CN1863961A - 吸液溶液、用吸液/涂布溶液预处理基材以备数字打印的方法,和用该方法制备的基材 - Google Patents

吸液溶液、用吸液/涂布溶液预处理基材以备数字打印的方法,和用该方法制备的基材 Download PDF

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Abstract

制备已打印基材,以改善该基材上打印的包括活性和酸性染料基喷墨油墨的喷墨油墨的粘合力、色牢度和耐洗坚牢度的方法,该方法包括以下步骤:提供基材;用包含NMMO、阳离子聚合物或共聚物和织物柔顺剂的含水涂料配方处理该基材;用脲和选自碳酸氢钠、碳酸钠或它们的结合的组分,或多官能弱酸的铵盐的吸液水溶液处理该基材;干燥该基材;根据涂层不同而将含有酸性或活性染料基油墨的喷墨油墨打印在该基材上,以及非必需地通过固化步骤后处理该已打印的基材。

Description

吸液溶液、用吸液/涂布溶液预处理基材以备数字打印的方法, 和用该方法制备的基材
发明领域
本发明涉及用于数字打印的基材,特别是处理基材以备喷墨打印的方法,以及用该方法制备的基材。具体而言,本发明涉及单独使用或与涂料配方结合使用,处理织物基材以备喷墨打印的吸液溶液、处理该织物的方法,以及用该方法制备的制品。该方法便于在常用的喷墨或激光打印装置,例如宽幅或窄幅喷墨和激光打印机中使用这种织物。
背景技术
喷墨打印方法是一种快速发展的、在商业上很重要的打印方法,因为它具有制备经济、高质量、多色调打印件的能力。事实上,喷墨打印方法正成为制备窄幅和宽幅由图表和文字组成的计算机生成图像的彩色硬拷贝可选的打印方法。喷墨打印是非冲击和非接触的打印方法,其***号控制和引导墨滴或油墨流沉积在各种基材上。现有喷墨打印技术涉及通过压电压力、热喷射或振荡迫使墨滴穿过小喷嘴,并沉积在材料/打印介质(基材)表面。喷墨打印根据可处理基材的多样性,以及可达到的打印质量和运行速度而具有相当多的用途。另外,喷墨打印是可数字控制的。
由于这些原因,喷墨打印方法已在工业标记和标识中广泛采用。此外,喷墨打印方法还广泛用于建筑和工程设计应用、医学影像、办公打印(文本和图表)、地理图像***(例如地震数据分析和绘图)、标志、显示图表(例如照片复制、商业和法庭图表、图表作品)等。最后,喷墨打印目前还用于在诸如棉、丝和人造织物的各种织物基材上产生图像。
虽然迄今已有各种织物用作喷墨打印基材,但已证明织物基材是本领域的一个挑战,因为它往往很难以这样的方式打印,即使油墨渗入织物基材纤维之间的或纤维内部的间隙空间。油墨如果不能渗入这些间隙空间中,打印图像就不太鲜艳且有时会模糊。因此,需要预处理织物基材的方法,使喷墨打印机的油墨渗入织物中的间隙空间,最终获得更清晰的打印质量,以及更耐冲洗的方法。同样需要通过这种预处理方法制备的织物基材,这种基材不会损失“打印能力”。还需要可用于各种基材上的处理这种基材的方法。
采用包含碳酸氢钠、碳酸钠和脲的吸液溶液是公知的。这种吸液溶液一般与诸如增稠剂的其他添加剂一道通过纺织厂用于油墨浆中,而不在打印前与涂料处理一起用于织物基材本身。然后将这种油墨浆圆网印刷到织物基材上。通过在常规丝网印刷方法中采用这种墨浆,该方法在印刷后会有大量染料被洗掉。
含有碳酸氢钠、碳酸钠和脲的含水涂料配方和含水吸液溶液现在同样公知可与含水织物涂料配方一起用作预处理剂。在这方面,WO01/53107、WO 01/32974和WO 02/66731在此全文参考引用。虽然采用这种涂料以增强各种油墨对不同基材的接受性,但仍需要使这种基材的间隙空间保持开放的涂料/吸液溶液,以用于更深层的打印。
最后,虽然目前已公知用N-甲基吗啉-N-氧化物(NMMO)作为共溶剂,以改善喷墨油墨本身的染料承载能力,例如US 6451098 B1和US 6596066 B2(这里都全文参考引用)中所描述的,但这种材料并没有涉及织物预处理中分开改善的性能。
因此,本领域仍然需要可喷墨打印基材涂布/吸液溶液和预处理方法,其提供喷墨打印机成像期间和成像后在基材上的渗流最小的高光学密度。本领域同样需要能应用到各种织物基材上的这种可喷墨打印的基材预处理方法。为此,本领域仍旧需要处理织物以接收喷墨油墨配方的方法,该方法能改善多种织物基材的色牢度和颜色强度。本发明旨在解决这种需求。
发明概述
根据本发明已经发现,打印图像的颜色强度和质量,以及喷墨油墨,特别是酸性和活性染料基喷墨油墨配方的粘合性能和/或色牢度,当这种油墨应用到各种可喷墨打印的基材上时,可通过用涂料配方结合含有N-甲基吗啉-N-氧化物(NMMO)的吸液溶液对织物基材进行预处理来改善。
具体而言,可对一系列织物基材进行预处理,以改善酸性和活性染料基喷墨油墨配方以及其他喷墨油墨配方的色牢度和耐洗坚牢度。这种处理包括在打印前在织物基材上涂覆包括NMMO的含水预处理配方。这种预处理可以是涂料配方的一部分(以便既包括涂料配方也包括吸液配方)。作为选择,这种涂料配方可包括NMMO,但与分开的吸液配方一起涂敷。更进一步说,这种配方可以是与涂料配方分开的不同吸液溶液的一部分。
在一个实施方案中,预处理配方是含有NMMO,并进一步含有阳离子聚合物或共聚物和织物柔顺剂的含水涂料配方(在一种涂料中同时包括涂料和吸液功能)的一部分。在另一个实施方案中,该涂料配方可进一步包括脲。
在又一个实施方案中,预处理配方是含有NMMO,并进一步包含阳离子聚合物或共聚物、织物柔顺剂、脲和碳酸氢钠、碳酸钠或它们的结合的含水涂料配方(同时具有涂料和吸液功能)的一部分,该涂料配方设计成接收活性染料基油墨。作为选择,该含水配方包含NMMO、上述相同的阳离子聚合物和织物柔顺剂,但还包含脲和硫酸铵,以接收酸性染料基油墨。NMMO可以固体(例如粉)或水溶液(例如50%水溶液)的形式存在于配方中。
在具体实施方案中,含水涂料结合配方(含有吸液/涂料预处理剂)包括约0.05-10%的NMMO、约25-75%的阳离子聚合物或共聚物,以及约5-20%的织物柔顺剂。作为选择,该配方还可含有约0-50%(重量)的聚合胶乳粘合剂,以提高耐洗坚牢度。为了这种应用目的,这些以及以下百分比代表总固体百分比。各种配方的总固体含量一般在约10-50%。在一个作为选择的实施方案中,NMMO的范围为总固体的约2-5%。在另一个作为选择的实施方案中,NMMO的范围为总固体的约4-5%。在又一个作为选择的实施方案中,阳离子聚合物的范围为总固体的约25-40%。在又一个作为选择的实施方案中,阳离子聚合物的范围为总固体的约30-35%。在又一个作为选择的实施方案中,织物柔顺剂的范围为总固体的约10-20%。在又一个作为选择的实施方案中,织物柔顺剂的范围为总固体的约10-15%。
用于酸性或活性染料基油墨的基材预处理配方最好是包括约0.05-7%的脲。注意术语“预处理”在此用于描述用喷墨油墨打印前进行的处理。在某些实例中,预处理可以是包含吸液溶液的涂料。该涂料最好是将织物纤维涂覆至饱和(以便使涂料渗入纤维的间隙空间)。在作为选择的实施方案中,该配方包括约2-5%的脲。在又一个作为选择的实施方案中,该配方包括约3.5-4.75%的脲。
在用于酸性染料基油墨的基材预处理配方中,包含NMMO、阳离子聚合物、织物柔顺剂和脲的配方中最好是还含有总固体约0.1-10%的硫酸铵。在作为选择的实施方案中,最好是硫酸铵的含量为总固体的约0.1-5%。在又一个作为选择的实施方案中,最好是硫酸铵的含量为总固体的约2-5%。
在用于活性染料基油墨的基材预处理配方中,最好是配方中含有总固体约1-10%的碳酸氢钠、碳酸钠或它们的结合。在作为选择的实施方案中,最好是碳酸氢钠、碳酸钠或它们的结合的含量为总固体的约2-5%。
在又一个作为选择的实施方案中,可将含水阳离子聚合物涂料与分开的NMMO、脲和碳酸氢钠或碳酸钠的吸液水溶液一起用于活性染料类。在又一个作为选择的实施方案中,可将含水阳离子聚合物涂料配方与分开的NMMO、硫酸铵和脲的吸液水溶液一起用于酸性染料类。在这种分开的吸液配方中,最好是NMMO的含量(以总固体百分比计)为约5-10%,而其余成分的含量为约90-95%。应该注意,在以上每种配方中,NMMO可与水共存,以形成上述NMMO/水混合物。吸液溶液还可含有选自润湿剂、消泡剂和表面活性剂的进一步的添加剂。
在又一个作为选择的实施方案中,这种结合含水涂料包括NMMO、阳离子聚合物或共聚物、织物柔顺剂、脲,以及选自草酸铵和酒石酸铵的多官能弱酸的铵盐。在又一个作为选择的实施方案中,涂料配方包括诸如乙二醇一***、硫二甘醇或它们的结合的鞣剂。注意当术语“结合涂料”用于本申请中时,它指在一个配方中包括涂料和吸液功能的涂料。
类似的,在另一个作为选择的实施方案中,不同的吸液溶液可包括NMMO、选自草酸铵和酒石酸铵的多官能弱酸的铵盐和脲。在一个实施方案中,用于增强酸性染料基油墨的图像显像和保持力的含水吸液溶液包括NMMO、草酸铵和脲。
在又一个作为选择的实施方案中,含水涂料配方本身可包括NMMO,但取决于旨在用于活性或酸性染料的分开的吸液溶液。在这种实施方案中,含水涂料将以上述类似的百分比包括NMMO、阳离子聚合物或共聚物和织物柔顺剂。在又一个作为选择的实施方案中,本发明考虑用任何上述NMMO配方处理的织物。
在又一个作为选择的实施方案中,处理基材,以改善该基材上打印的喷墨油墨的粘合力、色牢度和耐洗坚牢度,而且该基材可在打印后进行后处理步骤的方法,包括提供基材和在打印前用包含NMMO的含水涂料或吸液配方预处理该基材的步骤。
在又一个作为选择的实施方案中,处理基材,以改善该基材上打印的喷墨油墨的粘合力、色牢度和耐洗坚牢度,而且该基材可在打印后进行后处理步骤的方法,包括提供基材和用包含NMMO、阳离子聚合物或共聚物、织物柔顺剂和脲的含水涂料配方预处理该基材的步骤。
在又一个实施方案中,处理基材,以改善该基材上打印的酸性染料基喷墨油墨的粘合力、色牢度和耐洗坚牢度,而且该基材可在打印后进行后处理步骤的方法,包括提供基材和用包含NMMO、阳离子聚合物或共聚物、织物柔顺剂、脲和硫酸铵的含水结合涂料配方预处理该基材的步骤。在另一个作为选择的实施方案中,上述含水涂料配方除硫酸铵外还包括草酸铵或酒石酸铵(多官能弱酸的铵盐)。
在又一个作为选择的实施方案中,制备已打印基材,以改善该基材上打印的酸性染料基喷墨油墨的粘合力、色牢度和耐洗坚牢度的方法包括提供基材;用包含NMMO、阳离子聚合物或共聚物、织物柔顺剂、脲,硫酸铵、草酸铵或酒石酸铵的含水结合涂料配方处理该基材;干燥该基材;将酸性染料基油墨打印在基材上,以及非必需地后处理以上步骤的已打印基材的步骤。这种后处理步骤可包括诸如蒸该已打印的基材的固化步骤。
在又一个实施方案中,处理基材,以改善该基材上打印的活性染料基喷墨油墨的粘合力、色牢度和耐洗坚牢度,而且该基材可在打印后进行后处理步骤的方法,包括提供基材;用包含NMMO、阳离子聚合物或共聚物、织物柔顺剂、脲,以及碳酸氢钠、碳酸钠或它们的结合的含水结合涂料配方预处理该基材的步骤。
在又一个作为选择的实施方案中,制备打印基材,以改善该基材上打印的活性染料基喷墨油墨的粘合力、色牢度和耐洗坚牢度的方法,包括提供基材;用包含NMMO、阳离子聚合物或共聚物、织物柔顺剂、脲,碳酸氢钠、碳酸钠或它们的结合的含水结合涂料配方预处理该基材;干燥该基材;将活性染料基油墨打印在基材上;后处理以上步骤的已打印基材的步骤。这种后处理步骤可包括蒸已打印基材。
同样可以设想的是,通过以上方法处理的基材和通过以上方法制备的打印制品同样认为是本申请范围内另外作为选择的实施方案。
这些方法提供了染料固定的途径,与化学种类或织物基材无关,尽管它们在诸如棉、人造丝和亚麻布的基于纤维素的基材上的应用更有益。该方法还对制备接收酸性和活性染料基喷墨油墨的织物特别有用。这种方法对在环境条件下干燥以外的任何进一步的油墨固化过程的需要减少。另外,诸如蒸或固化的后打印处理的效力可通过这种配方增强,减少了染料浪费并进一步增强了颜色鲜明性。最后,颜料或其他着色剂的固定可通过这些配方增强。
本发明的这些和其他特点和优点将在阅读以下公开实施方案和附属权利要求的详细描述后变得明显。
附图简述
图1表示根据本发明处理可喷墨打印的织物基材的示例浸渍和挤压方法的示意图。
详细描述
本发明提供了包括NMMO的含水涂料/吸液结合配方(这种结合配方同时具有涂料和吸液溶液功能)、包括NMMO的分开的含水涂料、包括NMMO的分开的含水吸液溶液、无需加热或后处理固化步骤就可改善可喷墨打印基材的粘合性能和/或色牢度/颜色强度和耐洗坚牢度的方法,以及包括用包含NMMO、阳离子聚合物或共聚物和织物柔顺剂的含水涂料配方预处理织物基材的打印制品的方法。每种方法都涉及在打印前用含水配方预处理织物基材。
具体说,结合涂料配方(含有吸液/涂料预处理成分)理想地包括约0.05-10%(总固体的)NMMO、总固体约25-75%的阳离子聚合物或共聚物,和总固体约5-20%的织物柔顺剂。作为选择,该配方还可含有总固体约0-50%的聚合胶乳粘合剂,以增加耐洗坚牢度。这些百分比都基于总固体。配方的总固体含量一般在约10-50%范围内。作为实例,如果NMMO的百分比为总固体的约10%,而配方的总固体含量为50%,则配方中NMMO的总固体百分比为约5%。出于本申请的目的,总固体百分比通过特定成分的干份数值除以该配方所有成分的总干份数来计算。为了分析溶液中的总固体,可用分析领域中常用的总固体分析仪。
在作为选择的实施方案中,NMMO的范围约为总固体的2-5%。在另一个作为选择的实施方案中,NMMO的范围约为总固体的4-5%。在又一个作为选择的实施方案中,阳离子聚合物的范围约为总固体的25-40%。在又一个作为选择的实施方案中,阳离子聚合物的范围约为总固体的30-35%。在另一个作为选择的实施方案中,织物柔顺剂的范围约为总固体的10-20%。在又一个作为选择的实施方案中,织物柔顺剂的范围约为总固体的10-15%。
用于将用酸性和活性染料类油墨打印的基材的结合涂料预处理配方理想地包括约0.05-7%脲。在作为选择的实施方案中,该配方包括约2-5%的脲。在又一个作为选择的实施方案中,该配方包括约3.5-4.75%的脲。
在(接收)活性染料类油墨的结合涂料配方的情况下,最好是配方中含有总固体的约1-10%的碳酸氢钠、碳酸钠或它们的结合。在作为选择的实施方案中,最好是碳酸氢钠、碳酸钠或它们的结合的含量为总固体的约2-5%。
在(接收)酸性染料类油墨的结合涂料配方的情况下,最好是配方中含有总固体的约0.1-10%的硫酸铵。在作为选择的实施方案中,最好是硫酸铵的含量为总固体的约0.1-5%。在作为选择的实施方案中,最好是硫酸铵的含量为总固体的约2-5%。
在另一个作为选择的实施方案中,可将含水阳离子聚合物涂料与NMMO、脲和碳酸氢钠或碳酸钠的分开的吸液溶液一起用于活性染料类。在另一个作为选择的实施方案中,可将含水阳离子聚合物涂料配方与NMMO、硫酸铵和脲的分开的吸液溶液一起用于酸性染料类。在这种分开的吸液配方中,吸液配方中NMMO的含量最好是总固体的约5-10%,而其余成分的含量为总固体的约90-95%。应该认识到在每种上述配方中,NMMO可与水溶液一起存在,以生成上述NMMO/水混合物。
在又一个作为选择的实施方案中,结合含水涂料/吸液溶液包括NMMO、阳离子聚合物或共聚物、织物柔顺剂、脲和选自硫酸铵、草酸铵和酒石酸铵的多官能弱酸的铵盐。在又一个作为选择的实施方案中,涂料配方包括诸如乙二醇一***、硫二甘醇或它们的结合的鞣剂。
类似地,在另一个作为选择的实施方案中,不同的吸液溶液可包括NMMO、脲和选自硫酸铵、草酸铵和酒石酸铵的多官能弱酸的铵盐。在一个实施方案中,用于增强酸性染料基油墨的图像显像和保持力的吸液水溶液包括NMMO、草酸铵和脲。
在又一个作为选择的实施方案中,含水涂料配方可本身包括NMMO,但取决于旨在用于活性或酸性染料的分开的吸液溶液。在这种实施方案中,含水涂料将以类似于上述的百分比包括NMMO、阳离子聚合物或共聚物和织物柔顺剂。
在又一个实施方案中,处理基材,以改善该基材上打印的酸性染料基喷墨油墨的粘合力、色牢度和耐洗坚牢度,而且该基材可在打印后进行后处理步骤的方法,包括提供基材、用包含NMMO、阳离子聚合物或共聚物、织物柔顺剂、脲和硫酸铵的含水涂料配方处理该基材的步骤。在另一个作为选择的实施方案中,含水涂料配方除硫酸铵外还包括草酸铵或酒石酸铵。
在又一个作为选择的实施方案中,制备已打印基材,以改善该基材上打印的酸性染料基喷墨油墨的粘合力、色牢度和耐洗坚牢度的方法,包括提供基材;用包含NMMO、阳离子聚合物或共聚物、织物柔顺剂、脲和硫酸铵、草酸铵或酒石酸铵的含水涂料配方处理该基材;干燥该基材;将酸性染料基油墨打印在基材上,并后处理以上步骤的已打印基材的步骤。
在又一个实施方案中,处理基材,以改善该基材上打印的活性染料基喷墨油墨的粘合力、色牢度和耐洗坚牢度,而且该基材可在打印后进行后处理步骤的方法,包括提供基材;用包含NMMO、阳离子聚合物或共聚物、织物柔顺剂、脲,以及碳酸氢钠、碳酸钠或它们的结合的含水涂料配方预处理该基材的步骤。
在又一个作为选择的实施方案中,制备已打印基材,以改善该基材上打印的活性染料基喷墨油墨的粘合力、色牢度和耐洗坚牢度的方法,包括提供基材;用包含NMMO、阳离子聚合物或共聚物、织物柔顺剂、脲和碳酸氢钠、碳酸钠或它们的结合的含水涂料配方预处理该基材;干燥该基材;将活性染料基油墨打印在基材上,以及后处理以上步骤的已打印基材的步骤。这种后处理步骤可通过蒸完成。
在一种理想的方法中,涂覆基材的方法包括用包括约1-10%NMMO、约25-75%阳离子聚合物或共聚物和约5-20%织物柔顺剂的含水涂料配方处理织物基材。如上面所说明的那样,这些百分比除另有说明外指总固体的百分比。
本发明还涉及已处理的可喷墨打印基材,其中所述处理包含NMMO、阳离子聚合物或共聚物和织物柔顺剂的含水涂料配方。本发明理想的实施方案是已处理的可喷墨打印基材,其中含水涂料处理剂包含约1-10%NMMO、约25-75%阳离子聚合物或共聚物和约5-20%织物柔顺剂。
织物基材预处理配方包括下述N-甲基吗啉-N-氧化物。N-甲基吗啉-N-氧化物(以下称为NMMO)在掺入预处理或涂料配方中之前可以是10-50%的水溶液,作为选择但可为固体粉末形式。
Figure A20048002895500131
NMMO可从Milwaukee,Wisconsin的Aldrich Chemical Co.Inc.获得。纯NMMO的其他名称包括CAS注册号7529-22-8、4-甲基吗啉4-氧化物、4-甲基吗啉N-氧化物、4-甲基吗啉氧化物、N-甲基吗啉N-氧化物和NMO。因为NMMO强烈地结合水,它往往以水合的形式提供,例如作为两倍半水合物(CAS注册号80913-65-1)、N-甲基吗啉N-氧化物水合物(2∶5)、CAS注册号172158-61-1(吗啉,4-甲基-,4-氧化物,与水的混合物)、CAS注册号80913-66-2(NMMO与水未指定比例的混合物)、CAS注册号70187-32-5(4-甲基吗啉4-氧化物一水合物)、CAS注册号85489-61-8(N-甲基吗啉氧化物二水合物)。
由于NMMO是不挥发的,因此就留存在用其预处理并干燥的织物基材中。由于含水NMMO可用作纤维素的溶剂体系,因此它将类似地溶胀纤维素材料。另外,NMMO还可溶胀其他纤维。这种纤维可包括羊毛、尼龙和丝。现已发现当织物基材用含有NMMO的溶液吸液然后干燥时,几乎所有NMMO及其结合水都保留在织物中。用于该体系是溶剂并具有溶胀纤维的能力,因此织物中的纤维就保持其溶胀状态。现已发现在这种溶胀状态中,纤维更具化学活性。此外,溶胀状态使油墨着色剂更容易渗入纤维中,从而获得更有效的最终打印。
金属离子的存在会引起干燥期间不希望的反应,例如变黄。另外,游离金属离子会导致以后涂覆在织物上的染料,或甚至在纤维上已有的任何增白剂产生不希望的色移。为此,可非必需地添加螯合剂,以螯合否则可能参加色移反应的游离金属离子。这种螯合剂的实例包括作为Versene 100XL(四钠盐)从Dow Chemical of Midland,Michigan获得的乙二胺四乙酸(EDTA)。
阳离子聚合物/共聚物在预处理配方中起到将带相反电荷的阴离子染料分子吸引并固定在基材,特别是织物基材上的作用。这种聚合物或共聚物可含有能使其本身或配方中存在的其他成分与织物纤维交联的活性残基或基团。这种阳离子树脂可在主聚合物链或聚合物骨架中,或作为聚合物链中的侧基结合电荷基团。这种聚合物还描述在WO01/32974中,在此全文参考引用。用于涂料中的阳离子聚合物可包括但不限于诸如二烯丙基二甲基氯化铵的二烯丙基二烷基铵单体的聚合物和共聚物、诸如丙烯酰氧乙基二甲基氯化铵或丙烯酰胺基乙基二甲基氯化铵单体的阳离子丙烯酸酯和丙烯酰胺、诸如甲基乙烯基吡啶氯化物的季铵化乙烯基吡啶,以及聚烷基胺聚合物和共聚物。这种体系中的共聚单体可由能调整聚合物分子的柔韧性、疏水性或机械性能的共聚单体组成。另外还可包括活性和/或自缩合单体,以增强其与织物纤维或配方中其他成分的粘合力。在主链中带有带电基团的阳离子聚合物的其他实例包括诸如Hercules Incorporation,Wilmington,Delaware的RetenTM 204 LS和KymeneTM 557 LX聚合物的表卤代醇-胺聚合物。理想的阳离子聚合物树脂的具体实例是从Imerys of Roswell,Georgia获得的CP 7091 RV(7091 RV),CP 7091 RV是二烯丙基二甲基氯化铵-二丙酮丙烯酰胺共聚物。
可用于本发明的涂料/吸液溶液/方法中的合适织物柔顺剂包括但不限于Witco Corporation of Greenwich,Connecticut的Varisoft 222;同样是Witco Corporation的Adogen 432;Stepan Company ofNorthfield,Illinois的Accosoft 550-75;BASF Corporation,SpecialtyChemicals DiVision of Mt.Olive,New Jersey的Alubrasoft Super 100和Alubrasoft 116;和ICI Surfactants or Hodgson Textiles Chemical of Mt.Holly,North Carolina的Ahcovel Base N-62。合适的织物柔顺剂包括阳离子或非离子的并为已打印织物基材的打印质量和图像亮度作出贡献的织物柔顺剂。具体的织物基材最适合的织物柔顺剂随着织物基材而不同。例如,已发现织物柔顺剂Varisoft 222(VS 222)对棉类织物样品的效果更好,而Adogen 432对尼龙/合成弹力纤维织物样品的效果更好。
在本发明另一个实施方案中,上述用于可喷墨打印基材的涂料处理剂或配方还可包含胶乳粘合剂,以便进一步增强着色剂在织物基材上的粘合力和/或耐水坚牢度。已经发现涂覆的包含胶乳粘合剂的喷墨可接受的基材提供了高的颜色强度和饱和度、优异的打印质量,芯吸或渗流现象减少,且油墨吸附性增强。此外,该涂料或处理配方在通过喷墨打印方法打印时提供了耐水的打印图像,而无需诸如加热、蒸、化学固定或辐照的打印后固化步骤。另外,本发明还涉及经过处理的可喷墨打印基材,其中处理包含上述含水涂料配方和胶乳粘合剂。
在该作为选择的实施方案中的处理或涂料配方主要由NMMO、阳离子聚合物或共聚物、织物柔顺剂和胶乳分散体或乳液形式的不溶于水的聚合物组成。具体而言,该处理配方可根据织物基材而包含约0-50%聚合胶乳粘合剂。胶乳增强聚合物可以是非离子的或阳离子的。仅为了举例说明,该胶乳材料可包括乙酸乙烯酯、乙烯-乙酸乙烯酯、丙烯酸酯、苯乙烯和苯乙烯-丙烯酸酯树脂和其他阳离子或非离子胶乳。这些树脂除固有的阳离子官能度外还可包括活性基团或自交联基团。合适胶乳聚合物的实例包括BF Goodrich的PrintRite 591(PR591)丙烯酸系乳液,以及AirProducts and Chemicals Inc.of Allentown,Pennsylvania的Airflex 540(AF 540)胶乳乳液(乙烯-乙酸乙烯酯共聚物)。
含水涂料/吸液配方还可包含诸如荧光增白剂的影响成品基材的外观或手感性能的其他添加剂。配方的总固体含量一般在约5-50%范围,但最好是约10-50%,甚至最好约5-32%。
用于织物基材的处理配方(组合物)通过加入来自原料溶液或分散体,或在适当情况下作为固体的以上成分,并混合至均匀来制备。处理配方在织物基材上的应用可通过本领域普通技术人员公知的任何措施进行。例如,织物基材可通过标准浸轧(浸渍和挤压)方法处理,并在空气对流烘箱中干燥,当然也可采用本领域普通技术人员公知的任何合适的织物干燥措施。对于浸轧方法,先用该配方浸渍,然后通过挤压辊挤压掉多余的配方。从图1所示的处理可喷墨打印基材的浸渍和挤压方法10的示意图可见,织物基材20从进料辊30展开,然后浸入浸渍器罐/浴40中足够长时间,使其被处理配方饱和。然后使织物基材通过压力挤压辊组44和48。辊上的压力应在约10-120psig范围内,但最好是在约10-65psig范围内,取决于所用织物基材的类型和所用处理配方的总固体含量。压力挤压辊将涂料均匀挤压到基材上,使其渗入基材表面。这些辊可以是橡胶辊或钢辊,然而理想的是一组辊中至少一个辊是橡胶辊。织物基材通过挤压辊后进入干燥机50。干燥机可包括支撑织物基材的拉幅机,其本身也可根据待干燥基材的性质而包括多个顺序连接的干燥机。干燥温度最好在约200-325范围内,更理想的是约220-250。典型的干燥时间为约30秒-3分钟。干燥后将经处理的成品织物基材卷绕在卷取辊52上。该织物基材可卷成卷后储存,或送至第二层压步骤中以备用于喷墨打印。关于这一点,可将织物基材层压到支撑背衬上以便于打印,下面将进一步描述。
采用这种应用方法,织物基材的干附着率可达约0.5%-约50%。干附着率最好是约3-约20%。更好的干附着率是约6-约15%。织物基材的湿附着率一般为约30-150%。这种湿附着率最好是约80-120%。这些术语将通过下文提出的公式定义。
可根据本发明方法进行处理的基材有许多种,它们包括纸、织物、无纺织物、膜等,优选织物基材。这种织物可包括棉、丝、羊毛、聚酯、人造丝、尼龙,以及它们的混和物。此外,公开的喷墨基材可通过或不通过涉及使用加热、辐照或加压的进一步的打印后固化步骤(诸如例如加热、蒸和熨烫的后处理步骤)提供本文公开的益处。理想的是这种已处理基材仅通过对打印图像的环境温度或室温固化或干燥就能给着色剂提供粘合力和/或色牢度。然而应该注意的是,尽管该方法并不必需要进行打印后的固化步骤,但打印后的固化步骤可进一步增强基材上打印图像的色牢度和耐洗坚牢度。可通过这些配方处理的各种织物的基重可在约2盎司/平方码(osy)至约9osy之间。
可用于将在这种基材上打印的喷墨打印机中的染料种类包括酸性染料、活性染料、直接染料、偶氮染料、硫化染料、改性染料、聚合染料、共聚染料或本领域普通技术人员公知的其他类型着色剂。此外,颜料着色剂可用于在这种基材上打印的喷墨打印机中。另外,已发现当用含有诸如本说明书全文参考引用的US 5897694中描述的添加剂的油墨打印这种基材时,可强化这种基材处理,以提供增强的色牢度和耐洗坚牢度。另外,可用诸如US 6451098中描述的包含高染料承载溶剂的油墨进一步增强颜色保持力。
根据本发明又一个实施方案,提供了通过上述方法制备,并采用这里描述的已处理织物基材的基材和制品。这种制品可包括例如旗帜、壁纸和其他家用装饰产品。因此根据本发明,打印在本申请描述的已处理基材上的喷墨打印图像,即使使打印基材与水反复接触,也能阻止所述图像从所述基材上被除去。这种反复接触可由对制品的常规使用、偶然遭受液体和该制品的日常洗涤导致。当根据本发明的制品包括包含在其上喷墨打印的图像的已处理基材时,所得图像充分附着在所述基材上,以阻止图像在清洗所述制品时被除去,并表现出清晰的图像质量。本发明将通过以下实施例进一步描述。然而这些实施例并不解释为以任何方式构成对本发明精神或范围的限制。
实施例1
在第一实施例中,将下表1的涂料配方按下面的描述加到棉织物中并在100℃下干燥。然后根据描述打印该织物,并根据下面L*a*b*测量描述中的说明蒸和/或洗涤。
表1
成分  %总固体  干份数  湿份数  本批的量(g)
(4)7091 RV  49.3  15.5  31.4  14.2
(6)AF 540  55.17  34  61.6  27.8
(7)PR 591  43.5  34  78.2  35.2
(3)NMMO  50  2.5  5.0  2.3
(9)EDTA  95  0.5  0.5  0.23
(8)VS 222  10  20  200.0  90.1
(1)碳酸氢钠  63.4  3  4.7  2.1
(2)脲  95  5  5.3  2.4
(5)水  572.7  258.1
 约12%总固体配方 114.5  959.4  432.43g
对实施例1而言,将成分1、2和3与1/2的水混合形成第一溶液。然后将成分4和剩余的水与成分6、7、8和9混合形成第二溶液。先采用浸轧施加第二溶液并在100℃的对流空气烘箱中干燥,并通过浸轧在涂层上涂覆第一溶液,同样在100℃下干燥。总固体含量百分比约12%。对以上配方的干附着百分比约9-10%。这表示湿附着百分比约90-99%。浸轧速度为15-60英尺/分钟,理想的是在20-60psig压力辊下获得20-30英尺/分钟的速度。
实施例2
在第二实施例中,在相同制备条件下将下表2的涂料配方加到棉织物中并在100℃下干燥。
表2
 成分  %总固体  干份数  湿份数  本批的量(g)
 7091  49.3  15.5  31.4  19.90
 AF 540  55.17  34  61.6  39.00
 PR 591  43.5  34  78.2  49.47
 NMMO  50  2.5  5.0  3.16
 EDTA  95  0.5  0.5  0.33
 VS 475  10  20  200.0  126.58
 碳酸氢钠  63.4  7  11.0  6.99
 脲  95  5  5.3  3.33
 水  402.2  254.56
 约15%总固体配方  118.5  795.2  503.32
附着百分比
干附着百分比率根据下面的系列公式计算。这些公式描述在Wellington Sears Handbook of Industrial Textiles,Sabit Adanur,PH.D.copyright 1995,p.179中。
加入量(%)=配方的浓度(%)×湿附着(%)
由此从以下公式获得表中的%干附着值。
%干附着=((已处理织物湿重/未处理织物干重)×100)-100×处理配方的%固体(TS)
颜色测量
颜色测量指借助能用于客观评价和定量物体间颜色差别的三个数字解释颜色的视觉感觉。可用仪器测量从物体表面反射的光谱,并将该光谱翻译成关于视觉颜色感觉的一系列数字。例如,主观术语“明亮”可用由颜色测量仪器获得的客观量“亮度”来定量。通过这样的方法测量颜色:取已打印织物,如果需要可蒸该打印织物;冷却并干燥该打印织物;然后用制造商描述的标准操作过程,将打印区置于带有Miniscan XE 45/0测量头的Hunter Spectrophotometer(HunterAssociates Laboratory,Inc.,11491 Sunset Hills Road,Reston,Va.22090制造)的测量孔中。由于所用织物不完全不透明,因此在测量期间将试样置于标准白色校正片(Hunter Associates Laboratory,Inc.)上。由于颜色的视觉感觉取决于许多方面,包括用于观察物体的光源的类型(例如直接日光、钨丝灯等),以及物体占据的观察者视野的大小,所以在测量颜色时也必须规定这些参数。用D65光源和10度观察者设置获得色度数据。
ΔE*或颜色的量度变化根据以下公式计算:
ΔE*=[(L* 试样1-L* 试样2)2+(a* 试样1-a* 试样2)2+(b* 试样1-b* 试样2)2]0.5
ΔE*越大表示颜色变化越大。除非颜色强度通过固化步骤提高,否则ΔE*的较大增加一般表示褪色。该试验通常根据ASTM DM 224-93和ASTM E308-90进行。在ΔE*值小于3.0的情况下,通常认为肉眼不能观察到这种颜色变化。光密度计/分光光度计试验的详细描述见AATCC Technical Manual Vol 74,1999,p.369-375。
在本发明中,NMMO通过浸轧(浸渍和挤压方法)掺入实施例1的(吸液和涂料配方的)织物预处理结合溶液中。然而,作为选择的用这种溶液吸液织物的方法包括耗竭、喷涂和气刀涂覆。然后在上述温度的烘箱中干燥该织物。在干燥步骤后接着用运行速度为2.5-30m2/小时并采用纤维活性油墨的热喷墨打印机(Yuhan-Kimberly modelCMR)打印织物。这种油墨可从Formulabs,Sensient Company,SanDiego,California获得,通常描述在US 6451098 B1的比较例中。
打印后测试该织物颜色以获得以上ΔE公式要求的值。然后如下所述将织物清洗和/或清洗和蒸并进行颜色试验。观察到该织物上的颜色在清洗或蒸后显得更鲜艳/鲜明。将以下CIE L*a*b*测量与用不含NMMO的相同结合涂料处理,且同样经过清洗和蒸步骤的织物进行比较。
为了制备试验样品,将带涂覆纸衬里的棉府绸材料(基重6.5oz/yd2)133×72平纹组织送入用于打印的打印机中打印。这种纸包括粘合剂并已层压至衬里材料,以通过打印机进行处理。具体而言,该织物基材已在打印前层压到涂有粘合剂的纸衬里(以名称ProtecRite 6798从American Builtrite,Inc.获得)上,使基材很容易通过打印机处理。然后在清洗前将基材从衬里除去。由名称6798标记的涂有粘合剂的衬里纸包括具有5.4ml额定厚度、27oz/in初始粘合值、161bs/in抗拉强度和10%伸长率的纸。
为了视觉比较,每种颜色可打印两组试样(除标准试样外),一组具有本发明包括NMMO的涂层,而另一组不具有本发明的NMMO涂层(但仍包括涂料配方)。从已打印织物上除去衬里,并在标注的情况下用Jacquard Vertical Steamer在100℃下蒸织物25分钟。然后按如下清洗织物试样。
清洗时将试样置于诸如1升烧杯的合适尺寸的烧杯或容器中。然后将试样放在冷流水(约10-20℃)中约2分钟。然后从织物试样排掉冷水。然后在烧杯中再注入热水(约40-50℃),并在烧杯中每加仑水加入1盎司洗涤剂(Synthrapol)。
然后清洗织物试样约5分钟,并漂洗和排掉剩余的水。最后,用温水(约25-30℃)漂洗织物试样2分钟,接着用冷水(约10-20℃)再漂洗约1分钟。
目测并通过下表3-5中描述的颜色测量比较该棉打印制品。打印后将试样在环境条件下风干约15-20分钟,然后切成所述试样。然后清洗或清洗和/或蒸该试样。
活性红色油墨试验
为了对照,将活性红色油墨打印在涂有NMMO的材料(即用上述实施例1的涂料涂覆的材料)上,在环境条件下干燥30分钟并测量颜色。L*=35.46,a*=52.31,b*=2.05。然后将该活性红色油墨打印在非NMMO涂覆的材料(用不含NMMO的实施例1的涂料涂覆的材料)上。在用非NMMO处理的基材上打印的活性红色油墨的颜色座标与上述值相似,但没有记录。
将试样分成两组。一部分在颜色测量前进行蒸处理,然后清洗并在环境条件下干燥。第二试样在颜色测量前不蒸就清洗,并在环境条件下风干。
表3
NMMO预处理织物(实施例#1) L*  a*  b*  ΔE*
蒸和清洗 36.85  50.11  1.00  3.60
清洗 36.13  53.46  2.09
无NMMO的实施例#1的预处理织物 L*  a*  b*  ΔE*
蒸和清洗 31.95  50.65  10.17  11.97
清洗 37.51  48.15  -0.43
活性绿色油墨试验
为了对照,将活性绿色油墨打印在涂有NMMO的材料(即用上述实施例1的涂料涂覆的材料)上,在环境条件下干燥30分钟并测量颜色。L*=64.74,a*=-12.80,b*=62.02。然后将该活性绿色油墨打印在非NMMO涂覆的材料(用不含NMMO的实施例1的涂料涂覆的材料)上。在用非NMMO处理的基材上打印的活性绿色油墨的颜色座标与上述对于活性绿色的值相似,但没有记录。
将试样分成两组。一部分在颜色测量前进行蒸处理,然后清洗并在环境条件下干燥。第二试样在颜色测量前不蒸就清洗,并在环境条件下风干。
表4
NMMO预处理织物(实施例#1) L* a*  b*  ΔE*
蒸和清洗 64.71 -20.92  65.68  2.57
清洗 67.27 -20.88  65.85
无NMMO的实施例#1的预处理织物 L* a*  b*  ΔE*
蒸和清洗 64.90 -22.18  74.37  12.23
清洗 71.07 -28.57  65.92
活性蓝色油墨试验
为了对照,将活性蓝色油墨打印在涂有NMMO的材料(如以上彩色油墨试样)上,在环境条件下干燥30分钟并测量颜色。L*=37.00,a*=10.29,b*=-40.91。在用非NMMO(不含NMMO的涂料)处理的基材上打印的活性蓝色油墨的颜色座标与以上“蓝色”值相似,然而这些值没有记录。
将试样分成两组。一部分在颜色测量前进行蒸处理,然后清洗并在环境条件下干燥。第二试样在颜色测量前不蒸热就清洗,并在环境条件下风干。
表5
NMMO预处理织物(实施例#1) L*  a*  b*  ΔE*
蒸和清洗 31.94  13.05  -45.26  7.59
清洗 38.79  11.06  -47.86
无NMMO的实施例#1的预处理织物 L*  a* b*  ΔE*
蒸和清洗 25.06  13.18 -39.34  14.76
清洗 39.81  4.14 -38.71
蒸可用作印刷在棉上的染料的后处理。据认为通过打开纤维结构使染料渗入,并通过提供能量而促进染料与纤维反应,蒸至少部分促进染料的固定。用红色、绿色和蓝色活性染料基油墨试验获得的颜色数据表明,如果采用NMMO,经蒸和清洗后的颜色与蒸前清洗的颜色之间的色差较小,因此表明如果织物预处理涂料中采用NMMO,将需要较少的蒸热用于固定。因此从测试试样可见,无需蒸处理来固化油墨配方,打印本身也如此。还应注意经过NMMO处理的织物比打印的经过非NMMO处理的织物的颜色表现出更高的颜色鲜明性/深度。
虽然本发明已特别参考其优选实施方案进行了详细描述,但应该明白可对其进行许多修改、添加和节减,而不脱离以下权利要求规定的本发明的精神和范围。

Claims (21)

1、用于在打印前处理基材并增强喷墨油墨的图像显像和保持力的包含N-甲基吗啉-N-氧化物的含水基材涂料或吸液溶液。
2、用于增强喷墨油墨的图像显像和保持力的含有固体的含水涂料配方,包含:
a)N-甲基吗啉-N-氧化物;
b)阳离子聚合物或共聚物;和
c)织物柔顺剂。
3、权利要求2的含水涂料,其进一步含有脲。
4、权利要求2的含水涂料,其中所述涂料包括总固体约0.05-10%的N-甲基吗啉-N-氧化物。
5、权利要求2的含水涂料,其中所述涂料包括总固体约25-75%的阳离子聚合物或共聚物。
6、权利要求2的含水涂料,其中所述涂料包括总固体约5-20%的织物柔顺剂。
7、权利要求2的含水涂料,其进一步包括胶乳聚合物。
8、权利要求7的含水涂料,其中所述胶乳聚合物的含量为总固体的约0-50%。
9、权利要求2的含水涂料,其中所述总固体的含量为约10-50%。
10、权利要求2的含水涂料配方,其进一步包括脲。
11、权利要求13的含水涂料配方,其中所述脲的含量为总固体的约0.05-7%。
12、权利要求2的含水涂料配方,其进一步包括螯合剂。
13、用于增强活性染料基油墨的图像显像和保持力的包含固体的含水涂料配方,包含:
a)N-甲基吗啉-N-氧化物;
b)阳离子聚合物或共聚物;
c)织物柔顺剂;
d)脲;和
e)选自碳酸氢钠、碳酸钠或它们的结合的成分。
14、权利要求13的含水涂料配方,其中碳酸氢钠、碳酸钠或它们的结合的含量为总固体的约1-10%。
15、用于增强活性染料基油墨的图像显像和保持力的包含固体的含水涂料配方,包含:
a)N-甲基吗啉-N-氧化物;
b)阳离子聚合物或共聚物;
c)织物柔顺剂;
d)脲;和
e)多官能弱酸的铵盐。
16、权利要求15的含水涂料配方,其中所述铵盐选自草酸铵、酒石酸铵和硫酸铵。
17、权利要求16的含水涂料配方,其中所述铵盐的含量为总固体的约0.1-5.0%。
18、处理基材,以改善该基材上打印的酸性染料基喷墨油墨的粘合力、色牢度和耐洗坚牢度,且该基材可在打印后进行后处理步骤的方法,包括以下步骤:
a)提供基材,和
b)用包含N-甲基吗啉-N-氧化物、阳离子聚合物或共聚物、织物柔顺剂、脲和多官能弱酸的铵盐的含水涂料配方预处理该基材。
19、制备已打印基材,以改善该基材上打印的酸性染料基喷墨油墨的粘合力、色牢度和耐洗坚牢度的方法,包括以下步骤:
a)提供基材,
b)用包含NMMO、阳离子聚合物或共聚物、织物柔顺剂、脲以及硫酸铵、草酸铵或酒石酸铵的含水涂料配方处理该基材,
c)干燥该基材,
d)在该基材上打印酸性染料基油墨,和
e)非必需地后处理该已打印的基材。
20、处理基材,以改善该基材上打印的活性染料基喷墨油墨的粘合力、色牢度和耐洗坚牢度,且该基材可在打印后进行后处理步骤的方法,该方法包括以下步骤:
a)提供基材,和
b)用包含NMMO、阳离子聚合物或共聚物、织物柔顺剂、脲以及碳酸氢钠、碳酸钠或它们的结合的含水涂料配方预处理该基材。
21、制备已打印基材,以改善该基材上打印的活性染料基喷墨油墨的粘合力、色牢度和耐洗坚牢度的方法,包括以下步骤:
a)提供基材,
b)用包含NMMO、阳离子聚合物或共聚物、织物柔顺剂、脲以及碳酸氢钠、碳酸钠或它们的结合的含水涂料配方预处理该基材,
c)干燥该基材,
d)在该基材上打印活性染料基油墨,和
e)非必需地后处理该已打印的基材。
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