CN113881283B - 一种水性颜料墨水 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种水性颜料墨水，所述水性颜料墨水包括重量百分比的以下组分：颜料色浆15％～35％、水性脂肪族聚氨酯树脂5％～10％、水性蜡乳液0.5％～1.0％、水性有机溶剂30％～40％及余量的水，所述水性脂肪族聚氨酯树脂以水分散体的形式存在于所述颜料墨水中。本申请水性颜料墨水中，通过水性脂肪聚氨酯的水分散体和水性蜡乳液的配合使用，使得水性颜料墨水打印在书刊纸上具有环保、防水耐晒、耐擦性好和良好保湿性的优点，本申请的水性颜料墨水适用ONE PASS高速打印，打印喷头待机7天后开机打印，粘度低墨水能连续性打印不堵塞喷头，流畅性好。

Description

一种水性颜料墨水

技术领域

本发明涉及打印技术领域，尤其涉及一种水性颜料墨水。

背景技术

随着社会文化、科技、经济的发展，印刷工业正在以前所未有的速度发展，油墨是用于印刷的重要材料，它通过印刷或喷绘将图案、文字表现在承印物上，用于书刊、包装装潢、建筑装饰及电子线路板材等各种印刷。随着社会需求的增大，油墨品种和产量也相应扩展和增长。油墨在印刷行业被大量使用，但目前印刷行业使用的油墨大部分是溶剂型的油墨，这类油墨会散发出对人体和环境都有危害的挥发性有机物(VOCs)，人体接触这类油墨会对身体造成危害，随着包装印刷市场逐步从批量向个性化、多元化印刷的方向发展，使得产品的品种规格变得越来越复杂。消费者个性化需求的提高，数码喷墨印刷技术在印刷企业中的优势逐渐显露出来，能及时处理按需印刷、可变信息印刷等特点，是对当今印刷企业占主导地位的印刷方式、工作流程及供应方式的一个优势互补。

现市面上书刊类喷墨墨水有油性墨水与水性墨水两种，水性墨水又分水性染料与水性颜料墨水，但是现有的水性颜料墨水的存在防水耐晒、耐擦性能差的问题。

发明内容

鉴于此，本申请为了克服上述缺陷，提供有一种水性颜料墨水，打印在书刊纸上具有防水耐晒、耐擦性好的特点。

第一方面，本申请实施例提供了一种水性颜料墨水，所述水性颜料墨水包括重量百分比的以下组分：颜料色浆15％～35％、水性脂肪族聚氨酯树脂5％～10％、水性蜡乳液0.5％～1.0％、水性有机溶剂30％～40％及余量的水，所述水性脂肪族聚氨酯树脂以水分散体的形式存在于所述颜料墨水中。

在一种可行的实施方式中，所述水性蜡乳液与所述水性脂肪族聚氨酯树脂的质量比为1:(10～14)。

在一种可行的实施方式中，所述水性蜡乳液包括AQUACER 532、AQUACER 539、AQUACER 593和HORDAMER PE35中的至少一种。

在一种可行的实施方式中，所述颜料色浆包括黑色有机颜料、红色有机颜料、品红色有机颜料、黄色有机颜料和蓝色有机颜料中的至少一种。

在一种可行的实施方式中，所述水性有机溶剂包括多元醇和多元醇的低级烷基醚中的至少一种。

在一种可行的实施方式中，所述多元醇包括甘油、乙二醇、丙二醇、1,2-己二醇、1,2-丙三醇、1,2-丙二醇、二甘醇和三甘醇中的至少一种。

在一种可行的实施方式中，所述多元醇的低级烷基醚包括甘油醚、三甘醇单丁醚、乙二醇单丙基醚、乙二醇异丙基醚、乙二醇单丁基醚、乙二醇异丁基醚、丙二醇单甲醚、丙二醇单乙醚、丙二醇单丙基醚、丙二醇单丁基醚、二乙二醇单甲醚，二乙二醇单乙醚、二乙二醇单丙醚、二乙二醇单丁醚、二丙二醇单甲醚、二丙二醇单乙醚、二丙二醇单丙醚的至少一种。

在一种可行的实施方式中，所述颜料墨水还包括乙炔二醇类表面活性剂，所述表面活性剂在所述颜料墨水中的质量占比为1％～5％。

在一种可行的实施方式中，所述颜料墨水还包括杀菌剂，所述杀菌剂在所述颜料墨水中的质量占比为0.1％～0.5％。

在一种可行的实施方式中，所述颜料墨水的粘度为3.8cp～6.5cp，所述颜料墨水的表面张力为25mN/m～30mN/m。

本发明的有益效果是：本申请水性颜料墨水中，通过水性脂肪聚氨酯的水分散体和水性蜡乳液的配合使用，使得水性颜料墨水打印在书刊纸上具有环保、防水耐晒、耐擦性好和良好保湿性的优点，本申请的水性颜料墨水适用ONE PASS高速打印，打印喷头待机7天后开机打印，粘度低墨水能连续性打印不堵塞喷头，流畅性好。

具体实施方式

以下所述是本发明实施例的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明实施例原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应当视为本发明实施例的保护范围。

在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其它含义。

本申请提供一种水性颜料墨水，该颜料墨水包括重量百分比的以下组分：料色浆15％～35％、水性脂肪族聚氨酯树脂5％～10％、水性蜡乳液0.5％～1.0％、水性有机溶剂30％～40％及余量的水，水性脂肪族聚氨酯树脂以水分散体的形式存在于上述颜料墨水中。

在上述技术方案中，本申请水性颜料墨水中，通过水性脂肪聚氨酯的水分散体和水性蜡乳液的配合使用，使得水性颜料墨水打印在书刊纸上具有环保、防水耐晒、耐擦性好和良好保湿性的优点，本申请的水性颜料墨水适用ONE PASS高速打印，打印喷头待机7天后开机打印，粘度低墨水能连续性打印不堵塞喷头，流畅性好。

作为本申请可选择的技术方案，水性蜡乳液和水性脂肪聚氨酯的水分散体的质量比为1：(10～14)，水性蜡乳液和水性脂肪聚氨酯的水分散体的质量比具体可以是1：10、1：11、1：12、1：13和1：14，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。若水性蜡乳液和水性脂肪族聚氨酯的水分散体的质量比大于1：(10～14)时，墨水打印流畅性及待机性会较差；若水性蜡乳液和水性脂肪族聚氨酯的水分散体的质量比小于1：(10～14)时，打印出来的图片会有模糊及耐刮擦性能不足的问题。

作为本申请可选择的技术方案，水性脂肪聚氨酯作为水性高分子树脂使用，其在颜料墨水中以分散体的形式存在，水性脂肪聚氨酯包括日本三井WS-6110、日本三井WS-6021和日本聚氨酯工业WPC-101中的至少一种，优选地，水性脂肪聚氨酯包括日本三井WS-6110。

水性脂肪族聚氨酯树脂的水分散体在该颜料墨水中的质量占比为5％～10％，水性脂肪族聚氨酯树脂的水分散体在该水性颜料墨水中的质量占具体可以是5％、6％、7％、8％、9％和10％，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。将水性脂肪族聚氨酯树脂的水分散体在该水性颜料墨水中的质量占比控制在上述范围内，有助于打印图像在书刊纸上的耐擦性能。

作为本申请可选择的技术方案，水性蜡乳液包括AQUACER 532、AQUACER 539、AQUACER 593和HORDAMER PE35中的至少一种。

水性蜡乳液在水性颜料墨水中的质量占比为0.5％～1.0％，水性蜡乳液在水性颜料墨水中的质量占比具体可以是0.5％、0.6％、0.7％、0.8％、0.9％和1.0％，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

作为本申请可选择的技术方案，颜料色浆包括黑色有机颜料、红色有机颜料、品红色有机颜料、黄色有机颜料和蓝色有机颜料中的至少一种。典型并非限制性的，黑色有机颜料可以是英国钻石喷墨色浆D71K、英国钻石喷墨色浆D80K、瑞士科莱恩OP-T、美国卡博特400K等，优选地，黑色有机颜料为美国卡特400K；红色有机颜料或品红色有机颜料包括颜料紫19、颜料红122、颜料红146、颜料红176、颜料红184、颜料红185、颜料红202、颜料红207、颜料红209、颜料红254、颜料红269、颜料红282等；黄色有机颜料包括颜料黄17、颜料黄74、颜料黄83、颜料黄128、颜料黄139、颜料黄150、颜料黄151、颜料黄154、颜料黄155、颜料黄180、颜料黄181、颜料黄185和颜料黄213等；蓝色有机颜料包括颜料蓝15、颜料蓝15:3，颜料蓝15:4、颜料蓝60等。本申请选择上述颜料色浆，可以提高水性颜料墨水的耐候性和色彩饱和度。

颜料色浆在水性颜料墨水中的质量占比为15％～35％，颜料色浆在水性颜料墨水中的质量占比具体可以是15％、16％、17％、18％、19％、20％、21％、22％、23％、24％、25％、26％、27％、28％、29％、30％、31％、32％、33％、34％和35％，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

作为本申请可选择的技术方案，水性有机溶剂包括多元醇和多元醇的低级烷基醚中的至少一种。

其中，多元醇包括甘油、乙二醇、丙二醇、1,2-己二醇、1,2-丙三醇、1,2-丙二醇、二甘醇和三甘醇中的至少一种。

其中，多元醇的低级烷基醚包括甘油醚、三甘醇单丁醚、乙二醇单丙基醚、乙二醇异丙基醚、乙二醇单丁基醚、乙二醇异丁基醚、丙二醇单甲醚、丙二醇单乙醚、丙二醇单丙基醚、丙二醇单丁基醚、二乙二醇单甲醚，二乙二醇单乙醚、二乙二醇单丙醚、二乙二醇单丁醚、二丙二醇单甲醚、二丙二醇单乙醚、二丙二醇单丙醚的至少一种。

可以理解的，上述水性有机溶剂可以单一使用，也可以两种及以上组合使用，当选择两种及以上使用时，可以是多元醇的合用，例如水性有机溶剂可以选择甘油和乙二醇，可以是多元醇的低级烷基醚的合用，例如水性有机溶剂可以选择乙二醇单丙基醚和乙二醇异丙基醚，还可以是多元醇和多元醇的低级烷基醚的合用，例如水性有机溶剂可以选择乙二醇和乙二醇单丙基醚。优选地，水性有机溶剂包括甘油、丙二醇和乙二醇，在水性颜料墨水中，甘油、丙二醇有助于增加颜料墨水的粘度和保湿性，乙二醇能够增加颜料墨水保湿性和助溶性。

水性有机溶剂在水性颜料墨水中的质量占比为30％～40％，水性有机溶剂在颜料墨水中的质量占比具体可以是30％、31％、32％、33％、34％、35％、36％、37％、38％、39％和40％，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

作为本申请可选择的技术方案，颜料墨水还包括乙炔二醇类表面活性剂，乙炔二醇类表面活性剂包括2,4,7,9-四甲基-5-癸炔-4,7-二醇、3,6-二甲基-4-辛炔-3,6-二醇和3,5-二甲基-1-己炔-3-醇中的至少一种。更具体地，乙炔二醇类表面活性剂包括Surfynol420、Surfynol 440、Surfynol 465、Surfynol 485、Surfynol 104E、BYK-019、BYK-028、BYK-141、FoamStar SI 2250、AF-103、TEGO 425、TEGO 260、TEGO 245和TEGO 250的至少一种，优选地，乙炔二醇类表面活性剂包括Surfynol 465、Surfynol 104E和TEGO 425中的至少一种。

乙炔二醇类表面活性剂在颜料墨水中的质量占比为1％～5％，乙炔二醇类表面活性剂在颜料墨水中的质量占比具体可以是1％、2％、3％、4％和5％，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

作为本申请可选择的技术方案，颜料墨水还包括杀菌剂，杀菌剂包括Proxel GXL。

杀菌剂在颜料墨水中的质量占比为0.1％～0.5％，杀菌剂在颜料墨水中的质量占比可以是0.1％、0.2％、0.3％、0.4％和0.5％，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

余量的水可以是自来水、去离子水、蒸馏水中的至少一种，优选地，水为去离子水，从而能够降低颜料中的杂质，也可以降低对墨水中的其他组分的影响。

作为本申请可选择的技术方案，本申请颜料墨水的粘度为3.8cp～6.5cp，水性颜料墨水的粘度具体可以是3.8cp、4.0cp、4.2cp、4.5cp、5cp、5.5cp、5.8cp、6cp、6.2cp和6.5cp，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

本申请颜料墨水的表面张力为25mN/m～30mN/m，具体可以是25mN/m、26mN/m、27mN/m、28mN/m、29mN/m和30mN/m，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。需要说明的是，将颜料墨水的表面张力控制在上述范围内，可以提高颜料墨水的流畅性。

本申请提供的水性颜料墨水，其打印在书刊纸上具有环保、防水耐晒、耐擦性好和良好保湿性优点，适用ONE PASS高速打印，打印喷头待机7天后开机打印，粘度低，墨水能连续性打印不堵塞喷头，流畅性好。

下面根据本申请水性颜料墨水的制备方法对本申请做进一步的说明。

本申请水性颜料墨水的制备方法，包括以下步骤：

步骤1、按照质量百分比分别称取颜料色浆15％～35％、水性脂肪族聚氨酯树脂5％～10％、水性蜡乳液0.5％～1.0％、水性有机溶剂30％～40％、乙炔二醇类表面活性剂1％～5％、杀菌剂0.1％～0.5％及余量的水。

步骤2、在水中加入水性有机溶剂，搅拌15min～30min，混合均匀，再依次加入乙炔二醇类表面活性、杀菌剂和水性蜡乳液，搅拌15min～30min，混合均匀，再加入水性脂肪族聚氨酯树脂，搅拌30min～60min，混合均匀，再加入颜料色浆，搅拌30min～60min，混合均匀。

上述搅拌可以是机械搅拌、超声搅拌中的任意一种。

步骤3、将步骤2得到的混合物料采用滤膜过滤即得到水性颜料墨水。

通过上述制备方法得到本申请的水性颜料墨水，生产工艺简单，可实现大规模工业化生产，得到的颜料墨水具有环保、保湿性好的优点，其打印在书刊纸上具有优良的防水耐晒、耐擦性和打印流畅性。

下面分多个实施例对本申请实施例进行进一步的说明。其中，本申请实施例不限定于以下的具体实施例。在保护范围内，可以适当的进行变更实施。

需要说明的是，本发明以上及以下提及的各组分的百分比均为重量百分比，除特殊说明的以外，均是该组分占颜料墨水总重量的百分比。

1、水性颜料墨水的配制

实施例1～4：

按下表1中所示重量百分比组成配制的蓝色(C)、红色(V)、黄色(Y)、黑色(BK)颜料墨水，分别为实施例1～4。

表1：实施例1～4的颜料墨水配置

上述实施例1～4制备的颜料墨水的性能测试如下表2所示：

表2：实施例1～4制备的颜料墨水的性能测试

通过本申请实施例1～4制备的颜料墨水，其具备较低的电导率，能够避免墨水在喷嘴处形成结晶，提高打印的流畅性；本申请的颜料墨水具备较高的pH值，能够避免墨水腐蚀喷头；本申请的颜料墨水，具有较低的粘度，较高的表面张力，能够提高墨水的流畅性，同时避免在打印过程中产生流墨的现象。

2、普通颜料墨水的配制

对比例1～8：按照下表3中所示的重量百分比组成配制不加水性脂肪族聚氨酯树脂或水性蜡乳液配制的蓝色(C)、红色(V)、黄色(Y)、黑色(BK)颜料墨水，分别为对比例1～8。

表3：对比例1～8的颜料墨水配置

3、对比例9-12按下表4中所示质量百分比组成配制的黑色(BK)、蓝色(C)、红色(V)、黄色(Y)颜料墨水。其中，对比例9为黑色墨水，对比例10为蓝色墨水；对比例11为红色墨水；对比例12为黄色墨水。对比例9-12的墨水配方中的水性蜡乳液与水性脂肪族聚氨酯树脂的质量比为大于等于1：7。

表4：对比例9-12的颜料墨水配置

4、性能测试

(1)将上述表1、表3、表4配制的颜料墨水分别上EPSON 3200 16头机打印测试，打印介质为专用的书刊纸张，测试ONE PASS打印时流畅性(连续打印5小时，测试纯色块及图片文稿输出)、墨水待机7天后喷嘴状态和印刷成品UV灯照射24小时测试色密度变化。

(2)将上述表1、表3、表4配制的颜料墨水分别进行防水测试(在印刷成品色彩上滴水观察是否有颜色渗出)。

(3)将上述表1、表3、表4配制的颜料墨水分别采用Y571型摩擦牢度试验机测试，观察是否掉色及摩擦布是否有沾色。相应的测试结果如下表5。

表5：实施例1～4及对比例1～12的性能测试结果

根据上述表1～5的数据发现：

对比例1～4制备的颜料墨水没有添加水性蜡乳液，颜料墨水在书刊纸上进行打印，得到的打印图片轮廓有轻微模糊，且耐刮擦牢度较差。

对比例5～8制备的颜料墨水没有添加水性脂肪族聚氨酯树脂，颜料墨水在书刊纸上进行打印，得到的打印图片耐刮擦牢度较差。

对比例9～12制备的颜料墨水，其水性脂肪族聚氨酯树脂和水性蜡乳液的比例不在本申请限定的范围内，相比于实施例1～4而言，颜料墨水的性能存在打印流畅性差及待机性能较差的问题。

本申请提供的水性颜料墨水，通过改善配方体系，在墨水中加入水性蜡乳液和水性脂肪族聚氨酯树脂，水性脂肪族聚氨酯树脂以水分散体的形式存在于墨水中，有助于打印图像在书刊纸上的耐擦性能。通过水性脂肪聚氨酯的水分散体和水性蜡乳液的配合使用，使得打印在书刊纸上具有环保、良好的防水耐晒、耐擦性和保湿性，适用ONE PASS高速打印，打印喷头待机7天后开机打印，粘度低墨水能连续性打印不堵塞喷头，流畅性好。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围。

Claims (9)

1.一种水性颜料墨水，其特征在于，所述水性颜料墨水包括重量百分比的以下组分：颜料色浆15%~35%、水性脂肪族聚氨酯树脂5%~10%、水性蜡乳液0.5%~1.0%、水性有机溶剂30%~40%及余量的水，所述水性脂肪族聚氨酯树脂以水分散体的形式存在于所述颜料墨水中，所述水性蜡乳液与所述水性脂肪族聚氨酯树脂的质量比为1:（10~14）。

2.根据权利要求1所述的颜料墨水，其特征在于，所述水性蜡乳液包括AQUACER 532、AQUACER 539、AQUACER 593和HORDAMER PE35中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的颜料墨水，其特征在于，所述颜料色浆包括黑色有机颜料、红色有机颜料、品红色有机颜料、黄色有机颜料和蓝色有机颜料中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的颜料墨水，其特征在于，所述水性有机溶剂包括多元醇和多元醇的低级烷基醚中的至少一种。

5.根据权利要求4所述的颜料墨水，其特征在于，所述多元醇包括甘油、乙二醇、丙二醇、1 ,2-己二醇、1 ,2-丙二醇、二甘醇和三甘醇中的至少一种。

6.根据权利要求4所述的颜料墨水，其特征在于，所述多元醇的低级烷基醚包括甘油醚、三甘醇单丁醚、乙二醇单丙基醚、乙二醇异丙基醚、乙二醇单丁基醚、乙二醇异丁基醚、丙二醇单甲醚、丙二醇单乙醚、丙二醇单丙基醚、丙二醇单丁基醚、二乙二醇单甲醚，二乙二醇单乙醚、二乙二醇单丙醚、二乙二醇单丁醚、二丙二醇单甲醚、二丙二醇单乙醚、二丙二醇单丙醚的至少一种。

7.根据权利要求1所述的颜料墨水，其特征在于，所述颜料墨水还包括乙炔二醇类表面活性剂，所述表面活性剂在所述颜料墨水中的质量占比为1%~5%。

8.根据权利要求1所述的颜料墨水，其特征在于，所述颜料墨水还包括杀菌剂，所述杀菌剂在所述颜料墨水中的质量占比为0.1%~0.5%。

9.根据权利要求1所述的颜料墨水，其特征在于，所述颜料墨水的粘度为3.8cp~6.5cp，所述颜料墨水的表面张力为25 mN/m~30 mN/m。