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【集萃网观察】引言
纺织品印花技术的发展进程古老绵长。在人类纪元的第一个千年中，我们的祖先在织物印花技艺的发展上作出了卓越的贡献，现今常见的各种印花工艺如直接印花、防染印花以及轧染、蜡染工艺的发源地都在中国。而苏格兰人在17世纪发明的机器印花在织物印花步入现代化的历史变革中功不可没，并由此奠定了西方工业国在现代织物印花技术领域内的领先地位。在那之后的几个世纪里，纺织品印花借助技术革命的动力，取得了令人惊叹的进步。尤其在刚刚过去的一个世纪里，由于筛网印花技术的不断完善、合成纤维和新型染料的相继问世以及数码技术的突飞猛进，使织物印花从技艺的作坊步入了科学的殿堂，取得的成就是前所未有的。在这期间，工业发达国家在这方面仍有一定的优势，而中国作为世界纺织大国，借助经济高速发展的动力，在织物印花的技术创新上也正在迎头赶上。在这世纪之交对国内外纺织品印花技术的现状及发展趋势作一回顾和展望，是很有意义的。
一、市场趋势
尽管欧洲的印花技术始终处于世界领先的地位，但其印花市场的衰落却无可挽回。表1所示为1980-2000年世界范围内分地区的织物印花产量。地区产量（亿米）
19941997
远东 8.98.4
北美 2.52.0
西欧 2.32.0
南美 1.71.8
近东 1.51.3
非洲 1.31.5
东欧 0.60.7
合计 18.817.7
数据表明，西欧、东欧、非洲和北美的印花产量均有不同程度的下降，而中东、远东和拉美地区则一直在增加。远东是印花生产的主要地区，虽然受严重亚洲金融危机的影响，导致纺织业的衰退，但近几年来仍然有将近一半的印花纺织品是由远东国家生产的。造成这一现象的原因是：
1、远东国家在建设新型印花厂方面的大量投放，加上低廉的劳动力，在价格上形成了耐英国乃至整个欧洲的强大竞争压力。而东欧的迅速衰落，政治的动荡显然是一个主要的因素。
2、印花技术的简化和优化，例如，制网技术的发展，颜料印花体系和越来越多的活性染料的应用等，更进一步提高了技术落后地区的竞争力。
中国的印花产量在1995年就达到17亿米的水平，1998年有大幅度的下降，近几年已有回升。很难预测在今后几年将发生什么变化，但从长远看，印花厂商是乐观的。新的化学品和新的印花技术的问世，将促进印花新产品的不断开发，为印花厂商创造更多的机会：一个新的希望是数字化印花技术的成功开发和产业化，它很可能会引导纺织品印花工业的革命性变革。
表2不同纤维的市场份额纤维市场份额（％）
19941997
棉 4853
粘胶 149
涤纶 1518
涤/棉 1918
尼龙 31
羊毛/蚕丝 11
表2为1997年印花产品中不同种类纤维的市场份额。纤维素织物的份额超过60％，其中棉的份额约53％；虽然Lyocell纤维的问世影响了粘胶纤维昔日的地位，但通过生产工艺、服用性能和外观的改进，它仍维持了一定的比例。由于新型微细纤维的开发，涤纶在仿真丝、桃皮和麂皮上得到了越来越多的应用。
最近15年中，筛网，尤其是圆网印花大幅度地取代了传统的铜辊印花，使得铜辊印花的市场份额在15年中从27％锐减至3％。其中一个重要原因是，在此期间越来越多的筛网印花设备配备了精确的控制手段。借助于数码控制的机电系统，大大提高了筛网的定位精度，同时，筛网制作技术有了进一步的发展，使得新的筛网印花机已经能够印制以往只有铜辊印花才能胜任的精细花型了。目前，印花产品的89％是用圆网或平网印花机印制的（参见表3）。
表3不同印花方法的市场份额印花方法市场份额（％）
198419941997
平网（自动） 172330
平网（手工） 224
钢辊 2793
转移 664
圆网 486059
尽管印花设备的一次成功（right-first-time）生产能力有了提高，但目前的流行和市场趋势却导致了一些限制生产能力提高的不利因素。例如，小批量成为一个日益增强的趋势。通常，印花产品每种配色的最小批量是3000米，而在西欧，小批量的重复订货量常低于1000米。此外，花样的变化周期也越来越短，估计约有60％的原创设计从未进入过大生产，即使能够投产，它们的流行寿命也比以前缩短了。
二、印花前道
理想的现代印花过程，要求全面控制质量并及时交货，从花样设计到投产的每一步都必须进行监控和记录，各工序之间还要紧密配合。在印花前道的工序中，数码技术的应用日益普遍，目前已经有一些专门为印花开发的CAD和CAM系统可供应用。例如，已经可以使用一个经过细心校正的系统（由分光光度计、图形显示器、打印机等组成）来演示花样和颜色，客户可以据此作出初步的选择。此外，数码技术还可以用于织物印花小样的直接打印、筛网的激光雕刻和色浆配方的优化。由此，印花工序可以减缩一半，并缩短客户反馈所需时间。
·花样设计
花样和色彩是否吸引消费者是印花产品成功与否的关键，尽管现在有了许多新颖的印花方法（例如，金属和珍珠光泽印花、虹彩和烂花效应印花），花样设计者还是经常回到古典甚至更早的艺术领域中去寻找创作灵感。例如，在欧洲，依然流行以苏格兰的佩斯利涡旋纹（俗称“火腿”花样）以及18世纪晚期的枝叶装饰纹为基础的花样。因此，古典艺术的文献非常有用。最近出版的一些这方面的书，例如以维多利亚和阿尔贝特博物馆收藏的纺织品为蓝本的系列丛书就很受好评。新颖的花样也可以用纯粹的数学方法来制作，计算机制作的图形片段可用于花样的设计。目前，已有许多功能齐全的纺织CAD系统可配合数码打印机用于印花小样的制作，从而克服印花厂对客户定单的反应不如织造厂快的缺点。
印花花样作为一种有价值的劳动成果，其版权的保护正日益受到重视。欧洲的某些纺织协会已经签署了一个防止成功花样被非法复制的法规。但在这样的法规尚未建立的世界其他地区，非法复制依然存在，中国的情况也一样。
在国内，花样设计领域内值得一提的一件事情是《中国轻纺面料花样图集》的出版发行。从1996年开始，绍兴县轻纺科技中心（前身是绍兴金昌印花电脑设计分色中心）将当年流行的花样和配色收集汇总、筛选分类，编辑成全彩印、多色位的花样图集，由中国纺织出版社出版发行，供客户和设计人员参考，至今已出版了六辑。该《图集》填补了我国花样出版史上的空白，年销售量逐年扩大，已成了花样设计师和外贸工作人员的系列工具书，也颇受国外同行青睐。
在花样设计的CAD技术开发应用方面，浙江大学人工智能研究所以知识组合爆炸及模糊制导的图案生成机制理论为基础，结合现代图形学、图象处理及CAD技术。研制开发出一个先进的“智能图案创作开发系统”并建立了图案数据库。该系统有强大的编辑和绘制功能，能通过计算机生成复杂图案，并具有恰当的图案设计知识表达体系和开发流畅的图案设计平台，借助于图案素材库，可以进行快速和自动的人工智能化图案设计。
·印浆准备
出于健康和安全的考虑，染料和化学品的贮存、处理和使用需要比以往更加小心。精确称量是改善颜色重演性的第一步，也是组织综合性调浆间不可或缺的要素。通常使用置于负载平台上的容器来进行色浆调制，重量信息传递到一个微处理器，以控制不同的调浆头。这一原理也被应用于印花过程中色浆用量的控制。色浆的输送、筛网的清洗和更换也可以实现自动化。
自动调浆系统在国内很早就有引进，但应用效果不佳，原因是多方面的，其中一个重要原因是该类设备往往与当时国内印花生产的实际情况有一定距离。随着国内印花行业的科技进步和相关行业产品质量的提高，这类系统已开始逐步进入生产领域，同时，国内的一些高科技企业也开始涉足相应设备的开发并达到一定的水平，例如，浙大开源设计制造的爱丽调浆CAM系统，全电脑控制，可用母色多达28种以上，配浆精度达十五万分之一，可存百万种配色方案。
·织物准备
为了获得均匀、渗透性好、具有高得色量和鲜艳色光的印花产品，任何种类的织物都必须经过充分的前处理。在国外，用于活性染料印花的纤维素织物通常用烧碱进行处理，使纤维充分膨化以保证获得最佳的白度和得色量。粘胶纤维则可以采用6-8°Bě的氢氧化钠进行较缓和的碱化处理。为了保证印花表面的洁净，可以在印花机前安装专门的装置用于去除织物上的棉绒和杂志，织物的喂入和印花导带的移动控制也是十分重要的。羊毛织物需经过煮练和氯化处理（也可能加上树脂处理）以确保印花时获得高的得色量，并提高织物在汽蒸和水洗过程中的尺寸稳定性。前处理技术领域一个效率更高的新方法是用等离子体对羊毛织物进行预处理。
我国纺织品印染前处理自1988年以来有较大进展，无论是前处理工艺、前处理设备还是前处理助剂，都经历了研究、开发和应用阶段，八十年代初中期的传统工艺和助剂已被高效、快速、节能的工艺和助剂取代，新的设备也随之诞生，前处理的质量有很大的提高。目前，在棉和涤/棉织物的前处理上，广泛采用了先进的氧化退浆和碱氧漂白工艺、漂白工艺除了二步法外，汽蒸法和冷轧堆法等一步法也得到越来越多的应用。如上海二印曾采用高效的复配前处理助剂，用高温高压溢流机或巨型染缸，在中性或弱碱性条件下对纯棉织物进行退煮漂一浴加工，产品白度和润湿性以及强力都优于传统工艺。在丝光工艺方面，国内的进展主要在松堆丝光上，无论在理论上还是实践上部已经有很大改进，紧密织物松堆丝光产生的拉伸不足问题已经解决。
·筛网准备
传统的制网法（感光制版法）仍然常用来加工印花筛网，但CAD技术在制网过程中已经得到越来越多的应用，应用得很成熟的技术有计算机分色和制网。
在国外，计算机分色已经十分普遍，许多国家都有自行开发的系统，而且有些还实现了分色和制版的一体化。国内在早期引进的基础上，结合应用中的实际进行改进，注重实用性、功能性、可靠性和运算速度的提高，在分色软件的自主开发上卓有成效。仅浙江省内就有宏华、开源、金昌等数家公司相继开发了计算机分色系统，取得成功。以金昌（绍兴县轻纺科技中心）开发的金昌EX6000计算机分色系统为例，该系统迄今为止共销售1000多套，国内市场占有率达50％以上，还出口韩国、印尼、马来西亚及我国台湾地区。同时公司还利用该软件建立拥有120多个计算机工作站的专业分色制版中心，每年承担着中国轻纺城80％以上以及周边地区二万多个高难度、高精度、大幅面花样的分色制版业务，旺季时日出黑白胶片近千张。中心还在国内其它纺织业发达地区如广东西樵、辽宁西柳、江苏苏州无锡等地建立了十多个印花分色服务分中心。目前，金昌软件系统已进一步深化，1999年与激光照排机相结合，开发了金昌激光照排机系列，2000年与激光制网机相结合，开发了数控印花激光制网机等等。国产分色系统的开发应用，为我国纺织印花工业的科技进步作出了不小的贡献。在世界范围内，激光雕刻制网技术重要性正在增加，目前，大约有20％的筛网是用该法生产的。激光雕刻时，激光束由计算机通过分色稿的数码信号进行控制，强有力的二氧化碳激光束投射至预涂有高分子膜层的旋转的筛网上，使膜层汽化而获得镂空网眼。XEDCO和STORK公司均提供光束能量可调的激光雕刻系统，可以雕刻出不同大小的网眼，因此，此类筛网可用来负责制半色调。这种应用数码控制技术产生半色调效应的方法提供了在印刷行业常见的用青、黄和品红三原色印制多彩花纹的途径。有人曾经计算过筛网雕刻的相对成本并估计：与传统方法相比，激光雕刻要便宜15％。激光雕刻的不足之处是，生产高目数筛网时，雕刻速度较慢（例如，每45分钟雕成一只圆网，精度250dpi），但STORK公司已经开发出一种分离式激光雕刻装置，其雕刻速度可以至少提高一倍。激光也可用于平网的雕刻，但光束能量应较低，故常用氩离子激光以免操作胶层下的筛网网眼。
除了计算机分色和激光雕刻，在该领域内的新的发展是数码喷蜡喷墨制网技术。可以用数码控制的扫描头将黑墨或不透明的热熔蜡按花型喷射到涂有感光胶层的筛网上，然后采用传统方法进行感光。应用该方法可以省却分色黑白稿的制作工序，制网的速度比激光雕刻法快，成本也更低（喷蜡法比传统方法节省40％的费用）。国外已经有多家企业生产喷墨/蜡制网设备，如瑞士Lüscher公司的JetScreen，德国CST公司的CST圆网/平网喷蜡/墨机等。平版筛网的制作精度已高达1000dpi，圆网也已高达900dpi，印花精细度达到了前所未有的新水平。
国内常州东风印染厂在90年代初就引进了STORK的激光圆网雕刻机，90年代末佛山南方印染厂又引进了德国CST公司的圆网喷蜡机，为我国印花制网技术的更新换代开了先河。更值得一提的是，国内在先进制网技术的研究开发上也取得了一定成就，如浙大开源光机电有限公司开发成功的盛纳克喷蜡制网机，配置160个喷嘴，精度达到900-1000dpi的先进水平，制网速度达每平米8分钟，可以加工的平网最大尺寸为4500mm×6500mm、圆网最大尺寸为1018mm×3500mm，重复精度20μm。绍兴轻纺科技开发中心与国外科研机构合作，试制成功的数控印花激光制网机，加工一只1800mm×640mm的圆网仅需30分钟，雕刻的精度可达1016dpi，接版、套版准确度、均匀性和重现性均达到较高水平。该机2000年10月在第七届北京国际纺织机械展览会上展出以后，受到国内外印染专家的关注，已接受泰国、马来西亚多家客户订货，逐渐投放市场。这些技术的成功开发，也使我国的分色制版一体化水平上了一个台阶。
迄今为止，无论STORK还是ZIMMER，大部分镍网仍然采用电铸方法来成型。传统的电铸法制成的圆网，网眼为六边形，剖面呈梯形。这样的网眼，很难达到80目（100dpi）以上的精度。而PENTA圆网和NOVA圆网具有沙漏形剖面，对色浆的透过阻力较小，花纹的精细度可以达到125-250dpi。因此，以往只有平网才能胜任的花样，如今也能用圆网来印制了。
国内在镍网制作上也取得了可喜的进步。山东省昌邑市纺织机械集团昌邑镍网厂以国际上第三代印花镍网（NOVA型镍网）的技术指标为攻关目标，研制成功了EMT经济型印花镍网。该镍网的开孔率，135目圆网达24％，厚度≥0.12mm，165目圆网达19％，厚度≥0.115mm。圆网的厚度均匀度、韧性、透光均匀性等质量指标均已达到国外NOVA圆网的水平，填补了国内空白，可以替代进口。
三、印花机的发展
·平网印花机
尽管圆网印花显示出绝对的优势，并且在精细度方面有了较大提高，但平网印花仍然不会被淘汰。事实上，平网印花技术正在重新得到重视，原因在于印花小批量的趋势正在日益增加，从经济的角度出发，在这种情况下，使用平网印花是有利的。（见表4）
表4平网和圆网印花的相对成本一次连续印制量（m）相对成本
平网圆网
200 100 125
500 90 110
1000 70 85
3000 40 40
数码制网和缩短换网时间的自动化技术的引进，便利平网印花更加成为一种不能忽视的印花技术。有两种新的机型，印花导带可加热至50℃，可以获得与工台板印花相同的浓艳和精细效果。一种多功能的KOMBIPRINT印花机结合了平网和圆网的特点，配备了机器人换网和刮印装置，实现了完全的自动化。
·圆网印花机
印花机制造者一直把他们的廾发兴趣集中在圆网印花机上，尤其致力于研究和开发一种有效的系统，以减少印花过程中织物和色浆的浪费。
英国莱切斯特的DeMontFort大学对从8家印花厂收集来的印花疵病资料的分析报告显示，最常见的疵病是对花不准和定线不准。在老式的设备上，对花和校准是通过肉眼观察和手工调整来完成的，要浪费相当多的织物。近10年中，这方面有了许多的改进，例如，可以用激光束校准筛网的排列，也可以用来校正每一个筛网的定位。为了消除因齿轮间隙或驱动轴扭力形变引起的误差，在Zimmer印花机上采用了AC伺服马达，而Stork印花机则采用了直接驱动筛网的分级或无级环形马达。Stork提供的提高精度的其他改进措施之一是利用安装在每一台印花机头上的传感器探测固定在导带上的金属片，借助产生的脉冲来精确控制单一筛网的驱动，确保导带和筛网同步，这一技术是STORK公司的专利，简称BPMS。例如，最新的RD-DD型和侗加苏斯型圆网印花机，在每个印花机头上均安装了单独的传动系统，各自配备一台环形马达，圆网可直接与马达环形转子连接，省却了容易产生误差的齿轮传动，依靠马达内的脉冲发生器与电极测量器结合，可以非常精确地控制转速和矫正圆网的角度位置，配备BPMS定位测量系统的导带的传动是与机头脱离的，两者通过电子控制实现精确联动。这类单独传动的圆网印花机，相邻两网之间的对花精度可达0.06mm。
DeMontfort大学的研究表明，假如安装了上述先进的系统，在印花开始阶段用于对花的织物可以节省大约90％。该项研究的最终目标是为印花机配备一个智能的录象监测和疵病识辨系统，目前，已经可以应用EVS摄像系统来检测印花织物并报告疵病。
提高小批量产品印制效率关键是筛网更换时间。改进的途径是提高机械化程度和安装电子控制系统。印花机大多采用开放式网架和开启式轴承，便于更换刮刀和圆网。Buser公司声称，应用适当的装置，一台7色印花机的换网时间仅需15分钟。如果每天换网25次，该机的效率可达70％。现在已经有了在线洗网系统，例如，Stork公司的Print@Change印花机的每个机头配备有可伸缩的帘闸，能够横跨机台，在筛网下伸展，以防止换/洗网时色浆滴落到织物上。假如一台16色印花机要连续印制两种8套色的花样，该系统可以确保最小的因换网而导致的时间拖延。根据Reggiani和Ichinose介绍，借助在线清洗，15套色的圆网的清洗，10分钟左右即可完成。
不同的刮浆系统得到了研究，圆网中刮刀和刮辊的剪切行为的系列理论研究结果已见诸报道。研究表明，与刮刀相比，磁性刮辊并无特别的优势。Zimmer公司开发的液压条缝式给浆刮浆装置可以用液压方式通过网内的狭缝式给浆器拖加色浆，对绒类织物有很好的渗透效果，但也存在狭缝外缘与筛网之间的摩损问题。该装置适用于地毯印花或泡沫印花。
除传统的水平方式印花外，日本东伸公司（Ichinose）推出了倾斜式圆网印花方式。色浆由上往下输入，始终保持均匀地供给定量的新鲜色浆，减少了因色浆中刀架杂质导致的刮刀瘢痕和印供浆不均匀造成的段痕，产品的印花质量得以提高。
设备制造商也尝试通过限制“废浆”量和重新利用剩余色浆的办法来减少印花色浆的浪费。Stork公司采用独特的色浆回收系统，用一个特殊的泵通过一只胶球将残留在浆管内的浆液压回色浆桶。为了将色浆的浪费控制在最小限度，预测一个色回印制长度所需色浆用量是很有价值的。对影响圆网和平网印花实际生产中用浆量的设备参数进行了研究，结果显示，对于确定的印制速度、织物结构、筛网目数和刮浆器尺寸，预测的色浆用量误差可控制在15％之内。
国内的印花机开发和制造也有了一定进步，湖北黄石、上海、浙江新昌等厂家通过与国外合作和引进技术，都开发生产了先进的平网或圆网印花设备。但与国外设备相比，在功能、性能和稳定性上仍有一定差距。
·数码印花系统
数码印花不仅可以省却制版工序，降低成本，还可以以数码式储存印花花样，这使得该印花方法变得越来越具有吸引力，这方面的研究方兴未艾。目前，最具应用前景的织物喷墨印花采用了纸张打印机的“引擎”，其喷射系统采用的不外乎DOD（按需喷射）方式或连续带电液滴流方式。尽管有报道认为压电式喷墨方式比泡喷方式可靠，但以这两种原理为基础的印花机目前均已进入市场，主要用于棉织物。这些喷墨印花机均配置有与喷墨打印机相似的扫描喷印头，输出速度介于1m/h和1m/min之间。
Stork公司的TruColor4000喷墨印花机（带电液滴流方式）已作为一个设计/试样评价/生产配方确定的综合体系的组成部分得到很好的应用。该公司目前推出了用于天然纤维的Amber和Amefhyst印花机以及用于聚酯纤维的Zircon印花机。
瑞士PerfectaAG公司在1999年法国纺机展上推出的PrintMaster2200R数码印花机，速度可达100m2/h。
此外，Zimmer公司最近也推出了他们的Chromotex喷墨印花机，印制速度达到1.5m/min。该机采用了由Jemtex开发的多水平带电液滴喷印方式，只使用点状色彩，其液滴尺寸比其他印花机液滴大，但其花纹分辨率可以达到期望的100-125dpi。大多数的数码印花机使用青、品红、黄和黑（CMYK）四种色墨，按照数码控制信号向织物喷射色墨，以点阵组合方式形成各种色彩。尽管越来越多的设备和软件将“原色”的数量提高到了8种，这种组色方法仍然在颜色数量和色谱广度上有局限性。对于印花机制造者来说，提供可靠的软件以确保在花样设计阶段选定的颜色能在印花机上精确重现是十分必要的。
数码印花是个系统工程，成功与否不仅与印花设备有关，也有赖于控制软件和色墨的开发。国外企业在喷射印花技术的研究开发中，注重结合不同领域内拥有领先技术的公司的专长，例如EncadNovaJetPr060和Tex 。
Print2000整体化喷墨印花系统就是由美国Encad公司、Iris公司和日本Innotech公司制造硬件、比利时Sophis系统公司设计软件、汽巴精化公司提供特种色墨而联合开发出来的。
汽巴公司在织物印花方面有长期的经验，因而在喷射印花色墨的开发上卓有成效。现已经开发成功一系列可用于不同纤维的高性能喷印色墨，如对纤维素有高耐光牢度的CibacronMI活性染料色墨、用于聚酯的TerasiDI分散染料色墨以及用于丝绸的LanaprintAI酸性染料色墨等。
Xerox（施乐）公司在开发纺织品数码印花上采用了不同的途径。该公司推出了一种静电印花机，可以在纸载体上印制分散染料花样，然后用这种纸在热辊上对聚酯织物进行转移印花。这种方法看起来效率不高，但转印纸的数码印花不需要监控，可以在夜班完成，织物的转印则安排在白班进行，同样有较高的产量。该印花技术得到一定的好评，但适用的调色剂很少。
数码印花在技术上和经济上的问题正在逐一被解决，并有望每年增加5％的市场份额。对喷墨印花机的液滴喷射现象进行的理论研究表明，无论是压电式装置、泡喷式装置还是电磁阀式装置，对于DOD方式的印花机来说，观察到的结果是十分相似的。
数码织物印花技术是世纪之交纺织加工领域内最先进科技的代表，已在国内业界引起广泛关注。这方面具有代表性的是杭州宏华电脑技术有限公司。该公司从1999年开始倡导“数码纺织”概念，并进行以数码喷射印花为基础，以计算机网络为渠道的数码纺织一体化解决方案的研究和实施，取得了进展。目前推出的数码印花打样系统和数码印花生产系统有两个系列四个品种：PrintMaster2200R和2200B（生产系统），A’texprintTex-1300和1600（打样系统）。这些设备均采用微压电式喷嘴，最高解析度1440dpi，最大有效喷印范围2200mm，解析度360dpi时印制速度可达100m2/h。
来源：大榕树印花网
