TW201331356A - 低氣味環保型奈米顏料噴墨墨水組成物 - Google Patents

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Abstract

一種低氣味環保型奈米顏料噴墨墨水組成物，具有良好的儲存安定性、噴墨穩定性與列印品質，噴頭噴孔不易堵塞，列印圖像具有高光澤度、耐刮擦性與耐候性，採用低毒性與低氣味原料，墨水具高閃火點，對人體與環境之安全性高，能兼具環保與維持列印品質的需求。該噴墨組成物包含1-10% N-乙基吡咯烷酮、1-20%碳酸丙烯酯、50至80%醚醇類溶劑、顏料、分散劑、樹酯、塑化劑、界面活性劑與環狀三級胺化合物之酸調整劑。

Description

低氣味環保型奈米顏料噴墨墨水組成物
本發明係有關一種噴墨墨水組成物，更特別的是，本發明係有關一種低氣味環保型奈米顏料噴墨墨水組成物，可使用於溶劑型壓電式噴墨印表機，該墨水使用低氣味、低毒性的溶劑，無添加任何有害物質，墨水具有良好的儲存安定性與噴墨穩定性，列印圖像具有高光澤、耐刮擦性與耐候性，更重要的是該墨水對噴頭噴孔不易堵塞，能兼具環保與維持列印品質的要求。
數位噴墨就是通過軟體操控，利用噴頭將墨水噴射到列印介質上來形成文字或圖像，此液體噴墨方式依噴頭的作用機制又可區分為熱氣泡式(Thermal head)與壓電式(Piezo head)，壓電技術利用信號的控制下，將壓電元件產生變形收縮，將墨滴推出狹窄的噴嘴，墨滴可以精確的控制，使每次噴出的墨滴都有完美的形狀和正確的飛行方向。在噴印過程中，為了能將墨水通過狹小的噴頭通道，會產生極大的剪切力，墨水必須有較低黏度的需求，因此噴墨墨水中溶劑佔有最大的比例。因此根據溶劑使用的不同，墨水大致上可以區分為水性、油性與紫外光固化三種，其中顏料型油性墨水主要是直接噴印於聚氯乙烯(PVC)材質，應用於戶外寬幅廣告，又可區分為強溶劑墨水(solvent inks)、弱溶劑墨水(mild solvent inks)與環保溶劑墨水(ECO-solvent inks)三種。
強溶劑墨水溶劑的腐蝕性強，能滲入無塗層之聚氯乙烯等物料中，附著力較佳，圖案之解析度較高，常會使用一些腐蝕性強的酮類溶劑，如環己酮、異佛爾酮等具有刺激性臭味，且對人體及環境有較大傷害的化學物質。
弱溶劑墨水則將原先墨水所使用的酮類溶劑，改為較溫和的酯類溶劑為主要原料，例如：乙二醇丁醚醋酸酯、二乙二醇丁醚醋酸酯等溶劑為主，使用該溶劑的優點為：對顏料的分散性佳，能縮短分散研磨時間，顏料呈現較好的展色性與光澤，成為較易跨入分散顏料型噴墨墨水之首選。缺點是溶劑的揮發速度快，具強刺激性氣味，根據美國專利US5,371,279指出，乙二醇丁醚醋酸酯在含水量較高或溼氣較重的環境下分解，會產生酸性物質；根據美國專利US2009/0139432 A1中指出，此種酸性物質很容易造成噴頭的腐蝕，使噴頭產生斜噴、斷孔現象，影響噴墨的品質，利用添加醇胺類化合物來抑制酸性物質；同樣歐洲專利EP 2284226A1也指出墨水酸蝕問題，則改使用環己胺與咪唑類化合物作為酸的調節劑，但該醇胺類、咪唑等調節劑均具有較高的毒性與腐蝕性，在操作使用上有安全的疑慮。
第三種類型為環保型墨水，是以醚醇類作為主要溶劑，例如使用二乙二醇二乙醚為主要墨水組成溶劑與顏料分散溶劑成分，使用該類溶劑的優點是毒性較低且不含刺激性氣味，安全性大幅提升；缺點則是溶劑的沸點稍低，有機性揮發氣體高(VOCs,Volatile organic compounds)，此外該等溶劑極性較低，高分子分散劑溶解較差，較不易於分散，墨水製作的門檻較高。此外溶劑本身的表面張力較低，過低的表面張力除了列印圖像容易有暈墨現象外，長期列印使用會造成噴頭的積墨，對噴墨的流暢性會有影響，該類溶劑對聚氯乙烯材質無任何腐蝕性，因此使用該類溶劑必須搭配適當的溶劑或添加劑，來提升墨水的表面張力，並增加對材質的腐蝕性。如世界專利WO 2010/133889 A2中，墨水中添加25-45%碳酸丙烯酯於醚醇類溶劑，用以降低墨水中的有機性揮發氣體含量，但是含量過高又容易造成圖像慢乾，無法提昇列印速度；於美國專利US7,125,447 B2指出，於油性噴墨墨水醚醇類溶劑中添加γ-丁酸內酯(γ-Butyrolactone)溶劑，對聚氯乙烯材質有很好的滲透反應力外，並能提升墨水的流平與乾燥速度，該等配方能提供高沸點、低蒸氣壓的工作環境。但是隨著環保法規日益的嚴格與對化學品的研究透徹下，根據最新CLP/GHS Annex VI to Regulation(EC) No 1272/2008內查詢顯示，γ-丁酸內酯溶劑的安全性由原先標示為警示(Xi:Warning)的R22吞食有害與R36對眼睛具有刺激性的標示，修正為R22吞食有害,R41對眼睛具有嚴重傷害與R67蒸氣會造成睡意與頭昏的危險(Danger)標語。於美國專利US2005/0148689 A1專利，則提出於醚醇類溶劑中添加1-30%甲基或乙基吡咯烷酮，有低刺激性氣味，並對聚氯乙烯材質有非常好的溶解力。但根據最性的歐盟REACH法規，甲基吡咯烷酮對生殖能力有所影響，已經被新增加為高度關切物質(SVHC,Substances of Very High Concern)。此外添加過多高極性的吡咯烷酮類溶劑，會溶解並破壞噴頭材質。總觀來看，酮類、酯類溶劑對聚氯乙烯材質有較好的腐蝕性，溶劑氣味較重，相對的該等溶劑的安全性就下降。另外隨著化學安全法規的變遷，適時合宜地選用化學溶劑，提升墨水的安全性，還必須兼具有好的解析度，是本發明的重點，也是最困難的地方。
為解決習知技術上之缺點，本發明之目的即在於提供一種低氣味環保型奈米顏料噴墨墨水組成物，該噴墨組成物包含1-10% N-乙基吡咯烷酮、1-20%碳酸丙烯酯、50-80%醚醇類溶劑、顏料、分散劑、樹酯、塑化劑、界面活性劑與環狀三級胺化合物之酸調整劑。
為達成本發明之目的，本發明結合使用N-乙基吡咯烷酮與碳酸丙烯酯溶劑來替代γ-丁酸內酯，能調節噴墨墨水的表面張力，並增加對聚氯乙烯材質的溶解性，提升墨水的噴墨流暢性、流平性與乾燥速度，該等配方亦能提供高沸點、低蒸氣壓的安全工作環境。N-乙基吡咯烷酮溶劑對聚氯乙烯有非常好的溶解力，表面張力為39 dyne/cm，蒸氣壓在20℃時小於1.0 hPa，碳酸丙烯酯的表面張力為42 dyne/cm，蒸氣壓在20℃時為0.17 hPa，藉由調節溶劑的比例，可以達到調節墨水表面張力的作用，有良好的流平性、噴墨流暢性與列印解析度，作用與添加γ-丁酸內酯的相同效果，且該等溶劑閃火點高於90℃以上，可以降低VOCs與提昇墨水的閃火點，無任何刺激性氣味，不具危險警示(Danger)，提昇墨水整體的安全性。N-乙基吡咯烷酮的添加量占該噴墨墨水組成物總重量之1至10%，以5至10%為最佳。碳酸丙烯酯或碳酸乙烯酯的添加量占該噴墨墨水組成物總重量之1至20%，以5至15%為最佳。
酸調整劑為三級胺哌啶、三級胺哌啶醇、三級胺哌啶酮、三級胺吡咯烷、三級胺吡咯烷醇、三級胺吡咯烷酮、三級胺哌嗪化合物，該酸調整劑占該噴墨墨水組成物總重量0.1至3.0%。更進一步，上述酸調整劑可為：1-甲基-3-哌啶甲酸乙酯、1-(2-羥乙基)-4-(3-羥丙基)哌啶、3-(1-哌啶基甲基)苯酚、1-甲基哌啶-3-甲醇、1,3-雙-[1-(2-羥乙基)-4-哌啶基]丙烷、N-甲基-3-羥基哌啶、N-乙基-3-羥基哌啶、4-乙醯氨基-1-苄基哌啶、1-甲基-2-哌啶甲醇、N-羥乙基哌啶、3-(1-哌啶基)-丙酸乙酯、哌啶戊醇、托品醇、1-(2'-羥乙基)-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶醇、5-甲基哌啶醇、N-甲基-4-哌啶酮、N-乙基-4-哌啶酮、N-(2-苯乙基)-4-哌啶酮、N-苄基哌啶酮、1,3-二甲基-4-哌啶酮、托品酮、N-(2-羥乙基)-吡咯烷、3-二甲氨基吡咯烷、1-(1-吡咯烷)環戊烯、1-(1-吡咯烷)環己烯、1-乙基-3-羥基-四氫吡咯、1-異丙基-3-羥基吡咯烷醇、1-苄基-3-吡咯烷酮、1-乙醯基-4-(4-羥基苯基)哌嗪，可單獨或混合使用，藉由該酸調整劑可使水萃取該噴墨墨水組成物的酸鹼值介於pH 6.0至9.0。
醚醇類溶劑為習知用來製備噴墨墨水主要溶劑，適合的溶劑有乙二醇醚類，具有如結構通式(1)或(2)，其中R1-R6可以為氫原子或烷基，n為2至5之重複單元數：
R1-O(CH2CH-R2O)n-R3　(1)
R4-(C=O)-O-(CH2CH-R5O)n-R6　(2)
該等溶劑例如：乙二醇單甲醚、乙二醇單乙醚、乙二醇單丁醚、二乙二醇單甲醚、二乙二醇單乙醚、二乙二醇單丁醚、單甲基醚丙二醇、單丙基醚丙二醇、單丁基醚丙二醇、單異丁基醚丙二醇、二丙二醇單甲醚、二丙二醇二甲醚、二丙二醇單丁醚、二丙二醇異丁基醚、二丙二醇單丙醚、二乙二醇二丁醚、二乙二醇二乙醚、二乙二醇甲乙醚、四乙二醇二甲醚、二丙二醇二甲醚、丙二醇甲醚醋酸酯、二丙二醇甲醚醋酸酯、乙二醇丁醚醋酸酯、二乙二醇丁醚醋酸酯等，其中二丙二醇單甲醚、二乙二醇二乙醚、二乙二醇甲乙醚、四乙二醇二甲醚、有較低的氣味，最適合使用，醚醇類溶劑添加量占該噴墨墨水組成物總重量之50至80%，以60至75%為最佳。
能使用於溶劑型噴墨墨水的樹酯研究已經很多，樹酯除了用來調整墨水之黏度特性，以符合各式噴頭與機型規格之要求外，還必須兼具有對材質之密著性、耐刮、耐磨性、防水性、增加亮度及提昇色料耐候度等功能，更重要的是不能破壞色漿的分散性。另外為了避免噴頭因墨水揮發造成樹酯成膜硬化後乾掉，形成斜噴或永久性堵塞，因此必須搭使用配該樹酯之塑化劑，使膜面具有彈性，不會完全硬化，有很好的回溶性。可使用的樹酯有聚醋酸乙烯樹酯、聚醯胺樹酯、聚丙烯酸樹酯、環氧樹酯、苯酚樹酯、醛酮樹酯、酚醛樹酯、聚酯樹酯、纖維素樹酯，可單獨使用或混合使用。為了在聚氯乙烯材質上有最佳的密著效果，最適合使用的是聚醋酸乙烯樹酯，可使用分子量5,000至100,000之樹酯，最佳為分子量10,000至60,000，且玻璃轉化溫度介於40~80℃(T g )，例如：樹酯包含：道氏化學公司(Dow Chemical)所生產之UCARTM溶液聚合之乙烯基樹脂系列：VYHH、VYNS-3、VYNC-P、VMCH、VAGD、VAGF、VAGC、VAGH、VYLF-X、VROH、VERR-40、VMCA；瓦克公司(Wacker)所生產之表塗樹酯系列：E15/40A、E15/45、E15/45M、E15/48A、E20/45、E22/48A、H11/59、H14/36、H15/42、H15/45M、H15/50、H40/50、H40/55、H40/60、H30/48M、H40/43。而上述樹脂可單獨添加或混合使用，視耐刮度、防水性與亮度而定。並添加鄰苯二甲酸酯類、烷基磺酸酚酯類、己二酸或葵二酸酯類、蓖麻油、磷酸酯類、檸檬酸酯類塑化劑，以添加環保型塑化劑為最佳，例如：檸檬酸三丁酯、乙醯化檸檬酸三丁酯、己二酸二異壬脂，添加量相對於樹酯重量比約0.01至5倍的量，必須使成膜後的樹酯能對墨水完全回溶，能達到此一要求者，既使使用揮發性較高之溶劑，並在噴墨頭高壓高熱之環境下處仍於軟化狀態，噴墨頭亦不會堵塞，而噴出後於常溫下會硬化，具耐刮防水特性。可針對使用基材的不同，可以將樹酯搭配混合使用，有較佳的附著性，形成之薄膜強度佳，使用該系列樹酯能達到最佳之效果。
本發明中，使用以二乙二醇二乙醚為主溶劑之分散顏料，使用顏料的初始粒徑為50~500 nm，最佳為50~200 nm，使用對有機溶劑溶解係數8~11市售分散劑產品，例如：畢克公司(BYK Chemie) 系列：BYK-161、BYK-162、BYK-167、BYK-168、BYK-2000、BYK-2164；路博潤公司(Lubrizol) 系列：Solsperse-32000、Solsperse-32500、Solsperse-35100、Solsperse-37500、Solsperse-71000、Solsperse-76500；贏創公司(Evonik) Dispers系列：TEGO Dispers-650、TEGO Dispers-651、TEGO Dispers-652、TEGO Dispers-655、TEGO Dispers-670、TEGO Dispers-685、TEGO Dispers-710，分散劑的使用量相對於顏料重量比約0.1至2倍的量，較佳為0.2至0.8倍的量，墨水可使用白色或有色之無機或有機顏料，例如：無機顏料或有機顏料，可舉出例如二氧化鈦、蔥醌、嘧啶、二酮吡咯基吡咯、苯并咪唑酮、偶氮系顏料、酞青系顏料、異(吲哚)酮系顏料、(喹吖啶)酮系顏料、二噁(嗪)系顏料、陰丹士林系顏料、苝系顏料、苝酮系顏料、硫靛系顏料、醌酮系顏料、或金屬錯合物顏料，顏色包含：Yellow 1、Yellow 3、Yellow 12、Yellow 13、Yellow 14、Yellow 17、Yellow 65、Yellow 73、Yellow 74、Yellow 75、Yellow 81、Yellow 83、Yellow 97、Yellow 126、Yellow 127、Yellow 139、Yellow 150、Yellow 151、Yellow 154、Yellow 174、Yellow 176、Yellow 180、Yellow 183、Yellow 188、Orange 5、Orange 13、Orange 16、Orange 34、Orange 36、Red 2、Red 3、Red 4、Red 8、Red 9、Red 12、Red 14、Red 21、Red 22、Red 23、Red 31、Red 48:1、Red 48:2、Red 48:3、Red 48:4、Red 49:1、Red 49:2、Red 52:1、Red 52:2、Red 53:1、Red 53:3、Red 57:1、Red 63:1、Red 81、Red 112、Red 122、Red 144、Red 146、Red 166、Red 170、Red 171、Red 175、Red 176、Red 177、Red 179、Red 184、Red 185、Red 208、Red 210、Red 243、Red 266、Violet 1、Violet 3、Violet 19、Violet 23、Violet 27、Blue 1、Blue 15:1、Blue 15:2、Blue 15:3、Blue 15:4、Blue 56、Blue 61、Green 7、以及Black 7。無機分散性顏料(inorganic pigment)包含：Pigment Yellow 32、Pigment Yellow 34、Pigment Yellow 36、Pigment Yellow 42、Pigment Red 101、Pigment Red 104、Pigment Blue 27、Pigment Blue 29、Pigment Green 17、Pigment Black 11、以及Pigment Orange 21，這些色料可單獨使用亦可混合來使用。研磨方式可採用習知之方法來製造色料分散墨水組成物。例如：摻合上述各成分，並且利用快速攪拌機混合攪拌，利用球磨機、輥磨機、滾珠研磨機、砂磨機或針狀研磨機等混合粉碎後，藉由離心分離方式或過濾除去色料較大顆粒與未溶解物質後，藉由過濾速度與粒徑分析儀來判別分散色漿之品質。
界面活性劑與添加劑方面：利用界面活性劑來調節墨水之表面張力與消泡性，墨水表面張力必須低於基材，才能有好的覆蓋塗佈效果，表面張力太低噴頭容易有積墨現象，因此表面張力調整至25至40 dyme/cm，28至30 dyme/cm之間為最佳。可使用之界面活性劑包括： Wet KL 245、Wet 250、Wet 260、Wet 265、Wet 270、Wet 280； F3、F40、F41、F45、S4、S43； 1211、1300、1706、1757、1770、2400、2810、3500、3501、3503、3505、3509、3573；Ciba 3030、3033、3232、3288、3600、3777、3883；141、302、307、310、331、333、337、410、1752、9077，可單獨添加或混合使用。墨水中亦可添加二苯甲酮類、苯并三唑類、苯酚類紫外線吸收劑與丁基羥苯甲醚(BHA)或二丁基羥甲苯(BHT)抗氧化劑，其能有效減緩光線中的紫外線對色料產生的破壞作用，防止樹酯氧化變酸等功能，添加量為0.1至3%。
噴頭的噴孔很容易受到墨水中化學物質腐蝕而造成破壞，呈現斜噴或堵頭現象，最常見的原因是因為墨水中的成分，如溶劑、樹酯等，受到環境中水氣的影響造成水解現象，產生出酸性物質，會與噴頭上的塗層反應，造成塗層的剝離，因此必須添加酸的調節劑。常用的酸調節劑為醇胺類與咪唑類化合物，該等調節劑均具有較高的毒性與腐蝕性，多數標示為危險符號，在操作使用上有安全的疑慮外，使用該等鹼基很容易與分散劑做競爭反應，造成顏料色漿的安定性變差。本發明使用環狀三級胺化合物，如：哌啶(Piperidine)、哌啶醇(Piperidinol)、哌啶酮(Piperidone)、吡咯烷(Pyrrolidine)、吡咯烷醇(Pyrrolidinol)、吡咯烷酮(Pyrrolidinone)、哌嗪(Piperazine)等化合物，腐蝕性與化學毒性較低，環狀的結構有較大的立體障礙，不會造成與分散劑和顏料之間做競爭反應，墨水存放的安定性高，能有效地控制水萃取墨水後的酸鹼值在6至9之間，酸鹼值在7至8為最佳。適合的酸調節劑有：1-甲基-3-哌啶甲酸乙酯、1-(2-羥乙基)-4-(3-羥丙基)哌啶、3-(1-哌啶基甲基)苯酚、1-甲基哌啶-3-甲醇、1,3-雙-[1-(2-羥乙基)-4-哌啶基]丙烷、N-甲基-3-羥基哌啶、N-乙基-3-羥基哌啶、4-乙醯氨基-1-苄基哌啶、1-甲基-2-哌啶甲醇、N-羥乙基哌啶、3-(1-哌啶基)-丙酸乙酯、哌啶戊醇、托品醇、1-(2'-羥乙基)-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶醇、5-甲基哌啶醇、N-甲基-4-哌啶酮、N-乙基-4-哌啶酮、N-(2-苯乙基)-4-哌啶酮、N-苄基哌啶酮、1,3-二甲基-4-哌啶酮、托品酮、N-(2-羥乙基)-吡咯烷、3-二甲氨基吡咯烷、1-(1-吡咯烷)環戊烯、1-(1-吡咯烷)環己烯、1-乙基-3-羥基-四氫吡咯、1-異丙基-3-羥基吡咯烷醇、1-苄基-3-吡咯烷酮、1-乙醯基-4-(4-羥基苯基)哌嗪，可單獨添加或混合使用，添加量為0.1至3%，以0.1至1%為最佳。
上述之低氣味環保型奈米噴墨墨水組成物，其墨水閃火點在大氣壓下60℃，係於聚氯乙烯材質上記錄使用。
上述之低氣味環保型奈米噴墨墨水組成物中，其黏度範圍在25℃係介於3.0至20 cps之間；表面張力係介於25至40 dyne/cm之間，調整至28至30之間為最佳。
由本發明之下述詳細說明及所附之圖式，本發明的前述及其他目的、特徵、觀點及優點將會更加明瞭。
為了進一步了解本發明案，請參閱以下所舉之實施例。以下實施例僅為本發明案中較佳之範例，故不應用以加以限定本發明案之申請專利範圍。
奈米顏料分散液製備：
於68重量比二乙二醇二乙醚中，添加20重量比碳黑(日本三菱化學，MA-100R)與12重量比分散劑(德國贏創公司，TEGO Dispers-652)，以高速攪拌分散機，轉速設500 rpm，攪拌1小時後，加入50%體積比鋯珠(2.0 mm)於珠磨機中進行預分散。所得的粗磨顏料分散液的平均粒徑在1 μm以下。將粗磨顏料分散液輸送至奈米研磨機中進行分散，經由粒徑分析與過濾而得黑色顏料分散液，平均粒徑在80 nm，黏度為10 cps。
於78重量比二乙二醇二乙醚中，添加15重量比C.I. Pigment Y150(德國拜耳公司，Yellow E4GN)與6重量比分散劑(德國路博潤公司，S76500)，以高速攪拌分散機，轉速設500 rpm，攪拌1小時後，加入50%體積比鋯珠(2.0 mm)於珠磨機中進行預分散。所得的粗磨顏料分散液的平均粒徑在1 μm以下。將粗磨顏料分散液輸送至奈米研磨機中進行分散，經由粒徑分析與過濾而得黃色顏料分散液，平均粒徑在150 nm，黏度為20 cps。
於78重量比二乙二醇二乙醚中，添加15重量比C.I. Pigment R122(日本DIC公司，Magenta RG)與6重量比分散劑(德國路博潤公司，S32000)，以高速攪拌分散機，轉速設500 rpm，攪拌1小時後，加入50%體積比鋯珠(2.0 mm)於珠磨機中進行預分散。所得的粗磨顏料分散液的平均粒徑在1 μm以下。將粗磨顏料分散液輸送至奈米研磨機中進行分散，經由粒徑分析與過濾而得品紅色顏料分散液，平均粒徑在120 nm，黏度為15 cps。
於68重量比二乙二醇二乙醚中，添加20重量比C.I. Pigment Blue 15:3(日本DIC公司，Blue 5412SD)與12重量比分散劑(德國畢克公司，BYK-2164)，以高速攪拌分散機，轉速設500 rpm，攪拌1小時後，加入50%體積比鋯珠(2.0 mm)於珠磨機中進行預分散。所得的粗磨顏料分散液的平均粒徑在1 μm以下。將粗磨顏料分散液輸送至奈米研磨機中進行分散，經由粒徑分析與過濾而得品藍色顏料分散液，平均粒徑在120 nm，黏度為10 cps。
低氣味環保型奈米顏料噴墨墨水實施例如表一所示。
墨水評價測試項目：
1.　噴墨墨水組成物之黏度測試，利用Brookfield DV-E型號的旋轉黏度計，恆溫控制定在25℃。
2.　噴墨墨水組成物之表面張力測試，利用日本協和界面科學株式會社CBVP-A3製的表面張力儀。
3.　噴墨墨水組成物之粒徑測試，利用日本HORIBA的LA-950粒徑分析儀，檢測墨水D50與D90粒徑。
4.　噴墨墨水組成物之酸鹼值測試：墨水存放於45℃恆溫烘箱內，每二星期取出墨水15g，加入蒸餾水85 g，於室溫下攪拌30分鐘後，過濾取出液體部分，以pH meter檢測溶液酸鹼值，連續8星期並紀錄酸鹼值的變化。
評價A: pH值測量大於7。
評價B: pH值測量介於6至7。
評價C: pH值測量小於6。
5.　噴墨墨水組成物之高溫安定性測試：將墨水注入廣口瓶中，在45℃恆溫環境下放置8星期後，恢復至室溫進行黏度與粒徑分析。
評價A：墨水黏度與粒徑測量值變化小於5%。
評價B：墨水黏度與粒徑測量值變化小於10%。
評價C：墨水黏度與粒徑測量值變化大於10%。
6.　噴墨墨水組成物之低溫安定性測試：將墨水注入廣口瓶中，在-10℃恆溫環境下放置8星期後，恢復至室溫進行黏度與粒徑分析。
評價A：墨水黏度與粒徑測量值變化小於5%。
評價B：墨水黏度與粒徑測量值變化小於10%。
評價C：墨水黏度與粒徑測量值變化大於10%。
7.　噴墨墨水組成物之噴繪安定性測試，利用日本EPSON DX5噴頭，連續噴印觀察有無斷孔、斜噴、飛墨情形。
評價A：12小時連續試驗期間，斷孔、斜噴、飛墨情形發生不足5次。
評價B：12小時連續試驗期間，斷孔、斜噴、飛墨情形發生5至10次。
評價C：12小時連續試驗期間，斷孔、斜噴、飛墨情形發生10次以上。
8.　噴墨墨水組成物之噴嘴測試，利用EPSON DX5噴頭進行噴嘴測試，噴印10米完成後，檢查噴嘴情形，噴頭放置吸墨座停機3天後，啟動機器一般清潔噴頭功能，再做噴嘴測試列印，噴嘴需完全出墨，無塞嘴、斜噴現象，重複觀察3個月。
評價A：噴嘴需完全出墨，無塞嘴、斜噴現象。
評價B：噴嘴需完全出墨，有斜噴現象。
評價C：噴嘴有塞嘴、斜噴現象。
9.　噴墨墨水組成物之噴繪圖像表現測試，噴繪列印暈墨測試線條與色塊交錯圖像於光面聚氯乙烯材質上，列印完成後，觀察圖案表現情形。
評價A：無暈墨現象，圖案表現清晰。
評價B：重墨區些許暈墨現象，圖案表現尚可。
評價C：暈墨嚴重，圖案表現不良。
10.　噴墨墨水組成物之耐磨耗測試，係以BYK 5005耐磨耗測試機，在圖面作1000次來回交叉刷洗，觀察列印物圖像脫落的狀況。
評價A：圖案無明顯剝落，圖像維持完好。
評價B：圖案部份剝落，圖像維持尚可。
評價C：圖案嚴重剝落，圖案表現不良。
11.　耐醇性測試，係以耐磨耗測試機附沾有10%純度酒精棉花，在圖面作5次來回擦拭，觀察列印物圖像脫落的狀況。
評價A：圖案無明顯剝落，圖像維持完好。
評價B：圖案部份剝落，圖像維持尚可。
評價C：圖案嚴重剝落，圖案表現不良。
12.　觀察列印後圖像之光澤，測試噴繪的材質為亮面聚氯乙烯材料，噴繪出之圖案係利用BYK AG-4442 gloss 60光澤度計，測試圖案之光澤。
評價A：亮度測量值提升大於5%以上。
評價B：亮度測量值提升5%以內。
評價C：亮度測量值提升無變化或降低。
13.　乾燥速度評估，列印色塊圖樣於亮面聚氯乙烯材料，於室溫放置一段時間後，以白色紙張按壓測試，觀察顏色是否轉印至紙張。
評價A:5分鐘以內。
評價B:5~10分鐘以內
評價C:10分鐘以上。
14.　墨水氣味評估，以玻璃燒杯裝20mL墨水，以隨機取樣的方式，請20人進行試聞，統計整體評價。
評價A：墨水無明顯氣味，聞後無不適感。
評價B：墨水有些許氣味，聞後尚可接受。
評價C：墨水嚴重氣味，聞後有刺激氣味不舒適。
評價測試結果列於表二中。
由表二測試表中顯示：本發明低氣味環保型奈米噴墨墨水樣本可以完全滿足評價項目，其表現結果優於目前市售墨水，突破傳統墨水之設計，可兼顧保護噴頭的作用，不添加任何具危險性的化學物質，無傳統噴墨墨水溶劑刺激氣味，可以同時達到安全與兼顧品質的要求。
表三與表四是比較樣品實驗數據，比較樣品1-5顯示列印品質較差，乾燥速度較慢且容易有暈墨現象，樣品顯示墨水酸化，造成噴頭有斜噴現象；比較樣品6-7顯示酸調節劑添加量，過少時酸鹼值會持續下降，過多時高溫安定性較差與墨水氣味較重；比較樣品8顯示聚醋酸乙烯樹酯比聚丙烯酸樹酯有較佳的耐刮擦性與耐醇性。
本發明組成份添加量之比例視墨水顏色、機型噴頭規格而異，可單獨添加或混和添加。本發明噴墨墨水組成物能使用於不同品牌之壓電式噴頭噴繪機，並於聚氯乙烯之基材上進行列印。
雖然本發明以上述之較佳實例揭露，然其並非用以限定本發明，對所有熟習此技藝者而言，本發明明顯地可以作出多種修改及變化而不脫離本發明的精神和範圍。因此，本發明包括該些修改及變化，且其皆被包括在下附之申請專利範圍及其均等者中。

Claims (11)

  1. 一種低氣味環保型奈米顏料噴墨墨水組成物，其包含：N-乙基吡咯烷酮、碳酸丙烯酯、醚醇類溶劑、顏料、分散劑、樹酯、塑化劑、界面活性劑與環狀三級胺化合物之酸調整劑。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之噴墨墨水組成物，其中N-乙基吡咯烷酮占該噴墨墨水組成物總重量1至10%；碳酸丙烯酯占該噴墨墨水組成物總重量1至20%；醚醇類溶劑占該噴墨墨水組成物總重量50至80%，該等溶劑需同時存在於該噴墨墨水組成物中。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之噴墨墨水組成物，其中該酸調整劑為三級胺哌啶、三級胺哌啶醇、三級胺哌啶酮、三級胺吡咯烷、三級胺吡咯烷醇、三級胺吡咯烷酮、三級胺哌嗪化合物，該酸調整劑占該噴墨墨水組成物總重量0.1至3.0%。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之噴墨墨水組成物，其中該酸調整劑為：1-甲基-3-哌啶甲酸乙酯、1-(2-羥乙基)-4-(3-羥丙基)哌啶、3-(1-哌啶基甲基)苯酚、1-甲基哌啶-3-甲醇、1,3-雙-[1-(2-羥乙基)-4-哌啶基]丙烷、N-甲基-3-羥基哌啶、N-乙基-3-羥基哌啶、4-乙醯氨基-1-苄基哌啶、1-甲基-2-哌啶甲醇、N-羥乙基哌啶、3-(1-哌啶基)-丙酸乙酯、哌啶戊醇、托品醇、1-(2'-羥乙基)-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶醇、5-甲基哌啶醇、N-甲基-4-哌啶酮、N-乙基-4-哌啶酮、N-(2-苯乙基)-4-哌啶酮、N-苄基哌啶酮、1,3-二甲基-4-哌啶酮、托品酮、N-(2-羥乙基)-吡咯烷、3-二甲氨基吡咯烷、1-(1-吡咯烷)環戊烯、1-(1-吡咯烷)環己烯、1-乙基-3-羥基-四氫吡咯、1-異丙基-3-羥基吡咯烷醇、1-苄基-3-吡咯烷酮、1-乙醯基-4-(4-羥基苯基)哌嗪，可單獨或混合使用。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之噴墨墨水組成物，其中該醚醇類溶劑為具有如結構通式(1)或(2)，其中R1-R6可以為氫原子或烷基，n為2至5之重複單元數：R1-O(CH2CH-R2O)n-R3　(1)R4-(C=O)-O-(CH2CH-R5O)n-R6　(2)
  6. 如申請專利範圍第1項所述之噴墨墨水組成物，其黏度範圍在25℃係介於3.0至20 cps之間；表面張力係介於25至40 dyne/cm之間。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之噴墨墨水組成物，其中該樹酯為：聚醋酸乙烯樹酯、聚醯胺樹酯、聚丙烯酸樹酯、環氧樹酯、苯酚樹酯、醛酮樹酯、酚醛樹酯、聚酯樹酯、纖維素樹酯，可單獨或混合使用。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之噴墨墨水組成物，其中該塑化劑為：檸檬酸三丁酯、乙醯化檸檬酸三丁酯、己二酸二異壬脂。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之噴墨墨水組成物，其中該分散顏料為：有機或無機顏料，可單獨或混合使用。
  10. 如申請專利範圍第3項所述之噴墨墨水組成物，其中藉由該酸調整劑可使水萃取該噴墨墨水組成物的酸鹼值介於pH 6.0至9.0。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之噴墨墨水組成物，其墨水閃火點在大氣壓下60℃，係於聚氯乙烯材質上記錄使用。
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