TWI724261B

TWI724261B - 預處理液組成物

Info

Publication number: TWI724261B
Application number: TW106142588A
Authority: TW
Inventors: 林泊錞; 林嘉儀; 林煜登
Original assignee: 財團法人紡織產業綜合研究所
Priority date: 2017-12-05
Filing date: 2017-12-05
Publication date: 2021-04-11
Also published as: CN109868662A; CN109868662B; TW201925572A

Abstract

一種預處理液組成物，用於噴墨印花且包括離子液體、鹼性物質、吸濕劑、還原防止劑及餘量的溶劑。離子液體的含量為1至5 wt%，鹼性物質的含量為1至10 wt%，吸溼劑的含量為1至10 wt%，還原防止劑的含量為1至3 wt%。

Description

預處理液組成物

本發明是有關於一種預處理液組成物，且特別是有關於一種用於噴墨印花的預處理液組成物。

近年來，數位噴墨印花的興起，改善了傳統紡織印花產業中高污染及高耗能的問題。數位噴墨印花是將圖案以微奈米墨滴噴射（inject）在布料或轉印紙上的特定位置的技術，因此在噴墨預處理時需要使用大量的黏度約為3000至5000 cps的增稠劑，以防止墨水擴散。然而，所述增稠劑在固色製程後會透過水洗製程移除，故其高黏度的特性使得不論是天然或者合成的增稠劑，都會需要大量的水洗用水量且水洗產物容易對環境造成汙染。

本發明提供一種預處理液組成物，其應用於噴墨印花時可使得噴墨圖案具有良好的尖銳性，且因具有低黏度而使得應用於噴墨印花時不但加工簡易還可減少水洗用水量。

本發明的預處理液組成物用於噴墨印花且包括離子液體、鹼性物質、吸濕劑、還原防止劑及餘量的溶劑。離子液體的含量為1至5 wt%，鹼性物質的含量為1至10 wt%，吸溼劑的含量為1至10 wt%，還原防止劑的含量為1至3 wt%。

在本發明的一實施方式中，上述的離子液體包括式(I)所示的結構：

式(I) 其中R1和R2彼此獨立為-CH₃ 、-CH₂ CH₃ 、-CH(CH₃ )₂ 或-C(CH₃ )₃ ，R3為F^－、Cl^－、Br^－、HSO₄ ^－、HCOO^－、CH₃ COO^－或H₂ PO₄ ^－，且其中離子液體的分子量介於100至2000道爾頓（Dalton）。

在本發明的一實施方式中，上述的離子液體包括式(II)所示的結構：

式(II)，其中n為10至150，且其中離子液體的分子量介於900至4500道爾頓。

在本發明的一實施方式中，上述的離子液體的分子量介於100至4500道爾頓。

在本發明的一實施方式中，上述的鹼性物質包括碳酸鈉及碳酸氫鈉。

在本發明的一實施方式中，上述的吸溼劑包括尿素或甘油。

在本發明的一實施方式中，上述的還原防止劑包括3-硝基苯磺酸鈉（Sodium 3-nitrobenzenesulfonate）型還原劑。

在本發明的一實施方式中，上述的溶劑包括水。

基於上述，本發明的預處理液組成物包括含量為1至5 wt%的離子液體、含量為1至10 wt%的鹼性物質、含量為1至10 wt%的吸溼劑、含量為1至3 wt%的還原防止劑以及餘量的溶劑，藉此當預處理液組成物應用於噴墨印花時，能夠使得噴墨圖案具有良好的尖銳性。另一方面，預處理液組成物透過上述組成，可使得其具有低黏度的特性，藉此當預處理液組成物應用於噴墨印花，不但加工變得簡易，還能減少水洗用水量及時間。

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

在本文中，由「一數值至另一數值」表示的範圍，是一種避免在說明書中一一列舉該範圍中的所有數值的概要性表示方式。因此，某一特定數值範圍的記載，涵蓋該數值範圍內的任意數值以及由該數值範圍內的任意數值界定出的較小數值範圍，如同在說明書中明文寫出該任意數值和該較小數值範圍一樣。

在本文中，有時以鍵線式（skeleton formula）表示聚合物或基團的結構。這種表示法可以省略碳原子、氫原子以及碳氫鍵。當然，結構式中有明確繪出原子或原子基團的，則以繪示者為準。

為了開發能取代傳統增稠劑，而且可使噴墨圖案具有良好的尖銳性，還能夠達成加工簡易、減少水洗用水量的效果的預處理液組成物，本發明提出一種預處理液組成物，其可達到上述優點。以下，特舉實施方式作為本發明確實能夠據以實施的範例。

本發明的一實施方式提出的預處理液組成物可用於噴墨印花。詳細而言，在噴墨印花製程中，在對織物進行噴印之前，先將織物浸泡在預處理液組成物中以進行預處理。在本實施方式中，預處理液組成物包括離子液體、鹼性物質、吸濕劑、還原防止劑及餘量的溶劑。以下，將對前述所列的各種組成分進行詳細說明。

在本實施方式中，於低溫時，離子液體可與陰離子型反應性染料產生共價鍵結，以牽制所述染料達到防止移行及擴散的作用，而在高溫時，離子液體與所述染料間的共價鍵結力會降低，以避免影響所述染料與織物間的鍵結作用，其中低溫例如是室溫，而高溫例如是100℃以上。也就是說，在預處理液組成物中，離子液體作為陰離子型反應性染料的暫時性的遷移防止劑。從另一觀點而言，在本實施方式的預處理液組成物中，以離子液體取代了傳統使用的增稠劑，亦即預處理液組成物不須包含增稠劑。

在本實施方式中，以預處理液組成物的總重量計，離子液體的含量為1至5 wt%。詳細而言，若離子液體的含量低於1 wt%，則噴墨圖案易暈染而尖銳性不足；若離子液體的含量高於5 wt%，則容易破壞基布的纖維結構，例如破壞棉纖維結構。另外，在本實施方式中，離子液體的分子量介於100至4500道爾頓（Dalton）之間。詳細而言，若離子液體的分子量低於100道爾頓，則無法阻止染料移行或擴散而造成暈染；若離子液體的分子量高於4500道爾頓，則由於離子液體與染料間的共價鍵結力太高，而在水洗時離子液體會從織物中將染料帶出，造成噴墨圖案顏色偏移。

具體而言，在一實施方式中，離子液體可包括式(I)所示的結構：

式(I)，其中R1和R2彼此獨立為-CH₃ 、-CH₂ CH₃ 、-CH(CH₃ )₂ 或-C(CH₃ )₃ ，R3為F^－、Cl^－、Br^－、HSO₄ ^－、HCOO^－、CH₃ COO^－或H₂ PO₄ ^－。換言之，本實施方式中的離子液體可以是烷基咪唑型離子液體。詳細而言，所述烷基咪唑型離子液體是由陽離子及陰離子組成，且陽離子為烷基咪唑型陽離子。在此實施方式中，離子液體的分子量可介於100至2000道爾頓之間。

在另一實施方式中，離子液體可包括式(II)所示的結構：

式(II)，其中n為10至150。換言之，本實施方式中的離子液體可以是由聚乙二醇（polyethylene glycol）、麩胺酸（glutamic acid）及環氧氯丙烷（epichlorohydrin）合成而得的同時具有帶正電的部分及帶負電的部分的化合物。在此實施方式中，離子液體的分子量可介於900至4500道爾頓之間。

在本實施方式中，鹼性物質用以提供鹼性環境，以使陰離子型反應性染料能夠與織物產生共價結合。在本實施方式中，鹼性物質可以是用於噴墨印花製程的任一種鹼性物質。舉例而言，在一實施方式中，鹼性物質可包括碳酸鈉及碳酸氫鈉。另外，在本實施方式中，以預處理液組成物的總重量計，鹼性物質的含量為1至10 wt%，從而提供適當的鹼性環境。

在本實施方式中，吸溼劑可促使織物的纖維吸收水蒸氣，以使陰離子型反應性染料能夠與織物產生共價結合並順利發色。在本實施方式中，吸溼劑可以是用於噴墨印花製程的任一種吸溼劑。舉例而言，在一實施方式中，吸溼劑可包括尿素或甘油。另外，在本實施方式中，以預處理液組成物的總重量計，吸溼劑的含量為1至10 wt%。詳細而言，若吸溼劑的含量低於1 wt%，則織物不易吸收染料，造成染色的飽和度及摩擦牢度不足；若吸溼劑的含量高於10 wt%，則織物的纖維將可能因吸收過多的染料而造成暈染的情形。

在本實施方式中，還原防止劑較陰離子型反應性染料更容易發生還原，藉此於噴墨印花製程中能夠抑制所述染料發生還原褪色的現象。在本實施方式中，還原防止劑可以是用於噴墨印花製程的任一種還原防止劑。舉例而言，在一實施方式中，還原防止劑可包括3-硝基苯磺酸鈉（Sodium 3-nitrobenzenesulfonate）型還原劑。另外，還原防止劑也可包括市售品，例如亨斯曼公司（Huntsman Ltd.）製造的LYOPRINT RG，但本發明並不以此為限。另外，在本實施方式中，以預處理液組成物的總重量計，還原防止劑的含量為1至3 wt%，以提供適當的反應還境抑制染料發生褪色。

在本實施方式中，溶劑包括水。換言之，預處理液組成物為一水溶液。

值得說明的是，如前文所述，在本實施方式中，預處理液組成物包括：含量為1至5 wt%的離子液體、含量為1至10 wt%的鹼性物質、含量為1至10 wt%的吸溼劑、含量為1至3 wt%的還原防止劑以及餘量的溶劑，藉此當預處理液組成物應用於噴墨印花時，能夠使得噴墨圖案具有良好的尖銳性。

另外，在本實施方式中，預處理液組成物的黏度為小於或等於50 cps。也就是說，在本實施方式中，預處理液組成物透過包括：含量為1至5 wt%的離子液體、含量為1至10 wt%的鹼性物質、含量為1至10 wt%的吸溼劑、含量為1至3 wt%的還原防止劑以及餘量的溶劑，可使得其具有低黏度的特性。如此一來，預處理液組成物僅須透過攪拌即可配製完成，且當預處理液組成物應用於噴墨印花，不但加工變得簡易，還能減少水洗用水量及時間。

下文將根據實施例1至實施例4及比較例1更具體地描述本發明的特徵。雖然描述了以下實施例，但是在不逾越本發明範疇之情況下，可適當地改變所用材料、其量及比率、處理細節以及處理流程等等。因此，不應由下文所述之實施例對本發明作出限制性地解釋。

製備實施例1至實施例4及比較例1的預處理液組成物所使用之主要材料的資訊如下所示。

離子液體：包括式(I)所示的結構的離子液體（即烷基咪唑型離子液體）：產品名為N50011，從財團法人紡織產業合研究所（TTRI）獲得；包括式(II)所示的結構的離子液體：產品名為PEGAE600，自TTRI獲得；產品名為PEGAE1000，自TTRI獲得；產品名為PEGAE4000，自TTRI獲得。

鹼性物質：碳酸鈉：購自台灣莫克公司（Merck Taiwan）；碳酸氫鈉：購自台灣莫克公司。

吸溼劑：尿素：購自台灣莫克公司。

還原防止劑： 3-硝基苯磺酸鈉型還原劑：產品名為LYOPRINT RG，購自亨斯曼公司（Huntsman Ltd.）。

增稠劑：羧甲基纖維素（carboxymethyl cellulose，CMC）：購自第一化工公司。實施例 1 至實施例 4

依據以下表1所列的各組成分及其用量，將離子液體、鹼性物質、吸溼劑及還原防止劑加入餘量的水中，並攪拌約1小時，以獲得實施例1至實施例4的預處理液組成物。另外，以黏度計（由布魯克菲爾德（BROOKFIELD）公司製造，設備名為微電腦型黏度計）進行黏度測量，得到實施例1的預處理液組成物的黏度約為5 cps、實施例2的預處理液組成物的黏度約為5 cps、實施例3的預處理液組成物的黏度約為5 cps、實施例4的預處理液組成物的黏度約為5 cps。比較例 1

依據以下表1所列的組成分及其用量，將鹼性物質、吸溼劑、還原防止劑及增稠劑加入餘量的水中，攪拌約3小時使增稠劑均勻地在水中膨潤後，再靜置1小時使未散開的增稠劑在水中自然澎潤，以獲得比較例1的預處理液組成物。另外，以黏度計（由布魯克菲爾德公司製造，設備名為微電腦型黏度計）進行黏度測量，得到比較例1的預處理液組成物的黏度約為4000 cps。

表1

在實施例1至實施例4及比較例1的預處理液組成物製備完成後，分別進行以下評估1至評估6。評估 1 ：噴墨圖案的尖銳性評估

首先，將欲進行噴墨印花的三個棉織物分別浸泡在實施例1、實施例4及比較例1的預處理液組成物中以進行預處理。接著，於120℃下，將經預處理的三個棉織物乾燥4分鐘。繼之，利用數位噴墨印花機（型號：KM512i，恩德公司製造，其中使用konica 512噴頭）分別對前述三個棉織物噴印如圖1所示的印花圖案，其中所使用的青色（Cyan，簡寫為C）的染料為雙鍵化工股份有限公司製造的Reactive CYAN，洋紅色（Magenta，簡寫為M）的染料為雙鍵化工股份有限公司製造的Reactive MAGENTA，黃色（Yellow，簡寫為Y）的染料為雙鍵化工股份有限公司製造的Reactive YELLOW，黑色（Black，簡寫為K）的染料為雙鍵化工股份有限公司製造的Reactive BLACK。接著，在102℃下，使先前分別經由實施例1及實施例4的預處理液組成物進行預處理的棉織物進行蒸處15分鐘後，依序以25℃的冷水、60℃的溫水及含有皂洗劑的95℃的熱水分別進行冷水水洗3分鐘、溫水水洗3分鐘及熱水水洗5分鐘；以及在102℃下，使先前經由比較例1的預處理液組成物進行預處理的棉織物進行蒸處15分鐘後，依序以25℃的冷水、60℃的溫水及含有皂洗劑的95℃的熱水分別進行冷水水洗20分鐘、溫水水洗10分鐘及熱水水洗10分鐘。之後，對前述三個棉織物分別進行中和步驟而獲得具有如圖1所示的印花圖案的實施例1、實施例4及比較例1的織物。

以下述方法進行噴墨圖案的尖銳性評估。利用顯微鏡0.75X倍率測量圖1所示的印花圖案中，K色塊與Y色塊之間因重疊而出現第三色或渲滲色的部分的寬度，以及Y色塊與M色塊之間因重疊而出現第三色或渲滲色的部分的寬度，並取其平均值。也就是說，採用色塊之間重疊部分的寬度來定義噴墨圖案的尖銳性。測量結果顯示在下方表2中，且依據業界所設定的標準，尖銳性小於0.2 mm即表示尖銳性良好。

表2

由上述表2可知，實施例1及實施例4的織物中的印花圖案的尖銳性都小於0.2 mm。此結果證實，噴墨印花製程中所使用的預處理液組成物透過包括含量為1至5 wt%的離子液體、含量為1至10 wt%的鹼性物質、含量為1至10 wt%的吸溼劑、含量為1至3 wt%的還原防止劑以及餘量的溶劑，可使得噴墨圖案具有良好的尖銳性。

另外，雖然比較例1的織物中的印花圖案的尖銳性也小於2 mm，但根據前述製備實施例1至實施例4及比較例1的預處理液組成物的過程可知，與需要長時間進行澎潤的比較例1的預處理液組成物相比，實施例1至實施例4的預處理液組成物的製備方式較簡易；以及根據前述製備實施例1、實施例4及比較例1的織物的過程可知，與比較例1的織物相比，實施例1及實施例4的織物進行水洗製程的時間較短。此表示，噴墨印花製程透過使用包括含量為1至5 wt%的離子液體、含量為1至10 wt%的鹼性物質、含量為1至10 wt%的吸溼劑、含量為1至3 wt%的還原防止劑以及餘量的溶劑的預處理液組成物進行預處理，不但加工變得簡易，還能減少水洗時間及用水量。評估 2 ：噴墨圖案的飽和度評估

參照前述評估1描述的製備方法，製備具有如圖1所示的印花圖案的實施例1、實施例4及比較例1的織物。接著，利用Datacolor DC650分光儀以大孔徑（30 mm）、D65光源、10度角分別對實施例1、實施例4及比較例1的織物中的C色塊及M色塊的表觀色力度進行量測，其單位為K/S。測量結果顯示在下方表3中。

表3

由上述表3可知，實施例1及實施例4的織物中的印花圖案的飽和度皆與比較例1的織物中的印花圖案的飽和度相近。此表示，噴墨印花製程透過使用包括含量為1至5 wt%的離子液體、含量為1至10 wt%的鹼性物質、含量為1至10 wt%的吸溼劑、含量為1至3 wt%的還原防止劑以及餘量的溶劑的預處理液組成物進行預處理，可使得噴墨圖案具有良好的飽和度。評估 3 ：預處理液組成物對染料的作用的評估

參照前述評估1描述的製備方法，製備具有如圖1所示的印花圖案的實施例1、實施例4及比較例1的織物。接著，利用Datacolor DC650分光儀以大孔徑（30 mm）、D65光源、10度角分別量測實施例1、實施例4及比較例1的織物中的C色塊及Y色塊的最大吸收波長，其單位為nm。測量結果顯示在下方表4中。

表4

由上述表4可知，實施例1及實施例4的織物中的印花圖案的色相皆無發生偏移的問題。此表示，預處理液組成物中會與染料產生共價鍵結以作為遷移防止劑的離子液體並未與染料產生不可逆的反應，因此離子液體不會影響染料的發色。評估 4 ：染色堅牢度的評估

參照前述評估1描述的製備方法，製備具有如圖1所示的印花圖案的實施例4及比較例1的織物。接著，依據AATCC 61-2013 2A所規定的方法、AATCC 8-2013所規定的方法以及AATCC-16 optional 3所規定的方法分別對實施例4及比較例1的織物進行水洗染色堅牢度的測試、摩擦染色堅牢度的測試以及耐日光堅牢度的測試。測量結果顯示在下方表5中。

並且，使用AATCC污染用灰色標與各測試樣本進行比對以評定水洗染色堅牢度的等級，其中級數分別為5級、4-5級、4級、3-4級、3級、2-3級、2級、1-2級、1級，且級數越高代表水洗染色堅牢度越高；以及使用AATCC變褪色用灰色標與各測試樣本進行比對以評定摩擦染色堅牢度及耐日光堅牢度的等級，其中級數分別為5級、4-5級、4級、3-4級、3級、2-3級、2級、1-2級、1級，且級數越高代表摩擦染色堅牢度及耐日光堅牢度越高，即變褪色越小。

表5

由上述表5可知，實施例4的織物的水洗染色堅牢度、摩擦染色堅牢度以及耐日光堅牢度的等級皆達到市售標準等級。此表示，噴墨印花製程透過使用包括含量為1至5 wt%的離子液體、含量為1至10 wt%的鹼性物質、含量為1至10 wt%的吸溼劑、含量為1至3 wt%的還原防止劑以及餘量的溶劑的預處理液組成物進行預處理，可提供良好的染色效果。評估 5 ：染色再現性的評估

參照前述評估1描述的製備方法，在對棉織物以實施例4的預處理液組成物進行預處理並乾燥之後，分批對所述棉織物進行後續步驟，以獲得具有如圖1所示的印花圖案的批次1、批次2及批次3的織物，其中每一批次間隔時間為一天。

接著，利用Datacolor DC650分光儀以大孔徑（30 mm）、D65光源、10度角分別對每一批次織物中的印花圖案的C色塊及Y色塊進行測色後，由CIE Lab (D65 10Deg)色差值公式來計算出CMC色差值。結果顯示在下方表6中，且選擇批次1作為基準。依據業界所設定的標準，CMC色差值小於1.0即表示再現性良好。

表6

由上述表6可知，C色塊及Y色塊的CMC色差值皆低於1.0。此表示，噴墨印花製程透過使用包括含量為1至5 wt%的離子液體、含量為1至10 wt%的鹼性物質、含量為1至10 wt%的吸溼劑、含量為1至3 wt%的還原防止劑以及餘量的溶劑的預處理液組成物進行預處理，可獲得良好的染色再現性。評估 6 ：離子液體對噴墨圖案的尖銳性及飽和度的影響的評估

首先，將欲進行噴墨印花的三個棉織物分別浸泡在實施例2、實施例3及實施例4的預處理液組成物中以進行預處理。接著，於120℃下，將經預處理的三個棉織物乾燥4分鐘。繼之，利用數位噴墨印花機（型號：KM512i，恩德公司製造，其中使用konica 512噴頭）分別對前述三個棉織物噴印如圖2所示的印花圖案，其中所使用的青色（Cyan，簡寫為C）的染料為雙鍵化工股份有限公司製造的Reactive CYAN，洋紅色（Magenta，簡寫為M）的染料為雙鍵化工股份有限公司製造的Reactive MAGENTA，黃色（Yellow，簡寫為Y）的染料為雙鍵化工股份有限公司製造的Reactive YELLOW，黑色（Black，簡寫為K）的染料為雙鍵化工股份有限公司製造的Reactive BLACK。接著，在102℃下，使前述三個棉織物進行蒸處15分鐘後，分別依序以25℃的冷水、60℃的溫水及含有皂洗劑的95℃的熱水分別進行冷水水洗3分鐘、溫水水洗3分鐘及熱水水洗5分鐘。之後，對前述三個棉織物分別進行中和步驟而獲得具有如圖2所示的印花圖案的實施例2、實施例3及實施例4的織物。

參照前述評估1所描述的尖銳性的評估方法，利用顯微鏡0.75X倍率分別測量實施例2、實施例3及實施例4的織物中的圖2所示的印花圖案中，任兩相鄰色塊之間因重疊而出現第三色或渲滲色的部分的寬度，並取其平均值。測量結果顯示在下方表7中，且依據業界所設定的標準，尖銳性小於0.2 mm即表示尖銳性良好。

參照前述評估2所描述的飽和度的評估方法，利用Datacolor DC650分光儀以大孔徑（30 mm）、D65光源、10度角分別對實施例2、實施例3及實施例4的織物中的圖2所示的印花圖案的表觀色力度進行量測，其單位為K/S。測量結果顯示在下方表7中。

表7

由上述表7可知，實施例2、實施例3及實施例4的織物中的圖2所示的印花圖案的尖銳性及飽和度皆相當良好，其中以實施例4的織物的染色效果最好。此表示，噴墨印花製程透過使用包括含量為1至5 wt%的離子液體、含量為1至10 wt%的鹼性物質、含量為1至10 wt%的吸溼劑、含量為1至3 wt%的還原防止劑以及餘量的溶劑的預處理液組成物進行預處理，可使得噴墨圖案具有良好的尖銳性及飽和度。

雖然本發明已以實施方式揭露如上，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

圖1是進行尖銳性評估或飽和度評估所採用的一印花圖案。圖2是進行尖銳性評估或飽和度評估所採用的另一印花圖案。

Claims

一種預處理液組成物，用於噴墨印花，包括：離子液體，其含量為1至5wt%，其中所述離子液體包括式(II)所示的結構：
其中n為10至150；鹼性物質，其含量為1至10wt%；吸溼劑，其含量為1至10wt%；還原防止劑，其含量為1至3wt%；以及餘量的溶劑，其中，所述預處理液組成物的黏度為小於或等於50cps。
如申請專利範圍第1項所述的預處理液組成物，其中所述離子液體包括式(I)所示的結構：
其中R1和R2彼此獨立為-CH₃、-CH₃CH₃、-CH(CH₃)₂或-C(CH₃)₃，R3為F^-、Cl^-、Br^-、HSO₄ ^-、HCOO^-、CH₃COO^-或H₂PO₄ ^-。
如申請專利範圍第1項所述的預處理液組成物，其中所述離子液體的分子量介於900至4500道爾頓。
如申請專利範圍第1項所述的預處理液組成物，其中所述離子液體的分子量介於100至4500道爾頓。
如申請專利範圍第1項所述的預處理液組成物，其中所述鹼性物質包括碳酸鈉及碳酸氫鈉。
如申請專利範圍第1項所述的預處理液組成物，其中所述吸溼劑包括尿素或甘油。
如申請專利範圍第1項所述的預處理液組成物，其中所述還原防止劑包括3-硝基苯磺酸鈉(Sodium 3-nitrobenzenesulfonate)型還原劑。
如申請專利範圍第1項所述的預處理液組成物，其中所述溶劑包括水。