CN106189511A - 一种高浓度快干数码喷墨墨水及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高浓度快干数码喷墨墨水及其制备方法，该墨水由以下按重量百分比计的组分组成：液体染料20～40％，粘度调节剂20～40％，表面活性剂0.1～2％，PH值调节剂0.1～2％，防腐杀菌剂0.01～1％，余量为去离子水。使用本发明墨水在机器打印时用较少的墨量便能满足画面的要求，达到鲜艳的色彩；同时因为此高浓度墨水打印在纸张上的墨量较少，所含的溶剂成分也较少，大大提高了溶剂在纸张上的挥发速度，从而实现快干的目的；即使在现今广告纸涂层越来越薄的情况下，也能解决画面晕开和粘膜不紧的问题，从而提高打印品质，减少画面报废。

Description

一种高浓度快干数码喷墨墨水及其制备方法

技术领域

本发明涉及大幅面打印机用墨水领域，更具体地说，涉及一种高浓度快干数码喷墨墨水及其制备方法。

背景技术

近年来，数码喷墨由于无需制版，随到随喷，立即可取，颜色鲜艳，画面精度高，对环境友好等优点，而成为各行各业广告宣传的首选。随着数码喷墨应用领域的不断扩展，规模的相应增加，画面多样性的需求，对机器打印速度的要求越来越快，令画面干燥的时间越来越短，从而导致现今使用的喷墨墨水在介质上不能很好的干燥，粘膜不紧，影响了生产速度，同时也因画面干燥时间慢导致画面污染而报废。

公开号为CN 1386802A的中国专利公开了喷墨打印机用快干墨水，其中包括在墨水组成物中添加特定比例的短链醇类与低聚物及/或聚合物的快干墨水，但由于该喷墨打印机用快干墨水是借助在墨水组合物中减少醇类以便达到快干的目的，此墨水已不能满足现今高速打印机的需求，且当今广告画面使用的是彩色墨水喷墨墨水，打印介质也不是该专利提到的纸张。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种高浓度快干数码喷墨墨水及其制备方法，该墨水通过高浓度墨水以减少出墨量而达到画面快干的效果。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种高浓度快干数码喷墨墨水，该墨水由以下按重量百分比计的组分组成：

本发明所述的高浓度快干数码喷墨墨水，其中，所述液体染料为黑色染料、品红色染料、青色染料和黄色染料中的一种。

本发明所述的高浓度快干数码喷墨墨水，其中，所述黑色染料为产品型号Black SP Liquid或Black HF Liquid，Black SPLiquid和Black HF Liquid的染料含量为30％；所述品红色染料为产品型号Magenta BB Liquid，Magenta BB Liquid的染料含量为13％；所述青色染料为产品型号Cyan GA Liquid或Cyan BA Liquid，Cyan GA Liquid和Cyan BA Liquid的染料含量分别为19％和14％；所述黄色染料为产品型号Yellow GGN Liquid和YellowBR Liquid的混合溶液，Yellow GGN Liquid和Yel low BRLiquid的染料含量分别为9％和10％。

本发明所述的高浓度快干数码喷墨墨水，其中，所述粘度调节剂为丙三醇、二甘醇、乙二醇、1，5戊二醇、1，2丙二醇、二乙二醇丁醚、三乙二醇丁醚、丙二醇甲醚、N甲基吡咯烷酮和异丙醇中的一种以上。

本发明所述的高浓度快干数码喷墨墨水，其中，所述表面活性剂为surfynol 465和surfynol TG中的一种或两种，更加优选为surfynol TG。

本发明所述的高浓度快干数码喷墨墨水，其中，所述PH调节剂为氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠、一乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺和氨水中的一种以上，更加优选为三乙醇胺。

本发明所述的高浓度快干数码喷墨墨水，其中，所述防腐杀菌剂为1,2-苯并异噻唑啉-3-酮(BIT-20)。

所述去离子水是经过过滤并经阴离子和阳离子交换柱以后的水，杂质和阴，阳离子均已除去，故为去离子水。

本发明还提供一种如上所述的高浓度快干数码喷墨墨水的制备方法，包括以下操作步骤：

(1)将去离子水、粘度调节剂、PH值调节剂和防腐杀菌剂在18～35℃下依次加入搅拌桶内混合搅拌0.5～2小时；

(2)再加入液体染料，继续混合搅拌，在搅拌的同时加入表面活性剂，待表面活性剂添加完成后，充分搅拌1～2小时后，静置12～24小时；

(3)依次通过0.65微米滤芯、0.45微米滤芯和0.22微米滤芯过滤，再通过真空抽滤罐抽滤，然后经过脱气处理，得到高浓度快干数码喷墨墨水。

具体地，抽滤工艺如下：在不锈钢抽滤罐的进液口端装上0.2um的滤膜，再通过不锈钢抽滤罐的抽气口端将抽滤罐抽成真空状态，缓缓打开进液口端阀门，此时由于空气压力差，墨水会缓慢通过0.2um滤膜进入到抽滤罐中，当罐内罐外的压力趋于平衡时，抽滤结束。

脱气工艺如下：采用美国superphobic膜组件脱气。在一个独立的膜组件中分布着很多中空纤维膜丝(此中空纤维膜丝具有只透气不透水的特性)，在膜丝内部施加真空，真空抽吸降低了膜丝内的气相分压，根据气体溶解定律，气液两相将重置新的平衡点，墨水里的气体就透过膜壁进入膜丝内部被真空抽走，从而使墨水没有过量的游离气体，达到脱气的目的。

本发明的发明原理是：本发明高浓度快干数码喷墨墨水采用呈现梯度挥发的组分制备数码喷墨墨水，是通过所加入溶剂(包括去离子水、粘度调节剂、PH值调节剂、防腐杀菌剂和表面活性剂)的沸点高低来体现，将不同沸点的溶剂有序组合，形成一定的温度梯度，低沸点的溶剂快速挥发带动中沸点的溶剂挥发，中沸点的溶剂挥发又带动高沸点的溶剂挥发，使画面快速干燥从而达到快干目的；现有技术采用固体染料制备数码喷墨墨水在长时间冷冻条件下会出现染料析出的现象，本发明高浓度快干数码喷墨墨水采用液体染料，同时通过优选的溶剂与染料更好的融合而达到长时间保存不变质、不析出；本发明高浓度快干数码喷墨墨水与传统数码喷墨墨水相比较，画面如要达到同样的色彩，使用本发明高浓度快干数码喷墨墨水的墨量只是传统数码喷墨墨水的二分之一，减少了溶剂的挥发，更加环保。

实施本发明的高浓度快干数码喷墨墨水，具有以下有益效果：

使用本发明高浓度数码喷墨墨水，在机器打印时用较少的墨量便能满足画面的要求，达到鲜艳的色彩；同时因为此高浓度墨水打印在纸张上的墨量较少，所含的溶剂成分也较少，大大提高了溶剂在纸张上的挥发速度，从而实现快干的目的；即使在现今广告纸涂层越来越薄的情况下，也能解决画面晕开和粘膜不紧的问题，从而提高打印品质，减少画面报废。

本发明高浓度墨水是说明本专利的墨水中染料含量大过现在市售墨水的染料含量(即颜色浓度高)，也就是说，在画面同等色彩的前提下，使用本专利的墨水会用到较少的墨水，相应的溶剂也就较少，干燥速度就相应的加快了。墨水用量可以由软件的墨量显示出来，也可以从单位面积内的画面所消耗的墨水数量统计出来。我们可以用同样一平方的画面所消耗的墨水来做比较，当用正常浓度的墨水时，打印一平方的画面需要15ml左右的墨水，而使用本高浓度墨水时，只需要8ml左右就完全可以达到同样的效果，此时的墨量小于正常浓度的墨水，而画面色彩完全一样，同时所用的溶剂也少，干燥速度也快于正常浓度的墨水。

为了保护画面，业内会在打印好后，覆一层单面有胶水的PVC膜，相对于现在市售的墨水来说，他们的墨水在打印好的画面上溶剂有残留，覆膜后溶剂挥发不出来会导致画面晕开和粘膜不紧的问题，本专利墨水中的溶剂含量少，挥发速度快，画面彻底干燥后再覆膜就能解决画面晕开和粘膜不紧的问题。

(2)在制备工艺上，本发明增加了抽滤和脱气工艺，抽滤的目的为了得到更加洁净的墨水，而脱气工艺是为了脱掉墨水中所溶的空气。墨水中所含的微量空气会存在一个量的积累，当积累到一定程度时，会形成一个气泡，这个气泡随着墨水流动到打印头的喷孔位置后，就会引起一个气阻，阻挡了墨水从喷孔喷出，从而引起断墨现象。

具体实施方式

下面，结合具体实施方式，对本发明做进一步描述：

在本发明中，若非特指，所有的份、百分比均为重量单位，所采用的设备和原料等均可从市场购得或是本领域常用的。下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。

墨水中各组分的成分和含量的不同，都会影响墨水的性能，这是每家墨水厂墨水配方的差异。各墨水厂针对不同的机型，在研发墨水时会设计不同的配方，目的就是为了达到所针对机型的打印要求。打印机有高速机和低速机的区别，本发明墨水配发就是为了适应高速机的高速打印而设计的，高速打印对应的就要求墨水的流畅性好和快干，如果干燥速度跟不上，画面在收卷时，会导致后面的画面污染前面未干燥的画面，从而造成画面报废。

以下实施例所使用的液体染料均由以下型号的染料(生产商或供应商为德国朗盛公司)，染料含量(％)如下：

实施例1：

高浓度快干数码喷墨墨水,按其重量百分比包括以下组分：去离子水35.7％、异丙醇4％、丙二醇甲醚4％、二乙二醇丁醚3％、二甘醇6％、N甲基吡咯烷酮2％、丙三醇13％、三乙醇胺0.1％、1,2-苯并异噻唑啉-3-酮0.1％；在35℃下依次加入搅拌桶内混合搅拌0.5小时；再加入重量百分数32％的液体染料(Black SP Liquid，生产商为德国朗盛公司)，继续混合搅拌，在搅拌的同时加入重量百分数0.1％的表面活性剂(surfynol TG，生产商为美国气体公司)，待表面活性剂添加完成后，充分搅拌1小时后，静置12小时；依次通过0.65微米滤芯、0.45微米滤芯和0.22微米不对称聚醚砜膜滤芯过滤，再通过真空抽滤罐抽滤，然后经过脱气处理，得到高浓度快干数码喷墨墨水。

实施例2：

高浓度快干数码喷墨墨水,按其重量百分比包括以下组分：去离子水35.7％、异丙醇4％、丙二醇甲醚4％、二乙二醇丁醚3％、二甘醇6％、N甲基吡咯烷酮2％、丙三醇13％、三乙醇胺0.1％、1,2-苯并异噻唑啉-3-酮0.1％；在35℃下依次加入搅拌桶内混合搅拌0.5小时；再加入重量百分数32％的液体染料(Black HF Liquid，生产商为德国朗盛公司)，继续混合搅拌，在搅拌的同时加入重量百分数0.1％的表面活性剂(surfynol TG，生产商为美国气体公司)，待表面活性剂添加完成后，充分搅拌1小时后，静置14小时；依次通过0.65微米滤芯、0.45微米滤芯和0.22微米不对称聚醚砜膜滤芯过滤，再通过真空抽滤罐抽滤，然后经过脱气处理，得到高浓度快干数码喷墨墨水。

实施例3：

高浓度快干数码喷墨墨水,按其重量百分比包括以下组分：去离子水32.7％、丙二醇甲醚4％、三乙二醇丁醚5％、乙二醇7％、N甲基吡咯烷酮2％、丙三醇11％、三乙醇胺0.1％、1,2-苯并异噻唑啉-3-酮0.1％、在35℃下依次加入搅拌桶内混合搅拌0.5小时；再加入重量百分数38％的液体染料(Cyan BA Liquid，生产商为德国朗盛公司)，继续混合搅拌，在搅拌的同时加入重量百分数0.1％的表面活性剂(surfynol TG，生产商为美国气体公司)，待表面活性剂添加完成后，充分搅拌1小时后，静置14小时；依次通过0.65微米滤芯、0.45微米滤芯和0.22微米不对称聚醚砜膜滤芯过滤，再通过真空抽滤罐抽滤，然后经过脱气处理，得到高浓度快干数码喷墨墨水。

实施例4：

高浓度快干数码喷墨墨水,按其重量百分比包括以下组分：去离子水38.7％、丙二醇甲醚4％、三乙二醇丁醚5％、乙二醇7％、N甲基吡咯烷酮2％、丙三醇15％、三乙醇胺0.1％、1,2-苯并异噻唑啉-3-酮0.1％、在35℃下依次加入搅拌桶内混合搅拌0.5小时；再加入重量百分数28％的液体染料(Cyan GA Liquid，生产商为德国朗盛公司)，继续混合搅拌，在搅拌的同时加入重量百分数0.1％的表面活性剂(surfynol TG，生产商为美国气体公司)，待表面活性剂添加完成后，充分搅拌1小时后，静置14小时；依次通过0.65微米滤芯、0.45微米滤芯和0.22微米不对称聚醚砜膜滤芯过滤，再通过真空抽滤罐抽滤，然后经过脱气处理，得到高浓度快干数码喷墨墨水。

实施例5：

高浓度快干数码喷墨墨水,按其重量百分比包括以下组分：去离子水32.7％、异丙醇2％、丙二醇甲醚3％、三乙二醇丁醚3％、二甘醇5％、N甲基吡咯烷酮2％、丙三醇12％、三乙醇胺0.1％、1,2-苯并异噻唑啉-3-酮0.1％、在35℃下依次加入搅拌桶内混合搅拌0.5小时；再加入重量百分数40％的液体染料(Magenta BB Liquid，生产商为德国朗盛公司)，继续混合搅拌，在搅拌的同时加入重量百分数0.1％的表面活性剂(surfynolTG，生产商为美国气体公司)，待表面活性剂添加完成后，充分搅拌1小时后，静置14小时；依次通过0.65微米滤芯、0.45微米滤芯和0.22微米不对称聚醚砜膜滤芯过滤，再通过真空抽滤罐抽滤，然后经过脱气处理，得到高浓度快干数码喷墨墨水。

实施例6：

高浓度快干数码喷墨墨水,按其重量百分比包括以下组分：去离子水32.7％、1，2丙二醇2％、丙二醇甲醚3％、三乙二醇丁醚3％、二甘醇5％、N甲基吡咯烷酮2％、丙三醇12％、三乙醇胺0.1％、1,2-苯并异噻唑啉-3-酮0.1％、在35℃下依次加入搅拌桶内混合搅拌0.5小时；再加入重量百分数40％的液体染料(Magenta BB Liquid，生产商为德国朗盛公司)，继续混合搅拌，在搅拌的同时加入重量百分数0.1％的表面活性剂(surfynol TG，生产商为美国气体公司)，待表面活性剂添加完成后，充分搅拌1小时后，静置14小时；依次通过0.65微米滤芯、0.45微米滤芯和0.22微米不对称聚醚砜膜滤芯过滤，再通过真空抽滤罐抽滤，然后经过脱气处理，得到高浓度快干数码喷墨墨水。

实施例7：

高浓度快干数码喷墨墨水,按其重量百分比包括以下组分：去离子水33.7％、异丙醇3％、丙二醇甲醚3％、1，5戊二醇3％、二甘醇4％、N甲基吡咯烷酮2％、丙三醇11％、三乙醇胺0.1％、1,2-苯并异噻唑啉-3-酮0.1％、在35℃下依次加入搅拌桶内混合搅拌0.5小时；再加入重量百分数10％的液体染料(Yellow GGN Liquid，生产商为德国朗盛公司)和重量百分数30％的液体染料(Yellow BR Liquid，生产商为德国朗盛公司)，继续混合搅拌，在搅拌的同时加入重量百分数0.1％的表面活性剂(surfynol TG，生产商为美国气体公司)，待表面活性剂添加完成后，充分搅拌1小时后，静置14小时；依次通过0.65微米滤芯、0.45微米滤芯和0.22微米不对称聚醚砜膜滤芯过滤，再通过真空抽滤罐抽滤，然后经过脱气处理，得到高浓度快干数码喷墨墨水。

实施例8：

高浓度快干数码喷墨墨水,按其重量百分比包括以下组分：去离子水33.7％、异丙醇3％、丙二醇甲醚3％、1，5戊二醇3％、二甘醇4％、N甲基吡咯烷酮2％、丙三醇11％、三乙醇胺0.1％、1,2-苯并异噻唑啉-3-酮0.1％、在35℃下依次加入搅拌桶内混合搅拌0.5小时；再加入重量百分数15％的液体染料(Yellow GGN Liquid，生产商为德国朗盛公司)和重量百分数25％的液体染料(Yellow BR Liquid，生产商为德国朗盛公司)，继续混合搅拌，在搅拌的同时加入重量百分数0.1％的表面活性剂(surfynol TG，生产商为美国气体公司)，待表面活性剂添加完成后，充分搅拌1小时后，静置14小时；依次通过0.65微米滤芯、0.45微米滤芯和0.22微米不对称聚醚砜膜滤芯过滤，再通过真空抽滤罐抽滤，然后经过脱气处理，得到高浓度快干数码喷墨墨水。

下面，对实施例1-8所得高浓度快干数码喷墨墨水进行性能检测，设备：MIMAKIJV33喷墨写真机一台。

方法一(测试流畅性)：在蒙泰RIP软件下，使用MIMAKI JV33原始驱动；纸张设置：普通纸；纸张大小设置：1.5米×5.0米；图片设置：四色黑1.4米×5米，再做4个单色色条分别为：0.02米×5米；速度：双向2pass；伽玛值：4.0；输出前做喷孔检测，打印测试条并保留，查看无断针偏针后开始输出，输出后做喷孔检测，并打印测试条对比，查看有无断针偏针，有：记录为不合格，无：记录为合格。结果见下表1。

表1为实施例1-8的高浓度快干数码喷墨墨水的流畅性测试结果

方法二(测试画面鲜艳度)：在蒙泰RIP软件下，使用MIMAKI JV33原始驱动；纸张设置：普通纸；纸张大小设置：1.5米×5.0米；图片设置：(1)CMYK单色色块分别为0.37米×0.5米。(2)CMYK格式的图片排版成1.48米×5米画面；速度：双向2pass；伽玛值：4.0；画面颜色鲜艳：记录为合格，画面颜色灰暗：记录为不合格。结果见下表2。

表2为实施例1-8的高浓度快干数码喷墨墨水的画面鲜艳度测试结果

本性能检测中的蒙泰RIP软件为本行业通用的软件之一，软件中的伽玛值范围是1至5，1表示墨量最大，5表示墨量最小，通常市售的墨水在满足打印画面鲜艳度时的伽玛值为1.5至2.5之间。本发明中伽玛值用4就能满足打印画面颜色鲜艳度的要求，即表示打印时用较少的墨量便能满足画面的要求，达到鲜艳的色彩。同时因为此高浓度墨水打印在纸张上的墨量较少，所含的溶剂成分也较少，大大提高了溶剂在纸张上的挥发速度，从而实现快干的目的，更有利于环保。

方法三(PH调节剂对墨水配方的影响)：根据本发明的红色墨水配方配制红色墨水100g样品两份，其中一份加入PH调节剂，另外一份不加，同时60℃老化一周后抽滤，将膜片烘干后称重，对比膜片重量，膜片重的即说明有染料析出，见下表3

表3为含PH调节剂墨水与不含PH调节剂墨水的比较结果

墨水中加入了PH调节剂后，可以控制墨水长时间储存后PH值不变化。墨水的PH值会直接影响染料在整个墨水体系中的溶解情况，PH值偏高或偏低都会影响墨水的性能，墨水长期储存后染料有可能会从墨水体系中析出，直接导致墨水在使用过程中的断墨和堵塞。

实验数据说明，含PH调节剂的样品老化一周后抽滤，膜片烘干后称重，与空白膜片重量几乎一样，说明无染料析出；而不含PH调节剂的样品老化一周后抽滤，膜片烘干后抽滤，重量几乎是空白膜片的一倍，多出的部分即为析出的染料。正是因为这些析出的染料，长期积累下来，会引起打印过程中喷头的断墨和堵塞。

方法四(脱气工艺对墨水配方的影响)：墨水中所含的微量空气会存在一个量的积累，当积累到一定程度时，会形成一个气泡，这个气泡随着墨水流动到打印头的喷孔位置后，就会引起一个气阻，阻挡了墨水从喷孔喷出，从而引起断墨现象。脱气前和脱气后的墨水溶氧量对比，见下表4。

表4脱气前和脱气后的墨水溶氧量的差异

墨水溶氧量越低，说明墨水越不容易引起断墨现象，实验数据说明，脱气前和脱气后的墨水溶氧量有较大的区别，而脱气后的墨水溶氧量均达到国外某墨水厂小于2.0mg/L的要求。

对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种高浓度快干数码喷墨墨水，其特征在于，该墨水由以下按重量百分比计的组分组成：

2.根据权利要求1所述的高浓度快干数码喷墨墨水，其特征在于，所述液体染料为黑色染料、品红色染料、青色染料和黄色染料中的一种。

3.根据权利要求2所述的高浓度快干数码喷墨墨水，其特征在于，所述黑色染料为产品型号Black SP Liquid或Black HF Liquid，BlackSP Liquid和Black HF Liquid的染料含量为30％；所述品红色染料为产品型号Magenta BB Liquid，Magenta BB Liquid的染料含量为13％；所述青色染料为产品型号Cyan GA Liquid或Cyan BA Liquid，Cyan GA Liquid和Cyan BA Liquid的染料含量分别为19％和14％；所述黄色染料为产品型号Yellow GGN Liquid和YellowBR Liquid的混合溶液，Yellow GGN Liquid和Yellow BRLiquid的染料含量分别为9％和10％。

4.根据权利要求1所述的高浓度快干数码喷墨墨水，其特征在于，所述粘度调节剂为丙三醇、二甘醇、乙二醇、1，5戊二醇、1，2丙二醇、二乙二醇丁醚、三乙二醇丁醚、丙二醇甲醚、N甲基吡咯烷酮和异丙醇中的一种以上。

5.根据权利要求1所述的高浓度快干数码喷墨墨水，其特征在于，所述表面活性剂为surfynol 465和surfynol TG中的一种或两种。

6.根据权利要求1所述的高浓度快干数码喷墨墨水，其特征在于，所述PH调节剂为氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠、一乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺和氨水中的一种以上。

7.根据权利要求1所述的高浓度快干数码喷墨墨水，其特征在于，所述防腐杀菌剂为1,2-苯并异噻唑啉-3-酮。

8.一种如权利要求1所述的高浓度快干数码喷墨墨水的制备方法，其特征在于，包括以下操作步骤：

(1)将去离子水、粘度调节剂、PH值调节剂和防腐杀菌剂在18～35℃下依次加入搅拌桶内混合搅拌0.5～2小时；

(2)再加入液体染料，继续混合搅拌，在搅拌的同时加入表面活性剂，待表面活性剂添加完成后，充分搅拌1～2小时后，静置12～24小时；

(3)依次通过0.65微米滤芯、0.45微米滤芯和0.22微米滤芯过滤，再通过真空抽滤罐抽滤，然后经过脱气处理，得到高浓度快干数码喷墨墨水。