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军需纺织品中的数字喷墨印花技术
2011-08-29 18:37:27

第零季观察】1 前言:为适应现代局部战争的需要,对军需纺织面料要求越来越高,个性化、高档化、隐蔽性以及保健、舒适、环保已成为军需纺织面料的发展趋势。世界发达国家已将许多新技术的研究和开发作为提高军服功效的重要突破口,世界各国军服材料正向着高性能、多功能、复合化、智能化方向发展,并致力于功能纺织材料研究与开发,如良好的透湿性、防水性、防风性、导汗性、快干性,且抗菌防臭。对于符合战争要求的迷彩作战服、迷彩作训帽、迷彩装饰布等防护用隐身材料。通过数字印花技术,可以使迷彩随温度、光源、光照角度变化而变化。而这些功能采用传统的印花工艺,是不能或者很难达到。

  2 数字印花印前工艺的先进性

  计算机中的数字图像,除了直接使用软件设计外,还可通过各种先进的输入设备(如滚筒扫描仪、平台扫描仪、电子分色机、数码相机等)把所需的图像输入计算机中。由于CMYK文件比RGB文件大1/3,所以设计人员一般采用RGB颜色空间,在RGB模式下对图像进行编辑处理;又由于印刷机采用CMYK 颜色空间,在印制前,必须把RGB模式转变成CMYK模式,以利于喷墨印花。而RGB颜色空间比CMYK颜色空间大,所以图像转换的过程又是一个色彩压缩的过程。例如在使用图像处理软件Photoshop时,将RGB模式转换为CMYK的模式,并对色彩参数进行压缩转换。通常色彩压缩参数包括:灰平衡、油墨最大值、黑版生成、黑版最大值等参数的选用。对色彩生成有影响的RIP参数设置也要合适,如总墨水量不超过 300%,否则染料密度过大,会出现渗化现象。

  RGB颜色空间与CMYK颜色空间都是与设备相关的颜色空间,不能在不同的设备之间准确地传递颜色信息,即不同的设备具有不同的颜色空间。彩色显示器和扫描仪采用的是 RGB颜色空间,而彩色印刷机和彩色打样机采用CMYK颜色空间。为了实现不同的设备上的颜色匹配,数字喷墨印前系统采用色彩管理系统CMS(Color Management System),实现色彩管理三要素,即校准、特性化和转换。其基本原理为:

  

  红、绿和蓝24位可记录的彩色数为16,777,216(224) 种,可表现灰度等级为256级,故色泽层次多,可印制一些传统印染无法制作的图案,如使用平滑地晕色染色,表现出泥点晕色等高精度图案的印刷。用1670万种色泽组合来表现花样,不受色泽套数的限制,可自由使用色彩,自然界的颜色几乎都可以在纺织品上再现,突破了传统纺织印染花样的套色限制。传统印花使用网点表现层次最多只有3O个层次,色泽套数通常是lO个,最多2O几个套色。传统印花图案往往受到“花回”长度的限制,而数码喷射印花工艺过程中不存在“花回”概念 ,从而极大地拓展了纺织图案设计空间。

  喷墨印花灵活性高,创作新花样成本低,更换花样几乎没有浪费;此外,对图案设计没有限制,花样更换只需几分钟,设备投入少,无需分色、描稿、制片、制网等繁杂的印前工艺。数字喷墨印花技术实现了图文设计的“所见即所得”。即从计算机的桌面设计图像,可以模拟出实际的印花效果,这对印前的图文设计提供了很大的方便。

  图像可以作为图像数据永久保存,也可以远距离传送,并使它重现。目前印前环境中常见的网络连接方法有:EtherNet连结,通讯协议可使用AppleTalk、NetBEUI、TC/IP、IPX/SPX等。作为图像情报,其与数字情报通信相匹配,适应了数字时代的要求。

  3 印花工艺的先进性

  由于印花喷头由计算机传输的数字信号控制,操作简单方便。数字喷墨印花打印分辨率为360—1 440dpi,一般有4—8个打印头,每只打印头有160~320只喷嘴,打印宽度为1(3O0—3 200mm ;而圆网印花仅为125—150dpi。

  数字印花印制的色彩丰富而逼真。采用4个打印头的喷射印花机对活性/酸性染料印花,即青(C)、品红(M)、黄(Y)和黑(BK);六色数码喷射印花机对分散染料印花时,一般配置的色彩为:青(C)、品红(M)、黄(Y)、黑(BK)、浅青(LC)、浅品红 (LM) 。选用黑染料是为了让图形足够黑,选用浅青、浅品红是可以较好表现浅色调。对八色喷印机来讲,除了CMYK四色外,再增加金黄、橙、红和蓝四种专色。

  数字印花精度和清晰度高,能印制出0.1mm以下的细茎和微细部分,印花喷头最大清晰度能输出1 440dpi的图像,达到高保真度喷射印花效果。喷射印花设备简单,占地面积小,使用方便。

  4 功能性染料的先进性

  随着科学技术的发展,功能染料存在一种共轭仃一电子体系,不仅在服用过程中产生所需要的颜色的改变,还具有一些与光、热、电化学以及生物工程有关的特殊功能。其分类示意如下:

  

 

  4.1 红外线伪装染料和颜料在军需纺织品中的应用

  为了保证作战人员和装备的安全,迷彩作战服、迷彩作训帽等作为军事上的伪装手段,可迷彩成绿色、橄榄色、土黄色、棕色和黑色,以及沙漠色和海洋色。随着红外线监控技术的发展,传统的印花工艺只能伪装可见光,对红外线则失去伪装作用。在现代战争中不仅要伪装可见光,对不可见红外光也应具有一定的伪装性。

  通过特殊的功能染料,使物体对红外线的吸收与对环境的吸收相同或相近,消失或模糊物体的轮廓以达到伪装的目的。物体、环境对红外线反射曲线也要十分相近。如图1为某些伪装颜色的典型红外线发射曲线。通过对某些还原染料的拼混或其他方法,可对纤维素纤维、羊毛、合成纤维织物进行伪装喷射印花。

  

  4.2 光致变色染料和颜料在军需纺织品中的应用

  为了满足现代战争的需要,军需纺织品要具备一定的光致变色性。物体在一定波长的照射下,化学结构发生变化,进而发生颜色改变,可以从无色到有色,或从一种颜色变为另一种颜色。

  可逆的光致变色过程分为成色与消色,如图2所示。物质A 吸收光子hvl,从基态跃迁到激发态,然后发生光化学反应,变为 B物质,这是成色过程;B物质吸收光子hv2或吸收热,发生热变反应,由基态直接变为A物质或由基态跃迁到激发态,发生光变色反应,再回到物质A,这是消色过程。光致变色的有机物可分为光氧化还原型化合物和光异化化合物,发生的现象有:顺式转变异性化现象;互变异性化即H移动现象;异质解裂即离子解离现象;同质解裂即游离基的解离现象;光氧化还原现象和开环、闭环现象。常见的光致变色材料有偶氮染料和靛类染料、螺环苯并吡喃、三芳甲烷染料、l,4一二羟基葸醌等。

  

  4.3 温致变色染料和颜料在军需纺织品中的应用

  为了满足现代战争的需要,军需纺织品也要具备一定的温致变色性。由于环境温度的变化,军需纺织品的喷射印花的色彩可随之发生改变,一般均为可逆的。应用于军需纺织品的变色染料主要为有机类。

  可逆变色颜料的变色机理主要有通过晶格结构的变化,如液晶变色,其结构随温度变化而引起对光的反射和透射性能发生变化。一般考虑到液晶对纤维没有亲和力,先将其制成微胶囊并分散于液态粘合剂中,制成印染油墨进行印刷。另外还可通过分子重排发生变色,分子重排可受温度、溶剂极性、体系pH值而变化。

  4.4 其他功能染料在军需纺织品中的应用

  把抗菌剂(杀虫剂)、高效除臭剂、阻燃剂、抗静电剂、抗氧化剂和紫外线吸收剂等制作为芯材,对其进行微胶囊化以对织物实施功能性整理,满足军需纺织品要求。这些功能性材料还可以起到保温蓄能作用,如聚乙二醇等许多化合物都有此作用。防水透湿和高吸水性功能整理,也是军需纺织品的要求之一。总之,随着科学技术的迅速发展,传统的印染加工技术正面临着巨大的挑战,现代战争的高科技化,使得军需纺织品功能性要求也发生巨大的变化,因此运用数字喷墨印花技术,使军需产品更加适应现代战争的需要是军需纺织品的发展方向。

  来源 郭润兰,艾宏玲


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