CN110273306A - 用于数字印刷的纺织品预处理 - Google Patents

Abstract

本发明的教示包括一种用于在纺织品上形成印刷图像的方法、系统和制品。在一些实施例中，所述方法包括用一层聚二烯丙基二甲基氯化铵阳离子聚合物涂布所述纺织品，并用一层聚‑4‑苯乙烯磺酸盐阴离子聚合物涂布具有所述聚二烯丙基二甲基氯化铵阳离子聚合物层的纺织品。所述方法可以进一步包括将油墨组合物施加到具有所述聚二烯丙基二甲基氯化铵阳离子聚合物层的层和所述聚‑4‑苯乙烯磺酸盐阴离子聚合物层的纺织品上，形成图像。

Description

用于数字印刷的纺织品预处理

本公开一般涉及印刷领域，并且更具体地涉及用于纺织品表面上的高分辨率、高清晰度彩色直接印刷的新颖方法和装置。

纺织品上的工业印刷是使用如丝网印刷或染料升华的工艺进行的。这些工艺是耗时的并且不适合短期运转、可变图案印刷运转或物体如鞋类上的直接印刷。纺织品的数字印刷目前仅占总纺织品印刷市场的2.9％。然而，纺织品的数字印刷有望增长。润湿性差的衬底未设计成接收印刷油墨，因为缺乏色彩饱和度和图像稳健性。

根据各种实施例，提供了在纺织品上印刷图像的方法。所述方法包括用聚二烯丙基二甲基氯化铵阳离子聚合物涂布纺织品以形成阳离子聚合物层。所述方法包括用聚-4-苯乙烯磺酸盐阴离子聚合物涂布具有阳离子聚合物层的纺织品以形成阴离子聚合物层。所述方法包括将油墨组合物施加到具有阳离子聚合物层和阴离子聚合物层的纺织品上，形成图像。

根据各种实施例，公开了用于在纺织品上印刷图像的系统。所述系统包括用于将聚二烯丙基二甲基氯化铵阳离子聚合物施加到纺织品上的涂布台。所述系统包括用于将聚-4-苯乙烯磺酸盐阴离子聚合物施加到纺织品上的涂布台。所述系统包括用于将油墨组合物施加到纺织品上以形成图像的喷墨印刷机。

根据各种实施例，公开了包括具有设置于聚酯织物上的氯化二烯丙基二甲基铵阳离子聚合物的第一层和聚-4-苯乙烯磺酸盐阴离子聚合物的第二层的织物的印刷制品。印刷制品包括设置于织物上的固化的油墨组合物。

图1A-1C示出了进行根据本文所公开的实施例的方法的纺织品的示意图。

图2示出了用于本文所公开的各种实施例的印刷系统的示意图。

图3示出了说明根据本文所公开的各种实施例的方法的流程图。

应该注意，图式的一些细节已经简化并且经绘制以便于理解实施例而不是保持严格的结构精度、细节和比例。

在以下实施方式中，参考形成其的一部分的附图，并且其中通过图示示出了其中可以实践本教示的特定示例性实施例。充分详细地描述了这些实施例以使得所属领域的技术人员能够实践本教示，并且应当理解，可以利用其它实施例，并且可以在不脱离本教示的范围的情况下作出改变。因此，以下实施方式仅是说明性的。

在不脱离所附权利要求的精神和范围的情况下，可以对所示实例作出关于一个或多个实施、更改和/或修改的说明。另外，尽管可能仅针对若干实施中的一个公开了特定特征，但是这类特征可以与其它实施的一个或多个其它特征组合，因为对于任何给定或特定功能而言可能是期望的并且有利的。此外，就在具体实施方式和权利要求书中使用术语“包括(including/includes)”、“具有(having/has)”、“具有(with)”或其变体而言，这类术语旨在以类似于术语“包含”的方式为包括性的。术语“……中的至少一个”用于表示可以选择所列项目中的一个或多个。

尽管阐述实施例的宽范围的数值范围和参数是近似值，但具体实例中所阐述的数值尽可能地精确报告。然而，任何数值固有地含有必然由其对应的测试测量中发现的标准偏差引起的某些误差。此外，本文所公开的所有范围应理解为涵盖归入其中的任何和所有子范围。举例来说，“小于10”的范围可以包括在(并且包括端值)最小值零与最大值10之间的任何和所有子范围，即具有等于或大于零的最小值和等于或小于10、例如1到5的最大值的任何和所有子范围。。在某些情况下，如针对参数所陈述的数值可以取负值。在这种情况下，陈述为“小于10”的范围的示例值可以假设为负值，例如-1、-2、-3、-10、-20、-30等。

本文公开了用于处理纺织品包括合成织物如聚酯以改善这类纺织品上的图像的数字印刷的方法。数字印刷包括使用喷墨印刷机和气溶胶印刷机。

喷墨印刷是计算机印刷类型，其通过将墨滴推进到衬底上来重建数码图像。喷墨材料沉积使用喷墨技术，印刷头通常使用压电晶体(piezoelectric crystal)以在衬底上直接沉积材料。

为了克服纺织品可润湿性问题，本文公开了提供聚电解质的逐层印刷的预处理方法，如使PDAD(聚二烯丙基二甲基氯化铵)阳离子聚合物与PSS(聚-4-苯乙烯磺酸盐)阴离子聚合物交替以产生具有表面粗糙度以增加油墨的衬底接收性的带电涂层。PDAD和PSS如下所示：

对于PDAD，分子量可以在小于100,000到约500,000范围内。在实施例中，PDAD的单位质量Mw是161.67。在实施例中，PDAD的n可以是300的3100。对于PSS，分子量可以在约75,000到约200,000范围内，对应于约360到约1,000的n值。

阳离子聚合物溶液

阳离子聚合物溶液包括PDAD(聚二烯丙基二甲基氯化铵)阳离子聚合物和溶剂。另外，阳离子聚合物溶液可以含有表面活性剂和保湿剂。

阴离子聚合物溶液

阴离子聚合物溶液包括PSS(聚4-苯乙烯磺酸酯)的阴离子聚合物和溶剂。此外，阴离子聚合物溶液可以含有表面活性剂和保湿剂。

溶剂

在实施例中，溶剂是水和水混溶性极性溶剂的混合物，如：甲醇、乙醇、2-丙醇、丙酮、四氢呋喃(THF)；以及挥发性较低的溶剂，如DMF(二甲基甲酰胺)或NMP(N-甲基-2-吡咯烷酮)。在实施例中，水溶性有机溶剂包括：醇、酮、酮醇、醚等，如硫代二甘醇、环丁砜、2-吡咯烷酮、1,3-二甲基-2-咪唑啉酮和己内酰胺；二醇，如乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、四乙二醇、丙二醇、二丙二醇、三丙二醇、丙撑二醇、丁二醇和己二醇；聚乙二醇、聚丙二醇等；三醇，如甘油和1,2,6-己三醇；多元醇的低碳数烷醚，如乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、二乙二醇单甲基、二乙二醇单乙醚；多元醇的低碳数二烷醚，如二乙二醇二甲醚或二乙醚；脲和取代的脲。

表面活性剂

在实施例中，将表面活性剂添加到聚合物溶液中以调节表面张力和润湿性。在实施例中，表面活性剂包括：阴离子表面活性剂如：SDS(十二烷基磺酸钠)、SDBS(十二烷基苯磺酸钠)，以及非离子表面活性剂如：Triton-X100(乙氧基化壬基苯酚)。在实施例中，表面活性剂包括乙氧基化乙炔二醇(例如 (来自空气产品(Air Products)的R系列))、乙氧基化伯醇(例如来自壳牌(Shell)的系列和来自Tomah Products的系列)和仲醇(例如来自美国联合碳化物(Union Carbide)的系列)、磺基琥珀酸盐(例如来自氰特(Cytec)的系列)、有机硅氧烷(例如来自GESilicones的系列)和氟表面活性剂(例如来自杜邦(DuPont)的系列)。表面活性剂的用量通常占聚合物溶液的总重量的约0.01％到约5％并且优选约0.2％到约2％。

保湿剂

聚合物溶液还可以含有保湿剂，其也可以起水混溶性溶剂的作用，其优选包括乙二醇或二羟基二醇醚或其混合物，其中一个或两个羟基是仲羟基，如丙烷-1,2-二醇、丁烷-2,3-二醇、丁烷-1,3-二醇和3-(3-羟基-丙-2-氧基)丙-2-醇。在实施例中，在保湿剂具有伯羟基的情况下，这个伯羟基可以连接到与带有仲或叔羟基的碳原子相邻的碳原子上。保湿剂可以包括总计10重量％多元醇，尤其是具有两个或更多个伯羟基的二醇或二羟基二醇醚，如乙二醇、丙烷-1,3-二醇、丁烷-1,4-二醇、2-(2-羟基乙氧基)乙醇和2-(2-[2-羟基乙氧基]乙氧基)乙醇和/或具有伯羟基的醇如乙醇、正丙醇和正丁醇。在保湿剂的情形中，术语“醇”是指仅具有一个与脂族碳原子连接的羟基的化合物。聚合物溶液可以含有5重量％到约25重量％或在实施例中10重量％到20重量％保湿剂。

在一个实施例中，处理纺织品以随后接收印刷油墨的方法示于图1A-1C的示意图中。图1A-1C中所示的方法是一个实例，并且可以使用用溶液涂布纺织品的其它方法。在图1A中，将涂布溶液21施加到玻璃板15上。涂布棒18用于将涂布溶液铺展于玻璃板上并且示于图1B中。涂布溶液21说明为铺展于图1B中的玻璃板15上。如图1C中所示，然后将纺织品或织物17放置在玻璃板15上，并使用辊23将纺织品17浸入玻璃板15上的涂布溶液21中以使得涂布溶液21接触纺织品17的所有部分。在织物17涂布有涂布溶液21后，将溶液干燥或固化。

涂布溶液21可以是阳离子聚合物溶液或阴离子涂布溶液。在纺织品上提供至少一层(聚二烯丙基二甲基氯化铵)阳离子聚合物和一层(聚-4-苯乙烯磺酸盐)阴离子聚合物。(聚二烯丙基二甲基氯化铵)阳离子聚合物层和(聚-4-苯乙烯磺酸盐)阴离子聚合物层在涂布过程期间进行交替。最初施加哪种聚合物溶液无关紧要。可以存在超过一层每种聚合物溶液。在实施例中，存在相等数目的施加到织物或纺织品上的阳离子聚合物溶液和阴离子聚合物溶液，如A-C-A-C或C-A-C-A，其中(A)是指阴离子聚合物层并且(C)是指阳离子聚合物层。在实施例中，可以存在额外的一层阴离子或阳离子聚合物。举例来说，C-A-C(阳离子层是最终层)或A-C-A(阴离子层是最终层)的层配置是实施例。

阴离子聚合物层和阳离子聚合物层的总厚度可以是约1.0微米到约300微米。每个阴离子聚合物层或阳离子聚合物层的厚度可以是约0.01微米到约0.5微米。

适用于本文所公开的预处理的纺织品包括例如编织织物、针织织物和非编织织物如毡织物。纺织品可以包括来自任何动物、植物和/或合成源的纤维，例如羊毛、真丝、棉、亚麻、大麻、苎麻、黄麻、乙酸酯、丙烯酸织物、乳胶、尼龙、聚酯、人造丝、粘胶、斯潘德克斯弹性纤维、金属复合材料、碳或碳化复合材料和其任何组合。

本文所公开的方法非常适用于由一种或多种纺织品织物制成的服装。这种服装的一个实例是T恤。

目前可用于喷墨印刷的油墨包括水基油墨。所述油墨含有水、保湿剂、水溶性聚合物、表面活性剂和着色剂。

水基油墨通常由水和着色剂构成，所述着色剂通常是染料或颜料分散液，并且可以含有多种添加剂以赋予油墨某些特征(例如改善的稳定性和流动性、耐羽痕性(featherresistance)等)。

如本文所使用的术语“着色剂”描述了赋予印刷图像以所需颜色的物质。着色剂可以是颜料或染料。颜料是固体着色剂并且通常悬浮在油墨组合物的载体中，由此染料是液体着色剂，其溶解于油墨组合物的载体中。

除了赋予纺织品以所需颜色以外，选择的着色剂在化学和物理性质方面也是合适的。适用于实施例的示例性染料着色剂包括但不限于偶氮铬络合物，如市售的Orasolblack RLI、Orsal Red G和CU酞菁以及类似的偶氮-钴络合物。适用于本发明上下文的示例性颜料着色剂包括但不限于喹吖啶酮、苯并咪唑酮、炭黑、酞菁、二芳基化物、偶氮、氧化钛和碳酸钙。示例性市售颜料可以包括Permajet、Renol和Microlith。

根据实施例的油墨组合物中的着色剂含量范围优选占油墨组合物的总重量的约0.2％到约40％。在实施例中，着色剂含量范围占油墨组合物的总重量的1重量％到10重量％。油墨组合物可以含有先前所列出的溶剂和保湿剂。

图2示出了根据各种实施例的用于产生上面具有图像的纺织品的印刷系统20。系统20包括用于将阳离子聚合物溶液施加到纺织品27上的涂布台26。在干燥台31处干燥纺织品27。系统20包括用于将阴离子聚合物溶液施加到纺织品27上的涂布台36。在干燥台32处干燥纺织品27。使用喷墨印刷机38印刷纺织品27以在纺织品27上形成图像。印刷系统20可以包括耦接到涂布台26、干燥台31、涂布台36、干燥台32和喷墨印刷机38的控制系统30。在实施例中，干燥台31和干燥台32可以是一个干燥台。同样，在实施例中，涂布台26和涂布台36可以是一种装置，并且相应地调节阴离子和阳离子溶液的流量。控制系统30可以配置成向涂布台26、干燥台31、涂布台36、干燥台32和/或喷墨印刷机38提供指令和/或以其它方式对其进行控制操作。控制系统30可以机械地或电力地连接到涂布台26、干燥台31、涂布台36、干燥台32和/或喷墨印刷机38。控制系统30可以是能够控制涂布台26、干燥台31、涂布台36、干燥台32和喷墨印刷机38的计算机化、机械或机电器件。在一个实施例中，控制系统30可以是能够向涂布台26、干燥台31、涂布台36、干燥台32和/或喷墨印刷机38提供操作指令的计算机化器件。在另一个实施例中，控制系统30可以包括能够由操作员使用的机械器件。在这种情况下，操作者可以物理地操纵控制系统30(例如通过拉动杠杆)，其可以致动涂布台26、干燥台31、涂布台36、干燥台32和喷墨印刷机38。在另一个实施例中，控制系统30可以是机电器件。

图3示出了说明根据各种实施例执行的方法的流程图。如所示，所述方法可以包括以下过程：

过程P1：提供纺织品并用阳离子聚合物溶液或阴离子溶液涂布并干燥。

过程P2：然后使涂布有经干燥阳离子聚合物溶液或经干燥阴离子聚合物溶液的纺织品经不同于P1过程步骤中的溶液的阳离子聚合物溶液或阴离子聚合物溶液的溶液涂布并干燥。

过程P3：将喷墨组合物涂布于具有阳离子聚合物和阴离子聚合物层的纺织品上以形成并成像。

现在将详细描述具体实施例。这些实例旨在为说明性的，而不限于这些实施例中所阐述的材料、条件或过程参数。除非另有说明，否则所有份数都是固体重量百分比。

实例

通过以下方式使聚酯织物涂布有PDAD和PSS交替层：将施加有#22Meyer棒的玻璃板上的PDAD涂层(如图1A-1C中所示)转移到聚酯织物上，并且然后用铺设于单独的玻璃板上的PSS涂层(如图1A-1C中所示)交替涂布。所述过程执行四次，在聚酯衬底上得到PDAD-PSS-PDAD-PSS涂层。涂层显示出对聚酯的良好亲和力。

具有压电印刷头的喷墨印刷机装载有阳离子和阴离子溶液。印刷机实例包括Dimatix材料印刷机DMP-2850(富士(FujiFilm))或F系列或X系列印刷机(Ceradrop)。喷墨印刷机将油墨组合物施加到聚酯衬底上，在聚酯衬底上产生PDAD-PSS-PDAD-PSS。喷墨印刷机在具有PDAD-PSS-PDAD-PSS层的聚酯衬底上施加图像。

Claims (20)

1.一种在纺织品上印刷图像的方法，所述方法包含：

用聚二烯丙基二甲基氯化铵阳离子聚合物涂布所述纺织品以形成阳离子聚合物层；

用聚-4-苯乙烯磺酸盐阴离子聚合物涂布具有所述阳离子聚合物层的纺织品以形成阴离子聚合物层；和

将油墨组合物施加到具有所述阳离子聚合物层和所述阴离子聚合物层的纺织品上，形成图像。

2.根据权利要求1所述的方法，其进一步包含在施加所述油墨组合物之后固化所述图像。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述阳离子聚合物和所述阴离子聚合物层的组合厚度是约1.0微米到约300微米。

4.根据权利要求1所述的方法，其进一步包含在涂布聚-4-苯乙烯磺酸盐阴离子聚合物之前干燥所述阳离子聚合物层。

5.根据权利要求1所述的方法，其进一步包含在施加所述油墨之前干燥所述阴离子聚合物层。

6.根据权利要求1所述的方法，其中所述油墨组合物包含水、保湿剂、水溶性聚合物、表面活性剂和着色剂。

7.根据权利要求1所述的方法，其中所述纺织品选自以下组成的组：羊毛、真丝、棉、亚麻、大麻、苎麻、黄麻、乙酸酯、丙烯酸织物、乳胶、尼龙、聚酯、人造丝、粘胶、斯潘德克斯弹性纤维、金属复合材料、碳和碳化复合材料。

8.根据权利要求1所述的方法，其中所述纺织品包含聚酯。

9.一种用于在纺织品上印刷图像的系统，所述系统包含；

第一涂布台，其用于将聚二烯丙基二甲基氯化铵阳离子聚合物施加到纺织品上，

第二涂布台，其用于将聚-4-苯乙烯磺酸盐阴离子聚合物施加到纺织品上；和

喷墨印刷机，其用于将油墨组合物施加到所述纺织品上以形成图像。

10.根据权利要求9所述的系统，其进一步包含

干燥器，其用于干燥所述聚二烯丙基二甲基氯化铵阳离子聚合物。

11.根据权利要求9所述的系统，其进一步包含

干燥器，其用于干燥所述聚-4-苯乙烯磺酸盐阴离子聚合物。

12.根据权利要求9所述的系统，其进一步包含

加热器，其用于在施加所述油墨组合物之后固化所述油墨。

13.根据权利要求9所述的系统，其中所述油墨组合物包含水、保湿剂、水溶性聚合物、表面活性剂和着色剂。

14.根据权利要求9所述的系统，其中所述纺织品选自以下组成的组：羊毛、真丝、棉、亚麻、大麻、苎麻、黄麻、乙酸酯、丙烯酸织物、乳胶、尼龙、聚酯、人造丝、粘胶、斯潘德克斯弹性纤维、金属复合材料、碳和碳化复合材料。

15.一种印刷制品，其包含：

织物，其具有涂布于织物上的聚二烯丙基二甲基氯化铵阳离子聚合物的第一层和聚-4-苯乙烯磺酸盐阴离子聚合物的第二层；和

固化的油墨组合物，其设置于所述织物上。

16.根据权利要求15所述的制品，其中所述固化的油墨组合物包含水、保湿剂、水溶性聚合物、表面活性剂和着色剂。

17.根据权利要求15所述的制品，其中所述织物选自以下组成的组：羊毛、真丝、棉、亚麻、大麻、苎麻、黄麻、乙酸酯、丙烯酸织物、乳胶、尼龙、聚酯、人造丝、粘胶、斯潘德克斯弹性纤维、金属复合材料、碳和碳化复合材料。

18.根据权利要求15所述的制品，其中所述第一层和第二层的组合厚度是1.0微米到约300微米。

19.根据权利要求15所述的制品，其中所述聚-4-苯乙烯磺酸盐阴离子聚合物的分子量是约75,000到约200,000。

20.根据权利要求15所述的制品，其中所述聚二烯丙基二甲基氯化铵阳离子聚合物的分子量是约100,000到约500,000。