CN102464916A - 喷墨打印直接制版的水基墨水及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于印刷制版用水基墨水，具体涉及用于喷墨打印直接制版技术的水基墨水及其制备方法。本发明的喷墨打印直接制版的水基墨水是由粘结剂、表面活性剂及以去离子水为主体的混合溶剂组成，将该墨水通过喷墨打印制版机喷涂在金属基材表面(金属基材可以为铝版、锌版或铜版)，形成图文区域，固化后得到可以直接上机印刷的印版，减少了化学污染及后处理过程，所得印版在上机印刷时具有较高的耐印力(耐印力达到六万印张)，印刷品图文的分辨率较好，能够达到98％以上的网点再现率和175lpi的分辨率。

Description

喷墨打印直接制版的水基墨水及其制备方法

技术领域

本发明属于印刷制版用水基墨水，具体涉及用于喷墨打印直接制版技术的水基墨水及其制备方法。

背景技术

喷墨打印直接制版技术(Inkjet Computer To Plate)是利用喷墨打印机将制版用墨水喷涂在金属版基或聚合物版基表面形成亲油的图文区域，未喷涂墨水的区域为亲水的非图文区域，利用图文区域与非图文区域的亲水与亲油的反差实现印刷的制版技术。喷墨打印直接制版技术避免了曝光、显影等后处理过程，所得印版上机印刷后分辨率和耐印力较好。目前喷墨打印直接制版用墨水主要是弱溶剂墨水，弱溶剂墨水在使用时易堵塞打印机喷头，固化时产生的有毒有害气体会对环境造成污染。水基墨水有良好的打印流畅性，固化时无有毒气体放出，同时通过调整水基墨水的浓度和组成，可以实现较好的图像分辨率和高的耐印力。

目前喷墨打印用水基墨水主要应用于普通纸或带防扩散涂层的纸、胶片、各种纤维类基材。喷墨打印直接制版技术是采用金属基材，要求水基墨水在金属基材上的扩散能够得到有效控制，同时保证图文区域与非图文区域的亲水与亲油的反差，以实现上机印刷时的图像分辨率和耐印力。

在目前的喷墨打印用速干型水基墨水中，以色列的VIM公司推出的喷墨打印直接制版技术中，其墨水采用的是标准的Epson水性墨水，该墨水价格高。而本发明的水基墨水成本低，使喷墨打印直接制版技术更易推广。

发明内容

本发明的目的之一在于避免弱溶剂墨水在喷墨打印直接制版时易堵塞打印机喷头，且固化时产生有毒有害气体的缺点，提供一种用于喷墨打印直接制版技术的水基墨水。

本发明的目的之二是提供一种用于喷墨打印直接制版技术的水基墨水的制备方法。

本发明的喷墨打印直接制版的水基墨水是由粘结剂、表面活性剂及以去离子水为主体的混合溶剂组成，将该墨水通过喷墨打印制版机喷涂在金属基材表面(金属基材可以为铝版、锌版或铜版)，形成图文区域，固化后得到可以直接上机印刷的印版。

本发明的喷墨打印直接制版的水基墨水，以所述水基墨水的总量为基准，该水基墨水的组成及含量为：

粘结剂            20～50wt％

表面活性剂        0.01～1wt％

水溶性有机溶剂    1～20wt％

去离子水          余量

所述的粘结剂选自聚氨酯树脂、环氧树脂、水溶性酚醛树脂、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇和水溶性纤维素所组成的组中的至少一种。

上述粘结剂中的聚氨酯树脂及环氧树脂在形成的水基墨水中属于水乳液体系，聚氨酯树脂及环氧树脂在水基墨水中的分散粒径都为100nm以下，zeta电位都为45～60mv。

所述的水溶性酚醛树脂的数均分子量为200～1000。

所述的表面活性剂可选自阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂或非离子表面活性剂中的一种；优选是阴离子表面活性剂。

所述的阳离子表面活性剂选自铵盐、杂环类阳离子表面活性剂中的一种。

所述的铵盐选自十六烷基二甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵等中的一种。

所述的杂环类阳离子表面活性选自咪唑啉、三嗪类衍生物等中的一种。

所述的三嗪类衍生物选自均三嗪、溴代三嗪等中的一种。

所述的阴离子表面活性剂选自羧酸盐、磺酸盐、硫酸盐和磷酸酯盐等中的一种。

所述的羧酸盐可以是硬脂酸钾、硬脂酸钠、硬脂酸铵和三乙醇铵中的一种。

所述的磺酸盐可以是十二烷基苯磺酸钠。

所述的硫酸盐可以是十二烷基硫酸钠或月桂醇硫酸钠。

所述的磷酸酯盐可以是脂肪醇醚磷酸酯钾盐或脂肪醇醚磷酸酯钠盐。

所述的非离子表面活性剂选自烷基酚聚氧乙烯醚、聚氧乙烯胺和聚氧乙烯酰胺等中的一种。

所述的水溶性有机溶剂选自甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、正丁醇、叔丁醇、乙腈、四氢呋喃、1，4-二氧六环、二甲亚砜、N，N-二甲基酰胺、乙二醇甲醚、乙二醇乙醚、丙二醇甲醚、丙二醇乙醚、乙二醇、丙二醇、丙三醇、二乙二醇和三乙二醇等所组成的组中的一种。

所述的去离子水的电导率小于10微西门子/厘米。

本发明的喷墨打印直接制版的水基墨水的制备方法，以所述水基墨水的总量为基准，将20～50wt％的粘结剂、0.01～1wt％的表面活性剂、1～20wt％的水溶性有机溶剂和余量的去离子水在室温下搅拌混合(优选搅拌时间为2～6小时)，待粘结剂完全溶解后，经多级过滤除去混合溶液中的杂质和/或不溶物，所得到的滤液即为本发明所述的水基墨水。

所述的多级过滤可采用滤膜对混合溶液进行多次过滤，或者依次用砂芯漏斗和滤膜对混合溶液进行过滤，优选是依次用砂芯漏斗和滤膜对混合溶液进行过滤，具体而言：先用砂芯漏斗进行过滤除去混合溶液中的杂质和/或不溶物，再采用微米孔径的滤膜进行过滤进一步除去混合溶液中的更微小的杂质和/或不溶物，所得到的滤液即为本发明所述的水基墨水。

所述的采用砂芯漏斗进行过滤，优选过滤方案为先采用孔径为20～30微米的玻璃砂芯漏斗(G1型玻璃砂芯漏斗)进行过滤后，再采用孔径为3～4微米的玻璃砂芯漏斗(G4型玻璃砂芯漏斗)进行过滤。

所述的采用微米孔径的滤膜进行过滤，优选方案为先采用孔径为0.3～0.5微米的聚四氟乙烯微孔滤膜进行过滤后，再采用孔径为0.15～0.25微米的聚四氟乙烯微孔滤膜进行过滤。

本发明的喷墨打印直接制版的水基墨水，可通过计算机控制的喷墨打印机(如CTP7600制版系统(CN1800982A))将水基墨水喷涂在金属基材表面上形成图文区域，然后将版基进行固化处理得到可以直接上机印刷的印版，减少了化学污染及后处理过程，所得印版在上机印刷时具有较高的耐印力(耐印力达到六万印张)，印刷品图文的分辨率较好，能够达到98％以上的网点再现率和175lpi的分辨率。

具体实施方式

实施例1

将占水基墨水总量20wt％的聚氨酯树脂，0.01wt％的十二烷基苯磺酸钠，1wt％的异丙醇，及余量的去离子水混合；室温搅拌2小时，用滤膜对混合溶液进行多次过滤，过滤后所得的滤液即为所述的水基墨水。

实施例2

将占水基墨水总量50wt％的聚氨酯树脂，0.1wt％的十二烷基硫酸钠，20wt％的丙二醇，及余量的去离子水混合；室温搅拌6小时，用滤膜对混合溶液进行多次过滤，过滤后所得的滤液即为所述的水基墨水。

实施例3

将占水基墨水总量40wt％的环氧树脂，1wt％的十二烷基苯磺酸钠，10wt％的乙腈，及余量的去离子水混合；室温搅拌3小时，用滤膜对混合溶液进行多次过滤，过滤后所得的滤液即为所述的水基墨水。

实施例4

将占水基墨水总量30wt％的水溶性酚醛树脂(数均分子量为200)，0.1wt％的脂肪醇醚磷酸酯钠盐，15wt％的四氢呋喃，及余量的去离子水混合；室温搅拌4小时，混合溶液经多级过滤后所得的滤液即为所述的水基墨水。

实施例5

将占水基墨水总量50wt％的聚乙烯醇，0.5wt％的硬脂酸钠，2wt％的1，4-二氧六环，及余量的去离子水混合；室温搅拌3小时，混合溶液经多级过滤后所得的滤液即为所述的水基墨水。

实施例6

将占水基墨水总量30wt％的聚乙烯吡咯烷酮，0.01wt％的硬脂酸钾，3wt％的二甲亚砜，及余量的去离子水混合；室温搅拌2小时，混合溶液经多级过滤后所得的滤液即为所述的水基墨水。

实施例7

将占水基墨水总量30wt％的聚乙二醇，0.05wt％的烷基醇聚氧乙烯醚磷酸酯的钠盐，10wt％的N，N-二甲基酰胺，及余量的去离子水混合；室温搅拌5小时，混合溶液经多级过滤后所得的滤液即为所述的水基墨水。

实施例8

将占水基墨水总量40wt％的水溶性纤维素，1wt％的十二烷基苯磺酸钠，6wt％的乙二醇甲醚，及余量的去离子水混合；室温搅拌4小时，混合溶液经多级过滤后所得的滤液即为所述的水基墨水。

实施例9

将占水基墨水总量25wt％的环氧树脂，0.01wt％的月桂醇硫酸钠，1wt％的乙二醇甲醚，及余量的去离子水混合；室温搅拌4小时，混合溶液经多级过滤后所得的滤液即为所述的水基墨水。

实施例10

将占水基墨水总量10wt％的水溶性酚醛树脂(数均分子量为1000)和10wt％的环氧树脂，0.06wt％的十二烷基硫酸钠，1wt％的乙二醇乙醚，及余量的去离子水混合；室温搅拌3小时，混合溶液经多级过滤后所得的滤液即为所述的水基墨水。

实施例11

将占水基墨水总量5wt％的环氧树脂和25wt％的聚氨酯树脂，0.05wt％的十二烷基苯磺酸钠，2wt％的丙二醇甲醚，及余量的去离子水混合；室温搅拌4小时，混合溶液经多级过滤后所得的滤液即为所述的水基墨水。

实施例12

将占水基墨水总量10wt％的水溶性酚醛树脂和15wt％的聚乙烯吡咯烷酮，0.01wt％的月桂醇硫酸钠，1.5wt％的二乙二醇，及余量的去离子水混合；室温搅拌5小时，混合溶液经多级过滤后所得的滤液即为所述的水基墨水。

实施例13

将占水基墨水总量25wt％的环氧树脂及5wt％的聚乙二醇，0.03wt％的脂肪醇醚磷酸酯钠盐，1wt％的三乙二醇，及余量的去离子水混合；室温搅拌4小时，混合溶液经多级过滤后所得的滤液即为所述的水基墨水。

实施例14

将占水基墨水总量30wt％的聚氨酯和10wt％的水溶性纤维素，1wt％的月桂醇硫酸钠，2wt％的乙醇，及余量的去离子水混合；室温搅拌2小时，混合溶液经多级过滤后所得的滤液即为所述的水基墨水。

实施例15

将占水基墨水总量5wt％的水溶性酚醛树脂和20wt％的聚氨酯，0.5wt％的十二烷基苯磺酸钠，1wt％的甲醇，及余量的去离子水混合；室温搅拌4小时，混合溶液经多级过滤后所得的滤液即为所述的水基墨水。

上述实施例4～15中的多级过滤，是先采用孔径为20～30微米的玻璃砂芯漏斗(G1型玻璃砂芯漏斗)进行过滤后，再采用孔径为3～4微米的玻璃砂芯漏斗(G4型玻璃砂芯漏斗)进行过滤。然后采用孔径为0.3～0.5微米的聚四氟乙烯微孔滤膜进行过滤后，再采用孔径为0.15～0.25微米的聚四氟乙烯微孔滤膜进行过滤。

上述实施例1～15中的去离子水的电导率均小于10微西门子/厘米。将上述制备得到的喷墨打印直接制版用水基墨水，分别利用打印制版机喷涂在印刷制版用的金属版基(铝版基、锌版基或铜版基)上，然后将喷涂有所述水基墨水的金属版基进行光固化或热固化处理，将经上述处理后得到的金属印版直接上机印刷，通过检测，印版的印刷适性优良且耐印力可达六万印左右，印刷品图文的分辨率较好，能够达到98％以上的网点再现率和175lpi的分辨率。

Claims (10)

1.一种喷墨打印直接制版的水基墨水，其特征是：以所述水基墨水的总量为基准，该水基墨水的组成及含量为：

粘结剂                20～50wt％

表面活性剂            0.01～1wt％

水溶性有机溶剂        1～20wt％

去离子水              余量

所述的粘结剂选自聚氨酯树脂、环氧树脂、水溶性酚醛树脂、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇和水溶性纤维素所组成的组中的至少一种；

所述的表面活性剂选自阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂或非离子表面活性剂中的一种。

2.根据权利要求1所述的喷墨打印直接制版的水基墨水，其特征是：所述的水溶性酚醛树脂的数均分子量为200～1000。

3.根据权利要求1所述的喷墨打印直接制版的水基墨水，其特征是：所述的阳离子表面活性剂选自铵盐、杂环类阳离子表面活性剂中的一种；

所述的阴离子表面活性剂选自羧酸盐、磺酸盐、硫酸盐和磷酸酯盐中的一种；

所述的非离子表面活性剂选自烷基酚聚氧乙烯醚、聚氧乙烯胺和聚氧乙烯酰胺中的一种。

4.根据权利要求3所述的喷墨打印直接制版的水基墨水，其特征是：所述的铵盐选自十六烷基二甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵中的一种；

所述的杂环类阳离子表面活性选自咪唑啉、三嗪类衍生物中的一种。

5.根据权利要求3所述的喷墨打印直接制版的水基墨水，其特征是：所述的羧酸盐是硬脂酸钾、硬脂酸钠、硬脂酸铵和三乙醇铵中的一种；

所述的磺酸盐是十二烷基苯磺酸钠；

所述的硫酸盐是十二烷基硫酸钠或月桂醇硫酸钠；

所述的磷酸酯盐是脂肪醇醚磷酸酯钾盐或脂肪醇醚磷酸酯钠盐。

6.根据权利要求4所述的喷墨打印直接制版的水基墨水，其特征是：所述的三嗪类衍生物选自均三嗪、溴代三嗪中的一种。

7.根据权利要求1所述的喷墨打印直接制版的水基墨水，其特征是：所述的水溶性有机溶剂选自甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、正丁醇、叔丁醇、乙腈、四氢呋喃、1，4-二氧六环、二甲亚砜、N，N-二甲基酰胺、乙二醇甲醚、乙二醇乙醚、丙二醇甲醚、丙二醇乙醚、乙二醇、丙二醇、丙三醇、二乙二醇和三乙二醇所组成的组中的一种。

8.根据权利要求1所述的喷墨打印直接制版的水基墨水，其特征是：所述的去离子水的电导率小于10微西门子/厘米。

9.一种根据权利要求1～8任意一项所述的喷墨打印直接制版的水基墨水的制备方法，其特征是：以所述水基墨水的总量为基准，将20～50wt％的粘结剂、0.01～1wt％的表面活性剂、1～20wt％的水溶性有机溶剂和余量的去离子水在室温下搅拌混合，待粘结剂完全溶解后，经多级过滤除去混合溶液中的杂质和/或不溶物，所得到的滤液即为所述的水基墨水；

所述的粘结剂选自聚氨酯树脂、环氧树脂、水溶性酚醛树脂、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇和水溶性纤维素所组成的组中的至少一种；

所述的表面活性剂选自阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂或非离子表面活性剂中的一种。

10.根据权利要求9所述的喷墨打印直接制版的水基墨水的制备方法，其特征是：所述的多级过滤是依次用砂芯漏斗和滤膜对混合溶液进行过滤。