CN111559174B - 一种喷墨打印头保护液及其制备方法 - Google Patents

一种喷墨打印头保护液及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种喷墨打印头保护液及其制备方法，该喷墨打印头保护液按照质量百分含量包括以下组分：(甲基)丙烯酸酯化合物97％‑99.4％，稳定剂0.5‑1％，表面活性剂0.1％‑2％。该喷墨打印头保护液能够有效清除打印头喷孔板表面的残留物，且为打印头提供长效保湿作用，防止打印头长时间闲置而造成喷孔堵塞或打印头组件损坏，从而延长打印头的使用寿命。

Description

一种喷墨打印头保护液及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种喷墨打印头保护液及其制备方法，属于打印技术领域。
背景技术
现有喷墨打印机在喷墨打印一段时间后，喷射液如UV墨水易附着在打印头喷孔板表面，如果不定期清洁打印头喷孔板表面，容易导致喷射液固化而堵塞打印头喷孔。此外，当喷墨打印机长时间不进行喷墨打印时，打印头内部的残留喷射液会发生沉降或固化，也容易造成打印头喷孔堵塞。
为了解决打印头喷孔堵塞的问题，目前常使用乙醇或无水乙醇定期擦拭打印头喷孔板表面，甚至会将乙醇或者无水乙醇注射进打印头喷孔内部，和/或将打印头浸泡在乙醇或者无水乙醇中。但是，由于无水乙醇并非100％无水，所以无水乙醇和乙醇中的水分会促使喷孔板中的粘接胶水的强度下降，从而影响喷孔的正常喷墨；而且无水乙醇易挥发，挥发后，打印头喷孔暴露在空气中容易进灰尘并发生干涩，最终导致打印头喷墨不良。
除了乙醇和无水乙醇之外，目前还会使用含有清洗溶解能力极强的溶剂(如甲苯、二甲苯、丙酮、丁酮类)的清洗液对打印头进行擦拭和保湿，但这些溶剂易致癌，易挥发，对环境极不友好。
发明内容
本发明提供一种喷墨打印头保护液，该喷墨打印头保护液能够有效清除打印头喷孔板表面的残留物，且为打印头提供长效保湿作用，防止打印头长时间闲置而造成喷孔堵塞或打印头组件损坏，从而延长打印头的使用寿命。
本发明还提供一种喷墨打印头保护液的制备方法，该方法能够安全高效的制备得到有利于清除打印头喷孔板表面的残留物且延长打印头使用寿命的喷墨打印头保护液。
本发明第一方面是提供一种喷墨打印头保护液，按照质量百分含量包括以下组分：(甲基)丙烯酸酯化合物97％-99.4％，稳定剂0.5-1％，表面活性剂0.1％-2％。
下述提及的保护液，均指本发明的喷墨打印头保护液。
本发明的(甲基)丙烯酸酯化合物是指带有(甲基)丙烯酸结构的酯类化合物，稳定剂是指用于使保护液在保存和运输过程中不易分解、处于稳定状态的化合物，表面活性剂是指用于提高保护液的流动性以及对打印头的润湿性能，并且能够调整保护液表面张力的化合物。
根据本发明提供的上述技术方案，利用该保护液对喷墨打印头进行包括擦拭、浸泡等处理，不仅能够有效清除喷墨打印头喷孔板表面的残留物，且还能使打印头处于长效保湿状态，防止打印头因长时间闲置而导致喷孔堵塞或打印头组件损坏，有利于延长打印头的使用寿命。发明人基于此现象进行分析，认为可能是本发明保护液中的(甲基)丙烯酸酯化合物能够有效溶解喷墨打印头喷孔板表面的残留物，从而提升了对喷墨打印头的擦拭清洁作用；并且特定质量含量的(甲基)丙烯酸酯化合物能使打印头处于长效湿润的状态，避免打印头喷孔表面和内部干涸堵塞。此外，该保护液也不会对打印头造成腐蚀损伤，对环境较为友好。
本发明不限定(甲基)丙烯酸酯化合物中能够发生缩合反应的官能团的个数，可以是选自单官能度(甲基)丙烯酸酯化合物、多官能度(甲基)丙烯酸酯化合物中的至少一种。
具体地，单官能度(甲基)丙烯酸酯化合物选自链状结构的单官能度(甲基)丙烯酸酯和/或含有环状结构的单官能度(甲基)丙烯酸酯。
链状结构的单官能度(甲基)丙烯酸酯是指单官能度(甲基)丙烯酸酯结构为链状结构，可以优选单官能度(甲基)丙烯酸直链酯和/或单官能度(甲基)丙烯酸支链酯。在具体实施方式中，单官能度(甲基)丙烯酸直链酯可以是丙烯酸月桂酯，市售产品如台湾长兴的EM215等；和/或，可以是丙烯酸乙氧基乙氧基乙酯，市售产品如DSM公司的EOEOEA、长兴的EM211等。单官能度(甲基)丙烯酸支链酯可以是丙烯酸异癸酯，市售产品如台湾长兴公司的EM219等。
含有环状结构的单官能度(甲基)丙烯酸酯选自单官能度(甲基)丙烯酸芳香酯、单官能度(甲基)丙烯酸杂环酯、单官能度(甲基)丙烯酸环烷酯。
其中，单官能度(甲基)丙烯酸芳香酯是指含有芳香环的单官能度(甲基)丙烯酸酯。在具体实施方式中，可以是苯氧基丙烯酸酯，例如长兴的2-苯氧基乙基丙烯酸酯EM210、乙氧化苯氧基丙烯酸酯EM2103等。
单官能度(甲基)丙烯酸杂环酯是指含有杂环的单官能度(甲基)丙烯酸酯。在具体实施方式中，可以是丙烯酰吗啉ACMO；和/或，可以是四氢呋喃(甲基)丙烯酸酯，市售产品如长兴的EM214、EM314，沙多玛的SR285、SR203等；和/或，可以是己内酯接枝丙烯酸羟酯，市售产品如广州博兴B-30等。
单官能度(甲基)丙烯酸环烷酯是指含有环烷基的单官能度(甲基)丙烯酸酯。在具体实施方式中，可以是丙烯酸异冰片酯IBOA，市售产品如沙多玛的SR506 NS，长兴的EM70，大阪化学的IBXA等；和/或，可以是3,3,5-三甲基环己烷丙烯酸酯，市售产品如沙多玛的SR420、长兴的EM2104等。
多官能度(甲基)丙烯酸酯化合物可以是双官能度(甲基)丙烯酸酯化合物、三官能度(甲基)丙烯酸酯化合物和更多官能度(甲基)丙烯酸酯化合物中的至少一种。具体地，多官能度(甲基)丙烯酸酯化合物选自带有环状结构的甲醇(甲基)丙烯酸酯、多羟基多(甲基)丙烯酸酯、球形(甲基)丙烯酸酯中的至少一种。
其中，带有环状结构的甲醇(甲基)丙烯酸酯可以是三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯，市售产品如沙多玛的SR833S，长兴的EM2204等。
多羟基多(甲基)丙烯酸酯可以是二丙二醇二丙烯酸酯(DPGDA)，市售产品如沙多玛公司的SR508 NS，长兴的EM222等；和/或，可以是二缩三丙二醇二丙烯酸酯(TPGDA)，市售产品如沙多玛公司的SR306 NS，长兴的EM223等；和/或，1,6-己二醇二丙烯酸酯(HDDA)，市售产品如沙多玛的SR238 NS，长兴的EM221，DSM公司的HDDA等；和/或，可以是乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)，市售产品如长兴的EM2382等；和/或，可以是丙氧化甘油三丙烯酸酯，市售产品如长兴的EM8327等；和/或，可以是三羟甲基丙烷缩甲醛丙烯酸酯，市售产品如大阪化学的Viscoat#200等。
球形(甲基)丙烯酸酯可以是深圳撒比斯的SPC-1495，博兴科技的聚酯丙烯酸酯B-574等。
进一步地，当发明的保护液中(甲基)丙烯酸酯化合中含有三官能度或以上的(甲基)丙烯酸酯化合物时，选择在25℃时粘度不高于1000cp的三官能度或以上的(甲基)丙烯酸酯化合物，有利于降低向打印头喷孔注入保护液的阻力，从而避免由于向打印头喷孔内部注射保护液的力量过大而导致打印喷头片的脱胶损坏。
更进一步的，当选择25℃时粘度为500-1000cp的三官能度或以上的(甲基)丙烯酸酯化合物时，需要控制三官能度或以上的(甲基)丙烯酸酯化合物在保护液中的质量百分含量低于15％。
上述三官能度或以上的(甲基)丙烯酸酯化合物是指含有三个或者更多个(例如四个、五个、六个及以上)的能够发生缩合反应的官能团的(甲基)丙烯酸酯化合物。
表1给出部分可用于本发明保护液的(甲基)丙烯酸酯化合物的具体参数。
表1
化学名称 市售产品 官能度 分子量 粘度cp/25℃
丙烯酸月桂酯 EM215 1 240 4-8
丙烯酸乙氧基乙氧基乙酯 EM211 1 388 3-8
1,6-己二醇二丙烯酸酯 SR238 NS 2 226 9
二缩三丙二醇二丙烯酸酯 EM223 2 300 8-16
3,3,5-三甲基环己烷丙烯酸酯 EM2104 1 196 2-8
丙烯酰吗啉 ACMO 1 141 9-15
丙烯酸异冰片酯IBOA IBXA 1 208 5-15
三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯 EM2204 2 304 110-150
乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯 EM2382 3 692 80-110
聚酯丙烯酸酯 B-574 15 --- 400-1000
本发明对稳定剂的具体物质不做限制，只要能满足前述所述的作用即可。具体可以是锐昂公司的GENORAD 16、GENORAD 18、GENORAD 20、GENORAD 22，TCI公司的阻聚剂ZJ-701，巴斯夫的Tinuvin234、Tinuvin770、Irganox245、氰特S100、氰特130等，汽巴的Irgastab UV10、Irgastab UV 22等中的至少一种。
本发明的表面活性剂选自聚硅氧烷类化合物，可以是毕克公司的BYK333、BYK377、BYK1798、BYK-UV3530、BYK-UV3575、BYK-UV3535等，迪高公司的TEGO wet 500、TEGO wet270、TEGO Glide 450、TEGO RAD 2010、TEGO RAD 2011、TEGO RAD 2100、TEGO RAD 2200等中的至少一种。
当然，保护液中使用不同的(甲基)丙烯酸酯化合物、稳定剂、表面活性剂，对于保护液的最终清洗和保护喷墨打印头的性能都会产生影响，因此大致而言，本发明可以通过调整(甲基)丙烯酸酯化合物、稳定剂、表面活性剂的具体使用化合物和/或在前述质量分数范围内进一步调整(甲基)丙烯酸酯化合物、稳定剂、表面活性剂各自的质量分数，从而使保护液25℃时的粘度为20-50cp，甚至还能进一步使保护液25℃时的表面张力不高于30dyn。
具体地，将保护液的粘度控制在上述范围，既能够进一步避免保护液粘度太低而导致的保护液较易流出使打印头喷孔内部干涸从而堵塞或损坏打印头的现象，还能够进一步避免保护液粘度太高而导致的向打印头喷孔内部注射保护液的力量过大从而使喷头片脱胶损坏打印头的现象。此外，30dyn以内的表面张力能够保证保护液在打印头喷孔表面尽快润湿流平。能够理解，如果保护液的表面张力过大，会导致分子间的内部收缩增大从而降低了保护液在打印头喷孔表面的流平作用，不能时保护液对打印头进行更为有效的润湿。
本发明的保护液与喷墨打印头具有良好的兼容性，并对喷墨打印头具有优异润湿作用，既能够将沉积在喷墨打印头喷孔表面的残留固体擦拭干净，保证喷墨打印头打印工作的高效进行，还能够在喷墨打印机长时间不进行喷墨打印时对喷墨打印头进行润湿保护，避免喷墨打印头长时间闲置而造成喷孔堵塞或打印头组件损坏，从而延长喷墨打印头的使用寿命。
本发明第二方面是提供一种前述第一方面保护液的制备方法，包括以下步骤：
1)将(甲基)丙烯酸酯化合物，稳定剂，表面活性剂混合搅拌，得到混合物；
2)对混合物进行过滤处理，收集滤液，得到所述喷墨打印头保护液。
本发明对步骤1)中各个物质的加入顺序不做具体限制，只要能够将(甲基)丙烯酸酯化合物、稳定剂、表面活性剂混合均匀即可。
为了避免不溶物导致喷墨打印头喷孔堵塞或避免使用保护液擦拭打印头喷孔板表面时将喷孔板表面刮花，可以采用N(N≥2)级过滤的方式对第二体系进行过滤，其中，第N级过滤所采用的滤膜孔径小于第N-1级过滤所采用的滤膜孔径，且第N级过滤所采用的滤膜孔径小于喷墨打印头的孔径。在一种具体实施方式中可以采用二级过滤的方式，第一级过滤采用孔径为0.45μm的玻璃纤维膜对第二体系过滤，收集的滤液采用孔径为0.22μm的聚丙烯膜(简称PP膜)进行第二级过滤，收集的滤液即为本发明的喷墨打印头保护液。
本发明的制备方法简单易操作，有利于形成稳定的用于清洁和润湿喷墨打印头的喷墨打印头保护液。
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。
实施例1
本实施例的喷墨打印头保护液，按照质量百分含量包括以下组分：
Figure BDA0002504024280000061
制备方法包括：
1)将30g单官能度丙烯酸酯ACMO、22.5g单官能度丙烯酸酯IBXA、20g双官能度丙烯酸酯SR238 NS、26g双官能度丙烯酸酯EM2204、0.5g稳定剂GENORAD16和1g表面活性剂BYK-333置于容器中，搅拌混合得到混合均匀的混合物；
2)采用二级过滤的方式对混合物进行过滤，其中，第一级过滤使用孔径为0.45μm的玻璃纤维膜进行过滤，接着使用孔径为0.22μm的聚丙烯膜对第一级过滤得到的滤液进进行第二级过滤，收集滤液，得到本实施例的打印头保护液。
实施例2
本实施例的喷墨打印头保护液，按照质量百分含量包括以下组分：
Figure BDA0002504024280000071
本实施例的喷墨打印头保护液的制备方法与实施例1中的制备方法相同。
实施例3
本实施例的喷墨打印头保护液，按照质量百分含量包括以下组分：
Figure BDA0002504024280000072
本实施例的喷墨打印头保护液的制备方法与实施例1中的制备方法相同。
对比例1
Figure BDA0002504024280000081
本对比例1中喷墨打印头保护液的制备方法为将溶剂与表面活性剂混合，得到对比例1的保护液。
对比例2
Figure BDA0002504024280000082
本对比例2的喷墨打印头保护液的制备方法与实施例1中的制备方法基本相同，相较于实施例1，只是未添加表面活性剂。
对比例3
Figure BDA0002504024280000083
本对比例3的喷墨打印头保护液的制备方法与实施例1中的制备方法相同。
试验例
1、将上述实施例和对比例制备的喷墨打印头保护液分别采用DV-I数显粘度计和BZY-1全自动表面张力仪测试25℃下的粘度和表面张力，结果见下表2。
2、将上述实施例和对比例制备的喷墨打印头保护液分别注入安装在打印机上的打印头中(在将保护液注入打印头之前，记录打印头的状态，具体地，通过打印喷孔测试，查看是否有打印断线)，分别放置7天，15天，30天，60天，到期后将打印头中的保护液抽出，换上待使用的墨水，点击打印机上的打印软件清洗打印头，直到打印头喷孔状态保持不变，一般清洗次数不超过5次，之后检查打印头状态，记录断线根数，观察不同时间喷头保护液对打印头状态的保护情况。结果见下表2。
表2
Figure BDA0002504024280000091
根据表2可知：
1、本发明实施例1-3的打印头保护液可以有效起到对打印头的长效润湿作用，保持放置60天后打印头新增断线根数仍小于5根。
2、对比例1的打印头保护液易损坏喷头，易挥发，注入后7天问题不大，再继续放置，保护液挥发后，喷头逐渐干涸，出墨差。
3、对比例2中的打印头保护液未添加表面活性剂，导致保护液表面张力过高，无法对喷头起到流平润湿作用，注入7天后，喷头出墨已经变差较多，最终无法出墨。
4、对比例3相较于本发明减少了(甲基)丙烯酸酯化合物的用量，同时增加了醚类溶剂，注入后7天问题不大，再继续放置，喷头出墨也变差较多，最终无法出墨。
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 (6)

1.一种喷墨打印头保护液，其特征在于，按照质量百分含量包括以下组分：(甲基)丙烯酸酯化合物97.4％-98.9％，稳定剂0.5-1％，表面活性剂0.1％-2％；
所述喷墨打印头保护液25℃时的表面张力不高于29.6dyn；
所述(甲基)丙烯酸酯化合物选自单官能度(甲基)丙烯酸酯化合物和多官能度(甲基)丙烯酸酯化合物中的至少一种；
所述单官能度(甲基)丙烯酸酯化合物选自链状结构的单官能度(甲基)丙烯酸酯和/或含有环状结构的单官能度(甲基)丙烯酸酯；
所述链状结构的单官能度(甲基)丙烯酸酯选自单官能度(甲基)丙烯酸直链酯和/或单官能度(甲基)丙烯酸支链酯；
所述含有环状结构的单官能度(甲基)丙烯酸酯选自单官能度(甲基)丙烯酸芳香酯、单官能度(甲基)丙烯酸杂环酯、单官能度(甲基)丙烯酸环烷酯中的至少一种；
所述多官能度(甲基)丙烯酸酯化合物选自带有环状结构的甲醇(甲基)丙烯酸酯、多羟基多(甲基)丙烯酸酯、球形(甲基)丙烯酸酯中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的喷墨打印头保护液，其特征在于，所述多官能度(甲基)丙烯酸酯化合物中，三官能度或以上的(甲基)丙烯酸酯化合物在25℃时粘度不高于1000cp。
3.根据权利要求2所述的喷墨打印头保护液，其特征在于，所述三官能度或以上的(甲基)丙烯酸酯化合物在25℃时粘度为500-1000cp，且所述三官能度或以上的(甲基)丙烯酸酯化合物在所述喷墨打印头保护液中的质量百分含量不高于15％。
4.根据权利要求1-3任一项所述的喷墨打印头保护液，其特征在于，所述喷墨打印头保护液25℃时的粘度为20-50cp。
5.一种权利要求1-4任一项所述的喷墨打印头保护液的制备方法，包括以下步骤：
1)将(甲基)丙烯酸酯化合物，稳定剂，表面活性剂混合搅拌，得到混合物；
2)对所述混合物进行过滤处理，收集滤液，得到所述喷墨打印头保护液。
6.根据权利要求5所述的喷墨打印头保护液的制备方法，其特征在于，所述过滤处理包括对所述混合物进行N级过滤，且第N级过滤的滤孔孔径小于喷墨打印头的孔径，N≥2。
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