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调研丨2022中国纺织品数码喷墨印花发展报告(二)

2023-02-08 10:11来源:中国印染行业协会

《2022中国纺织品数码喷墨印花发展报告》是以纺织品数码印花为专题的权威性行业研究报告,本报告在广泛调研和数据分析的基础上,聚焦纺织品数码喷墨印花工艺技术、装备、耗材及市场,系统梳理分析了数码喷墨印花行业发展现状与关键技术进展,明确了下一步行业发展重点方向。中国印染行业协会将以多期对报告内容进行简要分享。


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第二期

中国纺织品数码喷墨印花

发展现状

概   要

(一)印花产业概况

(二)数码喷墨印花产业发展情况

(三)数码喷墨印花设备发展现状

(四)数码喷墨印花喷头的消耗和研发进展

(五)数码喷墨印花墨水发展及消耗情况

(一) 印花产业概况

中国在全球纺织品印染加工中占据重要地位,2021年,全社会口径印染布产量折合标准米数约为1100 亿米,其中漂白布占比8%、印花布占比20%、染色布占比72%,如图2所示。

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中国印花面料产量约占全球40%。2015-2021年中国印花面料产量见表3。2015年以来,中国印花面料产量维持在200亿米左右。其中,直接印花占比由2015年的78.9%降低至2021年的74.5%,6年下降了4.4个百分点,但目前占比仍在70%以上,是纺织品印花的主要方式。

转移印花产量于2017年达到最高值后逐年下降,2021年产量占比不足15%。

随着数码喷墨印花技术不断发展,数码喷墨印花产量规模逐年增加,占比由2015年的2.1%提高至2021年的11.4%,提高9.3个百分点,是印花市场增长最快的领域。

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(二) 数码喷墨印花产业发展情况

1.产量规模

随着数码喷墨印花技术的不断进步,数码喷墨印花的优势不断显现,市场应用面逐步扩大。2015-2021年,数码喷墨印花呈现快速发展态势,产量由4亿米增加至25亿米,年均增速35.8%,其中数码直喷印花产量年均增加30.4%,数码转印产量年均增加37.6%。2021年,数码喷墨印花产量25亿米,其中数码转印19.6亿米,占比78.4%,消耗转移印花纸约18万吨;数码直喷印花5.4亿米,占比21.6%。2015-2021年,中国纺织品数码喷墨印花产量情况及数码直喷和数码转印产量占比情况分别见表4和图3。

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2.数码喷墨印花生产企业演变过程

数码喷墨印花作为一种新型印花工艺,在中国印染行业的发展经历了一个从无到有,从少到多的过程。从事数码喷墨印花生产的企业也呈现出明显的变化特征。数码转印由于工艺流程短,设备投资少,对场地要求不高,主要是众多小型生产企业和纺织品贸易公司从事生产。数码直喷不仅生产流程较长、工艺较复杂、配套设施要求较多、质量控制较难,而且与平网/圆网印花具有不同的生产、管理模式,因此,在过去发展的相当长的一段时间内,实质性投资数码直喷生产线的印染企业并不多。

近年来,数码喷墨印花技术取得了显著进步,生产成本逐步降低,如图4所示。

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2007-2021年,数码直喷加工费和数码转移印花加工费分别下降70%和90%,其中数码转移印花加工费已接近传统印花,但直喷印花仍是传统印花的2-3倍,还有一定的下降空间。与此同时,印染行业转型升级步伐加快,越来越多的印染生产企业开始投资数码喷墨印花生产线,且以数码直喷为主。当前,在一些印染企业中,数码喷墨印花板块已成为企业开发新产品、开拓新市场的重要手段,也是促进企业向数字化转型发展的新引擎。

(三) 数码喷墨印花设备发展现状

近年来,中国数码喷墨印花设备的发展日新月异,不仅设备供应商数量增多,而且专业化程度和制造水平也不断提高。国产数码喷墨印花设备不断更新迭代,门类规格齐全,基本满足了各类纺织品数码喷墨印花的生产需求。中国国际纺织机械展览会暨ITMA亚洲展览会是数码喷墨印花行业技术和市场趋势的风向标,2016、2018、2020年展出的国产数码喷墨印花设备相关信息见表5。

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从表5可以看出,中国参展制造商和参展设备数量呈逐届下降趋势。2020年,受疫情影响,参展商和参展数量较2016年减少50%左右。2020年参展的数码喷墨印花设备在喷头更新、软件升级和外观改变等方面,均比前两届有较大创新和进步,新产品率达到了93%。

1.设备技术进步情况

(1)扫描式数码直喷印花机

近几年,直喷印花机在新喷头的应用、软件的升级改造、扩大色域、智能恒温墨水循环、自动清洗喷头装置及互联网在线服务管理等方面有了较大提升和创新。由于喷头数的增加,喷印速度最高可达1000m2/h以上;墨水颜色数量最多可达12-13色。

为保证喷印质量,一些设备采用了智能化的恒温墨水循环系统,喷印时墨水温度不会忽高忽低,墨滴形态稳定性更强,从而提高了喷印质量。为了减少堵头造成的次品,一些国产设备配备了喷头自动清洗装置,按照一定的程序,在规定时间内自动清洗,既保证了喷印质量,又减少了人为因素带来的不确定性。

为满足织物正反面颜色一致的印花需求,开发了一次成型和二次成型双面数码喷墨印花机。一次成型双面数码喷墨印花机在织物的正反面装有相同的喷头,可一次性完成双面印花;二次成型双面数码喷墨印花机需先喷印织物正面,然后翻转织物,用摄像头抓取织物正面渗透到反面的色痕,再喷印反面完成双面印花。双面数码直喷印花机,既可使织物两面同花同色,也可同花异色或异花异色。

随着互联网、物联网的深入推进,部分国产扫描式直喷印花机开始实行远程故障诊断和在线管理,在5G互联网下对接企业MES与ERP系统,实现万物联网的新型管理模式,设备自动化程度和生产效率明显提高。

(2)扫描式数码转移印花机

扫描式数码转移印花机是中国销售占比较高的机型。近年来,随着日本富士胶片、爱普生等公司不断推出高性价比的喷头,中国扫描式数码转移印花机制造商在单台机上配置的喷头不断增多,喷印速度不断提高,例如,装配15个爱普生S3200喷头的数码转移印花机的最高喷印速度达到600m2/h以上。

通过对数码转移印花机的传动装置和烘干设施的改进,可达到在保证稳定生产的同时减少能源消耗的效果。大部分数码转移印花机实现了万米卷纸连续打印,万米收放卷装置的开发使转移印花纸张利用率达到最大化,减少了资源浪费,降低了耗材成本。

为了进一步降低成本,制造商还在转移印花设备的喷印平台、毛刷辊、张力控制等系统上进行了改进,克服和改善了喷印后纸张的起皱问题,能够适应薄型转印纸打印。目前40g/m2以下的薄型转印纸打印方案不断成熟,部分机型可应用31g/m2的转印纸,如:杭州宏华数码科技股份有限公司的MODELX、深圳市润天智数字设备股份有限公司的TX2000EP、北京金恒丰科技有限公司的战神Mars16X等。

(3)single pass数码喷墨印花机

single pass数码喷墨印花机是目前喷印速度最快的一类数码喷墨印花设备,在生产大批量订单时,印花速度可接近传统印花。据不完全统计,目前已有18台中国自主品牌single pass机投入生产应用,包括广东希望高科数字技术有限公司、深圳市润天智数字设备股份有限公司、深圳弘美数码纺织技术有限公司、佛山市三水盈捷精密机械有限公司、杭州宏华数码科技股份有限公司、浙江海印数码科技有限公司和北京博源恒芯科技股份有限公司等。但从市场应用情况来看,这些设备还未发挥出应有的水平。

single pass数码喷印设备中,数码转印机型由于纸张平整度好,喷印速度可以达到80-90m2/min;直喷型设备受花型和织物的影响,实际稳定运行速度为60-70m2/min。此外,single pass设备一次性投入高,运行成本较大,整套系统的稳定性和适用性还需不断完善,目前能够适应该类设备的订单较少,因此企业投资积极性相对不高。

(4)辅助设备

辅助设备主要包括上浆设备和转印设备。数码喷墨印花发展初期没有专业的上浆设备,以手工刮浆、拉幅机轧浆和传统印花机刮浆为主。目前,针对数码喷墨印花工艺的专业上浆设备不断完善,配置了性能好的轧辊,将原来的开放式加热改成封闭式加热,并在风机和风道上进行了改进,不仅大幅降低了能源的消耗,而且提高了加热的均匀性,减少了左中右色差的产生。一些上浆设备还增加了超喂装置,可有效控制针织物缩率,提高后序喷印的质量。数码上浆设备主要供应商包括江阴驰利染整设备有限公司、新昌飞时达印染机械制造厂、无锡市万方染整机械有限公司、苏州亚美纺织机电有限公司等。

转印设备在原有传统设备的基础上做了许多改进,如对加热方式和加热滚筒进行了优化,加热效率更高,维护更方便,降低了生产成本;部分转印机还利用负压的原理,使热升华染料在转印的过程中更容易渗透到背面,解决了绒毛长度在10mm以内的法兰绒、小兔绒的渗透问题,减少了正反面色差,提升了转印产品品质。热转印设备主要供应商包括无锡市鹏达科技有限公司、有利机械工业(无锡)有限公司和无锡永泰通用设备有限公司等。

(5)裁片和成衣数码印花机

用于服装裁片和成衣的数码印花设备主要有网印数码印花联合机和成衣数码喷墨印花机等。

网印数码印花联合机是在椭圆形自动平网印花机(简称“椭圆机”)、圆盘形自动平网印花机和人工手动长形平网印花台(简称“手动平网印花台”)等设备上加装数码喷墨印花设备,既可用于裁片印花也可用于成衣印花。目前大约20%的椭圆机和手动平网印花台上加装了数码印花机。椭圆形自动平网数码喷墨印花机是服装印花的常用设备,通常印白浆或大面积色块由椭圆机刮印完成,小面积色块或网印难以实现的印花效果由数码喷墨装置完成。

成衣数码喷墨印花机用于成衣印花,有单工位、双工位和多工位等不同机型,以涂料墨水为主,可采用“预处理剂湿打印”和“预处理剂干打印”两种印花工艺。成衣数码喷墨印花设备具有按需喷印、一件起印等优势,适应小批量、多品种、个性化、快速变化的市场需求。

2.设备市场规模情况

近年来,数码喷墨印花设备在纺织领域应用面不断扩大。截至2021年,数码喷墨印花设备保有量约41900台,是2015年的三倍以上。2015-2021年中国数码喷墨印花设备市场保有量情况见表6。

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随着数码喷墨印花技术的不断进步以及品质化、差异化、个性化消费需求不断释放,当前数码喷墨印花设备步入了更新换代的高峰期。市场不断细分、高端机型比重不断增加,速度快、精度高、稳定性强的工业级设备以及联合圆网或平网印花方案的数码喷墨印花设备比重持续上升。2018-2021年,数码喷墨印花设备装机量连续四年保持在1万台以上。2021年,数码喷墨印花设备装机量11800台,同比增加15.7%,其中转移印花设备11000台,占比93.2%;直喷印花设备800台,占比6.8%。2019年,中国数码喷墨印花设备淘汰量达到一个峰值,10550台数码喷墨印花设备被淘汰,淘汰率达39.07%,淘汰的设备基本上是低速数码转移印花设备。

数码喷墨印花设备中,数码转移印花设备占比约90%,以低速机为主;数码直喷印花设备占比约10%,以中速和高速机为主。2015-2021年,设备保有量中数码直喷和数码转印占比情况如图5所示,两类设备份额基本保持稳定。

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2021年,包括圆网+single pass在内的single pass设备保有量共计23台,较《2019中国纺织品数码喷墨印花发展报告》中统计的21台增加2台,但实际生产应用的设备不足20台。受订单不足等影响,大部分设备产能利用率偏低。2020年以后,新增的6台single pass设备分别来自宏华、海印和博源恒芯,其它设备商均无新增用户。2019年统计的21台中有4台已经退出市场。

3.设备主要供应商

当前数码喷墨印花技术向高精度、高速度和多样化发展,低产能的小型数码喷墨印花机已经不能满足快速高效的生产需求,将逐步被市场淘汰。在新增设备中,配备8个或15个爱普生喷头的数码转移印花机和配备16个或32个京瓷喷头的数码直喷印花机占比较高,成为当前的主流设备。

扫描式数码喷墨印花设备主要以中国供应商为主,尤其是数码转印设备,基本为国产设备。扫描式直喷印花设备中,国产设备占比大,进口设备以高端机型为主。中国市场扫描式数码喷墨设备主要供应商见表7。

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为了弥补数码喷墨印花不易做深底色、不能进行金银粉等特殊印花的缺点,一些制造商相继开发出了圆网+single pass、平网+数码等印花设备。目前中国市场共有10余家single pass设备供应商,single pass(包括圆网+single pass)主要设备供应商和应用企业见表8,平网+数码主要设备供应商和应用企业见表9。

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(四) 数码喷墨印花喷头的消耗和研发进展

1.纺织品数码喷墨印花喷头需求情况

中国纺织品喷墨印花采用的喷头基本上是从京瓷、爱普生、柯尼卡美能达、理光、富士胶片、精工等几家主要国外品牌商进口。2021年,在纺织品数码喷墨印花领域,中国对喷头的需求量约18万个。数码直喷印花设备中高速机居多,单机台配备喷头数量多,全年新增直喷喷头数量约1.2万个;转移印花设备中低速机和中速机比例大,单机台配备的喷头数量少,但由于其庞大的市场规模,全年新增转印喷头数量约16-17万个。

2.主要喷头供应商及产品特点

喷头是数码喷墨印花设备的核心部件,喷头的高精、高频、千级孔数、可变点、内循环及多喷头拼接技术的发展,带动了数码喷墨印花设备向速度更快、精度更高和稳定性更好的方向发展。

2020中国国际纺织机械展览会暨 ITMA亚洲展览会参展的45台数码喷墨印花机配备的喷头中,京瓷占比51%、爱普生占比38%、富士胶片占比4.5%、理光占比4.5%、柯尼卡美能达占比2%。主要喷头供应商及其代表产品如表10所示。

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凭借喷印速度快、精度高、图案层次细腻、寿命长等优势,京瓷喷头在输出产量方面占据主导地位。荷兰施托克、意大利MS、意大利Reggiani、中国宏华等公司的工业级设备均配置了京瓷喷头。

爱普生喷头具有墨滴小、图案精细、色彩纯度高等优势,在小型、经济型的打纸机上占据绝对的主导地位。近两年,爱普生主推的商业型I3200-A1和工业型S3200-A1/A3系列打印喷头得到较为广泛的应用,尤其是在打纸机领域表现突出,具有非常广阔的应用前景。

除以上两款喷头外,市场上应用较多的还有富士胶片喷头、理光喷头等。富士胶片星光喷头在涂料墨水直喷领域应用较为成熟,喷头有内循环系统,可拆卸,耐用性强。富士胶片桑巴喷头在single pass上的应用案例受到广泛关注。

理光G6(MH5320)系列喷头在实现稳定、高产能输出的同时,对墨水的耐腐蚀性、泼水性有明显提升,特别是在深色织物的渗透性上表现优异,在活性、涂料、高温分散直喷等领域的应用面不断扩大。

3.中国数码喷墨印花喷头研发进展

近年来,中国部分企业和研究机构进行了喷头研发并取得一定进展,但目前仍达不到纺织品实际应用要求。上海锐尔发数码科技有限公司研发的热发泡喷头,分辨率可达1200dpi,最高喷射频率20kHz;压电喷头喷孔数1440个,分辨率可达800dpi,最高喷射频率40kHz。爱司凯股份有限公司采用压电技术制造的喷头,喷孔数512个,分辨率200dpi,最高喷射频率40kHz,墨滴体积40-70pL。喷头内设置回流流道,回流流量最大可达100mL。当前,国产喷头在精度、耐用性和成品率等方面还有待提高,实现产业化应用还有很长的路要走。突破喷墨印花喷头国产化制备关键技术已成为“十四五”时期纺织行业的重点任务之一。

(五) 数码喷墨印花墨水发展及消耗情况

1.主要品种及消耗量

纺织品数码喷墨印花墨水主要有分散(含转印和直喷)、活性、酸性、涂料、阳离子、还原、直接等几大类。中国市场上数码喷墨印花墨水主要是分散(含转印和直喷)墨水、活性墨水、酸性墨水和涂料墨水,2021年中国市场数码喷墨印花主要墨水品种市场份额见图6。

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近年来,随着中国数码喷墨印花产业的发展,国产墨水得到了快速发展,不但品种齐全,而且价格不断下降。2015-2021年中国纺织品数码喷墨印花墨水消耗情况见表11。

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2015-2021年,分散墨水的消耗量由6300吨增加到23000吨,年均增长24.1%。目前,喷墨印花墨水中约71.4%为分散墨水,主要用于化纤织物印花,其中绝大部分为低温型用于转印,少部分为高温型用于直喷。分散转印墨水主要供应商包括浙江蓝宇数码科技股份有限公司、深圳市墨库图文技术有限公司、珠海天威新材料股份有限公司等;高温分散直喷墨水主要供应商包括郑州鸿盛数码科技股份有限公司、浙江蓝宇数码科技股份有限公司、青岛英杰泰新材料有限公司等。

2015-2021年,活性墨水消耗量由1400吨增长到5000吨,年均增长23.7%。活性墨水主要用于棉、毛、丝、麻和人造纤维素纤维面料印花,在喷墨印花墨水中占比15.5%,位居第二。活性墨水主要供应商包括杭州宏华数码科技股份有限公司、浙江蓝宇数码科技股份有限公司、珠海天威新材料股份有限公司、青岛英杰泰新材料有限公司等。

涂料墨水包括数码直喷印花墨水和热熔转移印花墨水两类。近两年,数码喷印柯式热熔转移印花膜(烫画膜)技术不断成熟,促进了热熔转移印花墨水在服装数码印花领域的广泛应用。2021年涂料墨水消耗量约3200吨,占墨水消耗总量的10%左右。热熔转移墨水消耗量约占涂料墨水的70%以上,直喷墨水消耗量占涂料墨水比例不足1/4。涂料墨水供应商主要包括深圳市墨库图文技术有限公司、珠海天威新材料股份有限公司、郑州鸿盛数码科技股份有限公司、珠海佳印数码科技有限公司等。

酸性墨水主要应用于羊毛和锦纶等织物印花。随着居民生活质量的不断提高和健康意识的不断增强,泳装、瑜伽服、皮肤衣等需求量不断增加,对锦纶印花面料的需求相应扩大,酸性墨水市场份额逐年增长。但由于锦纶产品整体体量仍偏小,酸性墨水在数码喷墨印花墨水消耗量中占比约3%。酸性墨水主要供应商包括青岛英杰泰新材料有限公司、杭州宏华数码科技股份有限公司、郑州鸿盛数码科技股份有限公司、浙江蓝宇数码科技股份有限公司等。

2.技术发展情况

(1)性能不断优化

墨水作为数码喷墨印花必备的耗材,在色牢度、上色率、与喷头适配性等方面均有较高要求。从原料看,数码喷墨印花墨水与传统印花染料没有差别,但由于给墨方式不同,数码喷墨印花墨水对原料的要求比传统印花染料更高,尤其在颗粒粒径、悬浮稳定性、染料结晶度控制、墨水电导率、粘度等方面,以适应喷头在高精度、高效率和耐用性等方面的要求。

近几年,中国数码喷墨印花墨水整体取得了明显进步,墨水供应商通过改良配方,显著提升了墨水的稳定性、色牢度、与喷头和供墨系统的适配性等。色域范围进一步拓宽,大类染料(涂料)墨水的颜色数量不断增加。除了常规墨水外,荧光墨水也得到了开发和应用。

数码直喷和数码转印单位产品墨水消耗量随着高浓度墨水的开发及数码喷墨印花订单量的增大,均有不同程度的减少。

从细分产品看,高温分散直喷墨水得到不断发展,在涤纶、醋酸等织物印花中表现良好,花纹图案立体感强、层次分明、渗透性好,可达到轻薄织物正反面颜色一致,针织布不露白的效果。分散低温转印墨水在印花中产生的烟气问题得到改善,开发出了少烟的数码低温转印墨水,在性能不降低的情况下,比普通数码低温转印墨水的发烟量减少了70%-80%。国产涂料墨水、活性墨水在色牢度和鲜艳度上有了明显提升,逐渐接近国外先进水平。

(2)开发与应用不断细化

墨水供应商通过筛选染料组合,不断纳入更多传统染料品种,针对更细分化的面料材质和应用形态、性能需求开发出更具针对性和适应性的墨水套系。同时结合优选的助剂产品,赋予墨水相关性能,形成优化的专用数码印花工艺。数码喷墨印花墨水由普适性向更为细化的专业性方向变化,实现不同应用领域最终成品的差异化需求。例如,单喷双渗透打印方案、长毛高绒面料渗透方案、涤纶数码免水洗方案、转印高渗透方案、尼龙6高日晒方案、尼龙66深色数码印花方案、醋纤面料数码印花方案等。

(3)应用领域不断扩展

随着数码印花在家装、建材、工艺品、产业用纺织品等领域的不断拓展,墨水供应商创新性地开发了能够满足产品形态与性能要求的特殊墨水、助剂和工艺路线,形成针对性的数码印花方案,其间不乏各种跨界组合及创新。例如分散墨水、水性乳胶墨水的墙布印花方案;分散、阳离子、酸性墨水的地毯印花方案;涂料墨水的装饰板材印花方案;还原墨水的产业用棉锦混纺面料印花方案等。

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