CN103555065A - 一种快干型水性喷墨油墨及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种快干型水性喷墨油墨及其制备方法，该油墨以质量百分比计，由0.1~20%（优选14~20%）的水分散树脂、0.1~10%（3~8%）的色料、4~8%（优选5~8%）的助溶剂、0.1~7%（优选0.5~3%）的润湿剂、0.1~5%（优选0.1~1%）的催干剂和65~90%（优选65~75%）的去离子水制备而成。油墨体系中含有润湿剂和催干剂，可以将其应用在吸收性或非吸收性基材上，均表现出快干的效果，解决了水性油墨印刷不易干燥的难题。催干剂不仅促进水性油墨分子之间的排列整齐，有助于水分快速挥发，有助于提高水性油墨的附着力；而且促使墨层快速表干，解决了印刷物的反黏现象，提高了印品。

Description

一种快干型水性喷墨油墨及其制备方法

技术领域

本发明涉及油墨及其制备，确切的说是一种快干型水性喷墨油墨及其制备方法。

背景技术

通常溶剂中至少含有70%为水的油墨，即可称为水性油墨，简称水墨。水性油墨是古老的而又新兴的油墨。据史书记载，我国早在公元220~420年间就发明了水性油墨，这种油墨适用于纸制品和木制品的印刷。17~18世纪随着印刷技术和石油化工的发展，早期的水性油墨已不适应金属制品和非吸收材料的印刷，因此出现了油性和溶剂型油墨，水性油墨几乎无人问津。到了20世纪70年代，随着环境保护意识增加和水性树脂新产品的开发，水性油墨重新受到重视，使用面逐渐扩大，到如今水性油墨因具有的独特优势已成为目前最具发展前景的油墨品种。相比油性墨而言，水性油墨具有很多突出优势。水性油墨以水为主要溶剂，几乎无挥发性有机气体（VOC）排放，对大气无污染；水是最便宜的溶剂，故水性油墨的制造成本低于任何种类印刷油墨，具有成本低廉的优势；水性油墨印刷能够减少甚至杜绝印刷品中的有机残留物，保证了使用者的卫生安全；水性油墨的制造过程环境安全，保障操作人员的身体健康，水性油墨可减少资源浪费（如石油），降低环保成本。喷墨打印技术是20世纪70年代末80年代初开发成功的一种非接触式的数字印刷技术，它通过响应电信号将墨水经墨头上的喷嘴射到各种介质表面上，实现了高速度、高质量、低噪声的单色和彩色的文字和图像印刷。喷墨印刷效果的好坏主要取决于油墨，因此进行喷墨油墨的开发具有重要意义。

目前，市场上的水性喷墨油墨具有墨色稳定、亮度高、着色力强、印后附着力强、干燥速度可调、耐水性强等优点，但是，仍存在一定的技术局限性，其印刷性能和干燥时间都达不到溶剂型油墨的标准。

发明内容

本发明的目的在于提供一种快干型水性喷墨油墨及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案是：一种快干型水性喷墨油墨，其特征在于，该油墨以质量百分比计，由以下组分组成：

水分散树脂        0.1~20%

色料              0.1~10%

助溶剂             4~8%

润湿剂             0.1~7%

催干剂             0.1~5%

去离子水           65~90%；

所述的水分散树脂固含量为30~50%，选择聚丙烯酸乳液、聚醋酸乙烯酯乳液、醋酸乙烯酯-乙烯共聚乳液、聚氨酯乳液中的一种或两种；所述的聚丙烯酸乳液为有机硅改性丙烯酸乳液、有机硅改性苯丙乳液、环氧树脂改性丙烯酸树脂、磷酸酯功能单体改性丙烯酸树脂或聚氨酯-丙烯酸树脂符合乳液；所述的聚氨酯乳液为苯乙烯/丙烯基丙烯酸酯共聚物乳液、聚酯-聚碳酸酯基聚氨酯乳液或聚酯-聚氨酯乳液。

本发明所述的一种快干型水性喷墨油墨各组分优选的质量百分比是：

水分散树脂        14~20%

色料               3~8%

助溶剂             5~8%

润湿剂            0.5~3%

催干剂            0.1~1%

去离子水         65~75%。

本发明所产生的有益效果是：快干型水性喷墨油墨具有良好的干燥速率，润湿剂和催干剂的使用，使其在吸收性或非吸收性基材上均能表现出快干的效果，从而解决了水性喷墨油墨印刷不易干燥的难题。催干剂的加入不仅促进水性油墨分子之间的排列整齐，而有助于水分快速挥发，有助于提高水性油墨的附着力；而且促使墨层快速表干，解决了印刷物的反黏现象，提高了印品质量。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步说明：

本发明采用的色料为水性染料或水性颜料，所述的水性染料为水性酸性染料、水性碱性染料、水性直接染料或水性活性染料，所述的水性颜料为水性有机颜料、水性金属颜料或水性无机颜料。

本发明采用的助溶剂为甲醇、乙醇、乙二醇、正丙醇、异丙醇、叔丁醇或正戊醇。

本发明采用的润湿剂为聚醚改性聚二甲基硅氧烷或聚硅氧烷-聚醚共聚物。

本发明采用的催干剂是含有络合剂和乳化剂的有机金属盐，包括水性钙催干剂、水性钴催干剂、水性镁催干剂、水性铈催干剂、水性钡催干剂、水性铅催干剂、水性锌催干剂、水性锰催干剂、水性铁催干剂、水性钛催干剂、水性锆催干剂、水性锡催干剂或水性钒催干剂。

本发明所述的快干型水性喷墨油墨的制备方法包括以下步骤：

将占水性喷墨油墨质量百分比0.1~20%（优选14~20%）的水分散树脂、0.1~10%（优选3~8%）的色料、4~8%（优选5~8%）的助溶剂和65~90%（优选65~75%）的去离子水进行混合，同时进行常温搅拌，再将0.1~7%（优选0.5~3%）的润湿剂和0.1~5%（0.1~1%）的催干剂依次加入到溶液中，继续搅拌5~15分钟，整个过程搅拌转速控制在50~100rpm。过滤除去溶液中的杂质，即得到快干型水性喷墨油墨。

实施例1：

以质量百分比计，快干型水性喷墨油墨的各组分配比为：

    有机硅改性苯丙乳液              16%

水性酸性染料                     5%

乙醇                             5%

聚醚改性聚二甲基硅氧烷           1%

水性钴催干剂                    0.5%

去离子水                       72.5%。

将占水性喷墨油墨总量16%的有机硅改性苯丙乳液、5%的水性酸性染料、5%的乙醇和72.5%的去离子水进行混合，同时进行常温搅拌，再将1%的聚醚改性聚二甲基硅氧烷和0.5%的水性钴催干剂依次加入到溶液中，继续搅拌10分钟，整个过程搅拌转速控制在80rpm。过滤除去溶液中的杂质，即得到快干型水性喷墨油墨。

实施例2：

以质量百分比计，快干型水性喷墨油墨的各组分配比为：

    有机硅改性丙烯酸乳液         16%

水性碱性染料                  5%

乙醇                          5%

聚醚改性聚二甲基硅氧烷        2%

水性锆催干剂                  1%

去离子水                     71%。

将占水性喷墨油墨总量16%的有机硅改性丙烯酸乳液、5%的水性碱性染料、5%的乙醇和71%的去离子水进行混合，同时进行常温搅拌，再将2%的聚醚改性聚二甲基硅氧烷和1%的水性锆催干剂依次加入到溶液中，继续搅拌12分钟，整个过程搅拌转速控制在70rpm。过滤除去溶液中的杂质，即得到快干型水性喷墨油墨。

实施例3：

以质量百分比计，快干型水性喷墨油墨的各组分配比为：

    有机硅改性丙烯酸乳液          16%

水性酸性染料                   5%

乙醇                           5%

聚醚改性聚二甲基硅氧烷         3%

水性钛催干剂                   1%

去离子水                      70%。

将占水性喷墨油墨总量16%的有机硅改性丙烯酸乳液、5%的水性酸性染料、5%的乙醇和70%的去离子水进行混合，同时进行常温搅拌，再将3%的聚醚改性聚二甲基硅氧烷和1%的水性钛催干剂依次加入到溶液中，继续搅拌5分钟，整个过程搅拌转速控制在50rpm。过滤除去溶液中的杂质，即得到快干型水性喷墨油墨。

实施例4：

以质量百分比计，快干型水性喷墨油墨的各组分配比为：

    苯乙烯/丙烯基丙烯酸酯共聚物乳液      16%

水性直接染料                         5%

乙二醇                               5%

聚硅氧烷-聚醚共聚物                 0.5%

水性钙催干剂                        0.1%

    去离子水                           73.4%。

将占水性喷墨油墨总量16%的苯乙烯/丙烯基丙烯酸酯共聚物乳液、5%的水性直接染料、5%的乙二醇和73.4%的去离子水进行混合，同时进行常温搅拌，再将0.5%的聚硅氧烷-聚醚共聚物和0.1%的水性钙催干剂依次加入到溶液中，继续搅拌5分钟，整个过程搅拌转速控制在60rpm。过滤除去溶液中的杂质，即得到快干型水性喷墨油墨。

实施例5：

以质量百分比计，快干型水性喷墨油墨的各组分配比为：

    聚酯-聚碳酸酯基聚氨酯乳液       16%

水性有机颜料                     5%

乙二醇                           5%

聚硅氧烷-聚醚共聚物               1%

水性锰催干剂                    0.5%

去离子水                       72.5%。

将占水性喷墨油墨总量16%的聚酯-聚碳酸酯基聚氨酯乳液、5%的水性有机颜料、5%的乙二醇和72.5%的去离子水进行混合，同时进行常温搅拌，再将1%的聚硅氧烷-聚醚共聚物和0.5%的水性锰催干剂依次加入到溶液中，继续搅拌14分钟，整个过程搅拌转速控制在80rpm。过滤除去溶液中的杂质，即得到快干型水性喷墨油墨。

实施例6：

以质量百分比计，快干型水性喷墨油墨的各组分配比为：

    聚酯-聚氨酯乳液                 20%

水性无机颜料                    4%

甲醇                            8%

聚硅氧烷-聚醚共聚物              1%

水性锡催干剂                   0.5%

去离子水                      66.5%。

将占水性喷墨油墨总量20%的聚酯-聚氨酯乳液、4%的水性无机颜料、8%的甲醇和66.5%的去离子水进行混合，同时进行常温搅拌，再将1%的聚硅氧烷-聚醚共聚物和0.5%的水性锡催干剂依次加入到溶液中，继续搅拌7分钟，整个过程搅拌转速控制在100rpm。过滤除去溶液中的杂质，即得到快干型水性喷墨油墨。

实施例7：

以质量百分比计，快干型水性喷墨油墨的各组分配比为：

    醋酸乙烯酯-乙烯共聚乳液         0.2%

水性直接染料                    7%

乙醇                            8%

聚醚改性聚二甲基硅氧烷          2%

水性锡催干剂                    1%

去离子水                        81.8%。

将占水性喷墨油墨总量0.2%的醋酸乙烯酯-乙烯共聚乳液、7%的水性直接染料、8%的乙醇和81.8%的去离子水进行混合，同时进行常温搅拌，再将2%的聚醚改性聚二甲基硅氧烷和1%的水性锡催干剂依次加入到溶液中，继续搅拌5分钟，整个过程搅拌转速控制在50rpm。过滤除去溶液中的杂质，即得到快干型水性喷墨油墨。

实施例8：

以质量百分比计，快干型水性喷墨油墨的各组分配比为：

    磷酸酯功能单体改性丙烯酸树脂  19.8%

水性活性染料                    7%

甲醇                            5%

聚硅氧烷-聚醚共聚物              1%

水性钴催干剂                   0.5%

去离子水                      66.7%。

将占水性喷墨油墨总量19.8%的磷酸酯功能单体改性丙烯酸树脂、7%的水性活性染料、5%的甲醇和66.7%的去离子水进行混合，同时进行常温搅拌，再将0.5%的聚硅氧烷-聚醚共聚物和0.5%的多种金属复合催干剂依次加入到溶液中，继续搅拌15分钟，整个过程搅拌转速控制在90rpm。过滤除去溶液中的杂质，即得到快干型水性喷墨油墨。

利用同种喷墨打印机，以纸张为基材，在其它测试条件（如：喷头与基材距离、传送带移动速度和操作温度等）相等的情况下，对实施例1~8制得的产品进行常温表干时间的测试，测试结果如下表所示：

从上表可已看出，实施例1~8所制备的产品干燥速度快，均为快干型墨水。其中，实施例1、实施例2、实施例5和实施例6的表干时间为2秒，实施例3、实施例4、实施例7和实施例8的表干时间为3秒，从追求快速表干和节省原料的角度看，实施例1和实施例5为最优选择。比较实施例1和实施例2发现：这两组实验的制备原料中只有聚醚改性聚二甲基硅氧烷和水性钴催化剂的用量不同，这说明了这两种原料用量在一定范围内的变化并没有影响墨水的表干时间，从节省原材料的角度可以优先考虑实施例1作为生产配方。从实施例1和实施例3中发现：在树脂、染料和助溶剂用料种类和用量完全相同的情况下，由于润湿分散剂和催干剂在一定范围内进行增加用量，不但不会使表干时间缩短，反而增长了表干时间。实施例6和实施例5的表干时间是相同的，但却具有不同的固含量。故可以根据不同的墨水黏度和固含量要求来选择不同的实施例进行生产制造。

Claims (6)

1.一种快干型水性喷墨油墨，其特征在于，该油墨以质量百分比计，由以下组分组成：

水分散树脂        0.1~20%

色料              0.1~10%

助溶剂             4~8%

润湿剂             0.1~7%

催干剂             0.1~5%

去离子水           65~90%；

所述的水分散树脂固含量为30~50%，选择聚丙烯酸乳液、聚醋酸乙烯酯乳液、醋酸乙烯酯-乙烯共聚乳液、聚氨酯乳液中的一种或两种；所述的聚丙烯酸乳液为有机硅改性丙烯酸乳液、有机硅改性苯丙乳液、环氧树脂改性丙烯酸树脂、磷酸酯功能单体改性丙烯酸树脂或聚氨酯-丙烯酸树脂符合乳液；所述的聚氨酯乳液为苯乙烯/丙烯基丙烯酸酯共聚物乳液、聚酯-聚碳酸酯基聚氨酯乳液或聚酯-聚氨酯乳液。

2.根据权利要求1所述的一种快干型水性喷墨油墨，其特征在于，所述的油墨各组分优选的质量百分比是：

水分散树脂        14~20%

色料               3~8%

助溶剂             5~8%

润湿剂            0.5~3%

催干剂            0.1~1%

去离子水         65~75%。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的一种快干型水性喷墨油墨，其特征在于，所述的色料为水性染料或水性颜料，所述的水性染料为水性酸性染料、水性碱性染料、水性直接染料或水性活性染料，所述的水性颜料为水性有机颜料、水性金属颜料或水性无机颜料。

4.根据权利要求1或权利要求2所述的一种快干型水性喷墨油墨，其特征在于，所述的助溶剂为甲醇、乙醇、乙二醇、正丙醇、异丙醇、叔丁醇或正戊醇。

5.根据权利要求1或权利要求2所述的一种快干型水性喷墨油墨，其特征在于，所述的润湿剂为聚醚改性聚二甲基硅氧烷或聚硅氧烷-聚醚共聚物。

6.根据权利要求1所述的一种快干型水性喷墨油墨，其特征在于，所述的催干剂是含有络合剂和乳化剂的有机金属盐，包括水性钙催干剂、水性钴催干剂、水性镁催干剂、水性铈催干剂、水性钡催干剂、水性铅催干剂、水性锌催干剂、水性锰催干剂、水性铁催干剂、水性钛催干剂、水性锆催干剂、水性锡催干剂或水性钒催干剂。