第二节 印花工艺简介
纺织品印花的方法和印花的方式很多,不同类别的印花设备和技术原理决定了不同的印花方法,不同印花材料(如染料)的使用又决定了不同类别的印花方式。不同的印花方法不但对纹样设计的要求有所侧重,也会直接影响和制约着印花产品的最终效果。随着印花技术和印花材料的不断发展和创新,印花方法的种类越来越丰富,印花工艺技术的发展变化,势必促使印花纺织产品的面貌不断发展和变化。
一、印花方法
印花方法的种类,是根据织物印花所采用的不同技术设备之间的区别划分的。典型的纺织品印花方法有如下几种:
1.模板印花
模板印花是一种原理简单且比较简陋的印花方法。模板印花是在木模(或钢模)上刻出凹凸的花纹形成花板,然后采用盖印图章的方法,将蘸上染料的花版压印到纺织品上,从而获得纹样。这种相对原始的印花方法弊端比较多,如在批量化生产及多套色印花的情况下,劳动强度大,生产效率低,印花的对版也相对困难。目前,模板印花是一种已经基本被淘汰的印花方法,但作为一种可以说明织物印花原理的简单工艺形式,了解它仍有非常现实的意义。
2.型板印花
型板印花方法,是首先在纸板、金属板或PVC材质的板材上雕刻出漏空的纹样,形成印花的花板,然后将花板覆盖于待印花的纺织品表层,再将调制好的染料色浆涂刷于花板的漏空处,从而获得花纹。这种印花工艺,由于受到纹样的大小和工艺变化范围较大的限制,同样不适用于规模化、批量化生产。目前,只有少数手工印花厂用这种方法印制手帕、头巾、毛巾等小规模、小规格的纺织产品。
3.滚筒印花
滚筒印花技术是在20世纪70~80年代仍用于纺织品印花的主流方法。滚筒印花是采用刻有凹形花纹的铜质辊筒制成花板,通过施压,在纺织品上完成印花的方法。滚筒印花机的形式也比较多,有立式、斜式、平式、放射式等。滚筒印花工艺产量高、成本较低,适合印制比较精细的纹样效果。但滚筒印花常常受到花型的大小及套色数量多少的限制,印制的织物幅宽比较窄,印制的色彩浓艳程度也不理想,存在很多缺陷。从目前比较普及的纺织品印花生产角度看,滚筒印花已经不再是主流的印花技术。
4.筛网印花
筛网印花方法是使印花色浆透过筛网表面的镂空纹样部分压印在织物上的工艺。是当代纺织印花产品机械化、批量化生产的主要方法之一,是采用比较广泛的技术。
筛网印花方法的种类又分筛框(平板网)、筛辊(圆网)两种。筛网印花方法中的平板筛网印花,又分手工平板筛网印花和机械平板筛网印花两种。筛网印花工艺但有明显的传统镂空板印花工艺的特征。
(1)手工平板筛网印花。手工平板筛网印花的方法在20世纪60~70年代末仍在使用,多用于丝绸织物的印花和丝绸艺术品的印花。尽管这种印花方法劳动强度较大,但几乎没有纹样套色的限制。
(2)机械平板筛网印花。机械平板筛网印花工艺的采用时间相对晚一些,且多用于规格、尺寸较大的纺织品类印花,如床单、窗帘、装饰面料等。这种工艺的采用极大程度地降低了工人的劳动强度,提高了产品的印制质量和产量,适合批量生产的要求。产品的规格更加适应使用要求的逐渐提高。
(3)圆网筛辊印花。圆网印花方法是在平网印花与滚筒印花方法结合的基础之上发展起来的一种更有效率的印花方法。这种工艺兼具滚筒印花印制效率高、平网印花印制面积大、适合宽幅织物、能印制大花型等特点,是一种在印花技术发展方面较具突破意义的纺织品印花方式,在现代纺织产品印花的生产过程中得到了广泛的使用。
5.转移印花
转移印花是将事先印制在特制纸张上面的花形纹样,利用热压等不同的方法,转移压印到织物上的工艺。转移印花同样是现代纺织印花产品生产领域中相对便捷、运用也较为广泛的印花方法之一。转移印花的具体方式至少有以下四种。
(1)气相转移印花。气相转移印花也称热升华转移印花。这种方法充分地利用高温条件下易挥发性染料汽化的特点和对于这种染料具备良好吸收性能的化纤类织物,使染料在气化的过程中通过压力和织物结合。转移印花的温度常常高于180℃。
(2)熔融法转移印花。熔融法转移印花是采用热压的方法,选择含有蜡质等成分的染料,将转移印花纸上面的纹样熔融转移至与之相接触的织物上。
(3)脱模法转移印花。即利用含有黏着剂的染料,在热压条件下,使纹样层从印花纸脱离,再黏合到与之相接触的织物上。
(4)半湿法转移印花。这种工艺多用于水溶性染料,待印花的织物预先控制一定的含湿量,然后使染料在湿态下通过热压泳移,从转移印花纸转印到织物上。
6.数码印花
数码印花技术是计算机技术和传统纺织品印花技术结合的产物。它借助于数码设备的软件和硬件,直接利用电子图形文件即可进行和完成纹样印制操作的技术。目前的数码印花方法大致有两类,一类是数码直接印花,一类是数码转移印花。
(1)数码直接印花。数码直接印花也称数码喷射印花,是利用数码喷射机将染料直接喷射在织物面料上形成纹样的印花方法。
(2)数码转移印花。即利用图形喷绘机将染料喷印在转移印花纸上形成纹样,再利用热转移烫印机将转移印花纸上的纹样转移印制到织物上的间接印花方法。
7.其他印花方式
在不同类别纺织品印花技术的应用中,由于印花过程中所采用的染料不同、面料不同、具体的印花方式与印花过程也会有所不同。除主流印花方法之外,还有许多其他的印花方式,比较典型的有以下几种。
(1)直接印花。在白色或浅色织物上,直接印上各种颜色的印花色浆(染料),再通过不同的后处理过程得到所需要的纹样。
(2)拔染印花。拔染印花方式包括了两个类别:色拔和拔白。
①色拔:色拔印花是先将需要印花的织物染色,再进行印花的方式。印花色浆中含有能够破坏织物事先染成底色的药剂和染料,同时色浆自身又能够在织物上上染着色。
②拔白:拔白是另一种拔染印花的方式。是采用特殊的印花浆料,浆料中并不含有染料,这种浆料助剂仅仅可以用来破坏事先染好的坯布底色,使染过地色的织物上印制特殊浆料的花型部位重新变成坯布原有的颜色。
(3)防染印花。防染印花方式是首先在织物上印上能够防止染料上染的印花色浆,这个防止染料上染的部分通常就是纹样的部分,然后再进行织物的染色,从而保留不被染色的纹样。在一种印花色浆内加入能够防止另一种色浆在叠印时发色的助剂,这种工艺也是防染印花的一种方式。
(4)泡泡纱印花。泡泡纱印花起泡的原理,是利用了棉纤维遇到浓碱会彭化发生收缩的特性。泡泡纱的印花工艺大体有以下两种。
①碱泡泡纱印花:印花机首先在织物上印制间距相等的直线条的浓烧碱,致使棉纤维局部有碱,局部无碱。经过水洗,未与浓烧碱接触部分的纤维,由于受到临近印有碱的部分纤维膨化收缩的作用形成褶皱而挤压成泡。
②树脂泡泡纱印花:利用了防碱树脂的防水性和不吸收碱的原理,首先将防碱树脂或含有防碱树脂的印花浆料印到织物上,起到防碱作用,织物在浸轧碱液时,没有印上防碱树脂的棉纤维(含碱的纤维)经过水洗发生膨化收缩,使织物挤压起泡。
(5)立体印花。立体印花方式的重点在于印花所使用的色浆,印花的色浆由多种原料组成,其中包括热塑性树脂、发泡剂、黏合剂、着色剂、添加剂以及染料。印花后的织物经干燥、高温焙烘,花纹部分隆起变厚,呈现出立体的状态。
(6)植绒印花。植绒印花方式也是一种转印技术,是在织物表面先印上黏合剂,再利用一定电压(通常是高压)的静电场,通过丝网的孔隙,使短纤维垂直方向均匀地栽印到涂有黏合剂的织物表面上,再经过高温固化成型,从而完成印花。
织物印花的方法多种多样,印花设备及工艺也各有自身的优势与欠缺,对织物的选择和印制的纹样效果也有不同的侧重和要求。适当地了解各种不同类别的印花设备及印制原理,是做好纺织品纹样设计必须了解和掌握的常识。
二、典型印花设备原理简介
了解常用印花技术的原理和印花制板的工艺,是从事印花纹样设计的必要基础。
1.滚筒印花及制板工艺
(1)滚筒印花。滚筒印花是通过雕刻出凹形花纹的辊筒,把印花色浆施加在织物上的工艺。滚筒印花及在连续印花的过程中,印花色浆存留在低于辊筒表面的凹槽里,利用钢制的刮刀清除辊筒表面的残余色浆,通过压力达到印花。
滚筒印花机是具有现代结构的印花机器。滚筒印花技术大大提高了纺织品印花的效率和质量。滚筒印花机使用的印花辊筒,是印花机的关键部件,即我们通常所说的花板部分。印花辊筒是铸造而成的中空的圆筒。辊筒的材质一般是紫铜的,有两种类型,一种是纯铜材质的,另一种是镀铜材质的(图1-1)。
(2)滚筒印花制板工艺。滚筒印花的制板工艺是印花生产过程中的重要环节。制板的过程就是铜辊形成花板的过程,工艺比较特殊,过程比较繁杂,制板工艺的种类也比较多,如缩小腐蚀雕刻、喷涂雕刻、照相雕刻、电子雕刻、钢芯压纹雕刻等。
缩小腐蚀雕刻制板工艺,是滚筒印花常用的制板方法。这种方法是首先选择纹样的完整循环单位,将这个纹样循环单位放大到平面锌板上面,并把它描绘出来。放大的纹样用手工方式按原样进行着色,完成纹样的分色。再用手工的方式按纹样的轮廓在锌板表面雕刻出凹形线条。纹样当中面的部分一般用较密集的平行斜线刻出,完成锌板的雕刻,并以此作为每个不同颜色花筒雕刻的依据。
图1-1 滚筒印花机剖面及印花原理示意
1 承压滚筒
2 毛衬布层
3 环状印花胶毯
4 衬布
5 印花织物
6 印花雕刻辊
7 给浆轴
8 色浆槽
9 除色浆刮刀
10 除杂小刀
然后,将雕刻好的锌板放到缩小机的板座里,雕刻工人随着锌板上的线槽移动缩小机的龙头杆。另一面,金刚钻头在事先涂上防酸蜡层的铜辊弧面上按纹样原比例划动并刻入蜡层,将蜡层下面的铜质部分裸露出来。每一种颜色一般情况下对应雕刻一个花辊,依次完成不同花辊的雕刻后,将雕刻好的铜辊放入酸槽,根据凹槽含染料多少的印制要求进行定时腐蚀,从而形成表面凹槽纹样的印花辊筒。为了保持印花花辊在持续印花过程中的抗磨损性能,需要将雕刻好的印花辊筒进行镀铬处理,然后就可以用于纺织品的印花了。
2.筛网印花及制板工艺
(1)筛网印花。筛网印花包括平板筛网印花和圆网印花两种不同的方法。印花方式有别,印花原理相同。
机械平板筛网印花技术的应用时间较早,是在手工平板筛网印花方法的基础上发展起来的一种自动化印花方式。机械平板筛网印花的机械设备大致可以分为两种,一种是网动式,另一种是布动式,后者比较常见。布动式平板筛网印花过程,是粘贴在印花胶毯上的待印花织物随着胶毯间歇性向前移动,每一个间歇的行程是一个筛网循环的距离。面料随着不同的花板位置有节奏地移动,当面料停下来,不同的花板同时下降压到织物的表面,同时在机械联动的状态下,通过印花的刮刀把染料刮压到织物上完成印花环节。完成不同套色的印花。然后花板自动抬起,进入下一个循环的印制过程。最后通过印花织物的烘干、胶毯清洗等环节完成整个工艺流程。机械平板筛网印花的优势在于适合印制比较大的纹样循环和比较大的纹样,印花速度不是很快,方便及时发现印花中出现的问题。
圆网印花技术是在机械平网印花技术的基础上发展起来的一种自动化程度更强、效率更高的印花方法,实现了织物的连续印花。从印花的产量、成本、织物品种的适应性、印制质量以及操作方面都更加优越。圆网印花机的种类很多,有放射式、立式、卧式、平网圆网联合式印花机等。其中卧式圆网印花机是应用最为普遍的一种织物网印机械(图1-2)。
圆网印花机的印花原理,是通过圆网内部与筛网内壁相切的刮刀,将染料色浆刮压过筛网花型的孔隙,将花纹印制到织物表面。圆网印花机的对花、印制的原理与滚筒印花原理有很多相近之处,但是没有滚筒印花机那样一套比较复杂的给浆系统,而仅有一根可以活动深入到筛辊内的金属管,既作为刮刀的刀背,又作为给浆管,大大降低了印花操作的复杂程度,与机械平网印花手动给浆的方式相比更加先进。
图1-2 圆网印花机花辊剖面及印花原理示意
1 圆网花辊
2 纹样开孔面积
3 印花浆喂入处
4 刮刀的刀刃
5 液面控制装置
6 织物和印花部位
7 橡胶衬毯
圆网印花比滚筒印花效果的色泽更浓艳,且不存在串色问题。由于筛辊的重量远远轻于铜辊,所以劳动强度低。印花筛辊的制作成本比较低,印制的套色数量比滚筒印花多。
(2)筛网印花制板工艺。平板筛网与圆网由于材料、形式不同,制板工艺也有区别,但基本的制板原理是相同的。
平板筛网印花的花板多由筛框、筛网构成。由于机械平网的花板面积较大,多选用轻型的金属材料。筛网的种类也比较多,有真丝、锦纶丝、涤纶丝等,统称为绢网。绢网网孔的疏密程度不一,对应不同的印花要求,通常以目数作为单位标准,数字越小网孔越大,数字越大网孔越小。平板筛网制版的流程大致分为选网、绷网、制板等。制板常用的方法是感光法,在筛网表层涂布感光材料,利用分好色的黑白花稿进行感光,然后处理掉没有曝光老化的部分胶层形成花板。
圆网印花所使用的网辊,是采用钢芯压轧胎模,然后电铸镍成型而得到的无接头的网辊。圆网印花的制板同样采用感光制板工艺,需要制作黑白稿,为纹样的连排(循环)、感光做准备。首先,在电铸成型的圆网上,涂布感光乳液胶层,然后用黑白稿感光法,将非图案部分的网孔用曝光后硬化的胶层封闭,仅保留图案部分的网孔,使色浆能够从网孔中渗出,以便达到印制纹样的目的。圆网印花的制版过程比较繁杂,包括审样、修接花型单元、开接板、平贴花样、裁剪描样片、划规格线、符合定位、分色描绘、对花、修露白、涂边、检查等若干流程。所以,纹样设计的好与坏、是否符合规范、分色是否清楚、纹样是否适合制板等因素都直接影响到最后的印花质量(图1-3~图1-8)。
3.转移印花及印花纸的印刷
(1)转移印花。转移印花技术是传统印花技术与印刷技术结合的印花方法。在纺织品转移印花中运用比较广泛的是气相转移印花,也称热升华转移印花。转移印花首先是利用印刷的方式,在特殊的纸上面印制出纹样,印花所用的染料,大部分是分散染料,这类染料具备在高温的状态下升华汽化的特征,通过高温、高压的条件,使转移印花纸上的染料得到挥发,再利用与之相接触的织物对于挥发染料的良好吸收性能,使染料通过热升华附着在织物上,从而形成印花(图1-9)。
图1-3 机械平网印花机花板
图1-4 平网印花机刮刀
图1-5 圆网印花机
图1-6 电铸镍圆网花筒
图1-7 圆网印花机给浆系统
图1-8 胶片感光机
转移印花工艺的直接成本比一般印花方法的成本略高些,但印花过程简单,综合成本又不一定高于其他印花方法,从印制效果方面看,优势也十分明显,能够获得照相复制的效果,且印花操作简便,织物无需进行过多的前后处理,印花织物手感好,同时也比较环保,是目前仍被广泛采用的印花方法。
(2)转移印花纸的印制。转移印花技术中的关键是转移印花用纸。印制转移印花纸的制板工艺是,首先在电脑中用专业的分色软件把图案按色系进行分色,每个色系对应一个锟筒。由于辊筒的圆周没有太大限制,花型的回位尺寸受限性也比较小。然后,把分色数据输出到激光雕刻机上,利用激光雕头在事先镀好膜的锟筒上进行精雕。雕刻好所有的锟筒后,就可以印制转移印花纸了,锟筒雕刻过的部位在上机时可以附着油墨,油墨用分散性染和浆料混合制成,通过不同的花辊,把不同色系的颜色印在转移印花纸上,最后形成用于印花的转移印花纸(图1-10、图1-11)。
图1-9 转移印花机剖面及印花原理示意
1 加热滚筒
2 转移印花纸
3 转印织物
4 衬纸
5 印花衬毯
6 印花后织物
图1-10 转移印花纸印花机
图1-11 激光雕辊机
4.数码印花及印制原理
数码印花技术与传统的印花技术存在着很大的区别,印花的前期过程变得相对简单,印花板的概念也相对模糊。不论是数码直接印花,还是数码转移印花,两种方式除了印制的面料类别的区别以外,基本原理是相同的,都是通过数码技术实现纹样的打印。所以,数码印花的纹样效果也大大地超过了传统印花工艺,甚至可以说,数码印花对纹样的表现方法已经不再有任何限定,有什么样的电子图形文件,就可以印制出什么样的纹样效果(图1-12~图1-14)。
图1-12 数码印花喷绘机
图1-13 转移烫印机
图1-14 数码喷射印花机
目前,数码印花常用的两种方式的区别在于,数码直接印花所使用的染料是活性染料,数码转移印花所使用的染料是分散染料。由于染料类别不同,其所对应的织物类别也不相同,这样也决定了两种印花方法的区别。数码直接印花对应的是棉、麻类织物,数码转移印花对应的是化纤类织物。数码直接印花工艺过程需要对织物进行印前、印后的不同处理,这样才能够达到印花牢度等要求,虽然直接,但工艺流程较之数码转移印花还是相对繁杂。而数码转移印花在发扬传统的转移印花优势的基础之上,更环保、更快捷,也更有效率。
数码印花技术具有很多优势:不受套色限制、工作周期短、能够满足个性化的需求、图像清晰逼真、污染小、操作简单等。但是,由于印制效率相对较低,也形成了数码印花技术的瓶颈。不适应批量化生产是数码印花技术目前的劣势,相信在不远的将来,随着数码技术的不断进步以及新型材料的不断研发,数码印花技术必将迎来更加成熟的明天。