據(jù)國家經(jīng)貿(mào)委報(bào)道,我國有11個(gè)省、區(qū)、市的人均水資源擁有量低于聯(lián)合國可持續(xù)發(fā)展委員會研究確定的1750噸用水緊張線,有49個(gè)城市低于該機(jī)構(gòu)確定的500噸嚴(yán)重缺水線。由此可見,我國的水資源已經(jīng)面臨危機(jī),水資源短缺已經(jīng)成為制約我國經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展的重要因素。
染整屬于高耗水和高污染行業(yè)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),染整行業(yè)的年耗水量超過100億噸。
染整不僅耗水多,而且因其廢水成分復(fù)雜多變、色度深、堿性大,極難處理。所以,染整(尤其是印染)的耗水回用率僅為7%,是所有行業(yè)中最低的,其廢水排放量約占工業(yè)總廢水排放量的35%,而排放1噸印染廢水又要污染20噸水體。顯然,無論從國家的可持續(xù)發(fā)展,還是從染整行業(yè)本身的可持續(xù)發(fā)展考慮,傳統(tǒng)染整業(yè)的改革勢在必行。
推行清潔生產(chǎn)工藝或技術(shù)就是染整行業(yè)的改革舉措之一。所謂清潔生產(chǎn),就是要求從源頭減廢、節(jié)約資源,既滿足當(dāng)代人需求,又不危及子孫后代滿足其需求能力的發(fā)展。迄今為止,雖然尚無系統(tǒng)的真正稱得上清潔生產(chǎn)的染整技術(shù),但有一些局部性的清潔或節(jié)能技術(shù)正在獲得應(yīng)用,或正在成熟過程中。比如,印染方面:天然彩色棉的種植技術(shù)、熱轉(zhuǎn)移印花、涂料印花、數(shù)碼印花、超臨界CO2流體染色;整理(主要指前整理)方面:生物酶整理,等離子體、激光表面處理、超聲波、電子束、輻射、電磁場等近代物理技術(shù)。從環(huán)境和產(chǎn)品檔次看,在所有印染技術(shù)中熱轉(zhuǎn)移印花的優(yōu)越性更突出一些。
熱轉(zhuǎn)移印花是60年代發(fā)展起來的一種印花新工藝,被認(rèn)為是紡織行業(yè)中繼活性染料之后最重要的發(fā)明和印花工藝上的一次革命。它是將印有花紋圖案的轉(zhuǎn)移印花紙與紡織品相貼,在一定的溫度下壓燙,紙上的染料被轉(zhuǎn)移到織物表面,又通過擴(kuò)散進(jìn)入纖維內(nèi)部,并以物理化學(xué)作用固著,而達(dá)到印花的目的。這種工藝與傳統(tǒng)工藝相比,省時(shí)2/5、省廠房和人力1/3、省水4/5、降低次品率2/3。其它的好處還有:由于紙張收縮小、套色準(zhǔn)確,所以花紋清晰、精致;靈活性強(qiáng),即可大批量生產(chǎn),也可小批量生產(chǎn),還可印制手繪、攝影、國畫等藝術(shù)風(fēng)格的圖案以及局部印花。但遺憾的是,這種印花工藝目前還存在三大弊端:一是只能在滌綸織物上進(jìn)行,應(yīng)用范圍受到限制。因?yàn)樘烊焕w維和其它親水性纖維與熱轉(zhuǎn)移印花所用的染料之間沒有親和力;二是用紙作熱轉(zhuǎn)移印花基材,并沒有從根本上解決環(huán)境問題。因?yàn)樵旒埡蛷U紙回收所造成的耗水和污染仍十分嚴(yán)重;三是制版費(fèi)昂貴,每套版的費(fèi)用(含版基)為3000~5000圓人民幣,不能適應(yīng)個(gè)性化、小批量和多品種的發(fā)展需求。正是這三大問題制約了熱轉(zhuǎn)移印花工藝的應(yīng)用范圍,也影響了它的可持續(xù)發(fā)展性。若能解決這三大問題,熱轉(zhuǎn)移印花不僅能擴(kuò)大應(yīng)用范圍,而且還能成為真正的清潔印染工藝,因此熱轉(zhuǎn)移印花一度成為國際性的研究熱點(diǎn)。我院從1996年開始"熱轉(zhuǎn)移印花技術(shù)的應(yīng)用研究",并得到了原中國紡織總會的資助。
本課題組基于以上分析,并經(jīng)過比較全面的調(diào)研和實(shí)驗(yàn)性探索,整體構(gòu)思了一條以熱轉(zhuǎn)移印花工藝為主線的清潔印染(不包括前、后整理)工藝,即:
(坯布 → 前整理)→熱轉(zhuǎn)印→(后整理/熱轉(zhuǎn)印基材)→ 產(chǎn)品。
其研究目標(biāo)是:第一,在棉和真絲等天然纖維織物上實(shí)現(xiàn)熱轉(zhuǎn)??;第二、研究可重復(fù)使用且無污染的熱轉(zhuǎn)移基材;第三、降低制版費(fèi)。
我們經(jīng)過多年的研究已為實(shí)現(xiàn)這一整體構(gòu)思奠定了比較好的基礎(chǔ),目前正在與北人集團(tuán)和南方印染等企業(yè)共同進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化研究。但也存在不少有待解決的問題。研究進(jìn)展情況如下:
1、真絲、純棉和滌/棉織物的熱轉(zhuǎn)移印花技術(shù)已取得中試成果
據(jù)初略統(tǒng)計(jì),這三種織物在印花服裝面料和床上用品中占有80%以上的份額。因此,拓寬熱轉(zhuǎn)移印花工藝的應(yīng)用范圍已有了一定的基礎(chǔ)。但由于當(dāng)時(shí)的條件限制,中試時(shí)未曾做細(xì)致的工藝試驗(yàn),放大規(guī)模也比較?。ㄈN面料總計(jì)一千米),因此未能涉及產(chǎn)業(yè)化的全過程和更多的實(shí)際生產(chǎn)問題。在近期的產(chǎn)業(yè)化過程中發(fā)現(xiàn),同樣是兩浸兩軋裝置,有的能很好達(dá)到技術(shù)要求,有的就不行;在北京和南方不同的大氣濕度下采用同樣的工藝和條件,得到結(jié)果卻不相同。這些現(xiàn)象都說明環(huán)境、設(shè)備和工藝條件對本技術(shù)的影響太敏感。需要進(jìn)一步研究,改進(jìn)其適應(yīng)性。
2、熱轉(zhuǎn)移基材的研究已取得小試成果
該基材是非紙張的,它不僅能像紙一樣承印花紋圖案,還能將花紋轉(zhuǎn)移到織物上,而且在熱轉(zhuǎn)印過程中不損耗。因此,用該基材替代熱轉(zhuǎn)移印花紙不但可免除因造紙和廢紙?jiān)僭焖斐傻暮乃蛷U水排放問題,而且還能解決目前滌綸熱轉(zhuǎn)移印花工藝的間接污染問題,同時(shí)也能夠大幅度降低生產(chǎn)成本。但要實(shí)現(xiàn)工業(yè)規(guī)模的連續(xù)化生產(chǎn),還需要攻克幾個(gè)難點(diǎn)問題。
3、熱轉(zhuǎn)移基材的印制方式問題
目前,熱轉(zhuǎn)移印花紙的印制方式是凹版印刷。這種印刷方式的主要優(yōu)點(diǎn)是機(jī)型簡單、花紋的過度層次自然、立體感強(qiáng),缺點(diǎn)是制版費(fèi)昂貴。上述工藝中的非紙張熱轉(zhuǎn)印基材同樣需要印刷,若采取凹印,昂貴的制版費(fèi)難以滿足當(dāng)今社會個(gè)性化發(fā)展的潮流,所以降低制版費(fèi)也應(yīng)該列入研究課題。由于筆者不懂制版,對此尚未研究,但在近幾年的科研實(shí)踐中已涉及到有關(guān)內(nèi)容,并從與有關(guān)行家的交談中得知一些降低制版費(fèi)的思路。有關(guān)思路如下:
① 改變機(jī)型
膠印機(jī)的制版費(fèi)是所有機(jī)型中最便宜的(大約幾十元人民幣/每套色),而且印刷速度快,因此它是一種有潛力的熱轉(zhuǎn)移印花工藝配套設(shè)備。但用膠印不僅機(jī)型要改變,還要改變印刷油墨的性能(比如粘稠度等)和配色方案(膠印機(jī)一般是三原色加黑色的四色機(jī),可直接在印刷過程中通過網(wǎng)點(diǎn)疊加得到各種各樣的顏色)。所以,將膠印機(jī)應(yīng)用于紡織品的熱轉(zhuǎn)移印花,還需要比較長的研究和應(yīng)用適應(yīng)期。柔印的制版費(fèi)介于凹印和膠印之間(大約為500-1000元人民幣/每套色),柔印油墨和凹印油墨的性能比較相近,配色方案也相同。因此單從技術(shù)角度考慮,采用柔印機(jī)印制熱轉(zhuǎn)移基材的研究和應(yīng)用適應(yīng)期會比膠印短一些。
② 改變凹印機(jī)的版輥材質(zhì)
凹印制版費(fèi)昂貴,主要是版輥材質(zhì)的硬度高,激光雕刻時(shí)所耗功率大所致。若能研究出一種特殊材料,既能象鋼版輥一樣滿足凹印的印刷工藝要求、又能吸收較長波段的激光,進(jìn)而降低激光雕刻所耗功率,達(dá)到降低制版費(fèi)的目的。
③ 采用數(shù)碼印花機(jī)印制熱轉(zhuǎn)移印花基材
數(shù)碼印花是將花紋圖案通過掃描儀或數(shù)碼相機(jī)輸入計(jì)算機(jī),或由設(shè)計(jì)師直接在電腦里編輯花紋,然后通過電腦印花分色描稿系統(tǒng)(CAD)編輯處理,再由電腦上的噴嘴將專用染液直接噴到織物上(或噴到紙上再轉(zhuǎn)移到織物上)。若用數(shù)碼印花機(jī)印制熱轉(zhuǎn)移印花基材,就能徹底免除制版。但數(shù)碼印花的速度、精細(xì)度、顏色的重演性和成本等問題有待進(jìn)一步研究。
綜上所述,預(yù)計(jì)經(jīng)過3~5年的攻關(guān)研究,將實(shí)現(xiàn)具有產(chǎn)業(yè)化價(jià)值的以熱轉(zhuǎn)移印花為主線的"清潔印染工藝"。