CN109423110A - 水性颜料墨水组合物 - Google Patents

水性颜料墨水组合物 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种水性颜料墨水组合物。该水性颜料墨水组合物包括:15wt%至30wt%的水性颜料分散液、10wt%至50wt%的甘油、0.5wt%至1wt%的界面活性剂、大于0wt%且小于0.1wt%的抗菌剂、大于0wt%且小于0.1wt%的消泡剂、10wt%至20wt%的黏着剂及水。本发明的水性颜料墨水组合物具有适当的物理性质,如平均粒径、黏度、表面张力和酸碱值,可适用于数码印花机且具有较佳的操作效果,使形成的印花具有较佳的质量;并且,当喷墨于织物上后具有较佳的色牢度,即使在光照、浸泡、皂洗或摩擦后,墨料不会明显自织物上脱落,而可使水性颜料墨水组合物形成的印花具有较佳的质量。

Description

水性颜料墨水组合物
技术领域
本发明是关于一种水性颜料墨水组合物,尤指一种用于织物的水性颜料墨水组合物。
背景技术
传统的印花工艺需先制作网版,再于网版上涂布墨料,并通过网版将图案花纹转印于织物上以完成印花,但由于单一网版只可转印一种图案导致工艺成本高,且色料的使用量较大而容易对环境造成污染。
因此,相关领域中发展出数码印花(digital textile printing,DTP),以计算机软件制作数码图案以取代网版的制作,再以喷墨的方式于织物上形成对应于数码影像的图案花纹,另由于数码影像具有制作方便且容易修改的特性,使数码印花具有很大的使用弹性,而因此被广泛使用。
就印花色彩形成的方式而言,数码印花是将不同颜色的墨料喷涂至同一位置,使多个单色墨料混合形成所需的颜色,因此,对数码印花而言,墨料的附着度是评量其价值的重要因素。为了避免墨料自织物上脱落,墨料需具备良好的色牢度、物化稳定性、耐热性和耐候性等等性质,以防止墨料形成的印花在织物上于浸泡、皂洗、烘干或光照时自织物上脱落,影响其质量。
发明内容
有鉴于上述问题,本发明的目的为提供一种水性颜料墨水组合物,其印刷于织物上能具有较佳的附着度。
为达上述目的,本发明的水性颜料墨水组合物包括:15wt%至30wt%的水性颜料分散液、10wt%至50wt%的甘油、0.5wt%至1wt%的界面活性剂、大于0wt%且小于0.1wt%的抗菌剂、大于0wt%且小于0.1wt%的消泡剂以及10wt%至20wt%的黏着剂,其余成分为水。
通过上述技术手段,使用本发明的水性颜料墨水组合物形成的印花具有良好的色牢度(colorfastness),即颜料于织物上具有良好的附着度,可防止颜料自织物上脱落;即使在织物进行浸泡、皂洗、烘干或光照的过程中,水性颜料墨水组合物形成的印花仍不会自织物上脱落,也不会导致明显的褪色。具体而言,相较于现有的水性颜料墨水组合物,本发明的水性颜料墨水组合物制成的印花具有良好的耐日光色牢度(colorfastness tolight)、耐水色牢度(colorfastness to water)、耐皂洗色牢度(colorfastness tolaundering)以及耐摩擦色牢度(colorfastness to crocking)。
具体而言,本发明的水性颜料墨水组合物适用于棉质纤维、麻质纤维、丝质纤维、兽毛纤维、聚酰胺纤维、聚酯纤维、聚丙烯腈纤维以及上述至少二者纤维混纺制成的织物;其中,聚酰胺纤维例如耐纶(nylon)、聚酯纤维例如达克龙(dacron)、聚丙烯腈纤维例如奥龙(orion)。
较佳的,该水性颜料墨水组合物的平均粒径为50纳米至150纳米。不仅可使该水性颜料墨水组合物具有较佳的分散性,并且可防止喷涂时水性颜料墨水组合物中的颜料堵塞于喷头内,而影响喷墨质量。
较佳的,该水性颜料墨水组合物的表面张力为30达因/厘米(dyne/cm)至40dyne/cm。
较佳的,该水性颜料墨水组合物的黏度为2毫帕·秒(mPa·s)至15mPa·s。
较佳的,该水性颜料墨水组成物组合物的酸碱值为8至10。
通过控制水性颜料墨水组成物组合物的平均粒径、表面张力、黏度和酸碱值,可使水性颜料墨水组成物组合物适用于数码印刷机的喷头,尤指Ricoh Gen 5喷头,不仅可增进颜料附着于织物上的位置精确度,且可使墨水于接触织物后快速湿润织物,达到染色的效果,并可减少墨水的使用量避免浪费及对环境造成污染。
本发明使用的水性颜料分散液可包括颜料黑7(pigment black 7,CAS 98615-67-9)、颜料黄155(pigment yellow 155,CAS 68516-73-4)、颜料蓝15:4(pigment blue 15:4,CAS147-14-8)、颜料红122(pigment red 122,CAS 980-26-7)、颜料红254(pigment red254,CAS 84632-65-5)、颜料橘73(pigment orange 73,CAS 84632-59-7)、颜料绿7(pigment green 7,CAS 1328-53-6)和颜料紫23(pigment violet 23,CAS 6358-30-1)。
本发明使用的界面活性剂可以是乙炔界面活性剂(acetylenic surfactants)、含氟界面活性剂(fluoro surfactants)或硅界面活性剂(silicon surfactants)。
本发明使用的抗菌剂可以是1,2-苯并异噻唑-3-酮(1,2-benzisothiazol-3-one)或2,6-二甲基-1,3-二恶烷-4-醇乙酸酯(2,6-dimethyl-1,3-dioxan-4-yl acetate)。
本发明使用的消泡剂可以是有机硅氧类(organosiloxane)、聚醚类消泡剂或乙炔类消泡剂。
本发明使用的黏着剂可以是水性黏着剂可以是聚氨酯黏着剂(polyurethanebinder)、丙烯酸黏着剂(acrylic binder)或聚酯黏着剂(polyester binder)。
具体实施方式
实施例1:洋红色水性颜料墨水组合物
配制洋红色水性颜料墨水组合物,其包括30wt%的颜料红122分散液(15wt%的颜料红122分散于水中)、15wt%的甘油、10wt%的聚氨酯(polyurethane resin,作为黏着剂)(购自LIDYE CHMICAL)、0.08wt%的1,2-苯并异噻唑-3-酮(作为抗菌剂)(购自FOXIDE)、0.02wt%的有机硅氧(作为消泡剂)(购自)和1wt%的乙炔界面活性剂(购自NISSIN CHEMICAL),其余成分为水。
实施例2:青色水性颜料墨水组合物
配制青色水性颜料墨水组合物,其包括25wt%的颜料蓝15:4分散液(20wt%的颜料蓝15:4分散于水中)、43.9wt%的甘油、10wt%的聚氨酯黏着剂、0.08wt%的1,2-苯并异噻唑-3-酮、0.02wt%的有机硅氧和1wt%的乙炔界面活性剂,其余成分为水。
实施例3:黄色水性颜料墨水组合物
配制黄色水性颜料墨水组合物,其包括30wt%的颜料黄155分散液(20wt%的颜料黄155分散于水中)、43.9wt%的甘油、10wt%的丙烯酸高分子胶体分散液(作为黏着剂)(购自LUBRIZOL)、0.08wt%的1,2-苯并异噻唑-3-酮、0.02wt%的有机硅氧和1wt%的乙炔界面活性剂,其余成分为水。
实施例4:黑色水性颜料墨水组合物
配制黑色水性颜料墨水组合物,其包括30wt%的颜料黑7分散液(20wt%的颜料黑7分散于水中)、15wt%的甘油、10wt%的丙烯酸高分子胶体分散液、0.08wt%的1,2-苯并异噻唑-3-酮、0.02wt%的有机硅氧和1wt%的乙炔界面活性剂,其余成分为水。
试验例1:水性颜料墨水组合物的特性测试
本试验例分别对实施例1至4中使用的水性颜料墨水组合物进行特性测试,以黏度计(厂商:Brookfied、型号:LVDV-I+)于25℃、转速60rpm的条件下测量水性颜料墨水组合物的黏度;以表面张力仪(Dutensionmeter)于20℃至25℃下测量水性颜料墨水组合物的表面张力;以酸碱度计(型号:MP-6100)测量水性颜料墨水组合物的酸碱值;并以粒径分析仪(型号:Malvern Nano-ZS90)将水性颜料墨水组合物稀释至100ppm并测量其平均粒径,详细结果如表1所示。
5表1:实施例1至4中水性颜料墨水组合物的黏度、表面张力、酸碱值和平均粒径。
黏度 表面张力 酸碱值 平均粒径
实施例1 2.84mPa·s 38.0dyne/cm 9.5 113nm
实施例2 8.89mPa·s 37.0dyne/cm 8.95 122nm
实施例3 13.4mPa·s 35.0dyne/cm 8.42 123nm
实施例4 3.62mPa·s 37.5dyne/cm 8.9 137nm
根据上述结果,本发明另控制水性颜料墨水组合物的黏度为2cps至15cps、表面张力为30g/s2至40g/s2、酸碱值为8至10以及平均粒径为50纳米至150纳米时,可使本发明的水性颜料墨水组合物适用于数码印刷机的喷头。
水性颜料墨水组合物在经过喷头后,墨水的尾部会短暂拖曳于喷头的喷孔上,接着,墨水的尾部会断开喷孔并向墨水的头部集结,最后撞击于织物上,故本发明通过控制水性颜料墨水组合物的黏度和表面张力,可减少墨水离开喷头后产生的水平位移,因此增进喷墨的精确度。
另外,当墨水撞击于织物上后,需使墨水附着于织物上,但在实际操作上,墨水与织物的接触时间非常短,为了使墨水可以快速湿润织物,需控制墨水的黏度和表面张力,以便使墨水有效的附着于织物上,减少墨水的使用量避免浪费。
就平均粒径而言,适当的粒径范围可使该水性颜料墨水组合物具有较佳的分散性,并且可防止喷涂时数水性颜料墨水组合物堵塞于喷头内,而影响喷墨质量。
实施例5至8:制备形成有印花的织物
首先,齐备一织物,该织物为CVC(chief value of cotton)面料(包括60%的聚酯纤维和40%的棉纤维混纺而成),并将该织物浸于一前处理液,使压吸率(pick-up)为80%至100%,压吸率的计算方式=(压吸后织物的重量-压吸前织物的重量/压吸前织物的重量)×100%),以增进织物的显色水洗牢度,并获得一经处理的织物;该前处理液是一包括大于0wt%小于1wt%混合而成的氯化钙和0.1wt%至1wt%的表面助剂(购自BYK公司,产品名:BYK-333)的水溶液。
接着,将该织物于80℃下烘干,烘干温度不可高于100℃,再分别将实施例1至4的水性颜料墨水组合物以数码印花机喷印于各织物上形成印花,实验中使用的喷头为RicohGen 5喷头。
在印花形成后,将具有印花的织物置于60℃至80℃下烘干,至水性颜料墨水组合物不会于织物上发生回污的现象;最后,再使具有印花的织物置于150℃的温度下5分钟,以达到固色的效果,而可制得具有良好色牢度印花的织物。
于此,实施例5至8中形成有印花的织物分别采用实施例1至4的水性颜料墨水组合物所印花而得。
试验例2:织物的色牢度测试
为证实本发明的水性颜料墨水组合物具有良好的色牢度,本试验例分别针对实施例5至8中形成有印花的织物进行色牢度的测试,具体而言,本试验例是根据美国纺织化学师与印染师协会(American Association of Textile Chemists and Colorists,AATCC)订定的16E OP3标准方法(AATCC 16E OP3)进行耐日光色牢度测试、根据AATCC订定的107标准方法(AATCC 107)进行耐水色牢度测试、根据AATCC订定的61 2A标准方法(AATCC 61 2A)进行耐皂洗色牢度测试以及根据AATCC订定的8标准方法(AATCC 8)进行耐摩擦色牢度测试,标准测试中将结果分为五个等级,就业界的评比标准来说,评比等级数值越高代表特性越好,评比等级3.5以上即为合格、大于4.5代表效果良好,本发明各实施例的测试结果列于表2。
表2:实施例5至8中织物的耐日光色牢度、耐水色牢度、耐皂洗色牢度以及耐摩擦色牢度测试结果。
根据表2的内容可得知,本发明的水性颜料墨水组合物在耐日光色牢度、耐水色牢度、耐皂洗色牢度和耐干摩擦色牢度上皆获得4.5的评比等级,代表其效果优于业界的一般使用的墨水,且标准测试后仅有些微的褪色;另外,就耐湿摩擦色牢度而言,本发明的水性颜料墨水组合物皆获得了3.5的评比等级,代表其效果符合业界的标准,具有一定防止颜料脱落的效果。
综合上述,本发明的水性颜料墨水组合物可适用于数码印花机,其具有均匀分散的颜料不易聚集结块,可避免颜料堵塞于喷头,而具有较佳的喷墨质量;且水性颜料墨水组合物另具有适当的黏度、表面张力和酸碱值,不仅可增进喷墨的精确度,更可使墨水于短时间内湿润织物,使颜料附着于织物上,减少墨水的用量;并且,当喷涂至织物上形成印花后,该印花具有良好的耐日光色牢度、耐水色牢度、耐皂洗色牢度和耐干摩擦色牢度,并具有合格的耐湿摩擦色牢度,即本发明的水性颜料墨水组合物与织物间具有良好的附着度,颜料较不易自织物上脱落,因此,可使形成的印花具有较佳的质量,且适用于各种织物材质。

Claims (9)

1.一种水性颜料墨水组合物,其包括:
15wt%至30wt%的水性颜料分散液;
10wt%至50wt%的甘油;
0.5wt%至1wt%的界面活性剂;
大于0wt%且小于0.1wt%的抗菌剂;
大于0wt%且小于0.1wt%的消泡剂;
10wt%至20wt%的黏着剂;
其余为水。
2.如权利要求1所述的水性颜料墨水组合物,其中,该水性颜料墨水组合物的平均粒径为50纳米至150纳米。
3.如权利要求1所述的水性颜料墨水组合物,其中,该水性颜料墨水组合物的表面张力为30达因/厘米至40达因/厘米。
4.如权利要求1所述的水性颜料墨水组合物,其中,该水性颜料墨水组合物的黏度为2毫帕·秒至15毫帕·秒。
5.如权利要求1所述的水性颜料墨水组合物,其中,该水性颜料墨水组合物的酸碱值为8至10。
6.如权利要求1所述的水性颜料墨水组合物,其中,所述黏着剂为聚氨酯黏着剂、丙烯酸黏着剂或聚酯黏着剂。
7.如权利要求1所述的水性颜料墨水组合物,其中,所述界面活性剂为乙炔界面活性剂、含氟界面活性剂或硅界面活性剂。
8.如权利要求1所述的水性颜料墨水组合物,其中,所述抗菌剂为1,2-苯并异噻唑-3-酮或2,6-二甲基-1,3-二恶烷-4-醇乙酸酯。
9.如权利要求1所述的水性颜料墨水组合物,其中,所述消泡剂为有机硅氧、聚醚类消泡剂或乙炔类消泡剂。
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