CN103042834A - 一种低粘度水性uv颜料墨水及其打印方法 - Google Patents

Abstract

低粘度水性UV颜料墨水及其打印方法，应用于通道数6～8的喷墨打印机上，在其中4条通道中填充四色低粘度UV有色墨水，在余下通道填充UV黏合剂墨水，打印喷头在电脑指令下一次性完成上述四色和黏合剂墨水打印，其中四色墨水通道按电脑设置的四色文件执行打印，粘合剂墨水按上述四色合并成的单色文件执行打印；有色墨水与粘合剂墨水在打印介质表面彼此叠加，且2～4个通道的粘合剂墨水按照上述方式同时参与叠加；而后除去水分，暴光，制成成品。所述墨水及打印方法是通过在确保墨水黏合性能、气味、毒性等性能指标不受影响的前提下，适度降低打印墨水的黏度，结合打印方法的变化来实现的，具有使得打印分辨率更高、通用性更强、成本更低、适用范围更广的优点。

Description

一种低粘度水性UV颜料墨水及其打印方法

技术领域

本发明涉及一种打印墨水及其打印方法，特别是一种低粘度水性UV颜料墨水及其打印方法。

技术背景

喷墨打印机作为计算机的输出终端设备，在一般办公、广告、数码照片、商铺标牌、包装印刷、纺织印花等方面的应用已非常普遍。按喷墨打印原理来分，目前喷墨打印机主要可分为热气泡式和压电式两种。压电式喷头又分为按需喷墨型和连续喷墨型，特别是由于按需喷墨型压电式喷头，其容许墨水固含量、粘度、导电率等指标更宽，墨水配置可以更灵活，因而应用领域更为广泛。

其原理见单通道按需压电喷墨原理图1，单只按需压电式喷头有包括单个墨水通道1的结构，也有包括多个墨水通道1的的结构。通常每个通道1使用一种颜色的墨水2，在信号电压的控制下，压电陶瓷4发生收缩挤压，使墨滴从喷嘴3处喷出，每个通道连接有数量众多的喷嘴3。如四色喷墨打印机，喷头中就有对应的C(青)、M(品红)、Y(黄)、K(黑)四个颜色通道；可以是单个喷头内包括全部四个颜色的通道1，也可以是单个喷头只包括一个颜色的通道1，或者单个喷头内通道数在四至一之间变化，然后组合到同一台机器的喷头座中，组合成C、M、Y、K四色通道；六色打印机，就有分别六个颜色的通道1；8色打印机、9色打印机、12色打印机依此类推。

常规UV(紫外线)喷墨打印使用Xaar、Konica、精工、Spectra等各种工业喷头，其适用于高粘度、无溶剂的UV墨水，墨水粘度在8-15mPa.S或更高范围，无溶剂挥发，环境友好；并以其卓越的印刷质量，广泛的适印性倍受推崇。但工业喷头成本高，精度低(最高1440dpi)，且配方中必须使用的活性稀释剂，普遍都有接触性毒性。目前，仅作为高端应用。

与本发明最接近的当前喷墨打印机打印方法即是8色通道保持C、M、Y、K原四色通道，余下通道填充白墨，利用电脑设置指令，先指令余下通道打印白墨一次，这种白墨打印是累加打印，作为底色，此时C、M、Y、K通道不工作，打印完成后，打印机再回车至起点，再利用电脑指令，白墨通道不工作，C、M、Y、K四色通道工作，有色层覆盖在白墨上，完成打印。用于深色介质的打印。这种打印方法由于存在完成成品需两次或者更多次的打印操作，每次操作，都存在起点位置及打印行程的误差。如同胶印行业的彩印套印，胶印套印误差需≤0.1mm，胶印行业以高精度的设备来达到上述要求；由于普通喷墨打印机的机械传动精度所致，上述打印方法要达到这种要求非常困难，这在打印大幅面时问题更为突出，当前仅在≤A2幅面机型上小有应用。且很难达到高质量的要求。

现有UV喷墨墨水典型配方是：

脂肪族PUA「CN964」(低聚物)20            819(光引发剂)              2.5

TE份DA(活性稀释剂)        42            有机颜料                   9.0

DPHA(活性稀释剂)          10            Efka4046(分散剂)           3.0

IBOA(活性稀释剂)          14

脂肪族PUA「CN964」     SARTORMER公司产品(脂肪族聚氨酯丙烯酸酯，牌号CN964)

TE份DA                    三乙二醇二丙烯酸酯

DPHA                      双季戊醇四醇六丙烯酸酯

IBOA                      丙烯酸异冰片酯

819                       双(2，4，6三甲基苯甲酰基)苯基氧化膦

Efka4046            汽巴精化产品(化学组成为改性聚氨酯，牌号EFKA-4046)

为获得较高的性能指标，现有UV喷墨墨水，通常使用颜料型色素。其色素在打印介质上的固着，主要依靠墨水所含黏合剂实现。为达到可接受的颜色牢度，黏合剂的用量需要达到或超过15-20％。如果在喷墨墨水中加入该分量，通常会超出常规喷头容许的粘度范围。

墨水粘度，不同于表面张力、PH值、电导率等喷墨墨水的控制指标，即使在保证纯度的情况下，墨水组分比例确定后，以添加剂或精制工艺来调整该指标较为困难。现今UV墨水作为附着剂、黏合剂的低聚物粘度都较高，通常以增加低粘度的活性稀释剂在配方中的比例来降低墨水整体粘度和提高其他性能指标，但这又往往导致黏合性能、气味、毒性等等矛盾。

如上述举例中的典型配方中，

成分         粘度(25℃)/mPa.S成分                粘度(25℃)/mPa.S

脂肪族PUA(CN964)9000         DPHA(多官能团)      5000-8000

TE份DA(双官能团)             15                  IBOA(单官能团)9

活性稀释剂官能团越少，稀释降低粘度性能越强，如IBOA，但气味、毒性越大，成膜性能也越低；官能团越多，如TE份DA、DPHA，则正好相反。这正是当前UV墨水粘度达到8-15mPa.S或更高，用高粘度喷头的主要原因。研制更低粘度、更高性能的活性稀释剂和研发更高粘度喷头，成为UV喷墨主流的重要方向。

发明内容

本发明提的目的在于供一种分辨率更高、通用性更强、成本更低的低粘度水性UV颜料墨水及其打印方法，所述墨水及其打印方法是通过在确保墨水黏合性能、气味、毒性等性能指标不受影响的前提下，适度降低打印墨水的黏度，结合打印此种打印墨水方法的变化来实现的。

所述低粘度水性UV颜料墨水的打印方法的特征在于：应用于通道数6～8的喷墨打印机上，在其中4条通道中填充C、M、Y、K四色低粘度UV有色墨水，在余下通道填充UV黏合剂墨水，打印喷头在电脑指令下一次性完成上述四色和黏合剂墨水打印，其中填充C、M、Y、K四色墨水通道按电脑设置的四色文件执行打印，粘合剂墨水按上述四色合并成的单色文件执行打印；有色墨水与粘合剂墨水在打印介质表面彼此叠加，且2～4个通道的粘合剂墨水按照上述方式同时参与叠加，以增加在打印介质表面的黏合剂含量；而后除去水分，暴光，制成成品。

所述所有UV墨水粘度为3～6mPa.S。所述C、M、Y、K四色低粘度UV有色墨水为水性颜料型墨水。所述UV墨水使用压电喷头喷墨打印。

所述用于前述低粘度水性UV颜料墨水打印方法的打印墨水，分为墨水I、墨水II、墨水III、墨水IV、墨水V五组，其特征是：

100份墨水I含有以下重量份物质：

水性颜料兰色浆20％                                             2.5份

聚氨酯丙烯酸酯水性分散体25～45％                            15～30份

丙二醇，其浓度为95～99.99％                                    0.4份

乙醇，其浓度为95～99.99％                                      1.2份

辛基苯酚聚氧乙烯醚浓度95～99.9％                              0.45份

尿素，其含量为95～99.9％                                       0.2份

2-羟基-2-甲基-对羟乙基醚基苯基丙酮-1，其含量为95～99.9％  0.1～0.6份

2-羟基-3-(2′-硫杂蒽酮氧基)-N，N，N-三甲基-1-丙胺氯化物，

其含量为95～99.9％                                        0.1～0.6份

pH值调节剂三乙醇胺，其浓度为95～99.99％                 使pH值为6～8余量为水，

以上物质的浓度均是重量百分比浓度；

100份墨水II含有以下重量份物质：

水性颜料品红色浆20％                                           2.5份

聚氨酯丙烯酸酯水性分散体25～45％                            15～30份

丙二醇，其浓度为95～99.99％                                    0.4份

乙醇，其浓度为95～99.99％                                      1.2份

辛基苯酚聚氧乙烯醚浓度95～99.9％                              0.45份

尿素，其含量为95～99.9％                                       0.2份

2-羟基-2-甲基-对羟乙基醚基苯基丙酮-1，其含量为95～99.9％  0.1～0.6份

2-羟基-3-(2′-硫杂蒽酮氧基)-N，N，N-三甲基-1-丙胺氯化物，

其含量为95～99.9％                                        0.1～0.6份

pH值调节剂三乙醇胺，其浓度为95～99.99％使pH值为6～8余量为水，

以上物质的浓度均是重量百分比浓度；

100份墨水III含有以下重量份物质

水性颜料黄色浆20％                                             2.5份

聚氨酯丙烯酸酯水性分散体25～45％                            15～30份

丙二醇，其浓度为95～99.99％                                    0.4份

乙醇，其浓度为95～99.99％                                      1.2份

辛基苯酚聚氧乙烯醚浓度95～99.9％                              0.45份

尿素，其含量为95～99.9％                                       0.2份

2-羟基-2-甲基-对羟乙基醚基苯基丙酮-1，其含量为95～99.9％  0.1～0.6份

2-羟基-3-(2′-硫杂蒽酮氧基)-N，N，N-三甲基-1-丙胺氯化物，

其含量为95～99.9％                                        0.1～0.6份

pH值调节剂三乙醇胺，其浓度为95～99.99％                 使pH值为6～8余量为水，

以上物质的浓度均是重量百分比浓度

100份墨水IV含有以下重量份物质：

水性颜料黑色浆20％                                             2.5份

聚氨酯丙烯酸酯水性分散体25～45％                            15～30份

丙二醇，其浓度为95～99.99％                                    0.4份

乙醇，其浓度为95～99.99％                                      1.2份

辛基苯酚聚氧乙烯醚浓度95～99.9％                              0.45份

尿素，其含量为95～99.9％                                       0.2份

2-羟基-2-甲基-对羟乙基醚基苯基丙酮-1，其含量为95～99.9％  0.1～0.6份

2-羟基-3-(2′-硫杂蒽酮氧基)-N，N，N-三甲基-1-丙胺氯化物，

其含量为95～99.9％                                        0.1～0.6份

pH值调节剂三乙醇胺，其浓度为95～99.99％                 使pH值为6～8余量为水，

以上物质的浓度均是重量百分比浓度；

100份墨水V含有以下重量份物质：

聚氨酯丙烯酸酯水性分散体25～45％                            20～60份

丙二醇，其浓度为95～99.99％                                    0.4份

乙醇，其浓度为95～99.99％                                      1.2份

辛基苯酚聚氧乙烯醚浓度95～99.9％                               0.5份

尿素，其含量为95～99.9％                                       0.2份

2-羟基-2-甲基-对羟乙基醚基苯基丙酮-1，其含量为95～99.9％  0.2～1.0份

2-羟基-3-(2′-硫杂蒽酮氧基)-N，N，N-三甲基-1-丙胺氯化物，

其含量为95～99.9％                                        0.2～1.0份

pH值调节剂三乙醇胺，其浓度为95～99.99％                 使pH值为6～8余量为水，

以上物质的浓度均是重量百分比浓度。

本发明是指采用水性颜料墨水体系，在拥有6～8个通道的喷墨打印机中，保留C(青)、M(品红)、Y(黄)、K(黑)四色通道，填充包含色素、黏合剂、其他添加剂，粘度控制在3～6mPa.S的水性低粘度UV色素墨水；其余通道填充包括黏合剂、其他添加剂，粘度也控制在3～6mPa.S的低粘度UV黏合剂墨水；通过打印功能性软件，让低粘度UV黏合剂墨水随C、M、Y、K通道有色水性低粘度UV墨水在打印介质表面同时(此处所指同时，是指打印机从起点到终点的一次性，而非指两通道在同一墨点位置同一时间)叠加，增加色素黏合剂在打印介质表面含量，以达到、增强在打印介质表面的固色牢度；C、M、Y、K通道打印指令由电脑设置的四色文件来执行，黏合剂墨水通道由电脑设置的四色文件整体转换的单色文件来执行。

采用这种黏合剂补充打印的设置方法，使UV墨水原有影响粘度的主要因素-黏合剂含量分减到其他配方中，降低了墨水粘度，又保证了打印介质上黏合剂的含量。使使用低粘度喷头(3～6mPa.S)成为可能。具有打印分辨率更高、通用性更强、成本更低、适用范围更广的优点。

在8通道的喷墨打印机中，也可以采用双C、M、Y、K墨水填充，电脑指令设置为两两相同颜色的通道进行叠加打印，原使用单一通道的色浆、黏合剂固含量分摊到双通道的墨水中去，以实现降低墨水中黏合剂的浓度，降低粘度的目的。

本发明避免了通过先打印有色层，重回起点，再打印黏合剂层，或者此次序反之，以及8通道的喷墨打印分两次或多次进行所导致的套印误差，降低了打印行程精度要求，保证了打印成品的质量。

附图说明

附图1是单通道按需压电喷墨原理图。

具体实施方式

本发明在实施喷墨打印过程中，对于非吸收性打印介质，需通过加热或局部通风等方式，保持打印介质正在受墨部位30～50℃的温度，以除去刚喷印到打印介质上的UV墨水里的部分水分和少量有机溶剂，降低其流动性，避免墨点扩散。

本发明在实施喷墨打印过程中，UV暴光必须在打印介质表面墨层水分去干后进行，UV暴光结构可以与喷头架联动，也可以分置。

本发明采用分置填充水性体系墨水方法，既降低了原有单一配方中必须的黏合剂含量所导致墨水的过高粘度，又克服了原有UV墨水必须添加活性稀释剂所带来的毒性、气味的弊端，适用于应用面更广的、使用3～6mPa.S粘度墨水的喷墨机型，通用性更强。尽管增加了除去打印介质表面墨层溶剂(水分)这道工序，但合理设置，也可以实现喷墨、烘干、暴光联动完成。并不因此必定降低工效。

本发明使UV喷墨得以在低粘度喷头上应用，并使现有UV喷印最高精度由1440dpi提高到2880dpi；大幅降低了设备应用门槛，提高了UV打印精度。

本发明使UV单一配方中，易于影响稳定性成分可以实现物理区隔，增加了UV墨水成分的选择范围，使配方更具灵活性。

实施例1

选用爱普生6色、使用3～6mPa.S粘度墨水的压电喷墨打印机

100份墨水I、墨水II、墨水III、墨水IV、墨水V含有以下重量份物质：

水性UV低聚物分散体45％    最优选用Bayer公司

UV 2689

丙二醇，其浓度为99％

乙醇，其浓度为为99％

OP-10，其浓度为97％       为辛基苯酚聚氧乙烯醚的商品名

尿素，其含量为99％

2959，其含量为99％        为2-羟基-2-甲基-对羟乙基醚基苯基丙酮-1的商品名

QTX，其含量为99％         为2-羟基-3-(2′-硫杂蒽酮氧基)-N，N，N-三甲基

                          -1-丙胺氯化物的商品名

三乙醇胺，浓度为99％，作为PH调节剂使用，调节PH值至6-8

以上物质的浓度均是重量百分比浓度。

将墨水I(兰)、墨水II(红)、墨水III(黄)、墨水IV(黑)分别填充打印机原C、M、Y、K通道，将墨水V填充打印机原LC、LM；通过打印功能性软件设定，将6色(通道1)中C、M、Y、K四色来替代执行原有C、M、Y、K、LC、LM的ICC文件，同时LC、LM、二通道伴随C、M、Y、K任意通道的同一喷印位置进行累加覆盖喷墨，相当于墨层叠加。这样，就相当于增加四色墨水中黏合剂含量。由于累加层的喷墨通道输出次序无限定，亦便于功能性软件对上述功能的设定。

实施例2

选用爱普生8色、使用3～6mPa.S粘度墨水的喷墨打印机

100份墨水I、墨水II、墨水III、墨水IV、墨水V含有以下重量份物质：

水性UV低聚物分散体45％       最优选用Bayer公司

UV 2689

丙二醇，其浓度为99％

乙醇，其浓度为为99％

OP-10，其浓度为97％          为辛基苯酚聚氧乙烯醚的商品名

尿素，其含量为99％

2959，其含量为99％           为2-羟基-2-甲基-对羟乙基醚基苯基丙酮-1的商品名

ITX，其含量为99％            为异丙基硫杂蒽的商品名

乙酸异丁酯，其浓度为99％

异丁醇，其浓度为99％

907，其含量为99％            为2-甲基1-(4-甲巯基苯基)-2-吗啉丙酮-1的商品名

三乙醇胺，浓度为99％，作为PH调节剂使用，调节PH值至6-8

以上物质的浓度均是重量百分比浓度。

将墨水I(兰)、墨水II(红)、墨水III(黄)、墨水IV(黑)分别填充打印机原C、M、Y、K通道，将墨水V填充打印机原LC、LM、LK通道，将墨水VI填充打印机原LLK通道。固定VI墨水只占用一个通道的前提下，填充墨水时，墨水V、墨水VI可在LC、LM、LK、LLK各通道间互换位置，可不固定在这四个通道中的位置。

通过打印功能性软件设定，将8色(通道1)中C、M、Y、K四色来替代执行原有C、M、Y、K、LC、LM、LK、LLK的ICC文件，同时LC、LM、LK、LLK四通道伴随C、M、Y、K任意通道的同一喷印位置进行累加覆盖喷墨，相当于墨层叠加。这样，就相当于增加四色墨水中黏合剂含量。由于累加层的喷墨通道输出次序无限定，亦便于功能性软件对上述功能的设定。

增加墨水VIII的设置，拓宽了难溶于水的感光引发剂在整个喷墨感光体系的应用。通过在打印介质表面的相遇，触发整个感光体系的聚合、交联反应，既解决了溶解体系的矛盾，又克服了低聚物与光引发剂相遇易产生的储存稳定性问题。这是这种方法的一大特色。

Claims (5)

1.一种低粘度水性UV颜料墨水的打印方法，其特征在于：应用于通道数6～8的喷墨打印机上，在其中4条通道中填充C、M、Y、K四色低粘度UV有色墨水，在余下通道填充UV黏合剂墨水，打印喷头在电脑指令下一次性完成上述四色和黏合剂墨水打印，其中填充C、M、Y、K四色墨水通道按电脑设置的四色文件执行打印，粘合剂墨水按上述四色合并成的单色文件执行打印；有色墨水与粘合剂墨水在打印介质表面彼此叠加，且2～4个通道的粘合剂墨水按照上述方式同时参与叠加，以增加在打印介质表面的黏合剂含量；而后除去水分，暴光，制成成品。

2.根据权利要求1所述的低粘度水性UV颜料墨水的打印方法，其特征在于：所述所有UV墨水粘度为3～6mPa.S。

3.根据权利要求1所述的低粘度水性UV颜料墨水的打印方法，其特征在于：所述C、M、Y、K四色低粘度UV有色墨水为水性颜料型墨水。

4.根据权利要求1所述的低粘度水性UV颜料墨水的打印方法，其特征在于：所述UV墨水使用压电喷头喷墨打印。

5.一种用于前述低粘度水性UV颜料墨水打印方法的打印墨水，分为墨水I、墨水II、墨水III、墨水IV、墨水V五组，其特征是：

100份墨水I含有以下重量份物质：

水性颜料兰色浆20％                                        2.5份

聚氨酯丙烯酸酯水性分散体25～45％                       15～30份

丙二醇，其浓度为95～99.99％                               0.4份

乙醇，其浓度为95～99.99％                                 1.2份

辛基苯酚聚氧乙烯醚浓度95～99.9％                              0.45份

尿素，其含量为95～99.9％                                       0.2份

2-羟基-2-甲基-对羟乙基醚基苯基丙酮-1，其含量为95～99.9％  0.1～0.6份

2-羟基-3-(2′-硫杂蒽酮氧基)-N，N，N-三甲基-1-丙胺氯化物，其含量为95～99.9％                                                    0.1～0.6份

pH值调节剂三乙醇胺，其浓度为95～99.99％                 使pH值为6～8余量为水，

以上物质的浓度均是重量百分比浓度；

100份墨水II含有以下重量份物质：

水性颜料品红色浆20％                                           2.5份

聚氨酯丙烯酸酯水性分散体25～45％                            15～30份

丙二醇，其浓度为95～99.99％                                    0.4份

乙醇，其浓度为95～99.99％                                      1.2份

辛基苯酚聚氧乙烯醚浓度95～99.9％                              0.45份

尿素，其含量为95～99.9％                                       0.2份

2-羟基-2-甲基-对羟乙基醚基苯基丙酮-1，其含量为95～99.9％  0.1～0.6份

2-羟基-3-(2′-硫杂蒽酮氧基)-N，N，N-三甲基-1-丙胺氯化物，其含量为95～99.9％                                                    0.1～0.6份

pH值调节剂三乙醇胺，其浓度为95～99.99％                 使pH值为6～8余量为水，

以上物质的浓度均是重量百分比浓度；

100份墨水III含有以下重量份物质：

水性颜料黄色浆20％                                             2.5份

聚氨酯丙烯酸酯水性分散体25～45％                            15～30份

丙二醇，其浓度为95～99.99％                                    0.4份

乙醇，其浓度为95～99.99％                                      1.2份

辛基苯酚聚氧乙烯醚浓度95～99.9％                              0.45份

尿素，其含量为95～99.9％                                       0.2份

2-羟基-2-甲基-对羟乙基醚基苯基丙酮-1，其含量为95～99.9％  0.1～0.6份

2-羟基-3-(2′-硫杂蒽酮氧基)-N，N，N-三甲基-1-丙胺氯化物，其含量为95～99.9％                                                    0.1～0.6份

pH值调节剂三乙醇胺，其浓度为95～99.99％                 使pH值为6～8余量为水，

以上物质的浓度均是重量百分比浓度；

100份墨水IV含有以下重量份物质：

水性颜料黑色浆20％                                             2.5份

聚氨酯丙烯酸酯水性分散体25～45％                            15～30份

丙二醇，其浓度为95～99.99％                                    0.4份

乙醇，其浓度为95～99.99％                                      1.2份

辛基苯酚聚氧乙烯醚浓度95～99.9％                              0.45份

尿素，其含量为95～99.9％                                       0.2份

2-羟基-2-甲基-对羟乙基醚基苯基丙酮-1，其含量为95～99.9％  0.1～0.6份

2-羟基-3-(2′-硫杂蒽酮氧基)-N，N，N-三甲基-1-丙胺氯化物，其含量为95～99.9％                                                    0.1～0.6份

pH值调节剂三乙醇胺，其浓度为95～99.99％                 使pH值为6～8余量为水，

以上物质的浓度均是重量百分比浓度；

100份墨水V含有以下重量份物质：

聚氨酯丙烯酸酯水性分散体25～45％                            20～60份

丙二醇，其浓度为95～99.99％                                    0.4份

乙醇，其浓度为95～99.99％                                      1.2份

辛基苯酚聚氧乙烯醚浓度95～99.9％                               0.5份

尿素，其含量为95～99.9％                                       0.2份

2-羟基-2-甲基-对羟乙基醚基苯基丙酮-1，其含量为95～99.9％  0.2～1.0份

2-羟基-3-(2′-硫杂蒽酮氧基)-N，N，N-三甲基-1-丙胺氯化物，其含量为95～99.9％                                                    0.2～1.0份

pH值调节剂三乙醇胺，其浓度为95～99.99％                 使pH值为6～8余量为水，

以上物质的浓度均是重量百分比浓度。