CN108641481A - 环保水性装饰纸用数码喷墨墨水及其制备方法和用途 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种环保水性装饰纸用数码喷墨墨水，以重量百分数计包括如下组分：15％‑40％颜料分散液、1％‑30％树脂溶液、0.1％‑10％第一润湿剂、0.1％‑10％第二润湿剂、0.1％‑10％第三润湿剂；1％‑10％表面活性剂，以及30％‑60％去离子水。本发明还提供环保水性装饰纸用数码喷墨墨水的制备方法和用途。本发明所提供的环保水性装饰纸用数码喷墨墨水有效提升颜料与钛白纸之间的亲和力，适合后续浸胶、固色工艺，改善生产效能；具有良好的储存稳定性，减少了所需添加剂的加入；采用纳米级颜料分散剂，使颜料更稳定、更均匀分散于墨水体系，使得颜料与整个体系的相容性更优，有效减少颜料颗粒的沉积。

Description

环保水性装饰纸用数码喷墨墨水及其制备方法和用途

技术领域

本发明涉及一种数码喷墨墨水，具体涉及一种环保水性装饰纸用数码喷墨墨水及其制备方法和用途。

背景技术

数码喷墨印刷作为装饰纸行业的一种先进技术，通过计算机控制喷印系统，将装饰纸油墨直接喷印到钛白纸表面，从而印出各种图案和花纹。与传统的印花工艺相比，数码喷墨印刷省去制版过程，生产效率高且生产过程无污染。

目前数码喷墨印刷用到的油墨主要是颜料型，颜料型油墨中的颜料是通过树脂与纸张纤维结合，印刷工艺简单，因此近年来得到广泛重视。

颜料对任何纤维都没有亲和力，因此喷墨印刷过程中，主要是通过在装饰纸油墨中使用水溶性树脂，利用树脂的成膜性能增加油墨与钛白纸的粘结性，从而在浸胶固色过程中在钛白纸表面形成连续致密的、具有耐干湿摩擦性能的图案膜。但适合用于做喷墨油墨的树脂非常稀少，选择不好不但容易导致油墨的打印流畅性差，在喷墨印刷过程中容易堵塞喷头，还会造成储存稳定性不好，易于沉积。而且，国内装饰纸所用的水性喷墨墨水的分散性并不能完全达到印刷要求，容易出现分层、粘度不稳定等问题，在一些装饰纸印刷后，需要进行浸胶、固色工序，印刷质量不好会造成浸胶环节的掉墨掉色问题，不利于后续工序的进行。

发明内容

本发明的目的在于，提供了一种适用于装饰纸行业应用的环保水性数码喷墨墨水，以解决上述问题中的一个或多个。

根据本发明的一个方面，提供了一种环保水性装饰纸用数码喷墨墨水，以重量百分数计包括如下组分：15％-40％颜料分散液、1％-30％树脂溶液、0.1％-10％第一润湿剂、0.1％-10％第二润湿剂、0.1％-10％第三润湿剂；1％-10％表面活性剂，以及30％-60％去离子水；

其中，第一润湿剂为乙二醇或二甘醇；

第二湿润剂为三甘醇，1，2-丙二醇，1，3-丙二醇，1，4-丁二醇，1，5-戊二醇中的一种；

第三湿润剂为二甘醇丁醚，三甘醇乙醚，三甘醇丁醚，平均分子量为200、400、600、900、1000的聚乙二醇，平均分子量为425、725、1000、2000的聚丙二醇中的一种。其中，第一湿润剂有较低的粘度，第二湿润剂粘度适中，第三湿润剂粘度较高。

润湿剂重量百分数保持在1％-30％，用量过高会导致在基材上很难干燥，过低则易造成基材润湿不充分，并且，润湿剂的用量过高或过低对打印流畅性能也有一定的影响。

其中，采用第一湿润剂、第二湿润剂、第三湿润剂分别加入墨水体系，分别起到调节干燥速度、调节粘度和调节润湿地材能力的作用，可按照不同的配方需要，比例也需要做相应的改变，以适应打印的速度以及纸张的变化；而且分子量不同的润湿剂，获得的效果也不尽相同，要获得好的效果需要取长补短的平衡加入；此外，湿润剂分三次加入反应体系，三次加入的湿润剂的组分、分子量、粘度均不同，这是因为在水分蒸发过程中，湿润剂与水分子形成的氢键会直接影响到墨水挥发速度，为了减小墨水挥发速度、使墨水获得优异的湿润性，采取分批次加入反应体系以保证墨水品质。

树脂溶液为苯乙烯丙烯酸类树脂、水溶性丙烯酸树脂或乙氧基聚氨酯类树脂，具有良好的包裹性、成膜性、复溶性、耐磨性。

表面活性剂包括BYK-347、BYK-348、BYK-377、Surfynol-465的一种，具有降低产品表面张力、改变产品对材料的润湿性能、形成表面保护膜层、提升颜色表现力的作用。

其中，BYK-347化学组成为聚醚改性硅氧烷，属于聚醚改性有机硅；BYK-348为聚八甲基环四硅氧烷，属于有机硅表面活性剂，BYK-377为聚醚改性聚二甲基硅氧烷，；Surfynol-465为炔二醇乙氧基化合物。

在一些实施方式中，环保水性装饰纸用数码喷墨墨水还包括以重量百分数计的0.01％-2％的消泡剂，0.05％-0.2％的杀菌剂以及0.05-0.2％的pH调节剂。

具体而言，消泡剂为Surfynol 104H或Surfynol DF-37，杀菌剂为Proxel GXL，pH调节剂为二甲基乙醇胺(DMEA)或三乙醇胺。

其中，Surfynol 104H是一支炔二醇表面活性剂，属于双子星非离子表面活性剂；Surfynol DF-37为无硅酮有机消泡剂，Proxel GXL为1,2-苯并异噻唑啉-3-酮的二丙二醇溶液(1,2-苯并异噻唑啉-3-酮质量百分比为20％)。

在一些实施方式中，颜料分散液以重量百分数计包括如下组分：15％-30％有机颜料、10％-40％分散剂、0.1％-3％消泡剂、30％-60％去离子水。

本发明环保水性装饰纸用数码喷墨墨水对有机颜料有严格限制，包括但不限于市售的有机颜料分散液、进行过表面接枝的自分散颜料或传统树脂分散的颜料分散液等。

其中，颜料分散液采用纳米包覆法制成，具体步骤如下：

1)将有机颜料均匀分散在同时具有电荷稳定和空间位阻作用的分散剂中，同时加入消泡剂，形成颜料-分散剂包覆体系；

2)将上述混合物在纳米研磨机中研磨30-100Pass，至有机颜料粒径小于300nm。

采用纳米包覆法所制成的颜料分散剂包覆体系是颗粒型的，包覆颗粒的内层为有机颜料，外层为分散剂，分散剂一端带正电荷，和有机颜料结合，另一端带负电荷，悬浮于液体中，排斥其他带负电荷的粒子团靠近，以保持稳定电荷；分散剂一端带亲颜料基团，锚定住颜料，另一端是长链的分子团，甩开分子链段，用距离防止其他分子团靠近，以保持空间位阻。

在一些实施方式中，颜料-分散剂包覆体系也可以使用立式全陶瓷研磨机研磨。

在一些实施方式中，有机颜料包括颜料黄150、颜料红254、酞青蓝15：3、炭黑中的一种，其中，颜料黄150如德国朗盛公司的150黄、德国巴斯夫公司的150黄、日本DIC公司的150黄；颜料红254如德国巴斯夫公司的254红、中国先尼克公司的254红；酞青蓝15：3如德国巴斯夫公司的15：3酞青蓝、德国科莱恩公司的15:3蓝、日本DIC的15：3蓝；炭黑如美国卡博特公司的炭黑、德国欧力隆公司的炭黑。

在一些实施方式中，分散剂包括但不限于BYK-190、BYK-110、TEGO750、TEGO760、TEGO765中的一种。

其中，BYK-190主要成分为含颜料亲和基团高分子共聚物，BYK-110主要成分为含酸性颜料亲和基团的高分子共聚物，BYK-190、BYK-110均购于德国毕克化学公司；TEGO750、TEGO760、TEGO765均为含高效颜料吸附基团共聚物的水溶液，购于德国迪高公司。

本发明的环保水性装饰纸用数码喷墨墨水，与现有装饰纸用数码喷墨墨水相比，具有以下优点：

(1)本发明通过合理选择各组份及其用量，通过分散剂分子结构中的亲颜料基团锚住颜料后使其不易脱落，并且当颜料被研磨的很细时，其比表面积就会几何级增大，分散剂提供的亲颜料基团就要更多，通过有效的组分配比，避免了因颜料的裸露导致颜料团聚形成大颗粒而带来的堵头现象，有效地改善了装饰纸用墨水的打印流畅性，防止堵塞喷头；

(2)通过平衡地加入湿润剂，使得墨水湿润性优异，比较容易铺展在装饰纸表面，而且使得墨水具有低收缩性，水分蒸发后，分子链段的收缩系数最少，接近装饰纸特别是钛白纸的纤维收缩率，有效提升颜料与钛白纸之间的亲和力，适合后续浸胶、固色工艺，从而改善生产效能；

(3)本发明所公开的环保水性装饰纸用数码喷墨墨水具有良好的储存稳定性，且减少了所需添加剂的加入；

(4)本发明采用纳米级颜料分散液，使得颜料能更稳定、更均匀分散于墨水体系中，使得颜料与整个体系的相容性更优，有效减少颜料颗粒的沉积。

根据本发明的一个方面，提供了上述环保水性装饰纸用数码喷墨墨水的制备方法，步骤如下：

1)按比例准备好各组分，将第一湿润剂、第二湿润剂、第三湿润剂、表面活性剂、消泡剂、杀菌剂、去离子水在搅拌缸中混合均匀；

2)然后加入树脂，以低于300rpm/min的速度搅拌30min后，再加入颜料分散液；

3)密闭搅拌2小时，将混合液静置陈化12小时后，用0.5-0.8μm滤芯过滤，即得墨水成品。

其中，第一湿润剂有较低的粘度，第二湿润剂粘度适中，第三湿润剂粘度较高，在加入搅拌缸中，通常先加入低粘度的湿润剂，搅拌均匀后再加入高粘度的湿润剂。在本制备方法步骤1)中，先将第一湿润剂、表面活性剂、消泡剂、杀菌剂、去离子水在搅拌缸中混合均匀后，然后加入第二湿润剂，搅拌均匀，再次加入第三湿润剂，最后将所有组分置于搅拌缸中搅拌均匀。

根据本发明的还一个方面，提供了上述环保水性装饰纸用数码喷墨墨水在装饰纸喷绘中的应用。

具体而言，本发明的环保水性装饰纸用数码喷墨墨水可以通过大幅面喷墨打印装置直接喷印至钛白纸上，浸胶、150℃-180℃温度下加热固色30s-3min后形成所需要的图案，具体操作步骤如下：

1)调节钛白纸放置距离，使其与大幅面喷墨打印装置的打印头的距离为2-3毫米；

2)在与大幅面喷墨打印装置相连的电子计算机上设置好图案；

3)开启打印机；

4)钛白纸进入打印装置，开始打印图案；

5)将带有打印图案的钛白纸在三聚氰胺胶水中浸胶，并在150℃-180℃温度下加热固色30s-3min后得到带有图案的装饰板材。

上述方法中步骤1)-3)的顺序没有先后，可视情况调整。

上述方法步骤5)中浸胶、加热固色的方法可与现有传统技术中的浸胶、加热固色方法相同。

本发明的环保水性装饰纸用数码喷墨墨水用于装饰纸喷墨打印中，特别是钛白纸的喷墨打印中，耐三聚氰胺好，最后装饰板材上的图案色牢度高、清晰度高。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步详细的说明。

将第一湿润剂、表面活性剂、消泡剂、杀菌剂、去离子水在搅拌缸中混合均匀，然后加入第二湿润剂，继续搅拌，待物料混合均匀后，再加入第三湿润剂，搅拌均匀；然后向搅拌缸中加入树脂，低速搅拌30min后，再加入颜料分散液；最后，密闭搅拌2小时，将混合液静置陈化12小时后，用0.5μm滤芯过滤，即得墨水成品。

其中，实施例1～5中组分配比情况按表1添加，各实施例中颜料分散液配比情况按表2进行添加，颜料分散液采用纳米包覆法制成，具体步骤如下：各实施例按表2中的记录分别将所有组分加入分散装置中，使得有机颜料均匀分散在同时具有电荷稳定和空间位阻作用的分散剂中，形成颜料-分散剂包覆体系，再将颜料-分散剂包覆体系在纳米研磨机中研磨30-100Pass，至有机颜料粒径小于300nm；实施例1～5中树脂溶液添加情况按表3进行添加，各实施例中润湿剂添加情况按表4进行添加，表面活性剂、消泡剂、杀菌剂、pH调节剂按表5进行添加。

表1各实施例中组分配比情况

表2各实施例中颜料分散液配比情况

表3各实施例中树脂溶液添加情况

实施例1	水溶性丙烯酸树脂
		实施例2	水溶性丙烯酸树脂
实施例3	乙氧基聚氨酯类树脂
		实施例4	水溶性丙烯酸树脂
实施例5	苯乙烯丙烯酸树脂

表4各实施例中润湿剂添加情况

实施例	第一润湿剂	第二湿润剂	第三湿润剂
				实施例1	乙二醇	三甘醇	三甘醇乙醚
实施例2	乙二醇	1，5-戊二醇	三甘醇丁醚
				实施例3	乙二醇	1，2-丙二醇	平均分子量为400的聚乙二醇
实施例4	二甘醇	1，4-丁二醇	二甘醇丁醚
				实施例5	二甘醇	1，3-丙二醇	平均分子量为725的聚丙二醇

表5各实施例中其他组分添加情况

制得上述墨水后，通过大幅面喷墨打印装置直接喷印至钛白纸上，浸胶、150℃-180℃温度下加热固色30s-3min后形成所需要图案。

参照《印刷技术印刷品与印刷油墨用滤光疝弧灯评价耐光性》(GB/T22771-2008)的方法测墨水的耐晒性；

对上述墨水进行3h的冷冻和加热试验后，置于室温存放3h，然后与未做加热和冷冻试验的墨水作流动度的对比，观察墨水是否有胶化情况或反粗现象，以测定墨水的稳定性。根据受试墨水与对照墨水的流动度的差距，按下列规定确定受试验油墨是否稳定：

a.试验后流动度较未试验前变化不太大谓之油墨稳定；

b.试验后流动度较未试验前变大较多，墨性仍尚好，则此墨水变胶化可能性不大,但不够稳定；

c.试验后流动度较未试验前变小较多，墨性变“短”、“立”则有胶化倾向，一般此类墨水易于胶化。

结果见表6：

表6各个实施例检测结果

由表6可知，本发明的环保水性装饰纸用数码喷墨墨水用于装饰纸喷墨打印中，特别是钛白纸的喷墨打印中，打印的图案色牢度高、图案纹理清晰、耐晒性好。而且，表6还显示出本发明的墨水具有很好的稳定性，进一步反映出有机颜料分散效果好。

以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.环保水性装饰纸用数码喷墨墨水，其特征在于，以重量百分数计包括如下组分：15％-40％颜料分散液、1％-30％树脂溶液、0.1％-10％第一润湿剂、0.1％-10％第二润湿剂、0.1％-10％第三润湿剂；1％-10％表面活性剂，以及30％-60％去离子水；

其中，第一润湿剂为乙二醇或二甘醇；

第二湿润剂为三甘醇，1，2-丙二醇，1，3-丙二醇，1，4-丁二醇，1，5-戊二醇中的一种；

第三湿润剂为二甘醇丁醚，三甘醇乙醚，三甘醇丁醚，平均分子量为200、400、600、900、1000的聚乙二醇，平均分子量为425、725、1000、2000的聚丙二醇中的一种；

所述的树脂溶液为苯乙烯丙烯酸类树脂、水溶性丙烯酸树脂或乙氧基聚氨酯类树脂。

2.根据权利要求1所述的环保水性装饰纸用数码喷墨墨水，其特征在于，表面活性剂为BYK-347、BYK-348、BYK-377、Surfynol-465中的一种。

3.根据权利要求1或2所述的环保水性装饰纸用数码喷墨墨水，其特征在于，还包括以重量百分数计的0.01％-2％的消泡剂，0.05％-0.2％的杀菌剂以及0.05-0.2％的pH调节剂。

4.根据权利要求3所述的环保水性装饰纸用数码喷墨墨水，其特征在于，所述消泡剂为Surfynol 104H或Surfynol DF-37，所述杀菌剂为Proxel GXL，所述pH调节剂为二甲基乙醇胺或三乙醇胺。

5.根据权利要求4所述的环保水性装饰纸用数码喷墨墨水，其特征在于，所述颜料分散液以重量百分数计包括如下组分：15％-30％有机颜料、10％-40％分散剂、0.1％-3％消泡剂、30％-60％去离子水。

6.根据权利要求5所述的环保水性装饰纸用数码喷墨墨水，其特征在于，所述颜料分散液采用纳米包覆法制成，具体步骤如下：

1)将有机颜料分散在同时具有电荷稳定和空间位阻作用的分散剂中，同时加入消泡剂，形成颜料-分散剂包覆体系；

2)将上述混合物在纳米研磨机中研磨30-100Pass，至有机颜料粒径小于300nm。

7.根据权利要求6所述的环保水性装饰纸用数码喷墨墨水，其特征在于，所述有机颜料包括颜料黄150、颜料红254、酞青蓝15：3、炭黑中的一种。

8.根据权利要求7所述的环保水性装饰纸用数码喷墨墨水，其特征在于，所述分散剂为BYK-190、BYK-110、TEGO750、TEGO760、TEGO765中的一种。

9.权利要求1所述的环保水性装饰纸用数码喷墨墨水的制备方法，其特征在于，步骤如下：

1)按比例准备好各组分，将第一湿润剂、第二湿润剂、第三湿润剂、表面活性剂、消泡剂、杀菌剂、去离子水进行混合；

2)然后加入树脂，低速搅拌30min后，再加入颜料分散液；

3)密闭搅拌2小时后静置陈化12小时后，用0.5-0.8μm滤芯过滤，即得墨水成品。

10.根据权利要求1所述的环保水性装饰纸用数码喷墨墨水在装饰纸喷绘中的应用。