專利名稱：吸液溶液、用吸液/涂布溶液預處理基材以備數字打印的方法,和用該方法制備的基材的制作方法
技術領域：
本發明涉及用于數字打印的基材，特別是處理基材以備噴墨打印的方法，以及用該方法制備的基材。具體而言，本發明涉及單獨使用或與涂料配方結合使用，處理織物基材以備噴墨打印的吸液溶液、處理該織物的方法，以及用該方法制備的制品。該方法便于在常用的噴墨或激光打印裝置，例如寬幅或窄幅噴墨和激光打印機中使用這種織物。
背景技術：
噴墨打印方法是一種快速發展的、在商業上很重要的打印方法，因為它具有制備經濟、高質量、多色調打印件的能力。事實上，噴墨打印方法正成為制備窄幅和寬幅由圖表和文字組成的計算機生成圖像的彩色硬拷貝可選的打印方法。噴墨打印是非沖擊和非接觸的打印方法，其中電信號控制和引導墨滴或油墨流沉積在各種基材上。現有噴墨打印技術涉及通過壓電壓力、熱噴射或振蕩迫使墨滴穿過小噴嘴，并沉積在材料/打印介質(基材)表面。噴墨打印根據可處理基材的多樣性，以及可達到的打印質量和運行速度而具有相當多的用途。另外，噴墨打印是可數字控制的。
由于這些原因，噴墨打印方法已在工業標記和標識中廣泛采用。此外，噴墨打印方法還廣泛用于建筑和工程設計應用、醫學影像、辦公打印(文本和圖表)、地理圖像系統(例如地震數據分析和繪圖)、標志、顯示圖表(例如照片復制、商業和法庭圖表、圖表作品)等。最后，噴墨打印目前還用于在諸如棉、絲和人造織物的各種織物基材上產生圖像。
雖然迄今已有各種織物用作噴墨打印基材，但已證明織物基材是本領域的一個挑戰，因為它往往很難以這樣的方式打印，即使油墨滲入織物基材纖維之間的或纖維內部的間隙空間。油墨如果不能滲入這些間隙空間中，打印圖像就不太鮮艷且有時會模糊。因此，需要預處理織物基材的方法，使噴墨打印機的油墨滲入織物中的間隙空間，最終獲得更清晰的打印質量，以及更耐沖洗的方法。同樣需要通過這種預處理方法制備的織物基材，這種基材不會損失“打印能力”。還需要可用于各種基材上的處理這種基材的方法。
采用包含碳酸氫鈉、碳酸鈉和脲的吸液溶液是公知的。這種吸液溶液一般與諸如增稠劑的其他添加劑一道通過紡織廠用于油墨漿中，而不在打印前與涂料處理一起用于織物基材本身。然后將這種油墨漿圓網印刷到織物基材上。通過在常規絲網印刷方法中采用這種墨漿，該方法在印刷后會有大量染料被洗掉。
含有碳酸氫鈉、碳酸鈉和脲的含水涂料配方和含水吸液溶液現在同樣公知可與含水織物涂料配方一起用作預處理劑。在這方面，WO01/53107、WO 01/32974和WO 02/66731在此全文參考引用。雖然采用這種涂料以增強各種油墨對不同基材的接受性，但仍需要使這種基材的間隙空間保持開放的涂料/吸液溶液，以用于更深層的打印。
最后，雖然目前已公知用N-甲基嗎啉-N-氧化物(NMMO)作為共溶劑，以改善噴墨油墨本身的染料承載能力，例如US 6451098 B1和US 6596066 B2(這里都全文參考引用)中所描述的，但這種材料并沒有涉及織物預處理中分開改善的性能。
因此，本領域仍然需要可噴墨打印基材涂布/吸液溶液和預處理方法，其提供噴墨打印機成像期間和成像后在基材上的滲流最小的高光學密度。本領域同樣需要能應用到各種織物基材上的這種可噴墨打印的基材預處理方法。為此，本領域仍舊需要處理織物以接收噴墨油墨配方的方法，該方法能改善多種織物基材的色牢度和顏色強度。本發明旨在解決這種需求。
發明概述根據本發明已經發現，打印圖像的顏色強度和質量，以及噴墨油墨，特別是酸性和活性染料基噴墨油墨配方的粘合性能和/或色牢度，當這種油墨應用到各種可噴墨打印的基材上時，可通過用涂料配方結合含有N-甲基嗎啉-N-氧化物(NMMO)的吸液溶液對織物基材進行預處理來改善。
具體而言，可對一系列織物基材進行預處理，以改善酸性和活性染料基噴墨油墨配方以及其他噴墨油墨配方的色牢度和耐洗堅牢度。這種處理包括在打印前在織物基材上涂覆包括NMMO的含水預處理配方。這種預處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)。作為選擇，這種涂料配方可包括NMMO，但與分開的吸液配方一起涂敷。更進一步說，這種配方可以是與涂料配方分開的不同吸液溶液的一部分。
在一個實施方案中，預處理配方是含有NMMO，并進一步含有陽離子聚合物或共聚物和織物柔順劑的含水涂料配方(在一種涂料中同時包括涂料和吸液功能)的一部分。在另一個實施方案中，該涂料配方可進一步包括脲。
在又一個實施方案中，預處理配方是含有NMMO，并進一步包含陽離子聚合物或共聚物、織物柔順劑、脲和碳酸氫鈉、碳酸鈉或它們的結合的含水涂料配方(同時具有涂料和吸液功能)的一部分，該涂料配方設計成接收活性染料基油墨。作為選擇，該含水配方包含NMMO、上述相同的陽離子聚合物和織物柔順劑，但還包含脲和硫酸銨，以接收酸性染料基油墨。NMMO可以固體(例如粉)或水溶液(例如50％水溶液)的形式存在于配方中。
在具體實施方案中，含水涂料結合配方(含有吸液/涂料預處理劑)包括約0.05-10％的NMMO、約25-75％的陽離子聚合物或共聚物，以及約5-20％的織物柔順劑。作為選擇，該配方還可含有約0-50％(重量)的聚合膠乳粘合劑，以提高耐洗堅牢度。為了這種應用目的，這些以及以下百分比代表總固體百分比。各種配方的總固體含量一般在約10-50％。在一個作為選擇的實施方案中，NMMO的范圍為總固體的約2-5％。在另一個作為選擇的實施方案中，NMMO的范圍為總固體的約4-5％。在又一個作為選擇的實施方案中，陽離子聚合物的范圍為總固體的約25-40％。在又一個作為選擇的實施方案中，陽離子聚合物的范圍為總固體的約30-35％。在又一個作為選擇的實施方案中，織物柔順劑的范圍為總固體的約10-20％。在又一個作為選擇的實施方案中，織物柔順劑的范圍為總固體的約10-15％。
用于酸性或活性染料基油墨的基材預處理配方最好是包括約0.05-7％的脲。注意術語“預處理”在此用于描述用噴墨油墨打印前進行的處理。在某些實例中，預處理可以是包含吸液溶液的涂料。該涂料最好是將織物纖維涂覆至飽和(以便使涂料滲入纖維的間隙空間)。在作為選擇的實施方案中，該配方包括約2-5％的脲。在又一個作為選擇的實施方案中，該配方包括約3.5-4.75％的脲。
在用于酸性染料基油墨的基材預處理配方中，包含NMMO、陽離子聚合物、織物柔順劑和脲的配方中最好是還含有總固體約0.1-10％的硫酸銨。在作為選擇的實施方案中，最好是硫酸銨的含量為總固體的約0.1-5％。在又一個作為選擇的實施方案中，最好是硫酸銨的含量為總固體的約2-5％。
在用于活性染料基油墨的基材預處理配方中，最好是配方中含有總固體約1-10％的碳酸氫鈉、碳酸鈉或它們的結合。在作為選擇的實施方案中，最好是碳酸氫鈉、碳酸鈉或它們的結合的含量為總固體的約2-5％。
在又一個作為選擇的實施方案中，可將含水陽離子聚合物涂料與分開的NMMO、脲和碳酸氫鈉或碳酸鈉的吸液水溶液一起用于活性染料類。在又一個作為選擇的實施方案中，可將含水陽離子聚合物涂料配方與分開的NMMO、硫酸銨和脲的吸液水溶液一起用于酸性染料類。在這種分開的吸液配方中，最好是NMMO的含量(以總固體百分比計)為約5-10％，而其余成分的含量為約90-95％。應該注意，在以上每種配方中，NMMO可與水共存，以形成上述NMMO/水混合物。吸液溶液還可含有選自潤濕劑、消泡劑和表面活性劑的進一步的添加劑。
在又一個作為選擇的實施方案中，這種結合含水涂料包括NMMO、陽離子聚合物或共聚物、織物柔順劑、脲，以及選自草酸銨和酒石酸銨的多官能弱酸的銨鹽。在又一個作為選擇的實施方案中，涂料配方包括諸如乙二醇一乙醚、硫二甘醇或它們的結合的鞣劑。注意當術語“結合涂料”用于本申請中時，它指在一個配方中包括涂料和吸液功能的涂料。
類似的，在另一個作為選擇的實施方案中，不同的吸液溶液可包括NMMO、選自草酸銨和酒石酸銨的多官能弱酸的銨鹽和脲。在一個實施方案中，用于增強酸性染料基油墨的圖像顯像和保持力的含水吸液溶液包括NMMO、草酸銨和脲。
在又一個作為選擇的實施方案中，含水涂料配方本身可包括NMMO，但取決于旨在用于活性或酸性染料的分開的吸液溶液。在這種實施方案中，含水涂料將以上述類似的百分比包括NMMO、陽離子聚合物或共聚物和織物柔順劑。在又一個作為選擇的實施方案中，本發明考慮用任何上述NMMO配方處理的織物。
在又一個作為選擇的實施方案中，處理基材，以改善該基材上打印的噴墨油墨的粘合力、色牢度和耐洗堅牢度，而且該基材可在打印后進行后處理步驟的方法，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預處理該基材的步驟。
在又一個作為選擇的實施方案中，處理基材，以改善該基材上打印的噴墨油墨的粘合力、色牢度和耐洗堅牢度，而且該基材可在打印后進行后處理步驟的方法，包括提供基材和用包含NMMO、陽離子聚合物或共聚物、織物柔順劑和脲的含水涂料配方預處理該基材的步驟。
在又一個實施方案中，處理基材，以改善該基材上打印的酸性染料基噴墨油墨的粘合力、色牢度和耐洗堅牢度，而且該基材可在打印后進行后處理步驟的方法，包括提供基材和用包含NMMO、陽離子聚合物或共聚物、織物柔順劑、脲和硫酸銨的含水結合涂料配方預處理該基材的步驟。在另一個作為選擇的實施方案中，上述含水涂料配方除硫酸銨外還包括草酸銨或酒石酸銨(多官能弱酸的銨鹽)。
在又一個作為選擇的實施方案中，制備已打印基材，以改善該基材上打印的酸性染料基噴墨油墨的粘合力、色牢度和耐洗堅牢度的方法包括提供基材；用包含NMMO、陽離子聚合物或共聚物、織物柔順劑、脲，硫酸銨、草酸銨或酒石酸銨的含水結合涂料配方處理該基材；干燥該基材；將酸性染料基油墨打印在基材上，以及非必需地后處理以上步驟的已打印基材的步驟。這種后處理步驟可包括諸如蒸該已打印的基材的固化步驟。
在又一個實施方案中，處理基材，以改善該基材上打印的活性染料基噴墨油墨的粘合力、色牢度和耐洗堅牢度，而且該基材可在打印后進行后處理步驟的方法，包括提供基材；用包含NMMO、陽離子聚合物或共聚物、織物柔順劑、脲，以及碳酸氫鈉、碳酸鈉或它們的結合的含水結合涂料配方預處理該基材的步驟。
在又一個作為選擇的實施方案中，制備打印基材，以改善該基材上打印的活性染料基噴墨油墨的粘合力、色牢度和耐洗堅牢度的方法，包括提供基材；用包含NMMO、陽離子聚合物或共聚物、織物柔順劑、脲，碳酸氫鈉、碳酸鈉或它們的結合的含水結合涂料配方預處理該基材；干燥該基材；將活性染料基油墨打印在基材上；后處理以上步驟的已打印基材的步驟。這種后處理步驟可包括蒸已打印基材。
同樣可以設想的是，通過以上方法處理的基材和通過以上方法制備的打印制品同樣認為是本申請范圍內另外作為選擇的實施方案。
這些方法提供了染料固定的途徑，與化學種類或織物基材無關，盡管它們在諸如棉、人造絲和亞麻布的基于纖維素的基材上的應用更有益。該方法還對制備接收酸性和活性染料基噴墨油墨的織物特別有用。這種方法對在環境條件下干燥以外的任何進一步的油墨固化過程的需要減少。另外，諸如蒸或固化的后打印處理的效力可通過這種配方增強，減少了染料浪費并進一步增強了顏色鮮明性。最后，顏料或其他著色劑的固定可通過這些配方增強。
本發明的這些和其他特點和優點將在閱讀以下公開實施方案和附屬權利要求的詳細描述后變得明顯。
附圖簡述
圖1表示根據本發明處理可噴墨打印的織物基材的示例浸漬和擠壓方法的示意圖。
詳細描述本發明提供了包括NMMO的含水涂料/吸液結合配方(這種結合配方同時具有涂料和吸液溶液功能)、包括NMMO的分開的含水涂料、包括NMMO的分開的含水吸液溶液、無需加熱或后處理固化步驟就可改善可噴墨打印基材的粘合性能和/或色牢度/顏色強度和耐洗堅牢度的方法，以及包括用包含NMMO、陽離子聚合物或共聚物和織物柔順劑的含水涂料配方預處理織物基材的打印制品的方法。每種方法都涉及在打印前用含水配方預處理織物基材。
具體說，結合涂料配方(含有吸液/涂料預處理成分)理想地包括約0.05-10％(總固體的)NMMO、總固體約25-75％的陽離子聚合物或共聚物，和總固體約5-20％的織物柔順劑。作為選擇，該配方還可含有總固體約0-50％的聚合膠乳粘合劑，以增加耐洗堅牢度。這些百分比都基于總固體。配方的總固體含量一般在約10-50％范圍內。作為實例，如果NMMO的百分比為總固體的約10％，而配方的總固體含量為50％，則配方中NMMO的總固體百分比為約5％。出于本申請的目的，總固體百分比通過特定成分的干份數值除以該配方所有成分的總干份數來計算。為了分析溶液中的總固體，可用分析領域中常用的總固體分析儀。
在作為選擇的實施方案中，NMMO的范圍約為總固體的2-5％。在另一個作為選擇的實施方案中，NMMO的范圍約為總固體的4-5％。在又一個作為選擇的實施方案中，陽離子聚合物的范圍約為總固體的25-40％。在又一個作為選擇的實施方案中，陽離子聚合物的范圍約為總固體的30-35％。在另一個作為選擇的實施方案中，織物柔順劑的范圍約為總固體的10-20％。在又一個作為選擇的實施方案中，織物柔順劑的范圍約為總固體的10-15％。
用于將用酸性和活性染料類油墨打印的基材的結合涂料預處理配方理想地包括約0.05-7％脲。在作為選擇的實施方案中，該配方包括約2-5％的脲。在又一個作為選擇的實施方案中，該配方包括約3.5-4.75％的脲。
在(接收)活性染料類油墨的結合涂料配方的情況下，最好是配方中含有總固體的約1-10％的碳酸氫鈉、碳酸鈉或它們的結合。在作為選擇的實施方案中，最好是碳酸氫鈉、碳酸鈉或它們的結合的含量為總固體的約2-5％。
在(接收)酸性染料類油墨的結合涂料配方的情況下，最好是配方中含有總固體的約0.1-10％的硫酸銨。在作為選擇的實施方案中，最好是硫酸銨的含量為總固體的約0.1-5％。在作為選擇的實施方案中，最好是硫酸銨的含量為總固體的約2-5％。
在另一個作為選擇的實施方案中，可將含水陽離子聚合物涂料與NMMO、脲和碳酸氫鈉或碳酸鈉的分開的吸液溶液一起用于活性染料類。在另一個作為選擇的實施方案中，可將含水陽離子聚合物涂料配方與NMMO、硫酸銨和脲的分開的吸液溶液一起用于酸性染料類。在這種分開的吸液配方中，吸液配方中NMMO的含量最好是總固體的約5-10％，而其余成分的含量為總固體的約90-95％。應該認識到在每種上述配方中，NMMO可與水溶液一起存在，以生成上述NMMO/水混合物。
在又一個作為選擇的實施方案中，結合含水涂料/吸液溶液包括NMMO、陽離子聚合物或共聚物、織物柔順劑、脲和選自硫酸銨、草酸銨和酒石酸銨的多官能弱酸的銨鹽。在又一個作為選擇的實施方案中，涂料配方包括諸如乙二醇一乙醚、硫二甘醇或它們的結合的鞣劑。
類似地，在另一個作為選擇的實施方案中，不同的吸液溶液可包括NMMO、脲和選自硫酸銨、草酸銨和酒石酸銨的多官能弱酸的銨鹽。在一個實施方案中，用于增強酸性染料基油墨的圖像顯像和保持力的吸液水溶液包括NMMO、草酸銨和脲。
在又一個作為選擇的實施方案中，含水涂料配方可本身包括NMMO，但取決于旨在用于活性或酸性染料的分開的吸液溶液。在這種實施方案中，含水涂料將以類似于上述的百分比包括NMMO、陽離子聚合物或共聚物和織物柔順劑。
在又一個實施方案中，處理基材，以改善該基材上打印的酸性染料基噴墨油墨的粘合力、色牢度和耐洗堅牢度，而且該基材可在打印后進行后處理步驟的方法，包括提供基材、用包含NMMO、陽離子聚合物或共聚物、織物柔順劑、脲和硫酸銨的含水涂料配方處理該基材的步驟。在另一個作為選擇的實施方案中，含水涂料配方除硫酸銨外還包括草酸銨或酒石酸銨。
在又一個作為選擇的實施方案中，制備已打印基材，以改善該基材上打印的酸性染料基噴墨油墨的粘合力、色牢度和耐洗堅牢度的方法，包括提供基材；用包含NMMO、陽離子聚合物或共聚物、織物柔順劑、脲和硫酸銨、草酸銨或酒石酸銨的含水涂料配方處理該基材；干燥該基材；將酸性染料基油墨打印在基材上，并后處理以上步驟的已打印基材的步驟。
在又一個實施方案中，處理基材，以改善該基材上打印的活性染料基噴墨油墨的粘合力、色牢度和耐洗堅牢度，而且該基材可在打印后進行后處理步驟的方法，包括提供基材；用包含NMMO、陽離子聚合物或共聚物、織物柔順劑、脲，以及碳酸氫鈉、碳酸鈉或它們的結合的含水涂料配方預處理該基材的步驟。
在又一個作為選擇的實施方案中，制備已打印基材，以改善該基材上打印的活性染料基噴墨油墨的粘合力、色牢度和耐洗堅牢度的方法，包括提供基材；用包含NMMO、陽離子聚合物或共聚物、織物柔順劑、脲和碳酸氫鈉、碳酸鈉或它們的結合的含水涂料配方預處理該基材；干燥該基材；將活性染料基油墨打印在基材上，以及后處理以上步驟的已打印基材的步驟。這種后處理步驟可通過蒸完成。
在一種理想的方法中，涂覆基材的方法包括用包括約1-10％NMMO、約25-75％陽離子聚合物或共聚物和約5-20％織物柔順劑的含水涂料配方處理織物基材。如上面所說明的那樣，這些百分比除另有說明外指總固體的百分比。
本發明還涉及已處理的可噴墨打印基材，其中所述處理包含NMMO、陽離子聚合物或共聚物和織物柔順劑的含水涂料配方。本發明理想的實施方案是已處理的可噴墨打印基材，其中含水涂料處理劑包含約1-10％NMMO、約25-75％陽離子聚合物或共聚物和約5-20％織物柔順劑。
織物基材預處理配方包括下述N-甲基嗎啉-N-氧化物。N-甲基嗎啉-N-氧化物(以下稱為NMMO)在摻入預處理或涂料配方中之前可以是10-50％的水溶液，作為選擇但可為固體粉末形式。
NMMO可從Milwaukee，Wisconsin的Aldrich Chemical Co.Inc.獲得。純NMMO的其他名稱包括CAS注冊號7529-22-8、4-甲基嗎啉4-氧化物、4-甲基嗎啉N-氧化物、4-甲基嗎啉氧化物、N-甲基嗎啉N-氧化物和NMO。因為NMMO強烈地結合水，它往往以水合的形式提供，例如作為兩倍半水合物(CAS注冊號80913-65-1)、N-甲基嗎啉N-氧化物水合物(2∶5)、CAS注冊號172158-61-1(嗎啉，4-甲基-，4-氧化物，與水的混合物)、CAS注冊號80913-66-2(NMMO與水未指定比例的混合物)、CAS注冊號70187-32-5(4-甲基嗎啉4-氧化物一水合物)、CAS注冊號85489-61-8(N-甲基嗎啉氧化物二水合物)。
由于NMMO是不揮發的，因此就留存在用其預處理并干燥的織物基材中。由于含水NMMO可用作纖維素的溶劑體系，因此它將類似地溶脹纖維素材料。另外，NMMO還可溶脹其他纖維。這種纖維可包括羊毛、尼龍和絲。現已發現當織物基材用含有NMMO的溶液吸液然后干燥時，幾乎所有NMMO及其結合水都保留在織物中。用于該體系是溶劑并具有溶脹纖維的能力，因此織物中的纖維就保持其溶脹狀態。現已發現在這種溶脹狀態中，纖維更具化學活性。此外，溶脹狀態使油墨著色劑更容易滲入纖維中，從而獲得更有效的最終打印。
金屬離子的存在會引起干燥期間不希望的反應，例如變黃。另外，游離金屬離子會導致以后涂覆在織物上的染料，或甚至在纖維上已有的任何增白劑產生不希望的色移。為此，可非必需地添加螯合劑，以螯合否則可能參加色移反應的游離金屬離子。這種螯合劑的實例包括作為Versene 100XL(四鈉鹽)從Dow Chemical of Midland，Michigan獲得的乙二胺四乙酸(EDTA)。
陽離子聚合物/共聚物在預處理配方中起到將帶相反電荷的陰離子染料分子吸引并固定在基材，特別是織物基材上的作用。這種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與織物纖維交聯的活性殘基或基團。這種陽離子樹脂可在主聚合物鏈或聚合物骨架中，或作為聚合物鏈中的側基結合電荷基團。這種聚合物還描述在WO01/32974中，在此全文參考引用。用于涂料中的陽離子聚合物可包括但不限于諸如二烯丙基二甲基氯化銨的二烯丙基二烷基銨單體的聚合物和共聚物、諸如丙烯酰氧乙基二甲基氯化銨或丙烯酰胺基乙基二甲基氯化銨單體的陽離子丙烯酸酯和丙烯酰胺、諸如甲基乙烯基吡啶氯化物的季銨化乙烯基吡啶，以及聚烷基胺聚合物和共聚物。這種體系中的共聚單體可由能調整聚合物分子的柔韌性、疏水性或機械性能的共聚單體組成。另外還可包括活性和/或自縮合單體，以增強其與織物纖維或配方中其他成分的粘合力。在主鏈中帶有帶電基團的陽離子聚合物的其他實例包括諸如Hercules Incorporation，Wilmington，Delaware的RetenTM204 LS和KymeneTM557 LX聚合物的表鹵代醇-胺聚合物。理想的陽離子聚合物樹脂的具體實例是從Imerys of Roswell，Georgia獲得的CP 7091 RV(7091 RV)，CP 7091 RV是二烯丙基二甲基氯化銨-二丙酮丙烯酰胺共聚物。
可用于本發明的涂料/吸液溶液/方法中的合適織物柔順劑包括但不限于Witco Corporation of Greenwich，Connecticut的Varisoft 222；同樣是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。合適的織物柔順劑包括陽離子或非離子的并為已打印織物基材的打印質量和圖像亮度作出貢獻的織物柔順劑。具體的織物基材最適合的織物柔順劑隨著織物基材而不同。例如，已發現織物柔順劑Varisoft 222(VS 222)對棉類織物樣品的效果更好，而Adogen 432對尼龍/合成彈力纖維織物樣品的效果更好。
在本發明另一個實施方案中，上述用于可噴墨打印基材的涂料處理劑或配方還可包含膠乳粘合劑，以便進一步增強著色劑在織物基材上的粘合力和/或耐水堅牢度。已經發現涂覆的包含膠乳粘合劑的噴墨可接受的基材提供了高的顏色強度和飽和度、優異的打印質量，芯吸或滲流現象減少，且油墨吸附性增強。此外，該涂料或處理配方在通過噴墨打印方法打印時提供了耐水的打印圖像，而無需諸如加熱、蒸、化學固定或輻照的打印后固化步驟。另外，本發明還涉及經過處理的可噴墨打印基材，其中處理包含上述含水涂料配方和膠乳粘合劑。
在該作為選擇的實施方案中的處理或涂料配方主要由NMMO、陽離子聚合物或共聚物、織物柔順劑和膠乳分散體或乳液形式的不溶于水的聚合物組成。具體而言，該處理配方可根據織物基材而包含約0-50％聚合膠乳粘合劑。膠乳增強聚合物可以是非離子的或陽離子的。僅為了舉例說明，該膠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-丙烯酸酯樹脂和其他陽離子或非離子膠乳。這些樹脂除固有的陽離子官能度外還可包括活性基團或自交聯基團。合適膠乳聚合物的實例包括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)膠乳乳液(乙烯-乙酸乙烯酯共聚物)。
含水涂料/吸液配方還可包含諸如熒光增白劑的影響成品基材的外觀或手感性能的其他添加劑。配方的總固體含量一般在約5-50％范圍，但最好是約10-50％，甚至最好約5-32％。
用于織物基材的處理配方(組合物)通過加入來自原料溶液或分散體，或在適當情況下作為固體的以上成分，并混合至均勻來制備。處理配方在織物基材上的應用可通過本領域普通技術人員公知的任何措施進行。例如，織物基材可通過標準浸軋(浸漬和擠壓)方法處理，并在空氣對流烘箱中干燥，當然也可采用本領域普通技術人員公知的任何合適的織物干燥措施。對于浸軋方法，先用該配方浸漬，然后通過擠壓輥擠壓掉多余的配方。從圖1所示的處理可噴墨打印基材的浸漬和擠壓方法10的示意圖可見，織物基材20從進料輥30展開，然后浸入浸漬器罐/浴40中足夠長時間，使其被處理配方飽和。然后使織物基材通過壓力擠壓輥組44和48。輥上的壓力應在約10-120psig范圍內，但最好是在約10-65psig范圍內，取決于所用織物基材的類型和所用處理配方的總固體含量。壓力擠壓輥將涂料均勻擠壓到基材上，使其滲入基材表面。這些輥可以是橡膠輥或鋼輥，然而理想的是一組輥中至少一個輥是橡膠輥。織物基材通過擠壓輥后進入干燥機50。干燥機可包括支撐織物基材的拉幅機，其本身也可根據待干燥基材的性質而包括多個順序連接的干燥機。干燥溫度最好在約200-325范圍內，更理想的是約220-250。典型的干燥時間為約30秒-3分鐘。干燥后將經處理的成品織物基材卷繞在卷取輥52上。該織物基材可卷成卷后儲存，或送至第二層壓步驟中以備用于噴墨打印。關于這一點，可將織物基材層壓到支撐背襯上以便于打印，下面將進一步描述。
采用這種應用方法，織物基材的干附著率可達約0.5％-約50％。干附著率最好是約3-約20％。更好的干附著率是約6-約15％。織物基材的濕附著率一般為約30-150％。這種濕附著率最好是約80-120％。這些術語將通過下文提出的公式定義。
可根據本發明方法進行處理的基材有許多種，它們包括紙、織物、無紡織物、膜等，優選織物基材。這種織物可包括棉、絲、羊毛、聚酯、人造絲、尼龍，以及它們的混和物。此外，公開的噴墨基材可通過或不通過涉及使用加熱、輻照或加壓的進一步的打印后固化步驟(諸如例如加熱、蒸和熨燙的后處理步驟)提供本文公開的益處。理想的是這種已處理基材僅通過對打印圖像的環境溫度或室溫固化或干燥就能給著色劑提供粘合力和/或色牢度。然而應該注意的是，盡管該方法并不必需要進行打印后的固化步驟，但打印后的固化步驟可進一步增強基材上打印圖像的色牢度和耐洗堅牢度。可通過這些配方處理的各種織物的基重可在約2盎司/平方碼(osy)至約9osy之間。
可用于將在這種基材上打印的噴墨打印機中的染料種類包括酸性染料、活性染料、直接染料、偶氮染料、硫化染料、改性染料、聚合染料、共聚染料或本領域普通技術人員公知的其他類型著色劑。此外，顏料著色劑可用于在這種基材上打印的噴墨打印機中。另外，已發現當用含有諸如本說明書全文參考引用的US 5897694中描述的添加劑的油墨打印這種基材時，可強化這種基材處理，以提供增強的色牢度和耐洗堅牢度。另外，可用諸如US 6451098中描述的包含高染料承載溶劑的油墨進一步增強顏色保持力。
根據本發明又一個實施方案，提供了通過上述方法制備，并采用這里描述的已處理織物基材的基材和制品。這種制品可包括例如旗幟、壁紙和其他家用裝飾產品。因此根據本發明，打印在本申請描述的已處理基材上的噴墨打印圖像，即使使打印基材與水反復接觸，也能阻止所述圖像從所述基材上被除去。這種反復接觸可由對制品的常規使用、偶然遭受液體和該制品的日常洗滌導致。當根據本發明的制品包括包含在其上噴墨打印的圖像的已處理基材時，所得圖像充分附著在所述基材上，以阻止圖像在清洗所述制品時被除去，并表現出清晰的圖像質量。本發明將通過以下實施例進一步描述。然而這些實施例并不解釋為以任何方式構成對本發明精神或范圍的限制。
實施例1在第一實施例中，將下表1的涂料配方按下面的描述加到棉織物中并在100℃下干燥。然后根據描述打印該織物，并根據下面L*a*b*測量描述中的說明蒸和/或洗滌。
表1
對實施例1而言，將成分1、2和3與1/2的水混合形成第一溶液。然后將成分4和剩余的水與成分6、7、8和9混合形成第二溶液。先采用浸軋施加第二溶液并在100℃的對流空氣烘箱中干燥，并通過浸軋在涂層上涂覆第一溶液，同樣在100℃下干燥。總固體含量百分比約12％。對以上配方的干附著百分比約9-10％。這表示濕附著百分比約90-99％。浸軋速度為15-60英尺/分鐘，理想的是在20-60psig壓力輥下獲得20-30英尺/分鐘的速度。
實施例2在第二實施例中，在相同制備條件下將下表2的涂料配方加到棉織物中并在100℃下干燥。
表2
附著百分比干附著百分比率根據下面的系列公式計算。這些公式描述在Wellington Sears Handbook of Industrial Textiles，Sabit Adanur，PH.D.copyright 1995，p.179中。
加入量(％)＝配方的濃度(％)×濕附著(％)由此從以下公式獲得表中的％干附著值。
％干附著＝((已處理織物濕重/未處理織物干重)×100)-100×處理配方的％固體(TS)顏色測量顏色測量指借助能用于客觀評價和定量物體間顏色差別的三個數字解釋顏色的視覺感覺。可用儀器測量從物體表面反射的光譜，并將該光譜翻譯成關于視覺顏色感覺的一系列數字。例如，主觀術語“明亮”可用由顏色測量儀器獲得的客觀量“亮度”來定量。通過這樣的方法測量顏色取已打印織物，如果需要可蒸該打印織物；冷卻并干燥該打印織物；然后用制造商描述的標準操作過程，將打印區置于帶有Miniscan XE 45/0測量頭的Hunter Spectrophotometer(HunterAssociates Laboratory，Inc.，11491 Sunset Hills Road，Reston，Va.22090制造)的測量孔中。由于所用織物不完全不透明，因此在測量期間將試樣置于標準白色校正片(Hunter Associates Laboratory，Inc.)上。由于顏色的視覺感覺取決于許多方面，包括用于觀察物體的光源的類型(例如直接日光、鎢絲燈等)，以及物體占據的觀察者視野的大小，所以在測量顏色時也必須規定這些參數。用D65光源和10度觀察者設置獲得色度數據。
ΔE*或顏色的量度變化根據以下公式計算ΔE*＝[(L*試樣1-L*試樣2)2+(a*試樣1-a*試樣2)2+(b*試樣1-b*試樣2)2]0.5ΔE*越大表示顏色變化越大。除非顏色強度通過固化步驟提高，否則ΔE*的較大增加一般表示褪色。該試驗通常根據ASTM DM 224-93和ASTM E308-90進行。在ΔE*值小于3.0的情況下，通常認為肉眼不能觀察到這種顏色變化。光密度計/分光光度計試驗的詳細描述見AATCC Technical Manual Vol 74，1999，p.369-375。
在本發明中，NMMO通過浸軋(浸漬和擠壓方法)摻入實施例1的(吸液和涂料配方的)織物預處理結合溶液中。然而，作為選擇的用這種溶液吸液織物的方法包括耗竭、噴涂和氣刀涂覆。然后在上述溫度的烘箱中干燥該織物。在干燥步驟后接著用運行速度為2.5-30m2/小時并采用纖維活性油墨的熱噴墨打印機(Yuhan-Kimberly modelCMR)打印織物。這種油墨可從Formulabs，Sensient Company，SanDiego，California獲得，通常描述在US 6451098 B1的比較例中。
打印后測試該織物顏色以獲得以上ΔE公式要求的值。然后如下所述將織物清洗和/或清洗和蒸并進行顏色試驗。觀察到該織物上的顏色在清洗或蒸后顯得更鮮艷/鮮明。將以下CIE L*a*b*測量與用不含NMMO的相同結合涂料處理，且同樣經過清洗和蒸步驟的織物進行比較。
為了制備試驗樣品，將帶涂覆紙襯里的棉府綢材料(基重6.5oz/yd2)133×72平紋組織送入用于打印的打印機中打印。這種紙包括粘合劑并已層壓至襯里材料，以通過打印機進行處理。具體而言，該織物基材已在打印前層壓到涂有粘合劑的紙襯里(以名稱ProtecRite6798從American Builtrite，Inc.獲得)上，使基材很容易通過打印機處理。然后在清洗前將基材從襯里除去。由名稱6798標記的涂有粘合劑的襯里紙包括具有5.4ml額定厚度、27oz/in初始粘合值、161bs/in抗拉強度和10％伸長率的紙。
為了視覺比較，每種顏色可打印兩組試樣(除標準試樣外)，一組具有本發明包括NMMO的涂層，而另一組不具有本發明的NMMO涂層(但仍包括涂料配方)。從已打印織物上除去襯里，并在標注的情況下用Jacquard Vertical Steamer在100℃下蒸織物25分鐘。然后按如下清洗織物試樣。
清洗時將試樣置于諸如1升燒杯的合適尺寸的燒杯或容器中。然后將試樣放在冷流水(約10-20℃)中約2分鐘。然后從織物試樣排掉冷水。然后在燒杯中再注入熱水(約40-50℃)，并在燒杯中每加侖水加入1盎司洗滌劑(Synthrapol)。
然后清洗織物試樣約5分鐘，并漂洗和排掉剩余的水。最后，用溫水(約25-30℃)漂洗織物試樣2分鐘，接著用冷水(約10-20℃)再漂洗約1分鐘。
目測并通過下表3-5中描述的顏色測量比較該棉打印制品。打印后將試樣在環境條件下風干約15-20分鐘，然后切成所述試樣。然后清洗或清洗和/或蒸該試樣。
活性紅色油墨試驗為了對照，將活性紅色油墨打印在涂有NMMO的材料(即用上述實施例1的涂料涂覆的材料)上，在環境條件下干燥30分鐘并測量顏色。L*＝35.46，a*＝52.31，b*＝2.05。然后將該活性紅色油墨打印在非NMMO涂覆的材料(用不含NMMO的實施例1的涂料涂覆的材料)上。在用非NMMO處理的基材上打印的活性紅色油墨的顏色座標與上述值相似，但沒有記錄。
將試樣分成兩組。一部分在顏色測量前進行蒸處理，然后清洗并在環境條件下干燥。第二試樣在顏色測量前不蒸就清洗，并在環境條件下風干。
表3
活性綠色油墨試驗為了對照，將活性綠色油墨打印在涂有NMMO的材料(即用上述實施例1的涂料涂覆的材料)上，在環境條件下干燥30分鐘并測量顏色。L*＝64.74，a*＝-12.80，b*＝62.02。然后將該活性綠色油墨打印在非NMMO涂覆的材料(用不含NMMO的實施例1的涂料涂覆的材料)上。在用非NMMO處理的基材上打印的活性綠色油墨的顏色座標與上述對于活性綠色的值相似，但沒有記錄。
將試樣分成兩組。一部分在顏色測量前進行蒸處理，然后清洗并在環境條件下干燥。第二試樣在顏色測量前不蒸就清洗，并在環境條件下風干。
表4
活性藍色油墨試驗為了對照，將活性藍色油墨打印在涂有NMMO的材料(如以上彩色油墨試樣)上，在環境條件下干燥30分鐘并測量顏色。L*＝37.00，a*＝10.29，b*＝-40.91。在用非NMMO(不含NMMO的涂料)處理的基材上打印的活性藍色油墨的顏色座標與以上“藍色”值相似，然而這些值沒有記錄。
將試樣分成兩組。一部分在顏色測量前進行蒸處理，然后清洗并在環境條件下干燥。第二試樣在顏色測量前不蒸熱就清洗，并在環境條件下風干。
表5
蒸可用作印刷在棉上的染料的后處理。據認為通過打開纖維結構使染料滲入，并通過提供能量而促進染料與纖維反應，蒸至少部分促進染料的固定。用紅色、綠色和藍色活性染料基油墨試驗獲得的顏色數據表明，如果采用NMMO，經蒸和清洗后的顏色與蒸前清洗的顏色之間的色差較小，因此表明如果織物預處理涂料中采用NMMO，將需要較少的蒸熱用于固定。因此從測試試樣可見，無需蒸處理來固化油墨配方，打印本身也如此。還應注意經過NMMO處理的織物比打印的經過非NMMO處理的織物的顏色表現出更高的顏色鮮明性/深度。
雖然本發明已特別參考其優選實施方案進行了詳細描述，但應該明白可對其進行許多修改、添加和節減，而不脫離以下權利要求規定的本發明的精神和范圍。
權利要求
1.用于在打印前處理基材并增強噴墨油墨的圖像顯像和保持力的包含N-甲基嗎啉-N-氧化物的含水基材涂料或吸液溶液。
2.用于增強噴墨油墨的圖像顯像和保持力的含有固體的含水涂料配方，包含a)N-甲基嗎啉-N-氧化物；b)陽離子聚合物或共聚物；和c)織物柔順劑。
3.權利要求2的含水涂料，其進一步含有脲。
4.權利要求2的含水涂料，其中所述涂料包括總固體約0.05-10％的N-甲基嗎啉-N-氧化物。
5.權利要求2的含水涂料，其中所述涂料包括總固體約25-75％的陽離子聚合物或共聚物。
6.權利要求2的含水涂料，其中所述涂料包括總固體約5-20％的織物柔順劑。
7.權利要求2的含水涂料，其進一步包括膠乳聚合物。
8.權利要求7的含水涂料，其中所述膠乳聚合物的含量為總固體的約0-50％。
9.權利要求2的含水涂料，其中所述總固體的含量為約10-50％。
10.權利要求2的含水涂料配方，其進一步包括脲。
11.權利要求13的含水涂料配方，其中所述脲的含量為總固體的約0.05-7％。
12.權利要求2的含水涂料配方，其進一步包括螯合劑。
13.用于增強活性染料基油墨的圖像顯像和保持力的包含固體的含水涂料配方，包含a)N-甲基嗎啉-N-氧化物；b)陽離子聚合物或共聚物；c)織物柔順劑；d)脲；和e)選自碳酸氫鈉、碳酸鈉或它們的結合的成分。
14.權利要求13的含水涂料配方，其中碳酸氫鈉、碳酸鈉或它們的結合的含量為總固體的約1-10％。
15.用于增強活性染料基油墨的圖像顯像和保持力的包含固體的含水涂料配方，包含a)N-甲基嗎啉-N-氧化物；b)陽離子聚合物或共聚物；c)織物柔順劑；d)脲；和e)多官能弱酸的銨鹽。
16.權利要求15的含水涂料配方，其中所述銨鹽選自草酸銨、酒石酸銨和硫酸銨。
17.權利要求16的含水涂料配方，其中所述銨鹽的含量為總固體的約0.1-5.0％。
18.處理基材，以改善該基材上打印的酸性染料基噴墨油墨的粘合力、色牢度和耐洗堅牢度，且該基材可在打印后進行后處理步驟的方法，包括以下步驟a)提供基材，和b)用包含N-甲基嗎啉-N-氧化物、陽離子聚合物或共聚物、織物柔順劑、脲和多官能弱酸的銨鹽的含水涂料配方預處理該基材。
19.制備已打印基材，以改善該基材上打印的酸性染料基噴墨油墨的粘合力、色牢度和耐洗堅牢度的方法，包括以下步驟a)提供基材，b)用包含NMMO、陽離子聚合物或共聚物、織物柔順劑、脲以及硫酸銨、草酸銨或酒石酸銨的含水涂料配方處理該基材，c)干燥該基材，d)在該基材上打印酸性染料基油墨，和e)非必需地后處理該已打印的基材。
20.處理基材，以改善該基材上打印的活性染料基噴墨油墨的粘合力、色牢度和耐洗堅牢度，且該基材可在打印后進行后處理步驟的方法，該方法包括以下步驟a)提供基材，和b)用包含NMMO、陽離子聚合物或共聚物、織物柔順劑、脲以及碳酸氫鈉、碳酸鈉或它們的結合的含水涂料配方預處理該基材。
21.制備已打印基材，以改善該基材上打印的活性染料基噴墨油墨的粘合力、色牢度和耐洗堅牢度的方法，包括以下步驟a)提供基材，b)用包含NMMO、陽離子聚合物或共聚物、織物柔順劑、脲以及碳酸氫鈉、碳酸鈉或它們的結合的含水涂料配方預處理該基材，c)干燥該基材，d)在該基材上打印活性染料基油墨，和e)非必需地后處理該已打印的基材。
全文摘要
制備已打印基材，以改善該基材上打印的包括活性和酸性染料基噴墨油墨的噴墨油墨的粘合力、色牢度和耐洗堅牢度的方法，該方法包括以下步驟提供基材；用包含NMMO、陽離子聚合物或共聚物和織物柔順劑的含水涂料配方處理該基材；用脲和選自碳酸氫鈉、碳酸鈉或它們的結合的組分，或多官能弱酸的銨鹽的吸液水溶液處理該基材；干燥該基材；根據涂層不同而將含有酸性或活性染料基油墨的噴墨油墨打印在該基材上，以及非必需地通過固化步驟后處理該已打印的基材。
文檔編號D06P1/52GK1863961SQ200480028955
公開日2006年11月15日 申請日期2004年8月30日 優先權日2003年10月16日
發明者A·S·巴維爾, J·利 申請人:金伯利-克拉克環球有限公司