崑 山 科 技 大 學
材料工程系
學 生 專 題 研 究 報 告
數位印花產品設計與印製
Design and Printing of Digital Printing Products
指導老師：郭木城教授
專題學生：張呂毓 學號：4050G006
蔡杰翰 4060G009
王桓愷 4060G004
崑 山 科 技 大 學
材料工程系
學 生 專 題 研 究 報 告
數位印花產品設計與印製
Design and Printing of Digital Printing Products
指導老師：郭木城教授
專題學生：張呂毓 學號：4050G006
蔡杰翰 4060G009
王桓愷 4060G004
摘 要
本專題製作的產品為大型重型機車防塵套與菸頭垃圾袋，材質使用的 是棉布，使用的機器為顏料數位印花機 (水性顏料) 印製，印製完成後 使用固色機進行固色，產品上印製防水膜後縫製成品，再進行耐水洗 牢度及撥水度測試。耐水洗牢度測試以每塊布使用 WOB 洗滌劑調配溶 液，完成後即可進行檢測。檢測以美國紡織化學協會認證的六纖附布 及汙染灰色標檢驗其汙染程度，藉此判斷不同棉布的色牢度的差異及 變化。水洗牢度檢測結果為重機防塵套變褪色等級為 1-2 級、菸頭垃圾 袋 1-2 級。菸頭垃圾袋潑水度檢測評分為 100。 。 關鍵字: 顏料數位印花機、耐水洗牢度、撥水度目錄
專題製作報告授權同意書 ... I 摘 要 ... II 目錄 ... III 一、前言 ... 1 1.1 專題產品設計理念： ... 4 1.1.1 大型重型機車防塵套： ... 4 1.1.2 菸頭垃圾袋： ... 6 1.2 花色與尺寸： ... 7 1.2.1 大型重型機車防塵套：... 7 1.2.2 菸頭垃圾袋： ... 8 二、實驗 ... 9 2-1 實驗設備 : ... 9 2-2 產品製作流程： ... 9 2-2-1 大型重型機車防塵套製作流程： ... 9 2-3 菸頭垃圾袋製作流程： ... 102-4 機台操作： ... 11 2-4-1 顏料數位印花機軟硬體操作： ... 11 2-4-2 固色機機台操作： ... 18 2-5 實驗步驟： ... 20 2-5-1 印花布料防水製作： ... 20 2-6 撥水度測試試驗： ... 21 2-6-1 耐水洗測試： ... 23 三、結果與討論 ... 25 3.1 物性檢測： ... 25 3-1-1 印花產品撥水度檢測數據： ... 25 3-1-2 印花產品檢測數據: ... 26 3.2 印花產品成品展示成品展示 ： ... 28 3.4 菸頭垃圾袋製作: ... 31 3-4-1 菸頭垃圾袋製作: ... 31 3-4-2 重機防塵套製作: ... 32 四、結論 ... 33
五、參考文獻 ... 34 六、附錄 ... 35
一、前言
紡織品數位印花機最早於 1990 年代初開始發展，數位印花透過把 染料噴射在布料或轉印紙上，將影像與圖片以真實且快速呈現在不同 的布料上，而這種技術被廣泛運用在零售業與品牌推廣的視覺傳達應 用，如旗幟，布條，標語等多樣設計用途 [1]。2002 年數位印花製程 的發明，使得噴墨印花技術與紡織品的結合，透過設定掃描到電腦中， 並在電腦創作及修改再進行印花，使紡織布料品更接近原創設計，讓 紡織印染工業有了全新的概念。紡織品數位印花機具有許多傳統織物 印花機沒有的優點，相較於網版印刷而言它是靈活的，機台佔地小（約 網版印刷 1/20），也不需要製作複雜且昂貴的網板，可直接在之布上進 行噴印，更不受織物的尺寸的限制，因此它可以讓印花織物品製造商 生產小批量印花且快速滿足客戶的需求變化。當然相較於傳統印花機 有個嚴重的缺點：無法大量快速生產，在廠商需要大批量快速印花生 產要求下，數位印花因為只能少量生產，所以導致目前還是普遍使用 傳統印花機，在 2014 年全球紡織技術使用率，數位印花只佔了總數 2 ％，而刺版印花則占了 65％，但隨著數位印花不斷的改良和推廣下， 近幾年已達到 5％的使用率，其中又以東南亞地區，如越南，泰國，印 尼等最為盛行 [2]。紡織品印花製程是一項龐大且複雜的流程，布料從 天然棉到合成纖維，都有其適合的染料和配方，在紡織品印花數位化 過程中，自設計打樣階段到量產品質，都和色彩品質與色彩再現性有 關，織物布料由不同支數的經緯紗線所組成，表面會呈現凹凸與不平 滑的狀態，染料通過精密的噴墨系統，形成微滴墨噴印在布料或轉印 紙張上，最後再經由熱昇華使染料固色或轉印在布料表面，進而直接影響印花圖案的清晰度與銳利度品質 [3,4]。儘管在發展過程還存有一 些問題，但作為印花未來的發展，數位印花勢必成為現代紡職業的主 流趨勢，而且在我們周遭許多東西都和印刷有關，數位噴墨印刷應用 在紡織材料上也大概 20 年了，還算是相當新的產業，能夠換取多優勢 而向傳統印花挑戰，且在紡織印染業中有相當好的回響，雖然在印刷 業只佔了個位數，也就是說還有百分之九十幾能夠發展的空間 [5]，可 說是一個無限可能的龐大市場。數位技術操作的印花稱為數位印花， 是可以將設計好或所需的圖檔輸入到電腦，或是直接於電腦的 Adobe Photoshop，Adobe Illustrator 等繪圖影像軟體來創作數位圖像檔，透過 專門印花用軟體控制噴墨印花機，印製出各種圖樣於各種織物及平面 材質上，在經過處理加工後，就能獲得各種高精度的印花產品 [6]。數 位印花技術是可以採用數字圖案，經過電腦進行測色、配色、噴印， 採用 8 種基本顏色，使得印花出來的顏色能夠達到 1670 萬種以上，並 達到 2880 DPI (照片效果)，而傳統的印染只能夠到達 200 DPI，突破了 傳統紡織印染花樣的套色限制，特別是對顏色漸層、雲紋等高精度圖 案的印刷上 [7]。在需要修改圖檔中比起傳統印花方便許多，設計的圖 像檔能夠在電腦上任意修改。生產技術人員、設計者、能夠馬上在電 腦上進行修改、顏色配置、變更圖案。在傳統印花中，設計好的圖樣 確認，如要修改，是一件非常麻煩的事情，對印製的圖案花樣、顏色 搭配都缺少靈活性與快速修改能力 [8]。 數位印花裡所用的材質是棉，棉的主要結構是纖維素，大概有 94%， 加上此外含有少量多縮戊糖、蠟質、蛋白質、脂肪、水溶性物質、灰 分等伴生物，棉的主要特點是耐熱性和耐光性好、良好的吸水性、和 較高的強度。
印花是紡織品後加工中一個重要的技術，不僅僅是賦予紡織品一 個絢麗的外觀，近來在特殊原料的運用下，更是大大提升了印花的價 值。傳統印花必須將印花的花版 (圖案) 按顏色分解拆色，製成單色花 版，經過套色對版後，重新將花樣組合起來，所以所需技術層次高， 勞力需求高。隨著資訊科技進步、新材料的研發、精密機械技術提升 等，數位印花技術獲得迅速提升。在墨滴形成的原理方面，墨水系統 中的墨水利用壓電式或者熱泡式噴墨技術，將不同的染料 (墨水) 噴印 系統計算的點上，而大量相疊後的點便形成圖案，噴印墨頭上有許多 獨立噴嘴，每個噴嘴能夠噴出不同顏色的墨水，例如基本色的 Cyan、 Magenta、Yellow、Black，或者例如 Orange、Red、Blue…等特殊色。 當噴嘴數越多，噴墨速度就越快，列印速度也越快。這些噴出來不同 顏色的小墨滴落於同一點上，會混合形成不同的復色。解析度與色彩 調合:在印刷時代，噴點越小，圖像將會越精細。業界通常用 DPI 來表 示，意思即是在每英寸的範圍內印刷機可列印的點數。DPI 值越高列印 效果越好。而數位印花情況比較復，印花品質的好壞要除了受 DPI 影 響，色彩調和能力也是個非常重要的指標 [9]。 所以本專題在數位印花的基礎上製作了以下兩種印花產品。
1.1 專題產品設計理念： 1.1.1 大型重型機車防塵套： 大型重型機車在防塵套裡中因為市面上售價買賣沒有合適大型重 型機車防塵套，所以在本專題中加入喜愛的重機圖片繪畫並用構圖式 完成我的防塵套類型，設計圖稿如圖 3-1 所示，為 KAWASAKI Z1000 重機，並加附上基本配備安全帽、手套。把這三個元素組合在一起， 設計防塵套尺寸是長度 210 cm、寬度 70 cm、高度 70 cm，在這個長度 中裡的車種都可以使用，車龍頭前布說明地板到後照鏡高度是 130 cm， 在這塊車龍頭前布上中，本產品可製做客制化，尺寸可以再加大，加 大是會蓋住前輪台也就於整車蓋住了。 在產品中使用設計軟體 Adobe Illustrator，設計過程內容先把基本 草圖圖片架構完成後，而後使用方式內容選取工具「物件→圖樣→製 作」開啟圖樣製作設定介面，製作選項拼貼類型、控制單元圖間距寬 度、高度，圖層重疊、拷貝圖樣調整儲存完成後，開啟色票視窗圖樣 已至被儲存色票視窗中，並使用形狀工具開啟創建出印製布花尺寸設 定大小，設計完成圖樣填入其中、再調整適當設定底色顏色完成印花 設計製作，在這四方連續圖案調整印花設計圖檔完成，在將設計圖檔 案 上 傳 至 數 位 印 花 機 控 制 電 腦 軟 體 裡 ， 數 位 印 花 機 台 (Mimaki TX300P-1800-水性顏料) 中等待圖形印製完後，放至固色機 (FuDaTa CP2016)，烘乾溫度是 180oC~190oC，固定好的色澤才會慢慢顯現出來， 查看印製顏色狀態是否定型後，再使用裁刀機台 (JS BC260) 工具把所 要設定的尺寸大小裁切下來，再把設定好的各樣尺寸大小的布料，做 最後設定尺寸布料組合放置縫紉機台，縫紉方式完成。 所使用布料材質是棉布 (厚)，幅寬 157 cm，屬高密度材質，棉類
紡織品的數位印花，能有效遮擋灰塵進入機車內部空間及機車機器內 部。有效防止灰塵進入車體，保持機車車身整潔及個人隱私。防塵套 底部採用鬆緊帶與卡扣設計，不用擔心大風把防塵套掀起，使用方便 快捷！適合各種大型重型機車、摩托車、電動車，質感美感兼具。 市面上的防塵套的種類與型號太過於稀少，所以擁有大型重型機 車中的多數車友都會量身訂做合適的防塵套，客制化防塵套就是一個 趨勢，不會讓人覺得太素面和單調，及加上獨特的外型和美觀的圖案， 可吸引眾人目光，也保護車體不受刮傷，及洗好的車與打蠟好的板金 預防過多灰塵的侵入。 重機防塵套設計圖稿如圖 1-1 所示: 圖 1-1 重機防塵套。
1.1.2 菸頭垃圾袋： 隨著吸菸相關的禁令日漸增加，隨身煙灰缸漸漸變成了吸菸者的 必備品之一。或許有不少的人認為它屬於消耗性商品，但事實上有些 隨身煙灰缸並非一次性的用品，其中包含許多不同的品牌和材質，舉 凡像皮革和金屬皆具備著不一樣的密封程度，甚至連外型設計也大有 不同，相信許多人在選購時會感到些許地困惑 [10]。 本產品是專門為了有吸菸的人而做的菸頭垃圾袋，在街道上常常 會看到有人抽菸隨手就將菸頭丟在地上，其實對街道的美觀非常不好， 所以如果購買了我們的菸頭垃圾袋，就不用怕手上的菸頭沒地方丟了， 此外在菸頭垃圾袋的外側加入防水材料，還有袋口會做成像扣子一樣， 就可以方便使用者輕易使用，不會像有些拉鍊式的熄菸袋可能拉鍊壞 掉就無法使用，而且體積小不會占包包太多的空間，本產品有幾項優 點：1.內容量大可以裝入許多菸頭。2.方便收納，因為是用布料製造， 所以可以將它對折再對折，可以隨時收在包包裡有需要的時候再拿出 來使用。3.清洗方便且方便曬乾。4.顏色圖案可以客製化 (如圖 1-2) 所 示，可以照著自己喜歡的圖案或顏色來製作，非常的人性化。菸頭垃 圾袋所使用的材料是棉布。 棉的好處有： 棉布，是各類棉紡織品的總稱。它的優點是輕鬆保暖，柔和貼身、 吸濕性、透氣性甚佳。而它的缺點則是易縮、易皺，外觀上不太美觀， 在穿著時必須時常熨燙 [11]。
1.2 花色與尺寸： 1.2.1 大型重型機車防塵套： 大型重型機車防塵套尺寸如圖 1-2 所示。 大型重型機車防塵套布花如圖 1-3 所示。 圖 1-2 大型重型機車防塵套尺寸。 圖 1-3 大型重型機車防塵套布花（已印製完成）。
1.2.2 菸頭垃圾袋：
菸頭垃圾袋尺寸如圖 1-4 所示。 菸頭垃圾袋布花如圖 1-5 所示。
圖 1-4 菸頭垃圾袋尺寸。
二、實驗
2-1 實驗設備 : （1）Adobe Illustrator CC 2018。 （2）Adobe Photoshop CC 2018。 （3）電腦：i5-7500，CPU：3.4GHz，RAM：16GB。 （4）顏料數位印花機(水性顏料)：Mimaki，Tx300P-1800。 （5）固色機：FuDaTa，CP02。 （6）裁切機：BCMBC260。 （7）撥水度測試儀：新瑞開發科技有限公司，Labtecsp。 （8）耐水洗牢度試驗機：新瑞開發科技有限公司，Labtec，FT-12。 （9）自動滴液機：LOGIC。 2-2 產品製作流程： 2-2-1 大型重型機車防塵套製作流程： 圖 2-1 大型重型機車防塵套製作流程圖。 繪製產品 尺寸 第一次試 做 產品尺寸 修改 第二次試 做 二次印製 更改版型 印製布花 布料裁剪 產品測試 製成成 品 繪製產品 布花 印花布料 固色2-3 菸頭垃圾袋製作流程： 圖 2-3 菸頭垃圾袋製作流程圖。 設定產 品方向 繪製產 品尺寸 繪製布 花 印製布花 尺寸打版 布料剪 裁 製作防火 塗層 製作防 水圖層 縫紉成成 品
2-4 機台操作： 2-4-1 顏料數位印花機軟硬體操作： 1. 先將捲筒固定於機台後方捲布機軸心上，如圖 2-4 及 2-5。 2. 將布順著桿子依照圖片的方式固定於印花機上。 圖 2-4 顏料數位機後面。 圖 2-5 印花機後方切面圖。
3. 確認布前後位置是否有對齊，再將布的前端使用膠帶固定於空捲筒， 如圖 2-6 及 2-7。
圖 2-6 顏料數位機前面。
4. 拉下拉桿固定布，機台上的顯示器會出現 SELECT USE
TENSION-BAR，這裡選擇 FEEDING ＆TAKE –UP 將會自動測試 張力，如圖 2-8 及 2-9。
圖 2-8 印花機前面固定材質的拉桿。
5. 測完張力及收紙後按 ENTER，並會測量布寬，測量完後就能開始做 打印測試，如圖 2-10。
6. 印花前做打印測試，若噴頭有問題一樣噴頭清洗來清潔，像圖中噴 頭沒問題則可以開始印花動作，如圖 3-11。 圖 2-11 打印測試。 7. 檢查完圖檔後，將檔案傳輸到印花機的電腦軟體 Mimaki RL6 軟體。 （傳輸到颜料、熱轉印、熱昇華印花機的軟體） （1）比例：設定圖樣比例，检查圖樣性質。 （2）鏡面：若使用熱轉印機台需左右反轉。 （3）配置：調整圖與圖之間的寬度。送料-高度掃描宽度。 （4）裁剪標記 Crop mark：圖檔有複數，可加入裁切線以利後續加工， 如圖 2-12 到 2-15。
圖 2-12 印花軟體。
圖 2-13 印花軟體介面。
圖 2-15 印花尺寸設定介面。
8. 印花完成後，使用剪刀將印好的布裁剪下來，接著等待固色機升溫。 (只有熱轉印機台是裁切紙，可直接用機台的裁刀來裁剪) ，如圖 2-16 及 2-17。
圖 2-17 剪刀裁剪。 2-4-2 固色機機台操作： 1. 將印好的布裁剪下來後，等待固色機升溫到 140oC 到 150oC，就可 以把布架上去固色，轉速調整到 0.22 rpm，溫度為 150o C。先拿導 布當作前頭引導，利用針線或訂書機把兩塊布連接在一起餵入，如 圖 2-18 及 2-19。 圖 2-18 連接印花導布與印花布。
圖 2-19 固色完成之印花布。
2. 固色完後就可以裁切適當的尺寸及縫紉。圖 2-20。
2-5 實驗步驟： 2-5-1 印花布料防水製作： 1.等待熨斗加熱到 70oC。 2.先裁剪一塊與布料相同大小的防水膜，放置布料上用熨 斗壓平加熱 3 秒後，放置冷卻。 圖 2-21 防水膜印製前。 圖 2-22 防水膜印製後。
2-6 撥水度測試試驗： 1. 撥水度測試實驗步驟如圖 2-23。 2. 將布料固定在圓框上。 3. 放置傾斜 40 度試驗座上。 4. 取 250 CC 的水倒入漏斗內。 5. 滴落在布料上 20 至 30 秒。 6. 試驗三次，觀察受濕程度。 7. 參考 AATCC 撥水度評級卡判定標準，作為評級分數如圖 2-24。 圖 2-23 撥水度測試。
圖 2-24 撥水度評級卡。 8. AATCC 標準噴霧測試等級： 100- 樣品表面無吸著或沾濕。 90- 試樣表麵點的輕微隨機打漿或潤濕。 80- 噴塗點在試樣表面的潤濕。 70- 噴塗點之外部分潤濕了樣品表面。 50- 噴塗後整個試樣表面的潤濕。 0- 次完全潤濕試樣的整個表面。
2-6-1 耐水洗測試： 1. 步驟如圖 2-23 到圖 2-32 2. 剪裁 5cm 六纖附布與 5 cm X 15 cm 樣品布，車縫於附布與樣品前端， 六纖：羊毛、壓克力、聚酯、尼龍、棉、醋酸。 3. 使用螺絲起子打開出水開關，再開始自動滴液機電源，等待溫度上 升至 99℃，並開啟 2 台電腦連接自動滴液機。 4. 將量杯放置自動滴液機秤重平台上，電腦選擇 LA620V2 點選調液> 取水設定為 1000 cc，溫度為 49℃，平台需秤到重量才能點選開始 按钮。 5. 取完溶液後，加入 1.5 g 的 WOB 洗滌劑後放入磁石於量杯內放置於 自動攪拌機上面，開啟電源轉速調高並攪拌至完全溶解無沉澱。 6. 鋼瓶放入 50 顆鋼珠(重量為 53.3 g 左右）和剛剛配置好的洗滌劑倒 入 150 cc 後，將車縫好的樣品與六纖附布捲好放入鋼瓶內，可以依 靠儀器邊的輔助架子來鎖緊鋼瓶。 7. 水洗牢度機打開電源（總電源開關），開啟加熱器，等溫度上升至 49℃。 8. 溫度到達後，按寸動鈕調至鋼瓶可放入範圍，將鋼瓶放入儀器中（依 照鋼瓶大小放置合適位置），鋼瓶需下壓旋轉至卡榫，開啟馬達啟 動紐及計時器後開始水洗測試，水洗時間總共為 47 分鐘。 9. 時間到後計時器會發出響聲，按下響鈴鍵，再將計時器與加熱器旋 回關閉，按下馬達停止鍵，鋼瓶下壓旋轉取出。（溫度高的話可利 用鋼瓶夾或是布取出）。 10. 將鋼瓶及測試樣品各別清洗乾淨。 11. 將樣品拿至烘箱烘乾，溫度為 60oC，烘乾時附布與樣品不能重疊，
需攤開避免交互汙染。
12. 烘乾完後放置 1 小時回至常溫，就能準備新的六纖附布來開始做測 評級，利用灰色標作評級。
三、結果與討論
3.1 物性檢測： 3-1-1 印花產品撥水度檢測數據： 織物的撥水度評分利用下圖來進行評分。 圖 3-1-1 撥水度分數評分圖。 表 1 菸頭垃圾袋撥水度檢測數據。 印花產品 撥水度評分 菸頭垃圾袋 1003-1-2 印花產品檢測數據: 檢測以美國紡織化學協會認證的六纖附布及汙染灰色標。 表 2 印花產品布六纖附布檢測數據 圖 3-1-2 汙染灰色標。 印花 產品 六纖 附布 印花產品布汙染/級 羊毛 壓克力 聚酯纖 維 尼龍 棉 醋酸纖 維 重機防塵套 4-5 5 5 4-5 5 5 菸頭垃圾袋 2 4-5 3 1 4 1-2
圖 3-1-3 重機防塵套、菸頭垃圾六纖附布汙染比對圖。 表 3 印花產品水洗褪色檢測數據 印花產品 印花產品布褪色/級 重機防塵套 1-2 菸頭垃圾袋 1-2 如圖 3-2-3 變褪色灰色標。
圖 3-2-4 重機防塵套、菸頭垃圾袋褪色比對圖。
3.2 印花產品成品展示成品展示 ：
圖 3-3-2 重機防塵套成品。
3.4 菸頭垃圾袋製作: 3-4-1 菸頭垃圾袋製作: 此產品是利用顏料數位印花機 (水性顏料) 製作，再使用固色機作 固色動作，固色機溫度為 150°C，固色機轉數為 0.22 RPM，固色完成 後再進行耐水洗測試。水洗牢度測試以每塊布使用洗劑 0.23 g 加 300 ml 的水調配，之後等待水洗牢度機加熱至 60oC，接著放入試驗布，完 成後即可進行檢測，由檢測數據顯示，棉布相較於其他布料都是較容 易變褪色，檢測以美國紡織化學協會認證的六纖附布及汙染灰色標檢 驗其汙染程度，藉此判斷棉布的色牢度差異及變化。由檢測數據顯示， 耐水洗檢測中六纖附布的棉布汙染較為嚴重，測出來的數據變褪色程 度為 1-2 級。測試完成後裁剪成品所需的尺寸，在布上印至防水膜，印 製時需用熨斗加熱至 70o C 後，壓平加熱 3 秒，完成後放置冷卻，接著 作防潑水測試，比對有防水膜與沒有防水麼的差別，最終測試結果潑 水度檢測評分為 100，做完所有測試後將布縫紉至成品。
3-4-2 重機防塵套製作: 重機防塵套利用產線數位印花機 (水性顏料) 製作，從設定檢查及 調整圖檔並輸入到機台，且了解印花機台的架布方法及機台設定，將 圖檔印製出來經過固色處理及檢測耐水洗測試。本專題利用水性顏料 印花機噴印棉布，由檢測數據顯示，棉布相較於其他布料都是較容易 變退色，進行耐水洗牢度測試。水洗牢度測試以每塊布使用洗劑 0.23 g 加 300 ml 的水調配，完成後即可進行檢測，檢測以美國紡織化學協會 認證的六纖附布及汙染灰色標檢驗 其汙染程度，藉此判斷棉布的色牢 度的差異及變化。由檢測數據顯示，耐水洗檢測中六纖附布的棉布汙 染較不嚴重，測出來的數據變褪色程度為 4-級。由檢測數據顯示，棉 布是較容易變退色檢測完成後進行布料剪裁及縫紉做成成品為重機防 塵套。
