Изготовление печатных рисунков на полимерных тканях методом сублимационной печати

ХИМИЯ, ТЕХНОЛОГИЯ И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПОЛИМЕРОВ

УДК 677

Г. А. Гарифуллина, С. А. Муртазина

ИЗГОТОВЛЕНИЕ ПЕЧАТНЫХ РИСУНКОВ НА ПОЛИМЕРНЫХ ТКАНЯХ МЕТОДОМ СУБЛИМАЦИОННОЙ ПЕЧАТИ

Ключевые слова: дизайн, сублимационная печать, технологии сублимационной печати, полимерное покрытие.

В статье представлены возможности сублимационной печати на ткани, основные этапы процесса сублимации. Рассмотрены варианты аппаратурного оформления и технологические схемы сублимационно-десублимационных процессов. С помощью сублимации и термопереноса можно нанести изображения на фотографии, синтетические ткани или любые другие поверхности, имеющие полимерные покрытия.

Keywords: design, sublimation printing, dye sublimation printing technology, the polymer coating.

The paper presents the possibility of dye sublimation printing on fabric, the basic steps in the process of sublimation. The variants of hardware design and process flow diagrams freeze-desublimatsionnyh processes. With the sublimation thermal transfer and can cause images in the photo, synthetic fabrics, or any other surface with polymer coatings.

На сегодняшний день для творчества дизайнеров открывается огромное количество научных достижений в области производства текстиля, способов декорирования, обработки тканей и нанесения на них различных покрытий. Одним из интересных творческих источников для дизайнеров является создание печатных рисунков на ткани, которое позволяет воплощать в жизнь множество креативных идей молодых художников.

Перспективное и быстроразвивающееся направление сублимационной трансферной печати получает большое распространение в современной дизайн-полиграфии.

Для дизайнера, еще на стадии

проектирования коллекции с печатными рисунками, очень важно понимать основные закономерности химических и физических процессов, происходящих в тканях, понимать основную суть всех этапов технологического процесса изготовления печатных рисунков, специфику изменения свойств ткани и орнаментальных композиций. Ведь сам художник разрабатывает зачастую только эскизы рисунков для своих коллекций и не всегда имеет представление о требованиях, предъявляемых к печатным рисункам. Часто эскизы передаются в специализированные фирмы полиграфии и результаты технологического процесса изготовления печатных рисунков могут быть непредвиденными.

При изготовлении одежды сегодня используются шелкография, флексография, вышивка и сублимационная печать, которой отдаётся предпочтение. Рассмотрим подробнее основные закономерности процесса сублимации в полиграфии применительно к текстилю, которые должны понимать студенты-дизайнеры.

Цифровое изображение переносится с сублимационной бумаги на ткань под воздействием высокой температуры и давления. Краситель при этом остаётся не просто на поверхности ткани, а проникает

внутрь. Это делает изображение более чётким, насыщенным и устойчивым к различным

воздействиям. Яркое солнце, частая стирка, активный образ жизни не испортят рисунок. Кроме того, такая технология позволяет поместить рисунок на одежду произвольно. Здесь практически нет

ограничений для творчества.

Сублимация возможна только для изделий с процентом содержания синтетических волокон

более 50%. Для реализации этой технологии может применяться специальная двухслойная ткань: наружный слой - синтетический - он и позволяет красителю закрепиться. А внутренний слой -

хлопчатобумажный - благодаря которому, одежда остается комфортной и приятной для тела.

Сублимация - это переход вещества из твердого состояния непосредственно (без

плавления) в газообразное. Сублимация подчиняется общим законам испарения. Обратный процесс - конденсация вещества из газообразного состояния, минуя жидкое, непосредственно в твердое состояние - называется десублимацией. Сублимация и десублимация - фазовые переходы первого рода.

В сублимационно-десублимационных (СД) процессах с растворителями инертное газообразное вещество (газ-носитель) служит для переноса паров сублимируемых (десублимируемых) веществ, а также для охлаждения газовых смесей при десублимации. Инертное твердое вещество вводят в систему: в качестве носителя для переноса продукта десублимации - десублимата; для интенсификации подвода теплоты; для обеспечения равномерного индукционного или высокочастотного нагрева исходного материала и т.д.

Сублимация представляет собой эндотермический процесс. В случае сублимации при подводе энергии

происходит разрыв межмолекулярных связей. Сублимирующие вещества могут быть конечными продуктами или направляться на десублимацию, перед которой могут подвергаться промежуточной обработке.

Для профессионала дизайнера целесообразно ознакомиться с основами этих процессов. СД процессы удобно представлять с помощью трехфазной диаграммы состояния (рис. 1). На этой диаграмме сублимационный процесс изображен пунктирными линиями, пересекающими кривую с в точке ниже тройной точки Тр при повышении температуры и постоянном давлении либо при понижении давления и постоянной температуре.

Пла»л*ениа

Затвердевание

^^^асублимация

Г

Рис. 1 - Фазовая диаграмма для СД процессов: а, Ь, с - кривые давления пара соотв. при плавлении вещества, над жидкостью, над твердой фазой, Тр-тройная точка; р-давление; Т-абсолютная температура

Кинетика процесса сублимации состоит в том, что это многостадийный процесс, для проведения которого необходима дополнительная тепловая энергия. При ее подводе частицы вещества мигрируют на поверхности твердой фазы из состояния с наибольшей прочностью связей в состояние с их меньшей прочностью, а затем в газовую фазу. Одновременно из нее происходит десублимация частиц. При равновесии число десублимировавшихся на поверхности частиц отличается от числа частиц, ударяющихся о поверхность.

Скорости сублимации и десублимации обусловливаются, прежде всего, скоростью разрушения кристаллов при сублимации и скоростью кристаллизации при десублимации, а также скоростями переноса массы от поверхности твердой фазы в газовый поток. По мере протекания сублимации и десублимации изменяются характеристики твердой фазы (толщина и пористость слоя, шероховатость поверхности и др.) и соответственно интенсивность тепло- и массообмена с газовой фазой.

К достоинствам СД процессов можно отнести: сравнительно высокий равновесный

коэффициент разделения; возможность в случае использования газовых смесей исключить испарение

растворителей; меньшая рабочая температура; удобство управления процессом нанесения покрытий; возможность получать целевые продукты сразу в товарной форме (дисперсные частицы, монокристаллы, твердые пленки), высокочистые материалы, композиции несплавляемых

компонентов (нитевидные кристаллы из неметаллов в металлической матрице), тонкие и сверхтонкие порошки металлов, их оксидов. Благодаря этим и др. достоинствам СД процессы нашли широкое распространение (особенно начиная с 70-х гг.) в различных областях науки и техники.

СД процессы используют для послойного анализа химического состава твердых систем; для нанесения защитных покрытий на микросферы ядерного топлива, на поверхности различных веществ при изготовлении чувствительных датчиков (сенсоров) состава и свойств газов, на поверхности углеродных волокон и изделий из них; в технологии полупроводников и сверхпроводников; при изготовлении светоизлучающих диодов; для записи информации на лазерных оптических дисках; при создании интегральных схем в микроэлектронике; при тепловой защите сверхзвуковых аппаратов; для термопереводного печатания (т.е. получения оттисков путем переноса красителя при нагревании с печатной формы на ткань, бумагу, строительные и иные материалы). На этом методе основано, в частности, применение видеопринтеров для получения высококачественных цветных копий на пленочных носителях. Электрические сигналы, поступающие в принтер с видеосистемы (напр., дисплея), подводятся к термоголовке, точечные элементы которой нагревают нанесенный на рулонную полимерную пленку слой красителей различных цветов. Красители последовательно сублимируются (в количестве, пропорциональном количеству энергии, подведенной к каждому элементу термоголовки) и переносятся в газовой фазе к основному носителю изображения. Метод обеспечивает наиболее высокое среди всех принтеров качество изображения, позволяя воспроизводить свыше 16 млн. цветовых оттенков.

Таким образом, для применения в дизайне сублимационной печати, необходимо понимать основные принципы данного процесса.

При окрашивании любой ткани материал пропитывается краской и цвет меняется и остается далее таким. При сублимации вещество при нагревании переходит в газообразное состояние без превращения в жидкость.

При сублимационной печати твердые частицы краски переходят в газообразное состояние посредством тепла и давления, а затем связываются с каким - либо полимером и переходят обратно в твердое состояние.

Процесс создания печатного рисунка сегодня связан с целым комплексом технологического оборудования и прикладных материалов.

На сегодняшнем рынке, когда говорят о процессе сублимационной печати, то обычно имеют

в виду печать на струйном принтере. Проблема струйных принтеров заключается в том, что большинство из них распыляют чернила через крошечные выходные отверстия, которые с легкостью засоряются относительно большими частицами красящего вещества.

Другими формами сублимационной печати могут выступать печать с применением термического переноса, офсетная печать, печать на монохромных лазерных принтерах и может даже производиться путем трафаретной печати.

Красящие вещества, применяемые в данном виде сублимационной печати, изобретены исключительно для взаимодействия с полимерами. Возможным носителем для сублимационной печати является текстиль из 100 % полиэстера, флаги, канва и многие другие наименования. Таким образом, чем выше содержание полиэфира в материале, тем более сильное взаимодействие будет иметь место. Результатом будет выступать более яркое изображение.

С помощью сублимации и термопереноса можно нанести изображения на фотографии, синтетические ткани или любые другие поверхности, имеющие полимерные покрытия.

В помещении, где печатаются или хранятся сублимационные трансферы, обязательно должна поддерживаться постоянная влажность и температура (чем ниже влажность, тем выше качество печати, температура - не менее 18 ° С). Точное соблюдение этих параметров особенно важно при печати больших форматов.

Высокие температуры термопереноса и особенности химического взаимодействия красителей с волокном обуславливают очень высокую стойкость изображения ко всем видам внешних воздействий. Такой стойкости невозможно достигнуть при прямой печати. Однако только этим не исчерпываются преимущества сублимационной трансферной печати.

К ним следует добавить:

• высокое качество цветного

изображения при больших форматах;

• экологическая чистота и высокое качество красок на водной основе;

• в случае брака испорченной оказывается только бумага, а не ткань.

Сублимационная трансферная печать продолжает совершенствоваться. Недавно разработан грунтовочный лак 8иЬіісоа1, позволяющий переносить изображения,

отпечатанные сублимационными трафаретными красками, на алюминий, сталь, дерево, керамику, стекло и т. д. Это - двухкомпонентный лак на основе акрилополиуретановых композиций. Он может наноситься на изделие как распылением, так и трафаретным способом. После нанесения - сушка при комнатной температуре или в сушильной камере при температуре 60 - 70°С в течение 30 мин. Термоперенос осуществляется при температуре 190 - 210°С, продолжительность от 40 с до 5 мин в зависимости от типа подложки.

Знание принципа сублимации, основных этапов технологических процессов сублимационной печати, их специфики в полиграфическом дизайне поможет дизайнеру более профессионально подойти к любым дизайн - проектам в области одежды, текстиля, рекламы, связанных с печатными рисунками.

Литература

1. Васильева, Н.Г. Нанотехнологии в текстильной промышленности / Н.Г.Васильева // Вестник Казан. технол. ун-та. - 2011. - Т. 14, № 8 - С. 358-360.

2. Евдокимов, В.И. Химическая возгонка / В.И.Евдокимов, М., 1984

3. Горелик, А.Г. Десублимация в химической промышленности / А.Г.Горелик, А.В.Амитин. - М., 1986.

4. Емяшев, А.В. Газофазная металлургия тугоплавких соединений / А.В .Емяшев. - М., 1987.

© Г. А. Гарифуллина - ст. препод. каф. дизайна КНИТУ, gulnarakdrv@rambler.ru; С. А. Муртазина - ст. препод. каф. дизайна КНИТУ, sweta_albertovna@mail.ru