喷墨印花技术，又称纺织品数码喷墨印花，是一种通过喷墨印花机喷射墨水到织物表面来实现图案构建的技术。作为一种新型的、无接触式的、无废液排放的、绿色清洁纺织品加工方法，喷墨印花技术生产出来的织物具有较高的分辨率、轮廓清晰度好、色彩鲜艳度高。相较传统的印花方式，无须分色、描稿，全程实现数字化，操作简单，工艺流程短，花型设计灵活，工艺重现性好。经过近几年的快速发展，喷墨印花技术已基本成熟，能够满足工业批量化生产需求。接下来，小编将带领大家认识喷墨印花技术。

工艺流程图（图源：文献1）

工作原理

喷墨印花技术综合应用了信息处理、计算机、电子技术和新材料多领域的科技，用数字摄像机、数字照相机等手段，将需要的印花图案以数字形式输入计算机，经过RIP软件处理后，再通过计算机控制的喷墨印花机喷头，直接将印花墨水喷射到织物上，印制出所需的各种图案。喷墨印花的工作原理涉及喷头、墨水系统和控制系统等多个组成部分。

喷墨印花系统原理示意图（图源：文献4）

1、喷头

喷头作为喷墨印花机中最关键的组件之一，其性能直接影响到印花的速度与质量。喷墨印花技术的喷墨方式主要包括连续喷墨技术、按需喷墨技术。连续喷墨技术又可以分为偏转阀式连续喷墨、二位连续喷墨以及多位连续喷墨。前者是使墨滴在空气阀的作用下有选择地喷射到承接基质上形成印花图案，后两者是首先让墨滴通过充电电极，使墨滴带有电荷，其次让墨滴通过高压偏转电极板，按照预定的轨迹偏转，最后喷射到打印基质上形成印花图案或文字，如果墨滴无需打印，则会被偏转到回收槽内，进而返回到墨水循环系统，以便后续重新使用。按需喷墨技术可分为压电式、气泡式和阀门式等喷墨方式，压电式按需喷墨技术是通过输入电信号，以控制喷头中的压电晶体，进而使其挤压墨水，让墨水从喷头中喷射出来；气泡式按需喷墨技术是通过输入电信号，使喷头内的电阻瞬间加热到高温状态，进而让墨水汽化形成气泡，从而推动墨水的喷出，当电阻冷却时墨水会重新充满墨室；阀门式喷墨印花技术是利用电磁阀控制墨水在空气中的流动，使墨滴喷射到基材上的技术。其中的喷头数量和排列方式取决于印花所需要的分辨率和复杂度。

2、墨水系统

墨水系统包括墨水存储、墨水输送系统、恒温系统、墨水回收系统以及墨水喷射控制系统。墨水存储是用于存放墨水，可以是外接的墨盒或大容量墨水罐；墨水输送系统负责将墨水从存储装置输送到喷头，以确保持续的墨水供应；恒温系统是使墨水维持在适宜的温度范围内，以保证墨水的流畅性和喷射的稳定性；墨水回收系统是指将未喷射的墨水或喷射到回收槽的墨水回收，以避免浪费。墨水喷射控制系统是指控制墨水从喷墨头喷射出来的过程．墨水喷射的控制通常通过电磁阀、压力调节器和墨水泵等装置实现，以确保喷墨质量和稳定性。

3、控制系统

控制系统是喷墨印花的核心部分，主要是用于控制喷头和墨水系统的。它是由计算机、RIP控制软件和传感器等组件共同构成，其中计算机负责数据处理、图案设计和操作控制；RIP控制软件可以将图像、文字转化成喷墨印花机能够识别的点阵信息，进而控制喷头的喷射频率、位置和颜色选择，将点阵信息表达在织物上；传感器则用于监测墨水和织物的状态，及时的给工作人员提供反馈，以便调整参数。

喷墨印花墨水

喷墨印花墨水作为喷墨印花技术的主要耗材，是影响印花产品质量的关键因素之一。其一般由着色剂、分散介质和添加剂组成。其中，着色剂可赋予印花产品丰富的颜色。分散介质是喷墨印花墨水的主要载体，可分为水和有机溶剂，其具有溶解着色剂、调节墨水黏度以及提高墨水稳定性等作用。添加剂主要根据墨水的性能需求进行添加。常用的添加剂有分散剂、表面活性剂、抗菌剂、pH调节剂、保湿剂、消泡剂等，其中分散剂有助于分散染料或颜料色浆的研磨分散，提高墨水的分散稳定性能；表面活性剂可以调控墨水的表面张力，使之达到喷射要求，同时也对染料起助溶作用；抗菌剂可防止墨水在贮存过程中发生霉变以及防止霉菌堵塞喷墨印花机中的墨道；pH调节剂可以使墨水呈近中性，防止其对喷头及墨路系统的腐蚀；保湿剂可以防止喷口墨水干竭过快发生阻塞而造成喷墨障碍，以及调控墨水在纺织基材上的扩散与渗透现象；消泡剂在喷墨墨水中起抑泡、消泡和破泡作用，主要可降低印花疵点出现的概率。

从配制印花墨水的溶剂角度，印花墨水可以划分为水性墨水和溶剂型墨水，由于水性墨水基本能满足纺织品印花的需求，因此目前喷墨印花用墨水都是水性的。从墨水中的着色剂角度，喷墨印花墨水又可划分为染料墨水和颜料墨水，常用的染料墨水包括活性染料墨水、酸性染料墨水、分散染料墨水以及天然染料墨水。在墨水中，纯化过的染料颗粒以溶解或分散的状态分布于水中，理论上所有的染料都可以制成印花墨水。

墨滴在不同织物上的扩散形状（图源：文献3）

喷墨印花墨水性能要求

喷墨印花墨水的性能要求通常与所使用的印花设备以及印花织物紧密相关，所以并不能给出一个具体的数值范围。通常情况下，印花墨水的性能要求表现在黏度、表面张力以及稳定性3个方面，有时候还包括电导率．黏度和表面张力是影响墨滴形态的重要指标，对于喷头喷嘴处液滴的断裂位置、液滴尺寸和液滴速率以及卫星液滴的形成具有至关重要的影响。黏度较大时，不仅墨滴的喷射速度会受到影响，还会因为喷头中墨水流动速度低导致喷头堵塞；黏度较小又会导致喷出喷头的墨水无法形成墨滴，影响印花的清晰度。Tolman根据热动力学理论表明，墨水的表面张力会影响形成墨滴的大小，表面张力越大，形成的墨滴尺寸越小。降低印花墨水的表面张力有利于墨水在印花织物上的扩散和润湿作用，使染料与纤维获得更好地接触，但是扩散效果太好，又会反作用于印花效果，导致印花图案的轮廓性差，因此印花墨水的黏度和表面张力应该处在一个合适的范围。印花墨水应该具有较好的稳定性，由于染料之间相互作用力的存在，染料分子之间经常发生聚集，聚集后的染料颗粒很容易堵塞喷头。气泡式按需喷墨方式由于会出现瞬间的高温，还要求印花墨水具有较好的耐高温稳定性。在压电式按需喷墨和连续喷墨印花设备中，由于墨滴需要带有电荷才能在磁场中发生偏转，所以要求墨水具有一定的电导率。此外，印花墨水应处于合适的、稳定的某一pH范围内，使其既有利于抑制染料水解、促进染料与纤维的反应，还不会腐蚀喷头对印花设备造成损坏，墨水中染料的平均粒径最好小于0.5μm，最大粒径不超过1μm。

表面活性剂BYK-348用量对墨水表面张力的影响（图源：文献5）

小结

近年来国内喷墨印花技术及喷墨印花墨水质量取得了很大的进步，墨水的稳定性、色彩饱和度、与喷头和供墨系统的匹配性、与面料的适应性以及研磨、过滤、分散等关键技术指标和生产工艺均已实现重大突破。但目前墨水的经济性与环保性是阻碍喷墨印花技术的一大难点，是未来我们仍需重点关注和研究的板块。

参考文献：

1、黄德朝,黄文萍,蒿培建.纺织品涂料数码喷墨印花技术研究[J].针织工业.

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