CN110997829B - 印花用喷墨油墨组合物 - Google Patents

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Abstract

本发明的课题在于通过并用断裂伸长率高的聚氨酯树脂和少量的交联剂，来兼顾良好的洗涤坚牢度和手感。作为解决方法，本发明提供一种印花用喷墨油墨组合物，其特征在于，含有颜料、水分散性树脂、交联剂及水，作为所述水分散性树脂，相对于所述颜料1质量份含有1.0～3.0质量份的断裂伸长率为1200～1800％，抗拉强度为10～48MPa的树脂，且相对于所述水分散性树脂1质量份含有0.03～0.17质量份的所述交联剂。

Description

印花用喷墨油墨组合物
技术领域
本发明涉及印花用喷墨油墨组合物。
背景技术
作为印花用喷墨油墨，如专利文献1中所述，公知有并用断裂伸长率较低的聚氨酯树脂和交联剂的喷墨油墨，但这样的喷墨油墨难以兼顾充分的洗涤坚牢度和良好的手感。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2009-215506号公报
发明内容
因此，本发明的课题在于，通过并用断裂伸长率高的聚氨酯树脂和少量的交联剂，来兼顾良好的洗涤坚牢度和手感。
发明者们，为了解决上述课题进行了深入研究，结果得到了以下的印花用喷墨油墨组合物。
1.一种印花用喷墨油墨组合物，其特征在于，含有颜料、水分散性树脂、交联剂及水，作为所述水分散性树脂，相对于所述颜料1质量份含有1.0～3.0质量份的断裂伸长率为1200～1800％，抗拉强度为10～48MPa的树脂，且相对于所述水分散性树脂1质量份含有0.03～0.17质量份的所述交联剂。
2.根据1所述的印花用喷墨油墨组合物，其特征在于，所述交联剂为选自封闭型异氰酸酯化合物、碳二亚胺化合物及含有噁唑啉基的聚合物中的一种以上。
根据本发明的印花用喷墨油墨组合物，被印花于布帛上的油墨组合物能够发挥洗涤坚牢度、干燥摩擦坚牢度及手感优异的显著效果。
具体实施方式
以下，针对本发明的印花用喷墨油墨组合物(以下，也称作本发明的油墨组合物)以其成分为中心进行详细说明。
＜水分散性树脂＞
作为本发明的水分散性树脂，优选聚氨酯树脂，其中更优选具有阴离子性基的聚氨酯树脂。进一步，作为聚氨酯树脂优选聚酯聚氨酯、聚醚/聚酯聚氨酯。
而且，在这样的水分散性树脂中，尤其需要采用断裂伸长率为1200～1800％，且抗拉强度为10～48MPa的树脂。
当断裂伸长率小于1200％时，手感及洗涤坚牢度不良，当断裂伸长率超过1800％时，洗涤坚牢度变差。
进一步，当抗拉强度小于10MPa时，洗涤坚牢度变差，当抗拉强度超过48MPa时，洗涤坚牢度不良或变差。
作为具有这样的物性的水分散性树脂，可使用住化Covestro Urethane株式会社制造的Impranil DLP-R(含有磺基的水性聚酯-聚氨酯树脂)、住化Covestro Urethane株式会社制造的Baybond(注册商标)PU407、第一工业制药株式会社制造的Superflex 300(阴离子性聚酯-聚醚聚氨酯树脂)、第一工业制药株式会社制造的Superflex 740(阴离子性聚氨酯树脂)、Daicel·Allnex株式会社制造的DAOTAN(注册商标)TW6491及Daicel·Allnex株式会社制造的DAOTAN(注册商标)TW6495等。
而且，需要以相对于颜料1质量份成为1.0～3.0质量份的方式含有水分散性树脂。
当小于1.0质量份时，洗涤坚牢度或干燥摩擦坚牢度降低。此外，当超过3.0质量份时，固化后的手感变差。
本发明中，优选仅使用一种水分散性树脂。此外，即使在使用两种以上的情况下，其所有树脂必须满足本发明中的物性。
另外，在发挥本发明的効果的范围内，也可以与本发明中的水分散性树脂一同并用其他的树脂。
＜交联剂＞
作为本发明的交联剂，可以使用选自封闭型异氰酸酯化合物、碳二亚胺化合物、含有噁唑啉基的聚合物、环氧化合物、脲、三聚氰胺、苯代三聚氰二胺等与甲醛的加成物及多官能性氮丙啶化合物等中的一种以上。而且，其中优选封闭型异氰酸酯化合物、碳二亚胺化合物及含有噁唑啉基的聚合物。
进一步，特别优选于水中被分散、乳化及溶解或者能够在水中分散、乳化及/或溶解的交联剂。
此外，本发明中，相对于水分散性树脂1质量份需要含有0.03～0.17质量份的交联剂，可优选含有0.05～0.15质量份，进一步可优选含有0.07～0.12质量份。
当小于0.03质量份时，洗涤坚牢度或干燥摩擦坚牢度降低。此外，当超过0.17质量份时，固化后的手感变差。
本发明中所谓作为交联剂使用的封闭型异氰酸酯化合物，是使聚异氰酸酯化合物中的活性异氰酸酯基与苯酚等封闭剂预先反应而使其钝化而得的化合物。封闭型异氰酸酯化合物在该状态下无法进行交联反应，化学性稳定，但是若通过热处理等使异氰酸酯基上键合的封闭基离解而形成活性的异氰酸酯基，则成为能够进行交联反应的状态。
作为构成封闭型异氰酸酯化合物的聚异氰酸酯部分的化合物，优选二异氰酸酯化合物、三异氰酸酯化合物及聚异氰酸酯化合物，例如可列举六亚甲基二异氰酸酯、三甲基六亚甲基二异氰酸酯、六亚甲基三异氰酸酯、赖氨酸酯三异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、氢化二甲苯二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、二甲苯二异氰酸酯及二苯基甲烷二异氰酸酯等。这些中更优选三异氰酸酯化合物，例如六亚甲基二异氰酸酯的三缩二脲改性体等六亚甲基二异氰酸酯的改性物。
作为构成那样的聚异氰酸酯部分的化合物，可列举每个分子具有两个以上的异氰酸酯基的聚异氰酸酯化合物，例如可列举二异氰酸酯化合物、三异氰酸酯化合物、四异氰酸酯化合物、五异氰酸酯化合物及六异氰酸酯化合物等各种聚异氰酸酯化合物。作为聚异氰酸酯化合物的具体例，可列举甲苯二异氰酸酯、二甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、联苯二异氰酸酯、3，3’-二甲基-4，4’-亚联苯基二异氰酸酯、亚甲基双(苯基异氰酸酯)及异佛尔酮二异氰酸酯等芳香族聚异氰酸酯；氢化甲苯二异氰酸酯、氢化二甲苯二异氰酸酯及氢化二苯基甲烷二异氰酸酯等脂环式聚异氰酸酯；1，4-四亚甲基二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、2，2，4-三甲基六亚甲基二异氰酸酯等脂肪族聚异氰酸酯等。构成本实施方式的封闭型异氰酸酯化合物的聚异氰酸酯化合物可以为一种，也可以为多种。由不易产生粘合剂的流出的观点出发，构成本实施方式的封闭型异氰酸酯化合物的聚异氰酸酯化合物优选含有三异氰酸酯化合物。
封闭型异氰酸酯化合物的封闭剂并无特别限定。除所述苯酚以外，还可使用甲酚、乙基苯酚、丁基苯酚、2-羟基吡啶、丙二酸二甲酯、丙二酸二乙酯、乙酰乙酸甲脂、乙酰乙酸乙脂、乙酰丙酮、丁基硫醇、十二烷基硫醇、乙酰苯胺、乙酰胺、ε-己内酰胺、δ-戊内酰胺、γ-丁内酰胺、琥珀酸亚胺、马来酸亚胺、咪唑、2-甲基咪唑、脲、硫脲、乙烯脲、甲醛肟、乙醛肟、丙酮肟、甲基乙基酮肟、甲基异丁基酮肟、环己酮肟、咔唑、二甲基吡唑及三唑等。作为构成本实施方式的封闭型异氰酸酯化合物的封闭剂可以为一种，也可以为多种。此外，封闭剂与聚异氰酸酯化合物的组合也无特别限定，其组合可为多种，本实施方式的封闭型异氰酸酯化合物可由多种化合物构成。
封闭型异氰酸酯化合物优选为热分解型。当为热分解型时，根据封闭剂的种类或被封闭的聚异氰酸酯化合物的种类等，可以调节封闭剂的脱离反应即解封闭反应变得显著的温度(以下作为“解封闭温度”。)。该解封闭温度的具体温度并无特别限定，当该温度例如为70～130℃时，含有具有该解封闭温度的封闭型异氰酸酯化合物的印花用喷墨油墨组合物，交联前的交联点密度低或实质上为零。然而，通过进行交联反应而形成交联结构，可提高交联密度。
作为碳二亚胺化合物，优选具有两个以上碳二亚胺基的物质，作为这样的物质，例如可列举聚(4，4’-二苯基甲烷碳二亚胺)、聚(对苯碳二亚胺)、聚(间苯碳二亚胺)、聚(二异丙基苯基碳二亚胺)及聚(三异丙基苯基碳二亚胺)等芳香族聚碳二亚胺；聚(二环己基甲烷碳二亚胺)等脂环族聚碳二亚胺；聚(二异丙基碳二亚胺)等脂肪族聚碳二亚胺等。作为与所述碳二亚胺化合物所具有的官能团进行反应的聚氨酯树脂(A)的官能团(a)，例如可列举羧基。
进一步，优选每个分子平均含有3～20个，尤其优选平均含有4～8个碳二亚胺构成单元的碳二亚胺化合物。
那样的碳二亚胺化合物，例如根据情况可伴随单官能性异氰酸酯(例如，异氰酸硬脂酯、异氰酸苯酯、异氰酸丁酯及异氰酸己酯)或/及高官能性异氰酸酯(例如以下记载的二异氰酸酯的三聚体、脲二酮、脲基甲酸酯及缩二脲)的调配，通过二异氰酸酯(例如，四亚甲基二异氰酸酯、甲基五亚甲基二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、十二亚甲基二异氰酸酯、1，4-二异氰酸基环己烷、1-异氰酸基-3，3，5-三甲基-5-异氰酸基甲基环己烷、4，4’-二异氰酸基二环己基甲烷、4，4’-二异氰酸基二环己基丙烷(2，2)、1，4-二异氰酸基苯、2，4-二异氰酸基甲苯、2，6-二异氰酸基甲苯、4，4’-二异氰酸基二苯基甲烷、2，2’-二异氰酸基二苯基甲烷、2，4’-二异氰酸基二苯基甲烷、四甲基二甲苯二异氰酸酯、对二甲苯二异氰酸酯及对亚异丙基二异氰酸酯)的碳二亚胺化，以及同时或前后与亲水化成分(例如，基于醇或胺起始的环氧乙烷/环氧丙烷共聚物或环氧乙烷聚合物的单官能性或二官能性聚醚)的反应而得。
作为含有噁唑啉基的聚合物，例如可列举2，2’-双(2-噁唑啉)、1，2-双(2-噁唑啉-2-基)乙烷、1，4-双(2-噁唑啉-2-基)丁烷、1，8-双(2-噁唑啉-2-基)丁烷、1，4-双(2-噁唑啉-2-基)环己烷、1，2-双(2-噁唑啉-2-基)苯及1，3-双(2-噁唑啉-2-基)苯等包含脂肪族或芳香族的双噁唑啉化合物；2-乙烯基-2-噁唑啉、2-乙烯基-4-甲基-2-噁唑啉、2-乙烯基-5-甲基-2-噁唑啉、2-异丙烯基-2-噁唑啉、2-异丙烯基-4-甲基-2-噁唑啉及2-异丙烯基-5-乙基-2-噁唑啉等加成聚合性噁唑啉中的一种或两种以上构成的聚合物等。这些含有噁唑啉基的聚合物，可单独使用也可两种以上并用。
此外，作为与含有噁唑啉基的聚合物所具有的官能团进行反应的水分散性树脂的官能团，例如可列举羧基。
＜有机溶剂＞
本发明中，以改善印花用喷墨油墨组合物的印刷性等为目的，可含有水溶性有机溶剂。作为那样的水溶性有机溶剂可从二丙二醇二甲醚、二乙二醇乙基甲基醚等二醇醚类、二醇醚酯类、醇类、酮类、有机碳酸脂类及他们的混合物中选择。
且，那样的水溶性有机溶剂的含量在印花用喷墨油墨组合物中优选设为20质量％以下，进一步优选为15质量％以下，更优选为10质量％以下。当含量超过20质量％时，有在粘度、喷出性及油墨涂膜物性方面造成阻碍的担忧。
＜颜料＞
本发明的印花用喷墨油墨组合物中还可含有各色相的颜料从而得到各种颜色的印花用喷墨油墨组合物。
作为这样的颜料，可无特别限制地使用通常在喷墨油墨组合物中以往所使用的有机颜料或无机颜料等颜料。此外也可采用由树脂层对有机或无机颜料进行覆盖而成的树脂覆盖颜料。
且作为有机颜料，例如可列举染料色淀颜料、偶氮类、苯并咪唑酮类、酞菁类、喹吖啶酮类、蒽醌类、二恶嗪类、靛蓝类、硫靛蓝类、苝类、紫环酮类、二酮吡咯并吡咯类、异吲哚啉酮类、硝基类、亚硝基类、蒽醌类(Anthraquinone)、黄蒽酮类、喹酞酮类、皮蒽酮类及靛蒽醌类颜料等。作为无机颜料，可列举碳黑、氧化钛、氧化铁红、石墨、铁黑、氧化铬绿及氢氧化铝等。
此外，作为本发明的印花用喷墨油墨组合物的各代表性色相的颜料的具体例，可列举以下颜料。
首先，作为用作印花用喷墨油墨组合物的黄色颜料，例如可列举C.I.颜料黄(Pigment Yellow)1、2、3、12、13、14、16、17、42、73、74、75、81、83、87、93、95、97、98、108、109、114、120、128、129、138、139、150、151、155、166、180、184、185、213等，可优选列举C.I.颜料黄13、14、17、74、155、213等。
作为用作印花用喷墨油墨组合物的洋红色颜料，例如可列举C.I.颜料红5、7、12、22、38、48:1、48:2、48:4、49:1、53:1、57、57:1、63:1、101、102、112、122、123、144、146、149、168、177、178、179、180、184、185、190、202、209、224、242、254、255、270、C.I.颜料紫19等，可优选列举C.I.颜料红122、202、C.I.颜料紫19等。
作为用作印花用喷墨油墨组合物的青色颜料，例如可列举C.I.颜料蓝1、2、3、15、15:1、15:2、15:3、15:4、15:6、16、18、22、27、29、60等，可优选列举C.I.颜料蓝15:3等。
作为用作印花用喷墨油墨组合物的黑色颜料，例如可列举碳黑(C.I.颜料黑7)等。
作为用作印花用喷墨油墨组合物的白色颜料，例如可列举氧化钛、氧化铝等，可优选列举通过氧化铝、二氧化硅等各种材料进行了表面处理的氧化钛。
关于本发明的印花用喷墨油墨组合物中的颜料的含量，相对于印花用喷墨油墨组合物的总量优选为1～20质量％。若颜料的含量小于1质量％，则存在所得到的印刷物的图像品质降低的趋势。另一方面，当超过20质量％时，存在对印花用喷墨油墨组合物的粘度特性带来不良影响的趋势。
＜颜料分散剂＞
此外，本发明的印花用喷墨油墨组合物还可根据需要含有颜料分散剂。
由于颜料分散剂用于进一步提升颜料的分散性、本发明的油墨组合物的保存稳定性，故而可无特别限制地使用以往所使用的颜料分散剂，但其中优选使用高分子分散剂。作为这样的颜料分散剂，可列举碳二亚胺类分散剂、聚酯胺类分散剂、脂肪酸胺类分散剂、改性聚丙烯酸酯类分散剂、改性聚氨酯类分散剂、多链型高分子非离子类分散剂及高分子离子活性剂等。这些颜料分散剂可单独使用或两种以上混合使用。
尤其优选使用丙烯酸/丙烯酸月桂酯/苯乙烯共聚物作为含有阴离子性基的树脂。
当将所使用的全部颜料的量设为100质量份时，上述颜料分散剂优选含有1～200质量份。若颜料分散剂的含量小于1质量份，则存在颜料分散性、本发明的油墨组合物的贮藏稳定性降低的情况。另一方面，也可含有超过200质量份的颜料分散剂，但有时效果并无差别。颜料分散剂含量的更优选的下限为5质量份，更优选的上限为60质量份。
＜表面活性剂＞
为了改良喷出稳定性，本发明的印花用喷墨油墨组合物，根据所使用的喷墨头，优选含有以往作为表面活性剂用于喷墨油墨组合物中的硅类表面活性剂等表面活性剂。
作为硅类表面活性剂的具体例，可列举聚醚改性硅酮油、聚酯改性聚二甲基硅氧烷、聚酯改性甲基烷基聚硅氧烷等。这些可单独使用或两种以上并用。
本发明的油墨组合物中的表面活性剂的含量，优选为0.005～1.0质量％。当小于0.005质量％时，本发明的印花用喷墨油墨组合物的表面张力变高，从喷墨头的喷出稳定性降低。另一方面，当超过1.0质量％时，印花用喷墨油墨组合物中气泡增加而喷出稳定性降低。
＜添加剂＞
为了实现各种功能性，在本发明的印花用喷墨油墨组合物中可根据需要添加各种添加剂。具体而言，可列举光稳定化剂、表面处理剂、抗氧化剂、抗老化剂、交联促进剂、塑化剂、防腐剂、pH调节剂、消泡剂及保湿剂等。此外，可调配作为展色剂发挥功能的非固化性树脂，也可不调配。
作为制备本发明的油墨组合物的方法并无特别限定，可采用以往公知的获得印刷用油墨组合物或印花用油墨组合物的方法。
具体而言，可采用将含有阴离子性基的树脂溶解于碱性水溶液中，并向其中加入颜料而进行混炼的方法。
作为对本发明的印花用喷墨油墨组合物进行打印、固化的方法，具体而言，可列举在通过喷墨头将本发明的油墨组合物喷出到基材后，对附着于基材上的本发明的油墨组合物的涂膜进行加热并使其固化的方法。
例如，向基材的喷出(图像的打印)可通过以下方式进行：将本发明的油墨组合物供给至喷墨记录用打印机的对应低粘度的打印机头，相对于基材以涂膜的膜厚成为例如1～60μm的方式从打印机头喷出该油墨组合物。
作为打印本发明的印花用喷墨油墨组合物的喷墨记录方式用打印装置，可利用以往所使用的喷墨记录方式用打印装置。
作为用于加热固化的装置，可采用用于使加热固化型油墨组合物固化的公知的装置。作为热源，可列举红外线、电热线及熨斗等直接与基材接触而进行加热的装置。
＜布帛＞
作为通过本发明的印花用喷墨油墨组合物进行印花的基材，可为以往使用的布帛，例如可使用由棉、绢、麻、人造丝(rayon)、乙酸酯、尼龙或聚酯纤维构成的布帛，由两种以上这些纤维构成的混纺布帛等。
实施例
印花用喷墨油墨组合物的制备
以下列举实施例来进一步详细地说明本发明，但本发明并不仅限定于这些实施例。另外，只要没有特别声明，“％”意味着“质量％”，“份”意味着“质量份”。
以下的实施例、对比例中使用的材料如下所述。
另外，水分散性树脂的断裂伸长率及抗拉强度由以下的条件求出。
在聚四氟乙烯片上涂布水分散性树脂并于常温下干燥12小时，进一步于60℃下进行6小时的干燥后，将片剥离，从而制成膜厚为500μm的由水分散性树脂构成的树脂膜。
使用抗拉试验机(株式会社安田精机制作所制)，以测定温度25℃、拉伸速度200mm/min对得到的树脂膜进行拉伸，求得断裂时的强度及伸长率。
[表1]
Figure BDA0002379761530000091
[表2]
Figure BDA0002379761530000101
(水性树脂清漆制备)
使下述含有阴离子性基的树脂25质量份溶解于氢氧化钾4.9质量份和水70.1质量份的混合液中，得到含有阴离子性基的树脂固体成分为25质量％的水性树脂清漆。
颜料：Printex 90(碳黑，Orion Engineered Carbons公司制)
含有阴离子性基的树脂：丙烯酸/丙烯酸月桂酯/苯乙烯共聚物(重均分子量30000，酸价185mgKOH/g)
(颜料分散液制备)
向上述水性树脂清漆32质量份中加入水48质量份而进行混合，制备颜料分散用树脂清漆。向该颜料分散用树脂清漆中，作为颜料进一步加入20质量份的Printex 90，搅拌混合后，用湿式循环磨机进行混炼，制备颜料分散液。
(印花用喷墨油墨组合物制备)
向上述颜料分散液中添加水分散性树脂、交联剂、水、水溶性溶剂(甘油、2-吡咯啶酮)及表面活性剂(Olfine E1010、Surfynol 440)，制备印花用喷墨油墨组合物。
(评价方法)
(洗涤坚牢度)
用家庭用洗衣机实施5次通常的洗涤(洗涤条件：通常模式下的洗涤→脱水→干燥)，并使用变色褪色灰度级对各印花物的洗涤前和洗涤后的褪色程度进行评价。
◎：5级、○：4级～4-5级、△：3-4级～4级、×：3级以下
(干燥摩擦坚牢度)
依据JIS L0849干燥条件并用II型试验机进行试验，用变色褪色灰度级进行评价。
◎：4-5级～5级、○：3-4级～4级、△：2-3级～3级、×：2级以下
(手感)
通过手触对各印花物进行评价。
◎：印花物轻易弯曲，接近棉100％的布帛自身的柔软度
○：印花物轻易弯曲，但较布帛自身而言感到稍微发硬
△：印花物感到发硬
×：印花物硬至无法自由弯曲
[表3]
Figure BDA0002379761530000111
[表4]
Figure BDA0002379761530000121
(印花方法)
在棉100％的白色布帛上，用搭载有SPECTRA公司制造的喷头的评价用打印机，分别全面打印实施例及对比例中的黑色印花用喷墨油墨组合物。然后，使用热压机于170℃下对实施了打印的部分加热60秒，使黑色印花用喷墨油墨组合物固定于布帛上得到印花物。
根据本发明，洗涤坚牢度特别良好，干燥摩擦坚牢度或手感也良好。
相对于此，根据未使用交联剂的对比例1，及相对于颜料的树脂量少的对比例2、相对于树脂的交联剂的量少的对比例4，洗涤坚牢度和干燥摩擦坚牢度变得不良。
根据相对于颜料的树脂量多的对比例3、相对于树脂的交联剂的量多的对比例5，手感不良。
根据使用了断裂伸长率低，抗拉强度高的水分散性树脂的对比例6，洗涤坚牢度稍微不良。
根据使用了断裂伸长率低，抗拉强度低的水分散性树脂的对比例7，手感不是特别良好。此外根据同样使用了断裂伸长率低，抗拉强度低的水分散性树脂的对比例9，洗涤坚牢度不是特别良好。
根据使用了断裂伸长率高，抗拉强度高的水分散性树脂的对比例8，洗涤坚牢度不良。

Claims (1)

1.一种印花用喷墨油墨组合物，其特征在于，含有颜料、水分散性聚氨酯树脂、为碳二亚胺化合物的交联剂及水，作为所述水分散性聚氨酯树脂， 相对于所述颜料1质量份含有1.0~3.0质量份的断裂伸长率为1300~1800%，抗拉强度为 10~48MPa 的树脂，且相对于所述水分散性聚氨酯树脂1 质量份含有 0.03~0.17 质量份的所述交联剂，
或者，含有颜料、水分散性聚氨酯树脂、为封闭型异氰酸酯化合物的交联剂及水，作为所述水分散性聚氨酯树脂，相对于所述颜料 1 质量份含有1.0~3.0 质量份的断裂伸长率为 1300~1800%，抗拉强度为 10~48MPa的树脂，且相对于所述水分散性聚氨酯树脂 1 质量份含有 0.05~0.15 质量份的所述交联剂。
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