Выбираем оптимальное решение для струйной печати по тканям

Для того чтобы выбрать оптимальное решение для цифровой текстильной печати, нужно чётко представлять требуемый результат, а также знать, что предлагается на рынке. Придётся разобраться, что принтеры могут, а чего нет, научиться сравнивать их возможности. Кроме того, нужно знать, как правильно приобретать принтер, а затем его использовать.

В первой части статьи приводятся доводы за и против использования струйной печати по тканям. Рассматриваются некоторые из многочисленных компонентов, используемых в технологии цифровой струйной печати по тканям. Но здесь не идёт речь о том, с чего начинается воплощение идей — ваших или клиентов. Как при цифровой, так и (в большинстве случаев) при аналоговой печати сначала необходимо ПО, с помощью которого дизайнер воплощает свои идеи и представления в цифровом файле. После того как вы выбрали дизайнерское ПО, начинается выбор компонентов решения для струйной печати по ткани. Здесь придётся ответить на вопрос: «Что нужно для струйной печати созданных изображений на ткани и из чего здесь можно выбирать?» В первой части статьи мы предлагаем обзор печатающих головок, принтеров, наносимых ими чернил и покрытий, а также запечатываемых текстильных материалов. Часть 2 выйдет в следующем номере. В ней мы подробнее рассмотрим отдельные узлы принтеров, области применения, а также тенденции и перспективы развития технологий струйной печати. Что касается текстиля, то здесь имеется много областей применения. Это, в частности, печать на одежде, аксессуарах из ткани, полотенцах, тканевых вывесках, транспарантах и перетяжках, флагах, текстильных элементах архитектурного оформления, театральных декорациях, материалах для отделки стен, тканях для обивки мебели, на шторах и ковровых изделиях. Применительно ко всем этим материалам струйная печать обеспечивает ряд преимуществ и часто выступает оптимальным способом получить требуемое готовое изделие.

Чтобы обеспечить необходимое качество печати, очень важно правильно выбрать печатающую головку. В струйном принтере для ткани SPGPrints PIKE используются головки Fujifilm Dimatix Samba Изображения предоставлены SPGPrints и Fujifilm

При выборе пути к нужной технологии нужно понимать, где мы хотим оказаться. Нужно осознавать и то, где мы сейчас и чем располагаем для такого перехода. Лучше «начать с конца»: с того запечатанного изделия из ткани, которое мы хотим получить. Для чего предназначено текстильное изделие с напечатанным изображением и что от него требуется там, где оно будет использоваться? Что устроит нас как поставщиков услуг печати и наших заказчиков? Если есть ответы на эти вопросы, можно начать изучение вариантов струйной печати, которые могут привести нас к желаемому изделию.

Чем оправдан выбор струйной технологии для печати по тканям?

Применительно к тканям, струйная печать имеет свои достоинства и недостатки по сравнению с аналоговыми технологиями, например, с трафаретной. Струйным способом чернила наносятся на ткань без механического контакта частей печатающего устройства с тканью. Аналоговая печать подразумевает соприкосновение красконесущего элемента с запечатываемой тканью. При многокрасочной печати существует риск неприводки из-за нежелательного смещения ткани при таком контакте. Поэтому требуется треппинг — расширение краёв элементов изображения, чтобы создаваемое таким образом перекрытие элементов исключало возможность появления не предусмотренных дизайном полосок незапечатанной ткани по краям этих элементов. Струйная печать — бесконтактная технология, она не требует создания зон треппинга, маскирующих возможную неприводку и налагающих дополнительные ограничения на дизайн изображения для печати. Струйная печать по тканям имеет и другие преимущества:

• простота и дешевизна получения прототипов и пробных оттисков, персонализации отпечатков, экономичность при печати малых («коротких») тиражей;
• возможность персонализации отпечатка, создание изделия с высокой дополнительной ценностью;
• возможность печати переменных данных и смены изображений и цветов «на лету»;
• возможна оперативная печать тиражей и своевременная доставка продукции клиенту, что позволяет исключить неудобства, связанные с хранением готового тиража и связанных с ним материалов;
• рост розничных продаж через интернет и рост спроса на персонализированные отпечатки делают струйную технологию особенно удобной;
• нет ограничений, связанных с тем, что печатная форма должна иметь размер готового оттиска (или оттиск должен быть «кратным» форме);
• возможно печатать изображения фотографического качества;
• возможна передача миллионов цветов, с цветоделением под чернила четырёх, шести или восьми цветов;
• возможно печатать на тканях большого и сверхбольшого формата, что особенно удобно при изготовлении текстильных вывесок;
• отсутствуют «аналоговые» требования: к плёнкам, формам, к их приводке и хранению;
• сокращается общий расход чернил (красок), главным образом — при начале печати тиража и по его окончании (на промывку), уменьшается отрицательное воздействие на окружающую среду;
• цифровые технологии создания изображений, струйной цветопробы и печати тиража обеспечивают эффективную и оперативную дистрибуцию печатной продукции к месту продажи и использования.

Исполнительный директор 3T Inkjet Consulting Томас Пёц, рекламируя одно из достоинств струйной печати по тканям, упомянул компанию-покупателя продукции SPGPrints systems из Германии, занимающуюся печатью по текстилю. В этой компании сравнили потребление воды при печати реактивными красками на основе красителя на своих ротационных трафаретных машинах и на своих струйных принтерах. При трафаретной печати на один погонный метр запечатанного материала требуется 50–60 л воды, а при струйной — 14–20 л. Таким образом, по его словам, переход на струйную печать приводит к сокращению потребления воды на 60–70%. Пёц также отметил, что при послепечатной обработке пигментного оттиска вода практически не расходуется ¹.

Недостатки струйной технологии для печати по тканям

Несмотря на всё сказанное выше, струйная печать по тканям, если сравнивать её с технологией плос кой и ротационной трафаретной печати, не лишена и своих недостатков. Струйные головки для печати по тканям обычно могут работать только с чернилами очень малой вязкости (чаще всего — менее 16 сПз). В них нельзя использовать вязкие чернила, например, те, которые нужны для флокирования с использованием адгезивных материалов. Эти головки не могут наносить и чернила с глиттерами (блёстками), а также другие чернила с частицами больше определённого размера: более крупные частицы вызывают забивание их сопел (дюз).

Чернила для струйной печати обычно дороже, чем такой же объём краски для шелкотрафаретной печати. Но для печати аналогичного изображения струйных чернил требуется меньше, чем шелкотрафаретных красок; кроме того, при трафаретной печати намного больше краски идёт в отходы. Трафаретная печать обеспечивает экономичную печать длинных тиражей (без изменения печатаемого изображения), и в этом случае она остаётся конкурентоспособной. Струйные принтеры начального уровня для прямой печати по готовой одежде (direct-to-garment, DTG) имеют намного меньшую производительность по сравнению с трафаретными машинами. Струйные принтеры, печатающие в один проход, по производительности не уступают, а иногда и превосходят машины ротационной трафаретной печати по ткани, но эти однопроходные системы могут стоить 5–6 млн долл. Дорогие принтеры для прямой печати по тканям по производительности также могут соответствовать более доступным из автоматических трафаретных текстильных машин. Против внедрения струйной печати по ткани «работает» и природная человеческая склонность сопротивляться переменам и по-прежнему полагаться на проверенные временем технологии (например, ротационный и плоскопечатный трафарет), а также нежелание вкладываться в новую и дорогую технологию. Внедрение струйной печати по тканям требует, кроме того, времени, усилий и расходов на переобучение на новые технологии как руководства полиграфических компаний, так и их персонала, что может также замедлить этот переход.

Систему какой технологии струйной печати выбрать для печати по ткани?

Существуют системы струйной печати на сольвентных, экосольвентных, УФ-отверждаемых, латексных чернилах. Водные чернила могут быть на основе пигмента или красителя. Системы, использующие сольвентные, экосольвентные и УФ-отверждаемые чернила, могут печатать по ткани (за исключением случаев струйной печати одежды). В первой системе прямой печати по текстилю, разработанной в 1994 г. в компании под руководством Патриса Жиро, использовались УФ-отверждаемые водные пигментные чернила. Они давали отпечатки, чем-то напоминающие оттиски пигментными акрилатными чернилами на водной основе для тканей. HP продвигает свои латексные чернила для печати текстильных вывесок, указателей и рекламных изображений и для печати на образцах и прототипах текстильных изделий. Но представитель HP на выставке ITMA 2015 не рекомендовал стирать текстильные изделия с такими отпечатками более трёх раз.

Компоненты технологии струйной печати

Предположим, что для наших задач преимущества струйной печати перевешивают её недостатки. Тогда настало время рассмотреть, из каких компонентов состоит эта технология и какое сочетание возможных вариантов обеспечит результат, которого ожидают поставщики услуг печати и их клиенты.

Начнём с готовой продукции: это изделие из ткани, на поверхность которого нанесены чернила таким образом, чтобы сформировать созданное дизайнером изображение. Для того чтобы наблюдалась адгезия (прилипание) струйных чернил к запечатываемому материалу, поверхностное натяжение жидких чернил должно быть меньше, чем поверхностное натяжение субстрата (запечатываемого материала). Тогда будет достигнуто требуемое качество печати. Поверхностное натяжение обычно измеряют в динах на сантиметр. Это сила, которая стремится удержать целой каплю краски. Для того чтобы получить требуемое качество струйной печати, необходимо понимать, как формируются капли чернил в струйных головках выбранной конструкции, как происходит растекание капли по поверхности материала, который предстоит запечатать, и как вообще происходит смачивание материала-субстрата выбранного типа. Существуют приборы для измерения статического и динамического напряжения чернил, а также поверхностного натяжения текстильных материалов. У производителей струйных чернил и тканей для печати, которые заботятся о своей репутации, можно также получить необходимую информацию о поверхностном натяжении.

Чернила для струйной печати на тканях выполняют основную задачу: покрывают поверхность ткани, создавая изображение, которое обладает требуемой текстурой на ощупь, допустимой устойчивостью к выцветанию и истиранию и общей долговечностью в условиях, для которых ткань предназначена. Чернила для струйной печати по ткани могут быть в том числе пигментными или на основе красителя. Пигментные чернила могут запечатывать наиболее широкий спектр типов тканей. В составе пигментных чернил есть связующие компоненты, которые «несут» частицы красящего пигмента и способствуют их прикреплению к текстильному запечатываемому материалу. Обычно некоторое количество красящего вещества не впитывается в поверхности ткани. Из-за этой особенности пигментных чернил отпечаток изменяет текстуру поверхности ткани и заметен на ощупь, что может быть недопустимо при печати на тонких тканях. С другой стороны, пигментные чернила выцветают на солнечном свете намного медленнее, чем чернила на основе красителя.

Кроме пигментных чернил в струйной печати используются чернила на основе красителей: кислотные, реактивные, дисперсные и сублимационные. Кислотные струйные чернила на основе красителей используют для печати по тканям из природных белковых волокнистых материалов (например, шёлк и шерсть), а также из синтетических полиамидных волокон (нейлон). Реактивные чернила на основе красителей применяют для тканей из целлюлозных волокон — например, хлопчатобумажных и вискозных; но их можно применять и на тканях из белковых волокон при условии предварительной обработки ткани кислотным реагентом, например, уксусной кислотой. Дисперсные и сублимационные красители — родственные химические соединения. Некоторые производители струйных чернил предлагают чернила с дисперсными красителями для использования в сублимационной печати. Дисперсные и сублимационные красители используются для нанесения на ткани из сложного полиэфира (polyester) и из некоторых видов полиамидных волокон (нейлон). Печать дисперсными красителями производится непосредственно по ткани, а печать сублимационными — на бумаге, с которой изображение затем в ходе термопереноса под воздействием нагревания и давления переносится на ткань или другой запечатываемый материал. Существуют и другие чернила на основе красителя, предназначенные для отдельных видов ткани и каких-то особых условий и областей применения. Например, для струйной печати по тканям на основе полиакрилонитрильных волокон существуют катионные красители.

Бóльшая часть чернил для струйной печати по ткани — на водной основе. Ткани из натуральных волокон, как правило, поглощают воду, т. е. считаются гидрофильными; многие синтетические волокна, например, сложный полиэфир, наоборот, гидрофобны, т. е. отталкивают чернила на водной основе. Гидрофильные волокна могут растягивать пятно красителя в стороны, увеличивая его размер по сравнению с требуемым, что приводит к размытому отпечатку. Гидрофобные волокна могут отталкивать чернила на водной основе и не давать им закрепляться на ткани. На ткань могут наносить специальные покрытия, которые могут как препятствовать расплыванию капель струйных чернил, попавших на ткань, так и усиливать адгезию капель к запечатываемому материалу.

Головки для струйной печати по тканям чернилами на водной основе

Узел для струйного нанесения чернил — печатающая головка — также играет ключевую роль в обеспечении требуемого качества отпечатка. Головки бывают трёх основных типов: с непрерывной подачей чернил (постоянно выпускают капли); работающие про принципу «капля по требованию» (drop-on-demand), в т. ч. термоструйные (выброс капли активируется нагреванием) и пьезоструйные (выброс капли — результат пьезоэлектрического эффекта). Основная технология струйной печати по ткани — пьезоструйная.

И в первом струйном принтере прямой печати по ткани (для печати по футболкам), и в однопроходном принтере Osiris использовались головки с непрерывной подачей капель. Но головки этого типа дают отпечаток относительно невысокого качества из-за сравнительно низкого разрешения, как и конструкции, в которых выбросом капли управляет клапан. Что касается термоструйных головок, Canon и Encad выпустили принтеры с головками этого типа для печати по тканям, но они не имели успеха на рынке, а латексные принтеры HP Latex с термоструйными головками оказались только ограниченно применимы в этой области. Термоструйные головки обычно «бинарные», т. е. их сопла могут выпускать капли только одного объёма, поэтому хорошая передача полутонов затруднена, а сопла пьезоструйных головок обеспечивают печать высокого разрешения каплями нескольких размеров, что даёт отпечаток высокого качества с гладкой градацией полутонов и насыщенными цветами. К числу пьезоструйных головок, которые могут печатать чернилами для ткани на водной основе и используются в струйных принтерах прямой и непрямой печати по текстилю, относятся, в частности следующие модели:

• Kyocera KJ4B-QA, KJ4B-0300- G06DS, KJ4B-0150;
• Fujifilm Dimatix Samba, StarFire, Q-class;
• Ricoh Gen 4, Gen 5, GH2220;
• Konica Minolta KM512i, KM1024i;
• Epson DX5, DX7, 5113, TFP, PrecisionCore;
• Seiko 508 GS, Seiko SPT1024GS;
• Panasonic UH-HA820;
• Xaar 1201.

Кроме того, недавно представленные Xaar пьезоструйные головки, совместимые с чернилами на водной основе, в т. ч. Xaar 5601 и 5501, также рассчитаны на печать по тканям.

Производители пьезоструйных головок стали применять микроэлектромеханические системы (МЭМС) в производстве всех частей головок. Это позволило повысить точность их изготовления и создало дополнительные возможности. Производители, использующие МЭМС-технологии, при послойном изготовлении печатающей головки, её частей и мелких деталей применяют процессы электроформования, химического травления и лазерной резки, что обеспечивает точность и воспроизводимость при создании изделия. МЭМС позволяют обеспечить точный предсказуемый результат при более низких затратах. Производители головок и их поставщики-производители чипов, в т. ч. ST Microelectronics, Rohm Semiconductor, Silex Microsystems и Silicon Sensing, разработали методы автоматизации и оптимизации процессов производства струйных головок и их компонентов, в частности, методы напыления материала, обработки импульсным лазером, осаждения материала фокусируемым ионным пучком, другие методы нанесения/напыления/осаждения компонентов тонкоплёночных (PZT) пьезоактиваторов, входящих в состав струйной печатающей головки. Компания Stork Veco — основной производитель электроформованных пластин-матриц c высокоточно формованными соплами для струйных печатающих головок; их продукцию используют несколько производителей головок.

Производители пьезоструйных головок также включают в них функцию рециркуляции чернил: благодаря ей частицы пигмента остаются взвешенными и не выпадают в осадок, забивающий сопла (дюзы). Рециркуляция чернил в головке особенно желательна, если она рассчитана на печать белыми пигментными чернилами на основе диоксида титана TiO2. К числу пьезоструйных головок с рециркуляцией относятся Fujifilm Dimatix Samba и Starfire, Seiko SII RC 1536 Recirculation, Konica Minolta KM 1024i, Ricoh MH5421MF и MH5421F, а также Xaar 5601. Kyocera разработала головку KJ4C-0360 с рециркуляцией чернил для печати на керамике, но планирует предложить её и для рынка текстильной печати.

Производители разрабатывают не только инновационные и высокотехнологичные головки «высшего класса», но и более доступные головки для рынков, более чувствительных к цене оборудования.

Так, Ricoh представила свою недорогую двухкрасочную пьезоструйную головку GH2220, которую уже начали использовать китайские и другие производители струйных принтеров. Epson продвигает свою головку 5113 как недорогую и высокопроизводительную замену своим прежним моделям DX5 и DX7.

Об авторах:

Винс Кахилл начал заниматься трафаретной печатью в 1969 г. В середине 70-х годов прошлого века он разработал «настольный» метод печати по шёлковой ткани для своей жены, которая занималась декорированием текстильных материалов. С 1977–1979 гг. Винс Кахилл управлял предприятием трафаретной печати в городе Фредерик (шт. Мэриленд), а в 1980 г. он вместе со своей женой Клэр Хантер основал компанию The Colorworks, которая занималась трафаретной печатью по заказу. Винс Кахилл и Клэр Хантер продали компанию Colorworks в 2008 г.

Весной 1980 г. на конференции, проводимой в Институте моды и технологии (Нью-Йорк) они познакомились с цифровой печатью по ковровым покрытиям, и с тех пор Винс Кахилл стал интересоваться развитием технологий цифровой печати. В 2003 г. Винс Кахилл и Клэр Хантер создали компанию Industrial Printing Solutions (IPS), которая занимается дистрибуцией цифровых принтеров и материалов-химикатов для них.

Клэр Хантер более сорока лет занимается полиграфией и управлением полиграфическими предприятиями, а также консалтингом в этой области. В начале 70-х годов она начала разрабатывать, производить и продавать свою собственную линию одежды и аксессуаров и сегодня, работая в VCE Solutions, продолжает отслеживать состояние полиграфической отрасли.

¹ Источник: https://www.linkedin.com/pulse/water-consumption-textile-screen-printing-compared-digital-poetz/