CN106590167B - 适用于工业用压电式喷头的uv交联型广色域数码打印墨水及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开并提供一种保证色浆稳定性与其色彩饱和度的适用于工业用压电式喷头的UV交联型广色域数码打印墨水及其制作方法。该UV交联型广色域数码打印墨水包括以下组分：色浆5%‑20%；寡聚物3%‑10%；表面活性剂0.1%‑1%；丙烯酸反应型单体溶剂40%‑60%；光起始剂5%‑15%；阻聚剂0.5%‑2%。该墨水的制作方法包括制预聚物、预先分散、高速分散等步骤。本发明应用于UV交联型广色域数码打印墨水的技术领域。

Description

适用于工业用压电式喷头的UV交联型广色域数码打印墨水及 其制作方法
技术领域
本发明涉及一种适用于工业用压电式喷头的UV交联型广色域数码打印墨水及其制作方法。
背景技术
喷墨技术发展日新月异，喷印在日常生活中运用广泛。工业上有车贴胶膜(wrapfilm)、建筑用玻璃帷幕、电路板印刷(PCB)；生活上包含了饮料杯、书本档及商品标签等。高解析、多功能的工业用打印机在目前市场上用的最多的是压电式喷墨技术与其喷墨墨水，墨水是影响压电式喷墨及打印结果的关键。而工业用数码打印幅宽较宽，可以打到任何材质及不规则(曲面落差不能太大)、软、硬性物质。例如：金属、陶瓷、玻璃、压克力、皮革、TPU软壳、木质等；数码打印机相较于传统印刷可以大幅降低生产成本，可减少人工、又由于数码印刷为所见即所得，故不需要制版工艺，图档可一次成像，而且定位精确。科技产品近乎取代了过去的转印技术，是目前印刷业的趋势。
工业用压电式UV数码打印墨水组成物中，色浆是最主要的原料，其主要制作步骤为：以颜料、分散剂、反应性单体配成的浆料进行预分散一段时间后，再以高速研磨机进行研磨，接着过滤精制后成为制作墨水之关键原物料。颜料型工业用压电式UV数码打印墨水一般是由光起始剂、单或多官能基丙烯酸单体及寡聚物与前述制备完成之色浆浆料所组成，其中反应性单体与寡聚物通常由一种或多种含丙烯酸官能基单体组成；光起始剂选择以在LED UV395nm的UV光曝光下及汞灯的波长段，能裂解释放出自由基以进行交联反应的光起始剂为优选。
可使用的单或双官能基单体及寡聚物其具有一个或一个以上丙烯酸反应性双键，主要目的是因为当光起始剂在紫外光激发后产生自由基， 能与其进行交联反应形成链状或网状高分子结构，例如: 1,6 Hexanediol Diacrylate、1,4 butanediol diacrylate,diethylene glycol diacrylate, ethoxylated trimethylpropane triacrylate,dipentaerythritol pentaacrylate, ethoxylated pentaerythritol tetraacrylate、Isobornyl Acrylate、Cyclohexyl Acrylate、Benzyl Acrylate、Phenoxyethyl Acrylate、Tetrahydrofrufuryl Acrylate、EthoxyEthoxyEthyl Acrylate、(2-Ethyl-2methyl-1,3-Dioxolate-4-yl)-methyl Acrylate、Trimethylolpropane Triacrylate、Pentaerythritol Triacrylate、Ethoxylated Trimethylolpropane Triacrylate、Tripentaerythritol Acrylate。
此多官能基单体所形成的链状或网状高分子结构，主要提供墨水在介质上成膜后使基材表面能有耐刮、耐摩擦、抗腐蚀、抗老化之功能性。色浆浆料最主要的功能是显色，浆料的显色效果会因为研磨线速度、比能量影响，换句话说就是色浆中颜料的粒径大小及分布会影响显色效果；当色浆粒径越小，色彩饱和度与色浓度就越高。但是，粒径越小颜料的表面能越大，会使得颜料分散颗粒易凝聚以降低表面能，造成稳定性变差的影响。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供了一种保证色浆稳定性与其色彩饱和度的适用于工业用压电式喷头的UV交联型广色域数码打印墨水及其制作方法。
本发明所采用的技术方案是：所述适用于工业用压电式喷头的UV交联型广色域数码打印墨水包括色浆5%-20%；寡聚物3%-10%；表面活性剂0.1%-1%；丙烯酸反应型单体溶剂40%-60%；光起始剂5%-15%；阻聚剂0.5%-2%。
所述色浆按重量百分比包括以下组分：颜料5%-20%；分散剂3%-10%；丙烯酸反应型单体溶剂65%-80%；阻聚剂0.5%-2%。
所述颜料的材料为以下的一种或多种：
品红色：C. I. Pigment Red 7、C. I. Pigment Red 9、C. I. Pigment Red 22、
C. I. Pigment Red 48:2、C. I. Pigment Red 48:3、C. I. Pigment Red 57:1、
C. I. Pigment Red 122、C. I. Pigment Red 146、C. I. Pigment Red 177、
C. I. Pigment Red 254;
黄色：C. I. Pigment Yellow 1、C. I. Pigment Yellow 9、C. I. PigmentYellow 10、
C. I. Pigment Yellow 12、C. I. Pigment Yellow 13、C. I. Pigment Yellow36:1、
C. I. Pigment Yellow 37、C. I. Pigment Yellow 37:1、C. I. PigmentYellow 38、
C. I. Pigment Yellow 42、C. I. Pigment Yellow 55、C. I. Pigment Yellow87、
C. I. Pigment Yellow 95、C. I. Pigment Yellow 108、C. I. Pigment Yellow109、
C. I. Pigment Yellow 112、C. I. Pigment Yellow 116、C. I. PigmentYellow 118、
C. I. Pigment Yellow 126、C. I. Pigment Yellow 138、C. I. PigmentYellow 139、
C. I. Pigment Yellow 150、C. I. Pigment Yellow 151、C. I. PigmentYellow 152、
C. I. Pigment Yellow 155、C. I. Pigment Yellow 162、C. I. PigmentYellow 165、
C. I. Pigment Yellow 169、C. I. Pigment Yellow 170、C. I. PigmentYellow 180、
C. I. Pigment Yellow 183、C. I. Pigment Yellow 191:1、C. I. PigmentYellow 200、
C. I. Pigment Yellow 223、C. I. Pigment Yellow 227；
青色：C. I. Pigment Blue 1、C. I. Pigment Blue 9、 C. I. Pigment Blue15、
C. I. Pigment Blue 15:1、C. I. Pigment Blue 15:2、 C. I. Pigment Blue15:3、
C. I. Pigment Blue 15:4、C. I. Pigment Blue 15:6、 C. I. Pigment Blue17、
C. I. Pigment Blue 24、C. I. Pigment Blue 28、 C. I. Pigment Blue 30、
C. I. Pigment Blue 31、C. I. Pigment Blue 33、 C. I. Pigment Blue 35、
C. I. Pigment Blue 36、C. I. Pigment Blue 68、 C. I. Pigment Blue 71、
C. I. Pigment Blue 79、C. I. Pigment Blue 84;
黑色：
C. I. Pigment Black 7，可用的商品有:
三菱：MA7、MA77、MA8、MA11、MA100；
Orion：970LB、930L、890、600L、50L、49L、430H、420B、40 B2
40L、45LB、40、30L、30、20L、200L、20、10、150B
Special Black 40B、XPB229、FW285、FW200、Special black 4
Special Black 5、Special Black 6、NEROX605、NEROX505、
NEROX600、NEROX510、NEROX305;
卡伯特：BLACK PEARLS® 1300、BLACK PEARLS® 1400、
BLACK PEARLS® 120、BLACK PEARLS® 160、
BLACK PEARLS® 280、BLACK PEARLS® 3560、
BLACK PEARLS® 450A111、BLACK PEARLS® 570、
BLACK PEARLS® 4040、BLACK PEARLS® 4560i、
BLACK PEARLS® 5560、BLACK PEARLS® 4350、
BLACK PEARLS® 4840、BLACK PEARLS® 700、
BLACK PEARLS® 717、BLACK PEARLS® 800、
BLACK PEARLS® 880、BLACK PEARLS® 900;
白色：
C. I. Pigment White 6
Dupont Ti-Pure® R101、Ti-Pure® R102、Ti-Pure® R103、Ti-Pure® R104、
Ti-Pure® R105、Ti-Pure® R350、Ti-Pure® R960;
橘色：
C. I. Pigment Orange 2、C. I. Pigment Orange 3、C. I. Pigment Orange 5、
C. I. Pigment Orange 13、C. I. Pigment Orange 17、C. I. Pigment Orange17:1、
C. I. Pigment Orange 23:1、C. I. Pigment Orange 34、C. I. PigmentOrange 38、
C. I. Pigment Orange 45、C. I. Pigment Orange 46、C. I. Pigment Orange47、
C. I. Pigment Orange 52、C. I. Pigment Orange 64、C. I. Pigment Orange68、
C. I. Pigment Orange 74、C. I. Pigment Orange 75、C. I. Pigment Orange81、
C. I. Pigment Orange 86、C. I. Pigment Orange 107;
绿色：
C. I. Pigment Green 1、C. I. Pigment Green 2、C. I. Pigment Green 4、
C. I. Pigment Green 7、C. I. Pigment Green 13、C. I. Pigment Green 14、
C. I. Pigment Green 15、C. I. Pigment Green 17、C. I. Pigment Green 18、
C. I. Pigment Green 19、C. I. Pigment Green 20、C. I. Pigment Green 21、
C. I. Pigment Green 22、C. I. Pigment Green 36、C. I. Pigment Green 38、
C. I. Pigment Green 39、C. I. Pigment Green 48、C. I. Pigment Green 50、
C. I. Pigment Green 51、C. I. Pigment Green 56;
紫色：
C. I. Pigment Violet 2、C. I. Pigment Violet 3、C. I. Pigment Violet 5、
C. I. Pigment Violet 13、C. I. Pigment Violet 17、C. I. Pigment Violet19、
C. I. Pigment Violet 23:1、C. I. Pigment Violet 23、C. I. PigmentViolet 34、
C. I. Pigment Violet 38、C. I. Pigment Violet 45、C. I. Pigment Violet46、
C. I. Pigment Violet 47、C. I. Pigment Violet 52、C. I. Pigment Violet64、
C. I. Pigment Violet 68、C. I. Pigment Violet 74、C. I. Pigment Violet75、
C. I. Pigment Violet 81、C. I. Pigment Violet 86、C. I. Pigment Violet107。
所述丙烯酸反应型单体溶剂与所述寡聚物的材料为以下的一种或多种：
1,6 Hexanediol Diacrylate、1,4 butanediol diacrylate、 diethyleneglycol diacrylate、ethoxylated trimethylpropane triacrylate、
dipentaerythritol pentaacrylate、ethoxylated pentaerythritoltetraacrylate、Isobornyl Acrylate、Cyclohexyl Acrylate、Benzyl Acrylate、Phenoxyethyl Acrylate、Tetrahydrofrufuryl Acrylate、EthoxyEthoxyEthyl Acrylate、
(2-Ethyl-2methyl-1,3-Dioxolate-4-yl)-methylAcrylate、
Pentaerythritol Triacrylate、Tripentaerythritol Acrylate、
Methyl (meth)acrylate、Ethyl (meth)acrylate、
2-hydroxyethyl (meth)acrylate、hydroxylpropyl (meth)acrylate、
Isobutyl (meth)acrylate、methyl acrylate、ethyl acrylate、
2-hydroxyethyl acrylate、Butylacrylate、Isobornylacrylate、
Isobornyl-2-methyl-2-propenoate、Dihydrodicyclopentadienyl Acrylate(DCPA)、
2-(2-Ethoxyethoxy)ethyl acrylate、Neopentyl glycol diacrylate、
2-Ethylhexyl acrylate,Hexamethylene diacrylate、
Triethylene glycol dimethacrylate、Tri(propylene glycol) diacrylate、
Trimethylolpropane triacrylate、Ethoxylated trimethylolpropanetriacrylate、hydroxylpropyl acrylate。
所述分散剂的材料为以下的一种或多种：
BYK商品：
BYK9151、BYK9152、BYK9150、BYK168、BYK111、BYK LPN23016；
味之素（AJINOMOTO）商品：
PB822、PB881、PB824、PB821、PN411、PA111；
路伯润（Lubrizol solsperse系列）：
solsperse 13240、solsperse 24000、solsperse 28000、solsperse 32600、solsperse 38500、solsperse 32000、solsperse 88000、solsperse 39000、solsperse32500、solsperse 82500、solsperse 83500、solsperse 76500；
埃夫卡（EFKA系列）：
EFKA ® 7701、EFKA ® 7731、EFKA ® 7732、EFKA® PX 4701、EFKA® 5010、EFKA® 5044、EFKA® 5054、EFKA® 5055、EFKA® 5063、EFKA® 5064、EFKA® 5065、EFKA® 5066、EFKA® 5070、EFKA® 5071、EFKA® 5207、EFKA® 5244、EFKA ® 4310。
所述光起始剂的材料为以下的一种或多种：
a).Acetophenone：
2-Methyl-1-(4-(methylthio)phenyl)-2-morpholino-propane-1、
1-Hydroxy cyclohexyl phenyl ketone，Diethoxyacetophenone、
2-Hydroxy-2-methyl-1-phenyl-propane-1-one、
2-Benzyl-2-(dimethylamino)-1-[4-(4-morpholinyl)phenyl]-1-butanone、
2-Chlorothioxanthen-9-one, Diphenyl(2,4,6 trimethylbenzoyl)phosphineoxide、
2-Hydroxy-2-methylpropiophenone 50/50 blend, Thioxanthen-9-one；
b).Benzoin：Benzoin ,Benzoin methyl ether, Benzyl dimethyl ketone；
c).Benzophenone：Benzophenone，4-Phenyl benzophenone，Hydroxylbenzophenone,4,4'-Bis(diethylamino)benzophenone，
4,4'-Bis(dimethylamino)benzophenone,4-(Dimethylamino)benzophenone；
d).Thioxanthone：Isopropylthioxanthone；
e).anthraquinone：2-ethylanthraquinone, Phenanthrenequinone。
所述阻聚剂的材料为以下的一种或多种：
1.4-Methoxyphenol；
2.RAHN公司产品：GENORAD* 16、GENORAD* 18、GENORAD* 20、GENORAD* 21、GENORAD* 22。
适用于工业用压电式喷头的UV交联型广色域数码打印墨水有如下特性：
工作温度下黏度： < 15cps；
粒径大小：Z-Ave：120±30nm，D(90)：250±50nm；
表面张力：30±8 mN/m；
滤性：色浆：在0.45um pp滤膜下，25℃下 滤性 >250g/5mins
墨水：在0.22um pp滤膜下，25℃下 滤性 >1000g/5mins。
所述适用于工业用压电式喷头的UV交联型广色域数码打印墨水的制作方法包括如下步骤：
a、将颜料、阻聚剂、反应性单体溶剂、分散剂混合，制成预聚物，进行预先分散，持续8小时以上，
b、将a步骤中制得的浆料，投入研磨机中高速分散，研磨特征为：300kg料，研磨终点时总能量：28±2kW/h，得到色浆；
c、将色浆用0.5um pp滤心精滤后，在反应性单体溶剂中加入色浆、阻聚剂、寡聚物、光起始剂混合，用高速搅拌机搅拌后，再次以0.5um pp孔径滤心过滤得到所述适用于工业用压电式喷头的UV交联型广色域数码打印墨水。
本发明的有益效果是：由于本发明适用于工业用压电式喷头的UV交联型广色域数码打印墨水，其按重量百分比包括以下组分：色浆5%-20%；寡聚物3%-10%；表面活性剂0.1%-1%；丙烯酸反应型单体溶剂40%-60%；光起始剂5%-15%；阻聚剂0.5%-2%。使用本发明的配方可以保证色浆稳定性与其色彩饱和度以及适用于工业用压电式喷头。
所述适用于工业用压电式喷头的UV交联型广色域数码打印墨水的制作方法包括如下步骤：a、将颜料、阻聚剂、反应性单体溶剂、分散剂混合，制成预聚物，进行预先分散，持续8小时以上；b、将a步骤中制得的浆料，投入研磨机中高速分散，研磨特征为：300kg料，研磨终点时总能量：28±2kW/h，得到色浆；c、将色浆用0.5um pp滤心精滤后，在反应性单体溶剂中加入色浆、阻聚剂、寡聚物、光起始剂混合，用高速搅拌机搅拌后，再次以0.5um pp孔径滤心过滤得到所述适用于工业用压电式喷头的UV交联型广色域数码打印墨水。可见，本发明的UV交联型广色域数码打印墨水的制作方法简单、成本低，能制作出稳定性佳、打印流畅性佳、以及广色域的UV墨水。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
具体实施方式
UV墨水的制程分为两部分：第一部分是将颜料透过研磨技术分散均匀在反应型单体溶剂中成为色浆，第二部分是将分散好的色浆根据数码打印喷头各种不同的需求加入丙烯酸反应型单体溶剂、寡聚物、单或多丙烯酸官能基单体以及光起始剂、抑制剂调制而成，透过配方比例不同，开发出对应黏度的墨水，符合各种不同喷头的打印需求。目前市面上所用的UV墨水色系以C、M、Y、K、W五色为主，色域范围较窄，C市面上使用的通常是C.I.Pigment Blue 15:4、M市面上使用的通常是C.I. Pigment Red 122、Y市面上使用的通常是C.I. Pigment Yellow 150、K市面上使用的通常是C.I. Pigment Black 7，最后W市面上使用的是C.I. Pigment White 6。本发明透过开发绿色、橘色、紫色；考虑到色域扩张的需求，绿色本发明选用C.I. Pigment Green 36、橘色选用C.I. Pigment Orange 64、紫色选用C.I. Pigment Violet 23以上选择会使得色域面积得到极致。额外的三种颜色色浆使一套墨水具有广色域的效果；同时本发明也发现粒径越小，色彩饱和度越高，但同时因表面能增大，为降低分散颜料颗粒表面能导致色浆稳定性变差的情况，故本发明通过控制研磨最终比能量的方式来控制粒径到合理的大小及分布，最终能制作出稳定性佳、打印流畅性佳、以及广色域的UV墨水。
首先先讨论原材料的部分，在UV墨水中的关键原物料为色浆，而色浆的关键原物料为颜料，颜料最主要的功能是显色。市面上现有UV墨水以C、M、Y、K、W五色为主，为了拓展色域，本发明所设计之UV墨水新增了三种颜色：绿色(Green)、橙色(Orange)、紫色(Violet)。
考虑到色域扩张的需求，绿色本发明选用C.I. Pigment Green 36、橘色选用C.I.Pigment Orange 64、紫色选用C.I. Pigment Violet 23。
本发明的广色域墨水组成物中之色浆以有机/无机颜料为主要材料，以色系来分共有：C、M、Y、K、O、G、V、W八种色系，各项色系所可以使用的颜料如下所述：
品红色：
C. I. Pigment Red 7、C. I. Pigment Red 9、C. I. Pigment Red 22、
C. I. Pigment Red 48:2、C. I. Pigment Red 48:3、C. I. Pigment Red 57:1、
C. I. Pigment Red 122、C. I. Pigment Red 146、C. I. Pigment Red 177、
C. I. Pigment Red 254。
黄色：
C. I. Pigment Yellow 1、C. I. Pigment Yellow 9、C. I. Pigment Yellow10、
C. I. Pigment Yellow 12、C. I. Pigment Yellow 13、C. I. Pigment Yellow36:1、
C. I. Pigment Yellow 37、C. I. Pigment Yellow 37:1、C. I. PigmentYellow 38、
C. I. Pigment Yellow 42、C. I. Pigment Yellow 55、C. I. Pigment Yellow87、
C. I. Pigment Yellow 95、C. I. Pigment Yellow 108、C. I. Pigment Yellow109、
C. I. Pigment Yellow 112、C. I. Pigment Yellow 116、C. I. PigmentYellow 118、
C. I. Pigment Yellow 126、C. I. Pigment Yellow 138、C. I. PigmentYellow 139、
C. I. Pigment Yellow 150、C. I. Pigment Yellow 151、C. I. PigmentYellow 152、
C. I. Pigment Yellow 155、C. I. Pigment Yellow 162、C. I. PigmentYellow 165、
C. I. Pigment Yellow 169、C. I. Pigment Yellow 170、C. I. PigmentYellow 180、
C. I. Pigment Yellow 183、C. I. Pigment Yellow 191:1、C. I. PigmentYellow 200、
C. I. Pigment Yellow 223、C. I. Pigment Yellow 227。
青色：
C. I. Pigment Blue 1、C. I. Pigment Blue 9、 C. I. Pigment Blue 15、
C. I. Pigment Blue 15:1、C. I. Pigment Blue 15:2、 C. I. Pigment Blue15:3、
C. I. Pigment Blue 15:4、C. I. Pigment Blue 15:6、 C. I. Pigment Blue17、
C. I. Pigment Blue 24、C. I. Pigment Blue 28、 C. I. Pigment Blue 30、
C. I. Pigment Blue 31、C. I. Pigment Blue 33、 C. I. Pigment Blue 35、
C. I. Pigment Blue 36、C. I. Pigment Blue 68、 C. I. Pigment Blue 71、
C. I. Pigment Blue 79、C. I. Pigment Blue 84。
黑色：
C. I. Pigment Black 7，可用的商品有：
三菱：MA7、MA77、MA8、MA11、MA100
Orion：970LB、930L、890、600L、50L、49L、430H、420B、40 B2
40L、45LB、40、30L、30、20L、200L、20、10、150B
Special Black 40B、XPB229、FW285、FW200、Special black 4
Special Black 5、Special Black 6、NEROX605、NEROX505、
NEROX600、NEROX510、NEROX305。
卡伯特：BLACK PEARLS® 1300、BLACK PEARLS® 1400、
BLACK PEARLS® 120、BLACK PEARLS® 160、
BLACK PEARLS® 280、BLACK PEARLS® 3560、
BLACK PEARLS® 450A111、BLACK PEARLS® 570、
BLACK PEARLS® 4040、BLACK PEARLS® 4560i、
BLACK PEARLS® 5560、BLACK PEARLS® 4350、
BLACK PEARLS® 4840、BLACK PEARLS® 700、
BLACK PEARLS® 717、BLACK PEARLS® 800、
BLACK PEARLS® 880、BLACK PEARLS® 900。
白色：
C. I. Pigment White 6
Dupont Ti-Pure® R101、Ti-Pure® R102、Ti-Pure® R103、Ti-Pure® R104、
Ti-Pure® R105、Ti-Pure® R350、Ti-Pure® R960。
橘色：
C. I. Pigment Orange 2、C. I. Pigment Orange 3、C. I. Pigment Orange 5、
C. I. Pigment Orange 13、C. I. Pigment Orange 17、C. I. Pigment Orange17:1、
C. I. Pigment Orange 23:1、C. I. Pigment Orange 34、C. I. PigmentOrange 38、
C. I. Pigment Orange 45、C. I. Pigment Orange 46、C. I. Pigment Orange47、
C. I. Pigment Orange 52、C. I. Pigment Orange 64、C. I. Pigment Orange68、
C. I. Pigment Orange 74、C. I. Pigment Orange 75、C. I. Pigment Orange81、
C. I. Pigment Orange 86、C. I. Pigment Orange 107。
绿色：
C. I. Pigment Green 1、C. I. Pigment Green 2、C. I. Pigment Green 4、
C. I. Pigment Green 7、C. I. Pigment Green 13、C. I. Pigment Green 14、
C. I. Pigment Green 15、C. I. Pigment Green 17、C. I. Pigment Green 18、
C. I. Pigment Green 19、C. I. Pigment Green 20、C. I. Pigment Green 21、
C. I. Pigment Green 22、C. I. Pigment Green 36、C. I. Pigment Green 38、
C. I. Pigment Green 39、C. I. Pigment Green 48、C. I. Pigment Green 50、
C. I. Pigment Green 51、C. I. Pigment Green 56。
紫色：
C. I. Pigment Violet 2、C. I. Pigment Violet 3、C. I. Pigment Violet 5、
C. I. Pigment Violet 13、C. I. Pigment Violet 17、C. I. Pigment Violet17:1、
C. I. Pigment Violet 23:1、C. I. Pigment Violet 23、C. I. PigmentViolet 34、
C. I. Pigment Violet 38、C. I. Pigment Violet 45、C. I. Pigment Violet46、
C. I. Pigment Violet 47、C. I. Pigment Violet 52、C. I. Pigment Violet64、
C. I. Pigment Violet 68、C. I. Pigment Violet 74、C. I. Pigment Violet75、
C. I. Pigment Violet 81、C. I. Pigment Violet 86、C. I. Pigment Violet107。
挑选与颜料兼容性好的高分子分散剂也是色浆研磨的课题之一，分散剂同时具有锚钉基与长链，锚丁基在分散剂的功用是利用它本身具有的极性官能基，产生氢键等各种非键结交互作用力，可提升分散剂与颜料亲和效果，藉由分散剂的长链的结构达成立体间的阻碍效果，协助颜料在溶剂系统中稳定，不脱落，避免造成颜料在分散系统中凝聚现象。若分散剂种类与颜料匹配性好，可产生很好的分散效果，降低颜料的粒径，提升色料的发色性以及提升整个分散系统的稳定效果。反之会造成沉降、团聚、色粉析出等不良影响。研磨之后最直接可以观察到的现象就是测量研磨之后的色浆粒径大小以及检测色浆的色彩数据。
本发明尝试了很多种市面上有的高分子型分散剂，包含：
BYK商品：
BYK9151、BYK9152、BYK9150、BYK168、BYK111、BYK LPN23016。
味之素(AJINOMOTO)商品：
PB822、PB881、PB824、PB821、PN411、PA111。
路伯润商品Lubrizol solsperse：
13240、24000、28000、32600、38500、32000、88000、39000、32500
82500、83500、76500。
埃夫卡商品EFKA：
EFKA ® 7701、EFKA ® 7731、EFKA ® 7732、EFKA® PX 4701、EFKA® 5010、EFKA® 5044、EFKA® 5054、EFKA® 5055、EFKA® 5063、EFKA® 5064、EFKA® 5065、EFKA® 5066 EFKA® 5070、EFKA® 5071、EFKA® 5207、EFKA® 5244等高分子型分散剂。
色浆分散体系中同时具有丙烯酸反应性单体溶剂与寡聚物，而两者通常由一个或一个以上丙烯酸官能基单体或寡聚物共聚合而成，此类化合物在UV曝光下能释放出自由基与光起始剂裂解之自由基进行交联反应，反应后会形成链状或网状高分子结构，此结构具备良好的成膜性与好的涂布性。
反应性单体溶剂与寡聚物的结构如下：
1,6 Hexanediol Diacrylate、1,4 butanediol diacrylate diethylene glycoldiacrylate、ethoxylated trimethylpropane triacrylate、dipentaerythritolpentaacrylate、ethoxylated pentaerythritol tetraacrylate、Isobornyl Acrylate、Cyclohexyl Acrylate、Benzyl Acrylate、Phenoxyethyl Acrylate、TetrahydrofrufurylAcrylate、EthoxyEthoxyEthyl Acrylate、
(2-Ethyl-2methyl-1,3-Dioxolate-4-yl)-methylAcrylate、
Pentaerythritol Triacrylate、Tripentaerythritol Acrylate
Methyl (meth)acrylate、Ethyl (meth)acrylate
2-hydroxyethyl (meth)acrylate、hydroxylpropyl (meth)acrylate
Isobutyl (meth)acrylate、methyl acrylate、ethyl acrylate
2-hydroxyethyl acrylate、Butylacrylate、Isobornylacrylate
Isobornyl-2-methyl-2-propenoate、
Dihydrodicyclopentadienyl Acrylate (DCPA)、
2-(2-Ethoxyethoxy)ethyl acrylate、Neopentyl glycol diacrylate、
2-Ethylhexyl acrylate,Hexamethylene diacrylate、
Triethylene glycol dimethacrylate、Tri(propylene glycol) diacrylate
Trimethylolpropane triacrylate、Ethoxylated trimethylolpropanetriacrylate、hydroxylpropyl acrylate。
最后为了保证UV色浆及墨水的储存安定性，避免因为外在条件(光照、温度过高)所造成的交联反应，配方中亦含有阻聚剂，主要以MEHQ结构为主，常用的产品如下：
1.4-Methoxyphenol
2.RAHN公司的产品：
GENORAD* 16、GENORAD* 18、GENORAD* 20、GENORAD* 21、GENORAD* 22。
本发明之UV色浆之固含量可为15%-35%,若以喷墨打印方式，考虑工作黏度，颜料分散剂、阻聚物含量的控制最好调整在20-30%,下表说明UV色浆各成份较佳比例：颜料15%；分散剂8%；丙烯酸反应型单体溶剂76%；阻聚剂1%。
第二部分，在研磨好的色浆中加入反应性单体溶剂、寡聚物与光起始剂制成墨水，光起始剂选在LED 395nm波长及汞灯紫外光之UV曝光下能释放出自由基以进行交联反应之有机物,按此挑选原则选择高效率的光起始剂。
例如：
a).Acetophenone类有：
2-Methyl-1-(4-(methylthio)phenyl)-2-morpholino-propane-1,
1-Hydroxy cyclohexyl phenyl ketone , Diethoxyacetophenone,
2-Hydroxy-2-methyl-1-phenyl-propane-1-one,
2-Benzyl-2-(dimethylamino)-1-[4-(4-morpholinyl)phenyl]-1-butanone，
2-Chlorothioxanthen-9-one, Diphenyl(2,4,6 trimethylbenzoyl)phosphineoxide，
2-Hydroxy-2-methylpropiophenone 50/50 blend, Thioxanthen-9-one；
b).Benzoin类有：
Benzoin ,Benzoin methyl ether, Benzyl dimethyl ketar.
c).Benzophenone类有：
Benzophenone,4-Phenyl benzophenone ,Hydroxylbenzophenone,
4,4'-Bis(diethylamino)benzophenone,
4,4'-Bis(dimethylamino)benzophenone,
4-(Dimethylamino)benzophenone；
d).Thioxanthone类有Isopropylthioxanthone；
e).anthraquinone类有2-ethylanthraquinone, Phenanthrenequinone。
本发明之墨水配方如下：色浆5%-20%；寡聚物3%-10%；表面活性剂0.1%-1%；反应型单体溶剂40%-60%；光起始剂5%-15%；阻聚剂0.5%-2%。
市面上有许多种工业用压电式喷头举例来说Epson制造的DX7、DX5(工作温度下黏度3-7 cps)或者Ricoh制作的Gen5(工作温度下9-13 cps)、GH2220(工作温度下9-13cps)..etc，不同种喷头所适用的黏度而有所不同，透过配方比例调整黏度就可以符合目前市面上大部分工业用压电式UV数码打印墨水。
本发明的实验设计部分分为四部分：
第一部分为色浆的分散剂与颜料的筛选，利用高速震荡机筛选适合的配方。
第二部分为研磨终点总比能量的控制与色浆粒径、稳定度、打印流畅性的关系。
第三部分为此墨水对于市面上常见喷头的适应性
第四部份为此一系列墨水色域与市售CMYK墨水色域对比的结果。
第一部分为：色浆的分散剂与颜料的筛选，利用高速震荡机筛选合适的配方：
品红色使用色粉：C.I. Pigment Red 122；
蓝色使用色粉：C.I. Pigment Blue 15:4；
黄色使用色粉 ：C.I. Pigment Yellow 150；
黑色使用色粉 ：C.I. Pigment Black 7；
橙色使用色粉 ：C.I. Pigment Orange 64；
绿色使用色粉 ：C.I. Pigment Green 36；
白色使用色粉 ：C.I. Pigment White 6；
紫色使用色粉 ：C.I. Pigment Violet 23。
高速震荡机筛选的条件如下：
1.高速震荡机器型号：LAU Disperser DAS 200；
2.锆珠选择：Zirconia beads (0.3-0.5mm)；
3.锆珠填充率：>60% by volume
4.震盪时间：10±2hrs
5.温度控制：25℃±1℃
初步筛选的标准为：
1.下机色浆配方黏度<30cps；
2.粒径大小控制在Z-Ave：120±40 nm；D(90)：250±50 nm
3.稳定性测试：
一个月低温(-5℃)、常温(25℃)、高温(60℃)放置后所有参数不大于下机的数值。
同时符合以上结果之分散剂即为优选分散剂(如表一)
表一：分散剂筛选实验
※Ο为合格，╳为不合格
从表上可知PB881、PB824、PB882、Lubrizol 32000这四者所制成的色浆同时具有低黏度及粒径大小被控制在Z-Ave：120±40nm；D(90)：250±50nm范围内，稳定性测试的结果也非常的好，最后这四支分散剂与八种颜色的颜料分散性都非常好，所以选定这四支分散剂作为后续实验主要使用的分散剂。
第二部分：
由于高速震荡机并不存在研磨的概念，高速震荡机的结果是一种理想分散状态下的结果，仅能提供一个初步的参考规格，实际上与高速研磨机研磨仍有一段差距，同时也无法实现量产。所以为了再次确认高速震荡机的实验结果是否符合预期，也同时为了导入量产的准备，第二部分的实验将使用高速研磨机进行研磨。而选用的研磨机为研磨机器：Netzsch LMZ 10C，一次投料为300kg。在LMZ10C上可控的参数有：研磨切线速度、研磨时间、流速、高速分散机转速、锆珠填充率而这上述五种参数都与最终比能量(kW/h)息息相关，可藉由控制研磨机最终比能量与粒径分布范围以及稳定性的关系验证第一部分的实验是否有误，同时也可制定出合理的研磨制程，使粒径范围以及稳定性达到第一部分实验的标准。(结果如表二)
研磨条件如下：
研磨机器：Netzsch LMZ 10C
使用配方：颜料5%-20%；分散剂3%-10%；反应型单体溶剂65%-80%；阻聚剂0.5%-2%。
入料总量：300kg；
比能量控制范围：16kW/h – 28kW/h；
粒径标准：Z-Ave：120nm ± 40nm / D(90)：250 ± 50nm；
黏度标准：配方黏度 < 30cps
稳定性测试：一个月以上低温(-5℃)、常温(25℃)、高温(60℃)放置所有参数不变；
滤性标准：彩色：以0.45pp滤膜检测，>250g/5mins为合格；
白色：以1.00pp滤膜检测，>100g/3mins为合格；
表二：比能量与粒径控制、稳定性的关系
※Ο为合格，╳为不合格，Δ为初步结果合格，但稳定性不佳；
从此图表可知当研磨总比能量控制在26±4kW/h的时候；
个别色浆可以达到粒径大小稳定，稳定性也很好的效果。
同时若研磨总比能量超过28时，会因为粒径过小，导致部分色浆稳定性不佳。
故此种色浆亦不符合规格无法制成墨水。
接着将此批色浆做成墨水验证粒径大小与打印流畅性的问题。
此部分实验利用Ricoh Gen5 喷头打印机作为实验机。
墨水标准与打印条件如下：
墨水标准：
工作黏度：9-13 cps；
滤性：彩色标准：利用0.22um pp滤膜检测，>1000g/5mins；
白色标准：利用0.45um pp滤膜检测，>150g/5mins；
表面张力：30±4 mN/m；
粒径大小：Z-Ave：120nm±40nm / D(90)：250±50nm；
打印流畅性标准：连续打印十米后打印测试条，测试条断线数≦2，即为合格。
打印条件设置：
1.机器选用喷头：Ricoh Gen 5；
2.网屏数（点火频率）：最大设定1.0；
3.Pass数：6Pass；
4.打印电压：13-17v；
5.dpi：600X900；
6.墨量：2倍墨量；
表三：比能量与粒径控制、流畅性的关系
※Ο为合格，╳为不合格
从表三中可以知道，基本上研磨比能量在26-34kW/h之间部分颜色的打印流畅性都可以满足需求，所以粒径大小若太大会造成印刷流畅性的异常，又比能量>32kW/h时由于存在稳定性问题，所以也不是适合的比能量。
透过这两个实验可以知道，同时符合打印流畅性、粒径大小范围、稳定性的研磨比能量范围为：28±2kW/h。
第三部分：
将完成的色浆按照墨水配方制成墨水，对应不同的喷头调整成为不同的黏度。
此次实验用的喷头有几种，厂牌及型号分别是：
Epson：DX7、DX5：工作温度下黏度3-7cps；
Ricoh：Gen5：工作温度下9-13 cps；
GH2220：工作温度下6-10 cps；
Konica Minolta 1024i：工作温度下9-13 cps；
接着测试打印流畅性，确认用此研磨方式所制成的色浆符合打印流畅性的标准。
打印流畅性的标准为：连续打印十米后打印测试条，测试条断线数≦2，即为合格。
结果如表四：
表四：打印流畅性与喷头的关系
同一种色浆只要调整不同工作黏度，就在不同喷头上有相同流畅性很好的结果。
也说明了喷头的种类与墨水的黏度有很大关联性。
同时也印证了只要色浆的质量受到控制，制成的墨水就能适用市面上大部分喷头。
第四部份：
色域的概念是将墨水在基材上面打印色块后，用分光亮度计测量所有色块的L*、a*、b*、C*、h°值，其中色域的计算方法是将L*值固定后，计算a*、b*值所围成面积。
所为面积越大，色域范围越广，其中黑、白色为无彩色，色彩数据必定在图的中心点位置，故不加入计算，示意图如图1所示。
打印条件设置：
1.打印机喷头：Ricoh Gen 5；
2.网屏数（点火频率）：最大设定1.0；
3.Pass数：6Pass；
4.打印电压：13-17v；
5.dpi：600X900；
6.选用基材：PVC车贴布；
7.分光亮度计：X-rite 7600 桌上型测色仪；
8.墨量：2倍墨量。
实施例的结果如表四(a)、比较例(市售墨水)结果如表四(b)：
表四(a)、实施例的色域范围实际值
表四(b)、比较例之色域范围实际值
从第四部份的实验比较结果中可以发现，实施例与比较例的色域范围大小差距约有一倍。所以如果要做出广色域的墨水，在整套墨水系统中使用各种不同颜色的颜料是有必要性的。
除了既有的C、M、Y三色以外，再添加G、O、V三色即可得到广色域的效果。
虽然本发明的实施例是以实际方案来描述的，但是并不构成对本发明含义的限制，对于本领域的技术人员，根据本说明书对其实施方案的修改及与其他方案的组合都是显而易见的。

Claims (5)

1.一种适用于工业用压电式喷头的UV交联型广色域数码打印墨水，其特征在于：其按重量百分比包括以下组分：色浆5%-20%；寡聚物3%-10%；表面活性剂0.1%-1%；丙烯酸反应型单体溶剂40%-60%；光起始剂5%-15%；阻聚剂0.5%-2%；
所述色浆按重量百分比包括以下组分：颜料5%-20%；分散剂3%-10%；丙烯酸反应型单体溶剂65%-80%；阻聚剂0.5%-2%；
所述色浆的制作方法包括如下步骤：
a、将颜料、阻聚剂、丙烯酸反应型单体溶剂、分散剂混合，制成预聚物，进行预先分散，持续8小时以上，
b、将a步骤中制得的浆料，投入研磨机中高速分散，研磨特征为：300kg料，研磨终点时总能量：28±2kW/h，得到色浆。
2.根据权利要求1所述的适用于工业用压电式喷头的UV交联型广色域数码打印墨水，其特征在于：所述颜料的材料为以下的一种或多种：
品红色：C. I. Pigment Red 7、C. I. Pigment Red 9、C. I. Pigment Red 22、
C. I. Pigment Red 48:2、C. I. Pigment Red 48:3、C. I. Pigment Red 57:1、
C. I. Pigment Red 122、C. I. Pigment Red 146、C. I. Pigment Red 177、
C. I. Pigment Red 254;
黄色：C. I. Pigment Yellow 1、C. I. Pigment Yellow 9、C. I. Pigment Yellow10、
C. I. Pigment Yellow 12、C. I. Pigment Yellow 13、C. I. Pigment Yellow 36:1、
C. I. Pigment Yellow 37、C. I. Pigment Yellow 37:1、C. I. Pigment Yellow38、
C. I. Pigment Yellow 42、C. I. Pigment Yellow 55、C. I. Pigment Yellow 87、
C. I. Pigment Yellow 95、C. I. Pigment Yellow 108、C. I. Pigment Yellow109、
C. I. Pigment Yellow 112、C. I. Pigment Yellow 116、C. I. Pigment Yellow118、
C. I. Pigment Yellow 126、C. I. Pigment Yellow 138、C. I. Pigment Yellow139、
C. I. Pigment Yellow 150、C. I. Pigment Yellow 151、C. I. Pigment Yellow152、
C. I. Pigment Yellow 155、C. I. Pigment Yellow 162、C. I. Pigment Yellow165、
C. I. Pigment Yellow 169、C. I. Pigment Yellow 170、C. I. Pigment Yellow180、
C. I. Pigment Yellow 183、C. I. Pigment Yellow 191:1、C. I. Pigment Yellow200、
C. I. Pigment Yellow 223、C. I. Pigment Yellow 227；
青色：C. I. Pigment Blue 1、C. I. Pigment Blue 9、 C. I. Pigment Blue 15、
C. I. Pigment Blue 15:1、C. I. Pigment Blue 15:2、 C. I. Pigment Blue 15:3、
C. I. Pigment Blue 15:4、C. I. Pigment Blue 15:6、 C. I. Pigment Blue 17、
C. I. Pigment Blue 24、C. I. Pigment Blue 28、 C. I. Pigment Blue 30、
C. I. Pigment Blue 31、C. I. Pigment Blue 33、 C. I. Pigment Blue 35、
C. I. Pigment Blue 36、C. I. Pigment Blue 68、 C. I. Pigment Blue 71、
C. I. Pigment Blue 79、C. I. Pigment Blue 84;
黑色：
C. I. Pigment Black 7，可用的商品有:
三菱：MA7、MA77、MA8、MA11、MA100；
Orion：970LB、930L、890、600L、50L、49L、430H、420B、40 B2
40L、45LB、40、30L、30、20L、200L、20、10、150B
Special Black 40B、XPB229、FW285、FW200、Special black 4
Special Black 5、Special Black 6、NEROX605、NEROX505、
NEROX600、NEROX510、NEROX305;
卡伯特：BLACK PEARLS® 1300、BLACK PEARLS® 1400、
BLACK PEARLS® 120、BLACK PEARLS® 160、
BLACK PEARLS® 280、BLACK PEARLS® 3560、
BLACK PEARLS® 450A111、BLACK PEARLS® 570、
BLACK PEARLS® 4040、BLACK PEARLS® 4560i、
BLACK PEARLS® 5560、BLACK PEARLS® 4350、
BLACK PEARLS® 4840、BLACK PEARLS® 700、
BLACK PEARLS® 717、BLACK PEARLS® 800、
BLACK PEARLS® 880、BLACK PEARLS® 900;
白色：
C. I. Pigment White 6
Dupont Ti-Pure® R101、Ti-Pure® R102、Ti-Pure® R103、Ti-Pure® R104、
Ti-Pure® R105、Ti-Pure® R350、Ti-Pure® R960;
橘色：
C. I. Pigment Orange 2、C. I. Pigment Orange 3、C. I. Pigment Orange 5、
C. I. Pigment Orange 13、C. I. Pigment Orange 17、C. I. Pigment Orange 17:1、
C. I. Pigment Orange 23:1、C. I. Pigment Orange 34、C. I. Pigment Orange38、
C. I. Pigment Orange 45、C. I. Pigment Orange 46、C. I. Pigment Orange 47、
C. I. Pigment Orange 52、C. I. Pigment Orange 64、C. I. Pigment Orange 68、
C. I. Pigment Orange 74、C. I. Pigment Orange 75、C. I. Pigment Orange 81、
C. I. Pigment Orange 86、C. I. Pigment Orange 107;
绿色：
C. I. Pigment Green 1、C. I. Pigment Green 2、C. I. Pigment Green 4、
C. I. Pigment Green 7、C. I. Pigment Green 13、C. I. Pigment Green 14、
C. I. Pigment Green 15、C. I. Pigment Green 17、C. I. Pigment Green 18、
C. I. Pigment Green 19、C. I. Pigment Green 20、C. I. Pigment Green 21、
C. I. Pigment Green 22、C. I. Pigment Green 36、C. I. Pigment Green 38、
C. I. Pigment Green 39、C. I. Pigment Green 48、C. I. Pigment Green 50、
C. I. Pigment Green 51、C. I. Pigment Green 56;
紫色：
C. I. Pigment Violet 2、C. I. Pigment Violet 3、C. I. Pigment Violet 5、
C. I. Pigment Violet 13、C. I. Pigment Violet 17、C. I. Pigment Violet 19、
C. I. Pigment Violet 23:1、C. I. Pigment Violet 23、C. I. Pigment Violet34、
C. I. Pigment Violet 38、C. I. Pigment Violet 45、C. I. Pigment Violet 46、
C. I. Pigment Violet 47、C. I. Pigment Violet 52、C. I. Pigment Violet 64、
C. I. Pigment Violet 68、C. I. Pigment Violet 74、C. I. Pigment Violet 75、
C. I. Pigment Violet 81、C. I. Pigment Violet 86、C. I. Pigment Violet 107。
3.根据权利要求1所述的适用于工业用压电式喷头的UV交联型广色域数码打印墨水，其特征在于：所述分散剂的材料为以下的一种或多种：
BYK商品：
BYK9151、BYK9152、BYK9150、BYK168、BYK111、BYK LPN23016；
味之素商品：
PB822、PB881、PB824、PB821、PN411、PA111；
路伯润：
solsperse 13240、solsperse 24000、solsperse 28000、solsperse 32600、solsperse38500、solsperse 32000、solsperse 88000、solsperse 39000、solsperse 32500、solsperse 82500、solsperse 83500、solsperse 76500；
埃夫卡：
EFKA ® 7701、EFKA ® 7731、EFKA ® 7732、EFKA® PX 4701、EFKA® 5010、EFKA®5044、EFKA® 5054、EFKA® 5055、EFKA® 5063、EFKA® 5064、EFKA® 5065、EFKA® 5066、EFKA® 5070、EFKA® 5071、EFKA® 5207、EFKA® 5244、EFKA ® 4310。
4.根据权利要求1所述的适用于工业用压电式喷头的UV交联型广色域数码打印墨水，其特征在于：
工作温度下黏度： < 15cps；
粒径大小：Z-Ave：120±30nm，D(90)：250±50nm；
表面张力：30±8 mN/m；
滤性：色浆：在0.45μm pp滤膜下，25℃下 滤性 >250g/5mins
墨水：在0.22μm pp滤膜下，25℃下 滤性 >1000g/5mins。
5.根据权利要求1所述的适用于工业用压电式喷头的UV交联型广色域数码打印墨水的制作方法，其特征在于：该制作方法包括如下步骤：
a、将颜料、阻聚剂、丙烯酸反应型单体溶剂、分散剂混合，制成预聚物，进行预先分散，持续8小时以上，
b、将a步骤中制得的浆料，投入研磨机中高速分散，研磨特征为：300kg料，研磨终点时总能量：28±2kW/h，得到色浆；
c、将色浆用0.5um pp滤心精滤后，在反应性单体溶剂中加入色浆、阻聚剂、寡聚物、光起始剂混合，用高速搅拌机搅拌后，再次以0.5μm pp孔径滤心过滤得到所述适用于工业用压电式喷头的UV交联型广色域数码打印墨水。
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