Сублимационная печать - настоящее и будущее

 Сублимационная печать - настоящее и будущее

           Принято считать, что основной толчок в использование струйных текстильных технологий в Украине дала оранжевая революция. Многие политические структуры увидели во флагах и транспарантах сильную агитационную силу, способную не только благотворно повлиять на имидж, но и собрать людей на митинг, создать впечатление события и тому подобное. Таким образом 2005 г. стал расцветом сублимационной печати. Следует заметить, что сублимация — это не только флаги и транспаранты, но и полноцветные перетяжки, баннеры, портьеры и жалюзи, спортивная и молодежная одежда, металлические таблички, интерьерная реклама фотографического качества и многое другое, что окружает нас повсеместно, прочно вошло в нашу жизнь и стало таким привычным и незаменимым.

Так что же это такое - сублимация? 

           Сублимация - это технологический процесс, при котором изображение наносится на тканевую основу из лавсана (полиэфира) или смесового волокна. При этом дисперсный (сублимационный) краситель в большинстве случаев вначале печатается на промежуточный носитель - бумагу, а затем с помощью термопресса под воздействием высокой температуры (а именно - в газовой фазе) переносится на полиэфирный носитель. Основные составляющие термопереноса: оборудование - плоттер и термопресс, промежуточный носитель - трансфер, а также тканевая основа и чернила.

Полноцветная струйная сублимационная печать 

           Появление на рубеже веков нового поколения высококачественных и недорогих дисперсных красителей для широкоформатных струйных принтеров привело к полной переоценке потенциала сублимации для единичного и мелкосерийного производства. И в первую очередь, это связано с высокими экономическими показателями сублимационной печати, так как, несмотря на высокую прибыль, заложенную в стоимость продукта, спрос на текстильные изделия только растет. Вторым благоприятным фактором стало увеличение производительности широкоформатных струйных принтеров последнего поколения, перешагнувшей рубеж двух десятков погонных метров в час, что дало возможность увеличить тираж печати, а значит, и быстрее окупить оборудование.

           Применение новых красителей и струйной печати в изготовлении полноцветных изображений обеспечивает не только великолепную яркость оттисков, но и высокую стойкость изделий к воздействию атмосферных явлений - ветру, дождю и выгоранию на солнце, устойчивость к стирке и химической чистке.

Микроклимат 

           Соблюдение необходимых параметров микроклимата крайне важно для нормальной и бесперебойной работы плоттера широкоформатных текстильных систем печати, в то время как их несоблюдение приводит к простою и порче оборудования, значительному сокращению сроков его эксплуатации, преждевременному выходу из строя отдельных его узлов и механизмов. Эксплуатация принтера без соблюдения указанных в инструкции по эксплуатации параметров микроклимата приводит к нерациональному расходованию чернил и носителей (чаще приходится прочищать печатающие головки, вследствие чего теряется время, возрастает вероятность выпуска брака, что сказывается на расходе материалов, и другое). Следует отметить, что характеристики чернил вне требуемых параметров микроклимата нестабильны (например, при понижении температуры или относительной влажности ниже критического предела вязкость чернил повышается настолько, что они не проходят через дюзы печатающей головки, и так далее).

Широкоформатные плоттеры Mimaki 

           Крупноформатную и многотиражную продукцию методом сублимационного термопереноса изготавливают на широкоформатных плоттерах. Однако свойства сублимационных чернил ограничивают круг плоттеров, способных качественно и устойчиво работать c ними. Во-первых, сразу же становиться очевидной невозможность применения термоструйных плоттеров. Во-вторых, из ряда известных марок пьезоэлектрических плоттеров  Mimaki хорошо зарекомендовала себя, так как некоторые модели этих аппаратов — Mimaki JV4 и Mimaki JV22 были разработаны с учетом возможного использования сублимационных бумаг различной плотности и, соответственно, специальных сублимационных чернил.

           Эти модели очень схожи с точки зрения механического и электронного устройства печатающей системы, а также подмоточного механизма. Оба плоттера имеют систему роликовых направляющих, обеспечивающих аккуратную подачу материала. Фиксатор края предотвращает загибание материала по краям и задевание головки за края, увеличивая тем самым срок работы печатающей системы. Они также похожи техническими характеристиками: нижний порог разрешения - 360 dpi, верхний - 1440 dpi; максимальная скорость (360 dpi - двусторонняя печать в 2 прохода) составляет около 30 м²/ч.

           Отличия этих моделей заключаются в цветности, расположении печатных головок и возможности регулирования их высоты. Mimaki JV4 имеет 3 модификации — шириной      1,3 м, 1,6 м и 1,8 м. Аппарат комплектуются двумя блоками картриджей по 6 цветов в каждом и содержит в печатающем блоке 6 расположенных в шахматном порядке головок по 360 сопел в каждой и возможностью печати переменным размером каплей. Специальное расположение головок на Mimaki JV4 позволяет с наибольшим качеством печатать в высокоскоростных режимах и с низким разрешением. В этом аппарате можно регулировать высоту печатной головки от 2 мм до 7 мм.

           У Mimaki JV22 есть 4 печатные головки, расположенные в 1 ряд. Две модели этого принтера имеют ширину 1,3 м и 1,6 м. Печатную головку можно установить на расстояние до 4,5 мм от материала. Таким образом, при выполнении небольшого количества работ цветового охвата CMYK лучше всего подойдет модель Mimaki JV22, в то время как для более требовательных производителей оптимальным выбором является модель Mimaki JV4.

Растровый процессор и управление цветом 

           Для экономной и качественной печати необходимо использовать растровый процессор - RIP. Рекомендуется RIP компании ErgoSoft - PosterPrint. Во-первых, он поддерживает все модели Mimaki, так как был разработан с учетом максимальных требований к данной технике при работе именно с сублимационными чернилами. Во-вторых, он имеет точный и надежный цветовой механизм, обеспечивающий адекватную печать заданных цветов. В-третьих, этот RIP способен выстраивать любые цветовые конфигурации для печати сублимационными чернилами. Для контроля цветопередачи и создания ICC-профилей рекомендуется использовать спектрофотометр производства компании GretagMacbeth (Швейцария) - Eye-One pro, входящий в эконом-пакет Eye-One Design, созданный специально для нужд широкоформатной печати. В отличие от конкурентов, спектрофотометры Eye-One поддерживают практически все RIP, максимально точно создают ICC-профили, с их помощью можно осуществлять калибровку мониторов, они просты в работе и обслуживании.

Сублимационные чернила 

           Качество чернил на основе сублимационно-дисперсных красителей для правильной цветопередачи играют немаловажную роль. Они бывают разных классов 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. Качество 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 в запечатываемый материал. Чем меньше глубина, тем ярче получаются изображения. Для различных текстильных материалов существуют специальные красители, закрепляющиеся на нем с помощью специфических межмолекулярных связей. Этот метод с использованием сублимационно-дисперсных красителей и специальной бумаги-подложки эффективен при температуре контактного переноса от 170 °C до 220 °C.

Сублимационная бумага Jetcol (Голландия) 

           При термопечати в качестве промежуточного носителя используется бумага для струйной печати. Разные ее сорта обеспечивают различные соотношения уровня поглощения чернил во время печати и их выхода на ткань при сублимационном переносе. Необходимо подчеркнуть, что правильный выбор промежуточного носителя обеспечивает наивысшую яркость и насыщенность изображений, а также минимизирует возможный брак и расход чернил. Особенности сублимационной бумаги заключены в ее структуре - ей присуща соответствующая рыхлость, а уникальная химическая обработка при изготовлении позволяет пропитывать такой материал достаточным количеством чернил.

           Так что, как уже отмечалось выше, качество печати в основном определяется структурой бумаги-подложки, так как некоторое количество красителей при контактном термопереносе с изделием диффундирует непосредственно в нее. Структура бумаги должна быть достаточно плотной, чтобы это проникающее количество было минимальным. Менее плотные бумаги при печати красками на водной основе могут быть подвергнуты усадке, что ухудшает совмещение красок, а также могут вздуваться при больших заливках, что делает процесс печати невозможным при небольших расстояниях между печатной головкой и материалом.

           Лучшим производителем сублимационной бумаги на сегодняшний день является компания Coldenhove papier (Голландия). При изготовлении бумаги компания применяет новейшие уникальные запатентованные технологии, разработанные ее специалистами. Производимая Coldenhove papier бумага имеет наилучшие характеристики и предназначена для режимов высокоскоростной печати с максимальными заливками. Бумага JETCOL HTR 2000 прекрасно передают контуры и печать мелких деталей с превосходной четкостью. Эта бумага имеет высокую степень переноса чернил на поверхность текстиля - 95 %.

           Чернила на ней быстро сохнут, и после термопереноса на поверхность ткани имеют яркие реалистичные цвета и при этом для повышения яркости и особенно для печати плашек не нужно увеличивать их количества, что в итоге непосредственно сказывается на себестоимости конечного продукта. В отличие от других бумаг, с продукцией Coldenhove papier проще осуществлять перенос изображения с бумаги на текстиль, работая на каландровом термопрессе.

           Температура для осуществления термопереноса должна быть в пределах 180 - 230 °С, необходимое время - 30 - 90 секунд. Подбор температуры зависит от толщины и структуры ткани, толщины сублимационной бумаги, а также от физико-химических особенностей цветопередачи чернил конкретного производителя. Высокие температуры термопереноса и особенности химического взаимодействия красителей с волокном ткани обуславливают очень высокую стойкость изображения ко всем видам внешних воздействий, чего практически невозможно достичь при прямой печати.

Материалы 

           Для сублимационной печати по текстилю следует использовать полиэстеровые, полиэфирные и смесовые ткани (но обязательно с 50 %-м содержанием полиэфирного волокна). Также можно использовать стекло, керамику и металл, однако перед нанесением изображения, что обычно осуществляется распылителем или щеточкой, поверхность материала необходимо обработать полиэфирным покрытием. Его легко нанести самостоятельно, поэтому нет смысла приобретать предварительно подготовленные материалы.

           Благодаря специальным технологиям есть возможность наносить изображения с помощью сублимации на предварительно окрашенную поверхность, после нанесения на нее прозрачного полиэфирного покрытия. Процесс нагрева, благодаря специальным термопрессам, дает возможность наносить изображения на искривленные поверхности (головные уборы, тарелки, кружки и другие предметы).

Стойкость к выгоранию и истиранию 

           Стойкость оттисков на готовом изделии к воздействию УФ-излучения зависит не только от используемых при выполнении данной работы чернил на основе дисперсно-сублимационных красителей, но и химического строения и физических свойств волокна тканей. Большинство красителей на полиамидных волокнах дают более прочные отпечатки, чем на ацетатных. Светопрочность на полиэфирных тканях зависит от прочности газокрасителей, производных дифениламина и антрахиона. Прочность нанесенного на изделие изображения к воздействию воды и моющих средств (то есть стирке) тем ниже, чем легче краситель сорбируется волокном. Таким образом, гидрофобность волокна — это основной показатель устойчивости нанесенного изображения. Так, при печати чернилами на основе сублимационно-дисперсных красителей на диацетатных, полиамидных и полиэфирных (лавсан) волокнах в первых двух случаях изделия имеют среднюю прочность (при температуре 50 - 60 °С), в последнем — более высокую. Исходя из вышесказанного, сублимационно-дисперсные красители широко применяются при печати на текстильных материалах из ацетатных, полиамидных и полиэфирных волокон, то есть материалах, обладающих термопластичностью.

Каландровый термопресс TitanJet (Корея) 

           Каландровый термопресс TitanJet разработан с учетом потребностей как российского, так и украинского рынков, выпускается в различных вариантах рабочей ширины и разной комплектации. Оптимальный вариант для нужд производства рекламы на текстиле — модель TitanJet-1600TP. Ширина рабочей зоны — 1600 мм, аппарат может работать с шириной материала до 1620 мм. Скорость работы при выдержке 60 секунд и с рабочей зоной 1600 мм составляет 79 м²/час. Максимальная рабочая температура - 240 °С. Диаметр и длина барабана — 350 х 1700 мм. Трехзонный электронагреватель позволяет поддерживать неизменную температуру поверхности барабана, сохраняя высокую производительность. Распределение температуры в цилиндре контролируется инфракрасными датчиками, что дает возможность соблюдать равномерный термоперенос все необходимое время работы. TitanJet имеет автоматический таймер режима охлаждения температуры барабана и регулятор натяжения, одношаговый переход с режима переноса рулон на рулон в режим листового переноса и обратно. Транспортная лента изготовлена из надежного термостойкого волокна. Натяжение и постоянное усилие прижима ткани по всей ширине подаваемого материала обеспечивается регулируемыми упорами с фторопластовыми шайбами, которые находятся на размоточных валах. Термопресс оснащен приемной системой для дополнительной подложечной бумаги, что позволяет избегать загрязнений лицевой стороны ткани во время термофиксации.

           Толщина материала, используемого для термозакрепления, не должна превышать 5 мм. Натяжение транспортера регулируется положением натяжных валов, благодаря чему изображение получается качественным, без каких-либо изъянов. Высокая производительность каландра достигается за счет большого диаметра и значительного угла охвата горячего вала и непосредственно зависит от запечатываемого материала. Аппарат имеет нижний метод загрузки (бумага + ткань загружаются снизу барабана и выходят сверху). Возможен перенос на ткань с подложкой, для этого в каландр встроен третий вал. На этом аппарате легко работать с материалами небольшой длины (до 1,2 м), но возможно и с более длинными материалами. Питание TitanJet — 3 фазы, напряжение — 380 В, потребляемая мощность — 15,9 кВт, максимальный ток — 40 А.

           Благодаря размоточному устройству Proffesional и термопресс-столу можно во время работы каландра корректировать натяжение и выравнивание ткани. В устройство размотки Professional встроены оригинальные механизмы оперативной компенсации перекосов материала, а также механизмы сдвига (влево-вправо) подающих валов для точной подачи материала. Все валы закреплены на поворотном механизме с правой стороны, что обеспечивает удобную установку/демонтаж рулонов одним человеком.

Характеристики стола

Предусмотрена установка следующих дополнительных элементов (в комплект не входят):

Конструкция устройства доработана с учетом условий эксплуатации:

Основные преимущества каландрового термопресса перед планшетным:

           Основное назначение каландрового термопресса - оперативный перенос изображения с рулона бумаги на рулон ткани. В Европе не менее 80 % соответствующей продукции выпускается именно с помощью этих аппаратов. Во избежание брака все части пресса (система подогрева, подачи и выравнивания рулонного материала) должны быть высококачественными и технически грамотно сделанными. В противном случае производственный процесс станет трудоемким и медленным, что полностью противоречит требованиям к оборудованию, поэтому исключается использование дешевых китайских и корейских каландров. Также можно встретить гибридные каландровые термопрессы эконом-версии, как, например, GMP Corona и некоторое оборудование китайских производителей, не печатающие на рулонных материалах и фактически состоящих из ламинатора и стола для подачи и приемки материала.

Преимущества и недостатки 

           Как и любому производственному процессу, сублимационной печати с помощью термопереноса характерны свои преимущества и недостатки.

Преимущества:

Недостатки:

• сложный процесс поддерживания нужных климатических условий эксплуатации оборудования и технологического процесса;
• качественное изображение получается только на светлых материалах;
• ткань должна содержать достаточное количество полиэфира (около 50 %), другие материалы, такие как стекло, металл или керамика, требуют предварительного полиэфирного покрытия;
• сублимационные чернила не подвержены быстрому обесцвечиванию (выгоранию), однако не стоит их использовать для производства предметов, которые будут подвергаться постоянному воздействию солнечных лучей длительное время.

Экономическое обоснование 

            Объем первоначальных инвестиций в производство состоит из оборудования и специального программного обеспечения. Типовой комплект оборудования для широкоформатной полноцветной струйной сублимации включает плоттер Mimaki JV22-160, RIP с модулем цветокалибровки, ручной спектрофометр, плоский термопресс формата 400 х 600 мм (для изготовления проб и переноса небольших изображений) и каландровый термопресс шириной 1600 мм. Стоимость такого комплекта с учетом пуско-наладочных работ и обучения — около 60 тыс. USD. Производительность плоттера при печати изображений для сублимационного переноса составляет 20 м²/час. Стоимость расходных материалов при этом будет на уровне менее 4 USD на 1 м² (при стоимости чернил — 1,0-1,5 USD на 1 м² при средней 100 %-й заливке, стоимости промежуточного носителя — 1 USD за 1 м² и стоимость ткани — 1-1,5 USD за 1 м²). Цена на изготовление рекламного изделия обычно составляет 16-35 USD за 1 м². Таким образом, суммарный доход, даже после вычета накладных расходов, будет не менее 10 USD на каждый квадратный метр готового изделия. За одну рабочую смену, даже при неполной загрузке плоттера, можно отпечатать более 100 м² изображений, и доход при этом составит не менее 1 тыс. USD.

           Расчет и практика показывает, что возврат инвестиций обеспечивается максимум за 10 месяцев даже при односменной загрузке комплекса и только в рабочие дни. Если ежедневная загрузка — двухсменная, то инвестиции в типовой комплект вернуться менее чем за 6 месяца. Благодаря ряду преимуществ, которые покупатели считают достаточно весомыми, текстильные изображения быстро входят в нашу повседневную жизнь и становятся все более популярными по сравнению с продукцией, отпечатанной на других носителях, бумаге или виниле. Основными достоинствами текстиля можно считать мобильность, удобство транспортировки из-за небольшого веса и возможности складывать без ущерба для качества продукции, высокие ветровые нагрузки и легкость монтажа рекламоносителей. Широкий ассортимент текстильных материалов может удовлетворить даже самых требовательных клиентов, которым необходим оригинальный и эксклюзивный продукт. Высокая стойкость сублимационных чернил к УФ-излучению и истиранию после термозакрепления позволяет выставлять текстильные рекламоносители на улице.

Филипп Купин