CN111235909B - 一种热升华墨水及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种热升华墨水及其制备方法和应用，该热升华墨水按照质量百分含量包括以下组分：分散染料3‑10％、分散剂3‑10％、表面活性剂≤1.0％、溶剂20‑40％、聚氧乙烯醚0.5‑1.5％％、杀菌剂0.1‑0.5％，余量为去离子水；其中，所述溶剂包括至少一种沸点高于200℃的第一溶剂与至少一种沸点低于200℃的第二溶剂。该热升华墨水能够在20‑40g的、且无涂层或薄涂层的转印纸的正反面实现稳定且高画质的图案印刷，并且转印效果优异，从而有利于降低热升华数码印刷的成本。

Description

一种热升华墨水及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及一种墨水，尤其涉及一种热升华墨水及其制备方法和应用，属于印刷技术领域。

背景技术

目前，使用到纺织品印花的喷墨墨水主要有活性染料墨水、分散染料墨水、酸性染料墨水以及颜料墨水，其中，分散染料墨水中的热升华墨水适用于化纤类纺织品的印花，其流程是用宽幅写真机或者工业印花机将图案打印在热转印纸上，然后通过加热转移将图案转移到化纤类纺织品面料上。

目前市面上对转印纸的克重有较高要求(当前使用的是70g的纸)，且所使用的热转印纸都是具有涂层且较厚的热转印纸张，原因在于通常的热升华墨水在低克重转印纸上很容易堆墨或溢墨，难以形成良好的印花图案，并且热升华墨水在无涂层或较薄涂层的转印纸会发生渗化从而导致转印率极低。因此，现阶段使用的具有涂层的且高克重的转印纸无疑增加了热升华数码印花的成本。

在当前节能环保的大趋势下，设计一种可以使用低克重无涂层或低克重薄涂层的热转印印花的分散染料墨水，以降低热升华数码印花的成本，是当前数码印花行业一个重要的发展目标。

发明内容

本发明提供一种热升华墨水，该热升华墨水能够在20-40g的、且无涂层或薄涂层的转印纸的正反面实现稳定且高画质的图案印刷，并且转印效果优异，从而有利于降低热升华数码印刷的成本。

本发明还提供一种热升华墨水的制备方法，该方法具有操作简便、安全高效的优势。

本发明还提供一种热升华墨水在热升华数码印刷中的应用。

本发明提供一种热升华墨水，按照质量百分含量包括以下组分：分散染料3-10％、分散剂3-10％、表面活性剂≤1.0％、溶剂20-40％、聚氧乙烯醚0.5-1.5％、杀菌剂0.1-0.5％，余量为去离子水；

其中，所述溶剂包括至少一种沸点高于200℃的第一溶剂与至少一种沸点低于200℃的第二溶剂。

如上所述的热升华墨水，其中，所述第一溶剂与所述第二溶剂的质量比为(3-4.5)：1。

如上所述的热升华墨水，其中，所述聚氧乙烯醚的数均分子量为1500-3000。

如上所述的热升华墨水，其中，所述聚氧乙烯醚的在所述热升华墨水中的质量百分含量为0.6-1.0％。

如上所述的热升华墨水，其中，所述表面活性剂为非离子表面活性剂。

如上所述的热升华墨水，其中，所述表面活性剂为硅系表面活性剂和炔二醇表面活性剂。

如上所述的热升华墨水，其中，所述硅系表面活性剂为八甲基环四硅氧烷。

本发明还提供一种上述任一项所述的热升华墨水的制备方法，包括以下步骤：

1)将分散染料、分散剂与一部分去离子水混合，得到分散液；

2)将所述分散液与表面活性剂、溶剂、聚氧乙烯醚、杀菌剂、剩余去离子水混合搅拌，过滤，得到所述热升华墨水。

如上所述的热升华墨水的制备方法，其中，步骤1)包括：将分散染料与分散剂混合后研磨，得到粒径D99<400nm的分散液。

本发明还提供一种上述任一项所述的热升华墨水在热升华数码印刷中的应用。

本发明通过对组成热升华墨水的组分进行限定，得到了一种尤其适用于低克重转印纸的热升华墨水。该热升华墨水能够在40g以下的转印纸正反面实现优质印刷，尤其是在无涂层或具有较薄涂层的、20g-40g之间的转印纸的正反面进行印刷时，可以在360×540dpi(2Pass)稳定高画质输出，实现高生产率，同时减轻Pass痕或颜色不均匀的发生，实现精美打印；

同时该热升华墨水的流畅性极佳，兼容性好，相较于现有墨水能够显著延长打印头的使用寿命。

因此，使用本发明的热升华墨水进行热升华数码印刷能够显著降低升华数码印刷的成本。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的第一个方面是提供一种热升华墨水，该热升华墨水按照质量百分含量包括以下组分：分散染料3-10％、分散剂3-10％、表面活性剂≤1.0％、溶剂20-40％、聚氧乙烯醚0.5-1.5％、杀菌剂0.1-0.5％，余量为去离子水；

其中，所述溶剂包括至少一种沸点高于200℃的第一溶剂与至少一种沸点低于200℃的第二溶剂。

根据本发明提供的技术方案，利用该热升华墨水进行热升华数码印刷时，能够使用克重较低且具有较薄涂层，甚至是无涂层的转印纸进行印花，然后通过加热转移将印花图案转移到化纤类纺织品面料上。由于本发明热升华墨水的特殊组成，因此即使在20-40g的具有较薄涂层，甚至是无涂层的转印纸的正反面均进行印刷时也不会发生堆墨或溢墨现象，能够形成良好的印花图案，色密度优异，并且在转印时能够实现较高的转印率。发明人基于此现象进行分析，认为可能是：本发明的热升华墨水中的分散染料、分散剂、表面活性剂、第一溶剂、第二溶剂、聚氧乙烯醚、杀菌剂以及去离子水相互协同，使热升华墨水具有优异的稳定性能以及色密度，从而能够在低克重薄涂层甚至无涂层的转印纸正反面实现精美的无渗透的印刷，并且转印效果优异。

其中，本发明中溶剂的沸点是指常压下的沸点。

此外，由于该热升华墨水的特殊组成，使其流畅性和兼容性均表现优异，因此相较于其他墨水能够有利于打印喷头使用寿命的进一步延长。而且该热升华墨水由于溶剂含量相对较低，干燥速度快，因此在印刷过程中无需使用烘干设备以加快纸张的收卷处理，无疑也有利于节省设备成本和整体能耗。

因此，使用本发明的热升华墨水进行热升华数码印刷时，不仅能够选择成本较低的低克重且较薄涂层或无涂层的转印纸，而且还有利于延长打印喷头的使用寿命，且无需利用烘干设备进行干燥，因此本发明的热升华墨水能够显著降低热升华数码印刷的成本、节约能耗、降低对环境的污染。

具体地，分散染料为具有被现有喷墨墨水接受的色光的分散染料，通过控制分散染料为3-10％，以获得更好的色浓度和颜色再现性。其中分散染料可根据实际的颜色需要选择，包括黄色品种为C.I.分散黄34，50，54，56，60，64，114；红色品种为C.I.分散红5，60，75,121，146，179，189，202；蓝色品种为C.I.分散蓝3，43，54，56，60，83，96,165，295，359，360；黑色品种为C.I.分散蓝72，分散蓝359，分散蓝360，分散棕1，分散棕BR，分散棕27，分散棕BF，分散红60，分散黄54中的一种或多种混合染料。

分散剂能够安定的分散体系中的固体颗粒，使体系均匀，悬浮性能增加，不发生沉淀现象。

为了使整个体系的物化性质保持尽量相同，本发明的分散剂可以优选带有亲水基团的木质素及其衍生物，例如，带有亲水基团的木质素及其衍生物可以为羟基化木质素、木质素磺酸盐，其中，羟基化木质素可以为酚基木质素、羟基木质素、羧基木质素中的任意一种；木质素磺酸盐可以为木质素磺酸钠。

本发明的表面活性剂选自非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、两性离子表面活性剂中的任一种。在一种具体实施方式中，本发明可以选用非离子表面活性剂，进一步地，非离子表面活性剂选自氟系表面活性剂、硅系表面活性剂、炔二醇表面活性剂中的至少一种。发明人意外的发现，当选用硅系表面活性剂和/或炔二醇表面活性剂时，尤其硅系表面活性剂为八甲基环四硅氧烷时，热升华墨水在低克重无涂层的转印纸的正反面的印刷效果更佳，且转印率也能够得到提升。

本发明的热升华墨水中的溶剂包括第一溶剂和第二溶剂，其中，第一溶剂是指在常压下沸点高于200℃的有机溶剂，第二溶剂是指在常压下沸点低于200℃的有机溶剂。第一溶剂中，可以包括一种或多种在常压下沸点高于200℃的有机溶剂且本发明不限制各个溶剂之间的比例；第二溶剂中，可以包括一种或多种在常压下沸点低于200℃的有机溶剂且本发明不限制各个溶剂之间的比例。

例如，第一溶剂可以选自甘油、1,5-戊二醇、二甘醇、三甘醇，1,2-己二醇中的至少一种，第二溶剂可以选自乙二醇、1,2-丙二醇、异丙醇、乙醇中的至少一种。

发明人惊奇的发现，当第一溶剂与第二溶剂的质量比为(3-4.5)：1时，其与表面活性剂以及聚氧乙烯醚的协同使热升华墨水的体系更加稳定，从而能够实现在低克重薄涂层、甚至无涂层的转印纸正反面实现更高色度无渗透的图案印刷，尤其是在低于30g的无涂层的转印纸正反面进行印刷时具有高稳定的画质输出(360×540dpi(2Pass))。

在一种具体的实施方式中，可以选用数均分子量为1500-3000的聚氧乙烯醚，有利于进一步增加热升华墨水在转印纸表面形成的接触角，减少染料向纸张内部的渗透，且使打印流畅性得到进一步的优化。进一步地，控制聚氧乙烯醚在热升华墨水中的质量百分含量为0.6-1.0％。

此外，本发明对杀菌剂不做严格限制，可以使用PROXEL GXL。

本发明的热升华墨水能够在低克重(20-40g)具有薄涂层，甚至无涂层的转印纸正反面实现优异的图案印刷，并且在打印机的加热装置或其他热压装置的热激发下，能够进一步转印至化纤或化纤混纺的织物上，形成具有高饱和色密度的所需要的图案。因此，本发明的热升华墨水对低克重薄涂层、甚至是无涂层的转印纸的使用，能够通过降低转印纸的成本而降低热升华数码打印的耗材成本。当然，本发明的热升华墨水也可用于有转印涂层克重在50-70g之间的专用热转印纸。

上述的热激发温度为180-230℃，热激发时间可以为30-90min。

本发明的第二个方面是提供一种前述热升华墨水的制备方法，包括以下步骤：

1)将分散染料、分散剂与一部分去离子水混合，得到分散液；

2)将分散液与表面活性剂、溶剂、聚氧乙烯醚、杀菌剂、剩余去离子水混合搅拌，过滤，得到所述热升华墨水。

上述制备方法中的分散染料、分散剂、溶剂、聚氧乙烯醚、杀菌剂以及去离子水在热升华墨水中的质量百分含量，以及每个原料的具体化合物的选择与前述相同，此处不再赘述。

步骤1)中，分散染料与分散剂的混合用于制备染色剂的分散液。本发明对混合的方式不作严格限制，例如可以为搅拌分散和/或均质分散，其中搅拌分散可以采用高速剪切机等常规设备进行，均质分散可以采用高压均质机等常规设备进行。具体地，在制备分散液时，可以先实施搅拌分散再进行均质分散，从而实现均匀分散。

在一实施方式中，将分散染料、分散剂与一部分去离子水混合，得到分散液，可以包括：将分散染料和分散剂按质量比加入去离子水后进行分散，并利用砂磨机和直径为0.35mm的锆珠进行研磨，制得粒径为D99<400nm的分散液。其中，分散液的粒径采用马尔文激光粒径仪MS2000测得。其中，步骤1)中的去离子水的用量为去离子水总量的70％。

步骤1)结束后，将分散液与表面活性剂、溶剂、聚氧乙烯醚、杀菌剂与剩余去离子水混合搅拌，过滤，得到本发明的热升华墨水。

具体地，在搅拌的状态下，可以将表面活性剂、溶剂、聚氧乙烯醚、杀菌剂、剩余去离子水同时加入分散液中，也可以将表面活性剂、溶剂、聚氧乙烯醚、杀菌剂、剩余去离子水分别加入分散液中。在表面活性剂、溶剂、聚氧乙烯醚、杀菌剂、剩余去离子水分别加入分散液时，本发明不限制表面活性剂、溶剂、聚氧乙烯醚、杀菌剂、剩余去离子水之间的加入顺序。

本发明的热升华墨水的制备方法，利用分步混合的过程，首先制备包含分散剂和分散染料的分散液，进一步向分散液中添加其他功能组分，最终得到了分散染料3-10％、分散剂3-10％、表面活性剂≤1.0％、溶剂20-40％、聚氧乙烯醚0.5-1.5％、杀菌剂0.1-0.5％，余量为去离子水的热升华墨水。该制备方法简单高效，能够快速获得在成本较低的低克重且较薄涂层或无涂层的转印纸上具有优异印刷效果的热升华墨水，从而解决了高克重涂层转印纸导致的热升华数码印刷成本过高的缺陷。

本发明第三个方面是提供一种前述热升华墨水在热升华数码印刷中的应用。

利用本发明的热升华墨水进行热升华数码印刷时，能够使用克重较低且具有较薄涂层，甚至是无涂层的转印纸进行印花，然后通过加热转移将印花图案转移到化纤类纺织品面料上。该印刷和转印操作不会发生堆墨或溢墨现象，能够形成良好的印花图案，并且在转印时能够实现较高的转印率，色密度优异。

此外，本发明热升华膜水具有优异的流畅性和兼容性，因此相较于其他墨水能够有利于打印喷头使用寿命的进一步延长。而且该热升华墨水干燥速度快，因此即使印刷过程中不使用烘干设备，也能够在纸张收卷时保证墨水不会发生沾染现象，无疑也有利于节省设备成本和整体能耗。

因此，使用本发明的热升华墨水进行热升华数码印刷时，不仅能够选择成本较低的低克重且较薄涂层或无涂层的转印纸，而且还有利于延长打印喷头的使用寿命，且无需利用烘干设备进行干燥，因此本发明的热升华墨水能够显著降低热升华数码印刷的成本、节约能耗、降低对环境的污染。

以下，通过具体实施例对本发明的热升华墨水及其制备方法进行详细的介绍。

实施例1

本实施例的热升华墨水按照质量百分含量包括以下组分：

分散蓝360：3％

分散棕27：4％

分散黄54：2％

第一溶剂：甘油、1,2-己二醇共16％

第二溶剂：乙二醇5％

八甲基环四硅氧烷表面活性剂：0.04％

炔二醇表面活性剂：0.7％

杀菌剂(PROXEL GXL)：0.4％

木质素磺酸钠：4％

聚氧乙烯醚(数均分子量为2000)：0.8％

余量为去离子水。

本实施例的热升华墨水按照下述方法制备得到：

1)将分散蓝360、分散棕27、分散黄54、木质素磺酸钠与部分去离子水混合分散，并在砂磨机中利用直径为0.35mm的锆珠研磨，得到分散液；

2)将八甲基环四硅氧烷表面活性剂、炔二醇表面活性剂、第一溶剂、第二溶剂、聚氧乙烯醚、PROXEL GXL加入分散液中，搅拌并过滤，得到本实施例的热升华墨水1#。

实施例2

本实施例的热升华墨水按照质量白分含量包括以下组分：

分散蓝359：7％

第一溶剂：甘油、1,2-己二醇共20％

第二溶剂：乙二醇5％

八甲基环四硅氧烷表面活性剂：0.04％

炔二醇表面活性剂：0.7％

杀菌剂(PROXEL GXL)：0.4％

木质素磺酸钠：4.5％

聚氧乙烯醚(数均分子量为2000)：0.7％

余量为去离子水。

本实施例的热升华墨水按照下述方法制备得到：

1)将分散蓝359、木质素磺酸钠与部分去离子水混合分散，并在砂磨机中利用直径为0.35mm的锆珠研磨，得到分散液；

2)将BYK-348、第一溶剂、第二溶剂、聚氧乙烯醚、PROXEL GXL、剩余去离子水加入分散液中，搅拌并过滤，得到本实施例的热升华墨水2#。

实施例3

本实施例的热升华墨水按照质量白分含量包括以下组分：

分散红60：9％

第一溶剂：甘油、1,2-己二醇共21％

第二溶剂：乙二醇5％

八甲基环四硅氧烷表面活性剂：0.04％

炔二醇表面活性剂：0.7％

杀菌剂(PROXEL GXL)：0.4％

木质素磺酸钠：4.5％

聚氧乙烯醚(数均分子量为2000)：0.8％

余量为去离子水。

本实施例的热升华墨水按照下述方法制备得到：

1)将分散红60、木质素磺酸钠与部分去离子水混合分散，并在砂磨机中利用直径为0.35mm的锆珠研磨，得到分散液；

2)将BYK-348、第一溶剂、第二溶剂、聚氧乙烯醚、PROXEL GXL、剩余去离子水加入分散液中，搅拌并过滤，得到本实施例的热升华墨水3#。

实施例4

本实施例的热升华墨水按照质量白分含量包括以下组分：

分散黄54：5％

第一溶剂：甘油、1,2-己二醇共25％

第二溶剂：乙二醇6％

八甲基环四硅氧烷表面活性剂：0.04％

炔二醇表面活性剂：0.7％

杀菌剂(PROXEL GXL)：0.4％

木质素磺酸钠：4.5％

聚氧乙烯醚(数均分子量为2000)：0.8％

余量为去离子水。

本实施例的热升华墨水按照下述方法制备得到：

1)将分散红54、木质素磺酸钠与部分去离子水混合分散，并在砂磨机中利用直径为0.35mm的锆珠研磨，得到分散液；

2)将BYK-348、第一溶剂、第二溶剂、聚氧乙烯醚、PROXEL GXL、剩余去离子水加入分散液中，搅拌并过滤，得到本实施例的热升华墨水4#。

对比例1

本对比例的热升华墨水1a#与实施例1的组成不同，制备方法基本相同。本对比例的热升华墨水按照质量百分含量包括：

分散蓝360：3％

分散棕27：4％

分散黄54：2％

第一溶剂：甘油、1,2-己二醇共17％

炔二醇表面活性剂：1.0％

杀菌剂(PROXEL GXL)：0.4％

木质素磺酸钠：4％

OP-30(辛基酚乙氧基醇)：5％

余量为去离子水。

对比例2

本对比例的热升华墨水2a#与实施例2的组成不同，制备方法基本相同。本对比例的热升华墨水按照质量百分含量包括：

分散蓝359：7％

第一溶剂：甘油、1,2-己二醇共27％

炔二醇表面活性剂：1.0％

杀菌剂(PROXEL GXL)：0.4％

木质素磺酸钠：4.5％

OP-30(辛基酚乙氧基醇)：5％

余量为去离子水。

对比例3

本对比例的热升华墨水3a#与实施例3的组成不同，制备方法基本相同。本对比例的热升华墨水按照质量百分含量包括：

分散红60：9％

第一溶剂：甘油、1,2-己二醇共30％

炔二醇表面活性剂1.0％

杀菌剂(PROXEL GXL)：0.4％

木质素磺酸钠：4.5％

OP-30(辛基酚乙氧基醇)：5％

余量为去离子水。

对比例4

本对比例的热升华墨水4a#与实施例4的组成不同，制备方法基本相同。本对比例的热升华墨水按照质量百分含量包括：

分散黄54：5％

第一溶剂：甘油、1,2-己二醇共35％

炔二醇表面活性剂：1.0％

杀菌剂(PROXEL GXL)：0.4％

木质素磺酸钠：4.5％

OP-30(辛基酚乙氧基醇)：5％

余量为去离子水。

试验例1

将热升华墨水1-4#放入具有多色墨盒的1号打印机中，将热升华墨水1a-4a#放入具有多色墨盒的2号打印机中(1号打印机、2号打印机均为MIMAKI JV300/TS300)，并且利用1号打印机、2号打印机分别在22g国外无涂层热转印纸、38g国外低克重少涂层热转印纸、48g国产低克重热转印纸、70g国产专用热转印纸上按照2Pass 540×360dpi设置打印标准渗化样张a、b。

待印迹晾干后，用目测法检验标准样张内一种颜色墨水向另一种颜色墨水的渗透情况。其中，标准渗化样张a对应热升华墨水1-4#，标准渗化样张b对应热升华墨水1a-4a#。测试结果见表1。

打印完毕后，将标准渗化样张a、b分别在220℃激发40s使图案转印至化纤类织物表面，固色后，得到带有图案的织物成品A、B，使用X-RITE 528测色仪进行色密度测试。其中，织物成品A对应热升华墨水1-4#，织物成品B对应热升华墨水1a-4a#。测试结果见表1。

表1

由表1可知，本发明的热升华墨水能够在较低克重且薄涂层，甚至无涂层的热转印纸上实现稳定的图案印刷，并且在转印在纺织品上的图案依旧具有较高的色密度。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (5)

1.一种热升华墨水，其特征在于，按照质量百分含量包括以下组分：分散染料3-10%、分散剂3-10%、表面活性剂≤1.0%、溶剂20-40%、聚氧乙烯醚0.6-1.0%、杀菌剂0.1-0.5%，余量为去离子水；

其中，所述溶剂包括至少一种沸点高于200℃的第一溶剂与至少一种沸点低于200℃的第二溶剂；

所述第一溶剂与所述第二溶剂的质量比为（3-4.5）：1；

所述聚氧乙烯醚的数均分子量为1500-3000；

所述表面活性剂为非离子表面活性剂；

所述表面活性剂为硅系表面活性剂和/或炔二醇表面活性剂。

2.根据权利要求1所述的热升华墨水，其特征在于，所述硅系表面活性剂为八甲基环四硅氧烷。

3.一种权利要求1或2所述的热升华墨水的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）将分散染料、分散剂与一部分去离子水混合，得到分散液；

2）将所述分散液与表面活性剂、溶剂、聚氧乙烯醚、杀菌剂、剩余去离子水混合搅拌，过滤，得到所述热升华墨水。

4.根据权利要求3所述的热升华墨水的制备方法，其特征在于，步骤1）包括：将分散染料与分散剂混合后研磨，得到粒径D99＜400nm 的分散液。

5.一种权利要求1或2所述的热升华墨水在热升华数码印刷中的应用。