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数字纺织印花的演变和发展
Brooks G. Tippett数码印刷系统，奥兰治堡，纽约，美国
摘要
纺织印花可以被最好地描述为用彩色图案或设计装饰织物的艺术和科学。世界上超过50%的印花织物是在远东生产的，而在美国和欧洲大约只有20%。大部分纺织品都是用圆网印花机印刷的。虽然这项技术提供了高速度和低成本的产品，但有许多缺点。纺织印花的趋势是订单数量迅速减少，迫使纺织公司缩短印花时间。旋转筛管技术在长时间运行中具有明显的优势，但不能实现经济的短期生产。随着每码的价格持续下降，传统的制造商被迫对不断变化的纺织印刷世界做出反应。
的确，纺织印刷的世界正在迅速变化。顾客要求更多的颜色和设计。在今天的市场上，回应这种需求是必要的。打印机被迫寻找新的和创新的方法来提供打印样品，同时最大限度地减少成本和浪费。数码印刷技术使客户能够简化整个设计、取样和生产过程。不幸的是，纺织品的数码印刷是不可能的hellip;hellip;直到现在。
当谈到真正的纺织品喷墨生产时，选择并不多。目前大多数喷墨打印机是为在纸上打印图形艺术而设计的，而不是织物。几家公司已经开始着手解决这些问题，纺织品数码印花的未来也开始初具规模。在过去的两年里，几家机器集成商推出了短期生产设备，使用各种各样的喷墨技术。此外，今年还将推出速度可达100平方米/小时的直接纺织印刷和200平方米/小时的转移印刷打印机。目前大多数用于喷墨纺织印花的机器是基于现有的材料处理系统开发的。这些打印机将能够利用多种油墨化学，并将打印针织和梭织织物。
虽然没有人能预测什么时候我们会看到从传统生产到数字生产的巨大变化，但很明显，纺织印刷的未来将是数字化的。今天的纺织市场需要数码印刷的好处，纺织行业已经接受了这种新技术，最重要的是——数码印刷机终于迎接了纺织生产印刷的挑战。
什么是纺织印花?
根据韦氏词典，纺织印花可以大致定义为将图案或设计压印在柔韧材料上的行为，通常由编织、毡合或编织纤维/长丝制成。虽然这在技术上是真实的，今天的纺织印花是最好的定义为装饰织物与彩色图案或设计的艺术和科学。从商业角度看，纺织印刷是世界上最大的印刷市场之一。1997年，世界各地的纺织打印机加工了超过180亿平方米的织物。尽管纺织印花是一个周期性市场，但预计到2005年，印花总产量将大幅增长。
现在纺织品都印在哪里?
在20世纪80年代，纺织印花在西欧和美国是一个稳定和增长的行业。然而，低廉的劳动力成本和宽松的环境限制使得外国打印机大幅降低了每码成本，并占据了更大的印刷市场份额。目前，世界上超过50%的纺织品印花是在亚洲生产的。北美和西欧占22%，拉丁美洲占10%，排名第四。剩下的18%是东欧、非洲和中东(图一)。[1]
今天的纺织品是如何印刷的?
大多数纺织织物用两种着色剂进行印花:颜料或染料。下一节将重点介绍这些着色剂和最普遍的生产方法，圆网印刷。
涂料印花
颜料是纺织印花中最常用的着色剂。1994年，Stork纺织品市场调查[1]显示，全球超过45%的产品是使用涂料印花生产的。通常，涂料印花工艺简单，经济、环保。涂料印花允许生产商在不牺牲耐久性和颜色的情况下一次性打印混纺织物。和大多数简单的工艺一样，与染料印花相比，颜料印花确实有一些缺点。总的来说，色素颗粒在化学上是惰性和不溶性的。因此，这些颗粒对纺织纤维没有天然亲和力，需要外部固定手段。在大多数情况下，丙烯酸共聚物被用来将颜料颗粒“粘”到织物表面。由这些聚合物形成的薄膜提供了纺织标准所需的耐久性;然而，它也会给柔软的织物带来粗糙的感觉。虽然在软化印花方面已经取得了一些进展，但由于这种粗糙的“手”，涂料印花的应用受到了一定的限制。
虽然大多数印刷商都认为颜料印花是最简单的纺织品生产方法，但染料印花仍然占有超过50%的市场份额。用染料或“湿法”印花有几个优点。湿印花涉及许多不同种类的染料，因为每种染料对不同的纺织纤维有亲和力。例如，在碱性水解状态下，活性染料被吸引和吸收到纤维素纤维中。同样，在高温高压下，分散染料通过升华被吸收到涤纶纤维中。这种对纺织纤维的吸收在固定后提供了卓越的耐久性，并且不会对织物的柔软手感产生负面影响。此外，染料印花允许更广泛的颜色和独特的外观，无法实现与颜料印花。不幸的是，这种独特的纤维亲和性也会限制织物的类型，可以打印。含有两种或两种以上纤维的混纺织物必须采用多道工序进行印花，并在工序间进行固定。使用屏幕创建图案的固有困难阻碍了这种方法的创新。湿法印刷也需要更多的能量来显色，涉及到不环保的固定化学物质，并在洗涤过程中产生大量的废水。通常情况下，每码的成本比涂料印花要高，而且在大多数情况下，湿法印花比较困难、耗时，而且对环境的影响也大得多。
不论纺织印花中使用的着色剂是什么，最常见的生产方法是圆网印刷。
圆网印花
圆网印花是传统纺织印花中应用最广泛的一种方法。在圆网印花机上，颜色和图案是通过镍网或电镀锌网印刷的。图案中的每一种颜色都是单独应用的，通常是从深色到浅色。雕刻区域允许颜色穿过，形成一个图案。屏幕被调整以使打印区域配合在一起，形成最终的图案。
圆网印花在纺织品生产中有许多优点。旋转筛机提供了高速生产和经济的长运行。现有的着色剂提供了很大的色域，而且相对便宜。旋转筛网机通常与烘干机和其他精加工设备合作，提供一个连续和简单的程序-打印和干燥或打印，蒸汽，洗涤和干燥。打印出来的图案耐光、褪色、磨砂和洗涤。
不幸的是，对于传统的生产者来说，滚筒丝网印刷并不是一种有效的工具，他们试图在不断变化的纺织印刷世界中生存下来。
旋转丝网印刷与数码印刷
尽管圆网印刷有许多优点，但它也有几个重要的缺点。最大的缺点之一是机器效率(停机时间)。一个模式设置可能需要1个小时，清理可能需要1到2个小时。由于长时间的花样更改和印刷问题，典型的印花机运行时间约为40%。由于这种低效率，短时间的印刷是不经济的。例如，如果设置时间和清理时间总共是一个小时，而打印机以每分钟30码的平均速度运行，打印机必须打印1800码，以匹配打印时间和设置时间。不幸的是，印刷买家现在要求一次性印刷500码或更少，印刷商不得不拒绝订单。总而言之，打印机没有足够的业务，因为他们必须拒绝无法经济生产的小码运行。
除了机器效率，传统印刷还涉及到一个漫长和昂贵的采样过程。每个设计都是彩色的，分成屏幕文件和雕刻。一旦屏幕准备好了，颜色匹配和图案在打印机上“删除”。从设计到成品的总时间可达数周，平均下班时间为5-6小时，丝网雕刻周转时间为5- 10天。
纺织印花的变化
纺织印花的世界正在迅速变化。在过去的10到15年里，纺织打印机一直在谈论减少运转尺寸和减少重复订单。最近的一项调查显示，全球平均印数只有2250码。在西欧，平均印数低至700码。[1]
造成这种新趋势的一个可能原因是普通消费者的变化。印花纺织品的消费者要求更多的颜色和图案。他们想要能在家里和衣服上表现出个性的面料。除了这些需求，对快速订单周转的需求从未像现在这样大。印刷商们没有希望回到过去平均运行2万码的好时光，也没有一个稳定的忠实客户群体，他们不得不寻找其他选择。几乎所有的传统纺织打印机都在问同样的问题——我们如何应对市场的这些变化?
一种新型的生产方式——大规模定制
这个问题的答案既主观又复杂;然而，解决这个问题的一个流行的解决方案是大规模定制。大规模定制是一种新的生产理论，它专注于短期生产(只有一个单元)，在此过程中，客户明确决定他们想要什么。大规模定制涉及几乎无限的设计，多种配色，并且非常以客户为导向。为了更好地理解大规模定制，我们将看几个例子，看看它目前是如何在其他行业实现的。
1.戴尔电脑:在电脑行业，戴尔电脑是大规模定制的先驱。戴尔在其网站上允许每位消费者“设计”最能满足其需求的个人电脑或笔记本电脑。使用者可以从各种基本模型中进行选择，并升级组件以提高性能。在某些情况下，消费者可以购买可选配件，改变电脑的颜色。最终的结果是一个产品，客户觉得他们已经个性化，并非常满意。戴尔在这方面的努力非常成功，是大规模定制成功的一个完美例子。
2.格柏科技——一个不太为人所熟悉的实体，但却是一个更好的例子，说明了如何在纺织行业实现大规模定制。Gerber已经开发出一种软件，可以让设计师或买家看到服装或家居成品上的不同设计。观众可以改变设计颜色或将不同的设计组合在一起，看看一件衣服在制作之前会是什么样子。在不久的将来，消费者将可以通过互联网或零售商店获得类似的技术。如果消费者喜欢一件衣服或一件衣服，但不喜欢它的设计或颜色，他或她可以选择不同的图案和颜色，然后把衣服寄给他们。与3D人体扫描技术相结合，消费者可以在自己舒适的家中就虚拟地试穿新衣服。
3.一个使用数字印刷的大规模定制和及时库存的好例子。在这个网站上，用户可以浏览各种各样的设计，并订购一款印有图案的围巾。只有下单后，围巾才会打印出来。在不久的将来，用户将可以根据自己的喜好改变围巾的颜色和个性化。
那么，纺织品生产商如何提供大规模定制呢?大型纺织品打印机怎么能提供这种选择呢
完全脱离了现有业务，还能盈利?答案是彻底改变产品的创造方式和市场供应方式。但如何?——数码印刷。数码印花是一项相对较新的技术，为传统的纺织品生产商提供了多种好处。它在印刷中有双重用途，既可作为采样工具，也可作为生产工具。在取样方面，数字印刷提供了即时的结果，在设计和着色方面提供了巨大的灵活性，同时节省了时间和金钱。作为一种生产工具，有助于最小化库存，并为大规模定制提供选择。
数码印刷的好处
那么，数码印花如何帮助消除与传统纺织印花相关的问题呢?数字印刷最大的好处之一是减少停机时间。数字打印机不需要长时间的设置/清除模式之间的时间，理论上可以打印一天24小时，一周7天，一年365天。除了提高效率外，数字印刷还消除了采样和短期生产时的丝网成本。打印没有屏幕消除注册问题，最重要的是-允许大规模定制。设计师可以立即做出图案和颜色的变化，并在为最后的运行雕刻屏幕之前打印一个样品。在数字生产机器上，打印机可以在几分钟内产生多个图案和多种颜色的重复。
基于我们刚才讨论的内容，你一定在想——“数字打印听起来很棒;是什么问题?“正如我上面提到的，纺织品的数码印花是一项非常新的技术，现有的机器确实有局限性。纺织品生产商最常问的一个问题是:“为什么纺织品的数字打印机进展如此缓慢?”“这个问题没有唯一的答案，但看看数字印刷技术的发展，我们会发现一些限制因素。
数字印刷是一项相对较新的技术。隆德大学的赫茨在1968年发明了第一个连续喷墨专利。1977年，佳能和惠普获得了热喷墨技术的专利。直到今天，数字打印的大部分发展都集中在办公室文档和家庭打印机行业。这些市场的打印头技术寿命很短——从500小时到最多一年。因此，大多数可用的喷墨打印头不适合工业使用或生产印刷。幸运的是，在过去的五年里，人们在数字纺织机器上做了大量的工作。目前，有几家公司正在开发使用多种喷墨的生产打印机技术。虽然有其他类型的数字印刷，但喷墨打印头技术已被证明是最有效的直接纺织印刷方法。
喷墨技术——简要概述
喷墨技术有两种基本类型:按需滴墨和连续喷墨。这两种打印头各有优缺点，取决于打印头的结构和工程。
随需应变技术
按需滴(DOD)喷墨打印头使用热敏(TIJ)或压电(PIJ)机制来“点火”喷嘴，并只在需要时(按需)将水滴(滴)放置在基材上。
热喷墨头利用热激发在墨室中形成气泡，从而迫使墨滴从给定的喷嘴中流出。在办公室文档喷墨市场上，高达85%的打印头是热敏的，而且大多数使用水基墨水。热喷墨头的制造成本低廉，适用于小批量印刷。他们通过使用小滴大小来产生高分辨率的打印;然而，低粘度和高温的限制限制了可用于热打印头的墨水的化学类型。热技术有时被称为“气泡射流”。
压电式喷墨打印头使用压电式换能器来激发和扭曲给定的墨水室的内部，迫使一滴墨水从墨室的喷嘴中流出。压电打印头非常适合大批量打印，因为可靠性是内置到打印头的设计。他们还通过使用小水滴大小来产生高分辨率的印刷品;然而，压电压头允许更高的油墨粘度。压电打印头也允许更广泛的墨水配方;包括颜料油墨为纺织品的耐久性标准制定。
DOD喷墨打印的打印分辨率可达720 DPI，是目前纺织品直接打印的标准。
连续喷墨技术
连续喷墨打印(CIJ)喷头使用连续的墨流，在离开打印喷嘴后，墨流被分解成液滴。液滴被赋予电荷，并通过一个偏转区域，在那里它们要么通过“排水沟”系统回收，要么被放置在基板上。CIJ的两种主要类型是双偏转和多偏转。
二进制CIJ打印头使用一个简单的沟槽和油墨回收系统，以控制滴放置在基材上。当墨水滴通过充电区，在二进制系统中，它们要么偏转到沟槽中，要么落在基板上。一些喷墨专家称，二元连续喷墨对色彩处理的适应性差。一般来说，二进制CIJ打印头的制造和维护成本都很高;因此，不适合可靠的生产印刷。
多偏转CIJ打印头是CIJ技术的最新形式。多偏转CIJ打印头使用与二进制CIJ相同的基本原理，但提供了更多的放置控制。当墨滴通过多偏转喷头的充电区域时，打印系统可以给墨滴不同数量的电荷。当液滴通过偏转区域时，它们可以以不同的角度放置在基板上。大多数多偏转CIJ打印头有多达5个滴行程角度，不包括进入水槽系统的路径。不同角度的滴放置提供更广泛的基材覆盖比其他形式的CIJ技术更少的打印头。
虽然数字/喷墨技术在其他市场已经广泛应用了20多年;第一台用于纺织品的喷墨打印机于1991年问世。基于赫兹连续喷墨原理的修改，从鹳的TruColo
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