CN102993823B - 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高分辨率水基墨水及其制备方法。本发明是以所述的水基墨水的总量为基准，将5～40wt％的聚合物、0.01～10wt％的助剂、0.01～10wt％的染料或颜料、1～30wt％的有机溶剂、0～5wt％的消泡剂及余量的去离子水在室温下搅拌混合，待聚合物完全溶解后，将混合溶液进行过滤，所得到的滤液即为本发明的水基墨水。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，所得的印版分辨率较好，能够达到2～99％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高分辨率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，但该墨水的价格高。

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，提供一种用于喷墨打印直接制版技术的高分辨率水基墨水。

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高分辨率水基墨水的制备方法。

本发明的喷墨打印直接制版的高分辨率水基墨水是由聚合物、助剂、染料或颜料、有机溶剂、消泡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高分辨率水基墨水，以所述的水基墨水的总量为基准，该水基墨水的组成及含量为：

所述的聚合物选自聚氨酯树脂、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、明胶、阿拉伯树胶、聚丙烯酸树脂、醇酸树脂、聚甲基丙烯酸树脂、丙烯酸与丙烯酸酯类的共聚物、甲基丙烯酸与甲基丙烯酸酯类的共聚物、聚乙烯醇缩醛和水溶性纤维素所组成的组中的至少一种。

所述的丙烯酸酯类选自丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸十八酯、丙烯酸-2-乙基己酯所组成的组中的至少一种。

所述的甲基丙烯酸酯类选自甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、2-苯氧基乙基甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯缩水甘油酯所组成的组中的至少一种。

所述的助剂选自可以降低表面张力的助剂，例如有机硅类流平剂和/或氟类流平剂。

所述的有机硅类流平剂选自聚二甲基硅氧烷、聚甲基苯基硅氧烷、聚醚改性聚二甲基硅氧烷、聚醚改性有机硅、聚酯改性有机硅所组成的组中的至少一种。

所述的氟类流平剂选自氟改性丙烯酸树脂、氟碳改性丙烯酸树脂、聚醚含氟流平剂等所组成的组中的至少一种。

使用上述流平剂时，可同时选用消泡剂，例如天然油脂、聚醚、高碳醇等所组成的组中的至少一种。

所述的聚醚可选自聚醚F-68、聚醚3050、聚醚L-61、聚醚L-68、聚醚204、聚醚P-65、聚醚3010、聚醚F-38、聚醚L-64等常用聚醚所组成的组中的至少一种。

所述的染料选自活性染料、酸性染料或碱性染料中的一种。

所述的活性染料是黑色染料SP系列或活性黑中的一种。

所述的酸性染料是染料酸性蓝或染料酸性黄中的一种。

所述的碱性染料是蓝色染料中的碱性艳兰或维多利亚兰中的一种。

所述的染料酸性蓝是酸性蓝9、酸性蓝25、酸性蓝40、酸性蓝62、酸性蓝324、酸性蓝AS、酸性蓝AGG、酸性蓝2BR、酸性蓝BR中的一种。

所述的染料酸性黄是染料酸性黄3、染料酸性黄23、染料酸性黄49、染料酸性黄127、染料酸性黄6G中的一种。

所述的颜料的颗粒的粒径为5～1000nm。加入颜料的墨水需在球磨机上研磨，至粒子稳定分散。所述的颜料是颜料黄、颜料橘黄、颜料红、颜料紫、颜料蓝、颜料绿、颜料棕、颜料黑、颜料白、金属颜料中的一种。

所述的有机溶剂选自乙醇、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、乙二醇乙醚、丙二醇甲醚、丙二醇乙醚、二乙二醇甲醚、乙二醇单正丁醚、乙二醇二甲醚、丙二醇异丙醚、丙二醇单丁醚、丙二醇二丁醚、二乙二醇单甲醚、一缩二乙二醇单乙醚、二乙二醇二甲醚、二乙二醇二乙醚、一缩二乙二醇单丁醚、一缩二丙二醇单甲醚、一缩二丙二醇二甲醚、一缩二丙二醇二乙醚、一缩二丙二醇二丙醚、一缩二丙二醇单乙醚、一缩二丙二醇单丁醚、二缩三乙二醇单乙醚、二缩三乙二醇单丁醚和二缩三丙二醇单甲醚、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至少一种。

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高分辨率水基墨水的制备方法，以所述的水基墨水的总量为基准，将5～40wt％(优选为10～30wt％)的聚合物、0.01～10wt％(优选为0.1～5wt％)的助剂、0.01～10wt％(优选为0.05～5wt％)的染料或颜料、1～30wt％的有机溶剂、0～5％的消泡剂及余量的去离子水在室温下搅拌混合，待聚合物完全溶解后，将混合液过滤，所得到的滤液即为本发明的水基墨水。

所述的过滤可以采用多级过滤。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，再采用微米孔径的滤膜进行过滤，所得到的滤液即为本发明的水基墨水。

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高分辨率水基墨水，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，然后将版基固化后得到可以直接上机印刷的印版，所得的印版的分辨率较好，能够达到2～99％的网点再现率和175lpi的分辨率。本发明的喷墨打印直接制版的高分辨率水基墨水的成本低，由此可使喷墨打印直接制版技术更易推广。

具体实施方式

实施例1

将占高分辨率水基墨水总量5wt％的聚氨酯树脂，0.01wt％的聚醚改性聚二甲基硅氧烷(毕克公司)，0.01wt％的碱性艳兰，1wt％的异丙醇，5wt％的天然油脂及余量的去离子水混合；室温搅拌2小时，混合溶液经过滤后所得的滤液即为水基墨水。

实施例2

将占高分辨率水基墨水总量40wt％的聚氨酯树脂，10wt％的聚二甲基硅氧烷(广州市斯洛柯化学有限公司)，30wt％的丙二醇，10wt％的黑色染料SP系列中的一种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过滤，混合溶液经过滤后所得的滤液即为水基墨水。

实施例3

将占高分辨率水基墨水总量20wt％的环氧树脂，1wt％的聚甲基苯基硅氧烷(阿法埃莎(天津)化学有限公司)，10wt％的乙腈，0.03wt％的酸性蓝25，0.1wt％的聚醚F-68及余量的去离子水混合；室温搅拌3小时，混合溶液经过滤后所得的滤液即为水基墨水。

实施例4

将占高分辨率水基墨水总量30wt％的水溶性酚醛树脂，0.1wt％的聚醚改性有机硅(福建石狮市绿宇化工贸易有限公司)，0.06wt％的活性黑，15wt％的四氢呋喃，0.5wt％的高碳醇及余量的去离子水混合；室温搅拌4小时，混合溶液经过滤后所得的滤液即为水基墨水。

实施例5

将占高分辨率水基墨水总量25wt％的聚乙烯醇，0.5wt％的聚酯改性有机硅(湖北新四海化工股份有限公司)，0.05wt％的维多利亚兰，2wt％的1，4-二氧六环，0.3wt％的聚醚3050及余量的去离子水混合；室温搅拌3小时，混合溶液经过滤后所得的滤液即为水基墨水。

实施例6

将占高分辨率水基墨水总量30wt％的聚乙烯吡咯烷酮，0.01wt％的聚醚改性有机硅(毕克公司)，1wt％的染料酸性黄23SF，3wt％的二甲亚砜，1wt％的聚醚L-64及余量的去离子水混合；室温搅拌2小时，混合溶液经过滤后所得的滤液即为水基墨水。

实施例7

将占高分辨率水基墨水总量10wt％的聚乙二醇，0.05wt％的氟改性丙烯酸树脂(上海风标化学科技有限公司)，0.5wt％的碱性艳兰，10wt％的N，N-二甲基酰胺，2wt％的聚醚3010及余量的去离子水混合；室温搅拌5小时，混合溶液经过滤后所得的滤液即为水基墨水。

实施例8

将占高分辨率水基墨水总量25wt％的明胶，0.01wt％的氟碳改性丙烯酸树脂(上海风标化学科技有限公司)，0.02wt％的酸性蓝40，1wt％的乙二醇单正丁醚，0.5wt％的天然油脂及余量的去离子水混合；室温搅拌4小时，混合溶液经过滤后所得的滤液即为水基墨水。

实施例9

将占高分辨率水基墨水总量30wt％的阿拉伯树胶，1wt％的聚醚含氟(毕克公司)，10wt％的染料酸性蓝9，6wt％的二乙二醇单甲醚及余量的去离子水混合；室温搅拌4小时，混合溶液经过滤后所得的滤液即为水基墨水。

实施例10

将占高分辨率水基墨水总量20wt％的聚丙烯酸树脂，0.1wt％的氟改性丙烯酸树脂(上海风标化学科技有限公司)，0.6wt％的颜料棕(粒径500nm)，15wt％的乙醇，0.1wt％的聚醚F-38及余量的去离子水混合；室温搅拌5小时，混合溶液经过滤后所得的滤液即为水基墨水。

实施例11

将占高分辨率水基墨水总量35wt％的醇酸树脂，0.5wt％的聚醚改性聚二甲基硅氧烷(毕克公司)，0.25wt％的碱性艳兰，30wt％的一缩二乙二醇单丁醚及余量的去离子水混合；室温搅拌5小时，混合溶液经过滤后所得的滤液即为水基墨水。

实施例12

将占高分辨率水基墨水总量30wt％的聚甲基丙烯酸树脂，1wt％的聚甲基苯基硅氧烷(阿法埃莎(天津)化学有限公司)，0.2wt％的颜料黑(100nm)，8wt％的一缩二丙二醇二甲醚，0.02wt％的高碳醇及余量的去离子水混合；室温搅拌5小时，混合溶液经过滤后所得的滤液即为水基墨水。

实施例13

将占高分辨率水基墨水总量25wt％的丙烯酸与丙烯酸甲酯的共聚物，3wt％的聚二甲基硅氧烷(广州市斯洛柯化学有限公司)，0.3wt％的碱性艳兰，20wt％的二乙二醇二甲醚，0.03wt％的聚醚P-65及余量的去离子水混合；室温搅拌5小时，混合溶液经过滤后所得的滤液即为水基墨水。

实施例14

将占高分辨率水基墨水总量15wt％的甲基丙烯酸与甲基丙烯酸甲酯的共聚物，5wt％的聚醚改性有机硅(福建石狮市绿宇化工贸易有限公司)，0.5wt％的颜料蓝(粒径1000nm)，5wt％的二乙二醇甲醚，0.06wt％的聚醚204及余量的去离子水混合；室温搅拌5小时，混合溶液经过滤后所得的滤液即为水基墨水。

实施例15

将占高分辨率水基墨水总量10wt％的聚乙烯醇缩丁醛，0.2wt％的聚酯改性有机硅(湖北新四海化工股份有限公司)，0.4wt％的颜料黄(粒径5nm)，15wt％的丙二醇单丁醚，及余量的去离子水混合；室温搅拌5小时，混合溶液经过滤后所得的滤液即为水基墨水。

实施例16

将占高分辨率水基墨水总量5wt％的水溶性纤维素，0.02wt％的聚醚改性聚二甲基硅氧烷(毕克公司)，0.5wt％的碱性艳兰，20wt％的正丁醇及余量的去离子水混合；室温搅拌5小时，混合溶液经过滤后所得的滤液即为水基墨水。

实施例17

将占高分辨率水基墨水总量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％的聚醚改性聚二甲基硅氧烷(毕克公司)，1wt％的酸性蓝62，10wt％的乙二醇乙醚及余量的去离子水混合；室温搅拌3小时，混合溶液经过滤后所得的滤液即为水基墨水。

实施例18

将占高分辨率水基墨水总量5wt％的环氧树脂和25wt％的聚氨酯树脂，0.05wt％的氟碳改性丙烯酸树脂(上海风标化学科技有限公司)，10wt％的酸性蓝324，2wt％的丙二醇甲醚，0.01wt％的天然油脂及余量的去离子水混合；室温搅拌4小时，混合溶液经过滤后所得的滤液即为水基墨水。

实施例19

将占高分辨率水基墨水总量10wt％的水溶性酚醛树脂和15wt％的聚乙烯吡咯烷酮，0.01wt％的聚二甲基硅氧烷(广州市斯洛柯化学有限公司)，0.12wt％的酸性蓝AS，15wt％的二乙二醇及余量的去离子水混合；室温搅拌5小时，混合溶液经过滤后所得的滤液即为水基墨水。

实施例20

将占高分辨率水基墨水总量25wt％的环氧树脂及5wt％的聚乙二醇，10wt％的聚醚改性有机硅(福建石狮市绿宇化工贸易有限公司)，，1wt％的染料酸性黄23SF，1wt％的三乙二醇，2wt％的聚醚L-64及余量的去离子水混合；室温搅拌4小时，混合溶液经过滤后所得的滤液即为水基墨水。

实施例21

将占高分辨率水基墨水总量30wt％的聚氨酯和10wt％的水溶性纤维素，1wt％的聚甲基苯基硅氧烷(阿法埃莎(天津)化学有限公司)，5wt％的酸性蓝AGG，8wt％的乙醇，0.05wt％的聚醚F-38及余量的去离子水混合；室温搅拌2小时，混合溶液经过滤后所得的滤液即为水基墨水。

实施例22

将占高分辨率水基墨水总量5wt％的水溶性酚醛树脂和20wt％的聚氨酯，0.5wt％的聚醚改性聚二甲基硅氧烷(毕克公司)，0.01wt％的酸性蓝2BR，15wt％的异丙醇，0.4wt％的高碳醇及余量的去离子水混合；室温搅拌4小时，混合溶液经过滤后所得的滤液即为水基墨水。

实施例23

将占高分辨率水基墨水总量15wt％的水溶性酚醛树脂和20wt％的聚氨酯，5wt％的氟碳改性丙烯酸树脂(上海风标化学科技有限公司)，0.8wt％的酸性蓝BR，10wt％的异丙醇及余量的去离子水混合；室温搅拌4小时，混合溶液经过滤后所得的滤液即为水基墨水。

上述实施例10～20中的过滤使用多级过滤，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1～23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，形成图文区域，固化后得到可以直接上机印刷的印版，所得的印版分辨率较好，能够达到2～99％的网点再现率和175lpi的分辨率。

Claims (7)

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

所述的聚合物选自环氧树脂、水溶性酚醛树脂、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、明胶、阿拉伯树胶、聚丙烯酸树脂、醇酸树脂、聚甲基丙烯酸树脂、丙烯酸与丙烯酸酯的共聚物、甲基丙烯酸与甲基丙烯酸酯的共聚物、聚乙烯醇缩醛和水溶性纤维素所组成的组中的至少一种；

所述的助剂选自有机硅类流平剂和/或氟类流平剂；其中，所述的有机硅类流平剂选自聚二甲基硅氧烷、聚甲基苯基硅氧烷、聚醚改性聚二甲基硅氧烷、聚醚改性有机硅、聚酯改性有机硅所组成的组中的至少一种；

所述的氟类流平剂选自氟改性丙烯酸树脂、氟碳改性丙烯酸树脂、聚醚含氟流平剂所组成的组中的至少一种；

所述的消泡剂选自天然油脂、聚醚、高碳醇所组成的组中的至少一种；

所述的有机溶剂选自乙醇、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、乙二醇乙醚、丙二醇甲醚、丙二醇乙醚、二乙二醇甲醚、乙二醇单正丁醚、乙二醇二甲醚、丙二醇异丙醚、丙二醇单丁醚、丙二醇二丁醚、二乙二醇单甲醚、一缩二乙二醇单乙醚、二乙二醇二甲醚、二乙二醇二乙醚、一缩二乙二醇单丁醚、一缩二丙二醇单甲醚、一缩二丙二醇二甲醚、一缩二丙二醇二乙醚、一缩二丙二醇二丙醚、一缩二丙二醇单乙醚、一缩二丙二醇单丁醚、二缩三乙二醇单乙醚、二缩三乙二醇单丁醚、二缩三丙二醇单甲醚、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至少一种。

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：所述的丙烯酸酯选自丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸十八酯、丙烯酸-2-乙基己酯所组成的组中的至少一种；

所述的甲基丙烯酸酯选自甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、2-苯氧基乙基甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯缩水甘油酯所组成的组中的至少一种。

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：所述的染料选自活性染料、酸性染料或碱性染料中的一种；

所述的颜料颗粒的粒径为5～1000nm；所述的颜料选自颜料黄、颜料橘黄、颜料红、颜料紫、颜料蓝、颜料绿、颜料棕、颜料黑、颜料白、金属颜料中的一种。

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：所述的活性染料是黑色染料SP系列或活性黑中的一种；

所述的酸性染料是染料酸性蓝或染料酸性黄中的一种；

所述的碱性染料是蓝色染料中的碱性艳兰或维多利亚兰中的一种。

5.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：所述的染料酸性蓝是酸性蓝9、酸性蓝25、酸性蓝40、酸性蓝62、酸性蓝324、酸性蓝AS、酸性蓝AGG、酸性蓝2BR、酸性蓝BR中的一种；

所述的染料酸性黄是染料酸性黄3、染料酸性黄23、染料酸性黄49、染料酸性黄127、染料酸性黄6G中的一种。

6.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。

7.一种根据权利要求1～6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，以所述的水基墨水的总量为基准，其特征是：将5～40wt％的聚合物、0.01～10wt％的助剂、0.01～10wt％的染料或颜料、1～30wt％的有机溶剂、0～5wt％的消泡剂及余量的去离子水在室温下搅拌混合，待聚合物完全溶解后，将混合溶液进行过滤，所得到的滤液即为所述的喷墨打印直接制版的水基墨水；

所述的聚合物选自环氧树脂、水溶性酚醛树脂、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、明胶、阿拉伯树胶、聚丙烯酸树脂、醇酸树脂、聚甲基丙烯酸树脂、丙烯酸与丙烯酸酯的共聚物、甲基丙烯酸与甲基丙烯酸酯的共聚物、聚乙烯醇缩醛和水溶性纤维素所组成的组中的至少一种；

所述的助剂选自有机硅类流平剂和/或氟类流平剂。