CN101186770A - 一种喷墨打印颜料墨水 - Google Patents
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Abstract
一种喷墨打印颜料墨水，是由色浆、树脂、pH调节剂和去离子水混合组成，其特征在于色浆重量百分组成为10～50％，树脂重量百分组成为0.1～3％，pH调节剂重量百分组成为0.1～2％，其余为去离子水。本发明的优越性和技术效果在于通过对所添加树脂的改变可以达到满意的耐擦性，打印完成后用手指在印刷品表面涂抹不留下痕迹；在保证耐擦性的同时获得较强的光泽感；而且添加树脂后不会影响墨水的稳定性和干燥时间。
Description
(一)技术领域：
本发明涉及一种打印颜料墨水，特别是一种喷墨打印颜料墨水。
(二)背景技术：
喷墨打印用的墨水可以分为颜料型墨水和染料型墨水。染料型墨水中的染料是以分子状态存在的，因此获得的印刷品图像清晰，色阶过渡均匀，但是容易褪色且耐水性差。
颜料型墨水中的颜料是颗粒状的，通过将颜料接枝或用分散剂处理可使颜料分散在水中。由此获得的印刷品具有耐光、耐水等优点，但是颜料型墨水在照片纸上打印时，颜料粒子大部分停留在照片纸表面，因此很难获得满意的耐擦性，并且由于颜料型墨水中的颜料是以颗粒状态存在，光线在印刷品表面形成漫反射，不容易获得较好的光泽度。
耐擦性是指印刷品受摩擦后的损伤程度。耐擦性好的印刷品受摩擦后表面不容易留下划痕。
印刷品的光泽度表示印刷品表面对可见光的反射程度。光泽度高，印刷品表面对光的反射率高，更能表现色彩的鲜明。
在颜料型喷墨打印墨水中，黑色墨水的耐擦性差，光泽度也很差。在黑色墨水中添加水溶性树脂可以改善其耐擦性差的缺点。水溶性树脂是一种亲水性的功能高分子材料，在水中能形成溶液或分散液。在中国专利200510137886.5中，提出在墨水制备过程中加入水溶性苯乙烯丙烯酸树脂可以获得较好的耐擦性，然而并不能获得满意的光泽度。因此，研制一种耐擦性高且光泽度好的喷墨打印墨水是非常有必要的。
(三)发明内容：
本发明的目的在于提供一种喷墨打印颜料墨水，它可以通过仔细筛选所用的树脂，使印刷品的反射密度提高，耐擦性提高，并且具有非常好的光泽感，尤其是可以使黑色墨水打印后具有较好的耐擦性和光泽度，且即使在普通的照片纸上也能获得较好的耐擦性和光泽感，且添加树脂后不会影响墨水的稳定性和干燥时间。
本发明的技术方案：一种喷墨打印颜料墨水，是由色浆、树脂、pH调节剂和去离子水混合组成，其特征在于色浆重量百分组成为10～50％，树脂重量百分组成为0.1～3％，pH调节剂重量百分组成为0.1～2％，其余为去离子水。
上述所说的一种喷墨打印颜料墨水，其特征在于颜料墨水是一种水性纳米颜料墨水，墨水中颜料颗粒的粒径D50为30～300nm。
上述所说的一种喷墨打印颜料墨水，其特征在于所说色浆包含颜料、分散剂和水。
上述所说的一种喷墨打印颜料墨水，其特征在于所说色浆包含的颜料是颜料黑C.I.P.B.7、颜料蓝系列、颜料红系列、颜料黄系列、颜料紫系列中颜料绿系列中的一种或两种及其以上组合；其中所说的颜料蓝系列是颜料蓝C.I.P.B.1、颜料蓝C.I.P.B.2、颜料蓝C.I.P.B.3、颜料蓝C.I.P.B.4、颜料蓝C.I.P.B.15:3、颜料蓝C.I.P.B.15:4和颜料蓝C.I.P.B.60；颜料红系列是颜料红C.I.P.R.5、颜料红C.I.P.R.7、颜料红C.I.P.R.12、颜料红C.I.R.48、颜料红C.I.P.R.53:1、颜料红C.I.P.R.57、颜料红C.I.P.R.112、颜料红C.I.P.R.122、颜料红C.I.P.R.123、颜料红C.I.P.R.168、颜料红C.I.R.177、颜料红C.I.P.R.184、颜料红C.I.P.R.194、颜料红C.I.P.R.202、颜料红C.I.P.R.209和颜料红C.I.P.R.224；颜料黄系列是颜料黄C.I.P.Y.1、颜料黄C.I.P.Y.2、颜料黄C.I.P.Y.3、颜料黄C.I.P.Y.12、颜料黄C.I.P.Y.13、颜料黄C.I.P.Y.14、颜料黄C.I.P.Y.16、颜料黄C.I.P.Y.17、颜料黄C.I.P.Y.18、颜料黄C.I.P.Y.74、颜料黄C.I.P.Y.75、颜料黄C.I.P.Y.83、颜料黄C.I.P.Y.93、颜料黄C.I.P.Y.95、颜料黄C.I.P.Y.97、颜料黄C.I.P.Y.98、颜料黄C.I.P.Y.114、颜料黄C.I.P.Y.128、颜料黄C.I.P.Y.129、颜料黄C.I.P.Y.151和颜料黄C.I.P.Y.154；颜料紫系列是颜料紫C.I.P.V.19、颜料紫C.I.P.V.23和颜料紫C.I.P.V.37；颜料绿系列是颜料绿C.I.P.G.7和颜料绿C.I.P.G.36。
上述所说的一种喷墨打印颜料墨水，其特征在于所说的树脂至少包含一种水溶性树脂，它的酸值在45mgKOH/g～250mgKOH/g，其分子量在500～10万，玻璃化温度在45℃～120℃；树脂分子量进一步优选为8000～0000；其玻璃化温度优选为55℃～120℃，玻璃化温度进一步优选在60℃～100℃。
上述所说的一种水溶性树脂，其特征在于所说的水溶性树脂是苯乙烯丙烯酸树脂或羧酸化丙烯酸共聚物。
上述所说的一种喷墨打印颜料墨水，其特征在于所说的pH调节剂是氨水、三乙胺、三乙醇胺、氢氧化钾、氢氧化钠、N，N-二甲基乙醇胺中的一种或两种及其以上组合。
为提高本发明的应用性，还可以加入重量百分比为0.5～10％的渗透到，重量百分比为5～30％的保湿剂，重量百分比为0.05～0.3％的杀菌剂，重量百分比为0.1～2％的表面活性剂。
上述所说的渗透剂可举例如异丙醇、N-甲基-2-吡咯烷酮、2-吡咯酮、乙二醇乙醚、乙二醇丁醚、二乙二醇乙醚、二乙二醇丁醚、三乙二醇丁醚、丙二醇丁醚和二丙二醇丁醚。
上述所说的保湿剂是高沸点、难挥发的醇类，举例如丙三醇、乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、三羟甲基丙烷、1，2-丙二醇、1，3-丙二醇、1，4-丙二醇、1，5-戊二醇、1，2-己二醇、1，2，6-己三醇、聚乙二醇400和聚乙二醇600。
上述所说的杀菌剂可举例如1，2-苯并异噻唑啉-3-酮。
上述所说的表面活性剂可以是阴离子型、阳离子型、非离子型和两性表面活性剂中的一种或两种及其以上的适当组合，其中阴离子型表面活性剂如烷基羧酸盐和烷基磺酸盐；其中阳离子型表面活性剂如单烷基单季铵盐和单烷基双季铵盐；其中非离子型表面活性剂如聚氧乙烯醚、脂肪酸多元醇酯、糖酯和烷基糖苷；其中两性表面活性剂如卵磷脂和椰油酰胺基丙基甜菜碱。
上述所说的阴离子型表面活性剂如罗迪亚公司(Rhodia)的产品GEROPON和氰特化工公司(Cytec)的产品Aerosol OT；非离子型表面活性剂如罗门哈斯公司(RhomHaas)的产品Triton X-100、空气化工公司(AirProducts)的产品Surfynol 465、Surfynol 485，日信公司(Nissin)的产品E1010和杜邦公司(Dupont)的产品Zonyl FSO-100。
上述所说的一种喷墨打印颜料墨水的制备方法，可采用以下步骤：
(1)按配方计量出色浆以外的所有组份，混合均匀后配制成溶剂；
(2)按配方计量好色浆，色浆置于搅拌机上搅拌，所说的搅拌机可以是磁力搅拌机或机械搅拌机，搅拌速度为100～1000转/分钟；
(3)将混合均匀的溶剂以每秒2～3滴的速率缓慢滴加到色浆中；
(4)待溶剂滴加完以后，继续搅拌12～20分钟时间后停止；
(5)用孔径为0.22微米～3微米的过滤器过滤，得到喷墨打印用墨水。
本发明测试记录介质说明：测试时可以采用高光相纸、亚光相纸、绒面相纸、涂布薄膜的金箔纸、铝箔纸、黏性打印纸或塑料薄膜。
本发明中使用的测试方法：
(1)光泽度：使用mircro-TRI-gloss仪器测量。
(2)反射密度：使用X-Rite 418仪器测量。
(3)耐擦性：用手涂抹印刷品表面没有痕迹-1；用手涂抹印刷品表面有少许痕迹-2；用手涂抹印刷品表面有明显痕迹-3。
(4)稳定性：将墨水在60°的烘箱中放置一周，粒度变化D50小于30纳米-1；将墨水在60°的烘箱中放置一周，粒度变化D50大于30纳米小于60纳米-2；将墨水在60°的烘箱中放置一周，粒度变化D50大于60纳米-3。
(5)干燥时间：打印完成后用手指触摸印刷品表面，没有粘性感觉的时间。
本发明的优越性和技术效果在于：(1)通过对所添加树脂的改变可以达到满意的耐擦性，打印完成后用手指在印刷品表面涂抹不留下痕迹；(2)对于黑色墨水不添加树脂60°光泽度为16.3，添加树脂后60°光泽度可达48.7，经过多组试验对比可得，在保证耐擦性的同时获得较强的光泽感；(3)对于黑色墨水不添加树脂反射密度为1.8，添加树脂后反射密度可达2.07，实验证明，这种喷墨打印墨水可使墨水的反射密度提高。(4)添加树脂后对墨水稳定性和干燥时间没有明显影响。
(四)具体实施方式：
实施例1：
一种喷墨打印颜料墨水，其中色浆选用市售黑色色浆(颜料为颜料黑C.I.P.B.7)，重量百分比为20％，渗透剂选用N-甲基-2-吡咯烷酮和乙二醇乙醚的混合物，重量百分比各为7％和4％，保湿剂选用丙三醇，重量百分比为5％，表面活性剂选用罗门哈斯公司的产品Triton X-100，重量百分比为0.6％，pH调节剂选用三乙胺，重量百分比为0.8％，树脂选用苯乙烯丙烯酸树脂，重量百分比为4％，去离子水为58.6％。
这种喷墨打印颜料墨水的制备方法采取以下步骤：
(1)按配方计量出色浆以外的所有组份，混合均匀后配制成溶剂；
(2)按配方计量好色浆，色浆置于磁力搅拌机上，搅拌速度为150转/分钟；
(3)将混合均匀的溶剂以每秒2～3滴的速率缓慢滴加到色浆中；
(4)待溶剂滴加完以后，继续搅拌15分钟后停止；
(5)用孔径为0.8微米的滤器过滤，得到喷墨打印用墨水。
将制备的喷墨打印颜料墨水填充到墨盒中，用爱普生STYLUS C67(EPSON STYLUS C67)打印机在照片纸上打印实地色块，打印机设置中纸张类型选择普通纸，测试结果见表1。
实施例2：
一种喷墨打印颜料墨水，其中色浆选用黑色色浆(颜料为颜料黑C.I.P.B.7)，重量百分比为20％，渗透剂选用N-甲基-2-吡咯烷酮和乙二醇乙醚的混合物，重量百分比各为10％和4％，保湿剂选用丙三醇，重量百分比为2％，表面活性剂选用罗门哈斯公司的产品Triton X-100，重量百分比为1.2％，pH调节剂选用三乙胺，重量百分比为0.8％，树脂选用苯乙烯丙烯酸树脂，重量百分比为2％，去离子水为60.0％。
这种喷墨打印颜料墨水的制备方法包括以下步骤：
(1)按配方计量出色浆以外的所有组份，混合均匀后配制成溶剂；
(2)按配方计量好色浆，色浆置于磁力搅拌机上，搅拌速度为150转/分钟；
(3)将混合均匀的溶剂以每秒2～3滴的速率缓慢滴加到色浆中；
(4)待溶剂滴加完以后，继续搅拌15分钟后停止；
(5)用孔径为0.8微米的滤器过滤，得到喷墨打印用墨水。
将制备的喷墨打印颜料墨水填充到墨盒中，用爱普生STYLUS C67打印机在照片纸上打印实地色块，打印机设置中纸张类型选择普通纸，测试结果见表1。
比较例1：与本发明所涉配方相比，原有技术中的喷墨打印颜料墨水由重量百分比为20％的市售黑色色浆(颜料为颜料黑C.I.P.B.7)，重量百分比各为10％的N-甲基-2-吡咯烷酮和4％的乙二醇乙醚的混合物作渗透剂，重量百分比为2％丙三醇为保湿剂，重量百分比为1.2％的Triton X-100作表面活性剂，重量百分比为0.2％的三乙胺做pH调节剂用，去离子水为62.6％，它的制备方法同本实施例所涉的制备方法，测试结果见表1。
比较例2：一种喷墨打印颜料墨水由重量百分比为20％的黑色色浆(颜料为颜料黑C.I.P.B.7)，重量百分比各为10％的N-甲基-2-吡咯烷酮和4％的乙二醇乙醚的混合物作渗透剂，重量百分比为2％丙三醇为保湿剂，重量百分比为1.2％的Triton X-100作表面活性剂，重量百分比为0.8％的三乙胺做pH调节剂用，重量百分比为2％的树脂，树脂为中国专利200510137886.5中提到的Joncryl 586树脂，和重量百分比为60％的去离子水组成，它的制备方法同实施例1所涉的制备方法，测试结果见表1中比较例2。
表1
| 树脂用量(按固体份计算) | 树脂分子量g/mol | 树脂酸值mgKOH/g | 树脂Tg℃ | 60°光泽度 | 反射密度 | 耐擦性 | 稳定性 | 干燥时间 | |
| 实施例1 | 2％ | 8100 | 53 | 50 | 24.1 | 2.05 | 2 | 1 | ＜15s |
| 实施例2 | 2％ | 12500 | 213 | 73 | 48.7 | 2.07 | 1 | 1 | ＜10s |
| 比较例1 | / | / | / | / | 16.3 | 1.80 | 3 | 1 | ＜10s |
| 比较例2 | 2％ | 4500 | 108 | 60 | 20.6 | 1.85 | 2 | 1 | ＜15s |
根据表1的结果，在黑色喷墨打印颜料墨水中通过对所添加树脂的改变可以获得较好的光泽度和耐擦性，并能提高反射密度，而且添加树脂后不会影响墨水的稳定性和干燥时间。表1中比较例2所使用的苯乙烯丙烯酸树脂Joncryl 586并没有获得满意的光泽度和耐擦性，并且对反射密度没有明显提高。
实施例3：
一种喷墨打印颜料墨水，其中色浆选用自制的品红色色浆(颜料为颜料红C.I.P.R.122)，重量百分比为40％，渗透剂选用N-甲基-2-吡咯烷酮和二乙二醇丁醚的混合物，重量百分比各为8％和1％，保湿剂选用丙三醇，重量百分比为4％，表面活性剂选用罗门哈斯公司的产品Triton X-100，重量百分比为1.2％，pH调节剂选用三乙胺，重量百分比为0.8％，树脂选用羧酸化丙烯酸共聚物，重量百分比为2％，去离子水为43.0％。
这种喷墨打印颜料墨水的制备方法包括以下步骤：
(1)按配方计量出色浆以外的所有组份，混合均匀后配制成溶剂；
(2)按配方计量好色浆，色浆置于磁力搅拌机上，搅拌速度为150转/分钟；
(3)将混合均匀的溶剂以每秒2～3滴的速率缓慢滴加到色浆中；
(4)待溶剂滴加完以后，继续搅拌15分钟后停止；
(5)用孔径为0.8微米的滤器过滤，得到喷墨打印用墨水。
将制备的喷墨打印颜料墨水填充到墨盒中，用爱普生STYLUS C67打印机在照片纸上打印实地色块，打印机设置中纸张类型选择普通纸，测试结果见表2。
与本发明所涉配方相比，原有技术中的喷墨打印颜料墨水由重量百分比为40％的品红色色浆(颜料红C.I.P.R.122)，重量百分比各为8％的N-甲基-2-吡咯烷酮和1％的二乙二醇丁醚的混合物作渗透剂，重量百分比为4％丙三醇为保湿剂，重量百分比为1.2％的罗门哈斯公司的产品TritonX-100作表面活性剂，重量百分比为0.2％的三乙胺做pH调节剂用，去离子水为45.6％，它的制备方法同本实施例所涉的制备方法，测试结果见表2中比较例3。
表2
| 颜料含量 | 树脂用量(按固体份计算) | 树脂酸值mgKOH/g | 60°光泽度 | 反射密度 | 耐擦性 | 稳定性 | 干燥时间 | |
| 实施例3 | 4％ | 2％ | 64 | 84.5 | 1.3 | 1 | 2 | ＜10s |
| 比较例3 | 4％ | / | / | 72.8 | 1.2 | 2 | 2 | ＜10s |
根据表2的结果，在品红色喷墨打印颜料墨水中添加羧酸化丙烯酸共聚物可以获得较好的光泽度和耐擦性，并能提高反射密度，而且添加树脂后不会影响墨水的稳定性和干燥时间。比较例3中没有加入树脂，光泽度和耐擦性都不够满意。
Claims (6)
1.一种喷墨打印颜料墨水，是由色浆、树脂、pH调节剂和去离子水混合组成，其特征在于色浆重量百分组成为10～50％，树脂重量百分组成为0.1～3％，pH调节剂重量百分组成为0.1～2％，其余为去离子水。
2.根据权利要求1所说的一种喷墨打印颜料墨水，其特征在于颜料墨水是一种水性纳米颜料墨水，墨水中颜料颗粒的粒径D50为30～300nm。
3.根据权利要求1所说的一种喷墨打印颜料墨水，其特征在于所说色浆包含的颜料是颜料黑C.I.P.B.7、颜料蓝系列、颜料红系列、颜料黄系列、颜料紫系列和颜料绿系列中的一种或两种及其以上组合；其中所说的颜料蓝系列是颜料蓝C.I.P.B.1、颜料蓝C.I.P.B.2、颜料蓝C.I.P.B.3、颜料蓝C.I.P.B.4、颜料蓝C.I.P.B.15:3、颜料蓝C.I.P.B.15:4和颜料蓝C.I.P.B.60；颜料红系列是颜料红C.I.P.R.5、颜料红C.I.P.R.7、颜料红C.I.P.R.12、颜料红C.I.P.R.48、颜料红C.I.P.R.53:1、颜料红C.I.P.R.57、颜料红C.I.P.R.112、颜料红C.I.P.R.122、颜料红C.I.P.R.123、颜料红C.I.P.R.168、颜料红C.I.P.R.177、颜料红C.I.P.R.184、颜料红C.I.P.R.194、颜料红C.I.P.R.202、颜料红C.I.P.R.209和颜料红C.I.P.R.224；颜料黄系列是颜料黄C.I.P.Y.1、颜料黄C.I.P.Y.2、颜料黄C.I.P.Y.3、颜料黄C.I.P.Y.12、颜料黄C.I.P.Y.13、颜料黄C.I.P.Y.14、颜料黄C.I.P.Y.16、颜料黄C.I.P.Y.17、颜料黄C.I.P.Y.73、颜料黄C.I.P.Y.74、颜料黄C.I.P.Y.75、颜料黄C.I.P.Y 83、颜料黄C.I.P.Y 93、颜料黄C.I.P.Y.95、颜料黄C.I.P.Y.97、颜料黄C.I.P.Y.98、颜料黄C.I.P.Y.114、颜料黄C.I.P.Y.128、颜料黄C.I.P.Y.129、颜料黄C.I.P.Y.151和颜料黄C.I.P.Y.154；颜料紫系列是颜料紫C.I.P.V.19、颜料紫C.I.P.V 23和颜料紫C.I.P.V.37；颜料绿系列是颜料绿C.I.P.G.7和颜料绿C.I.P.G.36。
4.根据权利要求1所说的一种喷墨打印颜料墨水，其特征在于所说的树脂至少包含一种水溶性树脂，它的酸值在45mgKOH/g～250mgKOH/g，其分子量在4500～10万，玻璃化温度在45℃～120℃；树脂分子量进一步优选为8000～30000；其玻璃化温度优选为55℃～120℃，玻璃化温度进一步优选在60℃～100℃。
5.根据权利要求4所说的一种喷墨打印颜料墨水，其特征在于所说的水溶性树脂是苯乙烯丙烯酸树脂或羧酸化丙烯酸共聚物。
6.根据权利要求1所说的一种喷墨打印颜料墨水，其特征在于所说的pH调节剂是氨水、三乙胺、三乙醇胺、氢氧化钾、氢氧化钠、N，N-二甲基乙醇胺中的一种或一种以上的组合。
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