未来的清洁印染工艺

王 红 凤 北京服装学院材料工程系

　　摘要 本文从我国的水资源紧缺和传统印染业的弊端两个方面，分析了推行清洁印染工艺的必要性；提出了以热转移印花为主线的"清洁印染工艺"的构想，论述了为实现这一构想已有的研究基础、尚需解决的问题和解决这些问题的基本思路。

　　关键词 清洁印染工艺 热转移印花 数码印花 近代物理技术 水资源

　　据国家经贸委报道，我国有11个省、区、市的人均水资源拥有量低于联合国可持续发展委员会研究确定的1750吨用水紧张线，有49个城市低于该机构确定的500吨严重缺水线。由此可见，我国的水资源已经面临危机，水资源短缺已经成为制约我国经济和社会发展的重要因素。

　　染整属于高耗水和高污染行业。据不完全统计，染整行业的年耗水量超过100亿吨。 染整不仅耗水多，而且因其废水成分复杂多变、色度深、碱性大，极难处理。所以，染整（尤其是印染）的耗水回用率仅为7%，是所有行业中最低的，其废水排放量约占工业总废水排放量的35%，而排放1吨印染废水又要污染20吨水体。显然，无论从国家的可持续发展，还是从染整行业本身的可持续发展考虑，传统染整业的改革势在必行。

　　推行清洁生产工艺或技术就是染整行业的改革举措之一。所谓清洁生产，就是要求从源头减废、节约资源，既满足当代人需求，又不危及子孙后代满足其需求能力的发展。迄今为止，虽然尚无系统的真正称得上清洁生产的染整技术，但有一些局部性的清洁或节能技术正在获得应用，或正在成熟过程中。比如，印染方面：天然彩色棉的种植技术、热转移印花、涂料印花、数码印花、超临界CO2流体染色；整理（主要指前整理）方面：生物酶整理，等离子体、激光表面处理、超声波、电子束、辐射、电磁场等近代物理技术。从环境和产品档次看，在所有印染技术中热转移印花的优越性更突出一些。

　　热转移印花是60年代发展起来的一种印花新工艺，被认为是纺织行业中继活性染料之后最重要的发明和印花工艺上的一次革命。它是将印有花纹图案的转移印花纸与纺织品相贴，在一定的温度下压烫，纸上的染料被转移到织物表面，又通过扩散进入纤维内部，并以物理化学作用固着，而达到印花的目的。这种工艺与传统工艺相比，省时2/5、省厂房和人力1/3、省水4/5、降低次品率2/3。其它的好处还有：由于纸张收缩小、套色准确，所以花纹清晰、精致；灵活性强，即可大批量生产，也可小批量生产，还可印制手绘、摄影、国画等艺术风格的图案以及局部印花。但遗憾的是，这种印花工艺目前还存在三大弊端：一是只能在涤纶织物上进行，应用范围受到限制。因为天然纤维和其它亲水性纤维与热转移印花所用的染料之间没有亲和力；二是用纸作热转移印花基材，并没有从根本上解决环境问题。因为造纸和废纸回收所造成的耗水和污染仍十分严重；三是制版费昂贵，每套版的费用（含版基）为3000~5000圆人民币，不能适应个性化、小批量和多品种的发展需求。正是这三大问题制约了热转移印花工艺的应用范围，也影响了它的可持续发展性。若能解决这三大问题，热转移印花不仅能扩大应用范围，而且还能成为真正的清洁印染工艺，因此热转移印花一度成为国际性的研究热点。我院从1996年开始"热转移印花技术的应用研究"，并得到了原中国纺织总会的资助。

　　本课题组基于以上分析，并经过比较全面的调研和实验性探索，整体构思了一条以热转移印花工艺为主线的清洁印染（不包括前、后整理）工艺，即：
（坯布 → 前整理）→热转印→（后整理）→ 产品。
                                                                       ↑
                           热转印基材

　　其研究目标是：第一，在棉和真丝等天然纤维织物上实现热转印；第二、研究可重复使用且无污染的热转移基材；第三、降低制版费。

　　我们经过多年的研究已为实现这一整体构思奠定了比较好的基础，目前正在与北人集团和南方印染等企业共同进行产业化研究。但也存在不少有待解决的问题。研究进展情况如下：

　　1、真丝、纯棉和涤/棉织物的热转移印花技术已取得中试成果

　　据初略统计，这三种织物在印花服装面料和床上用品中占有80%以上的份额。因此，拓宽热转移印花工艺的应用范围已有了一定的基础。但由于当时的条件限制，中试时未曾做细致的工艺试验，放大规模也比较小（三种面料总计一千米），因此未能涉及产业化的全过程和更多的实际生产问题。在近期的产业化过程中发现，同样是两浸两轧装置，有的能很好达到技术要求，有的就不行；在北京和南方不同的大气湿度下采用同样的工艺和条件，得到结果却不相同。这些现象都说明环境、设备和工艺条件对本技术的影响太敏感。需要进一步研究，改进其适应性。

　　2、热转移基材的研究已取得小试成果

　　该基材是非纸张的，它不仅能像纸一样承印花纹图案，还能将花纹转移到织物上，而且在热转印过程中不损耗。因此，用该基材替代热转移印花纸不但可免除因造纸和废纸再造所造成的耗水和废水排放问题，而且还能解决目前涤纶热转移印花工艺的间接污染问题，同时也能够大幅度降低生产成本。但要实现工业规模的连续化生产，还需要攻克几个难点问题。

　　3、热转移基材的印制方式问题。

　　目前，热转移印花纸的印制方式是凹版印刷。这种印刷方式的主要优点是机型简单、花纹的过度层次自然、立体感强，缺点是制版费昂贵。上述工艺中的非纸张热转印基材同样需要印刷，若采取凹印，昂贵的制版费难以满足当今社会个性化发展的潮流，所以降低制版费也应该列入研究课题。由于笔者不懂制版，对此尚未研究，但在近几年的科研实践中已涉及到有关内容，并从与有关行家的交谈中得知一些降低制版费的思路。有关思路如下：

　　① 改变机型

　　胶印机的制版费是所有机型中最便宜的（大约几十元人民币/每套色），而且印刷速度快，因此它是一种有潜力的热转移印花工艺配套设备。但用胶印不仅机型要改变，还要改变印刷油墨的性能（比如粘稠度等）和配色方案（胶印机一般是三原色加黑色的四色机，可直接在印刷过程中通过网点叠加得到各种各样的颜色）。所以，将胶印机应用于纺织品的热转移印花，还需要比较长的研究和应用适应期。柔印的制版费介于凹印和胶印之间（大约为500-1000元人民币/每套色），柔印油墨和凹印油墨的性能比较相近，配色方案也相同。因此单从技术角度考虑，采用柔印机印制热转移基材的研究和应用适应期会比胶印短一些。

　　② 改变凹印机的版辊材质

　　凹印制版费昂贵，主要是版辊材质的硬度高，激光雕刻时所耗功率大所致。若能研究出一种特殊材料，既能象钢版辊一样满足凹印的印刷工艺要求、又能吸收较长波段的激光，进而降低激光雕刻所耗功率，达到降低制版费的目的。

　　③ 采用数码印花机印制热转移印花基材

　　数码印花是将花纹图案通过扫描仪或数码相机输入计算机，或由设计师直接在电脑里编辑花纹，然后通过电脑印花分色描稿系统（CAD）编辑处理，再由电脑上的喷嘴将专用染液直接喷到织物上（或喷到纸上再转移到织物上）。若用数码印花机印制热转移印花基材，就能彻底免除制版。但数码印花的速度、精细度、颜色的重演性和成本等问题有待进一步研究。

　　综上所述，预计经过3~5年的攻关研究，将实现具有产业化价值的以热转移印花为主线的"清洁印染工艺"。

　　参考文献
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