第二節 印花工藝簡介
紡織品印花的方法和印花的方式很多,不同類別的印花設備和技術原理決定了不同的印花方法,不同印花材料(如染料)的使用又決定了不同類別的印花方式。不同的印花方法不但對紋樣設計的要求有所側重,也會直接影響和制約著印花產品的最終效果。隨著印花技術和印花材料的不斷發展和創新,印花方法的種類越來越豐富,印花工藝技術的發展變化,勢必促使印花紡織產品的面貌不斷發展和變化。
一、印花方法
印花方法的種類,是根據織物印花所采用的不同技術設備之間的區別劃分的。典型的紡織品印花方法有如下幾種:
1.模板印花
模板印花是一種原理簡單且比較簡陋的印花方法。模板印花是在木模(或鋼模)上刻出凹凸的花紋形成花板,然后采用蓋印圖章的方法,將蘸上染料的花版壓印到紡織品上,從而獲得紋樣。這種相對原始的印花方法弊端比較多,如在批量化生產及多套色印花的情況下,勞動強度大,生產效率低,印花的對版也相對困難。目前,模板印花是一種已經基本被淘汰的印花方法,但作為一種可以說明織物印花原理的簡單工藝形式,了解它仍有非常現實的意義。
2.型板印花
型板印花方法,是首先在紙板、金屬板或PVC材質的板材上雕刻出漏空的紋樣,形成印花的花板,然后將花板覆蓋于待印花的紡織品表層,再將調制好的染料色漿涂刷于花板的漏空處,從而獲得花紋。這種印花工藝,由于受到紋樣的大小和工藝變化范圍較大的限制,同樣不適用于規模化、批量化生產。目前,只有少數手工印花廠用這種方法印制手帕、頭巾、毛巾等小規模、小規格的紡織產品。
3.滾筒印花
滾筒印花技術是在20世紀70~80年代仍用于紡織品印花的主流方法。滾筒印花是采用刻有凹形花紋的銅質輥筒制成花板,通過施壓,在紡織品上完成印花的方法。滾筒印花機的形式也比較多,有立式、斜式、平式、放射式等。滾筒印花工藝產量高、成本較低,適合印制比較精細的紋樣效果。但滾筒印花常常受到花型的大小及套色數量多少的限制,印制的織物幅寬比較窄,印制的色彩濃艷程度也不理想,存在很多缺陷。從目前比較普及的紡織品印花生產角度看,滾筒印花已經不再是主流的印花技術。
4.篩網印花
篩網印花方法是使印花色漿透過篩網表面的鏤空紋樣部分壓印在織物上的工藝。是當代紡織印花產品機械化、批量化生產的主要方法之一,是采用比較廣泛的技術。
篩網印花方法的種類又分篩框(平板網)、篩輥(圓網)兩種。篩網印花方法中的平板篩網印花,又分手工平板篩網印花和機械平板篩網印花兩種。篩網印花工藝但有明顯的傳統鏤空板印花工藝的特征。
(1)手工平板篩網印花。手工平板篩網印花的方法在20世紀60~70年代末仍在使用,多用于絲綢織物的印花和絲綢藝術品的印花。盡管這種印花方法勞動強度較大,但幾乎沒有紋樣套色的限制。
(2)機械平板篩網印花。機械平板篩網印花工藝的采用時間相對晚一些,且多用于規格、尺寸較大的紡織品類印花,如床單、窗簾、裝飾面料等。這種工藝的采用極大程度地降低了工人的勞動強度,提高了產品的印制質量和產量,適合批量生產的要求。產品的規格更加適應使用要求的逐漸提高。
(3)圓網篩輥印花。圓網印花方法是在平網印花與滾筒印花方法結合的基礎之上發展起來的一種更有效率的印花方法。這種工藝兼具滾筒印花印制效率高、平網印花印制面積大、適合寬幅織物、能印制大花型等特點,是一種在印花技術發展方面較具突破意義的紡織品印花方式,在現代紡織產品印花的生產過程中得到了廣泛的使用。
5.轉移印花
轉移印花是將事先印制在特制紙張上面的花形紋樣,利用熱壓等不同的方法,轉移壓印到織物上的工藝。轉移印花同樣是現代紡織印花產品生產領域中相對便捷、運用也較為廣泛的印花方法之一。轉移印花的具體方式至少有以下四種。
(1)氣相轉移印花。氣相轉移印花也稱熱升華轉移印花。這種方法充分地利用高溫條件下易揮發性染料汽化的特點和對于這種染料具備良好吸收性能的化纖類織物,使染料在氣化的過程中通過壓力和織物結合。轉移印花的溫度常常高于180℃。
(2)熔融法轉移印花。熔融法轉移印花是采用熱壓的方法,選擇含有蠟質等成分的染料,將轉移印花紙上面的紋樣熔融轉移至與之相接觸的織物上。
(3)脫模法轉移印花。即利用含有黏著劑的染料,在熱壓條件下,使紋樣層從印花紙脫離,再黏合到與之相接觸的織物上。
(4)半濕法轉移印花。這種工藝多用于水溶性染料,待印花的織物預先控制一定的含濕量,然后使染料在濕態下通過熱壓泳移,從轉移印花紙轉印到織物上。
6.數碼印花
數碼印花技術是計算機技術和傳統紡織品印花技術結合的產物。它借助于數碼設備的軟件和硬件,直接利用電子圖形文件即可進行和完成紋樣印制操作的技術。目前的數碼印花方法大致有兩類,一類是數碼直接印花,一類是數碼轉移印花。
(1)數碼直接印花。數碼直接印花也稱數碼噴射印花,是利用數碼噴射機將染料直接噴射在織物面料上形成紋樣的印花方法。
(2)數碼轉移印花。即利用圖形噴繪機將染料噴印在轉移印花紙上形成紋樣,再利用熱轉移燙印機將轉移印花紙上的紋樣轉移印制到織物上的間接印花方法。
7.其他印花方式
在不同類別紡織品印花技術的應用中,由于印花過程中所采用的染料不同、面料不同、具體的印花方式與印花過程也會有所不同。除主流印花方法之外,還有許多其他的印花方式,比較典型的有以下幾種。
(1)直接印花。在白色或淺色織物上,直接印上各種顏色的印花色漿(染料),再通過不同的后處理過程得到所需要的紋樣。
(2)拔染印花。拔染印花方式包括了兩個類別:色拔和拔白。
①色拔:色拔印花是先將需要印花的織物染色,再進行印花的方式。印花色漿中含有能夠破壞織物事先染成底色的藥劑和染料,同時色漿自身又能夠在織物上上染著色。
②拔白:拔白是另一種拔染印花的方式。是采用特殊的印花漿料,漿料中并不含有染料,這種漿料助劑僅僅可以用來破壞事先染好的坯布底色,使染過地色的織物上印制特殊漿料的花型部位重新變成坯布原有的顏色。
(3)防染印花。防染印花方式是首先在織物上印上能夠防止染料上染的印花色漿,這個防止染料上染的部分通常就是紋樣的部分,然后再進行織物的染色,從而保留不被染色的紋樣。在一種印花色漿內加入能夠防止另一種色漿在疊印時發色的助劑,這種工藝也是防染印花的一種方式。
(4)泡泡紗印花。泡泡紗印花起泡的原理,是利用了棉纖維遇到濃堿會彭化發生收縮的特性。泡泡紗的印花工藝大體有以下兩種。
①堿泡泡紗印花:印花機首先在織物上印制間距相等的直線條的濃燒堿,致使棉纖維局部有堿,局部無堿。經過水洗,未與濃燒堿接觸部分的纖維,由于受到臨近印有堿的部分纖維膨化收縮的作用形成褶皺而擠壓成泡。
②樹脂泡泡紗印花:利用了防堿樹脂的防水性和不吸收堿的原理,首先將防堿樹脂或含有防堿樹脂的印花漿料印到織物上,起到防堿作用,織物在浸軋堿液時,沒有印上防堿樹脂的棉纖維(含堿的纖維)經過水洗發生膨化收縮,使織物擠壓起泡。
(5)立體印花。立體印花方式的重點在于印花所使用的色漿,印花的色漿由多種原料組成,其中包括熱塑性樹脂、發泡劑、黏合劑、著色劑、添加劑以及染料。印花后的織物經干燥、高溫焙烘,花紋部分隆起變厚,呈現出立體的狀態。
(6)植絨印花。植絨印花方式也是一種轉印技術,是在織物表面先印上黏合劑,再利用一定電壓(通常是高壓)的靜電場,通過絲網的孔隙,使短纖維垂直方向均勻地栽印到涂有黏合劑的織物表面上,再經過高溫固化成型,從而完成印花。
織物印花的方法多種多樣,印花設備及工藝也各有自身的優勢與欠缺,對織物的選擇和印制的紋樣效果也有不同的側重和要求。適當地了解各種不同類別的印花設備及印制原理,是做好紡織品紋樣設計必須了解和掌握的常識。
二、典型印花設備原理簡介
了解常用印花技術的原理和印花制板的工藝,是從事印花紋樣設計的必要基礎。
1.滾筒印花及制板工藝
(1)滾筒印花。滾筒印花是通過雕刻出凹形花紋的輥筒,把印花色漿施加在織物上的工藝。滾筒印花及在連續印花的過程中,印花色漿存留在低于輥筒表面的凹槽里,利用鋼制的刮刀清除輥筒表面的殘余色漿,通過壓力達到印花。
滾筒印花機是具有現代結構的印花機器。滾筒印花技術大大提高了紡織品印花的效率和質量。滾筒印花機使用的印花輥筒,是印花機的關鍵部件,即我們通常所說的花板部分。印花輥筒是鑄造而成的中空的圓筒。輥筒的材質一般是紫銅的,有兩種類型,一種是純銅材質的,另一種是鍍銅材質的(圖1-1)。
(2)滾筒印花制板工藝。滾筒印花的制板工藝是印花生產過程中的重要環節。制板的過程就是銅輥形成花板的過程,工藝比較特殊,過程比較繁雜,制板工藝的種類也比較多,如縮小腐蝕雕刻、噴涂雕刻、照相雕刻、電子雕刻、鋼芯壓紋雕刻等。
縮小腐蝕雕刻制板工藝,是滾筒印花常用的制板方法。這種方法是首先選擇紋樣的完整循環單位,將這個紋樣循環單位放大到平面鋅板上面,并把它描繪出來。放大的紋樣用手工方式按原樣進行著色,完成紋樣的分色。再用手工的方式按紋樣的輪廓在鋅板表面雕刻出凹形線條。紋樣當中面的部分一般用較密集的平行斜線刻出,完成鋅板的雕刻,并以此作為每個不同顏色花筒雕刻的依據。

圖1-1 滾筒印花機剖面及印花原理示意
1 承壓滾筒
2 毛襯布層
3 環狀印花膠毯
4 襯布
5 印花織物
6 印花雕刻輥
7 給漿軸
8 色漿槽
9 除色漿刮刀
10 除雜小刀
然后,將雕刻好的鋅板放到縮小機的板座里,雕刻工人隨著鋅板上的線槽移動縮小機的龍頭桿。另一面,金剛鉆頭在事先涂上防酸蠟層的銅輥弧面上按紋樣原比例劃動并刻入蠟層,將蠟層下面的銅質部分裸露出來。每一種顏色一般情況下對應雕刻一個花輥,依次完成不同花輥的雕刻后,將雕刻好的銅輥放入酸槽,根據凹槽含染料多少的印制要求進行定時腐蝕,從而形成表面凹槽紋樣的印花輥筒。為了保持印花花輥在持續印花過程中的抗磨損性能,需要將雕刻好的印花輥筒進行鍍鉻處理,然后就可以用于紡織品的印花了。
2.篩網印花及制板工藝
(1)篩網印花。篩網印花包括平板篩網印花和圓網印花兩種不同的方法。印花方式有別,印花原理相同。
機械平板篩網印花技術的應用時間較早,是在手工平板篩網印花方法的基礎上發展起來的一種自動化印花方式。機械平板篩網印花的機械設備大致可以分為兩種,一種是網動式,另一種是布動式,后者比較常見。布動式平板篩網印花過程,是粘貼在印花膠毯上的待印花織物隨著膠毯間歇性向前移動,每一個間歇的行程是一個篩網循環的距離。面料隨著不同的花板位置有節奏地移動,當面料停下來,不同的花板同時下降壓到織物的表面,同時在機械聯動的狀態下,通過印花的刮刀把染料刮壓到織物上完成印花環節。完成不同套色的印花。然后花板自動抬起,進入下一個循環的印制過程。最后通過印花織物的烘干、膠毯清洗等環節完成整個工藝流程。機械平板篩網印花的優勢在于適合印制比較大的紋樣循環和比較大的紋樣,印花速度不是很快,方便及時發現印花中出現的問題。
圓網印花技術是在機械平網印花技術的基礎上發展起來的一種自動化程度更強、效率更高的印花方法,實現了織物的連續印花。從印花的產量、成本、織物品種的適應性、印制質量以及操作方面都更加優越。圓網印花機的種類很多,有放射式、立式、臥式、平網圓網聯合式印花機等。其中臥式圓網印花機是應用最為普遍的一種織物網印機械(圖1-2)。
圓網印花機的印花原理,是通過圓網內部與篩網內壁相切的刮刀,將染料色漿刮壓過篩網花型的孔隙,將花紋印制到織物表面。圓網印花機的對花、印制的原理與滾筒印花原理有很多相近之處,但是沒有滾筒印花機那樣一套比較復雜的給漿系統,而僅有一根可以活動深入到篩輥內的金屬管,既作為刮刀的刀背,又作為給漿管,大大降低了印花操作的復雜程度,與機械平網印花手動給漿的方式相比更加先進。

圖1-2 圓網印花機花輥剖面及印花原理示意
1 圓網花輥
2 紋樣開孔面積
3 印花漿喂入處
4 刮刀的刀刃
5 液面控制裝置
6 織物和印花部位
7 橡膠襯毯
圓網印花比滾筒印花效果的色澤更濃艷,且不存在串色問題。由于篩輥的重量遠遠輕于銅輥,所以勞動強度低。印花篩輥的制作成本比較低,印制的套色數量比滾筒印花多。
(2)篩網印花制板工藝。平板篩網與圓網由于材料、形式不同,制板工藝也有區別,但基本的制板原理是相同的。
平板篩網印花的花板多由篩框、篩網構成。由于機械平網的花板面積較大,多選用輕型的金屬材料。篩網的種類也比較多,有真絲、錦綸絲、滌綸絲等,統稱為絹網。絹網網孔的疏密程度不一,對應不同的印花要求,通常以目數作為單位標準,數字越小網孔越大,數字越大網孔越小。平板篩網制版的流程大致分為選網、繃網、制板等。制板常用的方法是感光法,在篩網表層涂布感光材料,利用分好色的黑白花稿進行感光,然后處理掉沒有曝光老化的部分膠層形成花板。
圓網印花所使用的網輥,是采用鋼芯壓軋胎模,然后電鑄鎳成型而得到的無接頭的網輥。圓網印花的制板同樣采用感光制板工藝,需要制作黑白稿,為紋樣的連排(循環)、感光做準備。首先,在電鑄成型的圓網上,涂布感光乳液膠層,然后用黑白稿感光法,將非圖案部分的網孔用曝光后硬化的膠層封閉,僅保留圖案部分的網孔,使色漿能夠從網孔中滲出,以便達到印制紋樣的目的。圓網印花的制版過程比較繁雜,包括審樣、修接花型單元、開接板、平貼花樣、裁剪描樣片、劃規格線、符合定位、分色描繪、對花、修露白、涂邊、檢查等若干流程。所以,紋樣設計的好與壞、是否符合規范、分色是否清楚、紋樣是否適合制板等因素都直接影響到最后的印花質量(圖1-3~圖1-8)。
3.轉移印花及印花紙的印刷
(1)轉移印花。轉移印花技術是傳統印花技術與印刷技術結合的印花方法。在紡織品轉移印花中運用比較廣泛的是氣相轉移印花,也稱熱升華轉移印花。轉移印花首先是利用印刷的方式,在特殊的紙上面印制出紋樣,印花所用的染料,大部分是分散染料,這類染料具備在高溫的狀態下升華汽化的特征,通過高溫、高壓的條件,使轉移印花紙上的染料得到揮發,再利用與之相接觸的織物對于揮發染料的良好吸收性能,使染料通過熱升華附著在織物上,從而形成印花(圖1-9)。

圖1-3 機械平網印花機花板

圖1-4 平網印花機刮刀

圖1-5 圓網印花機

圖1-6 電鑄鎳圓網花筒

圖1-7 圓網印花機給漿系統

圖1-8 膠片感光機
轉移印花工藝的直接成本比一般印花方法的成本略高些,但印花過程簡單,綜合成本又不一定高于其他印花方法,從印制效果方面看,優勢也十分明顯,能夠獲得照相復制的效果,且印花操作簡便,織物無需進行過多的前后處理,印花織物手感好,同時也比較環保,是目前仍被廣泛采用的印花方法。
(2)轉移印花紙的印制。轉移印花技術中的關鍵是轉移印花用紙。印制轉移印花紙的制板工藝是,首先在電腦中用專業的分色軟件把圖案按色系進行分色,每個色系對應一個錕筒。由于輥筒的圓周沒有太大限制,花型的回位尺寸受限性也比較小。然后,把分色數據輸出到激光雕刻機上,利用激光雕頭在事先鍍好膜的錕筒上進行精雕。雕刻好所有的錕筒后,就可以印制轉移印花紙了,錕筒雕刻過的部位在上機時可以附著油墨,油墨用分散性染和漿料混合制成,通過不同的花輥,把不同色系的顏色印在轉移印花紙上,最后形成用于印花的轉移印花紙(圖1-10、圖1-11)。

圖1-9 轉移印花機剖面及印花原理示意
1 加熱滾筒
2 轉移印花紙
3 轉印織物
4 襯紙
5 印花襯毯
6 印花后織物

圖1-10 轉移印花紙印花機

圖1-11 激光雕輥機
4.數碼印花及印制原理
數碼印花技術與傳統的印花技術存在著很大的區別,印花的前期過程變得相對簡單,印花板的概念也相對模糊。不論是數碼直接印花,還是數碼轉移印花,兩種方式除了印制的面料類別的區別以外,基本原理是相同的,都是通過數碼技術實現紋樣的打印。所以,數碼印花的紋樣效果也大大地超過了傳統印花工藝,甚至可以說,數碼印花對紋樣的表現方法已經不再有任何限定,有什么樣的電子圖形文件,就可以印制出什么樣的紋樣效果(圖1-12~圖1-14)。

圖1-12 數碼印花噴繪機

圖1-13 轉移燙印機

圖1-14 數碼噴射印花機
目前,數碼印花常用的兩種方式的區別在于,數碼直接印花所使用的染料是活性染料,數碼轉移印花所使用的染料是分散染料。由于染料類別不同,其所對應的織物類別也不相同,這樣也決定了兩種印花方法的區別。數碼直接印花對應的是棉、麻類織物,數碼轉移印花對應的是化纖類織物。數碼直接印花工藝過程需要對織物進行印前、印后的不同處理,這樣才能夠達到印花牢度等要求,雖然直接,但工藝流程較之數碼轉移印花還是相對繁雜。而數碼轉移印花在發揚傳統的轉移印花優勢的基礎之上,更環保、更快捷,也更有效率。
數碼印花技術具有很多優勢:不受套色限制、工作周期短、能夠滿足個性化的需求、圖像清晰逼真、污染小、操作簡單等。但是,由于印制效率相對較低,也形成了數碼印花技術的瓶頸。不適應批量化生產是數碼印花技術目前的劣勢,相信在不遠的將來,隨著數碼技術的不斷進步以及新型材料的不斷研發,數碼印花技術必將迎來更加成熟的明天。