喷墨印花颜料墨水及喷墨印花方法

摘要

一种喷墨印花颜料墨水及喷墨印花方法，喷墨印花颜料墨水按重量百分比包括：10％-30％有机颜料分散液；0.1％-25％胶粘剂；0.1％-10％的第一种物质；0.1％-10％的第二种物质；第一种物质为具有通式R-O-QnA-M+的化合物，其中R是烷基、芳基、烷芳基或烯烃基；Q是重复的乙氧基或丙氧基，且4＜n≤10；A-是硫酸根、磺酸根或磷酸根；M+是钾离子、钠离子、锂离子或铵离子；第二种物质为具有通式XQnR′-Y-R的化合物，其中X是羟基或氨基；Q是重复的乙氧基或丙氧基，且4＜n≤10，R′是C1到C6的烷基；Y是氧、氮或硫；R是烷基、芳基、烷芳基或烯烃基。具有良好的储存稳定性好，且不易堵塞喷头。

说明书

技术领域

本发明涉及一种喷墨印花方法及其所使用的喷墨印花设备和喷墨印花墨水，特别是一种在纯棉或至少含棉50％以上的织物上直接进行喷墨印花的方法、喷墨印花设备和喷墨印花墨水。

背景技术

数码喷墨印花作为纺织行业的一种先进技术，通过计算机控制喷印系统，将墨水直接喷射到棉、麻、丝、化纤等织物表面，从而印出各种图案和花纹。与传统的印花工艺相比，数码喷墨印花省去制版过程，生产效率高且生产过程无污染。

目前数码喷墨印花用到的墨水主要有两类：染料型和颜料型。染料型墨水根据所使用染料的不同分为分散染料、酸性染料和活性染料三种墨水，由于染料型墨水是通过染料与纤维发生反应而结合，所以针对不同的纤维，需要选择不同的染料墨水，其中纯棉织物受其织品本身特性的限制，多采用活性染料墨水。染料型墨水的喷墨印花工艺复杂，织品需要上浆处理，喷印后还需要汽蒸、水洗、烘干等工序，在生产过程中会产生废水污染环境，且生产的织品耐光性差。而颜料型墨水中的颜料不与纤维发生反应，是通过媒介与纤维结合，印花工艺简单，可以进行直接喷印，加上颜料型墨水耐光和耐水性好，因此近年来得到广泛重视。

颜料对任何纤维都没有亲和力，也就是说颜料本身不能上染、固着在任何普通纤维上。因此喷墨印花过程中，主要是通过在颜料型喷墨印花墨水中使用胶粘剂，利用胶粘剂的胶粘成膜性能增加墨水与织物之间的粘结性，从而在烘焙固色过程中在织物表面形成连续致密的、具有耐干湿摩擦性能的印花膜。但由于胶粘剂多为大分子量大颗粒树脂，不但容易导致墨水的打印流畅性差，在喷墨印花过程中容易堵塞喷头，还会造成储存稳定性不好，易于沉积。

发明内容

本发明要解决的技术问题之一是提供一种适用于纯棉织物或含有至少50％棉的织物的新喷墨印花颜料墨水，具有良好的储存稳定性好，且不易堵塞喷头。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：喷墨印花颜料墨水，其特征在于，按重量百分比，包括：10％-30％有机颜料分散液；0.1％-25％胶粘剂；0.1％-10％的第一种物质；0.1％-10％的第二种物质；1％-30％润湿剂；1％-20％渗透剂；30％-60％去离子水；其中，第一种物质为具有通式R-O-Q_nA^-M⁺的化合物，其中R是烷基、芳基、烷芳基或烯烃基；Q是重复的乙氧基或丙氧基，且4＜n≤10；A^-是硫酸根、磺酸根或磷酸根；M⁺是钾离子、钠离子、锂离子或铵离子；第二种物质为具有通式XQ_nR′-Y-R的化合物，其中X是羟基或氨基；Q是重复的乙氧基或丙氧基，且4＜n≤10，R′是C1到C6的烷基；Y是氧、氮或硫；R是烷基、芳基、烷芳基或烯烃基。

本发明中的第一种物质和第二种物质分散在颜料和胶粘剂表面时，形成薄膜或双电层，可使分散相带有电荷，以阻止分散相的小液滴互相凝结，从而形成稳定的乳浊液，避免了颜料颗粒及胶粘剂颗粒凝聚造成的墨水沉积，不但提高了墨水的储存稳定性，还提高了颜料的利用率及墨水的耐水性。另外，第一种物质和第二种物质配合使用，可以起到良好的协同作用。此外，本发明通过合理选择各组份的用量，有效地改善了颜料型纺织墨水的打印流畅性，防止堵塞喷头。此外，还可以提升颜料与织物之间的亲和力，改善织物的耐水洗性能。

本发明要解决的另一技术问题是提供一种在纯棉或至少含棉50％的织物上使用上述喷墨印花颜料墨水形成印花的方法。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：喷墨印花方法，包括以下步骤：将权利要求1至5中任一种喷墨印花颜料墨水用喷墨印花装置喷印到纯棉或至少含棉50％的织物上；将织物在温度在150℃-180℃温度下加热固色30秒至3分钟固色。

较好的方案为织物系在接触式干热设备中加热固色。

本发明喷墨印花颜料墨水对有机颜料没有限制，可以与现有技术中喷墨印花颜料墨水所使用的有机颜料相同，包括但不限于市售的有机颜料分散液、进行过表面接枝的自分散颜料、传统树脂分散的颜料分散液等，例如：美国Cabot公司的Cab-O-JetTM200、Cab-O-JetTM 300、Cab-O-JetTM 400等。有机颜料分散液的用量通常在1％-30％之间，优选10-25％。

本发明喷墨印花颜料墨水中的胶粘剂可以选择乳液型树脂，如乙氧基聚氨酯类、苯乙烯丙烯酸类树脂。按重量百分比，胶粘剂的添加量为0.1-25％，优选为10-20％。

本发明喷墨印花颜料墨水中的润湿剂没有限制，可以与现有技术中喷墨印花颜料墨水所使用的润湿剂相同，优选乙二醇、二甘醇、三甘醇、1，2-丙二醇、1，3-丙二醇、1，4-丁二醇、1，5-戊二醇、1，6-己二醇、平均分子量为200、400、600、900、1000、1500的聚乙二醇、平均分子量为425、725、1000、2000的聚丙二醇。按重量百分比，润湿剂的添加量为1-30％，优选5-15％。润湿剂用量过高会导致在基材上很难干燥，过低则易造成基材润湿不充分。此外，润温剂的用量过高或过低对打印流畅性能也有一定的影响。

本发明喷墨印花颜料墨水中的渗透剂没有限制，可以与现有技术中喷墨印花颜料墨水所使用的渗透剂相同，优选吡咯烷酮、N-甲基-1，2-吡咯烷酮等，渗透剂的添加量为1-20％，优选5-10％。

本发明喷墨印花颜料墨水中还可以包括消泡剂，消泡剂可以与现有技术中喷墨印花颜料墨水所使用的消泡剂相同，比如Surfynol104H、Surfynol DF-37等。按重量百分比，消泡剂的添加量为0-5％。

本发明喷墨印花颜料墨水中还包括杀菌剂，可以与现有技术中喷墨印花颜料墨水所使用的杀菌剂相同，如Proxel GXL。按重量百分比，杀菌剂的添加量为0-0.2％

本发明喷墨印花颜料墨水中的第一种物质为具有通式R-O-QnA-M+的化合物，其中R是烷基、芳基、烷芳基或烯烃基；Q是重复的乙氧基或丙氧基，且4＜n≤10 A-是硫酸根、磺酸根或磷酸根；M+是钾离子、钠离子、锂离子或铵离子。优选的，通式R-O-QnA-M+中的A-是硫酸根；M+是钠离子、锂离子。更优选的，第一种物质为脂肪醇醚硫酸钠、烷基苯基醚硫酸钠，如月桂醇聚氧乙烯醚硫酸钠，壬基苯酚聚氧乙烯醚硫酸钠、辛基苯酚聚氧乙烯醚硫酸钠中的任一种或它们中任意几种的混合物。按重量百分比，第一种物质的添加量为0.1-10％，优选2％-6％。

本发明喷墨印花颜料墨水中的第二种物质为具有通式XQ_nR’-Y-R的化合物，其中X是羟基或氨基；Q是重复的乙氧基或丙氧基，且4＜n≤10；R’是C1到C6的烷基；Y是氧、氮或硫；R是烷基、芳基、烷芳基或烯烃基。优选的，通式XQ_nR’-Y-R中的X为羟基，Y为硫。更优选的，第二种物质可以为烷基硫醇乙氧化物、芳基硫醇乙氧化物或烯烃基硫醇乙氧化物，或它们的混合物。按重量百分比，第二种物质的添加量为0.1-10％，优选0.5％-3％。

本发明的喷墨印花颜料墨水可以通过以下方法配制：

步骤一：按重量百分比，准备原料：

10％-30％颜料分散液；

0.1％-25％乳液型树脂；

0.1％-10％的第一种物质；

0.1％-10％的第二种物质；

1％-30％润湿剂；

1％-20％渗透剂；

0-5％消泡剂；

0-0.2％杀菌剂；

30％-60％去离子水。

将除乳液型树脂及有机颜料分散液以外的各组份在反应釜中混合，然后向反应釜中加入乳液型树脂，低速搅拌1小时，再加入有机颜料分散液。密闭搅拌3小时，将混合液静置陈化12小时。用1.2um滤芯过滤，得喷墨印花颜料墨水。

本发明的喷墨印花颜料墨水可以通过大幅面喷墨打印装置直接喷印至纯棉织物或含棉至少50％的混纺织物上，加热固色后形成所需要的图案。使用上述喷墨印花颜料墨水在纯棉织物或含棉至少50％的混纺织物上进行喷墨印花的方法可以包括以下步骤：

1、调节纯棉织物或含棉至少50％的混纺织物距离大幅面喷墨打印装置的打印头的距离2-3mm；

2、在与大幅面喷墨打印装置相连的电子计算机上设置好图案；

3、开启打印机；

4、织物进入打印装置，开始打印图案；

5、将带有打印图案的织物进行加热固色后得到带有图案的织物成品。

上述方法中步骤1-3的顺序没有先后，可视情况调整。

上述方法步骤5中加热固色的方法可与现有技术中的加热固色方法相同，如可以在烘箱中加热，还可以采用接触式干热方式加热。加热温度可以为150-180℃，加热时间可以为30s-3min。

以下通过具体实施例来详细说明本发明，但本发明并不局限于此。

具体实施方式

本发明以上及以下提及的各组分的百分比均为重量百分比，除特殊说明的以外，均是该组分占喷墨印花颜料墨水总重量的百分比。

1、喷墨印花颜料墨水

按表一所示重量百分比组成配制实施例1-4和比较例1-4的喷墨印花颜料墨水，其中有机颜料颜料分散液中有机颜料的重量百分比含量25％。

表一：实施例1-2和比较例1-4喷墨印花颜料墨水组成(wt％)

2、性能测试

将上述表一中的五种颜料型纺织墨水分别按照如下步骤进行打印：

1、调整纯棉织物与喷墨打装装置的打印头的距离2-3mm；

2、在电子计算机上设置打印图案，开启打印机，织物进入打印机开始打印；

3、带有打印图案的织物通过打印机出纸托架进入恒温加热系统，温度设置为160℃，调整加热时间在1min，加热固色后得织物成品。

对墨水及经过上述喷墨印花得到的织物成品按如下测试项目进行性能评价：

测试项目1：颜料型纺织墨水打印流畅性能

取上述墨水各500ml，在大幅面喷墨打装装置上进行打印，打印介质为纯棉棉布，打印结果见表二，其中，A、B、C意义分别如下：

A：连续打印500ml，打印流畅无白线；

B：连续打印500ml，过程清洗次数≤3次；

C：连续打印500ml，过程清洗次数≥4次，无法满足打印要求。

表二

从表二可以看出，本发明喷墨印花颜料墨水的流畅性最好。

测试项目2：喷墨印花颜料墨水储存稳定性能

取上述墨水各100ml，在60℃水浴箱内放置两周、四周后拿出，测试其颗粒粒径的变化。测试仪器为Horiba particle sizeanalyzer LB-500，单位：nm。测试结果见表三。

表三

由上述结果可看出，实施例1、2、3和4的墨水在高温老化后变化极小，墨水储存稳定性能优。

测试项目3：喷墨印花颜料墨水打印纯棉布料耐水洗性能

取上述完成喷墨印花得到的织物成品各10cm×10cm，采用ISO105 C06：1994+Corl：2002的方法，25℃条件下，机洗自然晾干，测试耐水洗等级，测试结果见表四。

表四

由上述结果可看出，实施例1、2、3和4的纯棉布料耐水洗效果优。