楊 軍,陳 鎮(zhèn),*,蔣國(guó)華,粟建權(quán)
(1.湖南工程學(xué)院 生態(tài)紡織材料及染整新技術(shù)湖南省高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,湖南 湘潭 411104; 2.湖南工程學(xué)院 紡織服裝學(xué)院,湖南 湘潭 411104; 3.廣州市簡(jiǎn)高紡織品有限公司,廣東 廣州 511400)
我國(guó)紡織品數(shù)碼印花的發(fā)展現(xiàn)狀及研究趨向
楊 軍1,陳 鎮(zhèn)1,*,蔣國(guó)華2,粟建權(quán)3
(1.湖南工程學(xué)院 生態(tài)紡織材料及染整新技術(shù)湖南省高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,湖南 湘潭 411104; 2.湖南工程學(xué)院 紡織服裝學(xué)院,湖南 湘潭 411104; 3.廣州市簡(jiǎn)高紡織品有限公司,廣東 廣州 511400)
紡織品數(shù)碼印花市場(chǎng)反應(yīng)迅速、花型精美時(shí)尚、工藝降耗減排,順應(yīng)了當(dāng)前我國(guó)制造業(yè)綠色、智能、可持續(xù)化發(fā)展的要求,符合當(dāng)前人們對(duì)個(gè)性、時(shí)尚和高品質(zhì)紡織品印花的需求,大大加快了傳統(tǒng)印花產(chǎn)業(yè)變革進(jìn)程,是紡織品印花技術(shù)發(fā)展的重要方向。對(duì)我國(guó)紡織品數(shù)碼印花行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行了分析,闡述了紡織品數(shù)碼印花的優(yōu)勢(shì),指出了潛在的主要問(wèn)題,介紹了數(shù)碼印花近期的主要研究方向。
數(shù)碼印花;紡織品;現(xiàn)狀;研究趨向
數(shù)碼印花是印花技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)有機(jī)結(jié)合的產(chǎn)物,它以電腦制圖、數(shù)字制造、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)為依托,通過(guò)對(duì)印花設(shè)備及生產(chǎn)工藝智能化控制,把圖像信息輸入電腦,經(jīng)分色系統(tǒng)編輯計(jì)算,再由噴印系統(tǒng)把染料直接噴印到織物或介質(zhì)上,從而獲得精美的印花圖案。
上世紀(jì)60-70年代美國(guó)Miliken公司和奧地利Zimmer公司開發(fā)出可用于地毯印花的低分辨率(9~18 dpi)數(shù)碼印花設(shè)備;上世紀(jì)80-90年代后,荷蘭Stork公司將數(shù)碼印花的分辨率提高到360~720 dpi,速度提高到4.6 m2/h,具備了工業(yè)應(yīng)用的可能;進(jìn)入本世紀(jì)以后,高性能數(shù)碼印花設(shè)備不斷涌現(xiàn),如意大利Reggiani公司Dream數(shù)碼印花機(jī)、美國(guó)DuPont公司Artistri數(shù)碼印花機(jī)等[1]。與此同時(shí),數(shù)碼印花也開始進(jìn)入到中國(guó)。
2014年,全球數(shù)碼印花市場(chǎng)總值約為8.54億美元,其中,歐洲占46.5%居首位,亞太地區(qū)占27.2%(如圖1)。產(chǎn)值前6強(qiáng)國(guó)家依次是:意大利>中國(guó)>美國(guó)>土耳其>印度>巴西,年復(fù)合增長(zhǎng)率前6強(qiáng)國(guó)家依次為:印度>中國(guó)>巴西>土耳其>美國(guó)>意大利[2]。雖然市場(chǎng)總值和年復(fù)合增長(zhǎng)率中國(guó)都排在第二位,但中國(guó)市場(chǎng)發(fā)展?jié)摿薮?,是全球未?lái)最重要的市場(chǎng)基地之一。
圖1 2014年全球各地區(qū)數(shù)碼印花產(chǎn)值分布
2014年亞太地區(qū)主要國(guó)家數(shù)碼印花市場(chǎng)產(chǎn)量及產(chǎn)值排序?yàn)椋褐袊?guó)>印度>印度尼西亞>泰國(guó),中國(guó)均遙遙領(lǐng)先于其他國(guó)家(圖2、圖3)。
圖2 2014年亞太地區(qū)主要國(guó)家數(shù)碼印花產(chǎn)量
從圖4和圖5可以看出,我國(guó)傳統(tǒng)印花織物產(chǎn)量從2001年的43.67億m發(fā)展到2014年的195.5億m(為全球產(chǎn)量的近30%),但增長(zhǎng)率在2004年達(dá)到33%的峰值后一路下滑至個(gè)位數(shù),2014年增長(zhǎng)率僅為4.6%,這說(shuō)明傳統(tǒng)印花在需求量和技術(shù)上已難有新的突破。相反,數(shù)碼印花卻在近年來(lái)呈現(xiàn)著快速增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì),2011年曾創(chuàng)出年增長(zhǎng)55.6%的記錄,但是在產(chǎn)量上和傳統(tǒng)印花相比卻還不足其4%,在發(fā)展上也遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于歐美國(guó)家[3],根據(jù)SmithersPira最新的研究顯示:2015年歐洲的數(shù)碼印花布產(chǎn)量占到全球總產(chǎn)量的64%,中國(guó)僅占6%(圖6),這說(shuō)明中國(guó)數(shù)碼印花市場(chǎng)還潛力巨大,中國(guó)印染行業(yè)協(xié)會(huì)會(huì)長(zhǎng)陳志華認(rèn)為數(shù)碼印花行業(yè)即將進(jìn)入大爆炸時(shí)期[4]。
圖3 2014年亞太地區(qū)主要國(guó)家數(shù)碼印花產(chǎn)值
圖4 2001-2014年國(guó)內(nèi)傳統(tǒng)印花織物產(chǎn)量
圖5 2002-2014年國(guó)內(nèi)傳統(tǒng)印花年產(chǎn)量增長(zhǎng)率
圖6 2015年全球數(shù)碼印花產(chǎn)量分布
(1)數(shù)碼印花精度已可達(dá)到2 880 dpi(傳統(tǒng)的篩網(wǎng)印花約200 dpi),理論上數(shù)碼印花的顏色可達(dá)1 670萬(wàn)種,精度和套色的提升和突破,及計(jì)算機(jī)對(duì)顏色精準(zhǔn)控制、印品與原稿圖像的高度一致性,使得數(shù)碼印花相比傳統(tǒng)印花有了無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì),大大拓展了花型圖案的設(shè)計(jì)空間,使產(chǎn)品花紋清晰、花型逼真、色彩豐富、過(guò)渡自然、視感精美、質(zhì)量穩(wěn)定、檔次提升。同時(shí),21世紀(jì)作為一個(gè)彰顯個(gè)性的時(shí)代,消費(fèi)者已開始通過(guò)量身訂制,再將圖案、資料和需求通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)傳輸給廠商,獲得個(gè)性靚麗、撞色大膽的服裝來(lái)展示自己的風(fēng)格。因此,數(shù)碼印花成為當(dāng)今時(shí)尚界達(dá)人們用來(lái)詮釋流行的最佳元素之一[2],產(chǎn)品精美、時(shí)尚、個(gè)性、有檔次。
(2)數(shù)碼印花生產(chǎn)過(guò)程全部由計(jì)算機(jī)智能化控制,無(wú)需制版,不受花型套色限制,圖像可隨時(shí)修改,訂單數(shù)量可大可小,交貨速度快。相比之下,傳統(tǒng)印花需分色、制網(wǎng)、配色、調(diào)漿、打樣、印花、后處理等繁瑣過(guò)程,花型顏色越多,需要的版數(shù)越多,準(zhǔn)備時(shí)間就越長(zhǎng),且生產(chǎn)批量越小,生產(chǎn)成本就越高,已無(wú)法適應(yīng)“快時(shí)尚”的需求。數(shù)碼印花可對(duì)庫(kù)存做到精準(zhǔn)控制,企業(yè)僅需精確印制所接訂單產(chǎn)品數(shù)量,倉(cāng)庫(kù)里僅需儲(chǔ)存白布,當(dāng)新單來(lái)臨時(shí),可以使用倉(cāng)庫(kù)中的白布來(lái)印花,不會(huì)產(chǎn)生印花產(chǎn)品庫(kù)存,有利于節(jié)約成本和倉(cāng)儲(chǔ)管理[5],生產(chǎn)過(guò)程反應(yīng)快速、加工智能、生產(chǎn)靈活、庫(kù)存精控。
(3)據(jù)統(tǒng)計(jì),傳統(tǒng)印花約有30%的染料不能與纖維結(jié)合,在水洗時(shí)被洗去而產(chǎn)生污染;而數(shù)碼印花通過(guò)電腦精確控制墨水按需分配,染料用量?jī)H是傳統(tǒng)印花的40%左右,且?guī)缀跏橇憷速M(fèi),僅有5%在后處理時(shí)被洗去,產(chǎn)生的污染量?jī)H為傳統(tǒng)印花的1/15[6]。另一方面?zhèn)鹘y(tǒng)印花還需要沖洗花版及印花后水洗、皂煮去浮色,能耗大,污染也大;而數(shù)碼印花過(guò)程中蒸化固色、皂洗和水洗程序較短,蒸汽、煤、水消耗少,同時(shí)也不需要絲網(wǎng)、銀筒等材料,因此,可實(shí)現(xiàn)50%以上的能源、材料節(jié)約率。另一方面,傳統(tǒng)印花需要專門的描稿間、制版間、寬敞的印花車間等,廠房造價(jià)高、投入大,且車間環(huán)境較差,印花工序復(fù)雜,需要4~5名工人操作,而數(shù)碼印花生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)占地面積相對(duì)小,噪聲低,設(shè)備操作簡(jiǎn)便,可縮減到一名工人操作電腦程序即可。同時(shí),工作環(huán)境整潔,場(chǎng)地溫濕度恒定、適宜,工藝檔案數(shù)字化保存,節(jié)能減排、降耗降躁、省時(shí)省力、省工省地。
盡管近年來(lái)數(shù)碼印花取得了長(zhǎng)足發(fā)展,但也還存在一些問(wèn)題。
3.1 噴頭昂貴易堵
當(dāng)前國(guó)內(nèi)數(shù)碼印花的噴頭完全依賴進(jìn)口,基本被日本精工SPT、英國(guó)XAAR賽爾、美國(guó)Spectra等巨頭壟斷,價(jià)格昂貴,因此,在很大程度上,噴頭的質(zhì)量和壽命決定了數(shù)碼印花產(chǎn)品的質(zhì)量和加工成本。噴頭的制造涉及到機(jī)械、材料、電子等多個(gè)行業(yè),技術(shù)含量高,加工難度大,出現(xiàn)問(wèn)題的幾率也大,常在高速印花時(shí),因不同織物、不同的加工工藝及不同的墨水性能(表面張力、黏度和電導(dǎo)率等的差異),引起噴頭斜噴或者堵塞而產(chǎn)生次品,另一方面,也影響了噴頭的壽命,增加了企業(yè)的生產(chǎn)成本[7]。
3.2 墨水成本高
數(shù)碼印花墨水價(jià)格較貴,在印花生產(chǎn)中占到成本的40%,同時(shí),還存在一些問(wèn)題[8]:(1)墨水不通用。由于不同墨水廠家的墨水顏色有差異,因此,在更換墨水時(shí),易引起后續(xù)印花圖案顏色的準(zhǔn)確性問(wèn)題;同時(shí),還需要請(qǐng)?jiān)O(shè)備廠商專門人員對(duì)管路和噴頭進(jìn)行清洗,重新制作ICC(色彩管理)曲線,耗時(shí)、耗力、耗錢。(2)墨水與前后加工匹配不準(zhǔn)確。由于墨水廠家對(duì)墨水的配方、種類等保密,使企業(yè)只能根據(jù)經(jīng)驗(yàn)判斷織物印花前、后處理的工藝條件,極容易出問(wèn)題(如對(duì)色不穩(wěn)、不準(zhǔn)),同時(shí)也造成了墨水的浪費(fèi)。(3)涂料墨水的質(zhì)量有待提高。由于水性涂料墨水中含有黏合劑,在存儲(chǔ)和使用過(guò)程中交聯(lián)劑易發(fā)生聚合,從而堵塞噴頭,而且很難再通過(guò)洗滌的辦法恢復(fù),使噴頭壽命縮短,印花成本增加。
3.3 軟硬件配套不完善
由于數(shù)碼印花設(shè)備的初期投入較高,投資者希望能快速回本,部分企業(yè)常以一臺(tái)設(shè)備或者一套工藝來(lái)進(jìn)行各種織物數(shù)碼印花的加工,而沒(méi)有針對(duì)織物的原料種類、組織結(jié)構(gòu)、印花工藝等制訂規(guī)范化、流程化的加工工藝,從而導(dǎo)致印花質(zhì)量下降、設(shè)備故障頻出;另一方面,對(duì)印花織物的前、后處理重視程度不夠,加工工序不完善,導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量上不去。數(shù)碼印花是一項(xiàng)學(xué)科、專業(yè)交叉的生產(chǎn)技術(shù),而印花企業(yè)若忽視專業(yè)培訓(xùn),就會(huì)出現(xiàn)圖案設(shè)計(jì)人員不懂工藝原理、設(shè)備操作人員不懂圖案色澤等系列問(wèn)題,最終在實(shí)際生產(chǎn)中出現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題。
4.1 印花工藝
4.1.1 前處理
為使織物獲得良好的噴印精度及染料在纖維固著,提高織物的防滲化性能和色深值,須在數(shù)碼印花前對(duì)織物進(jìn)行前處理。前處理液中糊料、堿劑和保濕劑的種類、用量等都必須根據(jù)織物的具體情況具體對(duì)待,若一成不變或不匹配則會(huì)對(duì)固色率和顏色效果有很大影響,如常用的海藻漿調(diào)漿時(shí)吸水性太強(qiáng),蒸化后會(huì)使噴印點(diǎn)變粗,造成花型清晰度差等[9]。另外,前處理還須考慮到印花加工的承印物組分、應(yīng)用性能特點(diǎn)、預(yù)期用途、油墨系統(tǒng)及機(jī)器參數(shù)等因素,只有精確匹配,才能確保最佳的印制質(zhì)量[10]。
4.1.2 后整理
織物數(shù)碼印花的后整理對(duì)產(chǎn)品品質(zhì)同樣有著重要影響。不同的汽蒸溫度、壓力和時(shí)間對(duì)染料的固色率有很大影響,同時(shí)還需控制好相同產(chǎn)品不同批次間處理工藝的一致性,以確保批次間色差少;而后整理水洗時(shí)必須是先冷水洗,然后皂洗,再冷水洗,以便徹底洗凈噴印后織物上的漿料和浮色,如水洗不徹底會(huì)影響最后成品的色牢度[11],因此,必須根據(jù)織物的性質(zhì)來(lái)研究、選擇具體的工藝條件和參數(shù)。
4.1.3 工藝過(guò)程的標(biāo)準(zhǔn)化
為提高數(shù)碼印花產(chǎn)品質(zhì)量,還須加強(qiáng)對(duì)數(shù)碼印花工藝過(guò)程的監(jiān)控和優(yōu)化,尤其是織物的印花前處理和后整理,比較合理的是企業(yè)針對(duì)不同的織物種類、墨水類型、產(chǎn)品要求設(shè)計(jì)并制定相對(duì)應(yīng)的加工工序,并使工藝流程規(guī)范化、工藝參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)化,這樣,可以大大減輕企業(yè)人員流動(dòng)過(guò)程中新手上線操作時(shí)所引起的產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定問(wèn)題。
4.2 印花耗材
4.2.1 印花墨水
噴墨印花墨水主要由色素、水、有機(jī)溶劑、添加劑(分散劑、pH調(diào)節(jié)劑、保濕劑等)組成,是數(shù)碼印花生產(chǎn)中主要的消耗性材料。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中,墨水易出現(xiàn)問(wèn)題導(dǎo)致印花產(chǎn)品質(zhì)量下降和生產(chǎn)設(shè)備損壞,因此,須根據(jù)織物種類、加工工藝、產(chǎn)品要求等對(duì)印花墨水的色素純度、黏度、表面張力、電導(dǎo)率、穩(wěn)定性、pH值和起泡性等進(jìn)行合理改進(jìn),滿足噴頭穩(wěn)定噴射的要求,減少墨水浪費(fèi),且不影響織物的色牢度和手感[12]。
4.2.2 配套助劑
織物的纖維成分不同,數(shù)碼印花所采用墨水往往也不同,所對(duì)應(yīng)的印花助劑也有區(qū)別,因此,須加大力度開發(fā)相對(duì)應(yīng)的專用助劑,以適應(yīng)不同纖維織物的印花產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及環(huán)保要求。如加快研發(fā)能取代尿素的活性染料印花的纖維溶脹劑,絲綢印花專用的增深劑,適用于涂料印花的預(yù)噴和后噴的交聯(lián)劑,專用于數(shù)碼印花的去浮色及脫糊能力特別強(qiáng)的凈洗劑等。
4.2.3 噴頭壽命
目前國(guó)產(chǎn)的數(shù)碼印花噴頭少、精度低、壽命短,而進(jìn)口噴頭又價(jià)格昂貴。噴頭的制造涉及到材料、機(jī)械、電子、計(jì)算機(jī)等多個(gè)行業(yè),單個(gè)紡機(jī)或紡織企業(yè)還難以在短時(shí)間內(nèi)突破,須國(guó)家層面集中多方優(yōu)勢(shì)資源,投入人力、物力實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破。作為企業(yè)比較現(xiàn)實(shí)的、可行的是通過(guò)合理使用、墨水配置、工藝優(yōu)化、強(qiáng)化保養(yǎng)等方法和手段來(lái)延長(zhǎng)噴頭的使用壽命,以減少設(shè)備的后期投入,從而攤薄數(shù)碼印花的運(yùn)營(yíng)成本,降低終端印花商品的價(jià)格,提高產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力。
4.3 企業(yè)軟實(shí)力
4.3.1 專業(yè)人才的培養(yǎng)
雖然數(shù)碼印花設(shè)備的發(fā)展對(duì)數(shù)碼印花行業(yè)的發(fā)展舉足輕重,但專業(yè)人才的培養(yǎng)卻對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量、企業(yè)發(fā)展有著長(zhǎng)效潛在影響。由于數(shù)碼印花加工涉及了印染、設(shè)計(jì)、機(jī)械、電子等多個(gè)專業(yè),要想確保加工質(zhì)量的穩(wěn)定性及創(chuàng)新印花設(shè)計(jì),企業(yè)必須加大在專業(yè)人才培養(yǎng)中的投入,鼓勵(lì)員工進(jìn)行繼續(xù)教育,聘請(qǐng)高校專業(yè)教師進(jìn)行理論基礎(chǔ)培訓(xùn),邀請(qǐng)行業(yè)專家來(lái)企業(yè)進(jìn)行授課等[13]。
4.3.2 花型設(shè)計(jì)的創(chuàng)新
在印花設(shè)備和墨水等固定的條件下,印花的效果主要取決于印花圖案的設(shè)計(jì),因此印花企業(yè)須重視花型圖案的創(chuàng)新性設(shè)計(jì)和個(gè)性化設(shè)計(jì)。理論上,數(shù)碼印花對(duì)圖案花回大小、套色等沒(méi)有限制,所有圖案都可呈現(xiàn),因此,花型圖案設(shè)計(jì)時(shí),原稿應(yīng)盡量高清晰度、高色彩飽和度、高動(dòng)態(tài)密度及細(xì)膩的圖像顆粒度,素材范圍應(yīng)更加廣泛,色彩更加自由,構(gòu)圖緊跟時(shí)代步伐,設(shè)計(jì)理念更具表現(xiàn)力,圖案裝飾效果豐富多樣。
4.3.3 衍生市場(chǎng)的開拓
目前,數(shù)碼印花已成功應(yīng)用于服裝印花、家紡印花、廣告噴繪等細(xì)分行業(yè)市場(chǎng),結(jié)合數(shù)碼印花所呈現(xiàn)的花型精美細(xì)致、圖案時(shí)尚個(gè)性、生產(chǎn)靈活快速等新特點(diǎn)、新功能,還可繼續(xù)開拓其在仿色織面料、3D數(shù)碼印花、繡花+數(shù)碼印花、裁剪縫制+數(shù)碼印花、汽車內(nèi)飾、個(gè)性家居等的高附加值紡織周邊衍生市場(chǎng)。
4.3.4 數(shù)碼印花C2B研究
當(dāng)前紡織行業(yè)的專業(yè)電子商務(wù)網(wǎng)站和公共平臺(tái)大都為B2B、B2C模式,雖然給紡織企業(yè)帶來(lái)了很大幫助,但并不能徹底改變現(xiàn)狀。新一代C2B商業(yè)模式將為傳統(tǒng)紡織業(yè)帶來(lái)結(jié)構(gòu)性的變革,其中,數(shù)碼印花技術(shù)是支撐紡織品C2B的關(guān)鍵技術(shù)之一[14]。數(shù)碼印花技術(shù)的特點(diǎn)使紡織品個(gè)性化定制成為可能,而由眾多數(shù)碼印花企業(yè)組成的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng),將使個(gè)性化定制產(chǎn)業(yè)規(guī)?;?。因此,各數(shù)碼印花企業(yè)須將數(shù)字化的數(shù)碼印花技術(shù)與信息化的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)相結(jié)合,研究、創(chuàng)新、推廣紡織品大批量個(gè)性化定制的C2B商業(yè)模式,為企業(yè)發(fā)展、行業(yè)發(fā)展注入新的活力。
數(shù)碼印花的發(fā)明、發(fā)展和應(yīng)用對(duì)現(xiàn)代紡織工業(yè)綠色發(fā)展、智能制造具有里程碑式的意義。我國(guó)作為傳統(tǒng)紡織大國(guó),在邁向紡織強(qiáng)國(guó)的過(guò)程中,數(shù)碼印花擁有良好的發(fā)展空間和巨大的市場(chǎng)前景,中國(guó)數(shù)碼印花企業(yè)及科研工作者須抓住機(jī)遇,迎接挑戰(zhàn),完善技術(shù),豐富產(chǎn)品,在競(jìng)爭(zhēng)中占得先機(jī)。
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Development Status and Research Trends of Textile Digital Printing in China
YANG Jun1,CHEN Zhen1,*,JIANG Guo-hua2,SU Jian-quan3
(1.Key Laboratory of Ecological Textile Materials & Novel Dyeing and Finishing Technology, Hunan Provincial Education Department, Hunan Institute of Engineering, Xiangtan 411104, China; 2.School of Textile and Garment, Hunan Institute of Engineering, Xiangtan 411104, China; 3.Guangzhou Jingle Textile Co., Ltd., Guangzhou 511400, China)
There is rapid response, elegant and fashionable pattern, process consumption reducing and discharge abatement in textile digital printing market. It is conformed to the requirements of green, intelligent and sustainable development of China′s manufacturing industry. The current demand for personalized, fashionable and high quality of textile printing is satisfied. Technological innovation process of traditional printing industry is accelerated. It become an important development direction of textile printing technology. Development status of Chinese textile digital printing industry was analyzed, the advantages of digital printing was expounded, the main potential problems were pointed out, the main research directions of digital printing were introduced.
digital printing; textile; status; research trend
2017-05-11
楊 軍(1969-),男,副教授,碩士,主要研究方向:紡織品印染新技術(shù)。
*通信作者:陳 鎮(zhèn)(1981-),湖南隆回人,講師,博士,主要從事環(huán)境友好型染整技術(shù)與印染廢水處理研究,E-mail:chenzhen0732@163.com。
TS194
A
1673-0356(2017)07-0001-04