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本文作者：付少海關(guān)玉吳敏貢于清作者單位：江南大學(xué)

我國噴墨印花設(shè)備及其特點(diǎn)

國內(nèi)生產(chǎn)噴墨印花設(shè)備研究起步較晚，但經(jīng)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(jī)。特別是以杭州宏華數(shù)碼科技為代表的設(shè)備制造商，該公司自2000年生產(chǎn)出第1臺(tái)噴墨印花機(jī)開始，經(jīng)過近幾年的不斷發(fā)展和創(chuàng)新，噴墨印花設(shè)備制造水平也在不斷提升。在2012年的ITMAASIA+CITME展會(huì)上，宏華新推出VEGA超高速數(shù)碼印花機(jī)，該機(jī)器配備了2558個(gè)工業(yè)級(jí)噴頭和超凡的控制系統(tǒng)，最高印花速度達(dá)400m2/h，是目前國內(nèi)最快的噴墨印花機(jī)。此外，VEGA的噴頭高度可以自由調(diào)整，適用于各種不同厚度的面料。該機(jī)型將非凡的打印速度和精美的圖案表現(xiàn)力集于一身，加之與傳統(tǒng)印花幾乎同一級(jí)別的生產(chǎn)成本，使大批量數(shù)碼印花生產(chǎn)成為現(xiàn)實(shí)。目前，杭州宏華數(shù)碼科技股份有限公司占據(jù)了國內(nèi)約80%的市場(chǎng)份額，成為國內(nèi)噴墨印花設(shè)備的代表型企業(yè)。

噴墨印花設(shè)備的噴頭技術(shù)

噴頭是噴墨印花設(shè)備的關(guān)鍵部分，目前用于數(shù)碼噴墨印花的噴頭主要有3種細(xì)分形式：連續(xù)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(shù)在印花機(jī)上的應(yīng)用情況如圖1所示。連續(xù)噴墨由Sweet發(fā)明，并在1969年由Hertz進(jìn)行了改進(jìn)。在這種噴墨系統(tǒng)中，連續(xù)的墨滴流由直徑為10～100μm的噴嘴噴出，產(chǎn)生的墨滴流經(jīng)1個(gè)空氣閥控制，有選擇地噴射到基質(zhì)上形成印花圖案。1975年，美國Milliken公司根據(jù)這種原理，推出了適用于地毯和室內(nèi)裝飾品的8色噴墨印花機(jī)，由于這種機(jī)器的印花質(zhì)量超過了一般的地毯印花方法，并且印花速度合適，在市場(chǎng)上獲得了極大成功，被認(rèn)為是噴墨印花歷史上的里程碑。連續(xù)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(dǎo)致其分辨率低，僅有20dpi左右，所以其應(yīng)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(shù)，其工作原理是噴墨裝置根據(jù)輸入的電信號(hào)瞬間將一個(gè)電阻加熱到350℃狀態(tài)，使墨水汽化形成氣泡，推動(dòng)墨滴從噴嘴中噴出，從而在織物上形成圖案。電信號(hào)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(gè)墨滴，每個(gè)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(jī)的分辨率較壓電式低，但遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于連續(xù)式噴頭的噴墨印花機(jī)。熱氣泡式噴頭的優(yōu)點(diǎn)是制造成本低，但其使用壽命短、可靠性差，且對(duì)墨水的穩(wěn)定性要求高。壓電式噴頭具有超長使用壽命，墨水適應(yīng)性廣泛，特別適用于圖形藝術(shù)等專業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域，是當(dāng)前噴墨印花設(shè)備中應(yīng)用最多的噴頭技術(shù)。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(jù)輸入的電信號(hào)膨脹，擠壓墨水從噴嘴中噴出，在織物上形成圖案；電壓信號(hào)消失后，壓電晶體恢復(fù)到原來的正常尺寸，墨室在毛細(xì)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(gè)墨滴，每個(gè)墨滴的體積不超過150pL。

我國噴墨印花設(shè)備存在的問題和發(fā)展展望

盡管噴墨印花設(shè)備已經(jīng)發(fā)展了30余年，但印花速度慢、設(shè)備成本高仍然是制約噴墨印花技術(shù)發(fā)展的主要因素。目前，我國噴墨印花設(shè)備主要存在以下問題：（1）噴墨印花設(shè)備關(guān)鍵技術(shù)仍然掌握在國外大公司的手中，技術(shù)處于壟斷狀態(tài)；（2）在提高噴墨印花速度方面，我國多數(shù)企業(yè)還是通過增加噴頭的數(shù)量來實(shí)現(xiàn)的，這樣就不可避免地增加了設(shè)備的投入和運(yùn)營成本；（3）噴墨印花前處理和后整理設(shè)備大多都是傳統(tǒng)印染設(shè)備的縮小版，噴墨印花專用的整理設(shè)備少。基于這種現(xiàn)狀，筆者認(rèn)為未來我國噴墨印花設(shè)備發(fā)展的主要方向是：（1）加大基礎(chǔ)研發(fā)力度和投入，攻克噴頭等噴墨印花設(shè)備制造中的關(guān)鍵技術(shù)；（2）將噴墨印花設(shè)備開發(fā)和印花工藝研究結(jié)合起來，開發(fā)整體設(shè)備，即開發(fā)前處理、噴墨印花和后整理于一體的噴墨印花整體設(shè)備，類似于以色列Kornit公司推出的一體化成衣噴墨印花機(jī)及意大利MS公司的MSJP5Coat&Print印花機(jī)；（3）開發(fā)適用于不同紡織品的專用噴墨印花設(shè)備，如開發(fā)成衣噴墨印花機(jī)、裁片印花機(jī)等。在印染企業(yè)面臨節(jié)能減排、技術(shù)更新等巨大壓力的形勢(shì)下，噴墨印花的優(yōu)勢(shì)開始逐漸顯現(xiàn)，噴墨印花技術(shù)的推廣和發(fā)展也勢(shì)在必行。目前，降低噴墨印花設(shè)備成本，提高噴墨打印速度，加快噴墨印花配套設(shè)備和耗材的研制是設(shè)備廠商面臨的主要挑戰(zhàn)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2011年我國各種型號(hào)的噴墨印花機(jī)的保有量約為700臺(tái)，相當(dāng)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(shù)據(jù)可以看出，雖然噴墨印花產(chǎn)品量在我國紡織印花行業(yè)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(yuǎn)看，噴墨印花的市場(chǎng)比重將依然呈現(xiàn)快速增長的態(tài)勢(shì)，據(jù)權(quán)威研究報(bào)告預(yù)測(cè)，2009—2014年，全球紡織噴墨印花機(jī)年增長率可達(dá)23.1%。這充分說明紡織品噴墨印花必將會(huì)有一個(gè)飛速的發(fā)展。