专利名称：底材涂料、处理用于喷墨打印底材的方法以及从中生产的制品的制作方法
技术领域：
本发明领域本发明涉及底材涂料以及用于接收喷墨打印设备的打印图象的经过处理的可喷墨打印的织物底材。具体而言，本发明涉及可喷墨打印的织物底材的制作或生产方法，它便利于在市售的喷墨打印或激光打印设备(如宽版式或窄版式喷墨打印机和激光打印机)中使用这种底材。
本发明背景喷墨打印是一种非击打式和无触点式打印方法，其中电子信号控制和引导可沉积于各种底材上的墨滴或墨流。目前，喷墨打印技术包括通过压电压力、热喷射或振动将墨滴挤出小喷嘴并落到材料/介质的表面上。就各种可处理的底材以及可获得的打印质量和操作速度而言，喷墨打印颇具相当多的功能。此外，喷墨打印还可以进行数字控制。由于这些原因人们已将喷墨打印的方法广泛用于工业标志和标签。此外，喷墨打印方法也已普遍用于各种建筑和工程设计应用、医疗图象、办公打印(文本和图表)、地理图象系统(如用于地震数据分析和地图测绘的系统)、路标、陈列图(如相片复制、商业和法院图表、图表艺术)等。人们现也采用喷墨打印在各种织物底材上产生图象。
采用喷墨打印在织物上产生图象使得人们可以在织物上迅速显像出美学设计而无须使用昂贵并且通常是浪费的丝网印刷技术。这种喷墨打印方法使设计师、设计室或生产设备显像作品设计需要的时间比传统丝网印刷方法产生丝网印刷图象通常所需的时间要少得多。
染料和颜料均用作这种喷墨油墨配方的色料。然而这些材料并非总能良好粘合至油墨施用于其上的底材上。例如，当底材与水接触时染料将溶解出来。因此经反复接触后使用喷墨打印方法的外加图象可能会丧失或抹掉，或者如果置于大量含水介质时(如喷墨打印制品进行清洗时)这些图象实际上会从打印的表面上脱除。此外，如果使用喷墨打印的图象长时间暴露于可见光、紫外光和/或红外光下也可能会褪色或被洗掉。另外，施用于织物底材上的染料可能会经历在底材上染料的渗色。最后，采用喷墨方法打印于织物底材上的图象的颜色强度通常缺乏亮度(vibrancy)。
当通过喷墨打印方法进行打印或成像时，织物底材的性质也带来了常见喷墨底材(如纸或铜版纸)所未能出现的各种问题。例如，织物底材通常由纺织或无纺材料构成。如果织物底材由无纺材料构成，则其可由例如纺粘或熔喷聚合物制得。
此处所用的术语“熔喷”指的是将熔融的热塑性材料通过众多细小的、通常是圆型冲模毛细管(如熔融胶丝或纤丝)挤压成汇聚高速气体(如空气)流从而使熔融热塑性材料的纤丝变细、直径减少(其可为微纤维直径)所形成的纤维。其后，熔喷纤维被高速气体流夹带并沉积于收集表面形成熔喷纤维无规分布的织物。这种方法公开于各种专利和刊物上，包括B.A.Wendt、E.L.Boone和D.D.Fluharty的NRL报告4364“超细有机纤维的制造”；K.D.Lawrence、R.T.Lukas和J.A.Young的“用于生成超细热塑性纤维的改良设备”，以及1974年11月19日授权给Butin等人的美国专利号3,849,241。
此处所用的术语“纺粘”指的是通过将作为长丝的熔融的热塑性材料从众多细小的、通常为圆型喷丝板毛细管挤压出来从而使挤压后的长丝直径迅速减少而形成的小直径纤维，其例子参见Appel等人的美国专利号4,340,563、Dorschner等人的美国专利号3,692,618、Matsuki等人的美国专利号3,802,817、Kinney的美国专利号3,338,992和3,341,394以及Dobo等人的美国专利号3,542,615。
此外，可以采用其他无纺方法如水力缠结(hydroentangling)法、气流成网法和粘合-粗梳法来制造用于织物的无纺材料。这些材料通常是疏水性的，因而对于水基油墨而言存在粘合性的问题。含水油墨很难润湿这些材料，因此导致了芯吸、渗色以及其他打印缺陷问题。
如果织物底材由纺织材料构成，则纺织或针织线或绳由纤维形成。织物纤维的组成可以有很大的变化，每一种组成代表一组独特的打印底材可接受的条件。例如由棉纤维做成的底材具有相当强的吸收性(如在水基油墨的情况中)。当油墨从喷墨打印设备的油墨通道喷出时便迅速地被吸收到棉底材的纤维内。由于这些纤维远远大于纸底材中所见的纤维，因此色料在纤维表面缺乏保留而使色亮度的颜色密度或外观显著减弱。此外，渗色、打印图形的斑点以及图象清晰度或透明性的损失通常是打印在织造织物本身上所致。
相反，织造合成纤维如聚酯或尼龙则很难被含水油墨所润湿，这些油墨只能保留在纤维之间的空隙中。这种受限的油墨保留性也是造成上述与打印质量相关问题的原因。
此外，在商业上通常通过一些后打印固化法(如加热、蒸汽或化学固定)来实现打印图象在织物上的永久性。这些方法不是很有效，还需要进行洗涤和干燥步骤以将未固定的色料从织物中除去。因此无论存在后打印固化工艺步骤与否都需要增强打印图象在可喷墨打印底材、特别是织物底材上的永久性。
在商业上通常使用聚合物来改良天然与合成织物纤维和底材的性能。这些处理能改变织物的外观或手感、减少收缩、降低可燃性，或改变纤维或底材的其他性能。当使用商业的打印方法(如旋转网版印刷)时甚至可以采用这些处理来增强适印性和/或印刷性能。例如，人们采用聚氧化乙烯预处理布帛原材料以便得到适用于喷墨印刷的织物底材。如Haruta等人在美国专利号5,781,216中所公开的那样，使用聚氧化乙烯处理织物底材完全能够提供足够亮度和清晰度但无渗色的高颜色浓度图象。虽然Haruta公开了这种采用聚氧化乙烯和阳离子试剂进行预处理以便增强图象着色性的方法，但这种处理后仍要求通过加热、洗涤和干燥等附加步骤进行固化。
在Harris等人的PCT US 98 12712(在1999年1月7日以WO99/00541公布)中公开了使用阳离子聚合物作为水力缠结的纤维状织物中胶乳饱和剂的组成部分。如WO 99/00541所述，胶乳饱和后通常为干燥步骤或其他固化助剂。
可喷墨打印底材、特别是可喷墨打印的织物底材(这种底材可提供喷墨油墨的色牢度和耐洗性而无须附加的固化或后处理步骤，并且可以容易地用于市售喷墨或激光打印设备中)的制作或生产已证实是难以捉摸的。此外，这种喷墨打印机设备进料或夹持机构需要一种可以在打印头或打印鼓下移动或通过的硬质底材。大多数的织物底材缺乏进料、移动的尺寸稳定性，或相反不能通过这种机构充分发挥作用，并通常与打印头或鼓的接触或干扰而死机。
因此，在本领域中仍需要涂料配方及可喷墨打印底材的处理方法，使得在喷墨打印机成像期间和成像后以在底材上最小的渗色量提供高的光密度。在本领域中也需要这种可用于织物底材的可喷墨打印底材的处理方法。就此而言，在本领域中仍需要接收喷墨油墨配方的织物的处理方法，这些方法可用于改进各种织物底材的色牢度和颜色强度。此外在本领域中仍需要这种不依赖油墨固化步骤来进行生产的底材。最后，在本领域中需要包括可以很容易通过喷墨打印机的衬底并容易从该衬底脱离的织物底材。
本发明概要本发明提供了当各种喷墨油墨制剂施用于可喷墨打印的底材时通过采用涂料配方处理底材来改变油墨制剂粘合性能和/或色牢度的方法使上述各种需要得以解决。具体而言，可以处理大量织物底材以便改进喷墨油墨制剂的色牢度和耐洗性。含水处理配方包括约5-95％的阳离子聚合物或共聚物和约5-20％的织物软化剂。此外，为了提高耐洗性配方中也可以包括约0-80％的聚合胶乳粘合剂。以上这些百分数均基于常规固含量的测定，即溶解或分散固体的重量除以配方的总重量。配方总的固含量通常约为10-50％，但优选约为12-25％。不管是化学油墨类还是织物底材，本发明方法提供了固定染料的一种途径，通过在环境条件下进行常规干燥而无须再进行任何的油墨固化工艺。另外通过这种配方可以提高后打印工艺(如蒸汽加工或固化工艺)的功效，减少染料废物并增强颜色亮度。同时，通过这些配方也能加强颜料或色料的固定。
此外，这种处理过的织物底材可以使用衬底，它们使底材容易地通过喷墨打印机，并且容易脱除以便进一步使用、取样和/或实验。
通过阅读本发明以下公开的实施方案和所附的权利要求的详细描述，其以上和其他特点和优点将变得显而易见。
附图简述
图1是示例性的用于处理可喷墨打印底材的浸渍和挤压(浸轧)工艺的示意图。
图2是将衬底层压至可喷墨打印底材上的层压法，该底材已按图1所示的工艺进行过处理。
图3是根据图2所示的层压法制得的本发明层压材料的横截面。
本发明详述一般而言，本发明涉及在没有后处理固化步骤(如加热、辐射或化学处理)的情况下改进可喷墨打印底材的粘合性能和/或色牢度/颜色密度和耐洗性的涂料配方和方法。根据本发明，可采用包括阳离子聚合物或共聚物和织物软化剂的含水配方处理织物底材。优选该方法包括采用包括约5-95％阳离子聚合物或共聚物以及约5-20％织物软化剂的配方处理织物底材。除非另有说明，否则所有百分数均为总固体百分数。
本发明还涉及处理过的可喷墨打印底材，其中所述处理包括阳离子聚合物或共聚物和织物软化剂的配方。优选本发明为处理过的可喷墨打印底材，其中所述处理包括约5-95％阳离子聚合物或共聚物以及约5-20％织物软化剂。
配方中阳离子共聚物的作用是将具有阴离子基团的染料分子吸引并固定于底材、特别是织物底材上。聚合物或共聚物可含有能够与其本身或与配方中其他组分一起交联至织物纤维上的活性残基或基团。这种阳离子树脂可将电荷基团结合到主聚合物链或聚合物主链，或作为聚合物链的侧基。优选这种阳离子聚合物为季铵型聚合物。这种阳离子聚合物的结构式的例子如下
示例性的阳离子聚合物的结构式 e)式中 R1、R2＝季铵型、亲水、疏水、活性或自缩合基团；R3＝H、烷基或烷氧基；X＝卤素或其他抗衡离子。 式中所有上式中a＝1至99％，b＝(100-a)％，c＝0至[100-(a+b)]％；R1、R2如上述。 式中a＝1至99％，b＝(100-a)％， 对CP 7091 RV而言，a～90，b～10。
这些阳离子聚合物可包括(但不限于)二烯丙基二烷基铵单体(如二烯丙基二甲基氯化铵)、阳离子的丙烯酸酯和丙烯酰胺(如丙烯氧基乙基二甲基氯化铵或丙烯酰氨基乙基二甲基氯化铵单体)、季铵化乙烯基吡啶(如氯化甲基乙烯基吡啶)的各种聚合物和共聚物和聚烷基胺聚合物及共聚物。这种体系中的共聚单体可由改变聚合物分子挠性、疏水性或机械性能的单体所组成。此外，还可包括活性和/或自缩合单体以提高与织物纤维或配方中其他组分的粘合性。在主链中具有电荷基团的其他阳离子聚合物的例子包括各种表卤代醇-胺聚合物，如Wilmington，Delaware的Hercules Incorporated的RetenTM204 LS和KymeneTM557 LX聚合物。优选的阳离子聚合物树脂的具体例子为来自ECC International of Roswell，Georgia的CP 7091 RV，这种CP7091 RV为聚(二烯丙基二甲基氯化铵-共-双丙酮丙烯酰胺)。
适宜的织物软化剂包括例如Witco Corporation(Greenwich，Connecticut)的Varisoft 222、Witco Corporation的Adogen 432、StepanCompany(Northfield，Illinois)的Accosoft 550-75、BASFCorporation(Specialty Chemicals Division of Mt.Olive，New Jersey)的Alubrasoft Super 100和Alubrasoft 116以及ICI Surfactants或HodgsonTextiles Chemical of Mt.Holly(North Carolina)的Ahcovel Base N-62。适宜的织物软化剂包括阳离子或非离子并为打印的织物底材提供打印质量和图象亮度属性的那些软化剂。一类这样的织物软化剂为烷基化的铵盐化合物。最适宜于具体纺织织物底材的织物软化剂随织物底材的不同而异。例如，我们发现对棉织物样品使用织物软化剂Varisoft 222较好，而对尼龙/合成弹力纤维样品则使用Adogen 432较好。如前所述，配方是含水的，其中水起载体的作用。
在本发明另一个实施方案中，用于可喷墨打印底材、特别是织物底材的处理或配方也可包括胶乳粘合剂以便进一步增强色料在织物底材上的粘合性和/或耐洗性。我们发现，包括胶乳粘合剂的涂敷可喷墨底材比未处理的织物能提供更高的颜色密度和饱和度、更优良的打印质量、减少芯吸或渗色以及提高油墨吸收性能。此外，当通过喷墨打印方法进行打印时，涂料或处理配方能提供耐水的打印图象而无须后打印固化步骤(如加热、蒸汽、化学固定或辐射)。胶乳加强聚合物可以是非离子，也可以是阳离子。作为例子而言胶乳材料可包括乙酸乙烯酯、乙烯-乙酸乙烯酯、丙烯酸酯、苯乙烯、苯乙烯-丙烯酸酯树脂和其他阳离子或非离子胶乳。除了本身的阳离子功能外，这些树脂还包括活性或自交联基团。优选具有粘合剂的处理配方包括约5-95％的阳离子聚合物或共聚物、约5-20％的织物软化剂和约0-80％的胶乳粘合剂。
同样，本发明也涉及一种经过处理的可喷墨打印的底材，其中处理包括阳离子聚合物或共聚物、织物软化剂和胶乳粘合剂的配方。本发明的一个优选实施方案为一种经过处理的可喷墨打印的底材，其中处理配方包括约5-95％的阳离子聚合物或共聚物、约5-20％的织物软化剂和约0-80％的胶乳粘合剂。
含水处理配方也可包括影响成品底材外观或触觉性能的其他添加剂，如荧光增白剂。其他添加剂包括用于油墨吸收性、颜色耐久性和图象质量的各种无机颗粒如二氧化硅、粘土、碳酸钙和二氧化钛。
应注意的是，以上所有百分数均基于总固体量。这些百分数基于固体含量的常规测量，即溶解或分散固体的重量除以配方的总重量。可按照生产商提供的操作程序，通过Sartorius Corporation(Edgewood，NY)的Sartorius MA30型进行这种测量。配方总的固体含量通常约为5-50％，但优选约为5-32％。更优选配方的总固体含量约为25-28％。
可通过加入含水储液或分散体(如实施例中所述)形式或合适固体形式的上述各种组分并混合均匀来制得用于织物底材的处理配方。在各种组分以固体形式混合的情况中，混合后可将其加入到水中以获得所需总的固体百分数。
可通过本领域技术人员已知的各种方式将处理配方施用于织物底材上。如可通过标准浸轧(浸渍和挤压)的方法并在强制空气循环烘箱中干燥(虽然可采用本领域技术人员所公知的任何适宜的干燥方式)来处理织物底材。例如，其他干燥方法包括在蒸汽发生器上进行干燥、通过红外辐射进行干燥和采用微波进行干燥。
正如我们可从示意处理可喷墨打印底材的浸渍和挤压(浸轧)法10的图1中看到的那样，织物底材20从进料滚筒30中松开然后在饱和剂槽/浴40中浸渍足够的时间使得其被处理配方所饱和(完全浸渍)。这个时间随底材品种的不同而异。浸渍时间优选为约1-2秒。然后使织物底材通过加压压料辊装置44和48。根据所用织物底材的类型以及所用处理配方的总固体含量，辊上的压力范围应为约10-120psig，但优选为约10-65psig。加压压料辊将涂料均匀地挤压至底材上以便渗透底材的表面。辊的材料可以是橡胶，也可以是钢，但优选一组辊中至少有一个的材料是橡胶。织物底材通过加压压料辊后再穿过干燥装置50(如强制空气循环烘箱)。根据所干燥底材的性质，干燥装置可包括用于支撑织物底材的张布架，并且其本身可包括多个依次连接的干燥装置。干燥温度范围优选为约225-325°F。优选该温度应为240-270°F。通常干燥的时间为约30秒至2分钟，但优选约1分钟。干燥后将完成处理后的织物底材70收至卷辊52上。织物底材可卷起储存或送至制备喷墨打印的层压工艺。
通过采用这种施用方法，织物底材的干燥附着比(pick-up ratio)可为约0.5-50％。优选该干燥附着比为约3％至约20％。更优选该干燥附着比为约6％至约15％。织物底材的湿附着比通常为约30-150％。优选这种湿附着比为约80-120％。对大可纶旗帜而言优选湿附着比为约40-120％。
根据以下系列通式计算干燥附着百分数。这些方程式描述于SabitAdanur，Ph.D.的Wellington Sears Handbook of Industrial Textiles，1995年版权，第179页。 从以下方程式中得到表格中干燥附着量(％)的值。
干燥附着量(％)＝((湿重/基重)×100)-100×％固体(TS)可根据本发明方法进行处理的底材千变万化，虽然优选织物底材，但可包括纸张、织物、膜等。这种织物可包括(但不限于)棉、丝绸、羊毛、聚酯、嫘萦、尼龙及其各种掺合物以及无纺材料。此外，所公开的喷墨底材能提供此处公开的各种好处，包括或不包括使用热的后打印固化步骤(即干燥、蒸汽、辐射或加压)。理想情况是这种处理后的底材仅在环境温度或室温下对打印的图象进行固化或干燥即可提供色料的粘合性和/或色牢度。然而应注意的是，虽然对于本发明工艺而言后打印固化步骤不是必不可少的，但该步骤可以提高打印图象在底材上的色牢度和耐洗性。可通过这些配方处理的各种织物材料的基重优选为每平方码约2盎司(osy)至约9osy。
可用于在处理后的底材上打印的喷墨打印机中的染料种类包括酸性染料、活性染料、直接染料、偶氮染料、硫化染料、改性染料、聚合染料、共聚染料或本领域技术人员公知的其他类型的色料。此外，颜料色料也可用于打印在这种底材上的喷墨打印机中。我们也发现，当采用含有各种添加剂(如过渡金属元素螯合物或各种过渡金属混合物的螯合物，如此处通过全部引用并入本文的Woof的美国专利号5,897,694以及1998年7月2日申请的美国申请系列号09/109,681中所述的那些螯合物)的喷墨油墨打印在这种底材时，可以进一步提高这种底材处理的效果以提供增强的色牢度和耐洗性。
在本发明另一个实施方案中，上述处理配方可用于处理标牌和旗帜织物底材的方法中。这种底材材料包括100％的棉、100％的聚酯、100％的丝绸、尼龙、人造丝和各种掺合材料(如棉与聚酯的掺合物)以及将在以下实施例中描述的无纺布。例如，我们发现采用包括阳离子聚合物、织物软化剂和任选的胶乳聚合物粘合剂的含水配方根据前述方法对旗帜织物底材进行预处理后可以使旗帜底材变成可喷墨打印，并且色牢度/颜色密度和耐洗性得到提高，渗色减少。同样地，本发明也涉及一种经过处理的可喷墨打印的旗帜底材，其中所述处理包括一种阳离子聚合物或共聚物、织物软化剂和任选的胶乳粘合剂的含水配方。优选处理后的可喷墨打印的旗帜底材包括约5-95％的阳离子聚合物或共聚物、约5-20％的织物软化剂和约0-80％的胶乳粘合剂的处理。
本发明的另一个实施方案涉及一种制作或生产可喷墨打印织物底材层压件的方法，以及便利于在常见的市售喷墨打印或激光打印设备(如宽版式或窄版式喷墨打印机和激光打印机)中使用这种底材的具有衬底材料的可喷墨打印织物底材层压件的结构。这种打印机设备进料或夹持机构需要一种可以在打印头或打印鼓下移动或通过的硬质底材。大多数的织物底材缺乏进料、移动的尺寸稳定性，或相反通过这种机构不能充分发挥作用。此外，在织物层压材料中使用常见的市售含蜡牛皮纸作为衬底材料并不能为打印到织物底材上的油墨提供吸收性。相反油墨通过底材进入蜡纸衬底，其结果是转移至与衬底材料片接触的织物底材的背面。
本发明提供一种制备具有改进的色牢度与耐洗性的可喷墨打印织物底材层压材料的方法，该方法在前述类型的处理后织物底材上利用纸质载体/衬底片以便确保底材在喷墨打印或激光打印设备中的性能。
该方法包括采用包括约5-95％的阳离子聚合物或共聚物、约5-20％的织物软化剂和任选约0-80％的胶乳粘合剂的配方处理织物底物并将该织物底物层压至已涂敷粘合剂的、用胶乳浸渍的纸载体上。一旦生产出纸衬底的处理后的织物层压材料，则该材料很容易通过喷墨打印机。
或者该方法也可包括采用包括约5-95％的阳离子聚合物或共聚物和约5-20％的织物软化剂的配方处理织物，然后将织物底材层压至已涂敷粘合剂、采用胶乳浸渍的纸载体上，粘合剂能够从所述处理后的织物底材中剥离出来而不会留下粘合剂残余物或将一部分纸载体转移至织物底材。
在另一个实施方案中，该方法包括采用包括约5-95％的阳离子聚合物或共聚物、约5-20％的织物软化剂和约0-80％的胶乳粘合剂的配方处理织物并将该织物底材层压至已涂敷粘合剂的、用胶乳浸渍的纸载体上，粘合剂能够从所述处理后的织物底材中剥离出来而不会留下粘合剂残余物或将一部分纸载体转移至织物底材。
此前已对可打印的底材的性质做过表征。纸衬底材料/载体性质特征为含有软质牛皮纸浆的纤维素基片材，为改进其尺寸稳定性可用软质丙烯酸胶乳饱和，随后可涂敷所选的粘合剂。当图象打印到织物底材上时优选衬底片或载体纸能够从喷墨打印过程中吸收一些过量的油墨，并且其包括可剥离的涂料。这种载体/衬底纸可从Roswell(Georgia)的Kimberly-Clark Corporation购得，品级代码为0140PO和5128PO。这种纸的特征为具有包括尺寸稳定性、油墨或溶剂吸收性以及打印前、打印期间和打印后纸质衬底的挠性的性能属性。
载体纸优选采用能均匀施用于底材上并且在打印后容易从底材中剥离出来的粘合剂进行涂敷。粘合剂的特征是其将底材附着于衬底材料上的能力，使得整个层压材料能平稳进料或与打印设备的进料或夹持机构协调作用。此外，这种粘合剂或化合物的另一个特征是便利于衬底材料的容易脱除而不会将粘合剂和/或衬底材料转移至打印的织物底材。这些粘合剂材料可包括压敏粘合剂体系中的胶乳或橡胶的各种组合物，并且附着于纸载体后优选其剥离强度值约为5-25克/英寸(由以下的方法进行测量)。这种涂敷粘合剂的纸可得自Moorestown(New Jersey)的American Biltrite，牌号分别为ProtecRite_6798和ProtecRite_6582。牌号为6798的涂敷粘合剂的衬底纸包括公称厚度为5.4ml、初粘合值为27盎司/英寸、拉伸强度为16磅/英寸以及伸长容量为10％的纸。牌号为6582的涂敷粘合剂的衬底纸包括公称厚度为5.2ml、对钢的初粘合值为16盎司/英寸、拉伸强度为18磅/英寸以及伸长容量为12.5％的纸。
各种织物层压至这些涂敷粘合剂的纸可通过橡胶-橡胶或橡胶-钢辊夹(加热或不加热)来完成，并且能够改变夹压及线速度以确保两个底材层得到充分的层压粘合。线速度可为3-50码/分、优选为5-20码/分。如图2所示，通过从进料辊120中拉出处理后的织物底材70并经夹140可完成将衬底层压至可喷墨打印底材的层压过程。已衬粘合剂的纸95从进料辊160中解开并随后进料至夹中的织物。在压力下和任选在夹140处进行加热(如蒸汽加热层压夹中的一个辊)使两层结合在一起，织物底材与粘合剂涂敷纸之间发生粘合。层压辊可以是经过加热的钢辊，也可以是不用加热的橡胶辊。优选层压辊之间的压力约为15-120psig、更优选约为20-120psig。如果采用蒸汽加热其中一个辊，则蒸汽压优选为约0(室温)至65psig。如需要，辊的加热温度可为约室温至210°F。这将随织物种类和结构以及涂料成分的不同而异。层压后将纸衬底的织物底材170卷到贮存辊180或整理后包装。
如图3的横截图所示，最终的层压材料100包括织物底材70(其表面71作为打印用)和涂敷附着于其上的衬底层95的粘合剂98。以这种方式便得到了可通过喷墨打印机并且在一面71上能够接收喷墨图象的层压材料。
根据本发明的另一个实施方案，提供了一种通过上述方法，采用如此处所述的处理后的织物底材制得的消费制品。这种制品可包括如广告牌、信号旗、墙纸和其他家庭装饰产品。因而根据本发明，施用于此处所述的处理后的底材的喷墨打印图象，即使打印后底材反复与水接触也不会脱落。这种反复的接触可以来自制品的日常处理、偶然置于液体中和制品常规的洗涤。根据本发明的制品包括含有打印于其上的喷墨图象的处理后底材时，所得的图象牢牢地粘合于所述底材上，不会由于所述制品的洗涤而从中脱落。
本发明通过以下的实施例作进一步的描述。但无论如何都不能将这些实施例视为对本发明精神或范畴的限制。
实施例表1
由于以上实施例A的需要，CP 7091 RV为ECC International的二烯丙基二甲基氯化铵/双丙酮丙烯酰胺共聚物。Encad GA油墨采用标准的单体染料。测试样品的为品红油墨。样品采用手洗。采用分光光密度计和以下实施例B中所述的方程式计算样品的ΔE。样品采用前述浸渍和挤压法制备并通过压力辊夹进行层压。实施例A中的涂料配方仅包括含水配方中的阳离子聚合物。所得涂敷后的样品触摸起来很硬。
然后在实施例B中采用膨胀涂料配方在各种织物底材上进行更严格的测试。这些织物底材包括下表2中所列举的材料。
表2
U.S.Silk，Inc.位于纽约，NY。Guilford Mills位于纽约，NY。ScherFabrics，Inc.位于纽约，NY。Cranston Mills位于Cranston，RI。LorberIndustries位于Gardena，CA。Fisher Textiles位于Indian Trail，NC.
表3实施例B试验的油墨
样品的大小通常为11×15英寸。此外，使用淡紫色、绿色和品红色的花卉三色打印机(大小约为14×25英寸)用于测试。当难以区分绿色色调时也评估样品的中性点(即没有油墨之处)。颜色测定根据CIE 1976(Commisson Internationale de I’Eclairage)，采用X-Rite 938分光光密度计(发光物D65/观测仪10°)和CMY滤色片对打印后的织物底材进行常规L*a*b*色值和光密度的测定。按照生产商的操作指南操作分光光密度计。X-Rite分光光密度计得自Grandville(Michigan)的X-Rite Corporation。平均光密度为使用每个滤色片得到的三个测量值的平均值的总和。根据以下方程式计算ΔEΔE＝SQRT[(L*标准-L*样品)2+(a*标准-a*样品)2+(b*标准-b*样品)2]根据ASTM DM2244-93和ASTM E308-90进行测试。ΔE越大，则颜色强度的变化越大。除非通过固化步骤(如蒸汽加热)来提高ΔE，否则ΔE大幅度增加通常意味着褪色。在样品打印24小时后进行L*a*b*测试。当ΔE值小于3.0时，因人类眼睛无法观察到这种颜色变化而一般为人所接受。有关分光光密度计测试的详细描述可参见AATCC(American Association of Textile Chemicals & Colorists)于1997年出版的“纺织工业中的颜色技术”(第二版)。织物样品的洗涤方法织物样品采用以下方法进行洗涤。将样品置于大小合适的烧杯或容器(如1升烧杯)内。然后将样品在流动的冷水(约10-20℃)中放置约2分钟。将冷水从织物样品中排出。然后烧杯装入热水(约40-50℃)和1盎司/每加仑水的洗涤剂(Synthrapol_)。然后洗涤织物样品约5分钟，漂洗并排出剩余的水。最后用热水(约25-30℃)漂洗织物样品2分钟，再用冷水(约10-20℃)漂洗约1分钟。
虽然通常不要求固化，但为了比较起见我们打印第二组样品并随后用蒸汽加热器加热(约25分钟)。实施例B试验的目的是，如果所表征的色牢度水平很差，则将发生可观察到的渗色或芯吸现象。如果所表征的耐洗性很差，则图象将被洗掉。如果所表征的色牢度和耐洗性水平良好，则其色亮度及图象保留性明显优于差水平的色牢度和耐洗性。如果所表征的色牢度和耐洗性相当优异，则各种颜色性能和亮度以及颜色密度都是最佳的。
在下表4中反映了样品的ΔE值。应注意的是，ΔE值可为0-100，优选较低的值，因其代表颜色亮度/褪色的最小损失。ΔE值是“处理并洗涤后”的样品或“处理并干洗后”的样品与“处理后”的样品之间的比较。在一些情况下，ΔE值是“处理、蒸汽加热并洗涤后”的样品与“处理后”的样品之间的比较。能够不用涂料进行打印的织物具有较差的打印属性且遭遇完全冲蚀(ΔE理论值约为100)。以下是采用如试验21中所述的涂料配方进行处理的应用于Cranston棉样品的数据。
表4
试验23使用试验21所用的配方处理100％丝绸charmeuse织物。该织物所得结果与试验21类似。采用市售干洗设施清洁该底材，样品结果示于下表5。本试验采用GS油墨组。
表5
试验24将10.1份(湿)阳离子共聚物CP 7091 RV(ECC International)(49.3％水溶液)(5份(干)或约为总份数(干)的45％)加入到48.8份水中并混合。加入11.5份(湿)PrintRite_591丙烯酸乳状液(BF Goodrich，43.5％水溶液)(5份(干)或约为总份数(干)的45％)和21.3份(湿)Varisoft_222织物软化剂(4.7％水溶液)(1份(干)或约为总份数(干)的9％)，混合整个溶液直至均匀。通过轧染采用该配方处理100％棉府绸并进行干燥。采用试验1所述的程序打印样品并进行评估。所打印的样品表现出优异的图象质量(很少或没有渗色)，优异的油墨保留性以及优异的颜色密度。未进行过蒸汽加热的样品在洗涤时表现出良好的颜色保留性。蒸汽加热后的样品的颜色和外观表现出极大的提高。蒸汽加热后的样品和未进行过蒸汽加热后处理的样品的耐洗性在洗涤时表现出中等的颜色保留性。本试验采用GS油墨组。试验25使用试验24所用的配方处理85/15尼龙/莱克拉掺合物织物。该织物所得结果与试验24类似。本试验采用GS油墨组。试验26将10.1份(湿)阳离子共聚物CP 7091 RV(ECC International)(49.3％水溶液)(5份(干)或约为总份数(干)的45％)加入到48.8份水中并混合。加入11.5份(湿)PrintRite_595丙烯酸乳状液(BF Goodrich，43.5％水溶液)(5份(干)或约为总份数(干)的45％)和21.3份(湿)Varisoft_222织物软化剂(4.7％水溶液)(1份(干)或约为总份数(干)的9％)，混合整个溶液直至均匀。通过轧染采用该配方处理100％棉府绸并进行干燥。采用试验1所述的程序打印样品并进行评估。所打印的样品表现出优异的图象质量(很少或没有渗色)，优异的油墨保留性以及优异的颜色密度。未进行过蒸汽加热的样品在洗涤时表现出良好的颜色保留性。蒸汽加热后的样品的颜色和外观表现出极大的提高。与未处理的样品相比，颜色洗涤耐久性得到显著提高。本试验采用GS油墨组。试验27使用试验26所用的配方处理85/15尼龙/莱克拉掺合物织物。所打印的样品表现出优异的图象质量(很少或没有渗色)，优异的油墨保留性以及优异的颜色密度。在这些样品中颜色洗涤耐久性未得到改进。本试验采用GS油墨组。试验28将10.1份(湿)阳离子共聚物CP 7091 RV(ECC International)(49.3％水溶液)(5份(干)或约为总份数(干)的45％)加入到51.2份水中并混合。加入9.1份(湿)Airflex_540胶乳乳状液(乙烯-乙酸乙烯酯共聚物，55.2％水溶液)(5份(干)或约为总份数(干)的45％)和21.3份(湿)Varisoft_222织物软化剂(4.7％水溶液)(1份(干)或约为总份数(干)的9％)，混合整个溶液直至均匀。通过轧染采用该配方处理100％棉府绸并进行干燥。采用试验1所述的程序打印样品并进行评估。所打印的样品表现出优异的图象质量(很少或没有渗色)，优异的油墨保留性以及优异的颜色密度。未进行过蒸汽加热的样品在洗涤时表现出良好的颜色保留性。蒸汽加热后的样品的颜色和外观表现出极大的提高。与未处理的样品相比，颜色洗涤耐久性得到显著提高。本试验采用GS油墨组。试验29使用试验28所用的配方处理85/15尼龙/莱克拉掺合物织物。所打印的样品表现出优异的图象质量(很少或没有渗色)，优异的油墨保留性以及优异的颜色密度。在这些样品中颜色洗涤耐久性未得到改进。本试验采用GS油墨组。试验30将50.7份(湿)阳离子共聚物CP 7091 RV(ECC International)(49.3％水溶液)(25份(干)或约为总份数(干)的18-19％)加入到881.9份水中并混合。加入181.3份(湿)Airflex_540胶乳乳状液(乙烯-乙酸乙烯酯共聚物，55.2％水溶液)(100份(干)或约为总份数(干)的74％)和11.1份(湿)Varisoft_222织物软化剂(90％水溶液)(10份(干)或约为总份数(干)的7％)，混合整个溶液直至均匀。通过轧染采用该配方处理250旦聚酯/棉旗帜织物并进行干燥。采用试验1所述的程序打印样品并进行评估。所打印的样品表现出优异的图象质量(很少或没有渗色)，优异的油墨保留性以及优异的颜色密度。颜色洗涤耐久性得到显著提高而无须蒸汽加热或其他步骤。试验31将50.7份(湿)阳离子共聚物CP 7091 RV(ECC International)(49.3％水溶液)(25份(干)或约为总份数(干)的18-19％)加入到878.0份水中并混合。加入181.3份(湿)Airflex_540胶乳乳状液(乙烯-乙酸乙烯酯共聚物，55.2％水溶液)(100份(干)或约为总份数(干)的74％)和15.0份(湿)Adogen_432织物软化剂(66.7％水溶液)(10份(干)或约为总份数(干)的7％)，然后混合整个溶液直至均匀。通过轧染采用该配方处理250旦聚酯/棉旗帜织物并进行干燥。采用试验1所述的程序打印样品并进行评估。所打印的样品表现出优异的图象质量(很少或没有渗色)，优异的油墨保留性以及优异的颜色密度。颜色洗涤耐久性得到显著提高而无须蒸汽加热或其他步骤。
实施例30-35中的织物样品均采用得自Encad Inc的Encad GO油墨组进行打印。试验32使用试验31所用的配方处理聚酯府绸织物。所打印的样品表现出优异的图象质量(很少或没有渗色)，优异的油墨保留性以及优异的颜色密度。颜色洗涤耐久性得到显著提高而无须蒸汽加热或其他固化步骤。试验33使用试验31所用的配方处理聚酯缎纹织物。所打印的样品表现出优异的图象质量(很少或没有渗色)，优异的油墨保留性以及优异的颜色密度。颜色洗涤耐久性得到显著提高而无须蒸汽加热或其他固化步骤。此外，样品还拥有优异的目视颜色反射性。可通过目测观察或漫反射法测量这种品质。试验34使用试验31所用的配方处理聚酯府绸织物。所打印的样品表现出优异的图象质量(很少或没有渗色)，优异的油墨保留性以及优异的颜色密度。颜色洗涤耐久性得到显著提高而无须蒸汽加热或其他步骤。试验35使用试验31所用的配方处理聚酯缎纹织物。所打印的样品表现出优异的图象质量(很少或没有渗色)，优异的油墨保留性以及优异的颜色密度。颜色洗涤耐久性得到显著提高而无须蒸汽加热或其他步骤。此外，样品还拥有优异的颜色反射性。试验36将50.7份(湿)阳离子共聚物CP 7091 RV(ECC International)(49.3％水溶液)(25份(干)或约为总份数(干)的17％)加入到993.5份水中并混合。加入230.9份(湿)PrintRite_591丙烯酸乳状液(BF Goodrich，43.3％水溶液)(100份(干)或约为总份数(干)的68-69％)和296.3份(湿)Varisoft_475织物软化剂(6.8％水溶液)(20份(干)或约为总份数(干)的13-14％)，混合整个溶液直至均匀。通过轧染采用该配方处理100％丝绸charmeuse并进行干燥。湿附着比为140％。采用试验1所述的程序打印样品并进行评估。所打印的样品表现出优异的图象质量(很少或没有渗色)，优异的油墨保留性以及优异的颜色密度。未进行过蒸汽加热的样品洗涤时表现出良好的颜色保留性。蒸汽加热后的样品在的颜色和外观表现出极大的提高。与未处理的样品相比，颜色洗涤耐久性得到显著提高。本试验采用GS油墨组。试验30-36的结果根据ASTM测试法G26，当采用Encad GO油墨打印时，打印在实施例29-35的织物样品上的图象是耐水的，并显示出可接受的室外耐晒稳定性。ASTM测试法G26包括以下步骤按照用于非金属材料曝晒的光曝晒(氙弧类型)操作(有水或无水)的ASTM G26的标准操作规程由以下程序组成。对连续曝晒于光并且间歇曝晒于洒水的采用测试方法1。所用的设备型号包括Altas Ci5000。根据生产商的说明书仪器为连续光曝晒及间歇洒水编程。光曝晒的常规周期为102分钟，接着采用18分钟的光曝晒及洒水的周期。这些样品数据的检测示于下表6中。打印模式为双击式，6小时后进行102分钟光曝晒，18分钟的洒水。
表6
通过采用Chatillon LTCM-6长工作台面压缩和粘合测试仪(NorthCarolina的Chatillon of Greensboro制造)测定根据本发明方法制成的层压材料的剥离强度以便确定所制备的层压材料的粘合强度。基于此，我们将测试材料的样品切成2英寸(纵向)×6英寸(横向)的小块。
剥离样品的各层(约0.5英寸)，将每层置于相对安装的板上。将设备的速度设置为12英寸/分，记录脱层力(克)。织物剥离强度测试可测量出将织物从粘合纸上脱层出来的力(克)。通常测量纵向、也即材料制造方向的剥离粘合/脱层。所有的公差均为24.0℃的平均温度条件和31-71.2％相对湿度下测得。将不同类型的织物层压至各种涂敷粘合剂的纸上得到剥离强度值范围。应注意的是，实验表明横向测试条露出较少的断线，这些断线可从机织织物中分离出来，附着于粘合剂上并随着测试的进行和随着断线从织造结构中拔出，由于力的增加而造成错误(较高)的剥离值，在机织织物的情况下尤其如此。
各种织物底材的剥离强度值示于下表7。
表7层压织物的剥离强度数据
所需的织物类型的涂料如下棉府绸和jersey针织采用试验21所述的总固体为13％的涂料；中国丝绉和Charmeuse采用试验36所述的总固体为7％的涂料；聚酯乔其纱采用试验30所述的总固体为32％的涂料；聚酯假缎和聚酯大可纶采用总固体为32％的前述涂料，聚酯府绸采用总固体为20-25％的前述涂料。
虽然本发明参照其优选实施例进行了详细描述，但应清楚的是在不偏离本发明精神及范畴(如在以下所提出的权利要求)的前提下可以做出许多修改和增减。
权利要求
1.一种含有固体的含水涂料配方，包括a)阳离子聚合物或共聚物，和b)织物软化剂。
2.权利要求1的含水涂料配方，其中所述阳离子聚合物或共聚物的存在量约为总固体的5-95％。
3.权利要求1的含水涂料配方，其中所述织物软化剂的存在量约为总固体的5-20％。
4.权利要求1的含水涂料配方，还包括胶乳粘合剂。
5.权利要求4的含水涂料配方，其中所述胶乳粘合剂的存在量约为总固体的0-80％。
6一种含有固体的涂料配方，此涂料配方用于处理喷墨打印的织物底材，并包括a)阳离子聚合物或共聚物；b)织物软化剂；和c)水。
7.权利要求6的涂料配方，其中所述阳离子聚合物或共聚物的存在量约为总固体的5-95％。
8.权利要求6的涂料配方，其中所述阳离子聚合物或共聚物为季铵聚合物。
9.权利要求6的涂料配方，其中所述聚合物选自二烯丙基二烷基铵单体、丙烯酸酯和丙烯酰胺、丙烯酰氨基乙基二甲基氯化铵单体、季铵化乙烯基吡啶、多烷基胺和表卤代醇-胺的各种聚合物或共聚物。
10.权利要求6的涂料配方，其中所述阳离子聚合物为聚(二烯丙基二甲基氯化铵-共-双丙酮丙烯酰胺)。
11.权利要求6的涂料配方，其中所述织物软化剂在配方中的存在量约为总固体的5-20％。
12.权利要求11的涂料配方，其中所述织物软化剂为阳离子或非离子。
13权利要求12的涂料配方，其中所述织物软化剂为烷基化铵化合物。
14.权利要求6的涂料配方，还包括胶乳粘合剂。
15权利要求14的涂料配方，其中所述胶乳粘合剂在配方中的存在量约为总固体的0-80％。
16.权利要求15的涂料配方，其中所述胶乳粘合剂为阳离子或非离子。
17.权利要求16的涂料配方，其中所述胶乳粘合剂选自乙酸乙烯酯、乙烯-乙酸乙烯酯、丙烯酸酯、苯乙烯和苯乙烯-丙烯酸酯树脂。
18.含有固体的涂料配方，此涂料配方用于处理喷墨打印的织物底材，并包括a)阳离子聚合物或共聚物，其中所述阳离子聚合物或共聚物的存在量约为总固体的5-95％；b)织物软化剂，其中所述织物软化剂的存在量约为总固体的5-20％；c)胶乳粘合剂，其中所述胶乳粘合剂的存在量约为总固体的0-80％；和d)水，其中配方的总固体含量约为5-50％。
19.权利要求18的涂料配方，其中配方的总固体含量约为5-32％。
20.权利要求19的涂料配方，其中配方的总固体含量约为25-28％。
21.处理底材以便改进打印于底材之上的喷墨油墨的粘合性、色牢度和耐洗性而无须打印后固化步骤的方法，此方法包括a)提供底材；b)将底材浸于包括阳离子聚合物或共聚物和织物软化剂的含水涂料配方中；使得底材浸透涂料；c)挤压底材以便使涂料配方进入底材；d)干燥底材。
22.权利要求21的方法，其中底材选自机织或无纺织物材料。
23.权利要求22的方法，其中底材为机织材料。
24.权利要求23的方法，其中机织织物材料选自棉、丝绸、羊毛、聚酯、嫘萦、尼龙及其各种掺合物。
25.权利要求22的方法，其中织物材料约为2-9osy。
26权利要求21的方法，其中所述含水涂料配方还包括胶乳粘合剂。
27.权利要求26的方法，其中底材选自机织或无纺织物材料。
28权利要求27的方法，其中底材为机织织物材料。
29.权利要求28的方法，其中机织织物材料选自棉、丝绸、羊毛、聚酯、嫘萦、尼龙及其各种掺合物。
30.权利要求29的方法，其中织物材料约为2-9osy。
31.根据权利要求21的方法进行处理的底材。
32.根据权利要求26的方法进行处理的底材。
33.层压材料，包括a)已采用具有固体的、包括阳离子聚合物或共聚物和织物软化剂的含水涂料处理的底材层；b)粘合剂层；c)吸收衬底层。
34.权利要求33的层压材料，其中所述阳离子聚合物在所述涂料中的存在量约为总固体的5-95％，所述织物软化剂在所述涂料中的存在量约为总固体的5-20％。
35.权利要求33的层压材料，其中所述粘合剂层使得能够脱除吸收衬底层而不使粘合剂层或衬底层转移至底材层。
36.权利要求33的层压材料，其剥离强度约为5-25克/英寸。
37.权利要求33的层压材料，其中所述吸收衬底层为被丙烯酸胶乳所浸透的纤维素片。
38.权利要求33的层压材料，其中所述吸收衬底层为含有被丙烯酸胶乳所浸透的软木牛皮纸浆的纤维素片。
39.权利要求33的层压材料，其中所述涂料还包括胶乳粘合剂。
40.权利要求39的层压材料，其中所述胶乳粘合剂在所述涂料中的存在量约为总固体的0-80％。
41权利要求40的层压材料，其中所述粘合剂层使得能够脱除吸收衬底层而不使粘合剂层或衬底层转移至底材层。
42.权利要求41的层压材料，其剥离强度约为5-25克/英寸。
43.权利要求42的层压材料，其中所述吸收衬底层为被丙烯酸胶乳所浸透的纤维素片。
44.权利要求43的层压材料，其中所述吸收衬底层为含有被丙烯酸胶乳所浸透的软木牛皮纸浆的纤维素片。
全文摘要
可以处理各种织物底材以便改进喷墨打印油墨配方的色牢度及耐洗性。含水处理配方包括约5－95%的阳离子聚合物或共聚物和约5－20%的织物软化剂。此外,配方还可包括约0－80%的聚合胶乳粘合剂以提高耐洗性。这些百分数均基于固体含量的常规测量。
文档编号D06P5/22GK1351685SQ00805457
公开日2002年5月29日 申请日期2000年3月23日 优先权日1999年3月25日
发明者K·D·布兰哈姆, A·S·巴格维尔, A·S·戈顿, L·E·泽拉佐斯基 申请人:金伯利-克拉克环球有限公司