KR102255266B1

KR102255266B1 - 디지털 인쇄를 위한 패브릭 전처리제

Info

Publication number: KR102255266B1
Application number: KR1020167019441A
Authority: KR
Inventors: 윤-롱 판; 개리 에이. 안들레; 스테이시 엘. 로데
Original assignee: 루브리졸 어드밴스드 머티어리얼스, 인코포레이티드
Priority date: 2013-12-18
Filing date: 2014-11-20
Publication date: 2021-05-21
Also published as: TWI713441B; TW201602240A; JP6824740B2; JP2017511431A; US10640917B2; CN105980625A; WO2015094564A1; US20160312404A1; EP3084069A1; EP3084069B1; KR20160099697A

Abstract

아제티디늄 작용성 폴리머와 사차 아민 기를 지니는 폴리머의 수성 배합물이 디지털 인쇄될 텍스타일 및 의류와 같은 기재에 대한 수성 전처리제로서의 용도를 위해 개시된다. 전처리제는 습윤제, 계면활성제, 및 보존제를 추가로 포함할 수 있다. 전처리제는 디지털 인쇄 직전에 건조되거나 습윤될 수 있고, 기재 및/또는 후속 인쇄 잉크에 전처리제를 결합시키도록 열 처리될 수 있다.

Description

디지털 인쇄를 위한 패브릭 전처리제{FABRIC PRETREATMENT FOR DIGITAL PRINTING}

본 발명은 반응성 아제티디늄(azetidinium: AZE)을 지니는 결합 폴리머, 수용성의 양이온성 아민 폴리머, 적절한 습윤제, 및 임의로 응고용 산성 첨가제로부터 얻어진 디지털 인쇄(digital printing)를 위한 기재 전처리제에 관한 것이다. 그러한 전처리제는 디지털 및/또는 텍스타일 인쇄를 포함하여 다양한 잉크 수용 적용에 유용하다.

잉크젯(inkjet)을 포함하여 디지털 인쇄는 컴퓨터로부터 직접 매질 상에, 전형적으로 통상적인 기재 상에 이미지 또는 데이터를 재생하는 방법이다. 잉크가 매질 상에 적용되는 경우, 이는 조밀한 대칭점으로 머물러야 하고; 그렇지 않으면, 잉크의 점은 수용 매질로 침투되기 시작하거나, 피더(feather)되거나, 불규칙적인 방식으로 확산되어 의도된 디지털 인쇄기 구성보다 약간 더 큰 면적을 덮을 것이다(점 증가). 결과물은 특히 물체 및 텍스트 등의 에지에서 흐릿한 낮은 색 강도를 지니는 것으로 보이는 이미지 또는 데이터이다(색 번짐(color bleeding) 또는 색끼리의 번짐(color to color bleeding)).

E.I. Du Pont de Nemours의 EP 1 924 658호에는 폴리머 분산제 및 가교된 폴리우레탄 결합제 첨가제(폴리머 분산제와 상이함)와 함께 분산된 이산화티탄 안료가 그 중에 분산되어 있는 수성 비히클(잉크)이 기재되어 있다. 백색 잉크가 비-백색 텍스타일 상에 이미지를 인쇄하는데 특히 적합한 것으로 여겨졌다.

E.I. Du Pont de Nemours의 US 2008/0092309 A1호에는 비이온성 라텍스 폴리머 및 다가 양이온성 염을 포함하는 수성 잉크젯 인쇄 전처리제가 기재되어 있다.

Kornit의 US 2007/0103528호에는, 세척을 저해하거나 접촉에 약하고 취성이지 않은, 디지털 인쇄로 고품질 및 내구성 연마-견뢰성 이미지를 생성시키기 위한 잉크에 관한 것이다.

Kimberly-Clark Worldwide, Inc.의 EP 1 356 155호에는 흡수 용액(imbibing solution)과 함께 사용되는 잉크 젯 인쇄를 위한 양이온성 폴리머 코팅 포뮬레이션에 관한 것이다. 흡수 용액은 우레아(산 염료-기반 잉크) 또는 암모늄 염, 예컨대, 암모늄 옥살레이트 및 암모늄 타르트레이트일 수 있다. 한 가지 구체예에서, 포뮬레이션은 5-95%의 양이온성 폴리머 또는 코폴리머 및 약 5-20%의 섬유 유연제를 포함한다. 양이온성 폴리머는 참조로 도 1A-1C에 나타나 있고, 예컨대, 디알릴 암모늄 모노머로부터 자유 라디칼 중합된 폴리머인 것으로 보인다.

Kimberly Clark Worldwide, Inc.의 EP 1 240 383호는 양이온성 폴리머 또는 코폴리머 및 섬유 유연제와 같은 기재를 처리하기 위한 흡수 용액을 포함하는 코팅 포뮬레이션 개선에 관한 것이다. 여기에는 또한 세탁견뢰도(washfastness)를 증가시키는 폴리머 라텍스 결합제의 기능이 기재되어 있다.

US 6,291,023호에는 a) 아제티디늄 폴리머, b) 구아니딘 폴리머, c) 아제티디늄 폴리머와 구아니딘 폴리머의 혼합물, 및 d) 아제티디늄 모노머와 구아니딘 모노머의 코폴리머 중 하나로부터 선택된 제제를 포함하는 코팅제가 교시되어 있다. 코팅은 반응성 염료로 인쇄되는 경우에 고품질 인쇄 이미지를 제공하기 위해 텍스타일 상에서 사용된다.

WO92/07124호에는 이미다졸린 및 아제티디늄 기를 지니는 폴리머를 사용하는 섬유를 위한 처리가 개시되어 있다. WO98/29530호에는 외관 이점을 제공하기 위한 폴리아미드-폴리아민을 지니는 세탁 세제 조성물이 개시되어 있다. 아디프산-디에틸렌트리아민과 에피클로로하이드린 반응 생성물이 초록에 개시되어 있다. US 7,429,558호에는 염색 고착 및 염료 흡착을 방지하는 아제티디늄 개질된 폴리머 및 이로부터의 섬유 처리가 개시되어 있다.

US 4,954,395호에는 잉크-수송 층 및 잉크-보유 층을 포함하는 기록 매체가 개시되어 있다. EP 0 947 350호에는 임의로 양이온성 수지를 포함하는 잉크 젯 기록 매체가 개시되어 있다. US 2004/0263598호에는 Danfix^TM 723와 같은 고착제를 포함할 수 있는 전처리제를 포함하는 텍스타일 인쇄를 위한 방법이 개시되어 있다. US 2009/0191383호에는 텍스타일 기재를 착색시키는 방법 및 전처리 배쓰가 개시되어 있다. US2008/0024536호에는 양이온성 유기 화합물과 함께 이미지 형성 장치 및 방법이 개시되어 있다.

상기 참조 문헌에는 다양한 배경 상에서 이미지의 특성을 개선시키는 여러 방법이 교시되어 있다. 어떠한 문헌에는 양이온성 폴리머가 필요하고, 어떠한 문헌에는 섬유 유연제가 필요하고, 어떠한 문헌에는 가교제 입자가 필요하고, 어떠한 문헌에는 이산화티탄 안료가 기재되어 있고, 다른 문헌들에는 반응성 염료가 사용된다. 이들 모두는 우수한 색 강도를 지니는 텍스타일 상의 부드러운 느낌의 이미지, 빳빳하게 뚜렷한 이미지(crisp well defined image), 및 텍스타일의 기계적 세척 동안 우수한 색 보유를 추구하는 듯하다.

본 발명은 아제티디늄 작용성 폴리머, 이산화황과 알릴아민 및/또는 디알릴아민의 부분 또는 완전 사차화된 코폴리머, 표면 장력 개질제(surface tension modifier), 및 임의의 보존제(장기간 동안 저장하기 위해 전처리제가 예정되는 경우)를 포함하는 기재 전처리 조성물에 관한 것이다. 이러한 표면 장력 개질제는 모노 또는 폴리하이드록시 C₁-C₁₀ 알콜, 500g/몰 미만의 분자량의 알킬렌 옥사이드 올리고머, 또는 계면활성제의 군으로부터 선택된 표면 장력 개질제를 포함할 수 있다. 전처리제는 또한, 보다 우수하게 수행되고 디지털 인쇄 후에 이의 외관 및 색을 유지하는 것을 돕기 위해 임의의 폴리머 결합제, 미립자 물질, 및 그 밖의 첨가제를 포함할 수 있다. 전처리제는 디지털 인쇄된 이미지가 높은 색 강도, 우수한 섬유 촉감, 세탁 내구성, 이미지 내구성 등을 달성하는 것을 돕는다.

전처리제는 면 및/또는 폴리에스테르 섬유를 지니는 밝거나 백색의 텍스타일에 특히 유용하다. 밝고 백색인 텍스타일은 흔히 영구적 압착, 내추성(wrinkle resistance), 염색 저항성, 및 요망되는 핸드 텍스쳐(hand texture)를 위해 이미 적용되는 다양한 전처리제를 지닌다. 이러한 다양한 전처리제는 패브릭 섬유 상에 디지털 인쇄의 접촉 각도를 변화시키고(잉크가 텍스타일을 과침투하거나 저침투하게 함), 패브릭 섬유에 대한 디지털 잉크의 직접적인 및 결합 접촉을 방지함으로써 디지털 잉크의 영구접 접착을 방해할 수 있다. 일반적인 세탁 공정 동안 후속적으로 색 손실에 저항하는 텍스타일 상의 높은 색 강도의 디지털 인쇄된 착색 이미지를 증진시키는 보편적인 백색 전처리제를 지니는 것이 바람직할 것이다. 높은 색 강도는 일반적으로 패브릭으로 잉크의 침투를 최소화시키고 패브릭의 표면 상에 대부분의 잉크를 보유함으로써 달성된다. 색 손실에 저항하는 것은 일반적으로 수성 세탁 작업 동안 잉크가 섬유에서 벗어나 세척되지 않도록 섬유와 잉크 사이에 우수한 결합을 제공함으로써 달성된다. 이는 수성 세탁 단계 동안 잉크의 팽윤 및 연화를 방지하기 위해 섬유로의 잉크의 가교 또는 잉크의 가교를 포함할 수 있다.

첨부된 도면은 상업용과 관련된 의류 전처리제 또는 본 개시 내용의 실시예 A 전처리제 상의 디지털 인쇄된 이미지에 대한 ASTM E308-85 색 결과로부터의 색도도(Chromaticity Diagram)를 도시한 것이다.

아제티디늄 작용성 폴리머는 페이퍼의 습윤 강도 향상 및 다른 의류에 대한 영구적 압착형 기능으로 잘 알려져 있다. 아제티디늄 작용성 폴리머는 기재와 같은 다른 물질 상에 아민, 카복실, 하이드록실, 및 티올 작용기에 화학적으로 반응성이고 결합을 형성시키는 것으로 알려져 있다. 이론으로 국한시키려는 것은 아니지만, 아제티디늄 작용성 폴리머는 처리된 기재 상의 인쇄된 이미지에 대하여 세탁 과정 동안 면 섬유와 추후 적용되는 잉크에서의 결합제, 증진 결합제 및 색 보유제 모두에 결합하는 것으로 이론화되어 있다. 바람직한 아제티디늄 작용성 폴리머는 다른 에틸렌성 불포화 모노머와 후속적으로 중합되거나 공중합되어 코폴리머를 형성시키는 모노머 상에서 에피클로로하이드린을 이차 아민 기를 함유하는 폴리머와 또는 이차 아민 기와 반응시킴으로써 형성된다. 두 가지 바람직한 부류의 아제티디늄 작용성 폴리머는 에피클로로하이드린 (PAE 수지로 알려짐)과 반응한 폴리아미드 및 에피클로로하이드린 (PAmE 수지로 알려짐)과 반응한 폴리아민의 반응 생성물을 포함한다.

"아제티디늄 작용성 폴리머"는 치환되거나 비치환된 아제테딘 고리 (즉, 4원 질소-함유 헤테로사이클)를 함유하는 모노머 서브유닛으로 구성된 폴리머이다. 일반적으로 본원에서 유용한 아제티디늄 폴리머는 하기 구조식 (I)을 지니는 모노머로 구성된다:

상기 식에서, X는 일반적으로 염소이고, Y는 일반적으로 다른 모노머로부터의 임의의 다른 반복 단위에 따른 OH이다. 폴리머가 될 파선의 결합은 알킬렌 기이고, X^-는 음이온성, 유기 또는 무기 상대이온이고, Y는 수소, 하이드록실, 할로, 알콕시, C₁-C₆ 알킬, 아미노, 카복시, 아세톡시, 시아노 및 설프하이드릴로 이루어진 군으로부터 선택된다. 각각의 메틸렌 기는 독립적으로 또한 하이드록실, 할로, 알콕시, 알킬, 아미노, 카복시, 아세톡시, 시아노, C₁-C₆ 알킬, 및 설프하이드릴로부터 선택된 기로 치환될 수 있다. 바람직한 폴리머는 X^-가 할라이드, 아세테이트, 메탄 설포네이트, 석시네이트, 시트레이트, 말로네이트, 푸마레이트, 옥살레이트 및 하이드로젠 설페이트로 이루어진 군으로부터 선택되고, 구조의 메틸렌 기가 독립적으로 C₁-C₆ 알킬로 비치환되거나 치환되고, Y가 수소 또는 하이드록실인 경우이다.

아제티디늄 폴리머는 하나 이상의 비-아제티디늄 모노머 단위가 폴리머 구조로 도입되는 호모폴리머일 수 있거나 코폴리머일 수 있다. 다수의 코-모노머는 본원에서의 사용에 적합한 아제티디늄 코폴리머를 형성시키기 위해 사용될 수 있지만; 특히 바람직한 아제티디늄 코폴리머는 아미노아미드 아제티디늄이다. 추가로, 아제티디늄 폴리머은 본질적으로 직쇄이거나, 분지쇄이거나 가교될 수 있다. 아제티디늄 폴리머의 양은 요망되게는 전처리제의 중량 당 활성 폴리머의 중량으로 약 0.1 내지 약 50 wt.%, 더욱 요망되게는 약 0.2 내지 약 10, 20 또는 30 wt.%, 더욱 요망되게는 약 1 내지 약 5 wt.%이다.

폴리머 중의 반응성 아제티디늄 기의 비율은 폴리머 중의 반응성 기의 갯수를 조정하도록 제어된 방식으로 조절될 수 있다. 아제티디늄 기는 pH 변화에 대해 민감하지 않지만; 그러한 기는 음이온성 및 친핵성 화학종의 존재에 대해 매우 민감하다. 일부 경우에, 폴리머 내에 음이온성 기를 생성시키기 위해 아제티디늄 폴리머를 제조한 후(예를 들어, pH를 증가시킴으로써) 분자간 가교에 관여시키는데 사용되는 반응 조건을 조절하는 것이 바람직할 수 있다. 다른 때에는(예컨대, 폴리머가 몇주 또는 몇달 동안 저장될 경우), 분자간 가교에 대해 폴리머를 안정화시키기 위해 pH를 5, 4 또는 3 미만으로 유지시키는 것이 바람직하다.

요망되게는, 이러한 아제티디늄 작용성 폴리머는 폴리머 당 적어도 5, 10, 또는 15개의 아제티디늄 기를 지닌다. 아제티디늄의 갯수에 대하여 상한치가 존재하는데, 그 이유는 폴리머 골격이 단지 제한된 갯수의 이차 아민 기를 지닐 수 있고, 아차 아민의 갯수가 폴리머 상의 아제티디늄 기의 갯수를 제한하기 때문이다. 작용성 폴리머의 폴리머는 일반적으로 아제티디늄 기와의 작용성화 전에 약 5,000 내지 약 175,000 g/몰의 수 분자량을 지닌다. 업계 내에서, 이들은 5,000 내지 12,000의 분자량을 지니는 저분자량 폴리머 및 125,000 내지 175,000 g/몰의 분자량을 지니는 고분자량 폴리머로 지칭된다. 아제티디늄 기와의 작용성화 후에, 폴리머는 분자간에 가교되고, 이의 분자량을 추가로 증가시킬 수 있다.

그러한 폴리머는 상업적으로 입수가능하며, Georgia Pacific Resins, Inc.(Atlanta, Ga.)로부터 입수가능한 "AMRES^TM", Hercules, Inc.(Wilmington, Del.)로부터의 "KYMENE^TM", 및 Hercules, Inc. 및/또는 Ashland Chemical로부터의 "Polycup^TM"를 포함한다. 이러한 아제티디늄 폴리머는 일반적으로 폴리(아미노아미드)-에피클로로하이드린 (PAE) 수지로 지칭되며; 그러한 수지는 전형적으로 이차 아미노 기를 함유하는 수용성 폴리아미드를 에피클로로하이드린으로 알킬화시킴으로써 제조된다. 다른 적합한 아제티디늄 폴리머는 당업자에게 알려져 있을 것이고/거나 적절한 교재, 특허 문서, 및 참고 문헌에 기재되어 있다.

아제티디늄 작용성 폴리머를 제조하는 한 가지 예는, N,N-디알릴-3-하이드록시아제티디늄을 위한 아제티디늄 작용성 폴리머 및 임의의 다른 코-모노머 (PAmE, 폴리아민 에피클로로하이드린)의 제조가 상세하게 기재되어 있는 US 5,510,004호이다. 바람직한 코-모노머는 아크릴아미드, 디알릴아민, 디알릴아민 하이드로할라이드, 메틸디알릴아민, 메틸디알릴아민 하이드로할라이드, 디메틸디알릴암모늄 할라이드, 말레산, 소듐 비닐설포네이트, 소듐 아크릴레이트, 소듐 메타크릴레이트, N,N-디메틸아미노에틸메타크릴레이트, 디메틸아미노에틸아크릴레이트, 2-아크릴아미도-2-메틸-1-프로판설폰산의 나트륨 염, N-비닐-2-피롤리디논, N-비닐포름아미드, N-비닐아세트아미드, 비닐 아세테이트, 2-비닐피리딘, 4-비닐피리딘, 4-스티렌설폰산, 하이드록시에틸 메타크릴레이트, 하이드록시프로필 메타크릴레이트, 하이드록시에틸 아크릴레이트, 하이드록시프로필 아크릴레이트, 글리시딜 아크릴레이트 및 글리시딜 메타크릴레이트이다. 가장 바람직한 코-모노머는 N-비닐-2-피롤리디논이다. 참조로 코폴리머에 존재하는 바람직한 수준의 불포화 코-모노머는 N,N-디알릴-3-하이드록시 아제티디늄 할라이드와 불포화 코-모노머의 몰 분율이 약 10 내지 약 85 몰%, 더욱 바람직하게는 약 30 내지 약 65 몰%, 가장 바람직하게는 약 45 내지 약 55 몰%인 것으로 나타나 있다. N,N-디알릴-3-하이드록시 아제티디늄 클로라이드와 N-비닐-2-피롤리디논의 코폴리머의 경우, 바람직한 몰 비율은 약 50%의 N,N-디알릴-3-하이드록시 아제티디늄 클로라이드 및 약 50%의 N-비닐-2-피롤리디논이다.

아제티디늄 작용성 폴리머 (PAE, 폴리아미드 에피클로로하이드린)에 대한 또 다른 논문[Characterization of Polyamideamine-Epichlorohydrin (PAE) 수지, Roles of Azetidinium Groups and Molar Mass on PAE in Wet Strength Development of Paper Prepared with PAE; Takao Obakata et al., J. of Applied Polymer Science, Vol.97, Issue 6, June 28, 2005, pp. 2249-2255]이 존재한다. 상기 논문에는 디에틸렌트리아민으로부터 이차 아민 기를 지니는 폴리아미드를 생성시키기 위해 130-140℃에서 5시간 동안 메틸 아디페이트와 디에틸렌 트리아민을 1:1 몰비로 반응시킴으로써 PAE 수지를 제조하는 방법이 기재되어 있다. 상기 방법에서는 폴리머를 약 30℃로 냉각시키고, 에피클로로하이드린 (1.1:1 몰비의 에피클로로하이드린 대 이차 아민 기로)을 30분 동안 적가하고, 20질량%로 물에 의해 희석한 후, 4.5 시간 동안 계속 반응시킨다. 그 후에, 가교를 최소화시키도록 pH를 3 미만으로 유지하면서 혼합물을 60℃로 냉각시켜 3-클로로-2-하이드록시프로필 기를 아제티디늄으로 전환시킨다.

전처리제 용액에 대한 제 2 성분은 양이온성 폴리머이다. 양이온성 폴리머는 디지털로 적용된 잉크가 이들의 요망되는 위치로부터 이동하는 것을 방지하기 위해 추후 적용되는 디지털 잉크에서 결합제 및 안료를 응고시키는 것을 돕는다. 폴리에스테르 텍스타일을 통한 황색 안료화 잉크의 이동은 양이온성 폴리머의 사용을 통해 부분적으로 제어되는 것으로 사료된다. 양이온성 폴리머는 또한 아제티디늄 작용성 폴리머의 아제티디늄 기를 가교시키는 반응성 부위로서 작용할 수 있다. 잉크 결합제 및 안료를 응고시키는 것은 색 강도(특히, 폴리에스테르 섬유에 대한)를 향상시키는 것으로 사료된다. 본 발명의 양이온성 폴리머는 어두운 의류를 위한 전처리제에 광범위하게 사용되는 양이온성 금속 염보다 우수한 내세척성(수성 세탁 작업 후의 색 강도의 안정성)을 제공하는 것으로 여겨진다. 양이온성 금속 염은 아마도 이들의 수용성 및 염료 정착(dye anchoring)의 방해로 인해 칼라 잉크로 직접적으로 잘 작업되지 않는 경향이 있다. 본 발명의 양이온성 폴리머는 또한 잠재적으로 아제티디늄 작용성 폴리머로 가교되고, 섬유와 잉크 결합제에 결합된다.

바람직한 양이온성 폴리머는 이산화황과 디알릴아민 및/또는 알릴아민 코-모노머(들)의 코폴리머이다. 디알릴아민은 모노 및 디알킬 (C₁-C₆) 치환된 디알릴아민, 특히 이들의 모노머의 사차화 아민 버젼을 포함하는 것을 의미한다. 알릴아민은 모노, 디, 및 트리알킬 (C₁-C₆) 치환된 알릴아민, 특히 상기 알릴아민의 사차화 버젼을 의미한다. 디알릴아민은 모노 및 디알킬 (C₁-C₆) 치환된 디알릴아민, 특히 상기 디알릴아민의 사차화 버젼을 의미한다. 적어도 5 wt.%의 화학식 -S(=O)₂ ^-의 반복 단위, 최대 40 wt.%의 그러한 반복 단위를 지니는 코폴리머가 바람직하다. 10 내지 35 wt.%의 화학식 -S(=O)₂ ^-의 반복 단위를 지니는 코폴리머가 더욱 바람직하다. 그 밖의 약 60 내지 약 95 wt.% (또는 65 내지 90wt.%)의 코폴리머는 알릴아민 또는 디알릴아민 반복 단위 또는 그러한 반복 단위와 다른 아민 함유 모노머 또는 아민 기를 함유하지 않는 모노머의 배합물일 수 있다. 요망되게는, 코폴리머는, 적어도 5, 10, 15, 20, 30, 또는 40 wt.%의, 자유 라디칼 중합 알릴아민 또는 디알릴아민(알릴아민과 디알릴아민이 둘 모두 존재한다면 이들의 조합물)로부터 얻어진 반복 단위를 함유한다. 폴리머 중량 평균 분자량은 요망되게는 약 3,000 내지 200,000 g/몰이다. 바람직한 코폴리머는 약 4000 또는 5000 g/몰의 분자량의 이산화황과 디메틸-디알릴암모늄 클로라이드의 코폴리머인 CAS 26470-16-6이다. CAS 26470-16-6은 Nittobo Medical Co. Ltd.(Kudan first place, 4-1-28 Kudan-Kita, Chiyoda-Ku, Tokyo, Japan 102-8489)로부터 입수가능한 Danfix^TM 303에 상응하는 것으로 여겨진다. 이산화황과 디알릴아민 코폴리머는 이산화황이 없는 디알릴아민의 코폴리머보다 황색이 더 옅은 것으로 여겨진다. 일반적으로, 사차화 동안 모든 삼차 아민이 사차화되지는 않는다. 본원에서의 사용을 위해, 사차화된 아민이 더욱 효과적이지만, 효과를 달성하기 위해 모든 아민 기가 삼차이고/거나 사차화될 필요는 없다. 요망되게는, 이산화황과 알릴아민 및/또는 디알릴아민의 코폴리머는 전처리제의 중량 당 활성 폴리머의 중량으로 0.1 wt.% 내지 약 50 wt.%, 더욱 요망되게는 약 0.2 내지 약 10, 20 또는 30 wt.%, 더욱 요망되게는 약 1 내지 약 5 wt.%의 양으로 사용된다.

디지털 잉크가 중간 내지 낮은 표면 인장을 지니는 경우, 요망되는 상부 텍스타일 표면으로부터 텍스타일 표면의 하부까지 흑백 잉크 및 다른 칼라 잉크 번짐을 방지하기 위해 소량의 응고용 산을 첨가하는 것이 요망될 수 있다. 요망되게는, 이러한 응고용 산은 유기산, 예컨대, 카복실산 또는 이들의 조합물로부터 선택된 수용성(요망되게는 25℃에서 10g/l 또는 그 초과, 더욱 요망되게는 25 g/l 또는 그 초과, 바람직하게는 50 g/l 또는 그 초과의 농도로 수용성) 산 성분이다. 이러한 수용성 산은 이들의 기능이 전처리 동안 적용되는 콜로이드성 안정화 잉크를 응고시키는 것을 돕기 때문에 응고용 산으로 불릴 것이다. 응고용 산은 하나 이상의 카복실산 기를 지닐 수 있다. 이는 일반적으로 1 내지 20개의 탄소 원자, 더욱 바람직하게는 1 내지 10개의 탄소 원자를 지닌다. 바람직한 유기 응고용 산은 포름산, 아세트산, 아디프산, 시트르산, 타르타르산, 이타콘산, 말레산, 및/또는 옥살산을 포함한다. 바람직한 유기 산은 이타콘산 및/또는 폴리이타콘산을 포함한다. 응고용 산이 사용되는 경우, 요망되게는 전처리제의 100중량부를 기준으로 약 0.2 내지 약 15 중량%, 더욱 요망되게는 약 0.4 내지 약 6, 8, 또는 10 중량%의 양으로 사용된다. 그러한 산은 폴리에스테르에 대하여 거의 영향을 미치지 않지만, 면 또는 셀룰로즈 기반 섬유를 분해시킬 수 있다(특히 높은 산 농도에서 또는 승온에서).

전처리제 잔여물의 대부분은 전처리제의 약 50 중량% 내지 약 80, 90, 97.6, 98, 또는 99 중량%로 존재할 수 있는 물이다. 전처리제는 더 높은 농도로 제조되어 사용자에게 운반될 수 있지만, 일반적으로 텍스타일 기재에 적용하기 전에 약 1-10중량% 미만으로 활성 성분 및 수성 캐리어 및 특정 첨가제인 잔여물을 희석하는 경우에 더욱 효과적이다. 따라서, 전처리제는 추후 적용되는 잉크로부터 섬유를 분리시킬 수 있는 코팅보다 오히려 섬유 처리로서 더욱 특성화된다(적절한 표면 상호작용을 가속화시키도록 섬유의 표면을 개질시키고, 잉크에 결합하는 것을 암시). 추후 실험에서 전처리제는 잉크가 적용되기 전에는 건조되는 반면, 제 1 잉크가 기재에 적용되는 경우에는 전처리제가 여전히 습윤될 수 있음이 주지된다. 보다 개선된 전처리 적용 방법은 또한 더 높은 성분 농도를 가속화시킬 것인데, 이는 건조 시간을 단축시킬 것이다(더 소량의 물이 적용될 것이라서).

전처리 조성물은 바람직하게는 수성 액체 비히클에 제공되지만, 소량의 수용성의 극성 유기 용매가, 표면 인장을 조절하고, 더욱 우수한 섬유 습윤을 증진시키고, 포움(foam)을 제어하는 것을 돕기 위해 존재할 수 있다. 수성 액체 비히클은 일반적으로 물일 것이지만, 수용성 또는 수 혼화성인 다른 비유기 화합물이 마찬가지로 포함될 수 있다. 대표적인 극성 용매는 일가 및 다가 알콜, 예컨대, 에탄올, 이소프로필 알콜, 벤질 알콜; 200 g/몰 미만의 분자량의 모노 및 폴리알킬렌 글리콜, 예컨대, 디에틸렌 글리콜, 및 프로필렌 글리콜 등; 및 200 g/몰 미만의 분자량의 모노 및 폴리(알킬렌글리콜) 에테르, 예컨대, 에틸렌 글리콜 모노메틸 에테르, 디에틸렌 글리콜 모노에틸 에테르, 디프로필렌 글리콜 모노부틸 에테르 (DPnB), 에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르 아세테이트 (EBA), 디에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르 (DB), 에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르 (EB), 디프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 (DPM), 및 디에틸렌 글리콜 모노메틸 에테르 (DM)를 포함한다. 일가 알콜은, 존재시, 요망되게는 약 0.2 내지 약 10 중량%, 더욱 요망되게는 약 0.3 내지 약 5 중량%로 존재한다. 모노 및 폴리알킬렌 글리콜은, 존재 시, 요망되게는 약 0.02 내지 약 4 중량%, 더욱 요망되게는 약 0.04 내지 약 1 중량%로 전처리제에 존재한다.

전처리 조성물을 변색시키고, 콜로이드성 불안정화시키고, pH 변화 또는 달리 손상시킬 수 있는 생물학적 종의 성장을 방지하기 위해 보존제, 살균제, 및 살진균제가 또한 포뮬레이션에 존재할 수 있다. 이들은 희석용 수성 처리 용액을 보존하는 당업자에게 알려진 적절한 양으로 존재할 것이다.

또 다른 구체예에서, 전처리 조성물은 아제티디늄 작용성 폴리머 및 이산화황과 알릴아민 및/또는 디알릴아민 코폴리머의 혼합물을 포함한다. 두 개의 폴리머는 서로에 대해 어떠한 적합한 비율로 존재할 수 있다. 상대량의 코폴리머 대 아제티디늄 작용성 폴리머는 약 0.05wt%의 코폴리머/99.95%의 작용성화된 아제티디늄 내지 0.05%의 아제티디늄 작용성 폴리머/99.95%의 코폴리머의 범위일 수 있다. 코폴리머 및 아제티디늄 작용성 폴리머의 실제적인 상대량은 사용될 잉크의 조성(예, 잉크 중 착색제의 성질), 텍스타일 기재의 성질, 및 폴리머의 사용에 영향을 미치는 그 밖의 요인들, 예컨대, 각각의 폴리머에 대한 상대적인 시장 가격에 따라 달라질 것이다. 일반적으로, 아제티디늄 작용성 폴리머에 대해 대략적으로 동량인 코폴리머가 종종 바람직하다(20wt.%:80 내지 80:20 또는 40:60 내지 60:40).

이러한 구체예에서, 전처리 조성물의 pH는 수정 매질 중에서 산성인 것이 바람직한데, 그 이유는 조성물이 염기성 pH에서 조성물이 겔화되는 경향이 있기 때문이다. 그 후에, 필요 시, 산은 pH가 7.0 미만, 바람하게는 약 5.5 미만, 가장 바람직하게는 약 1.0 또는 2.0 내지 5.5의 범위가 되는 것을 보장하도록 전처리 조성물에 첨가되어야 한다. 전처리제가 건조된 후, pH는 겔 방지와 관련하여 더 이상 중요하지 않다. 유기 산의 일부는 건조 동안 증발되어 겔 형성을 가속화시킨다.

임의의 다수의 아제티디늄 작용성 폴리머 및 이산화황과 알릴아민 및/또는 디알릴아민의 코폴리머는 본원에 기재된 전처리 조성물 및 코팅된 텍스타일 기재를 제조하는데 사용될 수 있는 것으로 인지되지만, 바람직한 폴리머는 폴리 (아미노아미드)-아제티디늄 폴리머, 예를 들어, 폴리아제티디늄 클로라이드-기반폴리머, 예컨대, 폴리아미드-폴리아민-에피클로로하이드린 수지이다.

본 발명의 전처리 조성물은 추가의 필름-형성 결합제 또는 수지를 필요로 하지 않는다. 그러한 결합제의 첨가는 일부 경우에 색의 세탁견뢰도를 도울 수 있지만, 또한 패브릭의 색을 변경시키는 경향이 있다(그림자 배경을 남김). "필름-형성 결합제"는 기재로의 물질의 적용 시에 텍스타일 기재의 개선된 강도를 제공하는 물질을 의미한다. 전처리제가 폴리머 필름 기재를 위해 의도되는 경우, 기재에 대한 상용성 성질의 폴리머 결합제가 바람직할 수 있다.

추가의 전처리 조성물 성분은 당해 분야에 일반적으로 공지된 무기 충전제, 컬링방지제, 또는 추가의 통상적인 성분, 예컨대, 계면활성제, 가소제, 습윤제, UV 흡수제, 광견뢰도 증진제(light fastness enhancer), 폴리머 분산제, 매염 염료(dye mordant), 광학적 광택제, 섬유 유연제 또는 균염제(leveling agent)를 포함할 수 있지만, 이로 반드시 제한되는 것은 아니다. 본 발명의 텍스타일 전처리 조성물에 사용하기에 바람직할 수 있는 추가의 성분은 당업자에게 알려져 있고/거나 적절한 교재 및 문헌에 기재되어 있을 것이다.

텍스타일 기재

일반적으로, 본 발명의 텍스타일 전처리 조성물 및 인쇄 방법은 그러한 전처리 조성물 및 방법과 사용하기에 적합한 어떠한 텍스타일 기재와 사용될 수 있다. 본 발명으로 사용하기에 적합한 텍스타일 기재는 천연, 합성, 셀룰로즈-기반, 또는 비-셀룰로즈-기반 섬유 또는 임의의 이들의 조합물을 지니는 텍스타일을 포함한다. 예시적인 텍스타일 기재는 하이드록시 기-함유 섬유, 예컨대, 천연 또는 재생 셀룰로즈성 섬유(면, 및 레이온 등); 질소 기-함유 섬유, 예컨대, 폴리(아크릴로니트릴); 천연 또는 합성 폴리아미드(울, 실크, 또는 나일론 포함); 및/또는 산-개질된 폴리에스테르 및 폴리아미드 기를 지니는 섬유를 지니는 텍스타일들을 포함하지만, 이로 제한되지 않는다. 텍스타일은 일반적으로 다중 또는 복합 섬유로 구성되는 실 또는 스트링(string)의 사용과 관련된다. 본원에서 사용되는 텍스타일은 요망되는 외관 또는 표면 피쳐를 생성시키기 위해 실 함유 물질을 사용하는 카펫류, 러그, 연창(window treatment) 등을 포함한다. 기재는 추가로 본 발명의 전처리 조성물 및 방법과 상용성인 수지 또는 다른 물질로 전처리되거나 후처리될 수 있으며, 피니싱(finishing)되거나 피니싱되지 않을 수 있다. 텍스타일 기재는 또한 본 발명의 전처리 조성물의 적용 적에 의류로 성형되거나 사이징(sizing)될 수 있다. 대안적으로, 본 발명의 전처리 조성물은 사이징 및 전처리제가 단일 단계로 실시되도록 외부 사이징 공정으로 도입될 수 있다. 전처리제가 셀룰로즈 및 면 기반 섬유와 잘 작업되기 때문에 이는 다양한 페이퍼 제품, 카드스톡(cardstock), 및 카드보드(cardboard)에 대한 색 강도 및 색 보유를 도울 것이다.

텍스타일 기재의 섬유는 선택된 인쇄 공정과 상용성인 어떠한 적합한 형태, 예를 들어, 느슨한 실, 또는 패브릭일 수 있다. 패브릭은 적절하고 바람직한 형태이다. 섬유는 본 발명의 전처리 조성물로의 처리에 민감한 다른 섬유, 또는 그러한 처리에 덜 민감한 것으로 입증될 수 있는 섬유와 배합될 수 있다. 공정은 적절한 조절에 의해 폴리에스테르 필름과 이용될 수 있다. 본 발명에서 사용하기 위한 추가의 예시적인 기재는 폴리에스테르 필름, 예컨대, "MYLAR" 가요성 필름, 폴리설폰, 및 셀룰로즈 트리아세테이트 등을 포함한다. 코팅된 투명한 필름이 또한 고려된다.

본원에 기재된 전처리제는 백색 및 밝은 색의 텍스타일 및 패브릭을 위한 보편적인 전처리제로서 유리한 특징을 지닌다. 예를 들어, 본원에 기재된 전처리제로 전처리된 텍스타일 기재는 변색되거나 누렇게 되지 않는다. 추가로, 전처리 조성물은 다양한 텍스타일과 상용성이다. 더욱이, 본원에 기재된 전처리 조성물로 코팅된 텍스타일 기재는 시중에서 입수가능한 전처리제보다 우수하게 디지털 인쇄 시 일관된 선명한 색을 생성시키고, 수성 세탁 작업 동안 색 빠짐(color fading)에 저항한다.

본 발명은 또한 본원에 기재된 방법 및 전처리 조성물을 이용하여 생성된 인쇄되고 처리된 텍스타일 기재를 특징으로 한다. 본 발명의 처리된 텍스타일 기재는 요구적출형(drop on-demand) 인쇄 및 연속 제트 인쇄 등을 포함하여 어떠한 적합한 인쇄 방법, 예를 들어, 통상적인 인쇄, 디지털 인쇄, 특히 잉크젯 인쇄 방법을 이용하여 인쇄될 수 있다. 특히 관심의 대상이 되는 한 가지 구체예에서, 처리된 텍스타일 기재는 잉크젯 인쇄 방법에 의해 인쇄된다. 일반적으로, 인쇄 공정은 이미지 패턴에서 수성 기록 액체를 처리된 텍스타일 기재에 적용하는 것을 포함한다. 잉크 젯 인쇄 공정은 당해 분야에 잘 알려져 있다. 또한, 본 발명에 따라 처리된 텍스타일 기재 상에 인쇄된 이미지는 또한 세제 저항성 및/또는 세제-견뢰성(detergent-fast)이다.

바람직한 디지털 잉크

본 발명의 패브릭 전처리제와 조합되어 유용한 잉크는 잉크젯 인쇄 분야에서 전형적으로 사용되는 착색제를 포함한다. 안료 착색제가 특히 유용한데, 그 이유는 생성되는 인쇄된 이미지가 광안정성이고, 높은 착색을 전달하고, 연장된 세척 사이클에 내구성이 있기 때문이다. 잉크에 사용되는 안료 입자는 요망되게는 이들이 잉크젯 인쇄헤드(printhead)에서 사용되는 작은 노즐로부터 잘 분사되도록 작은 입도이고 입도 분포가 좁다. 안료 입자는 요망되게는 전형적으로 밀링(milling) 작업에 의해 당해 분야에 공지된 수단에 의해 입도가 약 200 nm 미만, 더욱 요망되게는 100 nm 미만의 평균 입도로 감소된다. 본 발명에 유용한 안료 입자는 잉크젯 인쇄 분야에 공지된 수단에 의해 분산제 또는 자체-분산에 의해 안정화된다. 바람직하게는, 안료 입자 또는 분산제 상의 안정화 기는 성질이 음이온성이지만, 일부 비이온성 안정화제가 사용될 수 있다. 음이온성 기는 본 발명의 전처리 조성물과 크게 상호작용하여 처리된 패브릭을 통한 잉크 입자의 침투를 제한하고, 그에 의해서 표적 패브릭에 선명하고 세탁견뢰성인 색을 전달한다.

안료 잉크는 바람직하게는 본 발명의 패브릭 전처리제와 함께 사용되는 경우 인쇄된 이미지의 세탁견뢰도 및 내구성에 기여하는 결합제를 함유한다. 바람직한 결합제는, 예를 들어, 비닐 아세테이트, 아크릴, 폴리에스테르 및 폴리우레탄 결합제와 같은 텍스타일 인쇄 분아에서 사용되는 것들을 포함한다. 폴리머 결합제는 생성되는 인쇄된 이미지가 일반적인 패브릭의 사용에서 접하게 되는 물리적 마모 및 연신을 견딜 수 있도록 가요성 및 강성인 것이 바람직하다. 잉크 결합제는 약 100% 초과, 더욱 바람직하게는 400% 초과로 파단신 최소 필름 신장을 지니는 것이 바람직하다. 유용한 결합제는 바람직하게는 약 20 N/mm² 초과의 인장 강도를 지닌다. 잉크 결합제가 잉크 조성물에서 미립자 형태인 경우, 결합제 입자의 평균 크기는 작고 분포는 좁은 것이 바람직하다. 약 100 nm 미만, 더욱 바람직하게는 약 50 nm 미만의 평균 크기를 지니는 결합제 입자가 바람직하다. 본 발명에서 유용한 안료 잉크는 또한 인쇄-헤드로부터 안료 입자의 분사를 돕고 전처리 패브릭과의 상호작용을 위해 계면활성제를 함유한다. 잉크젯 인쇄 분야에서 잘 알려져 있는 임의의 계면활성제가 사용을 위해 고려될 수 있고, 성질이 바람직하게는 음이온성 또는 비이이온성이다. 음이온성으로 안정화된 안료 입자를 함유하는 잉크는 다수의 공급업체로부서 상업적으로 입수가능하고, Dupont Artistri^TM 잉크가 예시된다.

개별적인 안료 잉크 조성물을 시안(cyan), 마젠타(magenta), 황색 및 카본 블랙 안료 분산물을 안료 공급원으로서 사용하여 제조하였다. 안료 분산물을 음이온으로 하전된 폴리머 분산제에 의해 안정화시켰고, 안료 입자의 평균 입도는 50 내지 160 nm의 범위였다. 수성 안료 잉크 성분을 하기 포뮬레이션 범위에 따라 조합하고, 나머지를 탈이온수를 사용하여 100%로 조정하였다.

생성된 잉크를 처리된 패브릭 상에 Colman and Company에 의한 DTG Digital Viper로부터 인쇄하였다.

이미지가 저항하는 세제는 다양한 상업적으로 입수가능한 세제(예, 음이온성 세제, 양이온성 세제, 비이이온성 세제, 양쪽성 세제 등)을 포함한다. 인쇄되고 처리된 텍스타일 기재가 저항하는 음이온성 세제는 알킬 아릴 설포네이트(예, 선형 알킬 벤젠 설포네이트), 알킬 아릴 축합물(예, DDB(도데실 벤젠)), 장쇄 (지방) 알콜 설페이트(예, 12 내지 18개의 탄소 원자의 사슬을 지님), 올레핀 설페이트 및 설포네이트, 알파 올레핀 설페이트 및 설포네이트, 설페이트 모노글리세라이드, 설페이트 에테르, 설포석시네이트, 알칸 설포네이트, 포스페이트 에스테르, 알킬 이소티오네이트, 및 수크로즈 에스테르를 포함하지만, 이로 반드시 제한되지는 않는다.

패브릭 및 의류 전처리는 일반적으로 이들이 폭넓게 다양한 여러 착색된 기재 상에 적용될 수 있도록 낮은 색상의 백색 또는 투명한 코팅인 것이 바람직하다. 전처리 및 디지털 적용되는 잉크는 최종 디지털 이미지에 내마모성을 제공하는 것을 필요로 하지만, 의류는 닳거나, 다른 패브릭과의 연마제 접촉에 주어지거나(예컨대, 세척기에서 세정되면서), 바닥, 벽, 카페트 등과의 마찰 또는 연마제 접촉에 주어진다. 전처리제(두꺼운 코팅보다는 오히려 얇은 표면 처리임에 주지) 및 디지털 잉크 이미지는 요망되게는 패브릭 또는 의류의 이미지 영역의 연성, 가요성, 촉감 등을 유의하게 변화시키지도 않고, 기재의 이미지 및 비-이미지 부분에서 상이한 수축율로 인한 패브릭 또는 의류의 퍼커링(puckering)을 초래하지도 않는다. 텍스타일 상의 대부분의 전처리(특히, 보다 내구성이 되는 경향이 있는 가교 전처리제)는 텍스타일을 더 강성으로(덜 연하게) 만든다. 코팅된 텍스타일 상의 이미지의 내구성을 향상시키면서 코팅된 텍스타일 상의 비코팅된 텍스타일과 유사한 연성을 달성하는 것은 어려운 과제이다.

중량%는 구성 성분으로 일부가 형성되는 조성물 또는 물질의 100중량부 당 구성 성분의 중량부의 수를 의미한다. 몇몇 실시예에서, 20-90 wt.%의 물일 수 있는 제조업체로부터 입수된 대로의 물질보다 활성 구성 성분(일반적으로 비-물 구성 성분/비-휘발성)의 중량%가 나타나 있다.

전처리제에서, 한 가지 특히 바람직한 성분은 계면활성제와 같은 표면 활성 제제이다. 이는 전형적으로 200 g/몰 초과의 분자량의 비이온성 계면활성제, 양이온성 계면활성제, 및/또는 폴리(알킬렌 옥사이드)이다. 이러한 계면활성제는 전형적으로 전처리제의 약 0 또는 0.001 내지 약 1wt.%, 더욱 요망되게는 약 0.02 내지 약 0.5 wt.% 의 농도(물보다 적은 활성 구성 성분으로 측정하는 경우)로 사용된다.

다른 폴리머와의 배합물

본 발명의 전처리제는 당업자에게 잘 알려진 방법에 의해 상용성 폴리머 및 폴리머 분산물과 조합될 수 있다. 폴리머 또는 폴리머 분산물이 사용되는 경우, 아제티디늄 작용성 폴리머, 이산화황과 알릴아민 및/또는 디알릴아민의 코폴리머 및 임의의 유기산의 조합물은 대부분의 면 또는 폴리에스테르 텍스타일을 위한 전처리제에 있어서 모든 필수 결과를 달성하기에 충분한 것으로 예상된다. 그러한 폴리머, 폴리머 용액, 및 분산물은 개시 내용이 본원에 참조로 포함되는 문헌[A. S. Teot. "Resins, Water-Soluble" in: Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, John Wiley & Sons. 3rd Ed., Vol. 20, H. F. Mark et al. Eds., pp. 207-230 (1982)]에 기재된 것들을 포함한다.

한 가지 구체예에서, 본 발명의 전처리 용액은 전형적으로 전처리제의 중량을 기준으로 적어도 약 2, 3, 4 또는 5 wt.%의 총 고형물(즉, 105℃에서 1시간 동안 오븐 건조 후의 잔여물)을 지닌다. 한 가지 구체예에서, 전처리 용액은 102℃에서 1시간 동안 또는 일정한 중량이 될 때까지 1그램의 샘플의 건조를 기준으로 50, 40, 30, 20, 15, 또는 10 wt.% 미만의 총 고형물을 지닐 것이다. 한 가지 구체예에서, 전처리 용액의 비-휘발성 부분(102℃에서 1시간 동안 측정하는 경우)은 요망되게는 용액의 약 1 또는 2 내지 약 5 또는 10 wt.%일 것이다. 한 가지 구체예에서, 비-휘발성 부분은 전처리 용액의 30, 20, 또는 15 wt.% 미만일 것이다.

본 발명의 분산물은 텍스타일 기재에 적용될 때까지 과량의 분자량 형성(활성 성분의 가교)을 방지하려고 시도하면서 거의 임의의 순서로 성분을 혼합함으로써 형성될 수 있다.

적용

본 발명의 조성물 및 이의 포뮬레이션은 디지털 이미지 인쇄를 향상시키기 위한 텍스타일 또는 의류에 대한 전처리제로서 유용하다. 일반적으로, 본 발명에 대한 제한은 아니지만, 코팅으로서 텍스타일 또는 패브릭 상의 전처리제는 전처리제가 반드시 불침투성 필름(불침투성 필름은 매끄러운 금속, 플라스틱 또는 목재를 코팅하는 경우에 더 용이하게 이루짐)은 아니지만 섬유 또는 기재 상의 부분 및/또는 완전 코팅을 형성시키는 것을 의미하는 것으로 지칭된다. 전처리제는 흔히 분무 또는 패딩(padding)에 의해 적용된다. 전처리제가 패딩에 의해 적용되는 경우, 이는 각각의 섬유 또는 섬유들의 군을 완전히 둘러싸는 것에 접근할 수 있다. 전처리제는 분무에 의해 적용되는 경우 각각의 및 모든 섬유를 완전히 덮지 않을 수 있다(특히, 텍스타일 또는 옷에서 섬유가 깊게 있거나 섬유가 서로 교차되는 상황에서). 패딩 또는 분무에 의한 전처리제의 균일한 적용은 롤 투 롤(roll to roll) 형식으로 패브릭의 산업적 디지털 인쇄에 있어서 중요하다. 일반적으로, 텍스타일 및 옷 상에서 전처리 후 기재는 미처리된 기재만큼 물 또는 공기에 다공성인 것이 바람직하다(코팅된 텍스타일은 전처리 후 다수 공극을 지니는 것이 필요함).

패브릭 또는 의류 전처리제의 대부분의 상업적 용도에서, 전처리제는 Viper Gen 1 또는 Gen 2 기계와 같은 전처리 기계로 실물 크기의 T-셔츠에 적용될 것이다. 실험실에서는 Viper^TM Gen 1 또는 Gen 2와 유사하게 작동되는 Wagner® Power Sprayer 모델 # 0417201을 사용하였다. 이러한 유형의 상업적 전처리 장비에서, 전처리 용액은 T-셔츠의 폭을 덮는 다수의 노즐을 통해 적용된다. T-셔츠 패브릭은 일반적으로 스테이지 상에서 마운팅(mounting)된다. 스테이지는 전처리제에 패브릭을 노출시키도록 노즐 배열을 지나 이동한다.
또한, 본 발명의 텍스타일 기재를 전처리하고, 그 위에서 안료 함유 디지털 적용 잉크로 인쇄하기 위한 방법은, 100℃ 내지 160℃의 온도에서 1분 이상 동안 기재, 기재 전처리제 물질 및 임의로 하나 이상의 안료 함유 잉크를 가열하여 기재에 대한 결합을 야기하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.

본 개시 내용의 전처리제를 위한 바람직한 기재는 일부 이미지(바람직하게는 디지털 적용됨)가 표지, 장식, 광고 등에 요망되는 의류 또는 텍스타일이다. 바람직한 기재는 t-셔츠 및 스포츠 셔츠가 적합한 용도인 셔츠이다. 기재는 또한 예를 들어 배너, 포스터, 광고 등에 사용될 수 있는 합성 폴리머 필름을 포함하며, 필름, 직포, 또는 부직포일 수 있다. 한 가지 구체예에서, 폴리머 기재 또는 필름은 폴리올레핀, 예컨대, 폴리프로필렌, 또는 폴리에스테르이다. 기재가 폴리머 필름인 경우, 폴리머 필름에서 중간 내지 높은 투입의 무기 충전제를 지니는 것이 바람직할 수 있다. 한 가지 구체예에서, 직물 또는 비직물 기재는 패브릭 또는 기재의 중량을 기준으로 적어도 25, 50 또는 80 wt.%의 면이다. 또 다른 구체예에서, 직물 또는 비-직물 기재는 요망되게는 패브릭 또는 기재의 중량을 기준으로 25, 50, 또는 80 wt.%의 폴리에스테르를 지닌다. 일부 적용에서, 기재는 섬유유리 및/또는 페이퍼일 수 있다.

실시예

이 실시예에서, 하기 시약들을 사용하였다.

Polycup^TM 172는 Ashland-Hercules Water Technologies로부터 입수가능한 폴리아미드-에피클로로하이드린 아제티디늄 작용성 폴리머이다.

Polycup^TM 7360은 Ashland-Hercules Water Technologies로부터 입수가능한 폴리아민-에피클로로하이드린 아제티디늄 작용성 폴리머이다.

Danfix^TM 303은 Nittobo로부터 입수가능한 약 4000 또는 5000 g/몰의 분자량의 N,N-디메틸디알릴암모늄 클로라이드의 사차 암모늄 염과 이산화황의 코폴리머이다.

BYK®-347 - Byk Chemie(Europe)으로부터 입수가능한 계면활성제

IPA - 이소프로필 알콜

DPG는 디프로필렌 글리콜이다.

Acticide^TM MV는 Thor GmbH(Trumbell, CT, USA)로부터 입수가능한 10.6wt.%의 5-클로로-2-메틸-4-이소티오졸린-3-온 및 3.5wt.%의 2-메틸-4-이소티아졸린-3-온이다.

양이온성 폴리우레탄에 대한 실시예

실시예 A

전처리제

표 1: 전처리제 조성

모든 중량부는 활성 성분을 기준으로 한 것이고, 상업적 제품에서 지닐 수 있는 물을 배제한다.

양이온성 폴리머 및 아제티디늄폴리우레탄을 이용한 전처리 조성물 및 대조 전처리제에 대한 방법

전처리제 제조 과정

전처리제를 적용하기 위한 패딩 방법

대부분의 실시예에 대하여 전처리제를 분무 적용으로 패브릭 조각에 적용하였고, 패딩 방법이 또한 텍스타일 산업에서 흔하게 사용된다. 전처리 용액을 약 3분 동안 또는 패브릭이 완전이 포화될 때까지 패브릭에 담갔다. 그 후에, 패브릭을 고무 커버링된 하부 롤 및 두 개의 롤 링거(roll wringer)의 스틸 상부 롤에 의해 형성된 닙에 통과시켜(30-40 psi로) 패브릭으로부터 과량의 전처리제를 없앴다. 샘플을 이후 가열된 의류 압착기(Insta ^TM 모델 #715 Cerritos(CA))에서 건조시키고 경화시켰다. 경화 설명은 표 2에 나타나 있다.

표 2: 패브릭 전처리제 및 잉크, 온도, 기간 및 압력

본 명세서에서 모든 압력은 게이지 압력이다. 게이지 압력은 해수면에서의 대기압의 15 psi 초과의 압력을 의미한다.

전처리제는 시간이 너무 짧은 경우에 완전히 건조할 수 없다.

전처리제 증가량을 전처리제 적용 직전 및 직후에 패브릭을 칭량하여 결과를 습윤 g/in²의 패브릭에 의해 표시하거나, 밤새 일정한 온도/일정한 습도 공간(21℃(70℉)/50%RH)에서 패브릭을 컨디셔닝함으로써 측정하여 건조 g/in²를 얻었다. 부가물 %(일반적으로 건조 g)가 이후 계산될 수 있다. 일반적으로, 전처리제 증가량은 폴리에스테르에 대하여 30-35%, 폴리에스테르/면 배합물에 대하여 경우 20-25%, 및 면에 대하여 15-20%였다.

전처리제를 적용하기 위한 분무 방법

실시예가 분무에 의한 전처리제를 나타내는 경우, 전처리제를 분무에 의해 실물 크기의 T-셔츠에 적용하였다. BINKS (모델 # 2001; www.binks.com)로부터의 통상적인-스타일의 공기-구동식 공기-분무 건이 사용될 수 있다. 적용 지침에 대한 표 3을 참조하라. 경화 조건(전처리제가 적용되는 방법과 상관 없음)은 상기 표 2에 나타나 있다.

표 3: 전처리제 적용 세부 사항

안료 잉크 적용

백색 또는 칼라 디지털 잉크가 디지털로 적용되는 경우, DTG 백색 및 칼라 잉크를 DTG 인쇄기 (Colman and Company에 의한 DTG Digital Viper)을 사용하여 인쇄하였다. 본 개시 내용에 사용된 백색 및 칼라 잉크는(수동으로 또는 디지털로 적용되는 경우) 이의 Artistri^TM 상품명하에 DuPont와 같은 업체, M&R Companies(Glen Ellyn, Illinois), 및 마케터(marketer), 예컨대, Belquette, Inc.(Clearwater, Florida), Atlas Screen Supply Co.(Illinois), 및 Garment Printer Ink(New York)로부터 인터넷을 통해 구매될 수 있다.

세척 시험

GE Profile^TM 가정용 세탁 탑 로딩 워셔(모델 #WPRE8100G)을 가정용 세탁 세척 시험에 사용하였다. 설정은 다음과 같았다: 고온 세척 및 저온 헹굼, 과량 투입 및 일반적인 다회 세척. 패브릭 샘플을 워셔에 5개의 표준-크기 랩 코트와 함께 넣었다. 표준 세척 사이클(132℉에서 45분)을 5회 연속 수행 세척 사이클로 이용하여 패브릭을 세척하였다. 사용된 세제는 투입 당 권장량의 Tide 액상 세제였다. 5회 가정용 세탁(즉, 젖은 의류를 4회 추가로 재세척) 이어서 American Motors Corp (모델# DE-840B-53) 건조기를 이용한 1회 단일 텀블 드라이 사이클(자동 사이클 영구 압착)을 수행하였다.

잉크 보유 및 색 값에 대한 색도도

전처리제 A(본 발명) 또는 DTG 전처리제(대조) 후 패브릭(면 및 폴리에스테르)을 칼라 잉크로 인쇄하고, 표 2로부터 동일한 지시에 따라 경화시켰다. GretagMacbeth (모델# 색 i 7)에 의해 제조된 비색계를 사용하여 칼라 잉크가 있는 면적 상에서 x 및 y 값을 측정하였다. 그 후에, 패브릭을 상술된 바와 같이 5회의 가정용 세탁 및 1회의 건조 사이클에 주어지게 하였다.

세척에 의한 잉크 색의 손실(색도 손실)을 5회 세탁 및 1회 건조 사이클 후에 x 및 y의 단위로 측정하였다.

인쇄된 이미지를 140-160℃에서 1-2분 동안 경화시켰다. 샘플들 사이의 차이는 단지 본 발명의 전처리제 A 대 DuPont로부터 입수가능한 상업적 전처리제 DTG (대조)의 사용이었다.

도 1 및 2는 색도도에서 다양한 표준의 상업적으로 입수가능한 칼라 잉크가 전처리제 A 또는 상업적 디지털 인쇄 전처리제(DTG로 DuPont로부터 입수가능)로 처리된 패브릭에 디지털로 적용된 후 전처리제 A의 전처리 및 상업적 DTG 처리에 대한 색 결과의 차이를 나타낸 것이다. 일반적으로, 색 다이어그램 내의 면적이 더 클수록 색 강도는 높다. x 및 y 좌표는 STM E308-85에 따른 GretagMacbeth 비색계로 직접적으로 측정될 수 있다(또한 L*a*b* 측정 공급).

특정의 각각의 구체예 및 세부사항이 본 발명을 예시하려는 목적으로 나타나 있지만, 다양한 변화 및 변형이 본 발명의 범위로부터 벗어남 없이 그 안에서 이루어질 수 있음이 당업자에게 자명하다.

Claims

기재 전처리제 물질(substrate pretreatment material)로서,
a) 0.1 내지 50 중량%의, 폴리아미드-에피클로로하이드린 아제티디늄 작용성 폴리머 및 폴리아민-에피클로로하이드린 아제티디늄 작용성 폴리머를 포함하는, 아제티디늄 작용성 폴리머,
b) 0.1 내지 50 중량%의, 3,000 내지 200,000 g/몰의 중량 평균 분자량의 이산화황과 알릴아민 및/또는 디알릴아민의 일부 또는 전부 사차화된 코폴리머로서, 알릴아민이 모노, 디, 및 트리알킬 (C₁-C₆) 치환된 알릴아민을 포함하고, 디알릴아민이 모노 및 디알킬 (C₁-C₆) 치환된 디알릴아민을 포함하는 코폴리머; 및
c) 임의로, 모노 또는 폴리하이드록시 C₁-C₁₀ 알콜, 500g/몰 미만의 분자량의 알킬렌 옥사이드 올리고머, 또는 계면활성제의 군으로부터 선택된 표면 장력 개질제(surface tension modifier)를 포함하며, 상기 중량%가 기재 전처리제의 100중량부를 기준으로 하는, 기재 전처리제 물질.
제 1항에 있어서, 상기 아제티디늄 작용성 폴리머가 폴리머 당 평균 5개 이상의 아제티디늄 기 및 5,000 내지 500,000 g/몰의 수 평균 분자량을 지니고, 상기 코폴리머가 폴리머 당 5개 이상의 사차화 아민 기를 지니는, 기재 전처리제 물질.
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 0.2 내지 15 중량%의 유기 산을 추가로 포함하는, 기재 전처리제 물질.
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 표면 장력 개질제가 존재하고, 상기 표면 장력 개질제가 C₁-C₁₀ 알콜, 및 500g/몰 미만의 분자량의 알킬렌 옥사이드 올리고머를 포함하는, 기재 전처리제 물질.
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 표면 활성제를 추가로 포함하는, 기재 전처리제 물질.
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 아제티디늄 작용성 폴리머가, 적용되는 상기 기재 전처리제의 중량을 기준으로, 0.2 내지 10중량%로 존재하는, 기재 전처리제 물질.
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 이산화황과 알릴아민 및/또는 디알릴아민의 코폴리머가, 적용되는 상기 기재 전처리제의 중량을 기준으로, 0.2 내지 10중량%로 존재하는, 기재 전처리제 물질.
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 아제티디늄 작용성 폴리머가, 적용되는 상기 기재 전처리제의 중량을 기준으로, 1 내지 5중량%로 존재하는, 기재 전처리제 물질.
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 이산화황과 알릴아민 및/또는 디알릴아민의 코폴리머가, 적용되는 상기 기재 전처리제의 중량을 기준으로, 1 내지 5중량%로 존재하는, 기재 전처리제 물질.
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 기재 상의 건조 필름, 표면 처리, 또는 코팅으로서 사용되는 기재 전처리제 물질로서, 상기 기재가 폴리머 필름 또는 직포 또는 부직포 기재를 포함하는, 기재 전처리제 물질.
제 10항에 있어서, 텍스타일 옷(textile cloth) 또는 의류 형태의 기재 상의 건조 필름, 표면 처리, 또는 코팅으로서 사용되는, 기재 전처리제 물질.
제 10항에 있어서, 상기 직포 또는 부직포 기재가 25 wt.% 이상의 면인 기재 전처리제 물질.
제 10항에 있어서, 상기 직포 또는 부직포 기재가 25 wt.% 이상의 폴리에스테르인 기재 전처리제 물질.
제 10항에 있어서, 기재 전처리제 물질이 기재 상의 코팅으로서 사용되고, 코팅 상에 인쇄된 이미지를 추가로 포함하는 기재 전처리제 물질.
제 10항에 있어서, 폴리머 결합제를 임의로 포함하고, 상기 기재가 폴리머 필름인 기재 전처리제 물질.
a) 텍스타일 기재를 제공하는 단계;
b) 제 1항에 따른 기재 전처리제 물질을 적용하는 단계; 및
c) 기재 전처리제 상에 안료 함유 잉크로 디지털 인쇄하는 단계를 포함하는, 텍스타일 기재를 전처리하고, 그 위에서 안료 함유 디지털 적용 잉크로 인쇄하기 위한 방법.
제 16항에 있어서, 전처리제를 적용하는 단계와 기재 전처리제 물질 상에 안료 함유 잉크로 디지털 인쇄하는 단계 사이에 건조 단계를 추가로 포함하는, 텍스타일 기재를 전처리하고, 그 위에서 안료 함유 디지털 적용 잉크로 인쇄하기 위한 방법.
제 16항 또는 제 17항에 있어서, 100℃ 내지 160℃의 온도에서 1분 이상 동안 기재, 기재 전처리제 물질 및 임의로 하나 이상의 안료 함유 잉크를 가열하여 기재에 대한 결합을 야기하는 단계를 추가로 포함하는, 텍스타일 기재를 전처리하고, 그 위에서 안료 함유 디지털 적용 잉크로 인쇄하기 위한 방법.
제 16항 또는 제 17항에 있어서, 상기 텍스타일 기재가 상기 텍스타일의 중량을 기준으로 25 wt.% 이상의 폴리에스테르 섬유를 포함하는, 텍스타일 기재를 전처리하고, 그 위에서 안료 함유 디지털 적용 잉크로 인쇄하기 위한 방법.
제 16항 또는 제 17항에 있어서, 상기 텍스타일 기재가 상기 텍스타일의 중량을 기준으로 25 wt.% 이상의 면 섬유를 포함하는, 텍스타일 기재를 전처리하고, 그 위에서 안료 함유 디지털 적용 잉크로 인쇄하기 위한 방법.