印花图案的计算机辅助设计(CAD)与应用文献综述

文献综述

随着计算机技术的不断发展，逐渐形成一种集机械、计算机、电子信息技术为一体的高新技术数码喷射印花技术。很多人觉得这无非就是将图像通过电脑印花系统处理，然后喷印到各种织物或其它介质上，但是，事实并非如此。尽管数码印花的工作程序简单，但它的意义远远不止于此。数码印花技术最早出现于20世纪90年代中期，这项技术的出现与不断完善，给纺织印染行业带来了全新的概念，使印花业从传统的劳动密集型工业进入了数码高科技时代，其先进的生产原理及手段，也给纺织印染带来了一个前所未有的发展机遇。

1.数码喷墨印花的原理

数码喷墨印花的工作原理是对墨水施加外力，使其通过喷嘴喷射到织物上形成色点，继而构成花纹图案。

数码喷射印花由数字技术控制喷嘴的喷与不喷、喷出何种颜色的墨水、喷射时在XY方向上的移动，以保证在织物表面上形成所要求的图像和颜色。数码印花的一个重要技术指标为分辨率(Dot per inch，简称dpi)，即指每英寸内的点数。在喷墨印花时，不同的基质对分辨率的要求也不同。一般情况下dpi为180~360时，图像已清晰，对很精细的图像，则需提高到360~720。分辨率提高后，对喷嘴的喷射频率定向精度的要求也更高。喷墨印花机按喷墨印花原理可分为连续喷墨(CIJ)印花和按需滴液喷墨(DOD)印花两种。

1.1连续喷墨(CIJ )印花

连续喷墨印花机的墨滴是连续喷出的，形成墨滴流的墨水由泵或压缩空气输送到一个压电装置，对墨水施加高频振荡电压，使其带上电荷，从喷嘴中喷出连续均匀的墨滴流。喷孔处有一个与图形光电转换信号同步变化的电场，喷出的墨滴便会有选择性的带电，当墨流经过一个高压电场时，带电墨滴的喷射轨迹会在电场的作用下发生偏转，打到织物表面，形成图案，未带电的墨滴被捕集器收集重复利用。

连续喷墨印花机目前主要应用于地毯和装饰布的生产，这种印花机印花精度相对比较低，但印花速度比较快。

1.2按需滴液喷墨(DOD )印花

按需滴液喷墨印花机仅按照印花要求喷射墨滴，油墨是不带电荷的，其原理是通过一定的方式，对油墨施加高频的机械静电热振动等作用，使油墨从喷嘴喷出，产生微小的墨滴流。目前分热脉冲式、压电式、电磁阀式和静电式四大类型，应用最多的是热脉冲式喷墨印花机和静电脉冲式印花机两种类型。

2.数码喷墨印花的特点

数码喷墨印花是将花样图案通过数字形式输入到计算机，通过计算机印花分色描稿系统(CAD)编辑处理，再由计算机控制喷嘴，把专用染液直接喷射到纺织品上，形成所需图案。数码喷墨印花彻底改变了传统的生产方式和经营模式，大大地缩短了生产时间，提高了企业生产效率.

2.1数码喷墨印花技术的优点

(1)印花全过程实现数字化，无需制版，批量灵活，不受花样的花围大小套色的限制，设计样稿可在计算机上任意修改，从而使印花产品的设计生产不仅能快速反应适应订单需求，而且既可以进行单件制作，也可以进行大批量生产，交货速度快传统工艺采取网印，一张网只能印一种颜色，印一种面料必须制作许多张网。 如果要保证印花的质量，就必须保证配色准确，位置也应无误假如图案稍有改动，就要重新制作所需的网，再重新印制样品，直至印出合格的样布之后才能进行批量生产，对小批量生产来说成本太高。

(2)印花设备精度高，能达到2880dpi，而传统的筛网印花只能达到200dpi。数码喷射印花技术是通过数码控制的喷嘴，在需要染料的部位，按需喷射相应的染液微点，许多微小的点速成所需花型，达到视觉上色彩连贯一致花型逼真，特别在颜色渐变云纹等高精度图案的印制上，数码印花更具有无可比拟的优势。而传统印花对于色彩的饱和度和层次的鲜明性表现相对较差，对于一些云纹过渡也较难把握。

(3)传统印花对水的需要量非常大，印花后的织物也需要大量水洗皂煮以去除浮色，产生的废液、废水、废浆对环境产生极大的污染。数码印花在喷印过程中不使用水和色浆，而是将油墨直接装在专用盒中按需喷射在织物上，既不浪费，也无废水污染，杜绝了调浆间印花机冲洗而排放的废液，达到印花过程无污染还省去了胶片丝网银筒等材料消耗，既减轻了企业负担，又实现了环保要求，它将直接促进绿色纺织品和绿色制造的发展。

(4)喷墨印花数字技术与网络技术的结合将会带来新的管理体制和营销模式。纺织品喷墨印花技术占地面积小，可以在办公室和家庭中进行印花，也可以通过因特网实现个性化电子商务消费。消费者可以将自己需要的图案甚至是自己设计的图案、个人资料和要求，通过因特网传输给生产商，生产商随时可安排生产，并将产品寄给消费者。而传统印花则需要专门的描稿间、制版间、宽敞的印花车间和水洗后处理车间，生产厂房造价高、投入大。

纺织品数字喷墨印花的这些独特优点，从根本上革新了人们关于传统纺织品生产和经营的观念，解决了纺织品生产的环境污染问题，把传统纺织工业和现代高新技术有机结合起来，使之由劳动力密集型向技术密集型发展，大大促进了纺织产业的升级换代，提高了技术水平因此，国内外业界人士都一致认为，纺织品数字喷墨印花技术是21世纪染整工业实现技术革命的关键技术之一。

2.2数码喷射印花技术需要改进的地方

(1)印花速度慢。一般情况下，印花工厂可每分钟以几米至几十米的速度印花，但喷墨印花却是一米几分钟，所以印花速率较低。

(2)印花机的设计要求高，成本高，喷嘴寿命问题难以解决。

(3)喷墨印花织物需进行印花前处理，使织物达到喷墨印花所需要求。

(4)目前油墨价格昂贵，适应性有限。

(5)对油墨的要求高，油墨研制困难。

3.数码喷墨印花技术的应用领域

尽管数码印花技术还处于发展阶段，还存在速度较慢、耗材较贵等不足，离大批量生产也还有一定的距离，但作为一种灵活快捷、个性化和具有丰富色彩的生产方式，数码喷射印花已逐步进入印染企业，并取得了一定的经济效益，具有巨大的市场潜力。

3.1产品领域

数码喷墨印花技术可应用于一切以软性印染织物为基本表现素材的载体形式，其产品是对现有产品的延伸甚至补充。

3.2行业领域

(1)家庭装饰业。家庭装修个性化是今后家庭装修市场的趋势，但目前家装布料市场根本无法满足各类消费者多样化、个性化的需求，数码喷墨印花技术可用于开发满足消费者个性化的高档次产品，如：墙体装饰布、棚布、沙发的各种包布、靠垫布、坐垫布、台布等。

(2)影楼业。丝绸面料具有温馨浪漫高贵的质感，帆布类面料具有粗旷豪放的情调，借助艺术影像摄影的优势和借助面料丰富的工艺表现形式，影楼业可通过数码喷墨印花技术大大增强各类纺织品的艺术表现力。

(3)制作各类纺织面料形式的工艺品，如：各种工艺壁挂或与竹篾等工艺品结合。

(4)广告业。数码喷墨印花技术可用于全新的广告材质、带来全新的表现形式，使广告产品色彩丰富、图案精美、携带安装方便、有较强的艺术表现力。

(5)旅游边贸纪念品。制作加载具有旅游风情民族风情的各种纪念品，如：伞扇面、文化衫、民俗衣物等多种既有纪念意义又可与软性织物结合的产品。

(6)制作戏服商标软包装等。

4.数码喷墨印花技术的发展现状

数码喷墨印花技术是20世纪90年代国际上出现的最新印花技术，采用喷墨打印技术的新型喷墨印花机的推出，是织物数字喷墨印花技术的一个新的里程碑，该时期的数字喷墨印花机采用了先进的按需喷墨技术。

进入21世纪，纺织品数字喷墨印花技术得到了进一步的快速发展。

首先，喷墨印花机生产商的数量迅速增加，印花机的性能不断提高。像意大利雷佳尼(Reggiani)的Dream数字印花机、美国杜邦(DuPont)公司的Artistri数字喷墨印花机、荷兰斯托克(Stork)公司的Amethyst数字喷墨印花机等，是专门为纺织品印花而设计制造的印花设备，在性能上已经完全超出了广告喷绘机。

其次，喷墨印花用墨水的品种和质量不断完善和提高。汽巴、巴斯夫、杜邦、德司达等大公司都推出了品种和色谱齐全的染料和颜料墨水，为喷墨印花的产业化推广应用奠定了良好的基础。

第三，数字喷墨印花的应用领域和产业化规模不断扩大，显示出良好的产业化前景。截至2004年，欧洲已有数字喷墨印花工厂20~30家，各有5~20台数字喷墨印花机，分布于意大利、西班牙、葡萄牙、波兰、英国和法国等国家，其中以意大利和西班牙较为集中，已形成了相应的产业群。欧洲的数字喷墨印花机的速度以14m²/h的8色机为主，总量在300~500台，接受批量为274.32~ 457.20m的订单，产品系高端品牌的服装面料，加工费约为40欧元/m²，这说明数字喷墨印花不仅仅用于产品打样和工艺品的制作，已开始进入大规模的产业化生产。

5.数码喷墨印花技术的发展动向

5.1高速数码喷墨印花机的开发

世界印花织物总需求量约为250~270亿平方米，分别由网印(圆网/平网)、滚筒印花、手工印花、转移印花(冷/热)和数码喷墨印花等多种方法加工，而在当今纺织品供过于求的大环境下，一般而言，低价竞争是最具有杀伤力的。数码喷墨印花的生产成本最高，比其他方法高2~8倍。据汽巴精化公司资料介绍，国外数码喷墨印花成本为20美元/平方米，其中墨水占40%，人工占40%，设备折旧费占18%，能耗及日常维修费占2%(且与印花长度无关)。Stork公司在其发表的2002年世界纺织品印花业的发展报告中称，数码喷墨印花是织物印花的新参与者，现状是用于打样多，用于生产少。

目前，数码喷墨印花机的生产速度仅20~ 30平方米每小时，这是一个致命的弱点，如此低的生产力是无法实现规模化生产的。一般印染企业无法效仿日本Serien公司，其福井厂拥有250台数码喷墨印花设备，以规模化生产Viscotec's产品供应市场，其巨大的设备投资，企业的投入/产出比也一定会令人却步。网上消息称，东伸工业的Ichinose Inkjet Printer2020于2003年初展出，它以两相数码喷印工艺生产，速度可达60平方米每小时。面对东伸工业的挑战，汽巴精化Reggiani和Aprion计划开发生产速度为150平方米每小时的数码喷墨印花设备。

生产速度为200 ~300平方米每小时数码喷墨印花机的问世，将有可能使数码喷墨印花真正成为挑战传统印花的对手。

5.2颜料型墨水的开发与应用

世界印花织物中采用颜(涂)料印花工艺生产的数量平均为40~50%，而数码喷墨印花用颜料型墨水开发起步稍晚，其技术难度也较大。喷墨印花时，颜料颗粒大小、对堵塞喷嘴墨水的流变性和稳定性影响，特别是敏感颜料型墨水还因粘度的限制，很难获得较深色泽的颜色效果，从而制约了它的开发和研究。虽然汽巴、精化、美国杜邦和德国巴斯夫等著名跨国公司都开发了颜料型墨水，其应用性能如何仍未见报道。

现在，在按需滴液的数码喷墨印花机上，一般都使用染料型墨水，因此，对改善环境保护是不彻底的。如活性和酸性染料的墨水，喷墨印花后仍需进行固色和清洗，那就存在污水排放。同时，染料型墨水也不适用于多元纤维混纺或交织织物的喷墨印花。

颜料型墨水不仅可以开拓数码喷墨印花的织物品种(混纺或交织)、不再需要湿后处理、提高了清洁化生产性能，更可实现在服装行业的灵活生产(Agile Manufacturing)，即从服装的设计到成品的全过程，可在各个不同的地方，按照客户的要求，在短时间内完成同样，还可实现销售点印花(Distributed Printing)，即在接受电脑设计和生产信息的销售点直接进行印花织物的生产。这样可降低印花织物整个生产供应链的运行成本和设计失败的风险，有望进一步拓宽数码喷墨印花机的应用领域。

6.结语

数码喷墨印花技术是继凹凸版印花、平网印花、滚筒印花、圆网印花、转移印花之后的又一种全新的印花方式，是对传统印花技术的一次重大突破。它通过印染技术与信息科学技术交叉融合的发展与应用，使印花的整个生产过程实现数字化，从而以全新的生产模式达到提高生产效率、提高产品质量、大力降低环境污染等目的，使印花技术进入一个崭新的时代。尽管喷墨印花目前正处在起步阶段，但随着新软件、新机械等技术的发展，纺织品的数字印花必将获得大规模的应用。由此看来，在将来的纺织品印花市场中，喷墨印花占绝对优势比例只是时间的问题。

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