EP1144755A2 - Verfahren zum bedrucken von textilen fasermaterialien nach dem tintenstrahldruck-verfahren - Google Patents

Verfahren zum bedrucken von textilen fasermaterialien nach dem tintenstrahldruck-verfahren

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EP1144755A2
EP1144755A2 EP99934562A EP99934562A EP1144755A2 EP 1144755 A2 EP1144755 A2 EP 1144755A2 EP 99934562 A EP99934562 A EP 99934562A EP 99934562 A EP99934562 A EP 99934562A EP 1144755 A2 EP1144755 A2 EP 1144755A2
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EP
European Patent Office
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halogen
weight
hydrogen
alkyl
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EP99934562A
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EP1144755A3 (de
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Mickael Mheidle
Bénédicte GALEA
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BASF Schweiz AG
Original Assignee
Ciba Spezialitaetenchemie Holding AG
Ciba SC Holding AG
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    • D06P5/00—Other features in dyeing or printing textiles, or dyeing leather, furs, or solid macromolecular substances in any form
    • D06P5/30—Ink jet printing

Definitions

  • the present invention relates to a method for printing textile fiber materials using the inkjet printing method.
  • Inkjet printing processes have been used in the textile industry for several years. These methods make it possible to dispense with the otherwise customary production of a printing stencil, so that considerable cost and time savings can be achieved. In particular in the production of sample templates, it is possible to react to changing needs within a significantly shorter time.
  • Corresponding inkjet printing processes should in particular have optimal application properties.
  • properties such as the viscosity, stability, surface tension and conductivity of the inks used should be mentioned.
  • the known processes do not meet all of these requirements in all properties, so that there is still a need for new processes for textile inkjet printing.
  • the invention relates to a process for printing textile fiber materials by the ink jet printing process, which is characterized in that these fiber materials are printed with an aqueous ink which contains a pigment dye together with a water-dispersible or water-soluble pigment dye binder.
  • Suitable pigment dyes for the process according to the invention are both inorganic pigments, such as carbon black, titanium dioxide or iron oxides, and organic pigments, in particular those of phthalocyanine, anthraquinone, perinone, indigoid, thioindigoid, dioxazine, diketopyrrolopyrrole and isoindolinone -, Perylene, azo, quinacridone and metal complex series, for example metal complexes of azo. Azomethine or methine dyes, as well as classic azo dyes of the ⁇ -oxynaphthoic acid and acetoacetarylide series or metal salts of azo dyes.
  • inorganic pigments such as carbon black, titanium dioxide or iron oxides
  • organic pigments in particular those of phthalocyanine, anthraquinone, perinone, indigoid, thioindigoid, dioxazine, diketopyrrolopyrrol
  • Pigments Mixtures of different organic pigments te or mixtures of one or more inorganic pigments with one or more organic pigments can be used.
  • examples of such pigment dyes are listed in the Color Index, 3rd edition (3rd revision 1987 including additions and amendments to No. 85) under "Pigments”.
  • pigment dyes from the monoazo, disazo, phthalocyanine and anthraquinone series are listed in the Color Index, 3rd edition (3rd revision 1987 including additions and amendments to No. 85.
  • pigment dyes from the monoazo, disazo, phthalocyanine and anthraquinone series
  • inorganic pigment dyes such as carbon black or iron oxides.
  • Particularly preferred pigment dyes are dyes of the formula
  • R 52 is hydrogen, halogen, CC 4 alkyl, C 1 -C 4 alkoxy, nitro or cyano,
  • R 53 is hydrogen, halogen, nitro or cyano
  • R ⁇ is hydrogen, halogen or phenylaminocarbonyl
  • R 55 is hydrogen or hydroxy
  • R 56 is hydrogen or a radical of the formula -, wherein
  • R 57 is hydrogen, dC -alkyl or -CC 4 alkoxy
  • R 58 is hydrogen, dC 4 alkoxy or halogen
  • R 59 is hydrogen, -CC 4 alkyl, C 1 -C 4 alkoxy or halogen, or dyes of the formula
  • R 60 and R 61 are independently CrC 4 alkyl and R 62 and R 63 are halogen, or dyes of the formula
  • rings A, B, D and E are unsubstituted or mono- or polysubstituted with halogen, or dyes of the formula
  • R 65 is hydrogen, halogen, CrC-alkyl, CrC 4 alkoxy, nitro or cyano,
  • R 66 is hydrogen, halogen, nitro or cyano
  • R 67 are hydrogen, halogen, C 1 -C 4 alkyl, C 1 -C 4 alkoxy, nitro or cyano, or dyes of the formula
  • rings A 'and B' are unsubstituted or substituted one or more times with halogen, or dyes of the formula
  • (R6 ⁇ ) o-2 and (R 6 8 ') o-2 independently of one another represent 0 to 2 substituents selected from the group halogen, C 1 -C 4 alkyl, CrC ⁇ alkoxy, nitro or cyano, and Kj and K 2 independently of one another a radical of the formula
  • inorganic pigment dyes such as carbon black or iron oxides.
  • the dyes of the formulas are of particular interest as pigment dyes
  • pigment dyes those of the formulas (7e), (7g) and Cl. Pigment Yellow 83 and Cl. Pigment Black 7.
  • the pigment dyes mentioned are known or can be obtained in analogy to known production processes, such as diazotization, coupling, addition and condensation reactions.
  • Suitable binders are pigment dye binders based on the polymerization product of at least one of the components acrylic acid; other acrylic monomers, such as acrylic acid esters; and urethane based. Pigment dye binders based on the polymerization product of at least one of the components acrylic acid and urethane are preferred. Of particular importance are pigment dye binders based on the polymerization product of acrylic acid; or urethane; or urethane and acrylic acid; based. Mixtures of pigment dye binders are of particular interest, one mixture component being based on the polymerization product of acrylic acid and another mixture component being based on the polymerization product of acrylic acid and urethane.
  • the pigment dye binders are dispersible in water or preferably soluble in water. Examples include Carboset ® 531 and Sancure ® AU-4010 from BFGoodrich.
  • the polymers which are suitable as binders contain no sulfo or sulfato groups.
  • the inks preferably contain a total content of dyes of 1 to 35% by weight, in particular 1 to 30% by weight and preferably 1 to 20% by weight, based on the total weight of the ink.
  • the pigment dye binder is preferably present in the ink in an amount of 2 to 30% by weight, in particular in an amount of 5 to 20% by weight.
  • Preferred inks for the process according to the invention are those which have a viscosity of 1 to 40 mPa-s (millipascal second), in particular 1 to 20 mPa-s and preferably 1 to 10 mPa-s. Inks with a viscosity of 2 to 5 mPa-s are of particular importance. Also important are inks with a viscosity of 10 to 30 mPa-s.
  • the inks can include to adjust viscosity, contain thickeners of natural or synthetic origin.
  • alginate thickeners starch ethers or locust bean gum ethers may be mentioned as examples of thickeners.
  • Cellulose ethers may also be mentioned.
  • cellulose ethers e.g. Methyl, ethyl, carboxymethyl, hydroxyethyl, methylhydroxyethyl, hydroxypropyl or hydroxypropylmethyl cellulose into consideration. Carboxymethyl cellulose and hydroxypropyl methyl cellulose are preferred.
  • the cellulose ethers are preferably water-soluble.
  • Further synthetic thickeners are e.g. those based on poly (meth) acrylic acids or poly (meth) acrylamides. Alkali alginates and preferably sodium alginate are particularly suitable as alginates.
  • the thickeners are usually present in the ink in an amount of 0.01 to 2% by weight, in particular 0.01 to 1% by weight and preferably 0.01 to 0.5% by weight, based on the total weight of the Ink, used. These thickeners allow a certain viscosity of the ink to be set.
  • the inks may contain surfactants, redispersants or humectants as further additives.
  • the commercially available anionic or nonionic surfactants are suitable as surfactants.
  • a redispersant e.g. Mention betaine.
  • the pigment dyes are expediently used in dispersed form.
  • the customary dispersants preferably nonionic dispersants, can be used to prepare the dye dispersions.
  • Particularly suitable nonionic dispersants are compounds which are derived from the
  • alkylene represents the ethylene radical or propylene radical and m 1 to 4 and Are 4 to 50,
  • Suitable components (ca) are polyadducts of 4 to 40 moles of ethylene oxide with 1 mole of a phenol which has at least one C 4 -C 12 alkyl group, a phenyl group, a tolyl group, an a-tolylethyl group, a benzyl group, an a-methylbenzyl group or one a, a- has dimethylbenzyl group, such as butylphenol, tributylphenol, octylphenol, nonyl phenol, dinonylphenol, o-phenylphenol, benzylphenol, dibenzylphenol, a-tolylethylphenol, dibenzyl- (nonyl) -phenol, a-methyibenzylphenol, bis- (a-methylbenzyl) -phenol or tris- (a-methylbenzyl) -phenol, these being Adducts can be used individually or in a mixture.
  • component (ca) Of particular interest as component (ca) are adducts of 6 to 30 moles of ethylene oxide with 1 mole of 4-nonylphenol, with 1 mole of dinonylphenol or especially with 1 mole of compounds which are prepared by the addition of 1 to 3 moles of styrenes to 1 mole of phenols .
  • the styrene addition products are preferably produced in a known manner in the presence of catalysts, such as sulfuric acid, p-toluenesulfonic acid or, above all, zinc chloride.
  • catalysts such as sulfuric acid, p-toluenesulfonic acid or, above all, zinc chloride.
  • Suitable styrenes are suitably styrene, ⁇ -methylstyrene or vinyltoluene (4-methylstyrene).
  • the phenols are phenol, cresols or xylenols.
  • Ethylene oxide adducts of the formula (21) are very particularly preferred
  • n 3 is 8 to 30.
  • Y 2 is C 4 -C 12 alkyl, phenyl, tolyl, tolyl-CrCa-alkyl or phenyl-CrC alkyl, such as a-methyl or a, a-dimethylbenzyl, and m is 1 to 3 and n 2 4 to 40 are.
  • the nonionic component (cb) is advantageous - An alkylene oxide addition product of 1 to 100 moles of alkylene oxide, for example ethylene oxide and / or propylene oxide, on 1 mole of an aliphatic monoalcohol with at least 4 carbon atoms, a 3- to 6-valent aliphatic alcohol or one optionally by alkyl, phenyl, a-tolylethyl, benzyl , a-methylbenzyl or a, a-dimethylbenzyl substituted phenol (cba);
  • alkylene oxide addition product of 1 to 100, preferably 2 to 80, moles of ethylene oxide, where individual ethylene oxide units can be replaced by substituted epoxides, such as styrene oxide and / or propylene oxide, to higher unsaturated or saturated monoalcohols (cba), fatty acids (ebb), fatty amines (ebe ) or fatty amides (ibid) with 8 to 22 carbon atoms;
  • alkylene oxide addition product preferably an ethylene oxide / propylene oxide adduct with ethylenediamine (ebe);
  • an ethoxylated sorbitan ester with long chain ester groups e.g. Polyoxyethylene sorbitan monolaurate with 4 to 20 ethylene oxide units or polyoxyethylene sorbitan trioleate with 4 to 20 ethylene oxide units (cbf).
  • Preferred components (cc) are ethylene oxide adducts with polypropylene oxide (so-called EO-PO block polymers) and propylene oxide adducts with polyethylene oxide (so-called reverse EO-PO block polymers).
  • Ethylene oxide-propylene oxide block polymers with molecular weights of the polypropylene oxide base of 1700 to 4000 and an ethylene oxide content in the total molecule of 30-80%, in particular 60-80%, are particularly preferred.
  • dispersants based on naphthalene sulfonates are also of interest.
  • the inks particularly preferably contain humectants, usually in an amount of 2 to 30% by weight, in particular 5 to 30% by weight and preferably 5 to 25% by weight, based on the total weight of the ink.
  • Polyhydric alcohols such as ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene glycol, propylene glycol, dipropylene glycol, glycerol and polyethylene glycols with a molecular weight of preferably 200 to 800 are particularly suitable as humectants.
  • Glycerol, propylene glycol or diethylene glycol are of particular interest.
  • Propylene glycol or a mixture of diethylene glycol and glycerin, for example in one, is particularly interesting Weight ratio of 10: 1 to 1:10, preferably 5: 1 to 1: 5 and in particular 3: 1 to 1: 3.
  • the inks can also contain acid donors such as butyrolactone or sodium hydrogenphosphate, preservatives, fungi and / or bacterial growth inhibitors, foam suppressants, wetting agents, sequestering agents, emulsifiers, water-insoluble solvents, oxidizing agents or deaerating agents.
  • Suitable preservatives are, above all, formaldehyde-releasing agents, such as, for example, paraformaldehyde and trioxane, especially aqueous, approximately 30 to 40 percent by weight formaldehyde solutions, and sequestering agents, for example sodium nitrilotriacetic acid, sodium ethylenediaminetetraacetic acid, especially sodium polymethaphosphate, in particular sodium Hexamethaphosphate, as emulsifiers, especially adducts of an alkylene oxide and a fatty alcohol, especially an adduct of oleyl alcohol and ethylene oxide, as water-insoluble solvents, high-boiling, saturated hydrocarbons, especially paraffins with a boiling range of about 160 to 210 ° C (so-called mineral spirits), as oxidizing agents for example an aromatic nitro compound, especially an aromatic mono- or dinitrocarboxylic acid or sulfonic acid, which is optionally present as an alkylene oxide adduct, in particular
  • Chemicals such as alkali in amounts of e.g. 0.1 to 5% by weight, in particular 0.5 to 2% by weight.
  • examples of such chemicals are aqueous ammoniacal solutions and dimethylethanolamine.
  • Pigment dyes based on soot or iron oxides b) a water-dispersible or water-soluble pigment dye binder which is based on the polymerization product of at least one of the components acrylic acid and urethane, and c) glycerol, propylene glycol or diethylene glycol.
  • the inks can be prepared in the manner customary for pigment dyes by mixing the individual components in the desired amount of water.
  • the pigment particles in the finished ink preferably have a defined grain spectrum and should in particular have a certain grain size, e.g. Do not exceed 10 ⁇ m, in particular 5 ⁇ m.
  • the pigment particles preferably have an average grain size of 1 ⁇ m or less.
  • a defined grain spectrum can be obtained, for example, if the pigments are ground wet and the grain spectrum is continuously monitored by laser grain size analysis.
  • the method according to the invention for printing on textile fiber materials can be carried out with ink jet printers known per se and suitable for textile printing.
  • Particularly suitable textile fiber materials are fiber materials containing hydroxyl groups.
  • Preferred are cellulosic fiber materials that consist entirely or partially of cellulose. Examples are natural fiber materials such as cotton, linen or hemp and regenerated fiber materials such as viscose and lyocell. Viscose or preferably cotton are particularly preferred.
  • Other fiber materials are wool, silk, polyvinyl, polyacrylonitrile, polyamide, aramid, polypropylene and Called polyurethane.
  • the fiber materials mentioned are preferably in the form of flat textile fabrics, knitted fabrics or webs.
  • the fiber material is advantageously dried, preferably at temperatures up to 150 ° C., in particular 80 to 120 ° C., and the printing is then fixed.
  • Fixing the pressure can e.g. by heat treatment, which is preferably carried out at a temperature of 120 to 190 ° C.
  • the fixation is preferably 1 to 8 minutes.
  • fixation can also be carried out with ionizing radiation or by irradiation with UV light.
  • the printed or dyed fiber material is heated at an elevated temperature, e.g. between 40 and 120 ° C, in particular between 60 and 100 ° C, irradiated and fixed.
  • the irradiation can either take place immediately after the drying process, or the cold printed fiber material can be heated to the desired temperature before the irradiation, e.g. in an infrared heater.
  • Ionizing radiation is to be understood as meaning radiation that can be detected with an ionization chamber. It consists either of electrically charged, directly ionizing particles, which generate ions in gases along their path by impact, or of uncharged, indirectly ionizing particles or photons, which generate charged secondary particles directly ionizing in matter, such as the secondary electrons of X-rays or ⁇ -rays or the recoil nuclei (especially protons) of fast neutrons; Indirectly ionizing particles are also slow neutrons, which can generate charged particles with high energy through nuclear reactions, partly directly, partly via photons from (ß, ⁇ ) processes. Protons, atomic nuclei or ionized atoms can be considered as heavily charged particles.
  • Lightly charged particles for example electrons
  • brake radiation and characteristic radiation come into consideration as X-ray radiation.
  • the ⁇ radiation is an important particle radiation of heavily charged particles.
  • the ionizing radiation can be generated by one of the customary methods. For example, spontaneous nuclear transformations as well as nuclear reactions (forced nuclear transformations) can be used for generation.
  • natural or artificial radioactive substances and especially nuclear reactors come into consideration as radiation sources.
  • the radioactive fission products produced by nuclear fission in such reactors represent another important source of radiation.
  • Another possible method of generating radiation is by means of an X-ray tube.
  • Electron beams are of particular importance for the method of the present invention. These are generated by accelerating and concentrating electrons, which are emitted from a cathode by glow, field or photoemission as well as by electron or ion bombardment. Radiation sources are conventional electron guns and accelerators. Examples of radiation sources are known from the literature, e.g. International Journal of Electron Beam & Gamma Radiation Processing, in particular 1/89 pages 11 -15; Optik, 77 (1987), pages 99-104.
  • ⁇ -emitters such as the strontium-90 into consideration.
  • the ⁇ -rays which can be easily produced, in particular with cesium-137 or cobalt-60 isotope sources, may also be mentioned as technically advantageously applicable ionizing rays.
  • the fixation with ionizing radiation is generally carried out in such a way that a textile fiber material printed and dried according to the invention is passed through the beam of an electron accelerator at temperatures between 60 and 100 ° C. This happens at such a speed that a certain radiation dose is reached.
  • the radiation doses normally to be used are between 0.1 and 15 Mrad an accelerator voltage between 160 and 300 kV, the radiation dose advantageously being between 0.1 and 4 Mrad. With a dose of less than 0.1 Mrad, the degree of fixation is generally too low; with a dose of more than 15 Mrad, damage to the fiber material and the dye often occurs.
  • the special embodiment depends primarily on the type of ionizing radiation to be used and its mode of production. If, for example, the printed fiber material is to be irradiated with ⁇ -rays, it is enclosed in a cell and exposed to the radiation. If higher radiation doses are desired with low radiation intensity, the material to be irradiated can be exposed to the radiation in several passes.
  • photoinitiator When using ultraviolet radiation, it is usually necessary to have a photoinitiator.
  • the photoinitiator absorbs the radiation to generate free radicals that initiate the polymerization.
  • photoinitiators or photoinitiators used according to the invention are carbonyl compounds such as 2,3-hexanedione.
  • Diacetylacetophenone, benzoin and benzoin ethers such as dimethyl, ethyl and butyl derivatives, e.g. 2,2-diethoxyacetophenone and 2,2-dimethoxyacetophenone, benzophenone or a benzophenone salt and phenyl (1-hydroxycyclohexyl) ketone or a ketone of the formula
  • Benzophenone in combination with a catalyst such as triethylamine, N, N * -dibenzylamine and dimethylaminoethanol and benzophenone plus Michler's ketone; Acylphosphine oxides; nitrogen-containing compounds such as diazomethane, azo-bis-isobutyronitrile, hydrazine, phenylhydrazine and trimethylbenzylammonium chloride; and sulfur-containing compounds such as benzenesulfonate, diphenyl disulfide and tetramethylthiuram disulfide, as well as phosphorus-containing compounds such as phosphine oxides.
  • a catalyst such as triethylamine, N, N * -dibenzylamine and dimethylaminoethanol and benzophenone plus Michler's ketone; Acylphosphine oxides; nitrogen-containing compounds such as diazomethane, azo-bis-isobutyronitrile,
  • copolymerizable photoinitiators such as those e.g. mentioned in "Polymers Paint Color Joumal, 180, S42f (1990)", of particular advantage.
  • Cationic photoinitiators such as triarylsulfonium salts, diaryliodonium salts, diaryl iron complexes or structures in general, as described in "Chemistry & Technology of UV & EB Formulation for coatings, inks & paints" volume 3, published by SITA Technology Ltd., Gardiner House, Broomhill, are also suitable Road, London, 1991.
  • Acylphosphine oxides such as. B. (2,4,6 Trimethylbenzoyl) (diphenyl) phosphine oxide, or photoinitiators of the formula
  • photoinitiators are very particularly preferably used: as well as the mixture of the compounds of the formulas
  • the UV light to be used is radiation whose emission is between 200 and 450 nm, in particular between 210 and 400 nm.
  • the radiation is preferably generated artificially with high, medium or low pressure mercury vapor lamps, halogen lamps, metal halide, xenon or tungsten lamps, carbon arc or fluorescent lamps, H and D lamps, superactinic fluorescent tubes and lasers.
  • Capillary high-pressure mercury lamps or high-pressure mercury lamps or low-pressure mercury lamps are advantageously used.
  • High-pressure mercury lamps and medium-pressure mercury lamps which can also be doped with iron or gallium halide, for example, are particularly advantageous.
  • These lamps can also be operated with microwaves or pulsed to concentrate the radiation in peaks. Pulsed operation is also possible with xenon lamps if a higher proportion of longer-wave UV light is required.
  • UV radiation sources as described in "Chemistry & Technology of UV & EB Formulation for Coatings, Inks & Paints", Volume 1, published by SITA Technology, Gardiner House, Broomhill Road, London, 1991, are suitable.
  • the exact irradiation time of the prints will depend on the luminosity of the UV source, the distance from the light source, the type and amount of photoinitiator as well as the permeability of the formulation and the textile substrate to UV light.
  • Usual irradiation times with the UV light are 1 second to 20 minutes, preferably 5 seconds to 2 minutes.
  • the fixation can be ended by interrupting the light so that it can also be carried out discontinuously.
  • the radiation can be in the atmosphere of an inert protective gas, e.g. be carried out under nitrogen to prevent inhibition by oxygen.
  • the oxygen inhibition can also be effectively suppressed by the addition of so-called "anti-blocking agents", which are amines and especially aminoacrylates.
  • the printed fiber material can be washed out and dried in the usual way
  • Ink-jet printing as well as subsequent drying and fixing can also be carried out in a single step. This means in particular that these steps are carried out continuously.
  • This means that devices for ink-jet printing, drying and fixing are installed one behind the other, through which the fiber material to be printed is continuously moved.
  • the devices for ink-jet printing, drying and fixing can also be combined in a single machine.
  • the fiber material is continuously transported through this machine and is then finished after leaving this machine. Drying can take place, for example, by means of thermal energy (as indicated above, for example) or in particular by means of infrared radiation (IR).
  • the fixation can take place here, for example, as indicated above.
  • ink-jet printing can also be carried out separately, and drying and fixing are carried out continuously, for example in a single machine, as indicated above.
  • the fiber materials both in a single shade and in different shades. If the printing is done in one shade, the printing of the fiber material can take place over the whole area or with a pattern. The use of a single ink is naturally sufficient for this; however, the desired shade can also be created by printing with several inks with different shades. If a print is to be made on the fiber material which has several different shades, then the fiber material is printed with a plurality of inks, each of which has the desired shade or is printed in such a way that the respective shade is created (for example by using inks with different nuances are printed on top of each other on the fiber material and thus result in the nuance to be achieved).
  • a flat fiber material on both sides.
  • one side of the fiber material is printed in one shade, e.g. all over, and the other side of the fiber material is printed with a pattern in one or more different shades.
  • this page can also be printed on the entire surface in one shade.
  • Such a method can e.g. are designed so that one or more print heads are present on each side of the flat fiber material to be printed. Both sides of the fiber material are then printed simultaneously.
  • the print heads on the respective side of the fiber material can face each other directly or can be installed laterally offset from one another. Usually the fiber material is moved between these printheads.
  • a template ie an image to be reproduced with the print
  • digitized image is transferred to a computer, which then prints the image on the fiber material using an ink-jet printer.
  • the digitized image can also already be stored in the computer, so that digitization is not necessary.
  • an image to be printed could have been created on the computer with graphics software.
  • the image to be printed can also be, for example, letters, numbers, words, any pattern or even complex, differently colored images. Images in different colors can be created, for example, by using several inks with different shades.
  • the prints obtainable by the process according to the invention have good general fastness properties; e.g. they have good light fastness, good wet fastness, such as water, wash, sea water, over-dyeing and sweat fastness, good chlorine fastness, rubbing fastness, fastness to ironing and pleating fastness as well as sharp contours and a high color strength.
  • the printing inks used are characterized by good stability and good viscosity properties.
  • a cotton fabric is contained with an aqueous ink A
  • Examples 2 to 8 If the procedure is as in Example 1, but instead of 5% by weight of the pigment dyestuff specified there, an equal amount of one of the pigment dyestuffs specified in Table 1 below is obtained, prints with good general fastness properties are also obtained.
  • a cotton fabric is containing A with an aqueous ink
  • a cotton fabric is contained with an aqueous ink A

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Description

Verfahren zum Bedrucken von textilen Fasermaterialien nach dem Tintenstrahldruck- Verfahren
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bedrucken von textilen Fasermaterialien nach dem Tintenstrahldruck-Verfahren.
Tintenstrahldruck-Verfahren werden bereits seit einigen Jahren in der Textilindustrie angewendet. Diese Verfahren ermöglichen es, auf die sonst übliche Herstellung einer Druckschablone zu verzichten, so dass erhebliche Kosten- und Zeiteinsparungen erzielt werden können. Insbesondere bei der Herstellung von Mustervorlagen kann innerhalb deutlich geringerer Zeit auf veränderte Bedürfnisse reagiert werden.
Entsprechende Tintenstrahldruck-Verfahren sollten insbesondere optimale anwendungstechnische Eigenschaften aufweisen. Zu erwähnen seien in diesem Zusammenhang Eigenschaften wie die Viskosität, Stabilität, Oberflächenspannung und Leitfähigkeit der verwendeten Tinten. Ferner werden erhöhte Anforderungen an die Qualität der erhaltenen Drucke gestellt, wie z.B. bezüglich Farbstärke sowie Nassechtheits- eigenschaften. Von den bekannten Verfahren werden diese Anforderungen nicht in allen Eigenschaften erfüllt, so dass weiterhin ein Bedarf nach neuen Verfahren für den textilen Tintenstrahldruck besteht.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Bedrucken von textilen Fasermaterialien nach dem Tintenstrahldruck-Verfahren, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass man diese Fasermaterialien mit einer wässrigen Tinte bedruckt, welche einen Pigmentfarbstoff zusammen mit einem in Wasser dispergierbarem oder in Wasser löslichem Pigmentfarbstoffbinder enthält.
Als Pigmentfarbstoffe eignen sich für das erfindungsgemässe Verfahren sowohl anorganische Pigmente, wie z.B. Russ, Titandioxid oder Eisenoxide, als auch organische Pigmente, insbesondere solche der Phthalocyanin-, Anthrachinon-, Perinon-, Indigoid-, Thioindigoid-, Dioxazin-, Diketopyrrolopyrrol-, Isoindolinon-, Perylen-, Azo-, Chinacridon-und Metallkomplexreihe, beispielsweise Metallkomplexe von Azo-. Azomethin- oder Methinfarbstoffen, sowie klasische Azofarbstoffe der ß-Oxynaphthoesäure- und Acetoacetarylidreihe oder Metallsalze von Azofarbstoffen. Es können auch Gemische verschiedener organischen Pigmen- te oder Gemische eines oder mehrerer anorganischer Pigmente mit einem oder mehreren organischen Pigmenten verwendet werden. Beispiele für solche Pigmentfarbstoffe sind im Colour Index, 3. Auflage (3. Revision 1987 inclusive Additions and Amendments bis No. 85) unter "Pigments" aufgeführt. Von besonderem Interesse sind Pigmentfarbstoffe der Monoazo-, Disazo-, Phthalocyanin- und Anthrachinonreihe, sowie anorganische Pigmentfarbstoffe, wie Russ oder Eisenoxide.
Besonders bevorzugte Pigmentfarbstoffe sind Farbstoffe der Formel
worin
R52 Wasserstoff, Halogen, C C4-Alkyl, Cι-C4-Alkoxy, Nitro oder Cyano,
R53 Wasserstoff, Halogen, Nitro oder Cyano,
R^ Wasserstoff, Halogen oder Phenylaminocarbonyl,
R55 Wasserstoff oder Hydroxy, und
R56 Wasserstoff oder ein Rest der Formel - ist, wobei
R57 Wasserstoff, d-C -Alkyl oder Cι-C4-Alkoxy,
R58 Wasserstoff, d-C4-Alkoxy oder Halogen, und
R59 Wasserstoff, Cι-C4-Alkyl, C1-C4-Alkoxy oder Halogen ist, oder Farbstoffe der Formel
worin
R60 und R61 voneinander unabhängig CrC4-Alkyl und R62 und R63 Halogen sind, oder Farbstoffe der Formel
wobei die Ringe A, B, D und E unsubstituiert oder ein- oder mehrfach mit Halogen substituiert sind, oder Farbstoffe der Formel
worin
Rw Cι-C4-Alkyl,
R65 Wasserstoff, Halogen, CrC-Alkyl, CrC4-Alkoxy, Nitro oder Cyano,
R66 Wasserstoff, Halogen, Nitro oder Cyano,
R67 Wasserstoff, Halogen, C1-C4-Alkyl, C1-C4-Alkoxy, Nitro oder Cyano sind, oder Farbstoffe der Formel
wobei die Ringe A' und B' unsubstituiert oder ein- oder mehrfach mit Halogen substituiert sind, oder Farbstoffe der Formel
worin
(R6β)o-2 und (R68')o-2 unabhängig voneinander für 0 bis 2 Substituenten ausgewählt aus der Gruppe Halogen, C1-C4-Alkyl, CrC^AIkoxy, Nitro oder Cyano stehen, und Kj und K2 unabhängig voneinander einen Rest der Formel
bedeuten, wobei
(R69)o-3 und (R69')o-3 unabhängig voneinander für 0 bis 3 Substituenten ausgewählt aus der Gruppe Halogen, C1-C4-Alkyl, d-C-4-Alkoxy, Nitro oder Cyano, insbesondere Halogen, C C -Alkyl und C C^AIkoxy, stehen.
Von Interesse sind ferner anorganische Pigmentfarbstoffe, wie Russ oder Eisenoxide.
Von besonderem Interesse als Pigmentfarbstoffe sind die Farbstoffe der Formeln
Weitere interessante Pigmentfarbstoffe sind Cl. Pigment Black 7, Cl. Pigment Red 101 , Cl. Pigment Yellow 17, Cl. Pigment Yellow 34, Cl. Pigment Yellow 83 sowie Cl. Pigment Yellow 128.
Besonders bevorzugt verwendet man in dem erfindungsgemässen Verfahren als Pigmentfarbstoffe solche der Formel (7e), (7g) sowie Cl. Pigment Yellow 83 und Cl. Pigment Black 7.
Die genannten Pigmentfarbstoffe sind bekannt oder können in Analogie zu bekannten Herstellungsverfahren, wie Diazotierungs-, Kupplungs-, Additions- und Kondensationsreaktionen, erhalten werden.
Als Binder kommen z.B. Pigmentfarbstoffbinder in Betracht, die auf dem Polymerisationsprodukt von mindestens einer der Komponenten Acrylsäure; andere Acrylmonomere, wie z.B. Acrylsäureester; und Urethan basieren. Bevorzugt sind Pigmentfarbstoffbinder, die auf dem Polymerisationsprodukt von mindestens einer der Komponenten Acrylsäure und Urethan basieren. Von besonderer Bedeutung sind Pigmentfarbstoffbinder, die auf dem Polymerisationsprodukt von Acrylsäure; oder Urethan; oder Urethan und Acrylsäure; basieren. Von besonderem Interesse sind Mischungen von Pigmentfarbstoffbindern, wobei eine Mischungskomponente auf dem Polymerisationsprodukt von Acrylsäure und eine weitere Mischungskomponente auf dem Polymerisationsprodukt von Acrylsäure und Urethan basiert. Die Pigmentfarbstoffbinder sind in Wasser dispergierbar oder vorzugsweise in Wasser löslich. Als Beispiele seien Carboset® 531 und Sancure® AU-4010 der Firma BFGoodrich genannt.
In einer ganz besonderen Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens enthalten die als Binder in Betracht kommenden Polymerisate keine Sulfo- oder Sulfatogruppen.
Die Tinten enthalten bevorzugt einen Gesamtgehalt an Farbstoffen von 1 bis 35 Gew.-%, insbesondere 1 bis 30 Gew.-% und vorzugsweise 1 bis 20 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Tinte. Als untere Grenze ist hierbei eine Grenze von 2,5 Gew.-%, insbesondere 5 Gew.-% und vorzugsweise 10 Gew.-%, bevorzugt. Der Pigmentfarbstoffbinder liegt in der Tinte vorzugsweise in einer Menge von 2 bis 30 Gew.-%, insbesondere in einer Menge von 5 bis 20 Gew.-%, vor.
Bevorzugt sind für das erfindungsgemässe Verfahren solche Tinten, welche eine Viskosität von 1 bis 40 mPa-s (Millipascalsekunde), insbesondere 1 bis 20 mPa-s und vorzugsweise 1 bis 10 mPa-s aufweisen. Von besonderer Bedeutung sind Tinten, welche eine Viskosität von 2 bis 5 mPa-s aufweisen. Femer sind Tinten von Bedeutung welche eine Viskosität von 10 bis 30 mPa-s aufweisen.
Die Tinten können, u.a. zwecks Einstellung der Viskosität, Verdickungsmittel natürlicher oder synthetischer Herkunft enthalten.
Als Beispiele für Verdickungsmittel seien handelsübliche Alginatverdickungen, Stärkeether oder Johannisbrotkernmehlether genannt. Ferner seien Celluloseäther genannt.
Als Celluloseäther kommen z.B. Methyl-, Aethyl-, Carboxymethyl-, Hydroxyäthyl-, Methylhydroxyäthyl-, Hydroxypropyl- oder Hydroxypropylmethylcellulose in Betracht. Bevorzugt sind Carboxymethylcellulose und Hydroxypropylmethylcellulose. Die Celluloseäther sind vorzugsweise wasserlöslich. Als synthetische Verdickungsmittel seien ferner z.B. solche auf Basis von Poly(meth)acrylsäuren oder Poly(meth)acrylamiden genannt. Als Alginate kommen insbesondere Alkalialginate und vorzugsweise Natriumalginat in Betracht. Die Verdickungsmittel werden in der Tinte üblicherweise in einer Menge von 0,01 bis 2 Gew.-%, insbesondere 0,01 bis 1 Gew.-% und vorzugsweise 0,01 bis 0,5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Tinte, verwendet. Diese Verdickungsmittel erlauben die Einstellung einer bestimmten Viskosität der Tinte.
Als weitere Zusätze können die Tinten Tenside, Redispergiermittel oder Feuchthaltemittel enthalten.
Als Tenside kommen die handelsüblichen anionischen oder nichtionogenen Tenside in Betracht. Als Redispergiermittel ist z.B. Betain zu erwähnen.
Die Pigmentfarbstoffe werden zweckmässigerweise in dispergierter Form eingesetzt. Zur Herstellung der Farbstoffdispersionen können die üblichen Dispergiermittel, vorzugsweise nichtionogene Dispergiermittel, verwendet werden.
Als nichtionogene Dispergiermittel eignen sich insbesondere Verbindungen, welche aus der
Gruppe der
(ca) Alkylenoxidaddukte der Formel
worin Y C-C^-Alkyl, Aryl oder Aralkyl bedeutet, "Alkylen" für den Ethylenrest oder Propylenrest steht und mι 1 bis 4 und 4 bis 50 sind,
(cb) Alkylenoxiaddukte an
(cba) gesättigte oder ungesättigte 1-6-wertige aliphatische Alkohole, (ebb) Fettsäuren, (ebe) Fettamine, (ebd) Fettamide,
(cbe) Diamine,
(cbf) Sorbitanester,
(cc) Alkylenoxid-Kondensationsprodukte (Blockpolymerisate)
(cd) Polymerisate von Vinylpyrrolidon, Vinylacetat oder Vinylalkohol und
(ce) Co- oder Ter-polymere von Vinylpyrrolidon mit Vinylacetat und/oder Vinylalkohol, ausgewählt sind.
Geeignete Komponenten (ca) sind Polyaddukte von 4 bis 40 Mol Ethylenoxid an 1 Mol eines Phenols, das mindestens eine C4-C12-Alkylgruppe, eine Phenylgruppe, eine Tolylgruppe, eine a-Tolylethylgruppe, eine Benzylgruppe, eine a-Methylbenzylgruppe oder eine a,a- Dimethylbenzylgruppe aufweist, wie z.B. Butylphenol, Tributylphenol, Octylphenol, Nonyl- phenol, Dinonylphenol, o-Phenylphenol, Benzylphenol, Dibenzylphenol, a-Tolylethylphenol, Dibenzyl-(nonyl)-phenol, a-Methyibenzylphenol, Bis-(a-Methylbenzyl)-phenol oder Tris-(a- methylbenzyl)-phenol, wobei diese Addukte einzeln oder in Mischung verwendet weiden können.
Von besonderem Interesse als Komponente (ca) sind Addukte von 6 bis 30 Mol Ethylenoxid an 1 Mol 4-Nonylphenol, an 1Mol Dinonylphenol oder besonders an 1 Mol von Verbindungen, die durch Anlagerung von 1 bis 3 Mol von Styrolen an 1 Mol Phenole hergestellt werden.
Die Herstellung der Styrolanlagerungsprodukte erfolgt in bekannter Weise vorzugsweise in Gegenwart von Katalysatoren, wie Schwefelsäure, p-Toluolsulfonsäure oder vor allem Zinkchlorid. Als Styrole kommen zweckmässigerweise Styrol, a-Methylstyrol oder Vinyltoluol (4-Methylstyrol) in Betracht. Beispiele für die Phenole sind Phenol, Kresole oder Xylenole.
Ganz besonders bevorzugt sind Ethylenoxidaddukte der Formel (21)
worin m3 1 bis 3 und n3 8 bis 30 bedeuten.
Ebenfalls bevorzugt sind Ethylenoxidaddukte der Formel
worin Y2 C4-C12-Alkyl, Phenyl, Tolyl, Tolyl-CrCa-alkyl oder Phenyl-CrC alkyl, wie z.B. a-Methyl- oder a,a-Dimethylbenzyl bedeutet, und m 1 bis 3 und n2 4 bis 40 sind.
Die nichtionogene Komponente (cb) ist vorteilhafterweise - ein Alkylenoxidanlagerungsprodukt von 1 bis 100 Mol Alkylenoxid, z.B. Ethylenoxid und/oder Propylenoxid, an 1 Mol eines aliphatischen Monoalkohols mit mindestens 4 Kohlenstoffatomen, eines 3- bis 6-wertigen aliphatischen Alkohols oder eines gegebenenfalls durch Alkyl, Phenyl, a-Tolylethyl, Benzyl, a-Methylbenzyl oder a,a-Dimethylbenzyl substituierten Phenols (cba);
- ein Alkylenoxidanlagerungsprodukt von 1 bis 100, vorzugsweise 2 bis 80 Mol Ethylenoxid wobei einzelne Ethylenoxideinheiten durch substituierte Epoxide, wie Styroloxid und/oder Propylenoxid, ersetzt sein können, an höhere ungesättigte oder gesättigte Monoalkohole (cba), Fettsäuren (ebb), Fettamine (ebe) oder Fettamide (ebd) mit 8 bis 22 Kohlenstoffatomen;
- ein Alkylenoxidanlagerungsprodukt, vorzugsweise ein Ethylenoxid-Propylenoxid-Addukt an Ethylendiamin (ebe);
- ein ethoxyliertes Sorbitanester mit langkettigen Estergruppen, wie z.B. Polyoxiethylen- Sorbitanmonolaurat mit 4 bis 20 Ethylenoxideinheiten oder Polyoxiethylen-Sorbitantrioleat mit 4 bis 20 Ethylenoxideinheiten (cbf).
Bevorzugte Komponenten (cc) sind Ethylenoxidaddukte an Polypropylenoxid (sogenannte EO-PO-Blockpolymere) und Propylenoxidaddukte an Polyethylenoxid (sogenannte umgekehrte EO-PO-Blockpolymere).
Besonders bevorzugt sind Ethylenoxid-Propylenoxid-Blockpolymere mit Molekulargewichten der Polypropylenoxidbasis von 1700 bis 4000 und einem Ethyienoxidgehalt im Gesamtmolekül von 30-80%, insbesondere 60-80%.
Von Interesse sind ferner Dispergiermittel auf der Basis von Naphthalinsulfonaten.
Besonders bevorzugt enthalten die Tinten Feuchthaltemittel, üblicherweise in einer Menge von 2 bis 30 Gew.-%, insbesondere 5 bis 30 Gew.-% und vorzugsweise 5 bis 25 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Tinte. Als Feuchthaltemittel kommen insbesondere mehrwertige Alkohole, wie Ethylenglykol, Diethylenglykol, Triethylenglykol, Tetraethylenglykol, Propylenglykol, Dipropylenglykol, Glycerin und Polyethylenglykole mit einem Molekulargewicht von vorzugsweise 200 bis 800, in Betracht. Von besonderem Interesse sind Glycerin, Propylenglykol oder Diethylenglykol. Ganz besonders interessant ist Propylenglykol oder eine Mischung aus Diethylenglykol und Glycerin, z.B. in einem Gewichtsverhältnis von 10:1 bis 1 :10, vorzugsweise 5:1 bis 1 :5 und insbesondere 3:1 bis 1 :3.
Gewünschtenfalls können die Tinten noch Säurespender wie Butyrolacton oder Natriumhydrogenphosphat, Konservierungsmittel, Pilz- und/oder Bakteriewachstum hemmende Stoffe, schaumdämpfende Mittel, Netzmittel, Sequestriermittel, Emulgatoren, wasserunlösliche Lösungsmittel, Oxidationsmittel oder Entlüftungsmittel enthalten.
In Betracht kommen als Konservierungsmittel vor allem formaldehydabgebende Mittel, wie z.B. Paraformaldehyd und Trioxan, vor allem wässrige, etwa 30 bis 40-gewichtsprozentige Formaldehydlösungen, als Sequestriermittel z.B. nitrilotriessigsaures Natrium, ethylendi- amintetraessigsaures Natrium, vor allem Natrium-Polymethaphosphat, insbesondere Nat- rium-Hexamethaphosphat, als Emulgatoren vor allem Addukte aus einem Alkylenoxid und einem Fettalkohol, insbesondere einem Addukt aus Oleylalkohol und Ethylenoxid, als wasserunlösliche Lösungsmittel hochsiedende, gesättigte Kohlenwasserstoffe, vor allem Paraffine mit einem Siedebereich von etwa 160 bis 210°C (sogenannte Lackbenzine), als Oxidationsmittel z.B. eine aromatische Nitroverbindung, vor allem eine aromatische Mono- oder Dinitrocarbonsäure oder -sulfonsäure, die gegebenenfalls als Alkylenoxidaddukt vorliegt, insbesondere eine Nitrobenzolsulfonsäure und als Entlüftungsmittel z.B. hochsiedende Lösungsmittel, vor allem Terpentinöle, höhere Alkohle, vorzugsweise C8- bis Co-Alkohole, Ter- penalkohole oder Entlüftungsmittel auf Basis von Mineral- und/oder Silikonölen, insbesondere Handelsformulierungen aus etwa 15 bis 25 Gewichtsprozent eines Mineral- und Silikon- ölgemisches und etwa 75 bis 85 Gewichtsprozent eines C8-Alkohols wie z.B. 2-Ethyl-n- hexanol. Diese werden üblicherweise in Mengen von 0,01 bis 5 Gew.-%, insbesondere 0,01 bis 5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Tinte, verwendet.
Als weitere Bestandteile der Tinte seien Chemikalien, wie Alkali, in Mengen von z.B. 0,1 bis 5 Gew.-%, insbesondere 0,5 bis 2 Gew.-%, genannt. Als Beispiele für solche Chemikalien sind wässrige ammoniakalische Lösungen sowie Dimethylethanolamin zu nennen.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens enthält die
Tinte a) einen Pigmentfarbstoff der Formel (1), (2), (3), (4), (5) oder (6) oder anorganische
Pigmentfarbstoffe auf der Basis von Russ oder Eisenoxiden, b) einen in Wasser dispergierbaren oder in Wasser löslichen Pigmentfarbstoffbinder, welcher auf dem Polymerisationsprodukt von mindestens einer der Komponenten Acrylsäure und Urethan basiert, und c) Glycerin, Propylenglykol oder Diethylenglykol.
Die Tinten können in der für Pigmentfarbstoffe üblichen Weise durch Mischen der einzelnen Bestandteile in der gewünschten Menge Wasser hergestellt werden. Die Pigmentpartikel weisen in der fertigen Tinte vorzugsweise ein definiertes Kornspektrum auf und sollten insbesondere eine bestimmte Komgrösse, die z.B. 10 μm, insbesondere 5 μm, beträgt, nicht überschreiten. Vorzugsweise weisen die Pigmentpartikel eine mittlere Korngrösse von 1 μm oder weniger auf. Ein definiertes Kornspektrum kann beispielsweise erhalten werden, wenn die Pigmente nass gemahlen werden und das Kornspektrum laufend durch Laserkorngrössenanalyse überwacht wird.
Das erfindungsgemässe Verfahren zum Bedrucken von textilen Fasermaterialien kann mit an und für sich bekannten für den textilen Druck geeigneten Tintenstrahldruckern ausgeführt werden.
Im Falle des Tintenstrahldruck-Verfahrens werden einzelne Tropfen der Tinte kontrolliert aus einer Düse auf ein Substrat gespritzt. Ueberwiegend werden hierzu die kontinuierliche InkJet-Methode sowie die Drop on demand-Methode verwendet. Im Falle der kontinuierlichen Ink-Jet-Methode werden die Tropfen kontinuierlich erzeugt, wobei nicht für den Druck benötigte Tropfen in einen Auffangbehälter abgeleitet und rezykliert werden. Im Falle der Drop on demand-Methode hingegen werden Tropfen nach Wunsch erzeugt und gedruckt; d.h. es werden nur dann Tropfen erzeugt, wenn dies für den Druck erforderlich ist. Die Erzeugung der Tropfen kann z.B. mittels eines Piezo-Inkjet-Kopfes erfolgen. Bevorzugt ist für das erfindungsgemässe Verfahren der Druck nach der kontinuierlichen Ink-Jet-Methode.
Als textile Fasermaterialien kommen insbesondere hydroxylgruppenhaltige Fasermaterialien in Betracht. Bevorzugt sind cellulosehaltige Fasermaterialien, die ganz oder teilweise aus Cellulose bestehen. Beispiele sind natürliche Fasermaterialien wie Baumwolle, Leinen oder Hanf und regenerierte Fasermaterialien wie z.B. Viskose sowie Lyocell. Besonders bevorzugt sind hierbei Viskose oder vorzugsweise Baumwolle. Als weitere Fasermaterialien seien Wolle, Seide, Polyvinyl, Polyacrylnitril, Polyamid, Aramid, Polypropylen und Polyurethan genannt. Die genannten Fasermaterialien liegen vorzugsweise als flächige textile Gewebe, Gewirke oder Bahnen vor.
Nach dem Bedrucken wird das Fasermaterial vorteilhafterweise getrocknet, vorzugsweise bei Temperaturen bis 150°C, insbesondere 80 bis 120°C, und anschliessend wird der Druck fixiert.
Die Fixierung des Drucks kann z.B. durch eine Hitzebehandlung erfolgen, welche vorzugsweise bei einer Temperatur von 120 bis 190°C ausgeführt wird. Die Fixierung erfolgt hierbei bevorzugt 1 bis 8 Minuten.
Die Fixierung kann jedoch auch mit ionisierender Strahlung oder durch Bestrahlung mit UV- Licht erfolgen.
Vorteilhafterweise wird das bedruckte oder gefärbte Fasermaterial bei erhöhter Temperatur, z.B. zwischen 40 und 120° C, insbesondere zwischen 60 und 100° C, bestrahlt und fixiert. Die Bestrahlung kann dabei entweder unmittelbar nach dem Trocknungsvorgang stattfinden, oder man kann auch das kalte bedruckte Fasermaterial vor der Bestrahlung auf die gewünschte Temperatur erwärmen, z.B. in einem Infrarotheizgerät.
Unter ionisierender Strahlung soll eine Strahlung verstanden werden, die mit einer Ionisationskammer nachgewiesen werden kann. Sie besteht entweder aus elektrisch geladenen, direkt ionisierenden Teilchen, die in Gasen längs ihrer Bahn durch Stoss Ionen erzeugen oder aus ungeladenen, indirekt ionisierenden Teilchen oder Photonen, die in Materie direkt ionisierende geladene Sekundärteilchen erzeugen, wie die Sekundärelektronen von Röntgen- oder γ-Strahlen oder die Rückstosskerne (insbesondere Protonen) von schnellen Neutronen; ebenfalls indirekt ionisierende Teilchen sind langsame Neutronen, die durch Kernreaktionen teils unmittelbar, teils über Photonen aus (ß,γ)-Prozessen energiereiche geladene Teilchen erzeugen können. Als schwere geladene Teilchen kommen Protonen, Atomkerne oder ionisierte Atome in Betracht. Von besonderer Wichtigkeit für den erfin dungsgemässen Prozess sind leichte geladene Teilchen, z.B. Elektronen. Als Röntgenstrahlung kommt sowohl die Bremsstrahlung als auch die charakteristische Strahlung in Betracht. Ais wichtige Teilchenstrahlung schwerer geladener Teilchen sei die α-Strahlung genannt. Die Erzeugung der ionisierenden Strahlung kann nach einer der üblichen Methoden erfolgen. So können z.B. spontane Kernumwandlungen als auch Kernreaktionen (erzwungene Kernumwandlungen) zur Erzeugung herangezogen werden. Als Strahlenquellen kommen entsprechend natürliche oder künstliche radioaktive Stoffe und vor allem Atomreaktoren in Betracht. Die in solchen Reaktoren durch Kernspaltung anfallenden radioaktiven Spaltprodukte stellen eine weitere wichtige Strahlenquelle dar.
Eine weitere in Betracht kommende Methode der Erzeugung von Strahlung ist die mittels einer Röntgenröhre.
Von besonderer Bedeutung sind Strahlen, die aus in elektrischen Feldern beschleunigten Teilchen bestehen. Als Strahlenquellen kommen hier Thermo-, Elektronenstoss-, Nieder- spannungsbogen-, Kaltkathoden- und Hochfrequenzionenquellen in Betracht. Von besonderer Bedeutung für das Verfahren der vorliegenden Erfindung sind Elektronenstrahlen. Diese werden durch Beschleunigung und Bündelung von Elektronen erzeugt, die durch Glüh-, Feld- oder Photoemission sowie durch Elektronen- oder lonenbombardement aus einer Kathode emittiert werden. Strahlenquellen sind Elektronenkanonen und Beschleuniger üblicher Bauart. Beispiele für Strahlenquellen sind aus der Literatur bekannt, z.B. International Journal of Electron Beam & Gamma Radiation Processing, insbesondere 1/89 Seiten 11 -15; Optik, 77 (1987), Seiten 99-104.
Als Strahlenquellen für Elektronenstrahlen kommen ferner ß-Strahler, wie z.B. das Stron- tium-90 in Betracht.
Als technisch vorteilhaft anwendbare ionisierende Strahlen seien ausserdem die γ-Strahlen genannt, die insbesondere mit Cäsium-137- oder Kobalt-60-lsotopenquellen leicht herstellbar sind.
Die Fixierung mit ionisierender Strahlung erfolgt in der Regel so, dass ein erfindungsgemäss bedrucktes und getrocknetes Textilfasermaterial durch den Strahl eines Elektronenbeschleunigers bei Temperaturen zwischen 60 und 100° C hindurchgeführt wird. Dies geschieht mit einer solchen Geschwindigkeit, dass eine bestimmte Bestrahlungsdosis erreicht wird. Die normalerweise anzuwendenden Bestrahlungsdosen liegen zwischen 0,1 und 15 Mrad bei einer Beschleunigerspannung zwischen 160 und 300 kV, wobei die Bestrahlungsdosis vorteilhaft zwischen 0,1 und 4 Mrad liegt. Bei einer Dosis von weniger als 0,1 Mrad ist im allgemeinen der Fixiergrad zu gering, bei einer Dosis von mehr als 15 Mrad tritt häufig Schädigung des Fasermaterials und des Farbstoffes ein. Bei der Ausführung der Fixierung mittels ionisierender Strahlung muss selbstverständlich auf die jeweiligen technischen Voraussetzungen Rücksicht genommen werden. So richtet sich die spezielle Ausführungsform vor allem nach der Art der zu verwendenden ionisierenden Strahlen und ihrer Erzeugungsweise. Soll zum Beispiel das bedruckte Fasermaterial mit γ-Strahlen bestrahlt werden, so wird diese in eine Zelle eingeschlossen der Strahlung ausgesetzt. Werden bei geringer Strahlenintensität höhere Bestrahlungsdosen gewünscht, so kann das zu bestrahlende Material in mehreren Durchgängen der Strahlung ausgesetzt werden.
Bei Verwendung ultravioletter Strahlung ist in der Regel das Vorliegen eines Photoinitiators erforderlich. Der Photoinitiator absorbiert die Strahlung, um freie Radikale, die die Polymerisation einleiten, zu erzeugen. Beispiele für erfindungsgemäss verwendete Photoinitiatoren beziehungsweise Photoinitiatoren sind Carbonylverbindungen wie 2,3- Hexandion. Diacetylacetophenon, Benzoin und Benzoinether wie Dimethyl-, Ethyl- und Butylderivate, z.B. 2,2-Diethoxyacetophenon und 2,2-Dimethoxyacetophenon, Benzophenon bzw. ein Benzophenon-Salz und Phenyl-(1 -hydroxycyclohexyl)-keton oder ein Keton der Formel
Benzophenon in Kombination mit einem Katalysator wie Triäthylamin, N,N*-Dibenzylamin und Dimethylaminoethanol und Benzophenon plus Michlers Keton; Acylphosphinoxide; stickstoffhaltige Verbindungen wie Diazomethan, Azo-bis-isobutyronitril, Hydrazin, Phenyl- hydrazin sowie Trimethylbenzylammoniumchlorid; und schwefelhaltige Verbindungen wie Benzolsulfonat, Diphenyl-disulfid sowie Tetramethylthiuramdisulfid, sowie phophorhaltige Verbindungen, wie z.B. Phosphinoxide. Derartige Photoinitiatoren werden für sich allein oder in Kombination miteinander verwendet. Der Anteil an Photoinitiatoren in den aufgetragenen Färbekomponenten direkt vor der Bestrahlung beträgt 0,01-20%, vorzugsweise 0,1-5% , bezogen auf die gesamte Menge der eingesetzten farblosen polymerisierbaren Verbindungen.
Sowohl wasserlösliche wie auch wasserunlösliche Photoinitiatoren sind geeignet. Ausser- dem sind copolymerisierbare Photoinitiatoren, wie sie z.B. in "Polymers Paint Colour Joumal, 180, S42f (1990)" erwähnt werden, von besonderem Vorteil.
Geeignet sind auch kationische Photoinitiatoren wie Triarylsulfoniumsalze, Diaryliodonium- salze, Diaryleisenkomplexe oder allgemein Strukturen, wie beschrieben in "Chemistry & Technology of UV & EB Formulation for coatings, inks & paints" Band 3, herausgegeben von SITA Technology Ltd., Gardiner House, Broomhill Road, London, 1991.
Bevorzugt werden Acylphosphinoxide wie z. B. (2,4,6 Trimethylbenzoyl)(diphenyl)phosphin- oxid, oder Photoinitiatoren der Formel
eingesetzt oder ein Photoinitiator der Formel
zusammen mit einem Photoinitiator der beiden zuvor genannten Formeln oder einem Photoinitiator der Formel
,CH2 - CH2 - OH
H,C— N
CH, CH2 - OH oder Benzophenon zusammen mit einem Photoinitiator der obigen drei Formeln eingesetzt.
Ganz besonders bevorzugt werden die folgenden Photoinitiatoren eingesetzt: sowie die Mischung der Verbindungen der Formeln
im Gewichtsverhältnis
von 50:50 bis 10:90 sowie die Mischung der Verbindung der Formel
und 2,4,6-Trimethylbenzoyldiphenylphosphin im Gewichtsverhältnis 20:80 bis 60:40.
Bei dem zu verwendenden UV-Licht handelt es sich um Strahlung, deren Emission zwischen 200 und 450 nm, insbesondere zwischen 210 und 400 nm, liegt. Die Strahlung wird vorzugsweise künstlich mit Hoch -, Mittel - oder Nieder - Druck Quecksilber-Dampflampen, Halogenlampen, Metallhalogenid -, Xenon - oder Wolframlampen, Kohlelichtbogen - oder Fluoreszenzlampen, H - und D - Lampen, superaktinischen Leuchtstoffröhren und Laser erzeugt.
Vorteilhafterweise werden Kapillar-Quecksilber-Hochdrucklampen oder Quecksilber-Hochdrucklampen oder Quecksilber-Niederdrucklampen verwendet. Von ganz besonderem Vorteil sind Quecksilber-Hochdrucklampen und Quecksilber-Mitteldrucklampen, die auch z.B. mit Eisen- oder Galliumhalogenid dotiert sein können. Diese Lampen können auch mit Mikrowellen angeregt oder gepulst betrieben werden, um die Strahlung in Peaks zu konzentrieren. Auch bei Xenonlampen ist gepulster Betrieb möglich, wenn man einen höheren Anteil an längerwelligem UV-Licht benötigt.
Generell sind die üblichen UV-Strahlungsquellen wie beschrieben in "Chemistry & Technology of UV & EB Formulation for Coatings, Inks & Paints", Band 1 , herausgegeben von SITA Technology, Gardiner House, Broomhill Road, London, 1991 , geeignet.
Die genaue Bestrahlungszeit der Drucke wird sich nach der Leuchtstärke der UV-Quelle, dem Abstand von der Lichtquelle, Art und Menge an Photoinitiator sowie der Durchlässigkeit der Formulierung und des textilen Substrats für UV-Licht richten.
Übliche Bestrahlungszeiten mit dem UV-Licht betragen 1 Sekunde bis 20 Minuten, vorzugsweise 5 Sekunden bis 2 Minuten. Die Fixierung kann durch Unterbrechung der Lichteinstrahlung beendet werden, so dass sie auch diskontinuierlich durchgeführt werden kann.
Die Bestrahlung kann in der Atmosphäre eines inerten Schutzgases, z.B. unter Stickstoff durchgeführt werden, um eine Inhibierung durch Sauerstoff zu verhindern. Die Sauerstoff- Inhibierung kann auch wirksam durch Zusatz von sogenannten "Anti Blocking Agents", das sind Amine und speziell vor allem auch Aminoacrylate, unterdrückt werden.
Im Anschluss an die Fixierung kann das bedruckte Fasermaterial in üblicher weise ausgewaschen und getrocknet werden
Sowohl der Ink-Jet Druck, als auch die nachfolgende Trocknung und die Fixierung können auch in einem einzigen Schritt ausgeführt werden. Gemeint ist hiermit insbesondere, dass diese Schritte kontinuierlich ausgeführt werden. D.h. dass hintereinander Apparaturen für den Ink-Jet Druck, die Trocknung und die Fixierung angebracht sind, durch welche das zu bedruckende Fasermaterial kontinuierlich hindurch bewegt wird. Die Apparaturen für den Ink-Jet Druck, die Trocknung und die Fixierung können auch in einer einzigen Maschine vereint sein. Das Fasermaterial wird kontinuierlich durch diese Maschine transportiert und ist dann nach Verlassen dieser Maschine fertiggestellt. Die Trocknung kann hierbei z.B. mittels thermischer Energie (wie z.B. oben angegeben) oder insbesondere mittels Infrarotstrahlung (IR) erfolgen. Die Fixierung kann hier z.B. wie z.B. oben angegeben erfolgen. Selbstverständlich kann auch der Ink-Jet Druck separat erfolgen und Trocknung und Fixierung werden wie oben angegeben kontinuierlich, z.B. in einer einzigen Maschine, ausgeführt.
Mit den oben genannten Druckverfahren ist es möglich, die Fasermaterialien sowohl in einer einzigen Nuance als auch in voneinander verschiedenen Nuancen zu bedrucken. Erfolgt das Bedrucken in einer Nuance, so kann das Bedrucken des Fasermaterials ganzflächig oder auch mit einem Muster erfolgen. Hierzu reicht naturgemäss die Verwendung einer einzigen Tinte; die gewünschte Nuance kann jedoch auch durch den Druck mit mehreren Tinten mit voneinander verschiedenen Nuancen erstellt werden. Soll ein Druck auf dem Fasermaterial erstellt werden, welcher mehrere voneinander verschiedene Nuancen aufweist, so erfolgt das Bedrucken des Fasermaterials mit mehreren Tinten, welche jeweils die gewünschte Nuance aufweisen oder so gedruckt werden, dass die jeweilige Nuance erstellt wird (z.B. dadurch, dass Tinten mit verschiedenen Nuancen übereinander auf das Fasermaterial gedruckt werden und so die zu erzielende Nuance ergeben).
Ferner ist es möglich, ein flächiges Fasermaterial beidseitig zu bedrucken. Hierbei kann z.B. eine Seite des Fasermaterials in einer Nuance bedruckt werden, z.B. ganzflächig, und die andere Seite des Fasermaterials wird mit einem Muster in einer oder mehreren voneinander verschiedenen Nuancen bedruckt. Selbstverständlich kann prinzipiell diese Seite auch ebenfalls ganzflächig in einer Nuance bedruckt werden. Ein solches Verfahren kann z.B. so ausgeführt werden, dass an jeder Seite des zu bedruckenden flächigen Fasermaterials einer oder mehrere Druckköpfe vorhanden sind. Es werden dann beide Seiten des Fasermaterials gleichzeitig bedruckt. Die Druckköpfe der jeweiligen Seite des Fasermaterials können sich direkt gegenüberstehen oder auch seitlich versetzt voneinander installiert sein. Ueblicherweise wird das Fasermaterial zwischen diesen Druckköpfen hindurch bewegt. Mit dieser Ausführungsform lassen sich interessante Effekte erzielen, welche sich insbesondere beim Umschlagen des flächigen Fasermaterials erkennen lassen.
Eine weitere interessante Ausführungsform betrifft das sogenannte Imaging. Hierbei wird eine Vorlage, d.h. ein Bild welches mit dem Druck nachgestellt werden soll, digitalisiert, z.B. mittels einer Videokamera oder einem Scanner. Das digitalisierte Bild wird auf einen Computer übertragen, welcher dann mittels eines Ink-Jet Druckers das Bild auf das Fasermaterial druckt. Selbstverständlich kann das digitalisierte Bild auch bereits in dem Computer gespeichert sein, so dass die Digitalisierung entfällt. So kann ein zu druckendes Bild z.B. am Computer mit Graphik-Software erstellt worden sein. Bei dem zu druckenden Bild kann es sich z.B. auch um Buchstaben, Zahlen, Wörter, jegliche Muster oder auch komplexe verschiedenfarbige Bilder handeln. Verschiedenfarbige Bilder können z.B. durch Verwendung von mehreren Tinten mit voneinander verschiedenen Nuancen erstellt werden.
Die nach dem erfindungsgemässen Verfahren erhältlichen Drucke weisen gute Allgemeinechtheiten auf; sie besitzen z.B. eine gute Lichtechtheit, gute Nassechtheiten, wie Wasser-, Wasch-, Seewasser-, Überfärbe- und Schweissechtheit, eine gute Chlorechtheit, Reibechtheit, Bügelechtheit und Plissierechtheit sowie scharfe Konturen und eine hohe Farbstärke. Die verwendeten Drucktinten zeichnen sich durch gute Stabilität und gute Viskositätseigenschaften aus.
Die nachfolgenden Beispiele dienen zur Erläuterung der Erfindung. Darin sind die Temperaturen in Celsiusgraden angegeben, Teile sind Gewichtsteile und die Prozentangaben beziehen sich auf Gewichtsprozente, sofern nicht anders vermerkt. Gewichtsteile stehen zu Volumenteilen im Verhältnis von Kilogramm zu Liter.
Beispiel 1 :
Ein Baumwollgewebe wird mit einer wässrigen Tinte A, enhaltend
5 Gew.% des Pigmentfarbstoffs der Formel
10 Gew.-% eines handelsüblichen, in Wasser in dispergierter Form vorliegenden Polyacrylat-Binders (Carboset* 531 ), 15 Gew.-% Diethylenglykol,
5 Gew.-% Glycerin, und
65 Gew.-% Wasser, mit einem Drop-on-Demand Piezo Inkjet-Kopf aufgedruckt. Der Druck wird vollständig getrocknet und anschliessend 90 Sekunden bei 190°C fixiert. Man erhält einen Druck mit guten Allgemeinechtheiten.
Beispiele 2 bis 8: Verfährt man wie in Beispiel 1 , verwendet jedoch anstelle von 5 Gew.-% des dort angegebenen Pigmentfarbstoffs eine gleiche Menge eines der in der folgenden Tabelle 1 angegebenen Pigmentfarbstoffe, so erhält man ebenfalls Drucke mit guten Allgemeinechtheiten.
Tabelle 1
Bsp. Farbstoff
Verfährt man wie in Beispiel 1 , verwendet jedoch anstelle von 5 Gew.-% des dort angegebenen Pigmentfarbstoffs eine gleiche Menge des Pigmentfarbstoffes Cl. Pigment Black 7, Cl. Pigment Red 101 , Cl. Pigment Yellow 17, Cl. Pigment Yellow 34, Cl. Pigment Yellow 83 oder Cl. Pigment Yellow 128, so erhält man ebenfalls Drucke mit guten Allgemeinechtheiten.
Beispiel 9:
Ein Baumwoilgewebe wird mit einer wässrigen Tinte A, enhaltend
5 Gew.% des Pigmentfarbstoffs der Formel
10 Gew.-% eines handelsüblichen, in Wasser in dispergierter Form vorliegenden
Polyacryiat-Binders (Carbose 531 ),
15 Gew.-% Diethylenglykol,
5 Gew.-% Glycerin,
2 Gew.-% eines Dispergiermittels auf der Basis von Naphthalinsulfonat,
1 Gew.-% einer wässrigen, ammoniakalischen Lösung (30 %-ig) und
62 Gew.-% Wasser, mit einem Drop-on-Demand Piezo Inkjet-Kopf aufgedruckt. Der Druck wird vollständig getrocknet und anschliessend 90 Sekunden bei 190°C fixiert. Man erhält einen Druck mit guten Allgemeinechtheiten.
Beispiel 10:
Ein Baumwollgewebe wird mit einer wässrigen Tinte A, enhaltend
5 Gew.% des Pigmentfarbstoffs der Formel
10 Gew.-% eines handelsüblichen, in Wasser in dispergierter Form vorliegenden
Polyacrylat-Binders (Carbose 531),
2 Gew.-% eines handelsüblichen, in Wasser in dispergierter Form vorliegenden
Polyurethanacrylat-Binders (Sancure31 AU-4010),
15 Gew.-% Diethylenglykol,
5 Gew.-% Glycerin,
2 Gew.-% eines handelsüblichen Entschäumungsmittels, und
61 Gew.-% Wasser, mit einem Drop-on-Demand Piezo Inkjet-Kopf aufgedruckt. Der Druck wird vollständig getrocknet und anschliessend 90 Sekunden bei 190°C fixiert. Man erhält einen Druck mit guten Allgemeinechtheiten.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Bedrucken von textilen Fasermaterialien nach dem Tintenstrahldruck- Verfahren, dadurch gekennzeichnet, dass man diese Fasermaterialien mit einer wässrigen Tinte bedruckt, welche a) einen Pigmentfarbstoff der Formel
worin
R52 Wasserstoff, Halogen, d-C4-Alkyl, C-C4-Alkoxy, Nitro oder Cyano,
R53 Wasserstoff, Halogen, Nitro oder Cyano,
RM Wasserstoff, Halogen oder Phenylaminocarbonyl,
R55 Wasserstoff oder Hydroxy, und
R56 Wasserstoff oder ein Rest der Formel ist, wobei
R57 Wasserstoff, d-C4-Alkyl oder C-C4-Alkoxy,
R58 Wasserstoff, d-C4-Alkoxy oder Halogen, und
R59 Wasserstoff, d-C4-Alkyl, C-C-Alkoxy oder Halogen ist,
worin
R60 und R61 voneinander unabhängig Cι-C4-Alkyl und R62 und R63 Halogen sind, wobei die Ringe A, B, D und E unsubstituiert oder ein- oder mehrfach mit Halogen substituiert sind,
worin
Re CrCrAlkyl,
R65 Wasserstoff, Halogen, d-C -Alkyl, CrC4-Alkoxy, Nitro oder Cyano,
R66 Wasserstoff, Halogen, Nitro oder Cyano,
R67 Wasserstoff, Halogen, Cι-C4-Alkyl, C C4-Alkoxy, Nitro oder Cyano sind,
wobei die Ringe A' und B' unsubstituiert oder ein- oder mehrfach mit Halogen substituiert sind, worin
( 6β)o-2 und (R(58')o-2 unabhängig voneinander für 0 bis 2 Substituenten ausgewählt aus der
Gruppe Halogen, C-C-Alkyl, CrC4-Alkoxy, Nitro oder Cyano stehen, und
Ki und K2 unabhängig voneinander einen Rest der Formel
bedeuten, wobei
(R69)0-3 und (R6g')o-3 unabhängig voneinander für 0 bis 3 Substituenten ausgewählt aus der
Gruppe Halogen, d-C4-Alkyl, Cι-C4-Alkoxy, Nitro oder Cyano, insbesondere Halogen,
C-Ci-Alkyl und Cι-C4-Alkoxy, stehen, oder anorganische Pigmentfarbstoffe auf der Basis von Russ oder Eisenoxiden, b) einen in Wasser dispergierbaren oder in Wasser löslichen Pigmentfarbstoff binder, welcher auf dem Polymerisationsprodukt von mindestens einer der Komponenten Acrylsäure und Urethan basiert, und c) Glycerin, Propylenglykol oder Diethylenglykol enthält.
2. Verfahren gemäss Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass man eine Tinte verwendet, welche einen Gesamtgehalt an Farbstoffen von 1 bis 35 Gew.-%, insbesondere 2,5 bis 30 Gew.-% und vorzugsweise 5 bis 20 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Tinte, enthält.
3. Verfahren gemäss einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass man eine Tinte verwendet, welche, bezogen auf das Gesamtgewicht der Tinte, 2 bis 30 Gew.-%, insbesondere 5 bis 30 Gew.-% und vorzugsweise 5 bis 25 Gew.-% Glycerin, Propylenglykol oder Diethylenglykol enthält.
4. Verfahren gemäss einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass man eine Tinte verwendet, welche, bezogen auf das Gesamtgewicht der Tinte, 2 bis 30 Gew.-%, insbesondere 5 bis 20 Gew.-%, Pigmentfarbstoffbinder enthält.
5. Verfahren gemäss einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass man das Fasermaterial mittels eines Piezo-Inkjet-Kopfes bedruckt.
6. Verfahren gemäss einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass man als Fasermaterial cellulosisches Fasermaterial verwendet.
7. Verfahren gemäss einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass man das Fasermaterial nach dem Bedrucken bei einer Temperatur von 120 bis 190°C fixiert.
8. Verfahren gemäss einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass man das Fasermaterial nach dem Bedrucken mit ionisierender Strahlung oder durch Bestrahlung mit UV-Licht fixiert.
9. Verfahren gemäss einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass man nach dem Drucken eine Trocknung und eine Fixierung des Druckes ausführt, wobei die Trocknung und Fixierung kontinuierlich ausgeführt werden.
10. Verfahren gemäss Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Bedrucken, die Trocknung und die Fixierung des Druckes kontinuierlich ausgeführt werden.
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