專利名稱：噴墨打印機(jī)用水性顏料墨水的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種水性顏料墨水，特別涉及一種噴墨打印機(jī)用水性顏料墨水。
背景技術(shù)：
自數(shù)碼相機(jī)問世以來，數(shù)碼影像處理技術(shù)飛速發(fā)展，噴墨(繪)作品可以說是“無所不在”，成為人們生活中隨處可見的東西，發(fā)展之迅猛，超出人們的預(yù)料。
其主要耗材數(shù)碼噴繪墨水可以分為水性和溶劑性兩種。按溶劑來分，可以分為水性和非水性墨水。水性墨水按色料分類可分為顏料型、染料型；非水性墨水可以分為油性顏料墨水、溶劑型的顏料墨水。
水性染料墨水因為色彩艷麗、飽和、色彩還原性良好，對環(huán)境友好，比較環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)得到廣泛的應(yīng)用。但染料墨水的日曬牢度較差。與染料墨水相比，水性顏料墨水能提供更好的耐水、耐光穩(wěn)定性，不易受天氣影響，且易得到較高的光密度和鮮艷的色光。因此水性顏料墨水主要應(yīng)用于戶外廣告畫面和需要較長保存時間畫面的輸出，盡管其色彩的艷麗程度，不如染料墨水，但其抗日曬牢度較高，戶外可維持將近一年，在暗保存或者普通室內(nèi)環(huán)境可以達(dá)到長期保存。因此特別適用于大型室外廣告和家庭彩色照片的制作。
但是由于水性顏料墨水中的有機(jī)顏料不是溶解而是分散于墨水介質(zhì)中，因此對水性顏料墨水的分散穩(wěn)定性要求高，在長期存儲中由于顏料的分散性-不穩(wěn)定而可能引起噴墨打印機(jī)噴嘴堵塞。
盡管顏料墨水的優(yōu)點(diǎn)較多，但是由于其分散穩(wěn)定性差而引起噴嘴堵塞一直困擾著水性顏料墨水的應(yīng)用發(fā)展。
現(xiàn)有的噴墨打印機(jī)用水性顏料彩色墨水，其配比如下顏料色漿 20.0-40.0％；乙二醇2.0％二甘醇3.0％甘油 3.0％表面活性劑1.0％
防腐劑0.1％余量為去離子水。
近年來，由于納米技術(shù)的日益成熟，開發(fā)防水性與抗旋光性較佳的水性顏料墨水成為本技術(shù)領(lǐng)域的一大趨勢。為了使水性顏料墨水中的顏料分散更為均勻，有必要減少顏料粒子間的凝聚力，增加其可分散性。
另一方面，目前的水性顏料墨水(如適用于EPSON 9600，C63等機(jī)型)都對相紙的選擇性較高，形成某種墨水只適用于某種相紙的形式。目前原裝EPSON水性顏料墨水適用的高光防水RC相紙屬于間隙型吸墨結(jié)構(gòu)，納米顆粒本身的間隙使相紙微觀表面呈微細(xì)蜂窩狀，能夠快速接受打印墨和吸附住顏料墨水中的顏料，從而呈現(xiàn)出高的色密度及高亮度，但這種結(jié)構(gòu)的相紙制造成本比較高。而制造成本相對較低的膨潤型相紙是膨潤型吸墨結(jié)構(gòu)，表面形成一層致密的樹脂膜，依賴樹脂膨脹來吸附水分子。水性顏料墨水打印到膨潤相紙后，大量的印墨就不能及時被吸附。在此情況下，沒有及時吸附和干燥的墨水液體由于表面張力的作用就會相互聚集。畫面干燥后，出現(xiàn)顆粒粗大甚至局部打印后干燥不了的現(xiàn)象，影像行業(yè)稱為堆墨現(xiàn)象。
目前的市售水性顏料墨水打印到膨潤型相紙上會有不同程度的堆墨現(xiàn)象出現(xiàn)。
因此，有必要開發(fā)一種分散穩(wěn)定性好且既可適用于間隙型相紙也可適用于膨潤型相紙的顏料墨水，來降低輸出成本并擴(kuò)大顏料墨水的應(yīng)用。本發(fā)明人經(jīng)過實驗，找到了解決上述難題的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種分散穩(wěn)定性好且可以打印間隙型以及膨潤型相紙的噴墨打印機(jī)用水性顏料墨水。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案達(dá)到的一種噴墨打印機(jī)用水性顏料墨水，其特征在于主要由以下配比組份組成4.0-30.0重量％的水性顏料色漿；10.0-45.0重量％的水溶性有機(jī)溶劑；1.0-4.0重量％的丙烯酸樹脂；0.1-5.0重量％的基于炔二醇化學(xué)結(jié)構(gòu)的非離子表面活性劑；
0.1-1.5重量％的胺；余量為去離子水。
一種優(yōu)選技術(shù)方案，其特征在于所述水性顏料色漿為納米級有機(jī)顏料。
一種優(yōu)選技術(shù)方案，其特征在于所述水性顏料色漿為水性青顏料色漿(cyan pigment)，水性品紅顏料色漿(magenta pigment)，水性黃顏料色漿(yellow pigment)或水性黑顏料色漿(black pigment)。
一種優(yōu)選技術(shù)方案，其特征在于所述水性顏料色漿中的顏料平均粒徑不大于0.3μm。
一種優(yōu)選技術(shù)方案，其特征在于所述水溶性有機(jī)溶劑為醇衍生物或吡咯烷酮衍生物或丁醚衍生物中的一種或幾種的任意比例的混合。
一種優(yōu)選技術(shù)方案，其特征在于所述醇衍生物為具有碳數(shù)2-6的醇類，例如乙醇，正丙醇，異丙醇，三丁醇，正戊醇。其中二醇最佳，如乙二醇，二乙二醇。
一種優(yōu)選技術(shù)方案，其特征在于所述吡咯烷酮衍生物為2-吡咯烷酮，n-甲基吡咯烷酮、二甲基吡咯烷酮，n-乙基-2-吡咯烷酮，α-吡咯烷酮等。
一種優(yōu)選技術(shù)方案，其特征在于所述丁醚衍生物為正丁醚，異丁醚，丙二醇丁醚，乙二醇丁醚，二乙二醇丁醚等。
一種優(yōu)選技術(shù)方案，其特征在于所述基于炔二醇化學(xué)結(jié)構(gòu)的非離子表面活性劑為例如美國空氣化工的Surfynol(消煩惱系列)465，604等產(chǎn)品。
一種優(yōu)選技術(shù)方案，其特征在于所述丙烯酸樹脂為固體丙烯酸樹脂或陰離子丙烯酸樹脂乳液，其酸值為50-200mgKOH/g，其最低成膜溫度為0℃-10℃。
所述酸值是表示樹脂反應(yīng)進(jìn)行程度的指標(biāo)。酸值的定義為中和1g樹脂所需氫氧化鉀的毫克數(shù)，故酸值以“mgKOH/g”為單位。
所述成膜溫度為樹脂的特性之一，是指樹脂可以結(jié)膜的環(huán)境溫度。
一種優(yōu)選技術(shù)方案，其特征在于所述胺為一種醇胺或幾種醇胺任意比例的混合。
一種優(yōu)選技術(shù)方案，其特征在于所述醇胺為N，N-二甲基乙醇胺、三乙醇胺，二乙醇胺，三甘醇胺等。
本發(fā)明水性顏料墨水也可進(jìn)一步含有已知的ph調(diào)節(jié)劑、紫外吸收劑、抗氧化劑、抗褪色劑和防腐/殺真菌劑等，以改進(jìn)其他多種性能的目的，如噴頭和墨盒所用材料的適應(yīng)性，圖像保存性等。
本發(fā)明利用基于炔二醇化學(xué)結(jié)構(gòu)的非離子表面活性劑、丙烯酸樹脂與胺等作為顏料的表面處理劑共同作用提高顏料的分散穩(wěn)定性。胺利用電荷排斥效應(yīng)來達(dá)到分散的目的，胺官能團(tuán)存在孤電子對，而顏料表面存在的電荷，促使顆粒間電位勢對抗產(chǎn)生能量阻隔。大分子丙烯酸樹脂則是采用立體障礙效應(yīng)來達(dá)成粒子間的分散效果，樹脂將顏料包圍于內(nèi)部，利用立體結(jié)構(gòu)原理，產(chǎn)生立體阻礙，而避免顏料粒子間的結(jié)塊與凝聚，從而提高分散穩(wěn)定性。
本發(fā)明的水性顏料墨水能夠打印出具有良好的光學(xué)密度、耐磨性強(qiáng)、附著力好，耐水性優(yōu)良，無暈開、羽化現(xiàn)象，色彩艷麗的圖像。
本發(fā)明的水性顏料墨水與顏料墨水專用相紙結(jié)合能夠打印出具有良好的光學(xué)密度、耐磨性強(qiáng)、附著力好，耐水性優(yōu)良，色彩艷麗的圖像，且無堵塞噴嘴現(xiàn)象。
本發(fā)明的水性顏料墨水根據(jù)顏料及膨潤相紙的性質(zhì)，結(jié)合樹脂的結(jié)膜特性選擇在配方中加入酸值為50-200mgKOH/g丙烯酸樹脂。當(dāng)本發(fā)明的水性顏料墨水打印到膨潤型相紙上時，相紙表層吸附水分子，隨著水分子的吸附和揮發(fā)，墨滴中的樹脂附著在相紙表面開始結(jié)膜，墨滴粘度增加，從而減少了顏料顆粒的位置不確定性，保證了畫面質(zhì)量。
本發(fā)明的水性顏料墨水與膨潤型相紙結(jié)合能夠打印出具有良好的光學(xué)密度、耐磨性強(qiáng)、附著力好，色彩艷麗的圖像，且無堵塞噴嘴現(xiàn)象。
下面結(jié)合具體實施方式

對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但并不意味著對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制。
具體實施例方式
對比例水性紅顏料色漿(CIBA提供)30.0重量％；乙二醇 2.0重量％二甘醇 3.0重量％甘油3.0重量％ET-135(日本第一工業(yè)制藥株式會社提供)1.0重量％
PROXEL GXL(防腐劑)0.1重量％余量為去離子水。
實施例1本發(fā)明的噴墨打印機(jī)用水性顏料彩色墨水，其配比如下4.0重量％的水性青顏料色漿(CABOT公司供應(yīng)；C.I.為15∶3)；45.0重量％的乙二醇和二乙二醇丁醚的混合液，重量比1∶1；16.0重量％的丙烯酸樹脂乳液(所述丙烯酸樹脂乳液的固含量為25％，其中按丙烯酸量計算為1.0重量％。以下同)；(這是以固含量計算為1.0)5.0重量％的Surfynol 465(美國空氣化工公司生產(chǎn))；0.5重量％的N，N-二甲基乙醇胺；1.0重量％的三乙醇胺；0.1重量％的防腐劑PROXEL GXL(zencca biocides生產(chǎn))；28.4重量％去離子水。
制備方法將22.5重量％的乙二醇，22.5重量％的二乙二醇丁醚在反應(yīng)釜中混合，然后向反應(yīng)釜中加入0.5重量％的N，N-二甲基乙醇胺，5.0重量％的Surfynol 465表面活性劑，28.4重量％的去離子水，再加入16.0重量％的丙烯酸樹脂乳液，低速攪拌至溶液澄清，加入0.1重量％的防腐劑PROXELGXL，4.0重量％的水性青顏料色漿(CABOT公司供應(yīng)；C.I.為15∶3)，最后加入1.0重量％三乙醇胺。在高速攪拌下3小時后脫氣，包裝得顏料墨水1。
實施例2噴墨打印機(jī)用水性顏料墨水，其配比如下30.0重量％的水性品紅顏料色漿(CIBA公司供應(yīng)；C.I.為122)；10.0重量％的n-甲基吡咯烷酮和二乙二醇丁醚的混合液，重量比3∶2；4.0重量％的酸值為陰離子丙烯酸樹脂乳液(乳液固含量25％)；0.1重量％的Surfynol 604(美國空氣化工公司生產(chǎn))；0.1重量％的N，N-二甲基乙醇胺；0.1重量％的防腐劑PROXEL GXL(zencca biocides生產(chǎn))；55.7重量％去離子水。
用與實施例1相同的方法制備，得顏料墨水2。
實施例3噴墨打印機(jī)用水性顏料墨水，其配比如下17.0重量％的水性黃顏料色漿(CLARIANT公司供應(yīng)；C.I.為155)；30.0重量％的乙二醇和乙二醇丁醚的混合液，重量比1∶1；2.0重量％的固體丙烯酸樹脂；0.1重量％的Surfynol 604；2.4重量％的Surfynol 465；0.3重量％的N，N-二甲基乙醇胺；0.5重量％的三乙醇胺；0.1重量％的防腐劑PROXEL GXL(zencca biocides生產(chǎn))；47.6重量％的去離子水。
用與實施例1相同的方法制備，得顏料墨水3。
實施例4噴墨打印機(jī)用水性顏料墨水，其配比如下20.0重量％的水性黑色顏料色漿(CABOT公司供應(yīng))；45.0重量％的乙二醇和正丁醚的混合液，重量比為1∶3；1.0重量％的酸值為固體丙烯酸樹脂；5.0重量％的TGF表面活性劑(具有炔二醇類結(jié)構(gòu)的非離子表面活性劑，天津市彩墨廠供應(yīng))；0.4重量％的N，N-二甲基乙醇胺；0.5重量％的三乙醇胺；28.1重量％的去離子水。
用與實施例1相同的方法制備，得顏料墨水4。
測試方法使用上述本發(fā)明配方的墨水在Epson 4000機(jī)型上打印于市售的EPSON原裝RC相紙(間隙型)和樂凱相紙(膨潤型)上進(jìn)行測試分散穩(wěn)定性墨水在低溫(-5℃)，室溫，高溫(40℃)反復(fù)穩(wěn)定實驗。
打印穩(wěn)定性100％出墨量連續(xù)打印3小時。
LAB值將噴墨打印完成的色塊(100％的青色，品紅色，黃色，黑色)，以EYEONE測量其值。
耐磨性樣張干燥后，用濕手指在表面反復(fù)摩擦，看表面的劃痕。
防水性將打到防水紙上的色塊，干燥72小時后一半浸入水中，浸泡24小時候取出，觀察其耐水性能。
耐曬牢度(ΔE)將打印好的色塊，放于人工氣候箱中，用強(qiáng)紫外燈照射，14天后測定lab值，計算ΔE。
表1(EPSON原裝RC相紙)

從表1可以看出本發(fā)明的墨水使用性能高于現(xiàn)有市面上的產(chǎn)品，而且光學(xué)密度高，色彩鮮艷；同時其耐曬牢度也優(yōu)于同類產(chǎn)品。
表2(樂凱膨潤相紙)

結(jié)果表明原裝墨(EPSON4000機(jī)型T5441)無法實現(xiàn)在膨潤相紙上打印，出現(xiàn)堆墨，不能干燥等問題。
從兩表可以看出本發(fā)明墨水在膨潤型相紙和間隙型相紙上均可實現(xiàn)優(yōu)秀的打印質(zhì)量。
權(quán)利要求
1.一種噴墨打印機(jī)用水性顏料墨水，其特征在于主要由以下配比組份組成4.0-30.0重量％的水性顏料色漿；10.0-45.0重量％的水溶性有機(jī)溶劑；1.0-4.0重量％的丙烯酸樹脂；0.1-5.0重量％的基于炔二醇化學(xué)結(jié)構(gòu)的非離子表面活性劑；0.1-1.5重量％的胺；余量為去離子水。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴墨打印機(jī)用水性顏料墨水，其特征在于所述水性顏料色漿為納米級有機(jī)顏料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴墨打印機(jī)用水性顏料墨水，其特征在于所述水性顏料色漿為水性青顏料色漿，水性品紅顏料色漿，水性黃顏料色漿或水性黑顏料色漿。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴墨打印機(jī)用水性顏料墨水，其特征在于所述水性顏料色漿的顏料平均粒徑不大于0.3μm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴墨打印機(jī)用水性顏料墨水，其特征在于所述溶劑為醇衍生物或吡咯烷酮衍生物或丁醚衍生物中的一種或幾種的任意比例的混合。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的噴墨打印機(jī)用水性顏料墨水，其特征在于所述醇衍生物為乙醇，正丙醇，異丙醇，三丁醇或正戊醇；所述吡咯烷酮衍生物為2-吡咯烷酮，n-甲基吡咯烷酮、二甲基吡咯烷酮，n-乙基-2-吡咯烷酮或α-吡咯烷酮；所述丁醚衍生物為正丁醚，異丁醚，丙二醇丁醚，乙二醇丁醚或二乙二醇丁醚。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴墨打印機(jī)用水性顏料墨水，其特征在于所述丙烯酸樹脂為固體丙烯酸樹脂或陰離子丙烯酸樹脂乳液，其酸值為50-200mgKOH/g，最低成膜溫度為0℃-10℃。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴墨打印機(jī)用水性顏料墨水，其特征在于所述胺為醇胺。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的醇胺，其特征在于所述醇胺為N，N-二甲基乙醇胺、三乙醇胺，二乙醇胺或三甘醇胺。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種噴墨打印機(jī)用水性顏料墨水，其特征在于主要由以下配比組份組成4.0－30.0重量％的水性顏料色漿；10.0－45.0重量％的溶劑；1.0－4.0重量％的丙烯酸樹脂；0.1－5.0重量％的表面活性劑；0.1－1.5重量％胺；余量為去離子水。本發(fā)明的顏料墨水特點(diǎn)在于墨水的穩(wěn)定性能好，同時可適用間隙型相紙和膨潤型相紙的打印，具有良好的光學(xué)密度、耐磨性、附著力，耐水性，打印畫面無暈開、羽化，能實現(xiàn)和普通銀鹽照片相媲美的彩色輸出；墨水在打印機(jī)上工作穩(wěn)定，即使長時間關(guān)閉再開啟也不會堵塞打印機(jī)噴嘴頭。
文檔編號B41J2/01GK1821321SQ2006100662
公開日2006年8月23日 申請日期2006年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月30日
發(fā)明者張利華, 潘力民, 劉金德 申請人:北京聯(lián)創(chuàng)佳藝影像新材料技術(shù)有限公司