CN109868662B - 预处理液组成物 - Google Patents
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Abstract
一种预处理液组成物，用于数码印花且包括离子液体、碱性物质、吸湿剂、还原防止剂及余量的溶剂。离子液体的含量为1至5wt％，碱性物质的含量为1至10wt％，吸湿剂的含量为1至10wt％，还原防止剂的含量为1至3wt％。所述预处理液组成物应用于数码印花时可使得数码图案具有良好的尖锐性，且因具有低黏度而使得应用于数码印花时不但加工简易还可减少水洗用水量。
Description
技术领域
本发明涉及一种预处理液组成物，尤其涉及一种用于数码印花的预处理液组成物。
背景技术
近年来，数字数码印花的兴起，改善了传统纺织印花产业中高污染及高耗能的问题。数字数码印花是将图案以微纳米墨滴喷射(inject)在布料或转印纸上的特定位置的技术，因此在数码预处理时需要使用大量的黏度约为 3000至5000cps的增稠剂，以防止墨水扩散。然而，所述增稠剂在固色制程后会通过水洗制程移除，故其高粘度的特性使得不论是天然或者合成的增稠剂，都会需要大量的水洗用水量且水洗产物容易对环境造成污染。
发明内容
本发明提供一种预处理液组成物，其应用于数码印花时可使得数码图案具有良好的尖锐性，且因具有低黏度而使得应用于数码印花时不但加工简易还可减少水洗用水量。
本发明的预处理液组成物用于数码印花且包括离子液体、碱性物质、吸湿剂、还原防止剂及余量的溶剂。离子液体的含量为1至5wt％，碱性物质的含量为1至10wt％，吸湿剂的含量为1至10wt％，还原防止剂的含量为1 至3wt％。
在本发明的一实施方式中，上述的离子液体包括式(I)所示的结构：
其中R1和R2彼此独立为-CH3、-CH2CH3、-CH(CH3)2或-C(CH3)3，R3 为F－、Cl－、Br－、HSO4 －、HCOO－、CH3COO－或H2PO4 －，且其中离子液体的分子量介于100至2000道尔顿(Dalton)。
在本发明的一实施方式中，上述的离子液体包括式(II)所示的结构：
其中n为10至150，且其中离子液体的分子量介于900至4500道尔顿。
在本发明的一实施方式中，上述的离子液体的分子量介于100至4500道尔顿。
在本发明的一实施方式中，上述的碱性物质包括碳酸钠及碳酸氢钠。
在本发明的一实施方式中，上述的吸湿剂包括尿素或甘油。
在本发明的一实施方式中，上述的还原防止剂包括3-硝基苯磺酸钠 (Sodium 3-nitrobenzenesulfonate)型还原剂。
在本发明的一实施方式中，上述的溶剂包括水。
基于上述，本发明的预处理液组成物包括含量为1至5wt％的离子液体、含量为1至10wt％的碱性物质、含量为1至10wt％的吸湿剂、含量为1至3 wt％的还原防止剂以及余量的溶剂，藉此当预处理液组成物应用于数码印花时，能够使得数码图案具有良好的尖锐性。另一方面，预处理液组成物通过上述组成，可使得其具有低粘度的特性，藉此当预处理液组成物应用于数码印花，不但加工变得简易，还能减少水洗用水量及时间。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施方式，并配合附图作详细说明如下。
附图说明
图1是进行尖锐性评估或饱和度评估所采用的一印花图案。
图2是进行尖锐性评估或饱和度评估所采用的另一印花图案。
具体实施方式
在本文中，由“一数值至另一数值”表示的范围，是一种避免在说明书中一一列举该范围中的所有数值的概要性表示方式。因此，某一特定数值范围的记载，涵盖该数值范围内的任意数值以及由该数值范围内的任意数值界定出的较小数值范围，如同在说明书中明文写出该任意数值和该较小数值范围一样。
在本文中，有时以键线式(skeleton formula)表示聚合物或基团的结构。这种表示法可以省略碳原子、氢原子以及碳氢键。当然，结构式中有明确出出原子或原子基团的，则以示出者为准。
为了开发能取代传统增稠剂，而且可使数码图案具有良好的尖锐性，还能够达成加工简易、减少水洗用水量的效果的预处理液组成物，本发明提出一种预处理液组成物，其可达到上述优点。以下，特举实施方式作为本发明确实能够据以实施的范例。
本发明的一实施方式提出的预处理液组成物可用于数码印花。详细而言，在数码印花制程中，在对织物进行喷印之前，先将织物浸泡在预处理液组成物中以进行预处理。在本实施方式中，预处理液组成物包括离子液体、碱性物质、吸湿剂、还原防止剂及余量的溶剂。以下，将对前述所列的各种组成分进行详细说明。
在本实施方式中，于低温时，离子液体可与阴离子型反应性染料产生共价键结，以牵制所述染料达到防止移行及扩散的作用，而在高温时，离子液体与所述染料间的共价键结力会降低，以避免影响所述染料与织物间的键结作用，其中低温例如是室温，而高温例如是100℃以上。也就是说，在预处理液组成物中，离子液体作为阴离子型反应性染料的暂时性的迁移防止剂。从另一观点而言，在本实施方式的预处理液组成物中，以离子液体取代了传统使用的增稠剂，也即预处理液组成物不须包含增稠剂。
在本实施方式中，以预处理液组成物的总重量计，离子液体的含量为1 至5wt％。详细而言，若离子液体的含量低于1wt％，则数码图案易晕染而尖锐性不足；若离子液体的含量高于5wt％，则容易破坏基布的纤维结构，例如破坏棉纤维结构。另外，在本实施方式中，离子液体的分子量介于100 至4500道尔顿(Dalton)之间。详细而言，若离子液体的分子量低于100道尔顿，则无法阻止染料移行或扩散而造成晕染；若离子液体的分子量高于4500道尔顿，则由于离子液体与染料间的共价键结力太高，而在水洗时离子液体会从织物中将染料带出，造成数码图案颜色偏移。
具体而言，在一实施方式中，离子液体可包括式(I)所示的结构：
其中R1和R2彼此独立为-CH3、-CH2CH3、-CH(CH3)2或-C(CH3)3，R3为F－、 Cl－、Br－、HSO4 －、HCOO－、CH3COO－或H2PO4 －。换言之，本实施方式中的离子液体可以是烷基咪唑型离子液体。详细而言，所述烷基咪唑型离子液体是由阳离子及阴离子组成，且阳离子为烷基咪唑型阳离子。在此实施方式中，离子液体的分子量可介于100至2000道尔顿之间。
在另一实施方式中，离子液体可包括式(II)所示的结构：
其中n为10至150。换言之，本实施方式中的离子液体可以是由聚乙二醇(polyethylene glycol)、麸胺酸(glutamic acid)及环氧氯丙烷(epichlorohydrin) 合成而得的同时具有带正电的部分及带负电的部分的化合物。在此实施方式中，离子液体的分子量可介于900至4500道尔顿之间。
在本实施方式中，碱性物质用以提供碱性环境，以使阴离子型反应性染料能够与织物产生共价结合。在本实施方式中，碱性物质可以是用于数码印花制程的任一种碱性物质。举例而言，在一实施方式中，碱性物质可包括碳酸钠及碳酸氢钠。另外，在本实施方式中，以预处理液组成物的总重量计，碱性物质的含量为1至10wt％，从而提供适当的碱性环境。
在本实施方式中，吸湿剂可促使织物的纤维吸收水蒸气，以使阴离子型反应性染料能够与织物产生共价结合并顺利发色。在本实施方式中，吸湿剂可以是用于数码印花制程的任一种吸湿剂。举例而言，在一实施方式中，吸湿剂可包括尿素或甘油。另外，在本实施方式中，以预处理液组成物的总重量计，吸湿剂的含量为1至10wt％。详细而言，若吸湿剂的含量低于1wt％，则织物不易吸收染料，造成染色的饱和度及摩擦牢度不足；若吸湿剂的含量高于10wt％，则织物的纤维将可能因吸收过多的染料而造成晕染的情形。
在本实施方式中，还原防止剂较阴离子型反应性染料更容易发生还原，藉此于数码印花制程中能够抑制所述染料发生还原褪色的现象。在本实施方式中，还原防止剂可以是用于数码印花制程的任一种还原防止剂。举例而言，在一实施方式中，还原防止剂可包括3-硝基苯磺酸钠(Sodium 3-nitrobenzenesulfonate)型还原剂。另外，还原防止剂也可包括市售品，例如亨斯曼公司(Huntsman Ltd.)制造的LYOPRINT RG，但本发明并不以此为限。另外，在本实施方式中，以预处理液组成物的总重量计，还原防止剂的含量为1至3wt％，以提供适当的反应还境抑制染料发生褪色。
在本实施方式中，溶剂包括水。换言之，预处理液组成物为一水溶液。
值得说明的是，如前文所述，在本实施方式中，预处理液组成物包括：含量为1至5wt％的离子液体、含量为1至10wt％的碱性物质、含量为1至 10wt％的吸湿剂、含量为1至3wt％的还原防止剂以及余量的溶剂，藉此当预处理液组成物应用于数码印花时，能够使得数码图案具有良好的尖锐性。
另外，在本实施方式中，预处理液组成物的粘度为小于或等于50cps。也就是说，在本实施方式中，预处理液组成物通过包括：含量为1至5wt％的离子液体、含量为1至10wt％的碱性物质、含量为1至10wt％的吸湿剂、含量为1至3wt％的还原防止剂以及余量的溶剂，可使得其具有低黏度的特性。如此一来，预处理液组成物仅须通过搅拌即可配制完成，且当预处理液组成物应用于数码印花，不但加工变得简易，还能减少水洗用水量及时间。
下文将根据实施例1至实施例4及比较例1更具体地描述本发明的特征。虽然描述了以下实施例，但是在不逾越本发明范畴的情况下，可适当地改变所用材料、其量及比率、处理细节以及处理流程等等。因此，不应由下文所述的实施例对本发明作出限制性地解释。
制备实施例1至实施例4及比较例1的预处理液组成物所使用的主要材料的信息如下所示。
离子液体：
包括式(I)所示的结构的离子液体(即烷基咪唑型离子液体)：产品名为 N50011，从财团法人纺织产业合研究所(TTRI)获得；
包括式(II)所示的结构的离子液体：
产品名为PEGAE600，自TTRI获得；
产品名为PEGAE1000，自TTRI获得；
产品名为PEGAE4000，自TTRI获得。
碱性物质：
碳酸钠：购自中国 台湾莫克公司(Merck Taiwan)；
碳酸氢钠：购自中国 台湾莫克公司。
吸湿剂：
尿素：购自中国 台湾莫克公司。
还原防止剂：
3-硝基苯磺酸钠型还原剂：产品名为LYOPRINT RG，购自亨斯曼公司 (HuntsmanLtd.)。
增稠剂：
羧甲基纤维素(carboxymethyl cellulose，CMC)：购自第一化工公司。
实施例1至实施例4
依据以下表1所列的各组成分及其用量，将离子液体、碱性物质、吸湿剂及还原防止剂加入余量的水中，并搅拌约1小时，以获得实施例1至实施例4的预处理液组成物。另外，以粘度计(由布鲁克菲尔德(BROOKFIELD) 公司制造，设备名为微电脑型粘度计)进行粘度测量，得到实施例1的预处理液组成物的黏度约为5cps、实施例2的预处理液组成物的黏度约为5cps、实施例3的预处理液组成物的黏度约为5cps、实施例4的预处理液组成物的黏度约为5cps。
比较例1
依据以下表1所列的组成分及其用量，将碱性物质、吸湿剂、还原防止剂及增稠剂加入余量的水中，搅拌约3小时使增稠剂均匀地在水中膨润后，再静置1小时使未散开的增稠剂在水中自然膨润，以获得比较例1的预处理液组成物。另外，以粘度计(由布鲁克菲尔德公司制造，设备名为微电脑型粘度计)进行粘度测量，得到比较例1的预处理液组成物的黏度约为4000cps。
表1
在实施例1至实施例4及比较例1的预处理液组成物制备完成后，分别进行以下评估1至评估6。
评估1：数码图案的尖锐性评估
首先，将欲进行数码印花的三个棉织物分别浸泡在实施例1、实施例4 及比较例1的预处理液组成物中以进行预处理。接着，于120℃下，将经预处理的三个棉织物干燥4分钟。继之，利用数字数码印花机(型号：KM512i，恩德公司制造，其中使用konica 512喷头)分别对前述三个棉织物喷印如图1 所示的印花图案，其中所使用的青色(Cyan，简写为C)的染料为双键化工股份有限公司制造的Reactive CYAN，洋红色(Magenta，简写为M)的染料为双键化工股份有限公司制造的Reactive MAGENTA，黄色(Yellow，简写为Y)的染料为双键化工股份有限公司制造的Reactive YELLOW，黑色(Black，简写为K)的染料为双键化工股份有限公司制造的Reactive BLACK。接着，在102℃下，使先前分别经由实施例1及实施例4的预处理液组成物进行预处理的棉织物进行蒸处15分钟后，依序以25℃的冷水、60℃的温水及含有皂洗剂的95℃的热水分别进行冷水水洗3分钟、温水水洗3分钟及热水水洗 5分钟；以及在102℃下，使先前经由比较例1的预处理液组成物进行预处理的棉织物进行蒸处15分钟后，依序以25℃的冷水、60℃的温水及含有皂洗剂的95℃的热水分别进行冷水水洗20分钟、温水水洗10分钟及热水水洗10 分钟。之后，对前述三个棉织物分别进行中和步骤而获得具有如图1所示的印花图案的实施例1、实施例4及比较例1的织物。
以下述方法进行数码图案的尖锐性评估。利用显微镜0.75X倍率测量图 1所示的印花图案中，K色块与Y色块之间因重叠而出现第三色或渲渗色的部分的宽度，以及Y色块与M色块之间因重叠而出现第三色或渲渗色的部分的宽度，并取其平均值。也就是说，采用色块之间重叠部分的宽度来定义数码图案的尖锐性。测量结果显示在下方表2中，且依据业界所设定的标准，尖锐性小于0.2mm即表示尖锐性良好。
表2
| 实施例1 | 实施例4 | 比较例1 | |
| 尖锐性(mm) | 0.17 | 0.14 | 0.14 |
由上述表2可知，实施例1及实施例4的织物中的印花图案的尖锐性都小于0.2mm。此结果证实，数码印花制程中所使用的预处理液组成物通过包括含量为1至5wt％的离子液体、含量为1至10wt％的碱性物质、含量为1 至10wt％的吸湿剂、含量为1至3wt％的还原防止剂以及余量的溶剂，可使得数码图案具有良好的尖锐性。
另外，虽然比较例1的织物中的印花图案的尖锐性也小于2mm，但根据前述制备实施例1至实施例4及比较例1的预处理液组成物的过程可知，与需要长时间进行膨润的比较例1的预处理液组成物相比，实施例1至实施例 4的预处理液组成物的制备方式较简易；以及根据前述制备实施例1、实施例 4及比较例1的织物的过程可知，与比较例1的织物相比，实施例1及实施例4的织物进行水洗制程的时间较短。此表示，数码印花制程通过使用包括含量为1至5wt％的离子液体、含量为1至10wt％的碱性物质、含量为1至 10wt％的吸湿剂、含量为1至3wt％的还原防止剂以及余量的溶剂的预处理液组成物进行预处理，不但加工变得简易，还能减少水洗时间及用水量。
评估2：数码图案的饱和度评估
参照前述评估1描述的制备方法，制备具有如图1所示的印花图案的实施例1、实施例4及比较例1的织物。接着，利用Datacolor DC650分光仪以大孔径(30mm)、D65光源、10度角分别对实施例1、实施例4及比较例1 的织物中的C色块及M色块的表观色力度进行量测，其单位为K/S。测量结果显示在下方表3中。
表3
由上述表3可知，实施例1及实施例4的织物中的印花图案的饱和度皆与比较例1的织物中的印花图案的饱和度相近。此表示，数码印花制程通过使用包括含量为1至5wt％的离子液体、含量为1至10wt％的碱性物质、含量为1至10wt％的吸湿剂、含量为1至3wt％的还原防止剂以及余量的溶剂的预处理液组成物进行预处理，可使得数码图案具有良好的饱和度。
评估3：预处理液组成物对染料的作用的评估
参照前述评估1描述的制备方法，制备具有如图1所示的印花图案的实施例1、实施例4及比较例1的织物。接着，利用Datacolor DC650分光仪以大孔径(30mm)、D65光源、10度角分别量测实施例1、实施例4及比较例1的织物中的C色块及Y色块的最大吸收波长，其单位为nm。测量结果显示在下方表4中。
表4
由上述表4可知，实施例1及实施例4的织物中的印花图案的色相皆无发生偏移的问题。此表示，预处理液组成物中会与染料产生共价键结以作为迁移防止剂的离子液体并未与染料产生不可逆的反应，因此离子液体不会影响染料的发色。
评估4：染色坚牢度的评估
参照前述评估1描述的制备方法，制备具有如图1所示的印花图案的实施例4及比较例1的织物。接着，依据AATCC 61-2013 2A所规定的方法、 AATCC 8-2013所规定的方法以及AATCC-16optional 3所规定的方法分别对实施例4及比较例1的织物进行水洗染色坚牢度的测试、摩擦染色坚牢度的测试以及耐日光坚牢度的测试。测量结果显示在下方表5中。
并且，使用AATCC污染用灰色标与各测试样本进行比对以评定水洗染色坚牢度的等级，其中级数分别为5级、4-5级、4级、3-4级、3级、2-3级、 2级、1-2级、1级，且级数越高代表水洗染色坚牢度越高；以及使用AATCC 变褪色用灰色标与各测试样本进行比对以评定摩擦染色坚牢度及耐日光坚牢度的等级，其中级数分别为5级、4-5级、4级、3-4级、3级、2-3级、2级、 1-2级、1级，且级数越高代表摩擦染色坚牢度及耐日光坚牢度越高，即变褪色越小。
表5
由上述表5可知，实施例4的织物的水洗染色坚牢度、摩擦染色坚牢度以及耐日光坚牢度的等级皆达到市售标准等级。此表示，数码印花制程通过使用包括含量为1至5wt％的离子液体、含量为1至10wt％的碱性物质、含量为1至10wt％的吸湿剂、含量为1至3wt％的还原防止剂以及余量的溶剂的预处理液组成物进行预处理，可提供良好的染色效果。
评估5：染色再现性的评估
参照前述评估1描述的制备方法，在对棉织物以实施例4的预处理液组成物进行预处理并干燥之后，分批对所述棉织物进行后续步骤，以获得具有如图1所示的印花图案的批次1、批次2及批次3的织物，其中每一批次间隔时间为一天。
接着，利用Datacolor DC650分光仪以大孔径(30mm)、D65光源、10 度角分别对每一批次织物中的印花图案的C色块及Y色块进行测色后，由 CIE Lab(D65 10Deg)色差值公式来计算出CMC色差值。结果显示在下方表6 中，且选择批次1作为基准。依据业界所设定的标准，CMC色差值小于1.0 即表示再现性良好。
表6
由上述表6可知，C色块及Y色块的CMC色差值皆低于1.0。此表示，数码印花制程通过使用包括含量为1至5wt％的离子液体、含量为1至10wt％的碱性物质、含量为1至10wt％的吸湿剂、含量为1至3wt％的还原防止剂以及余量的溶剂的预处理液组成物进行预处理，可获得良好的染色再现性。
评估6：离子液体对数码图案的尖锐性及饱和度的影响的评估
首先，将欲进行数码印花的三个棉织物分别浸泡在实施例2、实施例3 及实施例4的预处理液组成物中以进行预处理。接着，于120℃下，将经预处理的三个棉织物干燥4分钟。继之，利用数字数码印花机(型号：KM512i，恩德公司制造，其中使用konica 512喷头)分别对前述三个棉织物喷印如图2 所示的印花图案，其中所使用的青色(Cyan，简写为C)的染料为双键化工股份有限公司制造的Reactive CYAN，洋红色(Magenta，简写为M)的染料为双键化工股份有限公司制造的Reactive MAGENTA，黄色(Yellow，简写为Y)的染料为双键化工股份有限公司制造的Reactive YELLOW，黑色(Black，简写为K)的染料为双键化工股份有限公司制造的Reactive BLACK。接着，在102℃下，使前述三个棉织物进行蒸处15分钟后，分别依序以25℃的冷水、 60℃的温水及含有皂洗剂的95℃的热水分别进行冷水水洗3分钟、温水水洗 3分钟及热水水洗5分钟。之后，对前述三个棉织物分别进行中和步骤而获得具有如图2所示的印花图案的实施例2、实施例3及实施例4的织物。
参照前述评估1所描述的尖锐性的评估方法，利用显微镜0.75X倍率分别测量实施例2、实施例3及实施例4的织物中的图2所示的印花图案中，任两相邻色块之间因重叠而出现第三色或渲渗色的部分的宽度，并取其平均值。测量结果显示在下方表7中，且依据业界所设定的标准，尖锐性小于0.2 mm即表示尖锐性良好。
参照前述评估2所描述的饱和度的评估方法，利用Datacolor DC650分光仪以大孔径(30mm)、D65光源、10度角分别对实施例2、实施例3及实施例4的织物中的图2所示的印花图案的表观色力度进行量测，其单位为K/S。测量结果显示在下方表7中。
表7
由上述表7可知，实施例2、实施例3及实施例4的织物中的图2所示的印花图案的尖锐性及饱和度皆相当良好，其中以实施例4的织物的染色效果最好。此表示，数码印花制程通过使用包括含量为1至5wt％的离子液体、含量为1至10wt％的碱性物质、含量为1至10wt％的吸湿剂、含量为1至3 wt％的还原防止剂以及余量的溶剂的预处理液组成物进行预处理，可使得数码图案具有良好的尖锐性及饱和度。
虽然本发明已以实施方式揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更改与润饰，故本发明的保护范围当视所附的权利要求所界定者为准。
Claims (5)
1.一种预处理液组成物，其特征在于，用于数码印花，包括：
离子液体，其含量为1至5wt％；
碱性物质，其含量为1至10wt％；
吸湿剂，其含量为1至10wt％；
还原防止剂，其含量为1至3wt％；以及余量的溶剂，其中所述离子液体包括式(I)所示的结构或式(II)所示的结构：
其中R1和R2彼此独立为-CH3、-CH2CH3、-CH(CH3)2或-C(CH3)3，R3为F－、Cl－、Br－、HSO4 －、HCOO－、CH3COO－或H2PO4 －，包括式(I)所述结构的所述离子液体的分子量介于100至2000道尔顿；
其中n为10至150，包括式(II)所述结构的所述离子液体的分子量介于900至4500道尔顿。
2.根据权利要求1所述的预处理液组成物，其中所述碱性物质包括碳酸钠及碳酸氢钠。
3.根据权利要求1所述的预处理液组成物，其中所述吸湿剂包括尿素或甘油。
4.根据权利要求1所述的预处理液组成物，其中所述还原防止剂包括3-硝基苯磺酸钠型还原防止 剂。
5.根据权利要求1所述的预处理液组成物，其中所述溶剂包括水。
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