印花設施現況與趨勢

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本文作者：付少海關玉吳敏貢于清作者單位：江南大學

我國噴墨印花設備及其特點

國內生產噴墨印花設備研究起步較晚，但經過近幾年的不斷努力和國家政策的大力扶持，也取得了斐然的成績。特別是以杭州宏華數碼科技為代表的設備制造商，該公司自2000年生產出第1臺噴墨印花機開始，經過近幾年的不斷發展和創新，噴墨印花設備制造水平也在不斷提升。在2012年的ITMAASIA+CITME展會上，宏華新推出VEGA超高速數碼印花機，該機器配備了2558個工業級噴頭和超凡的控制系統，最高印花速度達400m2/h，是目前國內最快的噴墨印花機。此外，VEGA的噴頭高度可以自由調整，適用于各種不同厚度的面料。該機型將非凡的打印速度和精美的圖案表現力集于一身，加之與傳統印花幾乎同一級別的生產成本，使大批量數碼印花生產成為現實。目前，杭州宏華數碼科技股份有限公司占據了國內約80%的市場份額，成為國內噴墨印花設備的代表型企業。

噴墨印花設備的噴頭技術

噴頭是噴墨印花設備的關鍵部分，目前用于數碼噴墨印花的噴頭主要有3種細分形式：連續噴墨和按需噴墨，其中按需噴墨又分熱氣泡式和壓電式。3種不同噴頭技術在印花機上的應用情況如圖1所示。連續噴墨由Sweet發明，并在1969年由Hertz進行了改進。在這種噴墨系統中，連續的墨滴流由直徑為10～100μm的噴嘴噴出，產生的墨滴流經1個空氣閥控制，有選擇地噴射到基質上形成印花圖案。1975年，美國Milliken公司根據這種原理，推出了適用于地毯和室內裝飾品的8色噴墨印花機，由于這種機器的印花質量超過了一般的地毯印花方法，并且印花速度合適，在市場上獲得了極大成功，被認為是噴墨印花歷史上的里程碑。連續噴墨印花使用的墨水粘度在100～400cP。由于這種印花方式的給墨量很大，導致其分辨率低，僅有20dpi左右，所以其應用范圍受到了極大限制。熱氣泡式是Encad和Canon采用的噴頭技術，其工作原理是噴墨裝置根據輸入的電信號瞬間將一個電阻加熱到350℃狀態，使墨水汽化形成氣泡，推動墨滴從噴嘴中噴出，從而在織物上形成圖案。電信號撤銷后，氣泡冷卻消失，墨室重新填充上墨水。熱氣泡式噴頭的作用頻率約10000次/s，即每秒鐘可以噴出10000個墨滴，每個墨滴的體積約為150～200pL，比壓電式噴墨方式噴出的墨滴體積稍大，因此，熱氣泡式按需噴墨印花機的分辨率較壓電式低，但遠遠高于連續式噴頭的噴墨印花機。熱氣泡式噴頭的優點是制造成本低，但其使用壽命短、可靠性差，且對墨水的穩定性要求高。壓電式噴頭具有超長使用壽命，墨水適應性廣泛，特別適用于圖形藝術等專業應用領域，是當前噴墨印花設備中應用最多的噴頭技術。壓電噴頭的制造商主要有日本Epson、Seiko，英國XAAR，以色列Aprion和美國Spectra公司。壓電噴頭的工作原理如圖2所示，噴頭中的壓電晶體根據輸入的電信號膨脹，擠壓墨水從噴嘴中噴出，在織物上形成圖案；電壓信號消失后，壓電晶體恢復到原來的正常尺寸，墨室在毛細管作用下重新充滿。壓電式噴頭的作用頻率約14000次/s，即它每秒鐘可以噴出14000個墨滴，每個墨滴的體積不超過150pL。

我國噴墨印花設備存在的問題和發展展望

盡管噴墨印花設備已經發展了30余年，但印花速度慢、設備成本高仍然是制約噴墨印花技術發展的主要因素。目前，我國噴墨印花設備主要存在以下問題：（1）噴墨印花設備關鍵技術仍然掌握在國外大公司的手中，技術處于壟斷狀態；（2）在提高噴墨印花速度方面，我國多數企業還是通過增加噴頭的數量來實現的，這樣就不可避免地增加了設備的投入和運營成本；（3）噴墨印花前處理和后整理設備大多都是傳統印染設備的縮小版，噴墨印花專用的整理設備少。基于這種現狀，筆者認為未來我國噴墨印花設備發展的主要方向是：（1）加大基礎研發力度和投入，攻克噴頭等噴墨印花設備制造中的關鍵技術；（2）將噴墨印花設備開發和印花工藝研究結合起來，開發整體設備，即開發前處理、噴墨印花和后整理于一體的噴墨印花整體設備，類似于以色列Kornit公司推出的一體化成衣噴墨印花機及意大利MS公司的MSJP5Coat&Print印花機；（3）開發適用于不同紡織品的專用噴墨印花設備，如開發成衣噴墨印花機、裁片印花機等。在印染企業面臨節能減排、技術更新等巨大壓力的形勢下，噴墨印花的優勢開始逐漸顯現，噴墨印花技術的推廣和發展也勢在必行。目前，降低噴墨印花設備成本，提高噴墨打印速度，加快噴墨印花配套設備和耗材的研制是設備廠商面臨的主要挑戰。據統計，2011年我國各種型號的噴墨印花機的保有量約為700臺，相當于2008年的3.3倍。2008年全國噴墨印花量為0.4億m，占印花總量的0.33%，而2011年全國噴墨印花量為1.4億m，占印花總量的0.86%。從2008年和2011年的數據可以看出，雖然噴墨印花產品量在我國紡織印花行業的比重還是很小，占印花總量的比例還不到1%，但其增長速度較快。從長遠看，噴墨印花的市場比重將依然呈現快速增長的態勢，據權威研究報告預測，2009—2014年，全球紡織噴墨印花機年增長率可達23.1%。這充分說明紡織品噴墨印花必將會有一個飛速的發展。