棉织物热转印工艺分析.docx
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棉织物热转印工艺分析
棉织物热转印工艺分析
本科毕业论文
题目:
棉织物热转印工艺分析
学生姓名:
魏超
学院:
轻工与纺织学院
系别:
印刷工程系
专业:
印刷工程
班级:
印刷13-1班
指导教师:
王丽珍
二〇一七年六月
摘要
由于棉织物热升华转移印刷工艺的应用和个性化需求不断增加,热转印这一传统工艺又重获朝气。
棉织物热转印工艺参数的设定以及织物材料的选择没有统一的标准,因此本文对热转印的理论和实际操作进行一次综合的研究。
本文通过设计多因素、多水平的正交实验,研究了热转印温度、时刻和压力三个工艺参数对油墨的转移率,表观深度K/S值,皂洗牢度的阻碍,以及针对棉织物材料合理选择热转印方式。
通过数据的分析获得最优工艺方案,为棉织物热升华热转印这一工艺实际操作提供一定的数据参考依据。
本论文研究热转印的背景、现状,前景以及它的优缺点。
对热转印工艺的特点、工艺参数以及耗材进行了一次概述,然后对本次实验的所用的正交实验做了认确实理论分析,通过理论与实验相结合得到一个棉织物热转印工艺的最优方案。
关键词:
棉织物热转印;油墨转移率;正交实验
Abstract
Thankstotheincreasingapplicationandpersonalisationofthetransferprintingprocessofcottonfabric,thetraditionalprocessofheattransferprintingisrenewed.Cottonfabricsthermaltransferprocessparametersettingandthechoiceoffabricmaterialthereisnouniformstandard,sointhispaper,theheattransfertheoryandpracticaloperationonacomprehensivestudy.
Thisarticlethroughthedesignofmultiplefactorsandlevelsorthogonalexperiment,tostudytheheattransfertemperature,timeandpressurethreeprocessparametersontheprintinginktransferrate,apparentdepthK/Svalue,soapingfastness,aswellasreasonableselectionforcottonfabricmaterialthermaltransfermode.Throughtheanalysisofthedata,theoptimalprocessschemeisobtained,whichprovidessomedatareferencebasisforthepracticaloperationofheattransferprintingofcottonfabric.
Thispaperstudiesthebackground,presentsituation,prospectanditsadvantagesanddisadvantagesofheattransfer.Tothecharacteristicsofheattransferprocess,processparametersandmaterialhadanoverview,thenforthisexperimentusedtheorthogonalexperimentwasadoptedtodoserioustheoreticalanalysis,acottonfabricisobtainedbycombinationoftheoreticalandexperimentalheattransferprocessoftheoptimalsolution.
Keywords:
Heattransferofcottonfabric;ratioofprintinginktransfer;orthogonalexperiment
第一章概述
1.1课题研究背景
热转移印刷技术应用于织物热转移印花生产的由来已久,是一项有着进展前景的印刷工艺,在的十几年内由国外引入国内,热转印工艺印刷大致分为转印纸和转印生产两大部分,转印纸印刷使用网点,先将印刷将图文印在薄膜表面,所印刷的图文层次比较分明、色彩专门鲜艳、色差较小,再现性也专门好,一样能够达到图案设计者要求的预定成效。
也适合于批量生产;转印加工通过烫画机一次加工将转印纸上美观的图文转移在物品表面,成型后油墨层与承印物相结合,美观大方,使得印刷物的质量提高一个层次,随着热转印技术的不断进步,热转印工艺的开始遍布各行各业,从油墨种类分类有热升华转印型和热压转印型,由承印物分类有木质材料、PVC和陶瓷制品等多种承印物。
从印刷方式分类可分为平印、凹印、凸印、丝印、喷墨和色带打印等从转印物分类有热转印纸和热转印塑料膜等[1]。
相比现在的科学水平,传统所使用的热升华型转移印刷方法是差不多开始显现了片面性。
比如说,它只能用于一些玻璃化温度的化学纤维,而不能运用于天然纤维,因为在玻璃化温度的化学纤维有非晶区部分,存在着的细小间隙,当温度逐步升高到160℃左右时,非晶区分子开始发生剧烈运动,化纤慢慢软化成半熔融状态。
同时,油墨分子在该温度下油墨由固态颗粒直截了当升华成为气态分子,在分子间相互作用力的作用下,气态油墨分子移动到化纤表面,然后扩散进入化纤织物非晶区与化纤相结合,温度降低以后完成织物着色。
因此说只要有确定玻璃化温度的化学织物纤维,都有热升华型转移印花的机制。
然而,像棉、毛、麻等天然纤维,无法在加热的条件下形成软化的半熔融状态,因此从转印纸上转移的油墨分子只能够与天然纤维的表面相结合,油墨无法真正进入织物内部,因此,转印成效差显现严峻掉色现象[2],因此传统的热升华热转印技术只适合在化学纤维织物上进行转印,不能在天然纤维织物上进行热升华转移印刷,也确实是说承印物种类被严格限制,由于热升华型转移印花加工面料的局限性,许多专门研究热转印的专家积极进行了实验整改,期望能够有一个历史性技术突破,改进的方面包括油墨组成、转印纸张的升级和棉织物物化性能等技术,比如说,使得油墨与棉织物的结合能力的增强、油墨的抗水耐光耐高温性能的提高、油墨改性导致的物理性质改变从而使升华温度降低,改变转印纸的结构和棉织物结构等[2]。
1.2课题研究现状
现在,我国对棉织物热转印技术的研究方法是在纯天然纤维中加入一种专门的物质居多,然后像其他化纤织物一样进行热转印,不同的专家引入物质的方法不同,大致能够分为以下几种:
第一确实是引入对纯棉纤维内部结构具有扩散作用的物质,使得油墨分子能够进入织物内部,与其相结合,以达到油墨转移结合的目的[3];第二是在棉织物上导入一种专门的亲油疏水的黏合物质,使得棉织物能够更容易的同意分散油墨分子。
第三是引入能够与纯棉纤维上的-H发生物化反应的专门物质,使纯棉织物的化学性质发生变化,变为亲油疏水性纤维,从而实现疏水性油墨分子与织物的结合[3];上面三种方法也不是完全能够解决所有问题,比如,棉织物本身的优良性能就会降低;无法达到优良的转移印花成效;因此现在我国在棉织物热转印工艺方面任有专门大进步空间,因此,国内许多研究也对织物热转印的进展有着积极的推动作用,要紧表现在以下三个方面。
积极得去研制高品质的转印油墨和转印纸张,不断提高国有热转印材料的印刷质量,提升热转印机的转印效率,大幅降节约生产成本。
研制能够多次使用转印纸或者使用其他可环保基材替代热转印纸。
使得热转印变得更环保。
通过对生产更为先进的打印机,去降低油墨和转印纸的消耗,使得对工艺参数操纵更加精确。
目前,喷墨打印机的技术进步和不断进展为热转移印刷这一传统印刷技术的进展起到了重要作用,利用一般打印机就能够将热转印油墨打印在热转印纸张上。
由于喷墨打印技术的不断改善,打印纸的幅面也不再受到限制,打印质量也有了专门大的提高。
1.3课题进展趋势
随着科学技术水平的进展,热转印技术及水平也得到进一步提高和进展,电脑进行图像处理与设计在热转印技术开中始广泛运用,然后使用高速高质量喷墨打印机把图像打印在热转印纸上,减去了整个的制版过程。
1.3.1无纸转印技术
随着热转印技术的不断进展,热转印制品越来越受到人们青睐,与此同时,热转印纸的需求量也就越来越大,那么环境污染问题也就越来越严峻,为了减少转印纸的用量,用铝箔基材代替一般转印纸的方法被许多专业人士提出,也确实是所说的无纸转印技术,无纸热转印技术最要紧的特点是转印基材能够重复使用。
第一将染料制成转印油墨,再通过打印的方式将图文印刷在转印铝箔基材上,然后将转印铝箔基材与织物加温加压密合,在一定时刻内,基材上的图文被转移并固着在织物上,从而得到织物转印成品。
然后,基材通过清洗可再次进行印刷。
研究说明,它不仅能够像转印纸一样承印各种丰富细腻的图文信息,本身重量差不多上无损耗、表观质量也没有下降,而且在热转印终止后能够重复使用,差不多上无消耗,是一种纸张良好的替代品。
通过金属箔去代替转移印花纸,一来能够减少纸张的用量从而减少造纸产生的废水,二来重复使用能够大大降低印花的成本,因此进展前景十分宽敞[5]。
1.3.2热转印纸的重复使用
无纸热转移技术最明显的特点是转印基材能够多次使用,它第一将油墨制成印浆,再通过打印机将图案打印在一种专门的基材上,然后将这种专门基材与织物相贴通过加热、加压,在一定的时刻内基材上的图案就被被转移并固着在棉织物上,直截了当得到印刷成品[6]。
无纸热转印工艺由北京印刷学院材料工程系热转印技术应用专业人士提出,经历了近多年的研究,取得了无纸转印方面的突破性进展,他们提出用铝箔替代转印纸,研究说明它不仅能像纸一样,可承印花纹、图案,并能将花纹、图案热转移到织物上,而且在热转印后,能够重复使用,差不多上无损耗,因此,转移印花无纸化的进展趋势良好,无纸化技术也将会在实际生产中得以实现[6]。
同时,中国华南理工大学化工学院一些教授在转移印花研究时采纳分散油墨微胶囊技术,该技术是通过微囊泡将分散油墨包裹起来,然后将微囊泡分散在连接料中制成热转印油墨。
研究说明,热升华转印油墨中分散油墨分子的含量是阻碍转印次数的决定性因素,假设含量油墨的低,转移次数也就越少,相反,含量高,转移次数也减多,然而目前关键的技术问题在于如何操纵微胶囊中的油墨平均开释,在这一技术问题得到解决以后,我们就迎来了转印纸多次使用的时代。
1.3.3数码热升华转印技术
数码热转印技术的用处是将传统的热转印技术和数码打印技术的优点融合起来,使用无制版形式印制彩色图像的一项新技术。
在我们国家里面,这门科技最开始的时候要紧使用在在广告、标牌、证卡、陶瓷影像这几方面上,但随着科技的进展,这门技术的应用领域越来越宽,在使用这门技术时,专门多情形下都会应用在在产业化如数码印染和服装生产、鞋材生产、服装标签等工业化的行业,同时在其行业内的生产数量、使用频率都会不断增多[7]。
每一项科技的进展都来自于其相对应的需求,而数码热转印技术最要紧的优点是适合个性化市场进展以及对消费者得个性化产品能够满足其需求,它的显现是对传统热转印技术、产品市场的一种合理的补充[8]。
换句话说,数码热转印技术和其相对应的产品市场的定位是个性化产品市场,然而传统的热转印产品因为受到技术的局限性和较高的制版成本专门难生产出比较个性化的产品,因此在整个热转印市场上,就个性化产品来说,在数码热转印技术被发明之前是一片空白无迹可寻,而这项技术的显现就会使个性化的热转印产品专门可能够拥有一定的市场。
此外,数码热转印产品的承印物的图像的印制质量也比传统的热转印技术好得多[7],这也会成为数码热转印技术在短时刻内被广泛的运用的重要因素。
1.4课题研究目的
热转印印花工艺是通过转印介质将图文转移到承印物的,它是一间接印刷方式。
热转印印花工艺具有成效图案清晰、立体感强层次丰富、形状逼真且设备简单、投资少、节水等优点,因此热转印转移印花这一工艺又有了较大的进展前景,同时依照目前棉织物热转印要紧工艺参数没有统一的参考标准这一现实状况。
因此,本次实验通过设计一个专门针对纯棉织物材料的转印时刻、温度、压力等热转印工艺的要紧参数的实验方案,通过正交实验得到一套关于棉织物热转印阻碍因素的最优方案,能够为棉织物热转印在批量生产中提供一定的工艺参数的参考,使得热转印在生产中规范化、标准化专业化,不再是单单依靠体会去完成热转印流程。
1.5课题研究的内容
在实验之前,通过查阅资料得到三个因素的范畴分别是温度〔150~210℃〕、时刻〔10~30S〕、压力〔30~50N〕。
通过对三个变量的操纵,利用正交实验法进行9组实验,其中每组相同实验做三次然后求其平均值;以棉织物上染料的转移率、皂洗色牢度、表观深度K/S值作为评判标准,对这9组实验进行数据分析,通过数据的对比得出最合理的棉织物热转印工艺方案。
第一章是概述,介绍了研究本课题的背景、现状、进展前景和内容。
第二章是理论分析,第一对正交实验的正交表的选用、正交实验的差不多步骤、还有正交试验的优缺点以及结果分析方法进行了简单的介绍;其次是对热转印的原理、特点进行全面的研究,对热转印工艺参数的介绍,还有对纯棉织物的要紧特点进行概述。
第三章是棉织物热转印的性能研究,详细描述了本次实验中转印成效的评判指标,分别有转印率、表观深度K/S值,皂洗色牢度和阶调复制性能。
第四章是本论文的实验部分,介绍了实验的目的,实验的仪器及其材料并描述了实验样张设计的内容,最后分析了实验的数据得到最优方案。
第二章理论分析
2.1正交实验理论分析
在实际的科学研究中,一样要全面考虑各项阻碍因素,而且阻碍因素的水平数目也是通常大于三个的,当对每个阻碍因素的每个水平之间都相互配合的去做全方位进行实验,如此一来,所做的实验次数是一个专门庞大的数目,比如,关于4因素3水平的实验,假设在每个阻碍因素的每个水平一一搭配上只做一次实验,那么就要进行34=81次实验,关于4因素5水平的实验,全方位实验次数最少要45=1024才次实验;同样,关于4因素5水平的实验,全方位实验次数最少为54=625次实验。
由此看来,当阻碍因素数量的不断增加时,实验次数更是成倍的在增加,另外还要白费大量的时刻对这么多实验数据进行统计、运算、分析;也会是专门艰巨的过程。
假如用通过正交的方法来进行实验,那么实验次数会大幅度减少,而且数据统计和分析的难度也会降低。
2.1.1等水平正交表设计
正交实验表是依照正交原理制作的,差不多规范化的表格,它是正交设计中安排实验和分析实验结果的最差不多工具。
等水平的正交实验表,也确实是说每个因素有相等水平数目。
等水平正交实验表如下表2-1所示。
表2-1L9〔34〕等水平正交实验表
实验号
列号
1
2
3
4
1
2
3
4
5
6
7
8
9
1
1
1
2
2
2
3
3
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
2
3
1
3
1
2
1
2
3
3
1
2
2
3
1
表中的L9〔34〕是正交表的记号,等水平的正交表能够用以下符号表示:
Kx(zy)
其中,字母K为正交表代号;字母z代表因素水平数目;字母x代表正交表的行数目;字母y代表正交表的列数目。
假如用正交表L9(34)来安排正交实验,那么最多可安排4个3水平的因素,实验次数为9,然而4因素3水平的全方位实验次数需要34=81次,能够看出正交实验能大幅度地降低实验的次数,减少实验的工作量。
〔2〕等水平正交表的特点
上述等水平正交表都具有以下两个重要的性质
①正交实验表中任何一列,每一个数字在表中的显现的次数必须一样。
也确实是说每个因素的每一个水平都在正交实验表中显现次数相同。
②正交实验表中任意的两列,把同一行的两个数字看成有序数列时,所有可能的数字显现的次数相同。
那个地点所说的数字对实际上是每两个因素组成的全方位实验方案。
2.1.2正交实验的差不多步骤
正交实验的设计实验的设计和数据的处理两部分组成。
可简略归纳为以下六个步骤:
确定实验目的和评判指标
安排正交实验是为了解决或者严峻某个问题的,当对这一问题的实验指标确定时,就能够进行合理、便利的正交实验。
实验的指标,是正交实验中用来表示正交实验结果的量化指标。
实验指标有定量指标与定性指标两种,所谓定量指标确实是直截了当能够用确定数字来表示的指标,如重量、数量、大小、高度等;所谓定性指标确实是无法直截了当用数字表示的指标,如等级、触感、表观等表示实验结果特点的量。
选择因素,确定水平
在正交实验时,实验指标的阻碍因素通常会不止一个,然而由于实验室的条件较差,就无法全方位考虑各个因素,这时就要对其问题进行分析,当实验因素过多时,选择出要紧阻碍因素,忽略次要因素,通过如此的方式去减少要参考的指标数量。
选择的实验因素往往不要过多,通常以3-6个比较适合,去降低无用实验工作次数。
假设第一次后达不到预期目的,可在第一次实验的基础上,整合实验因素,再次进行实验。
通常,重要的因素能够多取一些水平,把各个水平的差值增大,能够有利于实验数据的分析,最后列出正交试验的因素水平组合表。
选合适的正交实验表并设计表头
依照所确定的要紧因素相同水平数来选择最合理的正交表。
例如,表有L9〔34〕和L27〔34〕都能够满足4因素3水平的实验,通常为了实验的方便性,通常选择L9〔34〕。
当所做的实验要求得到的数据全面,同时实验条件较好,能够选择实验次数较多的表。
假设考虑实验因素间存在相互作用,应依照原那么要求选用合适的正交表[9]。
当实验因素的水平数不完全一样时,能够选择混合实验正交表。
设计实验方案,进行实验,得到结果
依据正交实验表和表头设计确定每组实验的方案,开始实验,用得到以实验指标形式表示的实验结果[9]。
对实验数据进行统计
在正交实验数据的分析时,通过方差分析法和直观分析法得到实验结果,在分析以后得到因素主次、优方案等。
极差R=max〔K1,K2,K3〕-min(K1,K2,K3)
对验证实验,深层次分析
最优方案是通过数据分析得出的,还需要进行后续实验的验证,如此保证最优方案与理论一致,不然的话还需要再一次设计的正交实验[9]。
2.1.3多指标正交实验结果分析
综合平稳法
综合平稳法是,先对单个指标分别进行单指标的直观分析,比如说温度,得到对应指标的对实验阻碍程度的大小,也确实是主次因素,再依照K值的大小得到最正确组合,然后依照理论知识和实际体会,对各指标的分析结果进行综合比较和分析,得出最优实验方案[9]。
综合评分法
综合评分法是依照各个指标的重要程度,它一样针对定性指标。
对得出的实验结果进行分析,每一个实验评出一个分数,作为那个实验的总指标,然后依照那个总指标,利用单指标实验结果的直观分析法做进一步的分析,确定最优的实验方案[9]。
2.1.4正交实验小结
正交实验要紧优点表现在如下几个方面:
①能在所有实验方案中平均地选择出代表性强的少数实验方案。
②在进行少数的实验以后,就能够进行数据的分析,得到一个较优的方案,而且得到的那个优秀方案一样不包含所做的实验方案中。
不管因素之间有无相互作用,都能够设计正交实验。
可通过正交表直截了当进行实验之间相互比较得出第一步结论,也可通过R值和K值分析得出具体结论,并可得到最优的实验方案。
依照正交实验表和对实验结果分析,得出的实验结果的最优方案往往不在所设计的实验方案中,一样差不多上其他组合的搭配。
正交实验要紧缺点表现在如下几个方面:
通过数据分析方法所得到的最优值,只能是在本次实验所用水平的一种组合,最终优选组合不可能超出所选取因素水平的范畴。
不能给下一步的实验提供明确的方向,使得下一步实验依旧带专门强的探干脆色彩,不是专门准确。
2.2热转印基础理论
热转印是指将图文第一打印在中间介质热转印纸上,在通过加热加压作用使得图文转移到所需要的承印物上的专门的印刷方法,热转印是将美女、景色等任何的图文都能够使用热转印墨水打印在彩色热转印纸上,或使用一般墨水在胶膜热转印纸上打印出逼确实图案,再通过热转印烫画机将转印板加热到所设定的温度,把转印纸上带有的图案的一面与棉纺织物贴合通过一段时刻转印获得转印图案的一种专门印刷工艺[10]。
由此看来,使用热转印印花技术,在印刷彩色的复杂图案是,由于热转印作业是单项操作的流程,大大减少了由于印刷失误而造成的材料和成品的白费。
也确实是说,可将多色多层次图案一次性转印成为比较完整图,不需要套色制版这一些复杂流程,即使只用烫画机这一简单的设备也可转印出精美的图文[10]
2.2.1热转印的特点
目前,热转印技术中真正大规模用于工业和商业的是热升华转移印花技术。
随着国内生产出具价格廉价的热升华油墨,以及随着印刷技术的数字化,热升华转印技术的应用领域变得更加广泛[8]。
简单总结,热升华转印技术具有以下4个方面的特点:
印刷再现性好。
热升华转印技术转印的织物图文层次分明,色彩鲜艳,且清晰度,艺术性专门高,立体感较强,是其他转印方法不可相比的,通过喷墨打印机打印以后能将摄影图片和绘画的图案转印到想要的承印物上。
热升华转印的最大特点是油墨分子能够与织物纤维相结合,热转印品质感十分柔软舒服,触觉几乎可不能感到棉织物表面有一定厚度的油墨。
同时,油墨分子的转移过程和干燥过程同时进行,墨层不易脱落,可不能显现印刷图文磨损,可长期保持图案的整体性。
热转印工艺操作设备简单,可随时进行印刷。
热升华转印时能够使用双工位烫画机单个人操作印制多个制品,也能够依照消费者的个性化需求,在短短数天内印制大批量转印品,满足消费者个性化的需求[8]。
节约水资源,爱护生态环境。
传统织物印花需要大量的水进行加工处理,然后产生污水,不仅白费水资源,还使得污水破坏环境,与传统转移印花有所不一样的是,热升华转移印花没有这一复杂的过程,也确实是节约了水资源,能够真正做到爱护环境和节约资源。
2.2.2热转印材料
1.热转印纸
转印纸是能够承载油墨同时转移到承印物上的一个中间载体,关于热转印纸一样有两个要求,一是能够油墨分子吸附在其表面,二是在的温度压力作用下同时在一定时刻范畴内能够将油墨分子开释,同时使得油墨能够平均的涂布在承印物上。
具体有以下几个方面的要求。
物理要求:
一是转印纸的质量要好,有比较好吸取性,二是表面平坦度高,油墨分子能够平均的吸附在上面,不显现堆墨的情形,三是抗张强度和柔韧性满足热转印性能要求,印后在进行冷撕或者热撕时都可不能显现拉毛和纸基无法撕下来的现象,四是在高温作用下不易显现纸张破旧和变黄现象,当受到强大转印压力的时候热转印纸张结构变化较小[11]。
受热压要求:
热转印纸张基材的要有良好的隔热性、阻热性越低,热转印纸张越薄,传热性能越好;基材印刷要求一定时刻内能够承担转印板的转印高温顺庞大转印压力而且各项物理化学性能不发生变化。
反向渗透能力要求:
在油墨的转移过程中,防止油墨升华以后向
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