服装工艺：生态纺织产品印花技术

随着人们对纺织品款式、色彩和变化感的要求，新技术、新材料在纺织品上有机的结合，使得纺织品新型印花近年来发展非常迅速。随着全球环保潮流的兴起.国际生态纺织品得到迅速发展。生态纺织品既代表了全球消费和生产的新潮流.又集中体现了发达国家利用绿色壁垒限制进口的手段。因此，生态纺织品将是应对绿色壁垒、扩大国际市场份额的最佳途径之一，也是摆在每一个染整工作者面前的重要任务。
　　1 数码喷墨印花技术
　　20世纪9O年代中后期以来，荷兰、瑞士、日本、美国、意大利、中国等国家的一些印染机械企业将信息网络技术、CAD技术、精密机械技术、精细化工技术等相关高新技术应用到纺织机械领域.开发了机电一体化印花技术一数码喷墨印花技术.这是一次纺织印染技术的革命。
　　1.1 数码喷墨印花的定义
　　数码喷墨印花是一种集机械、电子、信息处理设备为一体的高新技术.它的出现是继凹凸版印花和丝网印花后的又一次印花技术革命.它利用特种机器(数码喷墨印花机)把染料直接喷射在纺织面料上，以快速形成高精度的彩色图案，使设计师从生产技术及工艺条件的框架中解放出来。并且人们可根据自己的意愿来设计创意.变化组合直接印
　　花，它目前正在朝产业化的方向迅速发展。
　　1.2 数码喷墨印花的特点
　　数码喷墨印花是将花样图案.通过数字形式输入到计算机.通过计算机印花分色描稿系统(CAD)编辑处理，再由计算机控制喷嘴，把专用染液直接喷射到纺织品上，形成所需图案。数码喷墨印花彻底改变了传统的生产方式和经营模式.大大缩短了生产时间，提高了企业生产效率。主要有以下特点：
　　(1)印花工序简单：取消了传统印花复杂的花版制作和配色调浆工序.计算机的彩色图案直接表现在织物上，数据由计算机自动记忆，保证小样与大样的一致性，既节省了操作时间，又降低了生产成本，提高了操作效率：
　　(2)印花品质：喷墨印花色彩丰富，过渡自然平滑，印制层次流畅，能很逼真地反映出图案的复杂度和精细度。可生产出具有照相格调的花纹和新感觉的印花产品，且不用考虑花版数量的限制：
　　(3)生产灵活性强：由有限的、常用的基本色染料墨水(黄、品红、青和黑色)就能立刻制作印花样本.素材灵活，无颜色、回位的限制，可自由调整图形的大小和位置.进行连续、独幅、定位花的喷印。喷印的数量灵活，换批效率高，可满足个性化和定制生产、小批量和快速反应的需要。生产安排灵活，只需将新图案或色位的数字信息送到喷墨印花机，就可随时喷印.也可迅速转产;
　　(4)分辨率高：采用独特的计算机设计和印花体系.直接在织物上有效混合得到所需颜色.不需配色操作，分辨率高;可降低制网成本，重复生产，减少修补：
　　(5)有利于环境保护：一般来讲，数码喷墨印花用墨水的各项牢度均高.而且染料是按需喷射到基质上.废水、能耗和废料的排除都是很少的，由于软件的帮助实现了工艺的最佳化.几乎没有什么纺织废料和染料排出物.而且喷墨印花的噪音低.对操作人员健康有利：
　　(6)数码喷墨印花作为一种新技术，其印花速度低和生产成本高是制约喷墨印花发展的两个最主要的因素。
　　1.3 滴液式或连续式的数码喷墨印花
　　数码喷墨印花分为按需滴液喷墨式印花(DOD)和连续喷墨式印花(cIJ)N种类型。

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1.3.1 按需滴液喷墨式印花
　　按需滴液喷墨式印花(DOD)系统是当需要印花时仅供给一滴油墨，四种色素(CMYK)由计算机控制同时产生一滴油墨喷射到设定的花纹处.它的最大特点是在需要时喷射。这又称微气泡式喷墨印花该喷墨式印花又可细分为热喷墨式(热脉冲式)、压电式、阀喷式(电磁阀式)和静电式四大类型[ 。目前热喷墨式、压电式应用最广。
　　(1)热喷墨式：热喷墨印花是靠热脉动产生墨水点(沸腾喷射)。热喷墨技术的优点是喷嘴成本低，但由于墨滴快速喷出所需的温度高达350℃以上，引起墨水分解而容易导致形成沉淀堵塞喷头.喷头寿命缩短。
　　(2)压电式：压电式喷墨印花包括墨水式、热熔式和微滴式三种，其原理是在一压电材料上加一个电位，使此材料在电场方向产生压缩，在垂直方向产生膨胀，从而使墨水成滴喷出。其周期比热喷墨技术高.液滴体积比热喷墨的液滴小，它最大的优点是喷嘴寿命比热喷墨喷嘴长100倍左右。
　　(3)阀喷式：又称气喷式，其原理是计算机控制多个开关.开关开启时压缩空气喷出，就把墨水吸上来、喷出去。由于电磁阀开关频率有限(150 Hz)，墨水的压力只有O.1 MPa.导致墨滴喷射速度过低(1-2 m/s)，印制速度不高，最高精度仅为25 dpi。
　　(4)静电式：需用导电的墨水，在喷嘴与阀电极间加上电压，使墨滴从喷嘴吸出来，向阀电极移动，运动中碰到织物就印成图案，其墨滴的体积与施加的脉冲电压有关。
　　1、3.2 连续喷墨式印花
　　连续喷墨式印花是指油墨在300 kPa左右的压缩空气推动下.通过直径1O～100 p,m的小喷嘴形成有规律和受控的微小液滴.液滴产生后，需要有选择地加以控制以便形成图象 控制液滴最常采用的方法是电致偏转，依靠电场作用控制带电或不带电的液滴用于印花 连续喷墨技术中控制液滴另一种方法是气喷偏转，压缩空气经阀门吹出液滴印在织物上，液滴较大，且不混色，但分辨率低。
　　1.4 数码喷墨印花的质量
　　喷墨打印机所用墨水分为水基墨、油溶墨和固定墨三大类。水基墨又分为染料型、乳液型和颜料型。纺织品喷墨印花机常用水基墨.它是由去离子水、水溶性有机溶剂、着色剂及相关助剂组成 水溶性有机溶剂通常是醇类化合物.它可以提高染料的溶解性及墨水的稳定性，使其有合适的表面张力和粘度。着色剂为一些水溶性染料.要求具有良好的稳定性、色彩还原性、耐光性及一定的耐水性.还要保证印制有较高的光密度、良好的摩擦、耐洗、耐光牢度。目前已用于数码喷墨印花的墨水主要有：颜料、活性染料、分散染料、酸性染料、直接染料等。墨水应有以下特征：
　　(1)具有纯正的颜色；
　　(2)墨水的粘度、表面张力、pH值、流动性要合适；
　　(3)采用正确的化学成分；
　　(4)具有适当的干燥时间；
　　(5)不宜汽化；
　　(6)具有超级传导性能；
　　(7)具有适合于喷头的稳定性和可靠性；
　　(8)具有高的色牢度。
　　目前.Ciba.Dupont、BASF等公司有喷墨印花专用墨水供应除墨水的特性影响喷墨印花质量外.就设备而言主要是喷头、如墨滴大小、喷嘴的密度、精度、校准、速度等;软件主要是颜色的匹配、分色处理、PIP过程等;还有织物的纤维成分、组织结构、处理等喷印环境。对织物喷墨印花要进行前后处理.前处理有退、煮、漂。后处理有蒸、洗、烘及特殊整理。数码喷墨印花技术在现代纺织品产业中应用广泛.涉及服装、室内装饰品、商业性用纺织品、工业用纺织品、羽绒制品、饰品、手工艺品等领域。进一步开发出全自动、全彩色、高效率的连续数码喷墨印花设备.将成为最令人满意的纺织品印花生态生产工艺。

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2 静电电子印花技术
　　静电电子印花技术是日本京都、理光等四家公司共同研制的21世纪的印花装置。2002年11月在日本试制成了与喷墨印花装置完全不同(不使用喷嘴)的静电电子印花装置。这种印花装置是在目前已有单色到4色的印花装置.今后会发展到8色以上印花装置。这种印花装置是在“供应链管理”体制下实现的印染工艺，在原则上竭力排除手工操作。为此。印染工厂必须备有电脑测配色系统(Computer ColorMatching，即CCM)、电脑检色系统(Computer ColorSearch，~PCCS)以及染料自动调制(浸染用)与印花浆料自动调制装置等。“供应链管理”即利用信息技术将生产过程(或工艺流程)进行高效、准确、封闭、循环式管理(Supply Chain Management，即SCM)。
　　静电电子印花具有效率高、流程短、成本低、环境污染小等优点.是生态纺织品印花首选的印花方法。静电电子印花装置与喷射印花机完全不同.不使用喷嘴.运转率比喷射印花高20%以上.清晰度为720 dpi。生产速度是喷射印花机的50倍，而每平方米所需染料、油墨的价格则为喷射印花的1/200，被誉为日本21世纪新型印花装置的代表。它将带来21世纪全球印花工艺的极大变革。
　　3 转移印花技术
　　3.1 转移印花技术的优缺点
　　转移印花是以印刷方式把所需花纹图案用染料色浆印在转移印花纸上.然后将织物与纸正面贴合，利用染料升华性能，经过高温和压烫，使纸上的图案花纹中的染料转移到织物表面.并固着形成图案花纹转移印花是无水加工中具有实际意义的一种印花方法。除了不用水外。还有一个主要的特点是纸张变形小.因此可以印制精细的多层次的花型及摄影图片。把图片真实地转移到布上。其效果有时比一般防、拔染印花更好。转移印花大量应用于服装印刷。其优点是：
　　(1)可以直接对大小不等、表面不平、形状各异的承印物进行印刷；
　　(2)有利于增加花色品种，降低成本；
　　(3)转印产品一般能承受80 cI=水温的洗涤。可在200 oC下反复熨烫，并可干洗、漂白；
　　(4)工艺简单，生产周期短，可大幅度提高生产效率；
　　(5)生产管理合理。可异地生产许多花色品种的织物；
　　(6)转印技术简单、易学。可迅速占领并扩大市场；
　　(7)可大幅度缩短新产品的试制周期。
　　转移印花虽然有不少优点.但也存在一定的局限性和缺点。例如：只限于印刷耐高温的一部分合成纤维，如涤纶、锦纶、腈纶和醋酯纤维。而其中只有涤纶最为合适.其他纤维用于转移印花时其产品的鲜艳度、得色量及牢度等总是美中不足。转移印花的缺点是要消耗大量纸张，虽然通过实践和努力.可以采取少用、复用和代用等办法，但都不够理想。
　　3.2 升华转移印花
　　升华转移印花是将可升华染料制成印墨印到纸上.然后将该纸与纤维织物叠在一起，经热压使染料升华转移到织物上。这种印花方式采用分散染料.要求染料耐热稳定性好。主要用于合成纤维纺织品，能缩短工艺流程，无污水 产生，有利于环境保护。升华转移印花处理温度在200 oC左右，接触时间为3O s。由于温度高，热转移速度快，所以印花效率高，花纹也精细。但这种转移印花也存在生态问题，除了油墨中的染料和助剂外，需要大量的转移纸，这些转移纸印后很难再利用，不妥善处理，会造成污染。

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近年来.分散染料转移印花也用于天然纤维。为了在天然纤维织物上进行升华转移印花.国内外都做了广泛研究.主要方法有：
　　(1)在天然纤维上连接分散染料受体；
　　(2)在天然纤维织物表面聚合高分子薄膜；
　　(3)膨化天然纤维；
　　(4)将天然纤维进行变性处理。
　　一般来说，经过处理后，分散染料可以上染天然纤维.但染印的牢度和色泽鲜艳度不如聚酯纤维织物，需要仔细选用染料或开发新型的分散染料。此法要增加一道预处理工序.预处理存在许多生态问题，如处理剂的毒性危害、耗能耗水、会产生污染等。活性染料等一些离子型染料湿态转移印花也已研究开发并获得了应用.除印花中耗费大量的转移纸外，印花后还需要经过水洗，要耗水和排放污水。涂料转移印花，印花后不需焙烘和水洗.无污水排放，但对颜料和粘合剂有较高要求，也需要大量的转移纸，废弃后处理不妥会造成污染。热转移印花可使一个完整图案直接印在织物的经纱上.具有图案色彩多、变化速度快的特点(适合人造纤维和真丝的加工)，能使织物产生特殊收缩规律，形成泡泡纱的外观。
　　以上这些转移印花适应面较窄，受染料性质、织物种类限制。干态与湿态转移印花技术.对染料(颜料)和粘和剂要求高，大量的转移纸废弃后很难利用与处理，也是污染物。
　　3、3 热扩散转移印花
　　热扩散转移技术是近代最有希望的成像技术之一.它和分散染料升华转移印花技术十分相似，不同点有两个方面：
　　(1)它不必事先制网印成花纹图案，而是将黄、品红和青三原色分段涂在色带上，通过打印头的热处理作用.转移的各原色点形成所需图案，按色带上的染料受热转移到织物上。这种方法不但工艺简单，而且印制精细，所耗色带材料比转移印花纸数量少得多.易于回收利用：
　　(2)热扩散转移印花的转移温度高达400 度左右，接触时间仅为百分之几秒。要求染料耐热稳定性好。由于温度高，热转移速度快，所以印花效率高，花纹精细。
　　热扩散转移印花对改变目前印花的污染问题具有重要意义.应有很好的发展前景。
　　4 其他新型印花技术
　　4.1 光电成像印花（I2）
　　光电成像印花包括两种技术.即光电复印和激光打印。前者采用光消除静电来成像.后者采用激光二极管发光来消除静电而成像。这也是一种近代不接触成像技术，无污水，不需事先分色制网和调浆印制，而且印制精细度高。光电成像印花是利用静电产生潜在的静电成像，通过带相反电荷的有色颗粒显影，再转移到被印纺织品上，经过固着即可。
　　目前这种技术还未能工业化应用.但它是一种效率极高的有前途的“绿色”印花技术。
　　4.2 涂料印花
　　20世纪末，我国涂料印花有了突飞猛进的发展，印花工艺已和“拉活工艺”处于同等的地位.涂料印花已广泛用于纺织品，具有工艺简单、无污水或少污水的优点。目前的问题是手感较染料印花差，摩擦、水洗(皂洗)等牢度不好，尤其在深色或特深色印花时，手感与牢度的矛盾更为突出。另一重要问题是粘合剂的危害，一些粘合剂含有害的游离单体和甲醛，有的印花糊料是火油乳花糊.存在火油污染问题。

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近几年已研究开发出新型环保涂料、环保型粘合剂、可生 物降解的低温自交联粘合剂，100度烘干就有很好的牢度.手感和稳定性良好，印花显色性也好。此外.还开发有可生 物降解的环保型糊料。这些新型的涂料、粘合剂和糊料推广应用后，涂料印花将大有前途。
　　4.3 微胶囊印花
　　微胶囊印花是一种应用微胶囊型染料在织物上获得彩色微粒子特殊印花效果的新型印花法，通称为微胶囊印花.又称多色微点印花或斑点印花。这种特殊印花效果具有独特风格.超过一般”雪花”效果，微胶囊技术创始于上世纪40年代.最初是由美国Barret Gre n开发的一种内含染料隐色体溶 液的可显色微胶囊，用于碳复写纸。近年来，在染整行业已得到了成功的应用。所谓微胶囊技术，就是将细小的液滴或固体微粒包裹于高分子薄膜中.制成直径很小(500 m以下)的微胶囊，固着到织物上的技术。物质微胶囊化的主要方法有三种：相分离法、界面聚合法、物理法，以相分离法使用较多。
　　微胶囊印花包括多色微粒子印花.已用于分散染料、活性染料印花。具有特殊的印花效果，还包括微胶囊印花、香气微胶囊印花。这些微胶囊被印在布料上，形成特殊效果的花纹图案，通过焙烘与纤维交联.牢固地固着在布面上。香气微胶囊印花，香味释放可在6个月以上。这种微胶囊印花方法，污染少，甚至不必印后水洗。加工简单。也属生态印花技术。
　　4.4 辐射能印花
　　激光、紫外线、高能射线等辐射处理是一种不用水或少用水的加工技术.它们不仅用于纤维的改性，提高纤维吸附染料的能力，达到增深、增艳的效果。而且还可以直接用于印花获得花纹激光是受激辐射下强化的光.在激光有规律地局部辐照织物。进行表面光化学反应时.改性纤维会对染料的吸附和对光的反射发生变化 再进行染色.织物表面就能产生不同颜色或不同深浅的图案一织物形态微结构的变化产生不同的上染率.在织物表面形成图案;又因其表面镜面反射锐减.产生多重反射从而引起色调的明暗变化.也在织物表面形成图案。于是这样叠加的效果使印花具有立体感 以高功率非接触方式引人能量，对织物进行局部热处理。能产生局部热定形和局部松弛的效应。由此使改变了微结构的纤维的染色性能发生变化.从而产生印花效果。这一区域的纤维的伸缩性能得到改变.因而使织物翘曲产生类似起皱的三维结构 激光辐射使织物局部发生变化而达到特殊的印花效果.就是利用高技术形成印花图案的一种。
　　利用紫外线对纺织品局部辐射改性.染色后可得到深浅不同的花纹，例如用紫外线辐射织物纤维.辐射部位受到一定程度的光氧 化，直接、活性染料不易上染或固着，可得到浅色花纹。如果将阴离子和阳离子染料通过助剂使它们分散或溶于一浴进行染色.则可获得不同颜色的花纹。紫外线辐射还可以用于羊毛、蚕丝等蛋白质纤维的纺织品印花。应用高能射线辐射也可获得上述印花效果.但设备和防护要求很高。
　　5 生态型特种印花
　　纺织品特种印花是将织物的最终成品显示出特殊效果的印花纺织品 .在整个印花过程中均采用环保型染料和环保型助剂，或采用高压、静电等物理手法印花，对生产环境和人体不产生或极少危害，故称生态型特种印花。发泡立体印花、涂料罩印、压花、植绒印花等几种特种印花均具有工艺简单、污染少、效率高等优点。
　　5.1 发泡立体印花
　　发泡立体印花是在印花色浆中添加发泡剂.经高温焙烘，发泡剂膨胀或分解释放出气体。使印花浆膨胀而显现立体花型的效果。它是一种突破传统平面印花花纹而具有立体效果的印花方法 其工艺简单，操作方便，成本低廉。立体花纹能耐一般的洗涤和摩擦，其印花效果可与贴花、绣花和植绒印花相媲美。
　　5.2 涂料罩印
　　众所周知，在深底色织物上印花一般多采用防拔染工艺来印制的。但由于此工艺过程繁杂且不易控制，色浆调配、印制都有一定的难度。工艺重现性较差，产品质量难于稳定。所以，从上世纪80年代以来.涂料罩印作为一种特殊的印花技术开始流行.它是在涂料印花的基础上，研制出一种能覆盖深色地色的浆料.称罩印白浆。特别是印白色，印制的产品酷似拔染印花效果。
　　5.3 压花
　　通过压花辊进行加热.当接近纤维的玻璃化温度时.织物在压花绲和承压辊的转动挤压下形成花纹，具有立体感。多用于涤纶、锦纶、腈纶和涤棉等织物上。
　　5.4 植绒印花
　　植绒印花是把纤维绒毛f大约2.54～6.35 mm)按照特定的图案粘着到织物表面的印花方式。多数情况下.短绒纤维在移植到织物上前先要染色。除了植绒印花或用短绒印制图案外.植绒工艺也被广泛用于可覆盖整个织物表面的整体植绒工艺。
　　5.5 其他生态印花
　　其他生态印花工艺包括：利用天然染料和人工合成仿天然染料印花，应用高固色率或高上染率、高固色牢度染料印花;还有短流程印花、受控印花、应用环保(生态)印花助剂印花、应用物理和物理化学法改性及固色的印花。生态印花工艺包括印花后处理，如节水、节能、少污染的水洗，采用高效水洗设备，节约用水并对水和热能进行回收再利用：焙烘或烘干加工时.不得释放危害人体健康的毒气和污染环境的气体;印花织物含有糊料、染料和各种化学品.高效水洗除能大大减少污水排放外.并且其所排放的物质能迅速地生 物降解。
　　6 结语
　　从当今环境情况而言.生态纺织品必成为今后市场的主流。为了提高产品在国际市场中的竞争力，打破“绿色贸易壁垒”，满足消费者需求，我们必须利用生态技术和生态材料.研究开发生态纺织产品。因此值得大力推广和利用环保生态技术.希望本文能为广大印花工作者提供借鉴作用。