Теория печатиТехнологии

Особенности печати на тканых и нетканых материалах, коже и кожзаменителях с использованием принтеров

Особенности печати на тканых и нетканых материалах, коже и кожзаменителях с использованием принтеров






          Нанесение на ткань (а также кожу и кожзаменитель) цветных изображений с помощью струйных и лазерных принтеров находит все большее применение не только в полиграфии, но и в текстильной и кожевенной отраслях для колорирования тканей, кож и кожзаменителей, изготовления сувенирной и прочей продукции. Основное достоинство использования принтеров для печати на ткани заключается в возможности изготавливать небольшие тиражи (от одного экземпляра) самого высокого фотографического качества.
          Методы печати по вышеприведенным материалам можно разделить на два направления: прямая печать непосредственно на колорируемый материал и печать способом переноса с твердой подложки на изделие (ткань, нетканый материал, ковры, штучные изделия из металла и керамики). Остановимся на некоторых аспектах этих технологий и начнем со способов переноса изображений.
          Существуют несколько способов принтерной печати методом переноса, которые предполагают (как минимум) использование компьютера, принтера со струйной или лазерной технологией печати и плоского термопресса или термокаландра.

1. Перенос красителей вместе со связующим на поверхность изделия путем прессования в нагретом состоянии

          Этот метод позволяет печатать на струйных и лазерных принтерах при помощи специальной бумаги-подложки с термопластичной пленкой, на которой предварительно печатается изображение, которое в дальнейшем переносится на изделие путем его прессования в нагретом состоянии.
          Вариантов этой технологии, как и материалов для переноса, на рынке довольно много. Хотелось бы обратить внимание на отличия в красителях, используемых при нанесении изображений этим способом, позволяющим применять практически все их виды как водорастворимые, так и водонерастворимые (пигментные, дисперсные и т.  д.), в том числе и порошковые (тонер) для лазерных принтеров. Выбор красителя осуществляется исходя из требований, предъявляемых к готовым изделиям. Например, если чернила на основе водорастворимого красителя неустойчивы к ультрафиолету, то их не рекомендуется применять для переноса изображения на изделие, которое будет использоваться в жестких условиях разрушающих воздействий видимой и УФ-части спектра солнечной радиации, кислотных дождей, озона, мороза и механических повреждений. В этом случае лучше использовать более стойкие красители - порошковые тонеры и пигментные светостойкие чернила.
          Необходимое качество и однородность печати при этом способе в основном обеспечивается постоянством температуры поверхности термопрессов и термокаландров. Допустимы колебания температуры в пределах ± 1 °С.

2. Перенос водорастворимых красителей (активных, кислотных) на поверхность увлажненной ткани в процессе контакта с этой поверхностью сухой запечатанной бумаги

          В настоящее время этот способ применяется для печати на тканях, содержащих хлопковые, полиамидные, полиакрилонитрильные волокна и шерсть, но не используется для печати на целлюлозно-полиэфирных изделиях из-за гидрофобности полиэфирного волокна.
          В печати по текстилю принтерный метод еще мало кем применяется. Хотя перспективы развития этого направления очень оптимистичны, т. к. существует очень небольшой ассортимент красителей, подходящих для колорирования шерсти и других тканей из натуральных волокон. Стоимость натуральных тканей и стоимость чернил позволяют сделать этот проект экономически очень заманчивым для колорирования подобных материалов. Однако применение принтеров является не самым безопасным способом колорирования шерсти из-за ворсистости последней: ворс мешает прохождению печатающей головки и провоцирует засорение сопел печатающей головки.

3. Сублимационная печать с помощью бумаги-подложки, на которую нанесены красители, характеризующиеся сродством с запечатываемым волокном

           (Для этого способа подобран специальный ассортимент чернил на основе сублимирующихся дисперсных красителей и красителей других классов).
          Этот способ имеет ряд существенных преимуществ: несложная технология печати, не требующая операции промывки, высокое качество воспроизводимого изображения, возможности печати полноцветных изображений любой цветовой сложности и контурности при большой скорости процесса, простота технического сопровождения.
          При наличии напечатанной подложки для проведения печати достаточно располагать принтером, заправленным чернилами на основе сублимационно-дисперсных красителей, и устройством термопереноса (термопрессом, термокаландром). Известно, что сублимационными свойствами обладают в основном дисперсные красители, и поэтому колорирование способом термопечати может быть осуществлено для изделий, окрашивающихся этими красителями: полиэфирных, полиамидных, полиакрилонитрильных, ацетатных, триацетатных волокон и их смесей. Что касается смесей синтетических и природных волокон, то для придания последним сродства с дисперсными красителями приходится применять специальные приемы, которых коснемся ниже.
          Качество печати при этом способе в основном определяется структурой бумаги-подложки, так как некоторое количество красителей при контактном термопереносе на изделие обратно диффундируют в бумагу-подложку. Структура бумаги должна быть достаточно плотной, чтобы это количество было минимальным. Также немаловажную роль для правильной цветопередачи играют сами чернила на основе сублимационно-дисперсных красителей, которые состоят из разных классов окрашивающих веществ и имеют различный состав, количество красящих частиц в единице объема, определенную плотность, поверхностное натяжение капли, соответствующие стандартам печати СMYK-палитры или других, в зависимости от применения количества и вида цветов красителей для печати. Это обосновано также тем, что за период контакта изделия с бумагой-подложкой и нагретой поверхностью термопресса или каландра молекулы красителей должны диффундировать на определенную минимальную глубину. Красители каждого класса должны найти своего волокнистого "партнера" и закрепиться на нем силами специфических межмолекулярных связей. Этот метод с использованием сублимационно-дисперсных красителей и специальной бумаги-подложки эффективен при температуре контактного переноса от 170 °С до 220  °С, так что здесь немаловажным фактором является выбор термопресса или термокаландра с необходимыми возможностями.
          При термопечати на изделиях, содержащих полиамидные волокна, получают интенсивные и яркие оттенки, но устойчивость окраски, особенно к мокрым обработкам, недостаточна.
          Красители переходят на полиамидные волокна в течении 30 - 40 сек. при температуре 190 - 200 °С. На полиакрилонитрильных волокнах окраска более устойчива, но менее интенсивна. Хотя красители переходят на ПАН–волокна всего за 20-30 сек. при температуре 190 - 200 °С, сказывается чувствительность этих волокон к повышенным температурам. После термопечати гриф некоторых тканей становится более жестким. Термопечатание на ацетатных тканях в принципе возможно, и колористические результаты получаются удовлетворительными.
          Светостойкость окраски зависит не только от чернил на основе дисперсно-сублимационных красителей, но и химического строения и физических свойств волокна тканей. Большинство красителей дают на полиамидных волокнах более прочную окраску, чем на ацетатных. Светостойкость на полиэфирных тканях во многом зависит от прочности азокрасителей, производных дифениламина и антрахинона. Прочность окраски к стирке тем ниже, чем легче краситель сорбируется волокном. Гидрофобность волокна - основной показатель устойчивости к стирке окрашенных тканей сублимационно-дисперсными красителями. Так, при печати чернилами на основе сублимационно–дисперсных красителей на диацетатных, полиамидных и полиэфирных (лавсан) тканях в первых двух случаях окраска имеет среднюю прочность (при температуре 50 - 60 °С), в последнем - высокую прочность. Исходя из этого сублимационно-дисперсные красители находят широкое применение в печати на текстильных материалах из ацетатных, полиамидных и полиэфирных волокон, которые обладают термопластичностью.
          Нанесение цветного изображения при помощи принтеров на изделия из разных волокон может осуществляться не только через сублимацию красителей с бумаги-подложки, но и другими путями. Один из которых – метод прямой печати чернилами на основе сублимационно–дисперсных красителей - рассмотрим ниже.

4. Сублимационная печать на специально подготовленной ткани, обработанной веществами, обладающими сродством с красителями

          Этот способ наиболее полезен для печати на тканях из смесей полиэфирных и целлюлозных волокон, хотя и позволяет печатать на очень многих материалах.
          Ткань при этом способе предварительно, в обычных условиях обрабатывается химическим препаратом, содержащим смолы, имеющие сродство с чернилами на основе дисперсных или сублимационно–дисперсных красителей и дополнительные реагенты, растворимые в воде и дающие при высыхании чернил на ткани термопластичную пленку. В процессе послепечатного нагревания материала (в термопрессах и термокаландрах) пленка фиксирует чернила на поверхности ткани. В итоге, целлюлозная составляющая ткани смеси волокон подвергается ацетилированию. В этом способе может использоваться серия готовых к применению химических препаратов ФОТОТЕКС, которая на данный момент выпускается в трех видах и применяется для печати на принтерах с чернилами на основе дисперсных и сублимационно-дисперсных красителей (в зависимости от вида тканей). Важными свойствами химических препаратов ФОТОТЕКС являются: а) более быстрый выход цвета чернил на основе сублимационно–дисперсных красителей при более низкой температуре переноса с бумаги-подложки (от 100°С), что позволяет использовать при печати более широкий ассортимент тканей, кожзаменителей и т. д., использовать материалы для печати чернилами на основе сублимационно–дисперсных красителей, на которых ранее печать была невозможна; б) повышается устойчивость отпечатков, выполненных сублимационно–дисперсными чернилами, ко всем химическим и механическим воздействиям, которым подвергается отпечатанный материал в процессе эксплуатации; в) повышается качество отпечатков (цветовая насыщенность и четкость (контурность) изображений; г) появляется возможность осуществлять прямую печать на тканях, кожзаменителях и т. д. с использованием чернил на основе сублимационно–дисперсных красителей.
          Ко второму способу нанесения изображений с помощью принтеров на тканые и нетканые материалы, кожи и кожзаменители относится прямая печать,чернилами на основе различных видов красителей, которые требуют применения различного оборудования. Так, при использовании в принтерах чернил на основе водорастворимых красителей (активных, кислотных и т. д.) кроме компьютера и принтера потребуется паровой «зрельник», а при использовании чернил на основе водонерастворимых красителей (например пигментных, разных видов дисперсных, в том числе и сублимационно–дисперсных и т. д.) дополнительно необходим термопресс или термокаландр.

          1. Остановимся на способе печати с применением водорастворимых (активных, кислотных) красителей.
          Так как эти способы очень схожи по типу оборудования и технологии печати, то начнем с того, что для каждого вида используемых в принтерах чернил на основе красителей требуется предпечатная обработка (аппретирование) тканых материалов химическими препаратами, различающимися по типу красителей и тканых материалов. При этом и других способах печати часто используют текстильные красители, подготовленные специальным образом для использования в принтерах. Естественно и химические препараты для предпечатной обработки тканей также советуют использовать те же, что используются в текстильной промышленности при технологиях нанесения изображения вальными машинами или трафаретным способом. Это неверное суждение, так как при этих способах печати в текстильной промышленности составляются композиции из красителей и вспомогательных веществ, которые наносятся одновременно с красителем на тканый материал вышеуказанными способами. В нашем случае печати чернила в принтерах сильно очищены от связующих и технических вспомогательных веществ (далее ТВВ), которые применяются в текстильной промышленности под свои технологии, а в некоторых случаях используются совсем иные связующие, предотвращающие адгезионные проблемы с чернилами, которые могут возникнуть в соплах печатающих головок. Тем более, нанесение связующих и ТВВ на изделия при принтерной технологии печати должно происходить в допечатной стадии с дальнейшей сушкой, а для некоторых тканей и красителей и в послепечатной стадии, что уже противоречит применению аппретов для текстильных красителей при способе печати с применением принтеров этими же красителями, так как физические, а иногда и химические условия нанесения красителя на обработанное полотно совсем другие. Поэтому в принтерной печати следует применять химические препараты, специально созданные для конкретных технологических условий.
          Теперь остановимся на возможностях применения текстильных красителей в принтерах. Кстати, они очень привлекательны, так как чернила на основе активных красителей применимы и достаточно хороши для печати на тканях из целлюлозных, белковых, полиамидных волокон и их смесей, а доля применения этих волокон в тканях достаточно широка. Окраска тканей из шерсти, шелка, полиамидных волокон, а также натуральной кожи по своему качеству не уступает никаким другим красителям, но технология на конечном этапе требует фиксации красителей на аппретированном тканом материале в паровой среде (зрельнике) при температуре 102 - 105 °С в течении 10 - 15 мин. и закрепления в жидкостях с разными средами щелочности и кислотности в зависимости от применения изделия и дальнейшей промывки тканей, что делает технологию достаточно трудоемкой. Но стойкость окраски (особенно к мокрым обработкам) при этом способе достаточно высока благодаря ковалентной связи красителей с волокном, что позволяет использовать готовую продукцию для дальнейшего пошива одежды, изготовления галантерейных изделий и т. д
   
          2. Второй способ прямой печати с помощью принтеров предусматривает применение водонерастворимых чернил (пигментных, дисперсных и некоторых других красителей) и заслуживает особого внимания. Этот способ подразделяется на 2 процесса: 1) применение в принтерах текстильных водонерастворимых пигментных, дисперсных красителей, что позволяет использовать оборудование только по прямому его назначению – печати по текстилю; 2) применение принтеров с обычными пигментными чернилами, что позволяет их применять не только по прямому назначению – печати по всем бумажным и пленочным носителям, но и без модернизации принтера и смены чернил осуществлять печать по тканым и нетканым текстильным материалам, коже и кожзаменителям.

          В обоих случаях пигменты представляют собой нерастворимые в воде высокодисперсные окрашивающие вещества, которые по химическому строению относятся к разным классам. Они отличаются от других красителей тем, что не обладают сродством с текстильными волокнами, и поэтому их можно закрепить на тканях только с помощью специальных химических препаратов, выполняющих роль связующих и ТВВ, к каким относится серия составов ФОТОТЕКС. Некоторые связующие (например латексы) могут находится уже в самих чернилах принтеров, что позволяет успешно применять этот вид красителей в полиграфии, но количество связующих, находящихся в чернилах, недостаточно для текстильных стандартов стойкости, и поэтому требуются дополнительные связующие для качественной печати по текстилю.
          Чернила на основе пигментов с применением связующих обладают способностью закрепляться на всех видах материалов, а благодаря высокой светостойкости окраски и устойчивости ко всем химическим и механическим воздействиям, которым подвергается отпечатанный материал в процессе эксплуатации, и технологической простоте выполнения нашли широкое применение как в полиграфии, так и при колорировании тканей с дальнейшим их применением в текстильной отрасли для пошива одежды, изготовления галантерейных изделий, сувенирной продукции, а также в наружной рекламе, цифровой фотографии и т. д.
          Одним из основных требований, предъявляемых к качеству пигментов, является высокая степень дисперсности и однородность. Например, разработки чернил компанией SEIKO EPSON Corporation постоянно сопровождаются выходом на рынок новых моделей принтеров, устройство и программное обеспечение которых позволяет их применять не только в полиграфии, но и для нанесения цветного изображения на тканые материалы, кожу и кожзаменители. На смену пигментным чернилам EPSON ColorFast пришли EPSON UltraChrome. Последние, в свою очередь, имеют уменьшенный размер красящих частиц, что позволяет получать более высокую цветовую насыщенность за счет повышенной концентрации и большую устойчивость ярких изображений не только на бумажных и пленочных носителях, но и на текстильных материалах, коже и кожзаменителях (с применением химических препаратов серии ФОТОТЕКС).
          При использовании технологий прямой печати следует также внимательно отнестись к использованию печатного оборудования, в нашем случае принтеров, так как текстильные материалы в большинстве своем вырабатываются из различных по химическому составу, фактуре и плотности переплетения волокон и нитей, имеют склонность к растяжению и по другим параметрам существенно отличаются от бумажных и пленочных носителей.
          Естественно все эти факторы требуется учесть и изучить технические характеристики принтеров на предмет предполагаемых носителей по ширине и толщине. Так, если использовать принтеры, в которых прижимные ролики значительно удалены друг от друга, то возникнут проблемы при печати небольших форматов тканых материалов. Если печатающая головка не может достаточно высоко подниматься над печатным носителем, это окажется проблемой при печати на плотных материалах. При использовании очень тонких материалов, таких как шелк, крепдешин и шифон, следует обращать внимание на правильное прохождение материала через тракт подачи; перекос и провисание материала грозят образованием складок и, соответственно, повышением доли брака, что существенно сказывается на стоимости заказа. Также следует учитывать возможности драйвера принтера и используемого программного обеспечения. Уменьшение размера частиц пигмента приводит к повышению стойкости окраски. На устойчивость изображения влияет также величина капли и скорость печати; высокое разрешение в том числе увеличивает качественные показатели стойкости и четкости изображения. Поэтому при печати по текстилю рекомендуется печатать в режиме уменьшенного размера капли, высокого разрешения, что позволяет экономить чернила без потери качества отпечатка. Ни в коем случае не следует добиваться большей насыщенности путем увеличения числа проходов печатающей головки по одному и тому же месту (двуслойная печать), так как это снижает стойкость окраски. Следует отметить высокое качество прямой печати по текстилю, коже и кожзаменителям при использовании моделей принтеров SEIKO EPSON Corporation (EPSON STYLUS PRO 2100, EPSON STYLUS PRO 2200, EPSON STYLUS TM PRO 7600, EPSON STYLUS TM PRO 9600, EPSON STYLUS PRO 10000 CF/D, EPSON STYLUS PRO 10600) с чернильными картриджами EPSON UltraChrome.
          Очень популярной технологией печати по текстилю стала технология, базирующаяся на принтерах SEIKO EPSON Corporation с чернилами DURABrite - модели EPSON STYLUS C-70, EPSON STYLUS C-80, EPSON STYLUS C-82, EPSON STYLUS C-84 и EPSON STYLUS C-84 Photo Edition, на котором можно напечатать файл без применения компьютера шириной формата А4 и длиной больше метра, а также EPSON STYLUS C-63 Photo Edition, также имеющий больше шести форматов карт памяти для прямой (минуя компьютер) печати без полей (шириной до 15 см и длиной, достаточной для печати не только бумажных фотографий, но и текстильных этикеточных лент для товаров народного потребления, флажков, текстильных вымпелов, эмблем, шарфиков, эксклюзивной упаковки, различных текстильных интерьерных и дизайнерских изделий, используемых в дальнейшем оформлении эксклюзивной одежды, текстильной и кожгалантереи, сувенирной продукции с предварительной обработкой текстиля, которая дает не только повышенную стойкость отпечатков на текстиле, но и повышают четкость, контурность и яркость изображений.
          Чернила DURABrite не проникают внутрь материала благодаря их высокому поверхностному натяжению; чернила содержат специальные связующие полимеры, обладающие определенными свойствами гидрофобности и гидрофильности для достижения вышеуказанной цели. Эти качества чернил позволяют добиться качественных, очень ярких и насыщенных отпечатков не только на обычной бумаге, но практически на всех текстильных носителях, тонкой коже и кожзаменителях. Высокая стойкость изделий, выполненных на этих принтерах с предварительным аппретированием текстиля, кожи и кожзаменителей дает возможность использовать эту технологию не только при изготовлении одежды, но и в наружной рекламе. Простота эксплуатации этой серии принтеров позволяет даже неподготовленному пользователю выполнить качественные отпечатки. Впервые материалы, отпечатанные с применением принтера EPSON STYLUS C-80 на текстиле и кожзаменителях, были представлены на VIII специализированной выставке-ярмарке текстильной и легкой промышленности в марте 2002 г. С тех пор претерпели существенные изменения как состав самих чернил, так и печатные технологии. В настоящее время качество отпечатков, выполненных на этих принтерах по яркости, насыщенности и устойчивости мало с чем сравнимо, а умеренные затраты на «химию» и оборудование, его эксплуатацию и обслуживание сделали эту технологию массовой.
          Универсальность применения серии химических препаратов ФОТОТЕКС, созданных для принтерной печати на тканых материалах, коже и кожзаменителях, а также некоторых других материалах, основана на многокомпонентности совместимых реагентов, общих свойствах применяемых чернил на основе пигментных, дисперсных, сублимационно-дисперсных красителей и приспособленности к обычным условиям предпечатного нанесения на тканые и нетканые материалы химического препарата. Препарат наносится валиком, пульверизатором или с помощью аппретирующего мини-устройства; далее производится сушка при температуре не выше 120 °С, печать на высушенном материале и термофиксация при температуре от 120 до 170 °С в течение 0,5 - 2 мин. в зависимости от типа выбранного материала и его поведения в различных температурных режимах. Поскольку степень фиксации чернил на основе пигментных и сублимационно-дисперсных красителей близка к 100 %, после термообработки не требуется промывка, что существенно упрощает весь технологический процесс печати. При правильном выборе химический препарат ФОТОТЕКС обеспечивает высокую устойчивость окраски, мягкость грифа тканей, безопасность при работе; запечатанные ткани отличаются высокой светостойкостью, яркостью, насыщенностью и глубиной оттенков. Качество печатного изделия обеспечивает его устойчивость к многократным стиркам и кипячению Возможна печать без изменения мягкости грифа на трикотаже, шелке и шерсти.
          Чтобы получить эксклюзивные носители для печати имеется возможность добавлять в аппретирующий препарат специальные красители и наполнители для воспроизведения уникальных колористических эффектов и имитации расцветок под золото, серебро, платину и т. д.
          При использовании для прямой печати некоторых видов натурального шелка - шифона и крепдешина, которые отличаются не слишком плотным переплетением нитей, рекомендуется использовать подложку, например из ламината для горячего ламинирования, который можно использовать многократно при условии наличия ламинатора или термопресса.
          Каждая технология имеет свои сильные и слабые стороны. К условным недостаткам технологии печати на тканях можно отнести риск ошибок и брака по незнанию особенностей текстильного производства. Так, в текстильной промышленности при изготовлении тканей на завершающем этапе некоторые из них обрабатывают противогнилостными, бактериальными и другими препаратами, которые позволяют ткани дольше храниться и служить, или препаратами, улучшающими визуальные качества тканей, как, например, крахмал, который часто наносят на лен, или отбеливающие вещества для натуральных тканей. Ткани, продающиеся в обычных магазинах, в большинстве случаев мало пригодны для печати, т. к. из-за технологических пропиток не обеспечивают необходимой прочности изображения. Нанесенный аппрет вместе с красителями становится менее устойчив к мокрому и сухому трению, что является результатом схода препаратов конечной обработки тканей. Для получения наилучшего результата при печати по текстилю обычные тканые материалы рекомендуется предварительно прокипятить в воде в течении 1 - 3 мин., что позволит удалить конечный аппрет и получить как на искусственных, так и натуральных тканях более четкое, насыщенное и стойкое изображение. При прямой печати на коже и кожзаменителях с использованием химических препаратов ФОТОТЕКС предпочтительно на конечном этапе обработать отпечатанный материал лаком из пульверизатора или вообще заменить термофиксацию этой операцией, что приведет к увеличению насыщенности изображений, отпечатанных чернилами на основе пигментных, дисперсных, некоторых других красителей, и обеспечит нужную стойкость.
          Помимо оценки химических, физических и эксплутационных свойств конечной продукции, изготовленной по различным технологиям печати на принтерах, необходимо не только ориентироваться на них при выборе подходящего нового товара конечной реализации исходя из знаний свободных ниш рынка, но и иметь представление об экономических аспектах. Сразу (еще до приобретения оборудования) нужно изучить технические возможности принтеров, качество и стоимость вспомогательного оборудования и «химии» для обработки и фиксации, и осуществлять выбор прежде всего в соответствии с предполагаемым конечным продуктом, его будущим использованием и условиями эксплуатации, не забывая при этом о таких важных показателях, как капиталовложения, производственная загрузка (амортизация оборудования) и сроки окупаемости.
          В заключении хотелось бы обозначить перспективы принтерной печати, которые открывают широкие возможности для творчества. Эта технология позволяет при небольших затратах малыми тиражами изготавливать изделия нового образца, удовлетворяющие самым взыскательным заказчикам наружной рекламы, художественной графики и фотоуслуг, применять в производстве комбинацию принтерной печати и компьютерной вышивки или термопереноса страз, что актуально, например, для модельного бизнеса.
          Стимулом для развития новых тенденций является сам человек, постоянно стремящийся к проявлению индивидуальности и самовыражению. Надев определенный костюм или платье, мы тем самым подчеркиваем свой характер, эмоции. Вид и расцветка одежды во все времена имели психологическое воздействие на человека, были всегда в центре внимания, передавая информацию окружающим о ее владельце.
          Печать на текстиле и коже с использованием принтеров лучше всего подходит  современным требованиям декорирования этих материалов. Отличные показатели яркости и насыщенности цветов, стойкости к внешним воздействиям, оперативность и невысокие затраты при изготовлении малых тиражей, эксклюзивность готовых изделий - залог популярности принтерной технологии.

Юрий Покидов

Редактировать статью



Хотите дополнить статью материалом?

Отправьте свой запрос специалисту!

 

 

Добавить новость