CN101457041B - 一种高光密度,低渗透性的黑色颜料墨水组合物及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高光密度，低渗透性的黑色颜料墨水组合物，色料为至少一种自分散型碳黑颜料，一种低渗透性有机溶剂丙三醇，至少一种多羟基醇，一种表面活性剂，一种偏碱性的中合液，色料选自市售的水性自分散型碳黑色浆，即CAB-O-JET300、或CAB-O-JET200、或Acryjet extreme Black170；Acryjet extreme Black 125、或Aqua Black 8000中的至少一种或一种以上的混合物，色料折算成碳黑固含量一般在3％-4.5％，所述丙三醇用量一般在5％-15％，多羟基醇用量为6％-10％，所述表面活性剂选自非离子型的炔属二醇氧化乙烯加和物，用量在0.01％-2％，所述中和液的pH值大于9，中合液的使用量一般在3..5％-5.5％。本发明可实现在不同打印介质上获得较高的光密度值，缓解了图像质量对打印介质的依赖性。这种墨水即使在循环使用的介质上也能打印出清晰乌黑的字符，具有墨水稳定性好，喷射流畅，打印头耐用等优点。

Description

一种高光密度，低渗透性的黑色颜料墨水组合物及其制备方法 

技术领域

本发明涉及一种喷墨打印机用黑色颜料墨水组成及其制备方法。具体说涉及一种适用介质广泛，高光密度，低渗透性的黑色颜料墨水组合物及其制备方法 

背景技术

由于颜料墨水中存在一定粒径的颜料颗粒，打印流畅性和间歇打印性能，即再喷射稳定性是被特别关注的。 

为了保证流畅性和间歇打印性能，市售的颜料墨水中通常被加入大量的有机溶剂用以改善打印头保湿性能和喷墨流畅性功能如乙二醇，二甘醇，a-吡咯烷酮，N-甲基吡咯烷酮，特别是乙二醇单甲醚`乙二醇单丁醚等醇醚类溶剂。 

墨水通常还会被加入一定量的表面活性剂，如烷基酚聚氧乙烯醚`烷基磺酸钠等等用来降低表面张力，改善打印流畅性。 

由于上述有机溶剂和表面活性剂通常使墨水具有较强的渗透能力，使得墨水在介质上渗透速度很快，色料随溶剂同时快速渗入纸面深层，纸张表面颜色变浅。由于不同纸张表面处理方法不同，墨水在介质上渗透能力不同，以至相同墨水在不同介质上表现出颜色深浅差异很大。打印字符质量对介质的依赖性很大。 

为了获得多种介质上色密度相对均衡，有些配方采取加大色料用量(色料用量过饱和)的方法，以掩盖纸面泛白现象，但这不仅会使成本变得难以接受，还会引起墨水稳定性的变差，或者打印头耐用性能下降，严重者会引起打印头堵塞。 

发明内容

本发明的目的是提供一种高光密度，低渗透性的黑色颜料墨水组合物及其制备方法，可以使较少的色料用量，达到较高的色密度，在各种不同介质上颜色差异相对较小，而且墨水具有稳定性好，不堵头，间歇打印性能好，打印头耐用等优点。 

一种高光密度，低渗透性的黑色颜料墨水组合物，所述组合物包括防腐剂，其特征在于： 

所述组合物包括以下成分：色料为至少一种自分散型碳黑颜料，一种低渗透性有机溶剂丙三醇，至少一种多羟基醇，一种表面活性剂，一种偏碱性的中合液， 

所述色料选自市售的水性自分散型碳黑色浆，即CAB-O-JET300、或CAB-O-JET200、或Acryjet extreme Black 170；Acryjet extreme Black125、或Aqua Black 8000中的至少一种或一种以上的混合物， 

所述色料折算成碳黑固含量一般在3％-4.5％， 

所述丙三醇用量一般在5％-15％， 

所述多羟基醇包括TMP、木糖醇、山梨醇中的至少一种或一种以上，多羟基醇用量为6％-10％， 

所述表面活性剂选自非离子型的炔属二醇氧化乙烯加和物，特别是作为乙炔二醇氧化乙烯加和物，ACETYLENOL E100/EH、或/SULFYNOL465/104E或OLIFINE E1010，表面活性剂用量在0.01％-2％， 

所述中和液选用一种酸酐和一种氨，以偏苯三甲酸单酐加入1.05-1.8倍当量浓度的氨水中和，优选1.1-1.4形成的以盐为主的中和液，其中碱是微过量的，中和液的pH值大于9，中合液的使用量一般在3..5％-5.5％。 

根据本发明的一种高光密度，低渗透性的黑色颜料墨水组合物，其特征在于： 

所述色料折算成碳黑固含量一般在3.5％-4.0％。 

所述丙三醇用量一般在8％-12％， 

所述多羟基醇包括TMP、木糖醇、山梨醇中的至少一种或一种以上，多羟基醇用量为8％， 

所述表面活性剂用量在0.05％-0.1％， 

所述中和液选用一种酸酐和一种氨，以偏苯三甲酸单酐加入1.1-1.4倍当量浓度的氨水中和形成的以盐为主的中和液，其中碱是微过量的，中和液的pH值大于9，中和液的使用量一般在3.8％-4.2％。 

根据本发明所述的一种高光密度，低渗透性的黑色颜料墨水组合物的制备方法，其特征在于：墨水组合物中的中和液用下列方法配置： 

1)中和液制备：选用一倍的偏苯三甲酸单酐加入去离子水，室温下搅拌使其充分溶解，，加入1.2倍当量浓度的氨中和，形成的含盐的中合液， 

4)将多羟基醇在去离子水中搅拌充分溶解，或混合均匀，将表面活性剂中和剂及配方中其它物料逐一加入，搅拌混合均匀。并保持搅拌30-120分钟， 

5)用1.0微米深式过滤器，如1.0微米PULL聚乙烯醇滤芯过滤。 

由于本发明采用了上述技术方案，因此可实现在不同打印介质上获得较高的光密度值，缓解了图像质量对打印介质的依赖性。这种墨水即使在循环使用的介质上也能打印出清晰乌黑的字符，具有墨水稳定性好，喷射流畅，打印头耐用等优点。 

附图说明

图1为根据本发明技术方案和具体实施方式选择的实施例和比较例 

具体实施方式

一种高光密度，低渗透性的黑色颜料墨水组合物，所述组合物包括防腐剂，其特征在于： 

所述组合物包括以下成分：色料为至少一种自分散型碳黑颜料，一种低渗透性有机溶剂丙三醇，至少一种多羟基醇，一种表面活性剂，一种偏碱性的中合液， 

所述色料选自市售的水性自分散型碳黑色浆，即CAB-O-JET300、或CAB-O-JET200、或Acryjet extreme Black 170；Acryjet extreme Black125、或Aqua Black 8000中的至少一种或一种以上的混合物， 

所述色料折算成碳黑固含量一般在约3％-4.5％，优选3.5％-4.0％。 

所述丙三醇用量一般在5％-15％，优选8％-12％， 

所述多羟基醇包括TMP、木糖醇、山梨醇中的至少一种或一种以上，多羟基醇用量为6％-10％， 

所述表面活性剂选自非离子型的炔属二醇氧化乙烯加和物，特别是作为乙炔二醇氧化乙烯加和物，ACETYLENOL E100/EH、或/SULFYNOL465/104E或OLIFINEE1010，表面活性剂用量在0.01％-2％，优选0.05％-0.1％， 

所述中和液选用一种酸酐和一种氨，如，以偏苯三甲酸单酐加入1.05-1.8倍当量浓度的氨水中和，优选1.1-1.4形成的以盐为主的“中和液，其中碱是微 过量的，中和液的pH值大于9，中合液的使用量一般在3..5％-5.5％，优选3.8％-4.2％。 

色浆因碳黑固含量不同，而色浆使用量有很大不同，但折算成碳黑固含量一般在约3％-4.5％即可，优选3.5％-4.0％。 

色料用量过少，打印字符不够乌黑。过多的增加色料用量，，对字符黑度的贡献不明显，从性价比的角度考虑不够合理。过多还会造成喷射流畅性差，甚至引起打印头堵塞。 

色料可以单独使用一种，也可以几种拼混用，如果需要，甚至可以加入市售的染料。 

本发明墨水组合物中的另一主要成分是丙三醇，对保护打印头起到至关重要的作用。特别是对改善间歇打印性能即再喷射稳定性起到至关重要的作用。 

丙三醇用量一般在5％-15％，优选8％-12％，丙三醇用量过少，打印头喷嘴容易干燥，间歇打印性能得不到保证。  丙三醇用量过多，打印印件不易干燥，字符易蹭脏。 

本发明墨水组合物选用另一成分为多羟基醇类物质。这类多羟基醇包括TMP、木糖醇、山梨醇等，多羟基醇在这里不仅能对打印头起到一定的保湿作用，更重要的是可以保证打印输出的字符和图案有理想的光密度和清晰度。。 

可能是分子中具有相对较多支链醇的原因，色料在纸面的渗透力不强，相反，行业内常用的醇醚类溶剂渗透性则很强。多羟基醇组成的色料载体，可以使色料尽可能地保留在纸面上，这样色料对字符黑度发挥的作用会更有效。 

这类多羟基醇，对水的亲和力较好，具有一定的吸湿性，能对打印头起到一定的保护作用，给打印头提供良好的间歇打印性能。 

多羟基醇可以单独使用也可以几种配合使用。 

一般情况下，多羟基醇用量可以大于6％。多羟基醇用量过少，字符黑度不理想，本发明多羟基醇用量选择6％-10％ 

墨水组合物中的表面活性剂可以选自非离子型的炔属二醇氧化乙烯加和物，作为乙炔二醇氧化乙烯加和物如ACETYLENOL E100/EH，/SULFYNOL465/104E，OLIFINE E1010等。 

表面活性剂用量在0.01％-2％，优选0.05％-0.1％。表面活性剂用量过多会造成墨水表面张力低，墨水透印过介质深层，影响字符黑度和清晰度。表面活性剂用量过少，墨水表面张力高，容易发生喷射不流畅，喷墨不细腻，甚至出现白线条等痴病。 

墨水组合物中的另一成分是中和液，即由酸碱反应形成的盐。本发明选用一种酸酐和一种氨，如，偏苯三甲酸单酐加入1.05-1.8倍当量浓度的氨水中和，优选1.1-1.4形成的以盐为主的中和液。由于碱是微过量的，所以中和液是偏碱性的，pH大于9。 

这种中和液在墨水中使用，可以改善黑色字符与彩色底色的互相渗化现象。还可以在一定程度上起到使墨水体系的pH稳定的作用。 

中和液的使用量一般在3..5％-5.5％。优选3.8％-4.2％这样的用量试墨水的pH保持在微弱碱性。而且经过长时间放置，pH的稳定性相对较好。中和液用量过少彩色和黑色图案连接的部分会出现比较严重的色彩互渗问题，而且墨水Ph较低，放置一段时间后会变得更低，体系不稳定中和液用量过大，会造成墨水体系不稳定，颜料大颗粒聚集。中和液严重过量，可以使色料沉淀析出。 

Claims (3)

1.一种高光密度，低渗透性的黑色颜料墨水组合物，所述组合物包括防腐剂，其特征在于：

所述组合物包括以下成分：色料为至少一种自分散型炭黑颜料，一种低渗透性有机溶剂丙三醇，至少一种多羟基醇，一种表面活性剂，一种偏碱性的中和液，

所述色料选自市售的水性自分散型炭黑色浆，即CAB-O-JET300、或CAB-O-JET200、或Acryjet extreme Black 170或Acryjet extreme Black 125中的一种以上的混合物，

所述色料折算成炭黑固含量在3％-4.5％，

所述丙三醇用量在5％-15％，

所述多羟基醇包括TMP、木糖醇、山梨醇中的一种以上，多羟基醇用量为6％-10％，

所述表面活性剂选自非离子型的乙炔二醇氧化乙烯加和物ACETYLENOLE100/EII或OLIFINE E1010，表面活性剂用量在0.01％-2％，

所述中和液选用一种酸酐和一种氨，以偏苯三甲酸单酐加入1.05-1.8倍当量浓度的氨水中和，中和液的pH值大于9，中合液的使用量在3.5％-5.5％。

2.根据权利要求1所述的一种高光密度，低渗透性的黑色颜料墨水组合物，其特征在于：

所述色料折算成炭黑固含量在3.5％-4.0％，

所述丙三醇用量在8％-12％，

所述多羟基醇包括TMP、木糖醇、山梨醇中的一种以上，多羟基醇用量为8％，

所述表面活性剂用量在0.05％-0.1％，

所述中和液选用一种酸酐和一种氨，以偏苯三甲酸单酐加入1.1-1.4倍当量浓度的氨水中和形成的以盐为主的中和液，中和液的pH值大于9，中和液的使用量在3.8％-4.2％。

3.一种根据权利要求1所述的一种高光密度，低渗透性的黑色颜料墨水组合物的制备方法，其特征在于：

1)墨水组合物中的中和液用下列方法配制：选用一倍的偏苯三甲酸单酐加入去离子水，室温下搅拌使其充分溶解，加入1.2倍当量浓度的氨中和，形成的含盐的中和液，

2)将多羟基醇在去离子水中搅拌充分溶解，或混合均匀，将表面活性剂中和剂及配方中其它物料逐一加入，搅拌混合均匀，并保持搅拌30-120分钟，

3)用1.0微米深式过滤器过滤。