涂料墨水在数码喷墨印花领域的应用分析

2022-11-21杨亚婷

纺织报告 2022年8期

杨亚婷

（珠海天威新材料股份有限公司，广东珠海 519000）

随着科学技术的进步、科学管理和大规模生产的推广，同质化纺织商品迅速增加，市场竞争激烈，商品供大于求的现象日趋明显，消费者的审美要求与生活方式也更趋于个性化、多样化。纺织印花是一项通过配套的生产流程使色料助剂等在织物上形成图案的工艺。随着科技的发展，印花方式涉及的技术也在不断革新。传统印花方式包括圆网印花、滚筒印花等，但因其占地面积大、印版时间长，无法适应市场灵活多变的需求，也因“三高一低”的特点（高消耗、高污染、高排放、低附加值），其市场竞争力逐年下降。与此同时，数码喷墨印花技术凭借其可快速实现小批量和多品种订单的特点逐渐进入人们的视野[1]。企业为使自己的产品获得稳定的销路，一般从质量、价格和交期3个方面培养自己的特色，树立自己的市场形象。喷墨印花技术在资源有效利用的过程中，能有效满足企业3个方面的要求，并规避产品同质化和市场同质性，可有效提高企业“讨价还价”的能力。数码喷墨印花技术在个性化定制产品中的应用有良好的市场前景[2]。

数码喷墨是一种集高速计算、精密机械和光电信息于一体的先进技术，是一种方便、高效的非接触式喷印方法。涂料数码喷墨印花技术源自数码喷墨技术，前提是要有可编辑的电子原始稿件，通过将涂料墨水喷射到纺织品或其他介质上而获得印花图案，实现非接触式印花效果。因人口变量，如性别、年龄、收入、职业、教育水平、宗教信仰等不同，可编辑的数码技术需满足消费者各种心理需求，而涂料数码喷印技术可助力个性化纺织品快速占领市场。

近5年来，涂料数码喷墨印花技术在纺织产品创新以及成本降低方面逐步显示出超越传统印花技术的显著优势，并在一定程度上协助企业实现了区域性规模经济。涂料数码喷墨印花技术在吸引新客户、增加用户数量方面潜力巨大，在实现产品差异化的基础上，可有效保障企业的市场占有率，降低客户对价格的敏感性，提高企业“讨价还价”的能力。

1 涂料墨水技术

1.1 涂料墨水简述

涂料墨水，又称颜料墨水，英文为pigment ink，是通过研磨工艺将固体颜料制成十分细小的颗粒，利用分散剂分散于水或所需有机溶剂中，是一种悬浮、分散溶液或者半溶液。涂料墨水最小粒径要比染料墨水的分子直径大得多。其中，白墨纳米级粒径平均（LD50）在100～200 μm，最大粒径（LD90）不得超过600 μm；彩墨的粒径平均（LD50）在100～160 μm，最大粒径（LD90）不得超过500 μm。目前市场上流通的涂料墨水有黑、蓝、洋红、大红、黄、白、绿、紫以及荧光红、荧光黄等色系，保质期基本都是1年。涂料墨水用于纺织品着色具有以下优点：（1）色谱广而齐全，色光鲜艳，稳定性佳，可长时间快速打印不断墨；（2）具有优良的日晒色牢度；（3）耐酸碱稳定性好；（4）拼色方便，可供多类型印花机使用；（5）纤维适应面广；（6）工艺简单，生产周期短，效率高；（7）印花织物轮廓清晰，线条光洁；（8）节能、环保，污染小，包装形式、规格和样式丰富，可以满足国内外的运输条件；（9）对人体的安全性高，不易被皮肤吸收。其要达到的常规质量方面的基本性能指标如下：（1）在理化参数方面，零下20 ℃常温冷冻交替实验3天，60 ℃老化两周，实验产品与正常理化数据对比变化率小于等于20.0%；（2）在不溶物方面，正常、老化和冷冻后的实验产品用2 000目不锈钢网拦截无不溶物或微量不溶物；（3）在流畅性方面，可以在高低温（10～40 ℃）、高低湿度（40.0%～90.0%）环境下进行常规的流畅性测试以及停机性能、悬空性能、介质匹配性测试；（4）在色牢度方面，干擦、湿擦、耐皂洗、耐水、耐汗渍色牢度均要大于等于3级；（5）在有毒有害方面，依据客户当地法律法规的实际要求，满足易挥发的有机物质（VOC）、《关于限制在电子电气设备中使用某些有害成分的指令》（RoHS）、OEKO-Tex（纺织品生态标签）等。

1.2 涂料墨水的大概组成分析

目前市场上的涂料墨水生产厂家较多，也有不同产品配套，但组分大体相同，按质量分数计大概包括20.0%～40.0%的颜料分散体、10.0%～25.0%的水溶性树脂、5.0%～20.0%的外分散剂、0.5%～2.0%的表面活性剂、10.0%～20.0%的水性有机溶剂、0.1%～0.5%的杀菌剂，余量为水。烫画墨水配方中的颜料分散体可以是黑色、白色、黄色、红色或蓝色；表面活性剂可采用炔二醇类表面活性剂、有机硅类表面活性剂或有机氟类表面活性剂；分散剂可选用本领域内颜料稳定性和降黏特性强的品种；水溶性有机溶剂可选用丙三醇、乙二醇、二甘醇、三甘醇、聚乙二醇、二乙二醇甲醚、丙二醇或吡咯烷酮。配方中一般含有占比较大且Tg≤﹣30 ℃的水溶性树脂，可显著加快墨水的成膜速率，减少因墨水流动性过强导致的图案变形，有助于在质感上匹配承印织物的柔软手感。目前成熟的树脂复配参考如下：（1）丙烯酸酯黏合剂，这类黏合剂成膜后透明度高，色彩光泽度好；（2）聚氨酯类黏合剂，其耐水解性能好、手感柔软，聚酯聚合的称聚酯型聚氨酯，其耐光、耐热性好，有较好的弹性，染色牢度较高且适用于针织物的印花；（3）提高涂料干湿磨色牢度。随着喷墨技术的成熟，涂料墨水已经成熟到可以根据客户实际需求以及布样进行调配。

1.3 涂料墨水印花生产工艺

目前，市场上的涂料墨水按照工艺分为直喷涂料和烫画涂料两种，应针对客户的需求选用不同的工艺。其大概工艺和适用性简介如下：数码直喷适用于大批量印制，工艺描述为喷印→高温发色→成品，基本无需洗去浮色，环保高效，印花手感与布料本身接近。为了更好地提升涂料墨水打印效果，市面上大部分涂料墨水印花方案是用布料，通常通过预处理能显著提高涂料数码印花的得色率、鲜艳度以及色牢度，达到较好的印花效果。数码烫画适用于个性化定制，自2020年开始流行，其工艺描述为烫画膜喷印→撒粉→烫印→成品，具体操作涉及一种PET膜，PET膜上有可转印的涂层组合物，借助热熔粉把PET膜上的涂料墨水图案热转印到布料上，撕离废膜，图案就可以转印到面料表面，经过数码喷墨印花后，对不同织物分别进行不同温度、不同时间的烘焙固色。实验证明：当烘焙温度为120～190 ℃、烘焙时间为6～60 s时，织物固色牢度最高，具体要看布料的厚度进行工艺的微调。

2 数码喷墨印花技术的发展

2.1 数码喷墨印花技术概述

数码喷墨印花技术源于1960年和1970年出现的Millitron系统和Chromojet系统，当时设备较为简陋，喷印技术简单、输出品粗糙，美观度不高。20世纪80年代，用于纸张和薄膜印花的数码喷墨印制技术有了一定的进步，但受各种因素限制，没有得到较好的发展。进入21世纪后，纺织品的市场占有率和市场增长率随着政治法律环境、经济环境、社会文化环境和技术环境的变化呈现出高速提升的趋势，数码喷墨印花技术与时俱进，主颜料色彩的应用已由4色发展到16色，印刷速度已高达150～600 m2/h。先进的数码喷墨印花技术和方法为未来纺织印花的成长提供了新思路，也为规模经济的实现提供了强有力的技术支撑。

2.2 数码喷墨印花技术的使用优点

数码喷墨印花的独特优势颠覆了传统印花模式[3]，为企业开发明星产品和现金牛产品开辟了新路径，可快速扩大企业经济规模并提供市场机会，实现产品高占有率和高利润率，具体优势如下：（1）适合小批量、多品种订单，可用于独幅、连续、定位的喷墨印花；（2）无需制版，批量生产灵活，可快速交货。传统纺织印花从图形制版到实现销售一般需要5～6个月，对市场的响应相对较慢，而数码喷墨技术从图案编辑到输出只要几分钟，大大缩短了生产周期；（3）色彩管理可实现度高。印花图案可在电脑软件上匹配调色软件快速修订，能提高图案鲜艳度、层次性和精细度；（4）设备可投入及转换成本低。喷墨机器占地面积小，低污染、低能耗、低噪音、低折旧率。

2.3 喷墨机器在印花市场中的应用

涂料墨水适用于爱普生、富士、理光、京瓷、柯尼卡、精工等打印头的喷墨机器，目前主要应用于以下方面：（1）T恤直接打印，实现个性化以及打样；（2）服装裁片，匹配大平板和导带机；（3）椭圆机和数码方案，实现传统和现代数码喷墨印花的强强联合；（4）卷对卷的匹布喷墨印花，可引领印花未来的生产技术方向，这种颠覆性生产方式的普及，可满足床上用品、窗帘、沙发布、墙布等细分市场的需求。由于数码涂料印花适用的面料非常多，是一款适用性强、工艺简单的墨水，催生了个性化的定制原生态服饰，恰好符合快节奏和个性化的消费需求。

2.4 喷印前布匹生产技术成熟

为了确保织物的印后综合质量，常规的市场运作方案是在数码喷墨印花之前对生产所用织物进行一定的预处理[4]。预处理是指在纺织布料进行数码喷墨印花前，对织物浸轧防渗化、提高固色效果所必需的化学品，主要目的是防止墨水在织物上形成渗化，并提高颜料墨水在纤维上的着色条件。纺织物常规控制项目如下：（1）控制毛效，预防渗透性超标不合格；（2）控制柔软剂，尤其是拒水型有机硅柔软剂，预防大涂料的附着力超标不合格；（3）上前后处理液，提升色牢度及色彩鲜艳度。以上技术为提高客户的满意度、增强客户黏性、适应市场需求提供了强有力的保障。

3 涂料喷墨发展概况

根据中国油墨协会相关资料以及中国印刷与设备器材工业协会统计，2015—2019年，我国数码喷印墨水市场规模均保持在年均20.0%以上的增长速度，市场空间较大。数字喷墨印花技术不仅能大大提高我国纺织品在国际市场上的竞争力，还能有力促进世界各国的技术交流，提高世界各族人民的生活水平与幸福感指数。用涂料代替染料进行喷墨印花能适应高品质、小批量、多品种的市场需要，且布料前后处理技术较为成熟，可投入规模生产收益的时效性强，涂料数码喷墨印花的发展会快速产生规模经济效应，市场前景与潜力较好。这也要求喷墨墨水生产供应商输出色域广、颜色正、产品通用性强、质量稳定性好、成本低的产品来迎合市场发展需求，促使喷墨产品及其产业链向经济规模化和产业化发展等。