专利名称：数码喷绘油墨组合物及其应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种数码喷绘油墨组合物，本发明还涉及该数码喷绘油墨组合物在聚氯乙烯基材上的应用。
背景技术：
数码喷绘领域里，喷绘机按喷头工作原理可分为热发泡式和微压电晶体式(drop-on-demand方式)。
一般来说，用于数码喷绘的墨水，主要有以水为主溶剂的染料型水性墨和以有机溶剂为主溶剂的颜料型油性墨。染料型水性墨主要应用于热发泡式喷头，存在着光牢固和水牢固差的问题，另外因为水的挥发速率低导致水性墨干燥时间很长，并且适用于水性墨的基材有一定的局限性，必须是能够吸附水的一类或者是有亲水性涂层的一类，该类打印图像户外放置时还需要在表面覆抗水性薄膜。以颜料为着色剂的油性墨主要应用于微压电晶体式喷头，因为有机溶剂的易挥发性和渗透性，可选择的基材广泛，干燥速度快。与染料型水性墨相比颜料型油性墨有许多突出的性能，如光牢固、水牢固、抗氧化性等优异的性能。而且打印图像户外放置不需要增加覆膜工序。本发明涉及的是后一类油墨即颜料型油性墨。
然而，在通常的颜料型油性墨中，其有机溶剂一般使用甲苯、二甲苯、甲乙酮、醋酸乙酯等。这些溶剂沸点低干燥迅速，而使得油性墨中颜料和树脂容易在喷孔表面析出，造成喷头堵塞或斜喷。并且这些溶剂由于溶解性太强，容易对管路、副墨盒、喷头胶等喷绘机部件造成溶解腐蚀。进而导致在基材上的印刷品质低劣、机器寿命缩短等使用问题。
发明内容
本发明的目的是要提供一种适合于在聚氯乙稀基材上印刷的油墨，其具有优良的印刷品质、印刷稳定性、油墨干燥性以及储存稳定性。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是 本发明的数码喷绘油墨组合物，包含有如下重量百分比的组分混合有机溶剂70-95wt％、着色剂0.5-10wt％、分散剂树脂0.5-10wt％、粘结剂树脂1-10wt％；其中，混合有机溶剂包含有乙二醇单丁醚醋酸酯和一种内酯系溶剂，或包含有乙二醇单丁醚醋酸酯和一种吡咯烷酮系溶剂，并且内酯系溶剂或吡咯烷酮系溶剂在该油墨组合物中的含量为1-15wt％。
乙二醇单丁醚醋酸酯对分散剂树脂和粘结剂树脂有优良的溶解能力，能够使颜料分散液稳定的分散于其中。并且其挥发速率适中，有利于喷头的保湿，避免油墨里的树脂和颜料因溶剂的过度挥发而在喷孔表面析出，造成喷头堵塞或斜喷。因而作为油墨中的主溶剂使用。
内酯系溶剂和吡咯烷酮系溶剂对聚氯乙烯基材具有优良的渗透性，并且表面张力较高，可以用于调整油墨组合物的表面张力。它们的存在有利于承印在聚氯乙烯基材上的油墨印迹向基材内部渗透和固定，防止印迹向外过度铺展而影响输出图像的质素，保障印迹清晰。
内酯系溶剂是一种环状结构的酯键型化合物，有5员环结构的γ-内酯，6员环结构的δ-内酯、7员环的ε-内酯等。例如γ-丁内酯、γ-戊内酯、γ-己内酯、γ-庚内酯、γ-辛内酯、γ-壬内酯、γ-葵内酯；δ-戊内酯、δ-己内酯、δ-庚内酯、δ-辛内酯、δ-壬内酯、δ-葵内酯、ε-己内酯。
在本发明中的内酯系溶剂优选为5员环结构的γ-内酯，并且更为优选的是γ-丁内酯、γ-戊内酯、γ-己内酯。
吡咯烷酮系溶剂有α-吡咯烷酮、N-甲基吡咯烷酮、N-乙基吡咯烷酮、N-辛基吡咯烷酮。优选的有N-甲基吡咯烷酮、N-乙基吡咯烷酮。
混合溶剂在油墨中的含量至少70wt％。其中内酯系溶剂在油墨中以1-15wt％为宜，以3-15wt％为优；吡咯烷酮系溶剂在油墨中以1-15wt％为宜，以3-15wt％为优。
本发明中的着色剂可以是单一的有机颜料，也可以是混合有机颜料，颜料的平均粒径以50-500纳米为优。可选择的有机颜料有偶氮颜料、酞菁颜料、喹吖啶酮颜料、苝系颜料、苉酮系颜料、硫靛类颜料、蒽醌颜料、异吲哚啉酮系颜料和异吲哚啉系颜料、吡咯并吡咯二酮系颜料、喹酞酮类颜料、杂环颜料等。在油墨组合物中颜料的含量0.5-10wt％，更为优选的是0.5-8wt％。
本发明中的分散剂树脂，可选用的有BYK-Chemie公司的Disperbyk-161、166、167、180、182、BYK-9076；EFKA Chemicals的POLYMER400、401、402、450、451、453；武生Fine Chemical公司的Hinoacto KF1-M、T-7000、T-8000、T-8000EL；Avecia公司的Solsperse20000、24000、32000、32500、33500；味之素公司的AJISPERPB821、PB711；共荣社化学公司的FLOWLEN DOPA-17、22、G-700等高分子化合物，它们可以是单一物，也可以是混合物。以上分散剂树脂在油墨中的含量为0.5-10wt％，更为优选的应为1-6wt％。
本发明中使用粘结剂树脂，是为了使承印于聚氯乙烯基材上的油墨印迹固着在基材表面，并且在油墨中起着调整粘度的作用，保证油墨具有良好的喷射性能。粘结剂树脂还必须是可溶于本发明中的溶剂体系的。可以使用的粘结剂树脂有氯乙烯-醋酸乙烯酯共聚物树脂、丙烯酸树脂、纤维素树脂、聚酯树脂、环氧树脂、松香改性树脂等单一树脂或混合物。
作为粘结剂树脂，具有较好性能的是氯乙烯-醋酸乙烯酯共聚物树脂和丙烯酸树脂。并且氯乙烯-醋酸乙烯酯共聚物树脂的分子量是1万-12万，玻璃化温度(Tg)在40℃以上，更为优选的是分子量是1万-10万，且玻璃化温度(Tg)在60℃以上；丙烯酸树脂分子量是1万-12万，玻璃化温度(Tg)在40℃以上，更为优选的是分子量是1万-10万，且玻璃化温度(Tg)在60℃以上。为了获得更佳的基材附着力，氯乙烯-醋酸乙烯酯共聚物树脂、丙烯酸树脂可以与纤维素树脂或聚酯树脂并用。以上粘结剂树脂的在油墨中的含量在1-10wt％，更为优选的应为2-8wt％。
本发明的数码喷绘油墨组合物的制备。向油墨主溶剂中添加颜料和分散剂，进行充分的机械搅拌之后，用砂磨机进行分散，以制得稳定的颜料分散液。所得到的分散液在机械搅拌状态下添加油墨组合物中剩余的溶剂和树脂，搅拌30-60分钟即可。最后用滤芯式过滤器对油墨进行过滤，过滤精度0.1-1微米，更为优选的是0.1-0.5微米。所获得的油墨在25℃下粘度5-15mPa·s，更为优选的是9-12mPa·s，而油墨的表面张力应在20-40mN/m之间。表面张力过高油墨墨滴容易在喷孔表面收缩导致吸入气泡，产生喷射空白、断墨，并且会阻止油墨印迹在基材表面进行必要的铺展，使得色彩过度不协调；表面张力过低则油墨墨滴容易从喷孔外溢，扩散到喷头面板上，直接导致喷射性能下降，产生斜喷、卫星点等问题，严重的还会发生断墨，使得图像变得不清晰，色彩杂乱。以上的表面张力问题均会导致输出图像质素下降，影响喷绘效果。因此更为优选的表面张力应为25-36mN/m。
本发明的数码喷绘油墨组合物包括黄(Yellow)、品(Magenta)、青(Cyan)、黑(Black)和浅青(Light Cyan)、浅品(Light Magenta)六种颜色。适用于各类微压电晶体式喷头。
本发明的有益效果是本发明的数码喷绘油墨组合物喷墨流畅、附着力强、户外耐候性优异，在聚氯乙烯基材上印刷，有优良的印刷品质、印刷稳定性、油墨干燥性以及储存稳定性；由于二醇单丁醚醋酸酯对分散剂树脂和粘结剂树脂有优良的溶解能力，能够使颜料分散液稳定的分散于其中，并且其挥发速率适中，有利于喷头的保湿，避免油墨里的树脂和颜料因溶剂的过度挥发而在喷孔表面析出，造成喷头堵塞或斜喷；内酯系溶剂和吡咯烷酮系溶剂对聚氯乙烯基材具有优良的渗透性，并且表面张力较高，可以用于调整油墨组合物的表面张力。它们的存在有利于承印在聚氯乙烯基材上的油墨印迹向基材内部渗透和固定，防止印迹向外过度铺展而影响输出图像的质素，保障印迹清晰。
下面结合实施例对本发明进一步说明。
具体实施例方式
现以具体例子说明本发明，但这些不限定本发明的范围。
以下例子的粘度测定是使用BROOKFIELD公司制“DV-I+Viscometer”粘度计。颜料粒径采用MALVERN公司的“Mastersizer2000”粒径分布仪测定。
实施前先将粘结剂树脂(氯乙烯醋酸乙烯共聚物树脂UCARVAGH)15wt％添加到85wt％乙二醇单丁醚醋酸酯主溶剂中，并高速搅拌60分钟，得到树脂液预制剂A。
黄色油墨配制 将黄粉(偶氮颜料C.I.Pigment Yellow 180)20wt％、分散剂(BYKDisperbyk-161)20wt％添加到60wt％乙二醇单丁醚醋酸酯中，并高速搅拌30分钟，进行预分散。进而用填充了氧化锆珠(0.4-0.6mm)的砂磨机进行分散，得到颜料分散液B，该分散液B中颜料粒径小于0.3微米。
实施例 按照上述列表进行配料，高速搅拌30分钟，制得样品墨，并测得油墨粘度。
比较例 按照上述列表进行配料，高速搅拌30分钟，制得样品墨，并测得油墨粘度。
品红色油墨配制 将红粉(偶氮颜料C.I.Pigment Red 146)20wt％、分散剂(BYK-9076)12wt％添加到68wt％乙二醇单丁醚醋酸酯中，并高速搅拌30分钟，进行预分散。进而用填充了氧化锆珠(0.4-0.6mm)的砂磨机进行分散，得到颜料分散液C，该分散液C中颜料粒径小于0.3微米。
实施例 按照上述列表进行配料，高速搅拌30分钟，制得样品墨，并测得油墨粘度。
比较例 按照上述列表进行配料，高速搅拌30分钟，制得样品墨，并测得油墨粘度。
青色油墨配制 将蓝粉(酞菁颜料C.I.Pigment Blue 15:4)20wt％、分散剂(BYKDisperbyk-161)20wt％添加到60wt％乙二醇单丁醚醋酸酯中，并高速搅拌30分钟，进行预分散。进而用填充了氧化锆珠(0.4-0.6mm)的砂磨机进行分散，得到颜料分散液D，该分散液D中颜料粒径小于0.3微米。
实施例 按照上述列表进行配料，高速搅拌30分钟，制得样品墨，并测得油墨粘度。
比较例 按照上述列表进行配料，高速搅拌30分钟，制得样品墨，并测得油墨粘度。
黑色油墨配制 将黑粉(碳粉C.I.Pigment Black 7)20wt％、分散剂(BYK-9076)16wt％添加到64wt％乙二醇单丁醚醋酸酯中，并高速搅拌30分钟，进行预分散。进而用填充了氧化锆珠(0.4-0.6mm)的砂磨机进行分散，得到颜料分散液E，该分散液E中颜料粒径小于0.3微米。
实施例 按照上述列表进行配料，高速搅拌30分钟，制得样品墨，并测得油墨粘度。
比较例 按照上述列表进行配料，高速搅拌30分钟，制得样品墨，并测得油墨粘度。
浅青色油墨配制 实施例 按照上述列表进行配料，高速搅拌30分钟，制得样品墨，并测得油墨粘度。
比较例 按照上述列表进行配料，高速搅拌30分钟，制得样品墨，并测得油墨粘度。
浅品色油墨配制 实施例 按照上述列表进行配料，高速搅拌30分钟，制得样品墨，并测得油墨粘度。
比较例 按照上述列表进行配料，高速搅拌30分钟，制得样品墨，并测得油墨粘度。
将实施例1～实施例30、比较例1～比较例30制备的油墨组合物过滤后，在YSL D-2500S喷绘机上测试(环境温度25℃，湿度70％)，聚氯乙烯基材作为承印物。
测试结果 (1)、印刷品质实施例1～实施例30喷绘墨点大小均匀，卫星点极少，色彩逼真过度自然，油墨印迹清晰，画面边缘锐利，印刷质素高。比较例1～比较例30喷绘有卫星点，油墨印迹略微模糊，画面边缘略显粗糙。
(2)、印刷稳定性连续24小时试验，实施例1～实施例30出现断墨、斜喷，飞散现象的次数不大于3次。比较例9～比较例10、比较例19～比较例30出现断墨、斜喷、飞散现象的次数在10次以上。其余比较例出现断墨、斜喷、飞散现象的次数在5-10次。
(3)、油墨干燥性实施例1～实施例30干燥时间在5分钟内，比较例1～比较例20的干燥时间在5-10分钟之间，比较例21～比较例30的干燥时间在10分钟以上。
(4)、储存稳定性取50g油墨组合物，密闭于玻璃瓶中，在60℃恒温器中放置4周后，测定油墨组合物放置前后的粘度变化。实施例1～实施例30、比较例1～比较例30放置前后的粘度变化均小于5％。
结论根据以上对比试验，实施例1～实施例30是具有优良的印刷品质、印刷稳定性、油墨干燥性和储存稳定性的油墨组合物。而比较例1～比较例30虽然同样具有优良的储存稳定性，但印刷品质、印刷稳定性、油墨干燥性均不及实施例1～实施例30。
因此，该数码喷绘油墨组合物，是适用于在聚氯乙烯基材上印刷的优质油墨，是一款各项性能突出的油墨。
权利要求
1.数码喷绘油墨组合物，其特征在于组合物中包含有如下重量百分比的组分混合有机溶剂70-95wt％、着色剂0.5-10wt％、分散剂树脂0.5-10wt％、粘结剂树脂1-10wt％；其中，混合有机溶剂包含有乙二醇单丁醚醋酸酯和一种内酯系溶剂，或包含有乙二醇单丁醚醋酸酯和一种吡咯烷酮系溶剂，并且内酯系溶剂或吡咯烷酮系溶剂在该油墨组合物中的含量为1-15wt％。
2.根据权利要求1所述的数码喷绘油墨组合物，其特征在于所述内酯系溶剂是γ-内酯系溶剂；吡咯烷酮系溶剂是N-烷基吡咯烷酮系溶剂。
3.根据权利要求2所述的数码喷绘油墨组合物，其特征在于γ-内酯系溶剂是γ-丁内酯、γ-戊内酯、γ-己内酯中的一种；N-烷基吡咯烷酮系溶剂是N-甲基吡咯烷酮、N-乙基吡咯烷酮中的一种。
4.根据权利要求1所述的数码喷绘油墨组合物，其特征在于着色剂是颜料。
5.根据权利要求1所述的数码喷绘油墨组合物，其特征在于粘结剂树脂是氯乙烯-醋酸乙烯酯共聚物树脂、丙烯酸树脂、纤维素树脂、聚酯树脂中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的数码喷绘油墨组合物，其特征在于粘结剂氯乙烯-醋酸乙烯酯共聚物树脂的分子量是1万-12万，且玻璃化温度(Tg)在40℃以上；丙烯酸树脂分子量是1万-12万，且玻璃化温度(Tg)在40℃以上。
7.权利要求1至6任一所述的数码喷绘油墨组合物在聚氯乙烯基材上的应用。
全文摘要
本发明公开了一种含颜料分散液的数码喷绘油墨组合物，其中混合有机溶剂至少70wt％，该有机溶剂包含乙二醇单丁醚醋酸酯和一种内酯系溶剂；或包含乙二醇单丁醚醋酸酯和一种吡咯烷酮系溶剂。该组合物喷墨流畅，适用于在聚氯乙烯基材上印刷，有优良的印刷品质、印刷稳定性、油墨干燥性以及储存稳定性。
文档编号B41J2/01GK101125978SQ200710030540
公开日2008年2月20日 申请日期2007年9月22日 优先权日2007年9月22日
发明者斌 杨 申请人:江门英捷达喷墨有限公司