CN112480748A - 一种适用于高频喷头快速喷墨打印的分散染料墨水 - Google Patents

Abstract

本发明涉及喷墨印刷分散染料墨水技术领域，具体是一种适用于高频喷头快速喷墨打印的分散染料墨水，包括分散染料色浆、水性有机溶剂、pH调节剂和杀菌剂，还包括粘度稳定剂和复配表面活性剂。粘度稳定剂为乙二醇，复配表面活性剂包括重量比为1:2至1:10的第一表面活性剂和第二表面活性剂，第一表面活性剂0.1％水溶液的动态表面张力和静态表面张力均小于32mN/m，第二表面活性剂0.1％水溶液的动态表面张力和静态表面张力均大于36mN/m。该墨水具备较好的待机性能，在高频喷墨印刷工况下具备较好的喷射稳定性及墨点精细度，且自身粘度及表面张力对于高频喷头的工作温度变化具备的较好的稳定性。

Description

一种适用于高频喷头快速喷墨打印的分散染料墨水

技术领域

本发明涉及喷墨印刷分散染料墨水技术领域，具体是一种适用于高频喷头快速喷墨打印的分散染料墨水。

背景技术

近年来，高效印刷已成为印花行业的主要发展方向，因此在印刷设备领域衍生出了与之对应的工业级高频喷头，该喷头能够运行在较高的点火频率下，其喷印速度快，印花效率高，代表性产品有能够稳定运行在24kHz点火频率下的Epson S3200喷头。高频喷头对墨水的喷射及渗透性能都有特别的要求，普通墨水难以适配，会导致印花质量变差。

另外点火频率的提高和喷印速度的加快还会导致喷头明显发热，因此墨水的工作温度也会相应升高。而现有喷印墨水普遍存在流变特性易受工作温度影响的问题，即墨水的粘度随工作温度的变化明显，进而会影响墨水的打印流畅度、喷射稳定性以及墨点精细度，具体表现为高频喷头在连续高频运行一段时间后易出现斜喷、断线现象。因此，有必要针对性地改良喷印墨水配方以更好地适应高频喷头快速喷印工况。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种高频喷头快速喷墨打印工况下性能可靠的分散染料墨水。

为实现上述目的，本发明提供一种适用于高频喷头快速喷墨打印的分散染料墨水，包括分散染料色浆、水性有机溶剂、pH调节剂和杀菌剂，其特殊之处在于，还包括粘度稳定剂和复配表面活性剂。粘度稳定剂为乙二醇，复配表面活性剂包括重量比为1:2至1:10的第一表面活性剂和第二表面活性剂，第一表面活性剂0.1％水溶液的动态表面张力和静态表面张力均小于32mN/m，第二表面活性剂0.1％水溶液的动态表面张力和静态表面张力均大于36mN/m。

由上述方案可见，按照上述比例配制的复配表面活性剂能够调节墨水在喷射状态及附着状态下的表面张力，进而改善墨水的喷射稳定性以及墨点精细度以适应高频喷墨印刷工况。具体地，引入上述第一表面活性剂可使墨水在喷射状态下具备较低的动态表面张力，使得墨水从喷嘴喷出后能够快速形成完整的液滴，并以墨滴的形态落到转印纸上。进一步引入上述第二表面活性剂可使墨滴在与转印纸接触时具备较大的接触角，从而提高图像的清晰度。第二表面活性剂还可为墨水提供一定的润湿性，进而改善墨水的待机性能。乙二醇在墨水中通常用作水性有机溶剂，但研究发现其还能改善水性分散体系的粘度对于温度变化的稳定性，因此将乙二醇单独作为粘度稳定剂添加到墨水中能够应对高频喷头连续工作的温度变化，进而保证墨水打印性能的稳定和可靠。

进一步的方案是，粘度稳定剂的添加量不少于10wt％。

由上可见，前期研究发现乙二醇的添加量达到10wt％以上就可起到提高墨水粘度对于温度变化的稳定性的作用，具体实施时在满足该下限添加量的前提下可根据需要调整实际的添加量。

进一步的方案是，第一表面活性剂为美国赢创的Dynol 604、Dynol 607，或者浙江皇马科技股份有限公司的HMP-579BA、HMP-580BA。

进一步的方案是，第二表面活性剂为美国赢创的Surfynol 465或者浙江皇马科技股份有限公司的HMP-286B。

由上可见，上述几种主流表面活性剂产品分别能够满足前述第一表面活性剂和第二表面活性剂对于动态和静态表面张力要求，因此可用于配制复合表面活性剂。

进一步的方案是，该分散染料墨水按重量百分数计包括25％至50％的分散染料色浆、1％至3％的复配表面活性剂、10％至25％的粘度稳定剂、5％至15％的水溶性有机溶剂、0.05％至0.2％的pH调节剂、0.1％至1％的杀菌剂，余量为水。其中，分散染料色浆按重量百分比计含有20％至30％的染料色粉。

由上可见，上述墨水配方能够形成稳定的分散体系，其所含各类成分之间的配比合理，使得复配表面活性剂能够有效调节墨水在喷射状态及附着状态下的表面张力，并且温度稳定剂能够明显改善墨水的粘度对于温度变化的稳定性，以适配高频喷头并适应快速喷墨打印工况。

具体实施时，分散染料色浆可使用市售成品色浆或自制色浆，水性有机溶剂可使用二甘醇、甘油、丙二醇、聚乙二醇或1，3-戊二醇，pH调节剂可使用三乙醇胺、二乙醇胺、氨水或氢氧化钠，杀菌剂可使用1,2-苯并异噻唑-3-酮。

进一步的方案是，该分散染料墨水的静态表面张力为26mN/m至32mN/m，并且在3ms内的动态表面张力为33mN/m至42mN/m。

由上可见，使用复配表面活性剂并按照前述配比制备分散染料墨水可将该墨水的静态表面张力和特定时段动态表面张力控制在上述范围内，保证墨水在高频喷墨印刷工况下的打印流畅度、喷射稳定性以及墨点精细度，避免出现飞墨、断针、断墨等打印缺陷。

需要说明的是，3ms大致是墨水从高频喷头喷出后落至转印纸表面所需的时间，因此将墨水3ms内的动态表面张力控制在上述范围可保证墨水在落到转印纸上之前能够形成完整的液滴，从而保证墨水的喷射稳定性以及墨点精细度。

附图说明

图1为实施例组在热转印纸上的高频喷墨打印效果图。

图2为对比例组在热转印纸上的高频喷墨打印效果图。

图3为实施例组在超细涤纶纤维布上的热转印效果图。

图4为对比例组在超细涤纶纤维布上的热转印效果图。

以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

具体实施方式

本发明依照以下步骤制备适用于高频喷头快速喷墨打印的分散染料墨水：

S1：按重量百分比计称取20％至30％的分散染料、5％至10％的分散剂、8％至15％的水性有机溶剂、0.2％至0.5％的杀菌剂和余量水加入搅拌釜并在室温条件下以400rpm至800rpm的转速搅拌混合1h至2h得到分散液。

S2：将分散液注入卧式研磨机中在800rpm至1200rpm转速条件下研磨处理6h至8h得到分散染料色浆，卧式研磨机使用0.2mm粒径规格的锆珠且锆珠的填充量为70％至80％。

S3：按重量百分比先称取25％至50％的分散染料色浆备用，再称取1％至3％的复配表面活性剂、10％至25％的粘度稳定剂、5％至15％的水溶性有机溶剂、0.05％至0.2％的pH调节剂、0.1％至1％的杀菌剂和余量水加入搅拌釜并在室温条件下以200rpm至400rpm的转速搅拌混合10min至30min得到混合液。

S4：将称好的分散染料色浆加入混合液中，并在室温条件下以200rpm至400rpm的转速搅拌混合60min至120min后，用串联设置的1.5μm、1.0μm及0.5μm孔径PP滤芯按照孔径由大到小的顺序依次进行过滤。

其中，温度稳定剂为乙二醇，复配表面活性剂包括重量比为1:2至1:10的第一表面活性剂和第二表面活性剂，第一表面活性剂0.1％水溶液(0.1％水溶液指0.1g溶质溶于100g水中得到的溶液，文中其他地方提到的0.1％水溶液与此处的定义相同)的动态表面张力和静态表面张力均小于32mN/m，第二表面活性剂0.1％水溶液的动态表面张力和静态表面张力均大于36mN/m。

实施例及对比例

参见表1和表2，实施例一至四在色浆制备阶段(步骤S1和S2)使用市售分散兰56、分散红50、分散黄23和自混低温型黑色分散染料分别作为蓝色、红色、黄色、黑色分散染料；使用MeadWestvaco的REAX 85A作为分散剂；使用甘油作为水溶性有机溶剂；使用1,2苯并异噻唑-3-酮作为杀菌剂。实施例一至四在色浆制备阶段(步骤S3和S4)使用美国赢创的Dynol604、Dynol 607和浙江皇马的HMP-579BA、HMP-580BA作为第一表面活性剂；使用美国赢创的Surfynol 465和浙江皇马的HMP-586B作为第二表面活性剂；使用甘油作为水性有机溶剂；使用三乙醇胺作为pH调节剂；使用1,2苯并异噻唑-3-酮作为杀菌剂。

编号相同的对比例与实施例使用相同的色浆，对比例一至四使用美国赢创的Surfynol 440(动态表面张力34.5mN/m，静态表面张力32.2mN/m)、EnviroGem AE01(动态表面张力36.1mN/m，静态表面张力42.3mN/m)及Dynol 360(动态表面张力35mN/m，静态表面张力28mN/m)作为表面活性剂，并在其余成分的选择上与实施例一至四保持一致。

表1：分散染料色浆成分表

表2：分散染料墨水成分表

经检测，实施例一至四制得的分散染料墨水静态表面张力均在26mN/m至32mN/m范围内，并且在3ms内的动态表面张力均在33mN/m至42mN/m范围内。

打印流畅性测试

取实施例一至四及对比例一至四制备的分散染料墨水各5000ml，使用装备EpsonS3200喷头的八头打印机按照单一色块、24kHz点火频率、100％喷墨设置执行打印，边打印边观察，打印介质为35g热转印纸，幅宽1.5m，测试总长度500m，打印流畅性情况见表3。从表3可以看出，本发明制备的分散染料墨水在高点火频率下具备较好的打印流畅性，可适配高频喷头并适应快速喷墨打印的工况。

待机性能测试

取实施例一至四及对比例一至四制备的分散染料墨水各5000ml，使用装备EpsonS3200喷头的八头打印机按照第一色块、24kHz点火频率、100％喷墨设置，打印1.5m幅宽，长度为100m的热转印纸，完成打印后停机2h，随后再打印测试条，打印及待机阶段均将环境温度控制在25℃，环境湿度控制在43％至45％，测试条的打印情况见表3。从表3可以看出，本发明制备的分散染料墨水经过一定时长待机后不易发生干化堵塞喷头，故具备较好的待机性能。

表3：打印流畅性及停机性能测试结果

印刷效果测试

将实施例一至四制备的四色分散染料墨水和对比例一至四制备的四色分散染料墨水分别装至配备了Epson S3200喷头的八头打印机上，按照24kHz点火频率及相同的喷墨设置打印相同的彩色图案至35g热转印纸上，图1和图2分别为热转印纸上实施例组和对比例组打印图案在相同部位按照相同比例放大的局部图。随后在220℃温度条件下将实施例组和对比例组所打印的图案热转印至超细涤纶纤维布上，图3和图4分别反映了实施例组和对比例组在超细涤纶纤维布上转印图案的整体效果。

通过比较图1和图2可以看出，实施例组高频喷墨打印至热转印纸上的墨点具备更好的精细度且能更多停留于热转印纸表面，说明实施例组分散染料墨水的喷射性能和附着性能都优于对比例组，因此对应的打印图案更为清晰锐利，颜色也更深，具有更高的转印率。通过比较图3和图4可以看出，实施例组对应的热转印图案相比对比例组具备更强的对比度和颜色饱和度，说明实施例组分散染料墨水的热转印效果更为优异。需要说明的是，图1至4对应的原图均为彩图，转成黑白图后仍可从图案的轮廓、灰阶和对比度情况来判断打印及热转印效果。

Claims (6)

1.一种适用于高频喷头快速喷墨打印的分散染料墨水，包括分散染料色浆、水性有机溶剂、pH调节剂和杀菌剂，其特征在于：

还包括粘度稳定剂和复配表面活性剂，所述粘度稳定剂为乙二醇，所述复配表面活性剂包括重量比为1:2至1:10的第一表面活性剂和第二表面活性剂，所述第一表面活性剂0.1％水溶液的动态表面张力和静态表面张力均小于32mN/m，所述第二表面活性剂0.1％水溶液的动态表面张力和静态表面张力均大于36mN/m。

2.如权利要求1所述的适用于高频喷头快速喷墨打印的分散染料墨水，其特征在于：

所述粘度稳定剂的添加量不少于10wt％。

3.如权利要求1所述的适用于高频喷头快速喷墨打印的分散染料墨水，其特征在于：

所述第一表面活性剂为Dynol 604、Dynol 607、HMP-579BA或HMP-580BA。

4.如权利要求1所述的适用于高频喷头快速喷墨打印的分散染料墨水，其特征在于：

所述第二表面活性剂为Surfynol 465或HMP-286B。

5.如权利要求1至4中任意一项所述的适用于高频喷头快速喷墨打印的分散染料墨水，其特征在于：

按重量百分数计包括25％至50％的分散染料色浆、1％至3％的所述复配表面活性剂、10％至25％的所述粘度稳定剂、5％至15％的水溶性有机溶剂、0.05％至0.2％的pH调节剂、0.1％至1％的杀菌剂，余量为水，所述分散染料色浆按重量百分比计含有20％至30％的染料色粉。

6.如权利要求5所述的适用于高频喷头快速喷墨打印的分散染料墨水，其特征在于：

该分散染料墨水的静态表面张力为26mN/m至32mN/m，并且在3ms内的动态表面张力为33mN/m至42mN/m。

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