专利名称：用于形成立体图案的喷墨油墨、使用该油墨的立体图案形成方法以及由此得到的形成立 ...的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于形成立体图案的喷墨用油墨，更详细地，涉及可以在纤维布上形成立体图案的喷墨用油墨。另外，本发明还涉及使用前述油墨的立体图案形成方法以及由此得到的形成立体图案的布。
背景技术：
近年来，开发出了具有高功能性的布，该布在汽车和建筑领域的内部材料的使用在扩大。高功能性布、所谓的具有立体图案的布，由于在布表面形成凹凸，所以作为具有立体感和高档感的布而受到关注。而且，特别是作为汽车座垫和壁面材料的需要大大地扩展了。
然而，作为在布中形成这种立体图案的方法，目前研究、采用的是物理地形成凹凸的方法和化学形成凹凸的方法。
前者的物理方法是在高温加热下，通过印花辊的接触挤压成形的轧纹整理和电光整理加工等。然而，具有如下问题由于将布插入重压下的加热辊间，所以手感硬化和布的扁平化非常大，以及有热辊会产生金属光泽，或者可能会产生热变色的情况等。
作为后者的化学方法包括在像特公昭47-23709号公报那样，进行印花时，在印花糊中混合使纤维收缩或者减重的药剂进行处理。在使用萘酚衍生物作为药剂时，由于难溶于水，所以具有在涂布时容易形成不匀的问题，在使用胺、碱金属氢氧化物作为药剂时，具有会产生恶臭，或者有害性、危险性高等问题。为了解决该问题，在特开2000-96439号公报中，提出了将碳酸胍作为药剂混合到印花糊中使用。该方法要求使用的糊剂需要有耐碱性，具有限制了可以使用的糊剂等缺点，但是在凹凸的再现性、环境和安全方面可以认为是优异的方法。
然而，上述的方法全部都需要首先制造热辊或印花滤网的图案开始，在时间和成本方面，具有极难适应少量加工的问题。另外，由于混合了药剂的印花糊为高粘度，所以对布的渗透性较低，在用于绒毛(pile)长度较长的立毛布时，药剂无法达到绒毛的末端，凹凸有不足的趋势。
为了解决这种问题，近年来，通过喷墨方式在布上赋予纤维收缩剂等形成立体图案的方法备受关注。
在喷墨方式中，不需要在热辊或印花滤网上形成图案，只是在必要的部分喷射必要量的药剂就可以赋予布立体图案，在经济方面和安全方面优异。此外，所得的立体图案是现有的方式所无法得到的极为致密的图案，所以非常有用。
作为喷墨方式形成立体图案的方法，例如，具有特开平10-298863号公报中公开的，从喷嘴喷射纤维收缩剂，使绒毛收缩的方法。此时，使用100～200cps这样的高粘度油墨，但是普遍使用的喷墨印刷装置使用1～10cps左右的低粘度型油墨，所以需要新的高粘度油墨用的打印装置。另外，由于油墨为高粘度，所以喷嘴容易产生堵塞。此外，由于纤维收缩剂对布的渗透性低，在用于绒毛长度较长的长毛布时，试剂难以达到绒毛的涂处，凹凸有不足的趋势。
此外，由于前述油墨为透明的，所以无法检测或检查油墨的喷出状态，特别是在生产线中，具有对喷出不良的发现很慢的问题。因此，还考虑在油墨中含有着色剂，但是即使在纤维收缩剂中只加入着色剂，也容易产生凝聚、析出，进而成为喷出不佳的重要因素。
由此，作为对布形成立体图案的方法可以认为非常有用的是喷墨方式，但是还未发现作为形成立体图案用时可以得到鲜明的凹凸，而且在大量生产中也可以充分使用的油墨。
本发明的目的在于提供在喷墨方式下可以充分使用，且可以形成鲜明的立体图案的喷墨用油墨。此外，还可以提供使用前述油墨的立体图案形成方法和由此得到的形成立体图案的布。
发明内容
本发明涉及含有碳酸胍和水的喷墨用油墨。
前述喷墨用油墨优选进一步含有尿素。
前述喷墨用油墨优选进一步含有水溶性色素。
前述喷墨用油墨优选含有10～35重量％碳酸胍。
此外，前述喷墨用油墨优选含有选自多元醇、多元醇衍生物和环氧乙烷加成的表面活性剂中的至少1种。
前述水溶性色素优选为反应性染料。
油墨的可视光区域中的最大峰波长的光学密度优选为2～30/g。
另外，本发明涉及通过喷墨方式将前述喷墨用油墨赋予布，形成立体图案的布的立体图案形成方法。
前述布优选由聚酯纤维构成。
另外，本发明涉及通过前述立体图案形成方法得到的形成立体图案的布。
具体实施例方式
以下，对本发明的实施方案进行说明。
本发明的油墨是可以对布赋予立体图案的功能性喷墨用油墨，基本的特征在于将碳酸胍用水溶解后形成。
通过使用含碳酸胍和水的油墨，在喷墨方式中，可以长时间稳定地喷出。另外，在布上涂布该油墨，之后，通过蒸汽处理和皂洗，可以在布上形成鲜明的立体图案。
碳酸胍与氢氧化钠等其它强碱相比，水溶液的pH为10～13，较低，从操作的安全性和难以腐蚀装置等方面考虑，可以作为纤维分解剂使用。
作为通过弱碱性的碳酸胍水溶液在布上形成立体图案的理由，推测原因是由于在赋予油墨后，进行的热处理工序中，碳酸胍分解为尿素和氨，转变为强碱。
碳酸胍的浓度优选为10～35重量％，更优选为15～30重量％。如果小于10重量％，则可能无法得到充分凹凸的图案，反之如果超过35重量％，则接近碳酸胍对水的溶解极限，产生析出物等，成为喷嘴堵塞的原因，有无法长时间稳定地喷出的倾向。
如果喷墨用油墨为无色透明，无法观察到喷嘴堵塞或流出等，极难判断是否能稳定地喷出。因此，优选预先混合水溶液色素，进行着色以达到可以目视确认油墨的喷出状态。
作为可以在本发明的油墨中使用的水溶性色素，由于酸性染料、反应性染料和阳离子性染料等价廉且种类也丰富，所以是优选的。特别是，在对水的溶解度比较高方面看，优选反应性染料。在染料的结构方面优选为偶氮类染料，这是由于其光学密度高，少量可以将油墨着色，以及耐碱性低，通过与碳酸胍并用不对布着色。作为前述水溶性色素的含量优选为0.001～0.1重量％，更优选为0.005～0.05重量％。如果水溶性色素小于0.001重量％，由于油墨的着色浓度过低，则有难以目视确认油墨的喷出状态的倾向，如果超过0.1重量％，水溶性色素可能析出，这可能会产生引起喷嘴堵塞的问题。
作为本发明的油墨的可视区域的最大峰波长的光学密度优选为2～30/g，特别优选为3～20/g。如果光学密度小于2/g，则油墨的着色浓度低，有难以通过目视或光学传感器确认喷嘴堵塞等喷出状态的倾向。另外，如果超过30/g，则水溶性色素的添加量可能会过剩，因此，可能容易发生染料等析出等成为喷嘴堵塞的原因。另外，前述光学密度可以通过一般常用的分光光度计测定。
本发明的油墨优选含有尿素，以将碳酸胍或水溶性色素稳定地溶于水中。在对作为喷墨用油墨重要的粘度和表面张力的影响较小方面看，尿素是最合适的。作为尿素的含量优选为0.1～10重量％，更优选为0.5～5重量％。如果尿素少于0.1重量％，则缺乏作为溶解剂的效果，特别是发生水溶性色素析出，可能会成为喷嘴堵塞的原因。如果超过10重量％，则有无法得到布的凹凸图案充分这样的原本的目标的倾向。
从防止喷嘴的气穴现象方面出发，期望在本发明的油墨中含有选自多元醇、多元醇衍生物和环氧乙烷加成的表面活性剂中的至少1种。作为其含量优选为0.1～10重量％，更优选为0.5～5重量％。如果小于0.1重量％，则防止喷嘴的空气渗入的效果变低，有成为容易产生空气渗入的油墨的倾向，如果超过10重量％，则油墨为高粘度，有难以从喷嘴喷出的倾向。
作为可以在本发明中使用的多元醇或多元醇衍生物，例如，可以列举出甘油、二甘醇、二甘醇单甲基醚、二甘醇单丁基醚、三甘醇、三甘醇二甲基醚、三甘醇单甲基醚、丙二醇、丙二醇单甲基醚、二丙二醇、三丙二醇、丙撑二醇、聚乙二醇和聚乙二醇二甲基醚等。
可以在本发明中使用的环氧乙烷加成的表面活性剂优选为非离子型或阳离子型表面活性剂。原因是阴离子型表面活性剂在与碳酸胍的相溶性和起泡性方面有可能会有问题。
作为环氧乙烷加成的非离子型表面活性剂，例如可以列举出聚氧化亚乙基烷基醚等醚型非离子型表面活性剂、聚氧化亚乙基甘油脂肪酸酯等醚酯型非离子型表面活性剂和聚乙二醇脂肪酸酯等酯型非离子型表面活性剂等。
另外，作为环氧乙烷加成的阳离子型表面活性剂，例如可以列举出脂肪族胺盐和脂肪族季铵盐等环氧乙烷加成物。
另外，本发明的油墨是喷墨用，所以前述表面活性剂优选数均分子量为5000或以下的低粘度的表面活性剂。如果数均分子量为5000以上，油墨的粘度变高，有油墨的喷出稳定性欠佳的倾向。
前述多元醇、多元醇衍生物和环氧乙烷加成的表面活性剂中，在操作的安全性优异方面，更优选为丙二醇。另外，在碱性水溶液中的稳定性高方面，更优选为脂肪族季铵盐的环氧乙烷加成物。
本发明的喷墨用油墨在25℃下，粘度优选为1～10cps，更优选为1～5cps。如果低于1cps，则喷出的墨滴在飞翔的过程中分裂，凹凸图案的明显性可能较差，如果超过10cps，由于是高粘度，所以有油墨可能难以从喷嘴喷出的倾向。
本发明的喷墨用油墨可以用于布或薄膜等记录介质，形成立体图案。特别是，由于布是由纤维构成，表面积大，容易形成立体图案，所以从这点看优选。
作为布的种类可以是织布、编织布、长毛布和无纺布等，没有特别的限定。作为布的材料可以列举出聚酯和羊毛等材料，特别是不仅流行领域，还可以开展作为汽车或建筑领域的内部装饰材料的工业材料的用途，从常用性高的方面看，更优选为由聚酯类纤维形成的布。
另外，从容易得到鲜明的凹凸形状的方面出发，构成布的纤维的粗度优选为2分特或以下。
另外，本发明的喷墨用油墨优选对每单位面积记录介质赋予10～100g/m2。如果油墨的赋予量小于10g/m2，有难以得到充分的凹凸图案的倾向。如果超过100g/m2，则油墨渗出，凹凸图案的明显性有变差的趋势。另外，碳酸胍的赋予量优选为1～30g/m2。如果碳酸胍的供给量小于1g/m2，则有难以得到足够的凹凸图案的倾向，如果超过30g/m2，则碳酸胍的量过量，不仅成本变高，而且根据布可能会产生孔打开的问题。
另外，为了防止油墨渗出和对布过度渗透，优选预先对布施加含有油墨接收剂(ink receiving agent)的前处理液，进行前处理。
作为油墨接收剂主要可以列举出海藻酸钠、羧甲基纤维素、聚乙烯醇、甲基纤维素和淀粉等糊剂。特别是，优选耐化学药品性和耐碱性优异的羧甲基纤维素。油墨接收剂的供给量优选为2～20g/m2。如果供给量小于2g/m2，则油墨接收能力差，油墨渗出，或者透过布，如果超过20g/m2，则布变硬，喷墨打刷机的输送性变差，有使用时接收剂容易从布脱落的倾向。
此外，在该前处理液中，根据需要可以添加pH调节剂，耐光性提高剂、防氧化剂和防还原剂等。
另外，油墨接收剂的供给方法可以列举出涂布法、丝网印刷法和夹住浸渍法(dip nip method)等，没有特别的限制。
通过喷墨方式将本发明的油墨赋予到布上后，进行热处理。通过热处理，使纤维分解，显现出凹凸。
作为热处理的条件优选在160～190℃下处理约10分钟左右。如果低于160℃，则可能无法充分得到凹凸图案，如果超过190℃，则纤维分解过快，难以得到再现性。热处理可以是干热处理或湿热处理的任一种，但是在形成的凹凸形状良好方面，和在后述的同时进行本发明的立体图案形成和染色的情况下，从可以同时得到良好的显色性等方面出发，更优选进行湿热处理。
此外，在热处理后，为了使残留在布上的油墨接收剂、未固定的染料以及纤维分解物从布脱落，优选进行洗涤处理。该洗涤处理方法可以使用常用的用亚硫酸氢盐、表面活性剂和无水碳酸钠(soda ash)等进行的还原洗涤等。
另外，优选在前述还原洗涤时进行减重处理。
通过进行减重处理，在残留纤维分解不足的部分时，可以将其去除，可以形成更鲜明的凹凸。
作为减重处理的条件没有特别的限定，例如，使用1～5g/L减重促进剂和2～15g/L氢氧化钠(颗粒)，在处理温度为70～90℃，进行10～60分钟处理。
作为减重促进剂可以使用脂肪族胺盐阳离子型表面活性剂、脂肪族胺盐的季铵盐阳离子型表面活性剂、芳香族季铵盐阳离子型表面活性剂和杂环季铵盐阳离子型表面活性剂等。
本发明的喷墨用油墨可以与对布着色用的喷墨用油墨一起使用，该对布着色用的喷墨用油墨是将分散染料、颜料、酸性染料、直接染料、反应性染料或阳离子染料分散或溶解于水中形成的。也就是，通过将本发明的喷墨用油墨和着色用油墨从不同的喷嘴喷出，在布上混合，从而可以在同一布上自由的显现出只有凹凸的部分、只着色的部分、凹凸着色的部分。
本发明的立体图案形成方法中使用的喷墨印刷装置为了防止碳酸胍由于热引起的分解，所以可以是不加热油墨的方式，可以列举出电荷变调方式、带电喷射方式、微点方式和油墨喷雾方式等连续方式以及压力变换方式和静电吸引方式等请求式等(on-demand typedevices)。特别是，在油墨的喷出稳定性和连续喷出性优异、冒口(head)可以比较价廉地制造方面，优选压力方式。
如此，通过使用喷墨方式作为立体图案形成方法，可以自由地调节凹凸深度和宽度。另外，也没有印花型这样的限制，可以自由地表现出1像素级的致密的凹凸图案。此外，由于可以缓慢改变凹凸的深度，除了可以显现出现有的辊和丝网方式所能实现的范围，还可以由凹凸显现出月华花纹。另外，除了时间、成本和操作性以外，从没有产生大量的排水来看，在环境方面，与现有的方式相比也是优异的。
以下，同时列举本发明的实施例和比较例，对本发明进行具体地说明，但是本发明并非通过以下的实施例进行限定。另外，实施例、比较例中的“份”表示“重量份”。
实施例1将1份尿素、0.02份C.I.Reactive Red 24、25份碳酸胍、2份丙二醇、71.98份纯水搅拌2小时，用东洋滤纸No.5A减压过滤后，真空脱气处理，得到喷墨用油墨A(pH11.8)。
实施例2将1份尿素、0.02份C.I.Reactive Red 24、25份碳酸胍、2份表面活性剂(脂肪族季铵盐的环氧乙烷加成物，数均分子量800)、71.98份纯水搅拌2小时，用东洋滤纸No.5A减压过滤后，真空脱气处理，得到喷墨用油墨B(pH11.5)。
实施例3将1份尿素、0.02份C.I.Reactive Red 24、15份碳酸胍、83.98份纯水搅拌2小时，用东洋滤纸No.5A减压过滤后，真空脱气处理，得到喷墨用油墨C(pH11.6)。
实施例4将25份碳酸胍、75份纯水搅拌2小时，用东洋滤纸No.5A减压过滤后，真空脱气处理，得到喷墨用油墨D(pH11.8)。
比较例1将10份苄醇、0.02份C.I.Reactive Red 24、90份纯水搅拌2小时，用东洋滤纸No.5A减压过滤后，真空脱气处理，得到喷墨用油墨E(pH7.5)。
实施例5～8和比较例2在聚酯长毛布(纤维粗度1分特)上，赋予羧甲基纤维素(FINE GUMHEL-1，第一工业制药公司制造)以达到赋予量为2g/m2，形成油墨接收层。根据以下的喷墨印刷条件，在该聚酯长毛布上印刷实施例1、2、3、4和比较例1分别得到的油墨A～E。
<喷墨印刷条件>
印刷装置请求式连续扫描型喷墨印刷装置(压力转换方式)喷嘴直径50μm驱动电压100V频率5kHz分辨率360dpi赋予量20、40、60、80、100g/m2印刷图案每赋予量的矩阵图案接着，将印刷后的布干燥后，在175℃下进行10分钟湿热处理。之后，进行还原洗涤，干燥，进行整毛工序。
此外，在还原洗涤时进行减重处理。减重处理的条件如下所示。
<减重处理的条件>
处理液氢氧化钠(颗粒)3g/L减重促进剂2g/L(マ一セリンPES，季铵盐型阳离子表面活性剂，明成化学工业公司制造)亚硫酸氢盐2g/L处理温度80℃×10分钟减重处理后，进行中和处理，再进行水洗处理。
根据以下方法，对实施例1、2、3、4和比较例1得到的油墨A～E的粘度、油墨喷出性、有无析出物、油墨的光学密度和所得的布的凹凸鲜明性进行测定、确认、评价。结果如表1所示。
油墨粘度东京计器公司制造的BL型粘度计，BL转子，60rpm，25℃油墨喷出性在普通的纸上连续印刷10分钟单点图形，目视确认点的紊乱、堵塞。
○10分钟完全没有喷出不佳△没有堵塞的喷嘴，但是有喷出不佳的喷嘴×有堵塞的喷嘴油墨析出将油墨在常温下设置1周后，用东洋滤纸No.5A减压过滤，目视确认有无残渣。
○无残渣△有少量的残渣×残渣较多油墨光学密度使用岛津制作所制造的UV2200，在400nm～700nm的范围内测定油墨的光谱，测定最大吸收峰波长下的光学密度。
凹凸清晰性目视确认。
○在所有的用量下，可以得到凹部深，图案边缘也可以得到清晰的凹凸感。
△在用量为20和40g/m2时，凹部略浅，图案边缘的清晰感也略差。
×在所有的用量下，凹部较浅，凹凸不鲜明。
实施例1、2、3和4得到的油墨A～D的喷出性优异。特别是，实施例1和2得到的油墨A和B的喷出性和凹凸鲜明性均优异，形成可以感觉到立体感的立体图案。实施例4得到的油墨D在喷出性和凹凸鲜明性方面没有问题，但是由于油墨是无色的，在一定程度上难以确定喷出状态，操作性确实有所降低。
在本发明中，提供可以在喷墨方式中充分使用，且形成鲜明的立体图案的喷墨用油墨。此外，还提供形成鲜明的立体图案的立体图案形成方法和具有鲜明的立体图案的形成了立体图案的布。
权利要求
1.喷墨用油墨，其含有碳酸胍和水。
2.根据权利要求1所记载的喷墨用油墨，其进一步含有尿素。
3.根据权利要求1所记载的喷墨用油墨，其进一步含有水溶性色素。
4.根据权利要求1所记载的喷墨用油墨，其含有10～35重量％的碳酸胍。
5.根据权利要求1所记载的喷墨用油墨，其含有选自多元醇、多元醇衍生物和环氧乙烷加成的表面活性剂中的至少1种。
6.根据权利要求3所记载的喷墨中油墨，其中，水溶性色素为反应性染料。
7.根据权利里要求3所记载的喷墨中油墨，其中，在可视光区域的最大峰波长的光学密度为2～30/g。
8.布的立体图案形成方法，其是通过喷墨方式将权利要求1中记载的喷墨用油墨赋予布，形成立体图案。
9.根据权利要求8所记载的布的立体图案形成方法，其中，布由聚酯纤维形成。
10.通过权利要求8所记载的立体图案形成方法得到的形成立体图案的布。
全文摘要
本发明提供可以在喷墨方式中充分使用，且形成鲜明的立体图案的喷墨用油墨，使用前述油墨的立体图案形成方法和由此得到的形成立体图案的布。即本发明是含有碳酸胍和水的喷墨用油墨。另外，是通过喷墨方式将前述喷墨用油墨赋予布，形成立体图案的布的立体图案形成方法。此外，还涉及由前述立体图案形成方法得到的形成立体图案的布。
文档编号D06P3/52GK1813036SQ200480018090
公开日2006年8月2日 申请日期2004年7月2日 优先权日2003年7月15日
发明者高坂贵浩 申请人:世联株式会社