CN100453724C - 数字精制织物的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种使用织物精制设备(1)数字精制织物制品(T)的方法，该设备(1)包括多个用于将一种或多种物质施加到织物(T)的喷嘴(12)，以及用于沿喷嘴(12)输送织物(T)的输送装置(2)，其中喷嘴(12)被设置成多个连续排列的列(4、5、6、7)，它们在织物制品(T)输送方向的横向延伸，该方法包括下列步骤：沿第一列(4)喷嘴(12)导入织物制品(T)；用第一列(4)喷嘴(12)对沿其输送的织物制品(T)进行涂色、涂布或整理的操作之一；随后沿第二列(5)喷嘴(12)导入织物(T)；并用第二列(5)喷嘴(12)对沿其输送的织物制品(T)进行涂色、涂布或整理中的另一操作。

Description

数字精制织物的方法和设备
技术领域
本申请涉及数字精制(upgrading)织物的方法和设备，并要求2003年9月22日提交的荷兰申请第1024335号以及2003年11月28日提交的PCT申请第PCT/NL03/00841号的优先权，它们的全部内容经此引用以供参考。
背景技术
织物制造大致可分成五个制造阶段。纤维制造、纤维纺丝、布料制造(例如纺织或针织物、簇生材料或毡制品和无纺材料)、布料精制、和最终产品的生产或制造。织物精制是用于使织物产生使用者需要的外观和物理特性的全体操作。其中，织物精制包括制备、漂白、任选地增白、着色(涂色和/或印刷)、涂布和整理织物制品。
精制织物的传统方法是许多分处理或精制步骤的组合(图1)，即，预处理织物制品(也称作基材)、将基材涂色、涂布基材、整理基材和基材的后处理。
已知的织物印刷的技术是所谓的模板技术(template technique)。在此施用油墨以切断叶片(leaves)或元件(elements)，即模板，使用该模板可以将字母和符号之类的所需图案应用到基材上。另一已知的织物印刷的技术是所谓的平台印刷技术(flatbed press technique)，其中印刷图像位于一个平面上，同时印刷模具的部分不形成印刷区域。其例子是所谓的胶版印刷，在此间接进行印刷过程。在印刷过程中，首先将印刷区域转移到围绕圆筒拉紧的胶布上，并从此转移到印刷材料上。另一技术是丝网印刷，其中将施用的物质通过印刷模板中的开孔施用到印刷用织物上。
上述技术都涉及基材(特别是织物)印刷的精制步骤，换言之，它们涉及将有色物质的图案施加到基材上。
如图1所示，基材涂色是另一个精制步骤。涂色是将有色化学物质施加到整个平面上，然后成为一种均匀的颜色。目前通过将织物制品浸在颜料浴中进行涂色，由此对织物两面都提供有色物质。
另一精制步骤是织物涂布。织物涂布包括在织物上涂敷任选的(半)渗透性薄层以保护基材(并提高基材的耐久性)。常用的涂敷溶剂基或水基涂料的技术是所谓的罗拉刮刀(knife-over-roller)、浸渍和逆辊涂布机。通常对布料施用聚合物在水中的分散体，然后用刮刀刮掉多余涂料。
另一精制步骤包括织物整理。整理也被称作高质量精制，并包括改变织物和/或施加到织物上的物质的物理性质，以改变和/或改进基材性能。希望通过整理实现的性能中包括基材表面的软化、使基材防火或耐燃、防水和/或拒油、不起皱、防缩、防腐、不滑移、保持折痕和/或抗静电。常用的整理技术是轧液法(浸渍和压制)。
图1所示的每个精制步骤由许多操作组成。根据基材的性质和所需的最终结果，需要用不同类型的化学品进行不同的处理。对于印刷、涂色、涂布和整理的精制步骤，通常可以区分成四个以相同顺序进行的重复步骤。这些处理在专业领域被称作单元操作。这些是浸渍(即化学品的施用或引入)、反应/固定(即使化学品结合到基材上)、洗涤(即去除过量化学品和辅助化学品)和干燥。
常用精制方法的一个缺陷在于，对于每个精制步骤(涂色、涂布、整理)，必须进行两次或多次单元操作循环以获得所需结果。涂布通常需要三次或多次单元操作循环，这带来相当高的环境影响、长生产时间和相对较高的生产成本。涂色甚至需要四次或更多次单元操作循环。传统涂色法具有，例如，数次漂洗(洗涤和皂洗)的最终操作以洗掉过量化学品，例如，增稠剂。漂洗需要使用大量的水。在漂洗之后是干燥过程，通常由使用压紧辊(press-out roller)和/或真空体系的机械干燥步骤、和其后的例如使用拉幅机的热干燥步骤组成。
此外，目前经常在不同设备中进行织物的不同精制步骤。这意味着，例如，在专门针对涂色的多个颜料浴中进行涂色，在分开的印刷设备和涂布机中进行印刷和涂布，并通过另一设备进行整理。由于不同的操作是在不同设备中单独进行的，织物的处理需要相对较大的区域，通常遍布不同的房间区域。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种精制织物基材的方法，即涂色、涂布和/或整理基材的方法，其中消除了上述缺陷和与现有技术有关的其它缺陷。
按照本发明，为此目的提供了一种使用精制设备数字精制织物制品的方法，该设备包括多个用于将一种或多种物质施加到织物上的喷嘴，以及用于沿喷嘴输送织物的输送机，其中喷嘴被设置成多个连续排列的列，它们在织物制品输送方向的横向延伸，该方法包括下列步骤：
-沿第一列喷嘴导入织物制品；
-用第一列喷嘴对沿其输送的织物制品进行涂色、涂布或整理的操作之一；
-随后沿第二列喷嘴导入织物制品；以及
-用第二列喷嘴对沿其输送的织物制品进行涂色、涂布或整理中的另一操作。
该方法提供了一种以浓缩形式并以精确剂量施用化学物质的选择。由此仅用一次单元操作循环就可以实现所需的精制结果。通过使用多个连续排列的喷嘴列，仅用一次工艺流程(process run)施用化学物质，由此明显提高了每次工艺流程的效率。由于非常精确的剂量和可能对喷嘴进行控制，还可以施用非常均匀的层。此外，化学物质相对较高的施用浓度(溶液)使得许多情况下不必进行中间干燥。
每列喷嘴可以进行随机操作，即，可以根据需要用每列喷嘴并以随机顺序进行涂色、涂布或整理操作。
该设备的喷嘴优选具有固定位置，其中织物沿着这些喷嘴导入。这样能够产生相对较高的加工速度并非常精确地形成图案。使用喷嘴而施加适宜物质的液滴射流的进一步优点在于其提供了按需输出的可能性。可以在单个精制设备上加工较小系列的不同织物制品，而不需要具有环境影响的复杂的转换操作。
通过以上述方式施用物质(统称为化学品，具体为颜料、涂料、整理剂)，可以明显减少每一精制步骤包含的单元操作(例如浸渍、固定/反应、漂洗和干燥)的循环次数。
由于织物可以在一个方向上进行不同的处理，这还导致极大地节省空间。此外，因为不再需要用颜料浴来施用染料(颜料)，可以节省高达大约95％的水。由于只需对织物施用较少的染料，还可能节省染料重量。可以进一步更好地控制施用染料的方式和质量。
在通过浸在颜料浴中以标准方式将基材涂色时，基材整个被涂色。这意味着总是以相同方式处理基材两面。然而，按照进一步优选的实施方式，基材可以在一面上进行与另一面不同的处理。为此，该方法优选包括沿着位于织物任一面上的喷嘴输送织物以进行织物的双面精制。这意味着，例如，在一次输送运动中，对织物两面都提供颜色，其中一面上的颜色不必与另一面上的颜色相同。
在一个特别优选的实施方式中，该方法包括用第一列喷嘴将织物制品涂色，随后用第二列喷嘴涂布织物制品，最后用第三列喷嘴整理织物制品。
按照另一个优选的实施方式，该方法包括用第一列喷嘴印刷织物制品，随后用第二列喷嘴涂布织物制品，最后用第三列喷嘴整理织物制品。
在又一优选的实施方式中，该方法包括用第一列喷嘴将织物制品涂色，随后用第二列喷嘴涂布织物制品，最后用第三列喷嘴整理织物制品。
后一优选的实施方式表明，可以根据需要改变对必须进行哪些处理步骤以及这些处理步骤的进行顺序的选择。
优选用于进行该方法的是利用连续喷墨和多级偏转技术的织物精制设备。通过电场使出自喷嘴的物质在此偏转，从而使正确量的物质位于正确的位置。为了用电场使物质液滴转向，必须对液滴充电。那么，该方法包括：
-将物质以几乎连续流的形式加入喷嘴；
-分散喷嘴中的连续流以形成各个液滴射流；
-将液滴充电或放电；
-施加电场；
-改变电场以使液滴偏转，从而使它们沉积在织物制品合适的位置上。
使用连续喷墨法使每股液滴射流每秒可能产生85,000至1,000,000滴液滴。如此大量的液滴和整个布料宽度上方多个彼此相邻的喷头产生相对较高的生产率和印刷图案质量。而且，由于高喷射速度，使用该技术原则上可以实现大约20米/分钟的生产速度，由于与喷嘴相连的储器的小体积，还可以在非常短的时间(小于两分钟)内实现颜色改变。
不是必须使每列喷嘴进行不同的处理步骤。还可以使多列喷嘴连续进行相同的处理步骤。
还可能使喷嘴与仅设有CMYK原色(process colours)的储器相连。CMYK是用于印刷全色文件的标准色模型。在印刷过程中仅使用这四种基色。当在至少四列喷嘴的储器中以任意顺序相继配置青色物质、品红色物质、黄色物质和黑色物质时，可以用这四列喷嘴进行任意最终颜色的涂色操作。然而，还可能为所述储器提供具有适宜的混合色的物质。
如上所述，涂色的处理步骤包括在织物制品的整个宽度上基本均匀地施用物质。印刷的处理步骤包括将物质的一种或多种图案印制到织物制品上。涂布的处理步骤包括将物质以薄层形式涂敷到织物表面上。整理的处理步骤包括在物质施用到织物制品之前改变物质的物理性质和/或改变织物本身的物理性质。在另一优选的实施方式中，处理步骤包括用红外辐射照射织物制品以将其干燥。红外辐射优选从多个位于喷嘴之间的红外光源发出。
该方法优选包括沿着喷嘴列连续输送第一织物制品，并导致通过不同的喷嘴列以预定的任意顺序进行不同的处理步骤，并沿着喷嘴列输送第二织物制品，并导致通过不同的喷嘴列以预定的其它顺序进行不同的处理步骤。这意味着可以以不同方式连续精制不同的织物制品。第一织物制品可以例如通过印刷、涂布和整理进行处理，而此后立即对一织物制品进行涂色、涂布和整理。这样能够非常灵活地使用织物精制设备。
优选地，输送机是环形输送带。此外，尤为合意的是，将织物制品牢牢固定在输送机上以防止其位移。这对于需要液滴精确定位的情况，例如对于多色印刷特别重要。由此，可以在确保精确的液滴沉积的同时实现高速操作。可以通过可免除的粘合剂(releasable adhesive)将织物固定到输送机上。
该方法优选包括以中央控制指示各个喷嘴。中央控制例如是由计算机进行的。
基于下面对其优选的实施方式的描述，将阐明本发明的进一步优点、特征和详情。
附图说明
参照对附图的描述，其中：
图1显示了基材精制方法的示意性方框图；
图2显示了按照本发明的第一个优选实施方式的织物精制机(upgrader)的透视图；
图3是图2的织物精制机的示意性侧视图；
图4是图2的织物精制机的示意性正视图；
图5是图2的织物精制机的示意性剖视图；
图6是进行不同处理步骤的优选顺序的示意图；
图7是进行精制步骤的另一优选顺序的示意图；以及
图8是进行精制步骤的再一优选顺序的示意图。
具体实施方式
图2-5显示了按照本发明的一个优选实施方式的织物精制机1。织物精制机1是使用电动机(未显示)驱动的环形传送带2的构造。在传送带2上固定织物制品T，其可以沿着外罩3以箭头P1的方向输送，其中织物在外罩3中经过多个操作。最后，以沿箭头P2的方向释放和输出织物。在外罩3中配有大量喷嘴12。喷嘴位于连续设置的平行杆14上。由此形成第一列4、第二列5、第三列6，诸如此类。列数是任意的(图5用虚线表示)并且尤其取决于所需的操作数。每列中喷嘴的数量也是任意的，并尤其取决于涂敷到织物上的图样的预计分辨率。在特定优选的实施方式中，这些杆的有效宽度为大约1米，并且这些杆配有大约29个固定喷头，每个头含有大约8个50微米的喷嘴。每个喷嘴12可以产生有色(包括黑色和/或白色)物质或其它这类精制材料的液滴流。
在优选的连续喷墨法中，泵携带油墨的恒流，经过喷嘴的一个或多个非常小的孔。一股或多股油墨的射流，即喷墨，从这些孔中射出。在激发机制的影响下，这种喷墨分解成相同大小的液滴恒流。最常用的激发器(excitator)是压电晶体。从现在产生的相同大小的液滴恒流中，必须选择要施加到织物基材上的液滴，和不应施加的液滴。为此，将这些液滴充电或放电。有两种在织物上安排液滴的方法。按照一种方法，施加的电场使带电液滴偏转，其中带电液滴落在基材上。该方法也被称作二元偏转法。按照另一优选的方法，也称作多级法，通常将带电液滴导向织物并使不带电液滴偏转。在此对液滴施加在多个级别之间不等的电场，由此能够调节不同液滴落在基材上的最终位置。
在图5中，用虚线显示了通过网络15，不同的喷嘴12用电或无线连接到例如包括微控制器或电脑的中央控制单元16。传送带2的驱动器也通过网络15’与该控制单元相连。控制单元现在可以根据需要启动驱动器和各个喷嘴。
每列喷嘴4-11还配有一个双储器(double reservoir)，在其中储存待施用的有色物质。第一列喷嘴4配有储器14a、14b，第二列5配有储器15a、15b，第三列6配有16a、16b，诸如此类。在每列的两个储器的至少一个中配有合适的物质。
在不同的储器中装入合适的物质，并设置位于不同列中的喷嘴12，使得织物制品经受正确的处理。在图6所示的情况中，第一列4的储器14a含有青色油墨，第二列5的储器15a含有品红色油墨，第三列6的储器16a含有黄色油墨，且第四列7的储器17a含有黑色油墨。在列4-7中对织物制品提供涂色/印刷处理中的图样。随后的三列8-10的储器含有一种或多种物质，可以分三段涂布已处理过的织物。第八储器11含有可以整理已印刷和涂布过的织物的物质。在该实施方式中，优选在第五至第八列的位置，用来自光源13的红外线辐射处理织物制品T，以影响饰面(finishing)的涂布。
图7显示了织物经受的另一种处理顺序的情况。首先沿着第一列4和第二列5的喷嘴引导织物，由此将织物制品T涂色。这两列喷嘴施用相同颜色的物质。随后在第三至第五列(6-8)中涂布涂色后的织物，此后在第六和第七列(9、10)中进行整理步骤。
在图8所示的实施方式中，首先沿着第一列(4)的喷嘴导入织物制品，这些喷嘴对全幅织物进行涂色。随后通过输送带沿着第二列(5)和第三列(6)导入织物制品，其中在涂色织物上印刷图案。然后沿着第四至第六列(7-9)引导织物以分三段涂布已涂色和印刷的织物，此后在第七和第八列(10、11)中进行最终整理处理步骤。
可以按照不同方式处理不同的连续输送的织物制品，甚至有时织物的输送不必中断。例如，可以通过喷嘴12的正确指示为连续供给的织物制品提供在每种情况下不同的设计。还可以通过正确选择储器对织物供应不同的物质。例如，在每种情况下对第一类织物使用第一储器(14a、15a、16a)，同时对另一类织物使用第二储器(14b、15b、16b)。
为了确定本发明的环境优势，可以使用例如典型的精制法，其中基材经过四次用于涂色的单元操作循环，然后经过四次用于涂布的循环，最后经过两次用于整理的循环。定量分析是以1,800米长和大约1.6米宽的、重量为每平方米基材100克的、漂白的干燥棉花基材的制造为基础的。涂色、涂布和整理在此各自在一个工艺流程中进行，其中在这些工艺流程之间有必要的后处理和/或预处理。如果可以在一个工艺流程中进行处理，环境优势由此会更大。
在传统精制法中，几乎每一部分(涂色、涂布和整理)都是在高度水溶液中发生的，和/或用高度水溶液发生的。在按照本发明的数字法中，将高浓度溶液以精确控制的剂量直接喷到基材上。由此使用较少的水。为了漂洗掉过量化学品和辅助化学品，几乎每一单元操作循环都包括漂洗步骤。漂洗步骤的数量可以从现有方法中的十次(涂色四次，涂布四次，整理两次)降至本发明的数字法中的三次(也就是涂色一次，涂布一次，整理一次)。因此所需漂洗步骤减少了七个。这意味着可以通过缩减漂洗来实现耗水量的极大降低。在许多情况下，耗水量总共降低了超过90％。
由于不需要或仅在非常有限的程度下需要强制干燥，不需要或仅在非常有限的程度下需要用热/温漂洗水漂洗，也可以极大降低能量消耗，并且极大降低了基材的机械处理。
在已知的精制法中，干燥通常是在不同的部分之间进行的，当一个循环必须进行多次时，也可以在该部分内进行。基材可以含有几倍于其重量的水。干燥通常分两阶段进行。在第一阶段中，从基材中机械去除较大部分的水。在第二阶段中进行热干燥，在此蒸发基材中存在的剩余水。
然而，由于本发明的数字精制法几乎不用水进行，在不同的精制步骤之间或在最终精制步骤之后，不必或几乎不必例如通过干燥来蒸发水。由此节省相当多的能量。有时必需的有限干燥，在多数情况下可以通过定向UV干燥器实现。
在数字法中，不需要或需要非常有限的基材洗涤。因此也不需要干燥，或仅需要非常有限的程度的干燥。使用数字精制，与已知精制法相比，还可以极大减少机械操作的数量，包括基材在不同精制操作之间的传输。由此相当大地降低了电能消耗。
总共可以减少90％以上的能量消耗。
使用现有制造技术，每平方米进一步施用大约150克湿物质(化学品)。在数字印刷中，由于更精确的分配、织物中更低的压力和更小的吸收，施用的化学物质的量可以降至每平方米大约50克湿物质。由此可能节省大约66％的化学品。这种节省不仅涉及主化学品，还涉及添加剂，例如在数字法中对基材进行预处理以促进主化学品发挥作用、固定和/或反应性的盐类。预计这些添加剂也能实现66％的节省。
最后，可以将废水的产生和废水的污染作用降低90％以上。
本发明并不限于上述优选的实施方式。要求保护的权利由所附权利要求定义，在此范围内可以预计进行许多改变。此处要指出，本文的术语“织物制品”用于笼统地指可以在其上进行涂色、涂布和/或整理(和印刷)操作的任何基材，或更具体地指任何织物，更特别地，指服装、旗帜、帆布等等。

Claims (21)

1.一种使用精制设备数字精制由布料制成的织物制品的方法，所述设备包括多个用于将一种或多种物质施加到织物上的喷嘴，以及用于沿喷嘴输送织物的输送机，其中所述喷嘴被设置成多个连续排列的列，其在织物制品输送方向的横向延伸，所述方法包括下列步骤：
-将织物制品固定到输送机上以防止它们之间的相对运动；
-沿第一列喷嘴导入织物制品；
-用第一列喷嘴对沿其输送的织物制品进行涂色、涂布或整理的操作之一；
-随后沿第二列喷嘴导入织物；以及
-用第二列喷嘴对沿其输送的织物制品进行涂色、涂布或整理中的另一操作。
2.如权利要求1所述的方法，包括用第一列喷嘴将织物制品涂色，随后用第二列喷嘴涂布织物制品，最后用第三列喷嘴整理织物制品。
3.如权利要求1所述的方法，包括用第一列喷嘴涂布织物制品，随后用第二列喷嘴整理织物制品。
4.如前述权利要求中任何一项所述的方法，其中所述的设备为连续喷墨和多级偏转型设备，所述方法包括下列步骤：
-将物质以几乎连续流的形式加入喷嘴；
-分散喷嘴中的连续流以形成各个液滴射流；
-将液滴充电或放电；
-施加电场；
-改变电场以使液滴偏转，从而使它们沉积在织物制品合适的位置上。
5.如权利要求4所述的方法，包括每个喷嘴每秒产生至少100,000滴液滴。
6.如权利要求1所述的方法，包括在涂色、涂布或整理的每一处理步骤中从两个或多个连续排列的喷嘴列中施加物质。
7.如权利要求6所述的方法，包括在至少四列喷嘴中以任意顺序相继配有青色物质、品红色物质、黄色物质和黑色物质。
8.如权利要求6所述的方法，包括在至少四列喷嘴中配有混合色物质。
9.如权利要求1所述的方法，其中涂色的处理步骤包括在织物制品的整个宽度上均匀地施用物质。
10.如权利要求1所述的方法，其中织物制品的处理在涂色、涂布和/或整理之外还包括织物制品的印刷。
11.如权利要求10所述的方法，其中印刷的处理步骤包括将物质的一种或多种图案施用到织物制品上。
12.如权利要求1所述的方法，其中涂布的处理步骤包括将物质以薄层形式涂敷到织物制品表面上。
13.如权利要求1所述的方法，其中处理步骤包括用红外辐射照射织物制品。
14.如权利要求1所述的方法，包括沿着喷嘴列连续输送第一织物制品，并导致通过不同的喷嘴列以预定的任意顺序进行不同的处理步骤，并沿着喷嘴列输送第二织物制品，并导致通过不同的喷嘴列以预定的其它顺序进行不同的处理步骤。
15.如权利要求1所述的方法，包括以中央控制指示各个喷嘴。
16.如权利要求1所述的方法，包括沿位于织物任一面上的喷嘴输送织物以进行双面精制。
17.如权利要求1所述的方法，包括在一个工艺流程中使用物质进行涂色。
18.如权利要求1所述的方法，包括在一个工艺流程中使用物质进行涂布和整理。
19.如权利要求1所述的方法，包括在一个工艺流程中使用物质进行涂色、涂布和整理。
20.一种按照前述权利要求中任何一项所述的方法精制由布料制成的织物制品的设备，所述设备包括用于将一种或多种物质施用到织物上的多个固定喷嘴、用于沿喷嘴输送织物的输送机、和用于将织物制品固定到输送机上以基本上防止它们之间的相对运动的固定系统，其中所述喷嘴被设置成多个连续排列的列，其在织物制品输送方向的横向延伸。
21.一种织物制品，其按照权利要求1至19中任何一项所述的方法制造。
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