TW202016396A

TW202016396A - 數位噴印墨水

Info

Publication number: TW202016396A
Application number: TW108130138A
Authority: TW
Inventors: 林嘉儀; 林泊錞
Original assignee: 財團法人紡織產業綜合研究所
Priority date: 2018-10-17
Filing date: 2018-10-17
Publication date: 2020-05-01
Also published as: TWI695919B

Abstract

一種數位噴印墨水，用於在織物上形成噴墨圖案，其包括甲殼素、表面活性劑以及餘量的溶劑。甲殼素具有20萬至30萬的重量平均分子量。表面活性劑包括聚乙二醇、環氧乙烷或其組合。數位噴印墨水具有2 cps至12 cps的黏度以及28 dyne/cm至40 dyne/cm的表面張力。數位噴印墨水的pH值介於6至8之間。以數位噴印墨水的總重計，甲殼素的含量介於5 wt.%至10 wt.%之間，表面活性劑的含量介於2 wt.%至5 wt.%之間。

Description

數位噴印墨水

本發明是有關於一種墨水，且特別是有關於一種數位噴印墨水。

對於目前市面上的機能性服飾(例如運動服飾)來說，大部分採用含浸壓吸法來將機能性染液提供至織物上以得到所需的機能。然而，由於含浸壓吸法會排出大量的未利用的染料及水，因此存在資源過度浪費的問題。

為了解決上述問題，目前亦採用塗佈或網版印刷方式來將機能性墨水雙面或局部地提供至織物上。然而，在使用塗佈或網版印刷的製程中會產生高濃度的廢液，且由於墨水的滲透性而導致機能不易掌控。

本發明提供一種數位噴印墨水，其具有吸濕劑且能夠應用於機能性服飾。

本發明提供一種數位噴印墨水，其具有甲殼素做為抑菌劑且能夠應用於機能性服飾。

本發明的數位噴印墨水包括吸濕劑、表面活性劑、抗凍劑以及餘量的溶劑。吸濕劑包括嵌段共聚醚酯。表面活性劑包括丙烯酸嵌段共聚物。抗凍劑包括乙二醇。數位噴印墨水具有2 cps至12 cps的黏度以及28 dyne/cm至40 dyne/cm的表面張力，且數位噴印墨水的pH值介於6至8之間。以所述數位噴印墨水的總重計，吸濕劑的含量介於5 wt.%至11 wt.%之間，表面活性劑的含量介於3 wt.%至10 wt.%之間，抗凍劑的含量介於3 wt.%至5 wt.%之間。

在本發明的一實施例中，更包括偶合劑。偶合劑例如是具有環氧乙烷側鏈的聚合物，其中以所述數位噴印墨水的總重計，偶合劑的含量介於0.01 wt.%.至0.35 wt.%之間。

在本發明的一實施例中，更包括保濕劑。保濕劑例如是丙三醇，其中以所述數位噴印墨水的總重計，保濕劑的含量介於2 wt.%.至5 wt.%之間。

在本發明的一實施例中，更包括酸鹼調整劑。酸鹼調整劑例如是三乙醇胺(TEOA)，其中以所述數位噴印墨水的總重計，酸鹼調整劑的含量介於0.01 wt.%至0.1 wt.%之間。

在本發明的一實施例中，所述溶劑例如是去離子水。

本發明的數位噴印墨水包括甲殼素、表面活性劑以及餘量的溶劑。甲殼素具有20萬至30萬的重量平均分子量。表面活性劑包括聚乙二醇、環氧乙烷或其組合。數位噴印墨水具有2 cps至12 cps的黏度以及28 dyne/cm至40 dyne/cm的表面張力，且數位噴印墨水的pH值介於6至8之間。以所述數位噴印墨水的總重計，甲殼素的含量介於5 wt.%至10 wt.%之間，表面活性劑的含量介於2 wt.%至5 wt.%之間。

在本發明的一實施例中，更包括酸鹼調整劑。酸鹼調整劑例如是三乙醇胺、磷酸鹽溶液或其組合，其中以所述數位噴印墨水的總重計，酸鹼調整劑的含量介於0.1 wt.%至0.4wt.%之間。

在本發明的一實施例中，更包括偶合劑。所述偶合劑例如是具有環氧乙烷側鏈的聚合物，其中以所述數位噴印墨水的總重計，偶合劑的含量介於0.01 wt.%.至0.06 wt%之間。

在本發明的一實施例中，更包括保濕劑。保濕劑例如是丙三醇，其中以所述數位噴印墨水的總重計，保濕劑的含量介於4 wt.%至6 wt.%之間。

在本發明的一實施例中，更包括助溶劑。助溶劑例如是丙二醇甲醚，其中以所述數位噴印墨水的總重計，所述助溶劑的含量介於4 wt.%至6 wt.%之間。

在本發明的一實施例中，所述溶劑例如是去離子水。

在本發明的一實施例中，所述聚乙二醇例如具有400至600的重量平均分子量。

基於上述，在本發明的數位噴印墨水中，由於含有吸濕劑，因此應用於織物上時可具有濕度調節能力。此外，在本發明的數位噴印墨水中，由於含有甲殼素，因此應用於織物上時可具有抑菌能力。又，由本發明的數位噴印墨水具有黏度介於2 cps至12 cps之間、表面張力介於以及28 dyne/cm至40 dyne/cm以及pH值介於6至8之間，因此本發明的數位噴印墨水具有合適的流動性，可有利於液滴成形與滲透性，且墨水中不會有沉澱物而造成噴印裝置的噴頭堵塞，亦不會腐蝕噴印裝置的噴頭。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

本發明的數位噴印墨水可透過數位精密噴印方式使織物具有全面或局部的機能性，因此可應用於服飾、家飾等，例如運動服、瑜珈服、馬甲內衣、桌巾、寢具組等。此外，由於本發明的數位噴印墨水採用數位精密噴印方式來形成於織物上，因此相較於傳統的含浸壓吸或塗佈方式，所使用的劑量以及加工能源需求可節省約三分之二，且可精準控制墨水的機能性。再者，由於本發明的數位噴印墨水包含吸濕劑及/或甲殼素，因此可使織物具有濕度調節能力及/或抑菌能力。

以下將對本發明的數位噴印墨水做詳細的說明。

具有濕度調節能力的數位噴印墨水

本發明的具有濕度調節能力的數位噴印墨水主要含有吸濕劑、表面活性劑、抗凍劑以及餘量的溶劑。本發明的數位噴印墨水具有2 cps至12 cps的黏度，因此可以使噴印出的墨水液滴具有合適的大小，且可使墨水具有合適的流動性以利於數位精密噴印。此外，本發明的具有濕度調節能力的數位噴印墨水具有28 dyne/cm至40 dyne/cm的表面張力，因此可有利於墨水液滴成形以及墨水滲透性。在本發明實施例中，經由數位精密噴印所噴出的墨水例如具有0.25 μm至0.6 μm的粒徑，因此可避免在進行數位精密噴印的過程中發生噴頭阻塞的問題，且可使墨水具有較佳的色彩呈現特性。另外，本發明的具有濕度調節能力的數位噴印墨水具有介於6至8之間的pH值，因此可避免腐蝕噴印裝置的噴頭，且避免墨水沉積於噴頭處而造成堵塞。

在本發明的具有濕度調節能力的數位噴印墨水中，吸濕劑包括嵌段共聚醚酯。嵌段共聚醚酯的實例例如是聚醚酯PEM(商品名，遠東新世紀公司製造)或聚醚酯SRT(商品名，中日合成化學公司製造)。以本發明的數位噴印墨水的總重計，吸濕劑的含量介於5 wt.%至11 wt.%之間。在此範圍內，吸濕劑可有效地吸附濕氣。舉例來說，當上述吸濕劑以上述含量範圍包含於本發明的具有濕度調節能力的數位噴印墨水中時，在將墨水噴印於織物上以形成功能性圖案之後，可有效地吸收使用者的皮膚所排出的汗水，且當汗水蒸發後可使使用者具有涼爽舒適感。當吸濕劑的含量小於5 wt.%時，數位噴印墨水無法具有良好的濕氣吸附效果。當吸濕劑的含量大於11 wt.%時，則將會使得數位噴印墨水的表面張力下降，而不易有效控制吸濕墨水擴散程度，進而容易造成功能性圖案過度擴散，破壞原有圖案設計。

在本發明的具有濕度調節能力的數位噴印墨水中，表面活性劑包括丙烯酸嵌段共聚物。丙烯酸嵌段共聚物的實例例如是Dispex® Ultra PX 4575(商品名，巴斯夫公司製造)。以本發明的具有濕度調節能力的數位噴印墨水的總重計，表面活性劑的含量介於3 wt.%至10 wt.%之間。在此範圍內，表面活性劑可維持墨水中的粒子(例如吸濕劑等)的尺寸安定。當表面活性劑的含量小於3 wt.%時，無法有效使墨水中分散質達到完全分散，且可能產生沉澱物或凝聚物。當表面活性劑的含量大於10 wt.%時，分聚質間將因過多的由表面活性劑產生的斥力而失去凝聚效果。

在本發明的具有濕度調節能力的數位噴印墨水中，抗凍劑包括乙二醇。以本發明的數位噴印墨水的總重計，抗凍劑的含量介於3 wt.%至5 wt.%之間。抗凍劑可避免本發明的數位噴印墨水在過低的溫度下產呈凝結而影響噴印。當抗凍劑的含量小於3 wt.%時，可能無法使數位噴印墨水在低溫時具有足夠的抗凝結效果。當抗凍劑的含量介於3 wt.%至5 wt.%時，除了具有足夠的抗凝結效果外，還可兼具保濕功能。當抗凍劑的含量大於5 wt.%時，較易生成酸性物質，對噴印裝置的噴頭產生腐蝕作用。

在本發明的具有濕度調節能力的數位噴印墨水中還可含有偶合劑。偶合劑例如為具有環氧乙烷側鏈的聚合物。環氧乙烷側鏈的聚合物的實例例如是Surfynol 465(商品名，日信化學工業製造)。以本發明的具有濕度調節能力的數位噴印墨水的總重計，偶合劑的含量介於0.01 wt.%.至0.35 wt.%之間。偶合劑可有效控制墨水的表面張力，從而提高噴印時的順暢度及最佳化墨水的成滴狀態。當偶合劑的含量小於0.01 wt.%時，無法有效降低墨水的表面張力，以致於影響噴印時的順暢度及墨水對織物的滲透性。當偶合劑的含量大於0.35 wt.%時，將使得墨水的表面張力太低，以至於噴印裝置的噴頭表面容易含墨，影響墨水成滴狀態。換句話說，本發明的具有濕度調節能力的數位噴印墨水可藉由包括適當含量的偶合劑而具有28 dyne/cm至40 dyne/cm的表面張力，且上述適當含量例如是介於0.01 wt.%.至0.35 wt.%之間。

在本發明的具有濕度調節能力的數位噴印墨水中還可含有保濕劑。保濕劑例如是丙三醇。以本發明的具有濕度調節能力的數位噴印墨水的總重計，保濕劑的含量介於2 wt.%.至5 wt.%之間。在此範圍內，保濕劑可確保數位噴印墨水在噴印的過程中不會凝結而沉積或阻塞噴頭。當保濕劑的含量小於2 wt.%時，可能無法有效地避免數位噴印墨水凝結。當保濕劑的含量大於5 wt.%時，容易造成墨水在織物上的乾燥速度太慢，使得整體數位噴印製程的生產速度下降。

在本發明的具有濕度調節能力的數位噴印墨水中還可含有酸鹼調整劑。酸鹼調整劑例如是三乙醇胺。以本發明的具有濕度調節能力的數位噴印墨水的總重計，酸鹼調整劑的含量介於0.01 wt.%至0.1 wt.%之間。在此範圍內，酸鹼調整劑可確保本發明的具有濕度調節能力的數位噴印墨水的pH值介於6至8之間。當酸鹼調整劑的含量小於0.01 wt.%時，可能無法有效地避免將數位噴印墨水的pH值維持於6至8之間。當酸鹼調整劑的含量大於0.1 wt.%時，墨水的pH值易偏鹼性，將會影響墨水中各成份的溶解性，進而容易造成沉澱物或使得噴頭阻塞。

在本發明的具有濕度調節能力的數位噴印墨水中，溶劑例如為去離子水，但本發明不限於此。

以下將對本發明的具有濕度調節能力的數位噴印墨水進行測試與評估。

實驗例1至實驗例5的數位噴印墨水的組成如表1所示。在各實驗例中，保濕劑為丙三醇，抗凍劑為乙二醇，表面活性劑為Disper Ultra PX4575(巴斯夫公司製造)，偶合劑為Surfynol 465(日信化學工業製造)，酸鹼調整劑為三乙醇胺。

表1

由表1可以看出，實驗例1至實驗例5的墨水具有黏度介於2 cps至12 cps之間、表面張力介於以及28 dyne/cm至40 dyne/cm以及pH值介於6至8之間，因此實驗例1至實驗例5的墨水具有合適的流動性，可有利於液滴成形與滲透性，且可避免墨水沉積與噴頭堵塞的問題。

>儲存穩定性測試>

將實驗例1至實驗例5的墨水放置在60℃的烘箱及5℃的冷藏庫中15天後，待墨水回到常溫觀察是否有分層或沉澱物，並測量黏度。根據測試結果，實驗例1至實驗例5的墨水在放置於高溫與低溫下之後，並沒有分層及沉澱物且黏度變化小於5%，此表示實驗例1至實驗例5的墨水具有高度穩定性，可以於常溫下儲存1年至2年而不會變質。

>布面色差評估>

將實驗例1至實驗例5的墨水噴印至聚對苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate，PET)織物上，以分光測色儀(Datacolor 650)量測織物在噴印前後的色彩空間值(CIE Lab值)，可得知織物在經實驗例1至實驗例5的墨水噴印前後的CIE ∆E不超過0.1，亦即實驗例1至實驗例5的墨水不會對織物的顏色造成影響。

>織物選擇性>

將實驗例1至實驗例5的墨水噴印至100%聚酯纖維織物、聚對苯二甲酸乙二酯/尼龍(nylon)混紡織物、聚對苯二甲酸乙二酯/棉混紡織物以及棉織物上，皆可有效地於各織物上形成精密的噴印圖案。亦即，實驗例1至實驗例5的墨水可適用於市面上的各種織物。

具有抑菌能力的數位噴印墨水

本發明的具有抑菌能力的數位噴印墨水主要含有甲殼素、表面活性劑以及餘量的溶劑。本發明的數位噴印墨水具有2 cps至12 cps的黏度，因此可以使噴印出的墨水液滴具有合適的大小，且可使墨水具有合適的流動性以利於數位精密噴印。此外，本發明的具有抑菌能力的數位噴印墨水具有28 dyne/cm至40 dyne/cm的表面張力，因此可有利於墨水液滴成形以及墨水滲透性。在本發明實施例中，經由數位精密噴印所噴出的墨水例如具有0.25 μm至0.6 μm的粒徑，因此可避免在進行數位精密噴印的過程中發生噴頭阻塞的問題，且可使墨水具有較佳的色彩呈現特性。另外，本發明的具有抑菌能力的數位噴印墨水具有介於6至8之間的pH值，因此可避免腐蝕噴印裝置的噴頭，且避免墨水沉積於噴頭處而造成堵塞。

在本發明的具有抑菌能力的數位噴印墨水中，甲殼素做為抑菌材料之用。本發明的甲殼素具有20萬至30萬的重量平均分子量，若重量平均分子量小於20萬時，則數位噴墨水對織物附著能力不佳，造成經噴印織物的水洗牢度不好，無法維持長效抑菌效果；反之，若重量平均分子量大於30萬時，則甲殼素在數位噴印墨水中的分散性不好，容易在墨水中或織物上形成沉澱物，甚至可能造成噴頭阻塞的問題。以本發明的具有抑菌能力的數位噴印墨水的總重計，甲殼素的含量介於5 wt.%至10 wt.%之間。在此範圍內，甲殼素可有效地亦制細菌生長。當甲殼素的含量小於5 wt.%時，數位噴印墨水無法具有良好的抑菌效果。當甲殼素的含量大於10 wt.%時，將使得墨水中的甲殼素膠體溶解度降低，容易造成噴頭阻塞。

在本發明的具有抑菌能力的數位噴印墨水中，表面活性劑包括聚乙二醇、環氧乙烷或其組合。上述的聚乙二醇例如具有400至600的重量平均分子量。以本發明的具有抑菌能力的數位噴印墨水的總重計，表面活性劑的含量介於2 wt.%至5 wt.%之間。在此範圍內，表面活性劑可維持墨水中的粒子(例如甲殼素等)的尺寸安定。當表面活性劑的含量小於2 wt.%時，無法有效使墨水中分散質達到完全分散，且可能產生沉澱物或凝聚物。當表面活性劑的含量大於5 wt.%時，分聚質間將因過多的由表面活性劑產生的斥力而失去凝聚效果。

在本發明的具有抑菌能力的數位噴印墨水中還可含有偶合劑。偶合劑例如是具有環氧乙烷側鏈的聚合物。環氧乙烷側鏈的聚合物的實例例如是Surfynol 465(商品名，日信化學工業製造)。以本發明的具有抑菌能力的數位噴印墨水的總重計，偶合劑的含量介於0.01 wt.%.至0.06 wt.%之間。偶合劑可有效控制墨水的表面張力，從而提高噴印時的順暢度及最佳化墨水的成滴狀態。當偶合劑的含量小於0.01 wt.%時，無法有效降低墨水表面張力，以致於影響噴印時的順暢度及墨水對織物的滲透性。當偶合劑的含量大於0.06 wt.%時，將使得數位噴印墨水的表面張力太低，以至於噴印時噴印裝置的噴頭表面容易含墨，影響墨水成滴狀態。換句話說，本發明的具有抑菌能力的數位噴印墨水可藉由更包括適當含量的偶合劑，而具有28 dyne/cm至40 dyne/cm的表面張力，且上述適當含量例如是介於0.01 wt.%.至0.06 wt.%之間。

在本發明的具有抑菌能力的數位噴印墨水中還可含有保濕劑。保濕劑例如是丙三醇。以本發明的具有抑菌能力的數位噴印墨水的總重計，保濕劑的含量介於4 wt.%.至6 wt.%之間。在此範圍內，保濕劑可確保本發明的具有抑菌能力的數位噴印墨水在噴印的過程中不會凝結而沉積或阻塞噴頭。當保濕劑的含量小於4 wt.%時，可能無法有效地避免數位噴印墨水凝結。當保濕劑的含量大於6 wt.%時，容易造成墨水在織物上的乾燥速度太慢，使得整體數位噴印製程的生產速度下降。

在本發明的具有抑菌能力的數位噴印墨水中還可含有酸鹼調整劑。酸鹼調整劑例如是三乙醇胺、磷酸鹽溶液或其組合。以本發明的具有抑菌能力的數位噴印墨水的總重計，酸鹼調整劑的含量介於0.1 wt.%至0.4 wt.%之間。在此範圍內，酸鹼調整劑可確保本發明的具有抑菌能力的數位噴印墨水的pH值介於6至8之間。當酸鹼調整劑的含量小於0.1 wt.%時，可能無法有效地避免將數位噴印墨水的pH值維持於6至8之間。當酸鹼調整劑的含量大於0.4 wt.%時，墨水的pH值易偏鹼性，從而降低甲殼素對墨水中溶劑的溶解性，使得墨水容易析出甲殼素膠體進而阻塞噴頭。

在本發明的具有抑菌能力的數位噴印墨水中還可包括助溶劑。助溶劑例如是丙二醇甲醚。助溶劑可有利於甲殼素溶解於溶劑中。以本發明的具有抑菌能力的數位噴印墨水的總重計，助溶劑的含量介於4 wt.%至6 wt.%之間。當助溶劑的含量小於4wt.%時，墨水裡的甲殼素溶解度不佳。當助溶劑的含量大於6wt.%時，容易使得墨水揮發，不易維持墨水中各成份的含量。

在本發明的具有抑菌能力的數位噴印墨水中，溶劑例如是去離子水，但本發明不限於此。

以下將對本發明的具有抑菌能力的數位噴印墨水進行測試與評估。

實驗例A與實驗例B的數位噴印墨水的組成如表2所示。在各實驗例中，保濕劑為丙三醇，助溶劑為丙二醇甲醚，表面活性劑為分子量約為600的聚乙二醇(商品名PEG 600，莫克(MERCK)公司製造)，偶合劑為Surfynol 465(日信化學工業製造)，酸鹼調整劑為三乙醇胺。

表2

由表2可以看出，實驗例A與實驗例B的墨水具有黏度介於2 cps至12 cps之間、表面張力介於以及28 dyne/cm至40 dyne/cm以及pH值介於6至8之間，因此實驗例A與實驗例B的墨水具有合適的流動性，可有利於液滴成形與滲透性，且可避免墨水沉積與噴頭堵塞的問題。

>儲存穩定性測試>

將實驗例A與實驗例B的墨水放置在60℃的烘箱及5℃的冷藏庫中15天後，待墨水回到常溫觀察是否有分層或沉澱物，並測量黏度。根據測試結果，實驗例A與實驗例B的墨水在放置於高溫與低溫下之後，並沒有分層及沉澱物且黏度變化小於5%，此表示實驗例A與實驗例B的墨水具有高度穩定性，可以於常溫下儲存1年至2年而不會變質。

>布面色差評估>

將實驗例A與實驗例B的墨水噴印至聚對苯二甲酸乙二酯織物上，以分光測色儀(Datacolor 650)量測織物在噴印前後的色彩空間值(CIE Lab值)，可得知織物在經實驗例A與實驗例B的墨水噴印前後的CIE ∆E不超過0.14，亦即實驗例A與實驗例B的墨水不會對織物的顏色造成影響。

>織物選擇性>

將實驗例1至實驗例5的墨水噴印至100%聚酯纖維織物、聚對苯二甲酸乙二酯/尼龍混紡織物、聚對苯二甲酸乙二酯/棉混紡織物以及棉織物上，皆可有效地於各織物上形成精密的噴印圖案。亦即，實驗例A與實驗例B的墨水可適用於市面上的各種織物。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

無。

Claims

一種數位噴印墨水，用於在織物上形成噴墨圖案，所述數位噴印墨水包括：甲殼素，具有20萬至30萬的重量平均分子量；表面活性劑，包括聚乙二醇、環氧乙烷或其組合；以及餘量的溶劑，其中所述數位噴印墨水具有2 cps至12 cps的黏度以及28 dyne/cm至40 dyne/cm的表面張力，且所述數位噴印墨水的pH值介於6至8之間，且其中以所述數位噴印墨水的總重計，所述甲殼素的含量介於5 wt.%至10 wt.%之間，所述表面活性劑的含量介於2 wt.%至5 wt.%之間。
如申請專利範圍第1項所述的數位噴印墨水，更包括酸鹼調整劑，所述酸鹼調整劑包括三乙醇胺、磷酸鹽溶液或其組合，其中以所述數位噴印墨水的總重計，所述酸鹼調整劑的含量介於0.1 wt.%至0.4wt.%之間。
如申請專利範圍第1項所述的數位噴印墨水，更包括偶合劑，所述偶合劑包括具有環氧乙烷側鏈的聚合物，其中以所述數位噴印墨水的總重計，所述偶合劑的含量介於0.01 wt.%.至0.06 wt%之間。
如申請專利範圍第1項所述的數位噴印墨水，更包括保濕劑，所述保濕劑包括丙三醇，其中以所述數位噴印墨水的總重計，所述保濕劑的含量介於4 wt.%至6 wt.%之間。
如申請專利範圍第1項所述的數位噴印墨水，更包括助溶劑，所述助溶劑包括丙二醇甲醚，其中以所述數位噴印墨水的總重計，所述助溶劑的含量介於4 wt.%至6 wt.%之間。
如申請專利範圍第1項所述的數位噴印墨水，其中所述溶劑包括去離子水。
如申請專利範圍第1項所述的數位噴印墨水，其中所述聚乙二醇具有400至600的重量平均分子量。