淺談噴墨印花技術及噴墨墨水

發布時間 | 2024-11-29 09:43 分類 | 粉體應用技術點擊量 | 1064

涂料顏料

導讀：近年來國內噴墨印花技術及噴墨印花墨水質量取得了很大的進步，墨水的穩定性、色彩飽和度、與噴頭和供墨系統的匹配性、與面料的適應性以及研磨、過濾、分散等關鍵技術指標和生產工藝均已實現重大...

噴墨印花技術，又稱紡織品數碼噴墨印花，是一種通過噴墨印花機噴射墨水到織物表面來實現圖案構建的技術。作為一種新型的、無接觸式的、無廢液排放的、綠色清潔紡織品加工方法，噴墨印花技術生產出來的織物具有較高的分辨率、輪廓清晰度好、色彩鮮艷度高。相較傳統的印花方式，無須分色、描稿，全程實現數字化，操作簡單，工藝流程短，花型設計靈活，工藝重現性好。經過近幾年的快速發展，噴墨印花技術已基本成熟，能夠滿足工業批量化生產需求。接下來，小編將帶領大家認識噴墨印花技術。

工藝流程圖（圖源：文獻1）

工作原理

噴墨印花技術綜合應用了信息處理、計算機、電子技術和新材料多領域的科技，用數字攝像機、數字照相機等手段，將需要的印花圖案以數字形式輸入計算機，經過RIP軟件處理后，再通過計算機控制的噴墨印花機噴頭，直接將印花墨水噴射到織物上，印制出所需的各種圖案。噴墨印花的工作原理涉及噴頭、墨水系統和控制系統等多個組成部分。

噴墨印花系統原理示意圖（圖源：文獻4）

1、噴頭

噴頭作為噴墨印花機中最關鍵的組件之一，其性能直接影響到印花的速度與質量。噴墨印花技術的噴墨方式主要包括連續噴墨技術、按需噴墨技術。連續噴墨技術又可以分為偏轉閥式連續噴墨、二位連續噴墨以及多位連續噴墨。前者是使墨滴在空氣閥的作用下有選擇地噴射到承接基質上形成印花圖案，后兩者是首先讓墨滴通過充電電極，使墨滴帶有電荷，其次讓墨滴通過高壓偏轉電極板，按照預定的軌跡偏轉，最后噴射到打印基質上形成印花圖案或文字，如果墨滴無需打印，則會被偏轉到回收槽內，進而返回到墨水循環系統，以便后續重新使用。按需噴墨技術可分為壓電式、氣泡式和閥門式等噴墨方式，壓電式按需噴墨技術是通過輸入電信號，以控制噴頭中的壓電晶體，進而使其擠壓墨水，讓墨水從噴頭中噴射出來；氣泡式按需噴墨技術是通過輸入電信號，使噴頭內的電阻瞬間加熱到高溫狀態，進而讓墨水汽化形成氣泡，從而推動墨水的噴出，當電阻冷卻時墨水會重新充滿墨室；閥門式噴墨印花技術是利用電磁閥控制墨水在空氣中的流動，使墨滴噴射到基材上的技術。其中的噴頭數量和排列方式取決于印花所需要的分辨率和復雜度。

2、墨水系統

墨水系統包括墨水存儲、墨水輸送系統、恒溫系統、墨水回收系統以及墨水噴射控制系統。墨水存儲是用于存放墨水，可以是外接的墨盒或大容量墨水罐；墨水輸送系統負責將墨水從存儲裝置輸送到噴頭，以確保持續的墨水供應；恒溫系統是使墨水維持在適宜的溫度范圍內，以保證墨水的流暢性和噴射的穩定性；墨水回收系統是指將未噴射的墨水或噴射到回收槽的墨水回收，以避免浪費。墨水噴射控制系統是指控制墨水從噴墨頭噴射出來的過程．墨水噴射的控制通常通過電磁閥、壓力調節器和墨水泵等裝置實現，以確保噴墨質量和穩定性。

3、控制系統

控制系統是噴墨印花的核心部分，主要是用于控制噴頭和墨水系統的。它是由計算機、RIP控制軟件和傳感器等組件共同構成，其中計算機負責數據處理、圖案設計和操作控制；RIP控制軟件可以將圖像、文字轉化成噴墨印花機能夠識別的點陣信息，進而控制噴頭的噴射頻率、位置和顏色選擇，將點陣信息表達在織物上；傳感器則用于監測墨水和織物的狀態，及時的給工作人員提供反饋，以便調整參數。

噴墨印花墨水

噴墨印花墨水作為噴墨印花技術的主要耗材，是影響印花產品質量的關鍵因素之一。其一般由著色劑、分散介質和添加劑組成。其中，著色劑可賦予印花產品豐富的顏色。分散介質是噴墨印花墨水的主要載體，可分為水和有機溶劑，其具有溶解著色劑、調節墨水黏度以及提高墨水穩定性等作用。添加劑主要根據墨水的性能需求進行添加。常用的添加劑有分散劑、表面活性劑、抗菌劑、pH調節劑、保濕劑、消泡劑等，其中分散劑有助于分散染料或顏料色漿的研磨分散，提高墨水的分散穩定性能；表面活性劑可以調控墨水的表面張力，使之達到噴射要求，同時也對染料起助溶作用；抗菌劑可防止墨水在貯存過程中發生霉變以及防止霉菌堵塞噴墨印花機中的墨道；pH調節劑可以使墨水呈近中性，防止其對噴頭及墨路系統的腐蝕；保濕劑可以防止噴口墨水干竭過快發生阻塞而造成噴墨障礙，以及調控墨水在紡織基材上的擴散與滲透現象；消泡劑在噴墨墨水中起抑泡、消泡和破泡作用，主要可降低印花疵點出現的概率。

從配制印花墨水的溶劑角度，印花墨水可以劃分為水性墨水和溶劑型墨水，由于水性墨水基本能滿足紡織品印花的需求，因此目前噴墨印花用墨水都是水性的。從墨水中的著色劑角度，噴墨印花墨水又可劃分為染料墨水和顏料墨水，常用的染料墨水包括活性染料墨水、酸性染料墨水、分散染料墨水以及天然染料墨水。在墨水中，純化過的染料顆粒以溶解或分散的狀態分布于水中，理論上所有的染料都可以制成印花墨水。

墨滴在不同織物上的擴散形狀（圖源：文獻3）

噴墨印花墨水性能要求

噴墨印花墨水的性能要求通常與所使用的印花設備以及印花織物緊密相關，所以并不能給出一個具體的數值范圍。通常情況下，印花墨水的性能要求表現在黏度、表面張力以及穩定性3個方面，有時候還包括電導率．黏度和表面張力是影響墨滴形態的重要指標，對于噴頭噴嘴處液滴的斷裂位置、液滴尺寸和液滴速率以及衛星液滴的形成具有至關重要的影響。黏度較大時，不僅墨滴的噴射速度會受到影響，還會因為噴頭中墨水流動速度低導致噴頭堵塞；黏度較小又會導致噴出噴頭的墨水無法形成墨滴，影響印花的清晰度。Tolman根據熱動力學理論表明，墨水的表面張力會影響形成墨滴的大小，表面張力越大，形成的墨滴尺寸越小。降低印花墨水的表面張力有利于墨水在印花織物上的擴散和潤濕作用，使染料與纖維獲得更好地接觸，但是擴散效果太好，又會反作用于印花效果，導致印花圖案的輪廓性差，因此印花墨水的黏度和表面張力應該處在一個合適的范圍。印花墨水應該具有較好的穩定性，由于染料之間相互作用力的存在，染料分子之間經常發生聚集，聚集后的染料顆粒很容易堵塞噴頭。氣泡式按需噴墨方式由于會出現瞬間的高溫，還要求印花墨水具有較好的耐高溫穩定性。在壓電式按需噴墨和連續噴墨印花設備中，由于墨滴需要帶有電荷才能在磁場中發生偏轉，所以要求墨水具有一定的電導率。此外，印花墨水應處于合適的、穩定的某一pH范圍內，使其既有利于抑制染料水解、促進染料與纖維的反應，還不會腐蝕噴頭對印花設備造成損壞，墨水中染料的平均粒徑最好小于0.5μm，最大粒徑不超過1μm。