CN101624492B - 紫外光固化墨水 - Google Patents
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Abstract
紫外光固化墨水，其至少含有预聚物、聚合性化合物、颜料、光引发剂、表面流动控制剂，其中，聚合性化合物至少包括一种单官能团烯属酰胺类化合物。除具有环保、可以打印在玻璃、陶瓷、灯箱布、PVC布上等优点外，还具有粘度小、固化性能好等优点，可用于高精度UV打印装置。
Description
技术领域
本发明涉及一种紫外光(UV)固化墨水，特别是适用于高精度喷墨打印装置的UV固化墨水。
背景技术
喷墨打印方法是一种使墨水组合物的小液滴分散，附着在纸等记录介质上进行打印的打印方法。因该种方法具有高速打印分辨率、高品质图像等特性，所以得到广泛应用。
近几年来，以应用英国XAAR公司、美国SPECETR公司、柯达公司生产的喷头为主的UV打印装置可以在玻璃、陶瓷、灯箱布、PVC布硬质底材、PVC布软质底材等材料上进行打印，并可以取得令人满意的结果。但由于普通UV打印装置的喷头精度在720dpiD左右，无法进行数码照片等高精度打印。目前可满足人们对高精度照片打印要求的喷墨打印装置配置的高精度打印喷头的精度在1440×1440dpi以上，最高可达5760×1440dpi，其对墨水粘度要求极高，目前还没有紫外光固化墨水可用于该种高精度打印装置上。
CN 1632006A号中国发明专利申请公开一种数码平板喷绘机用紫外光固化油墨，以重量百分比计，包括：5-25％的预聚物、60-80％的活性单体、1-5％的颜料、3-8％的光引发剂、0.1-1％的表面活性剂、0.5-3％的分散剂。其中，活性单体为单官能团单体、双官能团单体及三官能团或多官能团单体的混合物。该种UV固化墨水虽然具有较好的粘度，用于普通的UV打印装置可以取得良好的打印效果，但因其粘度相对较大，不能应用于高精度打印装置上。
发明内容
本发明要解决的技术问题之一是提供一种适用于高精度打印装置的紫外光固化墨水。
为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：紫外光固化墨水，其至少含有预聚物、至少包括一种单官能团烯属酰胺类化合物的聚合性化合物、颜料、光引发剂、表面流动控制剂，其特征在于：所述预聚物选自室温下粘度小于等于600厘泊的超支化聚酯丙烯酸酯，所述超支化聚酯丙烯酸酯的重量占所述紫外光固化墨水总重量的5-10％。
较好的方案为单官能团烯属酰胺类化合物选自N-乙烯基己内酰胺、N，N-二甲基丙烯酰胺、N，N-二乙基-2-丙烯酰胺、N-乙烯基甲酰胺、N，N-二丙基丙烯酰胺中的一种或多种。
再好的方案为单官能团烯属酰胺类化合物的重量占紫外光固化墨水总量的25％--65％。
再好的方案为紫外光固化墨水在25℃条件下的粘度为1-10厘泊。
再好的方案为紫外光固化墨水在25℃条件下的粘度为2-7厘泊。
再好的方案为聚合性化合物进一步包括单官能团活性单体B，单官能团活性单体B选自2(2-乙氧基乙氧基)乙基丙烯酸酯、四氢呋喃丙烯酸酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸异癸酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸十三烷基酯、丙烯酸异冰片酯、C8-C10丙烯酸酯、2-苯氧基乙基丙烯酸酯、(4)乙氧化壬基苯酚甲基丙烯酸酯、三乙二醇二烯基醚及1、4-丁二醇乙烯基醚中的一种或几种。
再好的方案是单官能团活性单体B的重量占紫外光固化墨水总量的5-15％。
本发明的紫外光固化墨水通过在墨水中含有活性好、粘度低的烯属丙烯酰胺类化合物，可使墨水粘度有效降低，从而适合于高精度的UV喷墨打印装置。
本发明要解决的技术问题之二是上述紫外光固化墨水在高精度UV打印装置上的应用。
为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是上述墨水在打印头精度在1440×1440dpi至5760×1440dpi间的高精度UV打印装置上的应用。
具体实施方式
本发明所述的紫外光固化墨水通过以下方法制备：
1、按一定比例准备好单官能团烯属酰胺类化合物、分散剂、颜料、单官能团单体、双官能团单体、三官能团及以上官能团单体、预聚物、光引发剂、表面流动助剂、稳定剂等。
2、在50％单功能团烯属酰胺类化合物中加入分散剂，搅拌均匀，加入颜料，混合均匀，研磨至细度0.3um以下，制成浆料。
3、将余下的50％的单官能团烯属酰胺类化合物与其他的单体(单官能、双官能、三官能团及以上官能团单体)混合，加入光引发剂，搅拌至溶解完全。
4、加入步骤2所制浆料，搅拌均匀，加入全部高反应活性的预聚物、表面流动助剂、稳定剂。
5、全部物料加入后，分散2小时，静置，过滤后得到所述的紫外光固化墨水。
作为本发明紫外光固化墨水所含预聚物，预聚物可以选择高反应活性丙烯酸酯，因为它们具有较高的光固化速度、良好的附着力、柔韧性、耐磨性、耐低温性及突出的高弹性和伸长率。高反应活性丙烯酸酯的用量会影响墨水的粘度及反应活性。一般情况下，用量大，墨水的粘度大，用量少，墨水的反应活性低。本发明中，高反应活性丙烯酸酯的重量可以占到紫外光固化墨水总量的5-10％。为保证在低粘度的同时拥有更佳的固化性能，高反应活性丙烯酸酯优选在室温下粘度小于等于600厘泊的超支化聚酯丙烯酸酯，可以举出的该种超支化聚酯丙烯酸酯的商品名有：沙多玛生产的CN2302、CN2301、CN2300等，长兴化学工业股份有限公司的6361-100、6362-100。
作为本发明紫外线固化墨水所含的聚合性化合物，是指能够成为高分子基本结构的构成单元的分子，也称为光聚合性单体，包括单官能团活性分子、双官能团活性分子、三个以上官能团的活性分子。
作为本发明紫外线固化墨水所含的聚合性化合物，其至少包括一种单官能团的烯属丙烯酰胺类化合物。单官能团烯属丙烯酰胺类化合物可以是N-乙烯基己内酰胺、N，N-二甲基丙烯酰胺、N，N-二乙基-2-丙烯酰胺、N-乙烯基甲酰胺、N，N-二丙基丙烯酰胺中的一种或多种。单官能团的烯属丙烯酰胺类化合物的用量会影响墨水的粘度及反应活性。一般情况下，用量过大会导致墨水的反应活性太低，用量太少会导致墨水的粘度太高。为使紫外线固化墨水的粘度和反应活性更符合高精度UV打印装置的要 求，本发明紫外光固化墨水中单官能团烯属丙烯酰胺类化合物的重量优选占紫外线固化墨水总量的25-65％，更优选39-60％。
作为本发明紫外线固化墨水所含的聚合性化合物，其还可以同时包括其它的单官能团活性单体，以下简称为单官能团活性单体B。本发明对单官能团活性单体B的用量没有特别限制，优选单官能团活性单体B占紫外光固化墨水总量的5-15％。单官能团活性单体B和单官能团的烯属丙烯酰胺类化合物的优选总重占紫外光固化墨水总重量的40-70％，更优选54-65％。本发明对单官能团活性单体B没有特别限定，只要是能够通过光聚合引发剂产生的自由基或离子而聚合的单官能团化合物即可。作为单官能团活性单体B的代表例子，其可以是2(2-乙氧基乙氧基)乙基丙烯酸酯(EOEOEA)、四氢呋喃丙烯酸酯(THFA)、丙烯酸月桂酯(LA)、丙烯酸异癸酯、丙烯酸异辛酯(ODA)、2-苯氧基乙基丙烯酸酯(PHEA)、(4)乙氧化壬基苯酚甲基丙烯酸酯、三乙二醇二烯基醚(DVE-3)及1、4-丁二醇乙烯基醚(HBVE)中的一种或几种。
作为本发明紫外线固化墨水所含的聚合性化合物，其还可以同时包括占紫外光墨水总重量0-20％的一种或多种双官能团活性单体、0-10％的一种或多种三官能团以上的活性单体。它们的作用是增加墨水的反应活性，同时又不会导致墨水的粘度增高太多。或者说双官能团活性单体和三官能团以上的活性单体可以使紫外光固化墨水在低粘度时，具有较好的固化性能。作为双官能团活性单体的代表例子，可以举出的有：1，6-己二醉二丙烯酯酯(HDDA)；乙氧化1，6-己二醉二丙烯酯酯(EO2HDDA)；二丙二醇二丙烯酸酯(DPGDA)；三丙二醇二丙烯酸酯(TPGDA)；1，4丁二醇二丙烯酸酯1，4-(BDDA)；新戊二醇二丙烯酸酯(NPGDA)；丙氧化新戊二醇二丙烯酸酯(PO2NPGDA)。作为三官能团以上活性单体的代表例子，可以举出的有：三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)；乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯 (EO3TMPTA)；季戊四醇四丙烯酸酯(PETA)；乙氧化季戊四醇四丙烯酸酯(EO4PETA)；二季戊四醇五/六丙烯酸酯(DPHA)。
作为本发明紫外线固化墨水所含的颜料，墨水中的颜料从下表中选用：C.I.Pigment Black 6；C.I.Pigment Black 7；C.I.Pigment Yellow 74、155、151、213、14、180、150、83；C.I.Pigment Red 122、170、176、185、202、254、3、7、53:1、57:1；C.I.Pigment Blue 15:31、15:4、15、15:2、16、22、60、1、2、3；C.I.Pigment Violet 19。优选的，颜料的重量占紫外光墨水总量的1-5％。
作为本发明紫外线固化墨水所含的光引发剂，可以举出的商品化名称为：美国汽巴公司生产的IRGACURE 127、IRGACURE184、IRGACURE2959、IRGACURE651、IRGACURE369、IRGACURE907、IRGACURE1300、IRGACURE819、IRGACURE784、DarocurITX、Darocur4265、Lucerin TPO等。光引发剂的重量含量优选为紫外光墨水总量的5-15％，当含量低于5％时，无法完成固化反应，含量高于15％时，将对墨水的贮存性造成不良影响。光引发剂优选使用缓解氧阻聚效果好的IRGACURE 127，或将IRGACURE 127与其它光引发剂配合使用。其中，IRGACURE 127的优选重量含量为紫外光墨水总量的2-10％。
为缩短研磨时间和提高紫外光固化墨水的稳定性能，本发明紫外光固化墨水还可以加入一种或多种分散剂。对分散剂没有严格的限制，可以与现有紫外光固化墨水所用的分散剂相同。可以举出的分散剂的商品名称包括：毕克化学的Disperbyk-111、-162、-163、168；路博润的Solsperse5000、12000、22000、24000、32000、32500、36000、39000；德固萨的Dispers710、685、652、655；埃夫卡的EFKA Additives4030、4330。本发明 紫外光固化墨水所含分散剂的优选重量用量为紫外光固化墨水总量的1-5％。
为了使紫外光固化墨水有良好的流动性能及对基材的优良润湿性能，可以加入占墨水总重量0.1-1.5％的一种或多种表面流动控制剂。可以举出的表面流动控制剂的商品名称有迪高的TEGORad 2100、2250、2300、2500、2600；毕克化学的BYK333、307、306、354、3500、3570；埃夫卡的EFKA-3600。
提高墨水的贮存稳定性，还可以加入0.1-1％的稳定剂，可以举出的稳定剂的商品名称有：RAHN的Genorad 16、Genorad18、Genorad 20；CIBA的Irgastab UV10、Irgastab UV22、Tinuvin460、CGS20；氰特的S100、S110、S120、S130。
本发明的紫外光固化墨水不但可以打印在玻璃、陶瓷、灯箱布、PVC布等介质上，而且其可挥发物(VOC)几乎为0，能使得工作环境更加环保。此外，本发明的紫外光固化墨水相对于未添加烯属酰胺类化合物的紫外光固化墨水具有更小粘度、更好的固化性能。在25℃时，本发明紫外光固化墨水的粘度可达到3-7厘泊，因此可用于高精度UV打印装置。当其用于喷头精度在1440×1440dpi以上，甚至在5760×1440dpi以上的打印装置时，亦能够流畅地从喷头中喷出，并具有优异的固化性能，因此输出的图像具很高的分辩率，可适用于数码照片的打印。
实施例
以下通过具体实施例来详细说明本发明，但本发明并不局限于此。
分别调制表1-4所示各组成的紫外光固化墨水。
表1黑色
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 比较例1 | 比较例2 | |
| N-乙烯基己内酰胺 | 55 | 28.6 | 60 | ||
| EOEOEA | 10 | 32 | 0 | 46 | 50.6 |
| NPGDA | 6 | 7 | 16 | 12 | |
| PETA | 6 | 10 | 8 | 12 | 10 |
| CN2300 | 5.6 | 10 | 8.6 | 8.6 | 10 |
| C.I.Pigment Black 7 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 |
| Dispers 685 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 |
| IRGACURE 127 | 6 | 0 | 6 | 6 | 6 |
| IRGACURE 907 | 2 | 4 | 2 | 2 | 2 |
| IRGACURE 184 | 6 | ||||
| Lucerin TPO | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 |
| DarocurITX | 1 | 1 | 1 | 1 | |
| BYK3500 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 |
| Irgastab UV10 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 |
| 粘度(25℃)，cps | 4.5 | 5.5 | 4.1 | 14.5 | 10.7 |
表2蓝色
| 实施例4 | 实施例5 | 比较3 | 比较4 | |
| N-乙烯基己内酰胺 | 52 | 49.6 | ||
| IBOA | 10 | 10 | 62 | 54 |
| NPGDA | 5.6 | 5.6 | 5.6 | |
| PETA | 5 | 8 | 5 | 8 |
| CN2300 | 6 | 10 | 6 | 10 |
| C.I.Pigment Blue 15:3 | 4 | 4 | 4 | 4 |
| Solsperse32000 | 4 | 4 | 4 | 4 |
| IRGACURE 127 | 7 | 3 | 7 | 3 |
| IRGACURE 907 | 2 | 7 | 2 | 7 |
| Lucerin TPO | 2 | 2 | 2 | 2 |
| IRGACURE 651 | 2 | 2 | ||
| DarocurITX | 2 | 2 | ||
| BYK3500 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 |
| Irgastab UV10 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 |
| 粘度(25℃)，cps | 4.8 | 5.2 | 10.8 | 11.5 |
表3红色
| 实施例6 | 实施例7 | 比较5 | 比较6 | |
| N-乙烯基己内酰胺 | 56.6 | 39.6 | ||
| IBOA | 49.6 | 35.6 | ||
| EOEOEO | 15 | 5 | 9 | |
| NPGDA | 10 | 4 | 10 | 10 |
| TMPTA | 6 | 10 | ||
| CN2300 | 8 | 8 | 8 | 8 |
| 6361-100 | 4 | 6 | 6 | 6 |
| C.I.Pigment Red 170 | 4 | 4 | 4 | 4 |
| Solsperse32000 | 4 | 4 | 4 | 4 |
| IRGACURE 127 | 2 | 2 | 2 | 2 |
| IRGACURE 907 | 5 | 5 | 5 | 5 |
| Lucerin TPO | 1 | 1 | 1 | 1 |
| IRGACURE 651 | 3 | 3 | 3 | 3 |
| DarocurITX | 2 | 2 | 2 | 2 |
| BYK3500 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 |
| Irgastab UV10 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 |
| 粘度(25℃)，cps | 4.6 | 5.2 | 12.2 | 15.4 |
表4黄色
| 实施例8 | 实施例9 | 比较7 | 比较8 | |
| N-乙烯基己内酰胺 | 46.6 | 57.6 | ||
| EOEOEA | 10 | 5 | 56.6 | 42.6 |
| NPGDA | 7 | |||
| TMPTA | 7 | 5 | ||
| PETA | 8 | 10 | 8 | 5 |
| 6361-100 | 6 | 6 | 6 | 25 |
| C.I.Pigment Yellow150 | 5 | 5 | 5 | |
| C.I.Pigment Blue 15:3 | 4 | |||
| Solsperse32000 | 4 | 4 | 4 | 4 |
| IRGACURE 127 | 7 | 7 | 7 | 7 |
| Lucerin TPO | 2 | 2 | 2 | 2 |
| IRGACURE 651 | 4 | 4 | 4 | 4 |
| BYK3500 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 |
| Irgastab UV10 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 |
| 粘度(25℃)，cps | 6.2 | 4.4 | 13.5 | 12.7 |
从表1至表4可以看出，在聚合性化合物和预聚物的总含量基本相同的条件下，本发明的紫外光固化墨水的粘度在1-10厘泊之间，甚至可达至2-7厘泊，均低于现有技术中紫外光固化墨水的粘度，
将实施例1-9以及比较例1-4的紫外光固化墨水分别取200ml，在打印精度为1440*1440dpi的高精度UV打印装置上进行单色块打印，打印结果见表5。
表5
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | |
| 流畅性 | A | A | A | A | A |
| 实施例6 | 实施例7 | 实施例8 | 实施例9 | 比较例1 | 比较例2 | |
| 流畅性 | A | A | A | A | C | B |
| 比较例3 | 比较例4 | 比较例5 | 比较例6 | 比较例7 | 比较例8 | |
| 流畅性 | B | C | C | C | C | C |
评价指标：
A：从开始打印至200ML用完，不出现白线
B：200ML墨水尚未打完，出现白线
C：无法完成打印任务
从表5可以看出，本发明紫外光固化墨水相比现有技术中的紫外光固化墨水，在高精度UV打印装置上进行打印的打印效果更好。
本发明的技术构思并不仅限于上述实施例，还可以依据本发明的构思得到许多不同的具体方案，此等微小改变均属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.紫外光固化墨水，至少含有预聚物、至少包括一种单官能团烯属酰胺类化合物的聚合性化合物、颜料、光引发剂、表面流动控制剂，其特征在于：所述预聚物选自室温下粘度小于等于600厘泊的超支化聚酯丙烯酸酯，所述超支化聚酯丙烯酸酯的重量占所述紫外光固化墨水总重量的5-10％；所述单官能团烯属酰胺类化合物的重量占所述紫外光固化墨水总重量的25％--65％。
2.根据权利要求1所述紫外光固化墨水，其特征在于：
所述单官能团烯属酰胺类化合物选自N-乙烯基己内酰胺、N，N-二甲基丙烯酰胺、N，N-二乙基-2-丙烯酰胺、N-乙烯基甲酰胺、N，N-二丙基丙烯酰胺中的一种或多种。
3.根据权利要求2所述紫外光固化墨水，其特征在于：
所述聚合性化合物进一步包含占所述紫外光固化墨水总重量0-20％的双官能团活性单体。
4.根据权利要求3所述紫外光固化墨水，其特征在于：
所述聚合性化合物进一步包含占所述紫外光固化墨水总重量0-10％的具有三个以上官能团的活性单体。
5.根据权利要求1至4任一项所述紫外光固化墨水，其特征在于：
所述紫外光固化墨水在25℃条件下的粘度为1-10厘泊。
6.根据权利要求5所述紫外光固化墨水，其特征在于：
所述紫外光固化墨水在25℃条件下的粘度为2-7厘泊。
7.根据权利要求6所述紫外光固化墨水，其特征在于：
所述聚合性化合物进一步包括单官能团活性单体B，所述单官能团活性单体B选自2(2-乙氧基乙氧基)乙基丙烯酸酯、四氢呋喃丙烯酸酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸异癸酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸十三烷基酯、丙烯酸异冰片酯、C8-C10丙烯酸酯、2-苯氧基乙基丙烯酸酯、(4)乙氧化壬基苯酚甲基丙烯酸酯、三乙二醇二烯基醚及1、4-丁二醇乙烯基醚中的一种或几种。
8.根据权利要求7所述紫外光固化墨水，其特征在于：
所述单官能团活性单体B的重量占所述紫外光固化墨水总重量的5-25％。
9.根据权利要求1-4任一项所述紫外光固化墨水，其特征在于：
所述聚合性化合物进一步包括单官能团活性单体B，所述单官能团活性单体B选自2(2-乙氧基乙氧基)乙基丙烯酸酯、四氢呋喃丙烯酸酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸异癸酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸十三烷基酯、丙烯酸异冰片酯、C8-C10丙烯酸酯、2-苯氧基乙基丙烯酸酯、(4)乙氧化壬基苯酚甲基丙烯酸酯、三乙二醇二烯基醚及1、4-丁二醇乙烯基醚中的一种或几种。
10.权利要求1-9任一项所述紫外光固化墨水在打印头精度在1440×1440dpi至5760×1440dpi间的高精度UV打印装置上的应用。
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