使用不仅造成了环境污染，而且通用性差、生产成本高。
结语：业界的关注
颜料染色和印花技术是国家经贸委发布的《国家重点行业清洁生产技术导向目录》中的项目，是国家环保总局、经贸委下发的《印染行业废水污染防治技术政策》鼓励采用的主要技术之一，印染行业“十一五”规划纲要中也明确提出要大力推广和改进，越来越多的企业关注于涂料染色和数字喷墨印花技术的开发与应用，可见该技术已经引起了业界人士的高度重视。然而，目前它尚处于发展阶段，需要产、学、研合作攻关，需要众多条件的支持。
专家视点：颜料印染工艺是世界印染技术的发展方向颜料印染技术是符合可持续发展战略的清洁印染技术，是世界印染技术的发展方向。它对提升纺织产业的核心竞争力，实现印染技术的跨越式发展，提高产品的附加价值具有显著的促进作用。

资料来源:

http://blog.china.alibaba.com/bl ... le/b0-i2752873.html