CN105579638B - 用于铺地材料的数字印像过程 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于对纤维聚酰胺铺地材料进行印像的方法。在不经历冲洗过程或排放有害化学物的情况下通过压电数字手段在纤维聚酰胺铺地材料上形成图像，该图像具有鲜艳的色彩和色彩饱和度。所述节能且环境友好的方法可以生产具有耐久性和长寿命的高分辨率产品。

Description

用于铺地材料的数字印像过程

交叉引用

本申请要求2013年9月9日提交的美国临时申请No.61/875,621的权益，该申请通过引用而全文并入于此。

发明背景

如今，纤维地毯和/或小地毯广泛用于铺地材料。这些材料大部分都是由合成高分子化合物构成，还有其他高端材料包含诸如羊毛和蚕丝等天然材料。美国地毯及小地毯产业消费了全球总产量的近50％；其中约有一半是基于尼龙的材料。由于铺地材料的制造和着色/印像都涉及到能量和化学物这一事实，因此能量和材料的有效利用对于环境影响而言是一种重要的考虑。

通常，使用三种不同的着色方法来为纤维型铺地材料带来色彩和/或图像：湿式染色、原液染色和彩色印花，包括单色印花。在这些方法之中，湿式染色和印花更为常用，因为它们更适合于多种颜色需求和图像。而且，印花过程可以按需操作，因而大幅降低库存负担。

诸如平板筛网印花等筛网印花(手动过程或自动过程)是用于纤维铺地材料印像的主要和常用技术。要使用具有精心选择和定向的抖动(“dithering”)小孔的预制筛网，通过机械处理色浆使其通过这些微孔抵达铺地材料的表面上，从而产生各种色彩图案。该过程存在准备时间长和小批量成本高的缺点。如果需要不止一种颜色，则要使用多个制造筛网和使这些色浆重叠的步骤。

近年来，使用数控色浆泄出或喷射技术来生成彩色图像，从而制造铺地材料。这些机械喷射或泄出技术的示例包括用于地毯和小地毯的和喷射式染色。然而，这两种技术都遭受到使用高粘度“墨水”以及过量的着色剂和凝胶的弊端。结果是，除了固色或固化能量需求之外，还需要过量的水和能量用于冲走过饱和的和未反应的着色剂。在生产与以上印像方法相关联的地毯/小地毯的过程中，所关联的耗水量和废水处理量达10至15加仑之多。此外，这些机械喷射技术通常遭受到具有小于100每英寸点数(DPI)的低印花分辨率的弊端，而可能无法满足高质量图像应用的摄影图像需求。

来自高粘度浆体过饱和染色或印花的化学物和挥发性有机化合物(VOC)常常释放到环境中。例如，未反应的基于联苯胺的偶氮染料被认为是致癌的。排放到水系中的塑溶胶化合物可能会永久污染环境。由于高粘度上浆技术，通常来自于过量的酸/碱中和的大量盐对于废水处理也是个巨大的问题。用于冲洗过程的重型机械需求从成本效益来考虑也是一种负担。

需要在不产生或减少环境负担或能源负担的情况下生产具有高分辨率彩色印像的纤维铺地材料。

发明内容

根据本发明的实施方式，提供了一种用于纤维铺地材料的印像方法及设备。过程针对于将低粘度的含水酸性染料墨水使用到纤维铺地材料上。这样的材料能够与酸性墨水反应，从而在不经过冲洗过程的情况下产生永久而鲜艳的彩色图像。

本发明涉及对能够在水性介质的存在下与酸性染料墨水反应的纤维尼龙铺地材料的印像。该印像过程可以由用酸性染料配制的低粘度数字印花墨水在印花机上的带式送料型输送机构处执行，而没有过多的着色剂，从而省略掉后处理过程。该过程高效、节能且成本低。

压电型按需滴定印花，尤其是全彩印花技术，是使用低粘度墨水的高分辨率材料印像方法。可以将各种类型的着色剂和化学物配制成这些墨水来满足不同的应用和化学需求。针对墨水中的活性成分，可以有效地使用和调节化学物的近化学计量分配，所述活性成分的量可以少至皮升级，从而允许高分辨率图像。

本发明的一个方面提供了一种用于对铺地材料进行印像的多步骤方法，所述方法包括：接收所述铺地材料；使用水性预处理剂来预处理所述铺地材料；借助于压电印头，使用墨水将图像数字地印到所述铺地材料上；借助于蒸汽发生器，通过蒸汽处理所述铺地材料并将洗脱液施加至所述铺地材料来固化所述铺地材料，从而允许所述墨水中的着色剂穿透所述铺地材料的绒；以及对所述铺地材料进行干燥，从而产出完成印像的铺地材料。

本发明的附加方面可以包括一种用于对铺地材料进行印像的装置，所述装置包括：传送带，其包括一个或多个突起销，所述突起销被配置用于与所述铺地材料相接合；以及压电印头，其被配置用于向所述铺地材料分配墨水，其中所述传送带位于所述压电印头下方，以使得来自所述印头的墨水落向所述传送带，并且被配置用于相对于所述压电印头纵向地传送所述铺地材料。

从以下详细描述中，本公开内容的附加方面和优点对于本领域技术人员将会变得显而易见，其中仅仅通过设想到的实施本公开内容的最佳模式的示例说明的方式示出和描述了仅仅本公开内容的示例性实施方式。应当意识到，本公开内容能够实现其他和不同的实施方式，并且其若干细节全都能够在不偏离本公开内容的情况下在各个明显方面进行修改。因此，附图和描述应被视为说明性的而不是限制性的。

援引并入

本说明书中所提及的所有出版物、专利和专利申请均通过引用而并入于此，程度犹如具体地和个别地指出要通过引用而并入每一个别出版物、专利或专利申请。

附图说明

在所附权利要求书中具体阐述了本发明的新颖特征。通过参考对在其中利用到本发明原理的说明性实施方式加以阐述的以下详细描述和附图，将会对本发明的特征和优点获得更好的理解；在附图中：

图1演示了根据本发明的实施方式，对纤维铺地材料进行数字印花的印像设备工作流程，其中列出了该设备的五个分段。

图2图示了根据本发明的实施方式，在印像过程期间携带/输送铺地材料的带式送料机构。

图3演示了根据本发明的实施方式的经印花的纤维铺地材料的两阶段固色/固化。

具体实施方式

虽然本文已经示出和描述了本发明的优选实施方式，但对于本领域技术人员将显而易见的是，这样的实施方式只是以示例的方式提供的。本领域技术人员现将在不偏离本发明的情况下想到许多更改、改变和替代。应当理解，在实践本发明的过程中可以采用对本文所描述的本发明实施方式的各种替代方案。

应当理解，本文使用的术语只以描述特定的实施方式为目的而使用，并不旨在限制本发明的范围。应当注意到，如本文所使用的单数形式“一个”、“一种”和“该”等包括复数指代对象，除非上下文另有明确规定。本文对“或”的任何提及都旨在包含“和/或”，除非另有说明。此外，除非另有定义，否则本文使用的所有技术及科学术语都具有与本发明所属领域中的普通技术人员通常理解相同的含义。

本发明提供了用于对铺地材料进行印像的***和方法。针对铺地材料的印像可以包括对铺地材料进行染色或添加颜色。本文描述的本发明的各个方面均可适用于下文阐述的任何特定应用或任何其他类型的材料印像。本发明可以作为单独的装置或方法或者作为集成式数字印像***的一部分而应用。应当明白，本发明的不同方面可以被单独地、共同地或彼此结合地理解。

提供了一种用于对适合与酸性染料反应的纤维铺地材料进行数字印像的方法。所述方法包括多个使用低粘度彩色墨水的印花和处理步骤。在一些实施方式中，所述方法不需要对经印像的铺地材料进行任何冲洗，并且不产生任何废水排放，从而提供了节能且环境友好的过程。

图1提供了用于对铺地材料进行印像的方法的示例。所述方法可以包括以下步骤中的一个或多个或者两个或更多个步骤：预处理110、数字印花120、固化/固色130、后处理140和干燥150。在一些情况下，固化/固色步骤可以包括一个或多个蒸汽处理132、136以及/或者洗脱134步骤。可选地，在该过程中不提供任何冲洗步骤。所述步骤可以按图示的顺序提供，或者可以可选地按不同的顺序进行。可以移除一个或多个步骤，或者可以提供额外的中间步骤。在一些情况下，所述步骤中的一个或多个可以重复。所述一个或多个步骤的示例在本文其他各处更详细描述。

用于对铺地材料进行印像的方法可以包括提供原材料102。例如，可以提供所述原材料用于预处理110。原材料可以是铺地材料，诸如纤维铺地材料。原材料可以包括尼龙或另一具有酰胺基的材料。在一些情况下，原材料可以是还未印像的。例如，原材料尚未被施加以染料。对可能的铺地材料的进一步描述可以提供于本文其他各处。

在经受印像方法之后，可以提供成品160。所述成品可以包括已经被印像和/或着色的铺地材料。经印像的铺地材料可以具有施加到该铺地材料的图像(例如，经由染料施加)。所述铺地材料可以被印像成具有高分辨度。例如，铺地材料上的图像的分辨率可以大于或等于约每英寸100点、每英寸200点、每英寸300点、每英寸400点、每英寸500点、每英寸600点、每英寸800点、每英寸1000点或每英寸1200点。对每英寸点数的任何描述还可适用于对应的每平方英寸点数。

在一些实施方式中，可以在无需冲洗步骤的情况下创造铺地成品160。例如，在提供原材料102与接收铺地成品之间可以不需要任何冲洗。可选地，在向铺地产品施加墨水/染料/着色剂或其他印像材料与提供成品之间不提供或不需要任何冲洗步骤来清除多余的墨水/染料/着色剂。

在一些情况下，可以对整个铺地产品进行印像。整个小地毯或整套地毯可以在无需分割或拆开该小地毯或地毯的情况下经受印像过程。在一些情况下，铺地材料可以具有任何面积。例如，铺地材料可以具有大于约1平方米、2平方米、3平方米、4平方米、5平方米、7平方米、10平方米、15平方米、20平方米、25平方米、30平方米、40平方米、50平方米、70平方米、100平方米、150平方米或200平方米的面积。印像过程中所使用的设备可被配置成适应具有在此描述的面积的铺地材料。

在本发明的另一实施方式中，提供了一套设备，适合用于涉及多个操作阶段的、对尼龙纤维铺地材料进行的数字印像。在一些实施方式中，所述设备可以允许以下操作中的一个、两个或更多个：预处理、数字印花、固化/固色、后处理或干燥。各个操作阶段可以提供于单件设备中，或者可以分布于多件设备中。在一些情况下，可以为每一阶段提供设备的专用部分。或者，一件设备可能能够进行在此描述的操作中的两个或更多个。

在一些实施方式中，各个操作阶段可以借助于人为干预和/或手动操纵而进行。或者，操作阶段中的一个或多个可以在无需人为干预或交互的情况下自动发生。在一些情况下，可以使用自动操作和手动操作的组合。预处理、数字印花、固化/固色、后处理和/或干燥阶段的一个或多个动作可以借助于可编程处理器而发生。在一些实施方式中，从一个阶段到另一阶段的过渡可以借助于可编程处理器而实现。例如，可以提供自动化过程用于在操作的不同阶段下，将铺地材料从一个站转移至另一站。在一些实施方式中，可以提供一个或多个装置用以协助管控铺地材料印像过程的实现。所述一个或多个装置可以包括存储器和处理器。存储器可能能够储存非暂时性计算机可读介质，该非暂时性计算机可读介质可以包含用于执行一个或多个步骤的代码、逻辑或指令。处理器可以执行由非暂时性计算机可读介质指示出的一个或多个步骤，所述步骤可以影响由所使用的设备在操作的各个阶段下进行的动作。

所述设备可以使用数字印像彩色墨水，利用以上及本文其他各处所述的方法来获得高分辨率且鲜艳的彩色图像，包括全彩摄影图像。墨水可以是无浆体的。墨水可以是水性的或液体。墨水可以是可经由商用压电印头或印花机构而印花的，其中可以在不必经历冗长的筛网制造过程的情况下，同时以高速和具有多色或全彩创作的高分辨率，在皮升水平下分配小墨水滴。高速可以是每小时连续数百到数千平方米。印花墨水的高分辨率可以大于或等于约每英寸100点、每英寸200点、每英寸300点、每英寸400点、每英寸500点、每英寸600点、每英寸800点、每英寸1000点或每英寸1200点。所述设备可以包括在一个或多个操作阶段中使用的印花组件。

与筛网印花法和机械数字喷射法形成对比，本文所描述的***和方法可以使用无浆体的低粘度墨水，即，适合于喷墨应用，基本不含粘合剂、粘结剂或胶凝剂的彩色墨水。对于本文的***和方法尤其有用的是适合与包含酰胺官能团的材料反应的彩色墨水或墨水组，所述包含酰胺官能团的材料诸如为尼龙(包括尼龙6和尼龙66)、羊毛和蚕丝等。包括这样的合成材料、天然材料或其任何组合中的一种或多种的材料可以在本发明的实施方式中使用。用于铺地材料的优选材料可以是或者可以在化学组成中包括尼龙(例如，聚酰胺，尼龙6或尼龙66(又名，尼龙6-6)或这两者的组合)。

可以使用着色剂，该着色剂包括能够与酰胺和/或聚酰胺官能团反应的染色剂。所述染色剂可以包括但不限于酸性染料、金属酸性染料、某些活性染料、诸如碱性染料等阳离子染料或者它们的组合。这些着色剂可以在受控条件(例如，温度、湿度和/或酸度)下经历与酰胺官能团的化学反应，并与包含酰胺官能团的材料形成永久结合，因此创造出化学上稳定且永久的彩色图像。通常，可以优选地使用酸性染料。受控条件(例如，温度和湿度范围)的示例提供于本文其他各处。

铺地材料可以具有使用一个或多个印花装置施加于其上的图像。印花可以在数字印花站处发生。这样的数字印花装置可以包括压电式按需滴定(DOD)印花机或某些连续喷墨印花机。这些印花机可以配备印头或印花机构(例如，仅适合于从几厘泊至不超过100厘泊的低粘度墨水)。这些类型的印头的制造商示例包括FujiFuji等。在这些DOD喷墨***中，压电式致动器可以挤压由计算机或其他数字手段控制的墨水液体，迫使微小的墨水滴通过抖动模式(“dithering patterns”)从印头射出到衬底或印花介质上，从而创造彩色图像。

印花装置可以能够通过允许墨水滴落入铺地材料中而将墨水施加至铺地材料。印花装置的印头可以相对于铺地材料移动。在一些情况下，当印头向铺地材料施加墨水时，该铺地材料可以是静止的。或者，当印头施加墨水时，铺地材料可以处于运动中。例如，铺地材料可能能够相对于印花装置纵向移动(例如，由带或其他机构携带)，而印头可以横向移动以跨铺地材料分配墨水。印头可以在与传送带正在传送铺地材料的方向基本垂直的方向上移动。当印头移动时，印头到铺地材料的距离可以保持基本不变。

根据本发明的实施方式，可以使用特殊类型的压电式DOD印头。可以紧接压电喷射之前在印头或印花机构内建立内部墨水循环室。墨水流体独立于印花动作而在印头内循环。这样的循环不仅为墨水流体提供搅动，从而提供防止不溶性成分沉淀的手段，而且还可以提供相对高的剪应力(“sheer force”)，尤其适合于伪牛顿(触变)墨水流体。在这样的流体循环下，触变流体可以保持低粘度，并因此可以易于毫无问题地从DOD印头喷射出去。这种类型的印头的制造商例如包括Fuji和

在一些实施方式中，数字印花站可以包括用于彩色墨水的一个或多个墨水通道。数字印花站可以包括用于无色墨水的一个或多个通道。可选地，数字印花站可以包括用于彩色墨水的至少第一墨水通道和用于无色墨水的至少第二墨水通道。印头可以可选地包括用于彩色墨水的第一墨水通道和用于无色墨水的第二墨水通道。

在一些实施方式中，可以使用具有从2至100厘泊、5至50厘泊、7至30厘泊或优选地10至20厘泊的粘度的墨水。在一些实施方式中，低粘度墨水可以为小于或等于100厘泊、75厘泊、50厘泊、40厘泊、30厘泊、25厘泊、20厘泊或15厘泊。这些墨水的主要载体可以是水。可以使用的其他成分包括物理性质调节化学物/剂，诸如表面活性剂、湿润剂、分散剂、渗透剂、杀菌剂、酸度/pH调节化学物或缓冲化学物、保湿剂或乙二醇、pH调节剂或者螯合剂。还可以根据在每种彩色墨水中使用的具体酸性染料而使用影响或控制酸性染料与酰胺官能团的反应速率的化学物，以便可以实现不同颜色间的适当反应速度。

一般而言，可以在本文描述的***和方法中使用具有原色(即，青色、品红色、黄色和黑色)的墨水组。这样的原色可以实现用于大多数应用的基本颜色范围。在一些情况下，不需要使用除了一种、两种、三种或四种原色之外的其他墨水。然而，也可以使用其他颜色来增强色彩覆盖范围和/或特殊图像色彩需求。常用的其他墨水颜色可以包括绿色、橙色、蓝色/蓝绿色、红色、灰色或每一种颜色的浅色。墨水可以混合或按层施加以创造期望的色彩效果。除了本发明的主要教导之外，根据不同墨水印花通道中的应用需求，还可以为了添加活性化学物的目的而使用白色墨水和/或无色墨水，所述活性化学物诸如为催化剂、渗透剂、接枝化学物或高分子材料。还可以为了颜色调节和/或特殊印像效果的目的而使用无色墨水。例如，可以使用原色墨水组(例如，青色、黄色、品红色和黑色)穿过四个墨水通道，而另一通往四个墨水通道(可以提供在单独的印头或同一印头中)的墨水可以是无色墨水。组合可以通过调节每种彩色墨水与一种或多种无色墨水之比而实现更宽阔的色彩效果。

针对彩色墨水的典型墨水配方可以由以下示例所示：

墨水的表面张力可以在22至55mN/m的范围内，或者优选地在30至45mN/m的范围内。根据具体的铺地构造和绒/纱密度，彩色墨水施加量的范围可以从每平方米25克至180克，通常在每英寸300至1200点分辨率或本文其他各处描述的任何其他分辨率的图像印花质量下。

在一些实施方式中，基于铺地材料的类型(例如，绒/纱密度)，可以确定一个或多个印花设置。例如，可以基于一个或多个铺地材料参数来确定彩色墨水施加水平(例如，克/平方米)。铺地材料参数可以由铺地印像***接收。所述参数可以由用户输入，或者可以借助于一个或多个传感器而确定。例如，可以借助于一个或多个传感器来感测铺地材料的重量、面积、高度或类型。参数的示例可以包括但不限于绒/纱密度、纱高度/厚度、纱材料或铺地材料的其他特性。对印花设置的确定可以借助于处理器来计算。例如，具有较大纱密度的铺地材料相比于具有较小纱密度的铺地材料，可以具有较高的墨水施加量。在另一示例中，根据铺地材料的纱高度或厚度，可以调节印头高度。

在本文描述的墨水中还可以作为可选的成分而使用触变剂——有时亦称为增稠剂、流变控制剂或胶凝剂。包含触变剂的墨水可以允许该墨水在印花之后仍保持在铺地材料的表面上，直到在稍后阶段施加力为止。触变剂还可以通过限制微粒的布朗运动——已知对墨水稳定性具有不利影响——来帮助稳定包含一种或多种不溶性成分的墨水。可以使用各种触变剂，包括无机和/或有机/高分子触变剂。在一些情况下，可以使用不同触变剂的组合。根据具体的印头和墨水施加量，可以使用按重量在0.1％至5％之间水平的触变剂(例如，按重量可以具有大于、小于或等于约0.1％、0.3％、0.5％、1％、1.5％、2％、2.5％、3％、3.5％、4％或5％的浓度)。

根据本发明的实施方式，可以在化学计量上调控墨水中活性成分的量，尤其是印到铺地材料上的酸性染料的量。这种调节和调控可以在整个印像过程之后确保适当的呈色而不浪费着色剂或化学物，从而获得高经济效率和效益。除此之外，调节和调控可以避免对冲洗步骤的需要，这还可以提供环境效益。诸如筛网印花等基于浆状墨水的印花方法或者传统机械喷射数字手段需要墨水浆体中过量的活性成分。在反应之后，大部分着色剂、VOC成分和粘合剂/凝胶材料都被冲走，从而造成材料、机械、能量、时间效率和环境上的挑战。

诸如酸性染料等着色剂相对于可反应/可固色的官能团位点可以在85％与110％之间调控，并且优选地在95％与105％之间调控。按照百分比对具体效率的控制可以通过调节墨水浓度和墨水印花密度来试错而获得。数字压电式DOD喷墨机构的增材性质和一致的喷墨液滴大小/体积可以支持这样的调控。允许酸性染料墨水适当射出到铺地材料上的数字喷墨印花机构可以作为用于该铺地材料的印像设备的一部分而提供。数字喷墨印花机构可以包括至少一个压电式DOD印头和将该印头安装在送料输送带上方的托架机构。

可以使用具有包含酰胺官能团的特性的、不同构造类型的铺地材料。可以使用各种类型的地毯/小地毯，诸如具有三种基本构造——割绒(萨克森毛呢(Saxony)、有织纹的和起绒粗呢(Frieze))、捻绒(起绒粗呢)和圈绒(层圈、多圈和割圈绒)——的地毯/小地毯。这些构造结构提供了在纤维绒/纱之间具有通道或微通道的纤维构形，从而允许印花墨水利用重力和/或毛细力而渗透。可以使用无涂覆绒质铺地材料，其具有1至15毫米之间的绒高度，以及/或者每平方米150至1500克之间的绒重量。优选地，可以使用3至9毫米之间的绒高度以及/或者每平方米300至1000克之间的绒重量。

在一些实施方式中，可以使用一个或多个站来实现对材料进行印像的方法，诸如在图1中图示的方法。所述站可以位于物理上不同的位置处，或者可以集成在单一位置处。站的示例可以包括预处理站、数字印花站、固化/固色站、后处理站和/或干燥站。可选地，可以提供自动化过程，其可以允许铺地材料在无需人为干预的情况下从一个站行进至另一个，或者从站的一个部分行进至另一部分。

可以提供铺地材料印像***的设备中的预处理站。该预处理站可以允许在酸性染料墨水的印花之前施加预处理。预处理站在整个设备链中可以提供对预处理流体/化学物还有真空的施加，以及/或者迫使空气流(在周围温度下或在升高的温度下)清除多余的流体和/或化学物。预处理可以帮助清除绒/纱之间的结构通道/微通道中的气泡，从而允许墨水滴与构成衬底的酰胺官能团之间更好的表面接触，以及允许墨水更好地渗透到铺地材料的下部中。除此之外，预处理流体还可以改变高分子绒/纱的表面能，从而改善酸性墨水到铺地材料上的润湿性质。在一些情况下，预处理流体可以是水性预处理剂。典型的预处理方法包括衬垫、喷洒、辊压或其他方法。还可以使用诸如喷墨印花等数字分配方法。

一种优选的预处理方法可以使用各种类型的按需数字印花机构。除了避免多度施加之外，这还可以允许精确而实时地控制预处理流体/化学物施加至铺地材料的必要区域中但不施加至不需要处理的区域中，因此进一步提高了效率。可以在印花机构中使用各种类型的按需数字印头技术，诸如热/气泡喷射、连续喷墨、压电喷墨和/或电磁阀喷射印花/涂覆头。后者的制造商示例包括但不限于The Lee Company和

铺地材料的预处理流体可以通过以下配方示例来说明：

预处理流体的表面张力优选地可以在35与66nN/m之间调节。

对于长绒铺地材料，尤其是割绒地毯/小地毯，可以在施加预处理之后进行真空干燥。从铺地材料的表面施加的真空帮助绒/纱维持统一、一致且竖直的位置，从而提高最终印花图像的印花质量。预处理和真空干燥操作可以在整个印像过程期间施加为动态移动，这是因为铺地材料可以在印花之前在预处理流体和真空干燥的施加间穿梭。

诸如全展幅地毯等铺地材料可能非常重。因此，以稳定的移动来输送地毯对于统一操作可能十分重要。尤其对于重的印花材料而言基于粘合剂的输送带具有许多缺点，并且可能寿命较短。

在一个实施方式中，带式送料***可以具有安装在输送带的表面处的刚性销，诸如金属销。这些从铺地材料的背侧进行固定的销可以携带铺地材料连续贯穿印像设备，并使之具有尺寸稳定性。铺地材料可能能够通过摊平在带上而经由带式送料***进行输送。

图2提供了使用销的带式送料***的示例。带表面210可以具有提供于其上的一个或多个销220。所述销可以覆盖带表面的至少一部分。所述销可以按一个或多个行以及/或者一个或多个列提供。在一些情况下，所述销可以在带表面上布置成阵列或交错的行/列。所述销可以按任何图案或以随机方式分布于带表面上。

带210可以覆在一个或多个辊230上。所述辊可以转动，从而引起带的移动。销220可以提供在与接触辊的带的表面相对的带表面上。销可被配置用于接触铺地材料240。当铺地材料由带输送时，销可能能够戳入和/或夹住该铺地材料。销可以刺入铺地材料的一部分。铺地材料可以搁置在带表面上，由销固定，并随着辊转动而被移动。

在一些实施方式中，销220可以由刚性材料形成。例如，销可以由金属或金属合金、木材、塑料、矿物或者任何其他材料形成。销可以可选地具有尖的裸露端222。或者，销的末端可以是扁平的或圆滑的。销远离带表面的远端可以可选地比该销更靠近带表面的近端具有更小的横截面积。销的嵌入端224可以嵌入于带表面内。该嵌入端可以使销保持附接至带表面。嵌入端可以可选地具有倒钩、挂钩或类似的可允许销***到带表面中并继而保持附接至带表面的形状。对倒钩或挂钩形状的任何描述可以包括这样的嵌入端：该嵌入端具有的深入到传送带中的第一部分的横截面积大于不那么深入到传送带中的第二部分的横截面积。所述横截面积可从第一部分到第二部分迅速减小。可以形成搁架或其他表面，以使得嵌入端的较深部分可以勾到或抓到传送带上，以牢固地固定到该传送带上。可以使用或者可以不使用粘合剂将销粘贴至传送带。销可被配置成保持从带表面突起。销的纵轴可以与带表面保持基本正交。

这可以允许在不同阶段，在铺地材料张力没有波动(影响移动速度)的情况下从始至终有效输送铺地材料。这还可以维持平整表面和印头与铺地材料表面之间的恒定间距。根据具体的铺地材料和背衬层(诸如聚丙烯或聚酯薄膜/膜)，输送带上的销(例如，金属销)可以具有各种不同的厚度/直径和锐度。可以使用各种销尖端配置。金属销的优选高度可以是在整个铺地材料的5％与75％之间。在一些情况下，金属销的高度可以大于、小于、等于或介于以下比例中的两个或更多个之间：铺地材料的5％、10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％或75％。所述相对尺寸可以是指销的裸露长度相对于铺地材料的厚度。

可选地，可以提供印头或其他印花机构250。带210可以使铺地材料240相对于印花机构保持移动。当铺地材料经过印花机构与带表面之间时，印花机构可以向铺地材料提供染料。销230可以使铺地材料抵靠带保持适当平整，以提供铺地材料与印头之间的相对恒定的距离。铺地材料可以与带基本平齐，从而防止可能干扰或接触印头的冲撞。在铺地材料上印花可以根据如本文其他各处所述的各个实施方式和示例而发生。

可以根据铺地材料的类型来选择一个或多个印花设置。例如，可以基于铺地材料的类型而选择带速度、印头高度、所施加墨水的密度、所施加墨水的类型或混合。这样的设置可以手动输入，或者可以响应于关于铺地材料的信息而借助处理器自动确定。

在一些实施方式中，可以向印头提供具有类似配置的其他设备。例如，当铺地材料位于带上时，可以在该铺地材料之上提供干燥机、蒸汽发生器、预处理装置或后处理装置。在各个设备部件正在使用时，铺地材料可以是静止的，或者可以是移动的。

可以提供印像设备的多步骤固色/固化部分，其中铺地材料可以经历固色和/或固化过程。在一些情况下，固色/固化过程可以包括三个步骤。

图3图示了多次固化/固色操作的原理。如关于图1所述，固化/固色操作可以包括蒸汽处理310、洗脱320以及继而蒸汽处理330。三步过程是通过说明的方式而提供的，而不应被认为是限制性的。例如，可以提供在蒸汽处理与洗脱之间交替的五步过程。可以提供任何数目的步骤用于蒸汽处理和洗脱。所述步骤可以发生在蒸汽发生器内。在一些情况下，蒸汽处理和洗脱步骤可以发生在同一蒸汽发生器内。

在将期望的彩色图像印到表面上之后，可以经由有销的带式送料输送机构将铺地材料输送到固化/固色站。例如，可以将铺地材料输送至蒸汽发生器。铺地材料可以在蒸汽发生器中保持于有销的带式布置上。蒸汽发生器可以具有与外部条件隔离的封闭配置，或者可以具有至少部分地暴露于外部条件下的开放配置。铺地材料可以摊平在固化/固色站处。

可以施加高温蒸汽(例如，大于、小于、等于以下温度中的一个或多个：约85度C、90度C、100度C、110度C、120度C、130度C、140度C、150度C)。所述蒸汽可以可选地具有80％至100％的湿度水平。在此步骤中，大部分酸性墨水可以保持在绒结构的上段处，从而允许在酰胺官能团与酸性染料之间的化学反应过程期间有相对过饱和的墨水水平。同时，当酸性染料墨水更深地迁移到材料下部中时，可以形成墨水浓度梯度315。可以使用从85℃至150℃的蒸汽温度达优选地3分钟至10分钟。该条件确保了铺地材料的上段的颜色固化/固色的相对完成，因此实现最有效的视觉颜色光密度。

根据印像过程，继而可以施加水性渗透洗脱液，之后是先前的蒸汽处理步骤。可以随可选的加压洗脱液使用喷洒方法，以便可以实现适当的渗透结果325。该步骤可以辅助未反应的酸性染料墨水快速迁移到绒/纱的更深段中。洗脱液可以允许或辅助染料墨水中的着色剂渗透穿过铺地材料的绒。为了进一步辅助渗透，还可以使用喷洒机构下方的调节辊来创造铺地材料的凸起位置，从而进一步敞开墨水迁移通道。铺地材料的凸起部分可以具有纵轴，该纵轴可以平行于该铺地材料沿着传送带的运动方向。或者，铺地材料的凸起部分的纵轴可以垂直于该铺地材料沿着传送带的运动方向。

为了有效地加速墨水迁移并且还加速用剩余的酸性染料墨水进行一致固化/固色，水性渗透洗脱液可以包含至少一种可溶于水的或水溶性的酸度变化剂。这些酸度变化剂可以在周围温度下在水性环境中保持基本中性，但在升高的温度下可以通过氢键的离解、化学结构的分解或水解而在性质上变成酸性。通常，这些剂是包含至少一种羟基官能团和/或至少一种酯基官能团的有机物质，所述酯结构的酸性部分是低分子量的有机酸，诸如甲酸、乙酸、乙醇酸、柠檬酸或乳酸。低分子有机酸可以在例如200℃的升高温度的干燥条件下蒸发或分解。

酸度变化剂的示例可以包括但不限于甘油乙酸酯、甘油二乙酸酯、柠檬酸铵、乳酸铵和尿素●盐酸等。优选的渗透洗脱液可以由下表所示：

渗透洗脱液可以根据具体的铺地构造和绒重量/高度而施加绒重量的5％至35％。通常，渗透洗脱液在经处理的铺地材料向下一蒸汽固化/固色步骤移动时，在周围温度下施加。

在施加渗透洗脱液之后，最初浓缩的酸性染料墨水可被移动至绒构形335的中段和下段，如图3中所图示。可以将铺地材料输送至固化/固色过程的第三步骤。具有80％至100％湿度水平的高温蒸汽再次在范围从85℃至150℃的温度下施加，优选地在100℃处施加。在该步骤中，所有的或基本上所有的酸性染料分子可以与铺地材料之上或之内的酰胺官能团进行反应。

可选地，施加渗透洗脱液及随后的蒸汽固色/固化可以重复进行以对固化/固色加以优化。这可以通过顺列***印像设备的额外部分而实现，以根据需要提高质量，尤其是对于长绒铺地地毯材料的质量。

诸如地毯和小地毯等家居或商用铺地材料常常需要用化学物进行处理以提高色牢度、耐污性和/或耐磨性，这通常称为后处理。可以提供顺列(“in-line”)的后处理以施加和/或分配所需的化学物。这些化学物可以是可商购的，并且可以根据本领域技术人员已知的配方、用量和组合而使用。一个实施方式提供了使用发泡机构来施加这些化学物，因此使用了很少的过量化学物或者无过量的化学物。可以相应地顺列使用适当的发泡剂及发泡生成***设备。可以控制化学物的用量以使得只有少许过量或无过量的后处理化学物排放到环境中。

印像设备可以包括干燥箱。优选的干燥温度可以介于100℃与225℃之间，并且更优选地介于185℃与205℃之间。这可以允许剩余的酸性染料反应完成，并且还在不破坏铺地材料的化学结构或美观外形的情况下清除酸度变化剂。可以为了根据本领域一般教导的目的而使用电、燃料(诸如丙烷气)、微波或其他加热机制(或它们的组合)。

印像设备可以具有五个部分，包括预处理、数字印花、固化/固色、后处理和干燥。这些部分可以连续安装，或者基于具体应用需求而分段安装。出于经济考虑，优选的操作可以是连续操作。这样，可以不需要任何额外的输送成本或额外的***部件。这对于在每一移动操作中都期望重型机械的覆盖全室的或大尺寸的铺地材料可能是非常有益的。然而，对于小型的按需应用，诸如门垫或小地毯而言，分段操作可能适合于占地面积小的目的。

在一些实施方式中，在所述过程期间，连续操作和/或分段选择可以自动发生而需要很少的人工干预或者无需人工干预。所述过程的一个或多个部分可以是自动化的，并且可以借助于处理器来操作。

从前文中应当理解，尽管已经说明和描述了特定实现方式，但可对其作出并在本文中设想到各种修改。本发明也并不旨在由本说明书内提供的具体示例所限制。尽管已经参考前述说明书描述了本发明，但本文的优选实施方式的描述和说明并不意在解释为限制性含义。除此之外，应当理解，本发明的全部方面均不限于本文根据多种条件和变量所阐述的具体描述、配置或相对比例。对本发明实施方式的形式和细节的各种修改对于本领域技术人员将是显而易见的。因此，设想本发明还应当覆盖任何这样的修改、改变和等同物。

Claims (11)

1.一种用于对铺地材料进行印像的方法，所述方法包括：

接收所述铺地材料；

使用水性预处理剂对所述铺地材料进行预处理；

提供数字印花站，并借助于所述数字印花站的压电印头，使用墨水将图像印到所述铺地材料的至少一部分,其中所述数字印花站包括用于彩色墨水的至少第一墨水通道和用于无色墨水的至少第二墨水通道；

借助于蒸汽发生器，通过蒸汽处理所述铺地材料并向所述铺地材料施加洗脱液来固化所述铺地材料，从而允许所述墨水中的着色剂穿透所述铺地材料的绒，其中所述洗脱液包含至少一种可溶于水的或水溶性的酸度变化剂，其中所述固化所述铺地材料包括第一蒸汽处理过程，之后是施加所述洗脱液，以及第二蒸汽处理过程；以及

对所述铺地材料进行干燥，从而产出干燥的、完成印像的铺地材料，其中所述干燥的、完成印像的铺地材料在未经历将过量的未反应墨水成分清除的冲洗步骤的情况下产出。

2.根据权利要求1所述的方法，其中印在所述铺地材料上的所述墨水具有50厘泊或更小的粘度。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述墨水是无浆体的酸性染料墨水。

4.根据权利要求1所述的方法，其中借助于所述印头而印制的所述铺地材料上的所述图像具有每英寸300点或更大的分辨率。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述墨水以皮升水平从所述印头分配。

6.根据权利要求1所述的方法，其中所述铺地材料是纤维铺地材料，其包含能够经历与酸性染料墨水的化学反应的聚酰胺官能团。

7.根据权利要求1所述的方法，其中借助于喷洒机构来施加所述洗脱液。

8.根据权利要求7所述的方法，还包括使用调节辊，其被配置用于在所述喷洒机构下方创造所述铺地材料的凸起位置。

9.根据权利要求1所述的方法，还包括在将所述图像数字地印到所述铺地材料上的同时，使用具有突起销的传送带来传送所述铺地材料。

10.根据权利要求1所述的方法，还包括使用具有突起销的传送带将所述铺地材料从所述数字印花发生的位置传送至所述蒸汽发生器。

11.根据权利要求1所述的方法，还包括接收关于所述铺地材料的一个或多个参数的信息，以及基于所述一个或多个参数，借助于处理器确定在将所述图像数字地印到所述铺地材料上时要使用的所述墨水的量。