CN114790349A - 一种水性颜料墨水 - Google Patents
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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5％～15％、水溶性有机溶剂15％～35％、表面活性剂0.2％～2％及余量的水，其中，所述表面活性剂至少包括聚硅氧烷类化合物，所述聚硅氧烷类化合物包括有机改性聚硅氧烷类表面活性剂和聚醚改性硅氧烷类表面活性剂，所述聚硅氧烷类化合物在所述颜料墨水中的质量占比为0.1％～0.5％。本申请的水性颜料墨水中，通过将聚硅氧烷类化合物的表面活性剂与水溶性有机溶剂进行配合使用，使得颜料墨水在打印过程中具有优良的防水耐晒性和保湿性。本申请的水性颜料墨水适用于热泡打印机的回收海绵墨盒中，打印喷头待机15天后开机打印，墨水能连续性打印不堵塞喷头，且在打印过程中流畅性好。
Description
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，喷墨打印机是目前最为流行的印刷输出设备之一，它具有价格低廉、操作简单、色彩逼真和色彩丰富等优点，成为办公用品和家庭用品的主要选择。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。
按工作原理喷墨打印技术可以分为固体喷墨和液体喷墨两种。固体喷墨的工作方式主要是染料热升华喷到打印基材上，但成本较高；液体喷墨打印机的主要工作方式又分为热发泡式和微压电式，热泡式喷墨打印技术主要是通过加热喷嘴，使墨水产生气泡，气泡挤压墨水喷到打印基材上，属于高温高压打印技术，由于打印机的喷头长期在高温高压环境中工作，喷嘴腐蚀严重，同时容易引起墨滴飞溅和喷嘴堵塞等现象。
因此，现在急需提高现有喷墨墨水的打印流畅性和保湿性，使其可以应用在热泡打印机中。
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，可以应用在热泡打印机中，具有打印流畅性好、稳定性好及具有优良的保湿性。
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5％～15％、水溶性有机溶剂15％～35％、表面活性剂0.2％～2％及余量的水，其中，所述表面活性剂至少包括聚硅氧烷类化合物，所述聚硅氧烷类化合物包括有机改性聚硅氧烷类表面活性剂和聚醚改性硅氧烷类表面活性剂，所述聚硅氧烷类化合物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，所述表面活性剂还包括含有乙炔二醇基的表面活性剂，所述含有乙炔二醇基的表面活性剂在所述颜料墨水中的质量占比为0.1％～1.5％。
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***、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***、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***和二丙二醇单丙醚中的至少一种。
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，所述颜料墨水还包括树脂，所述树脂在所述颜料墨水中的质量占比为1％～10％。
在一种可行的实施方式中，所述树脂包括聚氨酯类树脂、丙烯酸类树脂、苯乙烯-丙烯酸类树脂和聚酯类树脂中的至少一种。
在一种可行的实施方式中，所述颜料墨水还包括防腐剂，所述防腐剂在所述颜料墨水中的质量占比为0.1％～1％。
在一种可行的实施方式中，所述颜料墨水的粘度为1.5m Pa～s～2.8m Pa～s，所述颜料墨水的表面张力为20mN/m～28mN/m。
本发明的有益效果是：本申请的水性颜料墨水中，通过将包括有机改性聚硅氧烷类表面活性剂和聚醚改性硅氧烷类表面活性剂的聚硅氧烷类化合物与水溶性有机溶剂进行配合使用，使得颜料墨水打印过程中具有优良的防水耐晒性和保湿性。本申请的水性颜料墨水适用于热泡打印机的回收海绵墨盒中，打印喷头待机15天后开机打印，墨水能连续性打印不堵塞喷头，且在打印过程中流畅性好。
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。
现有的热发泡打印机，油墨在使用过程中要加热墨水，喷嘴腐蚀严重，同时容易引起墨滴飞溅和喷嘴堵塞等现象，容易产生滴墨和缺墨的问题。而且，由于墨水是通过气泡喷出的，墨水微滴的方向性与体积大小不好控制，打印线条的边缘容易参差不齐，一定程度上影响了打印质量。
因此，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：颜料色浆5％～15％、水溶性有机溶剂15％～35％、表面活性剂0.2％～2％及余量的水，其中，表面活性剂至少包括聚硅氧烷类化合物，聚硅氧烷类化合物包括有机改性聚硅氧烷类表面活性剂和聚醚改性硅氧烷类表面活性剂，聚硅氧烷类化合物在颜料墨水中的质量占比为0.1％～0.5％。
在上述技术方案中，本申请水性颜料墨水中，通过将包括有机改性聚硅氧烷类表面活性剂和聚醚改性硅氧烷类表面活性剂的聚硅氧烷类化合物与水溶性有机溶剂进行配合使用，使得颜料墨水打印过程中具有优良的防水耐晒性和保湿性。本申请的水性颜料墨水适用于热泡打印机的回收海绵墨盒中，打印喷头待机15天后开机打印，墨水能连续性打印不堵塞喷头，且在打印过程中流畅性好。
作为本申请可选择的技术方案，有机改性聚硅氧烷类表面活性剂包括HydropalatWE 3220、Hydropalat WE3240和Hydropalat WE3225中的至少一种；聚醚改性硅氧烷类表面活性剂BY348、BYK349、BYK381和BYK378中的至少一种。可以理解的，本申请的有机改性聚硅氧烷类表面活性剂可以与聚醚改性硅氧烷类表面活性剂以任意的比例混合。
作为本申请可选择的技术方案，包括有机改性聚硅氧烷类表面活性剂和聚醚改性硅氧烷类表面活性剂的聚硅氧烷类化合物在水性颜料墨水中的质量占比可以为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。申请人发现，将聚硅氧烷类化合物的质量占比控制在上述范围内，有利于降低墨水的表面张力，增强墨水打印的流畅性。
作为本申请可选择的技术方案，表面活性剂还包括含有乙炔二醇基的表面活性剂，示例性地，含有乙炔二醇基的表面活性剂包括含有2,4，7,9-四甲基-5-癸炔-4,7-二醇的表面活性剂、含有3,6-二甲基-4-辛炔-3,6-二醇的表面活性剂和含有3,5-二甲基-1-己炔-3-醇的表面活性剂中的至少一种。具体地，含有乙炔二醇基的表面活性剂可选自Surfynol 104、Surfynol 82、Surfynol 465和Surfynol 485(美国Air Products有限公司)中的至少一种。优选地，表面活性剂选自Surfynol 104和Surfynol465中的至少一种。
作为本申请可选择的技术方案，含有乙炔二醇基的表面活性剂在颜料墨水中的质量占比为0.1％～1.5％，含有乙炔二醇基的表面活性剂在颜料墨水中的质量占比可以为0.1％、0.2％、0.3％、0.4％、0.5％、0.6％、0.7％、0.8％、1％、1.2％、1.4％和1.5％，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，表面活性剂在颜料墨水中的质量占比为0.2％～2％，表面活性剂在颜料墨水中的质量占比可以为0.2％、0.3％、0.4％、0.5％、0.6％、0.7％、0.8％、1％、1.2％、1.5％和2％，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。优选地，本申请的表面活性剂包括含有乙炔二醇基的表面活性剂和聚硅氧烷类化合物，其中，聚硅氧烷类化合物包括任意质量比的有机改性聚硅氧烷类表面活性剂和聚醚改性硅氧烷类表面活性剂。
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，上述水性有机溶剂可以提高颜料在油墨中的分散稳定性。
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***、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***、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***和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和1,2-丙二醇，在水性颜料墨水中，甘油和1,2-丙二醇的加入有助于增加颜料墨水的保湿性和助溶性。
作为本申请可选择的技术方案，水性有机溶剂在水性颜料墨水中的质量占比为15％～35％，水性有机溶剂在颜料墨水中的质量占比具体可以是15％、18％、20％、22％、23％、25％、28％、30％、31％、33％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，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颜料黑7和颜料黑11等；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和颜料红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和颜料蓝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。
作为本申请可选择的技术方案，颜料色浆在颜料墨水中的质量占比为5％～15％，颜料色浆在颜料墨水中的质量占比具体可以是5％、6％、7％、8％、9％、10％、11％、12％、13％、14％和15％，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，颜料墨水还包括树脂，树脂选自聚氨酯类树脂、丙烯酸类树脂、苯乙烯-丙烯酸类树脂和聚酯类树脂中的至少一种。优选地，树脂选自聚氨酯类树脂。具体地，聚氨酯类树脂可以是科思创D-502、美国DSM公司R-961、翁开尔H34A和安大华泰AH-1502中的至少一种。
作为本申请可选择的技术方案，树脂在颜料墨水中的质量占比为1％～10％，树脂在颜料墨水中的质量占比具体可以是1％、2％、3％、4％、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。
作为本申请可选择的技术方案，墨水原料中所含有机物等物质在潮湿环境下容易长霉、产生细菌，为防止长霉，颜料墨水还包括防腐剂，其中，防腐剂包括PROXEL GXL。
作为本申请可选择的技术方案，防腐剂在颜料墨水中的质量占比为0.1％～1％，树脂在颜料墨水中的质量占比具体可以是0.1％、0.2％、0.3％、0.4％、0.5％、0.6％、0.7％、0.8％、0.9％和1％，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，余量的水可以是自来水、去离子水和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1.5m Pa·s～2.8mPa·s，水性颜料墨水的粘度具体可以是1.5m Pa·s、1.7m Pa·s、1.9m Pa·s、2m Pa·s、2.1m Pa·s、2.3m Pa·s、2.4m Pa·s、2.5m Pa·s、2.7m Pa·s和2.8m Pa·s，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。上述粘度的颜料墨水适合于热泡打印机喷头，不滴墨也不会供墨不畅，保证墨水打印流畅性优良。
作为本申请可选择的技术方案，本申请颜料墨水的表面张力为20mN/m～28mN/m，具体可以是20mN/m、21mN/m、22mN/m、23mN/m、24mN/m、25mN/m、26mN/m、27mN/m和28mN/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。将颜料墨水的表面张力控制在上述范围内，水性颜料墨水在热泡打印机中打印流畅性好，无断线、缺墨现象。
作为本申请可选择的技术方案，水性染料墨水包括重量百分比的以下组分：颜料色浆5％～15％、水溶性有机溶剂15％～35％、含有乙炔二醇基的表面活性剂0.1％～1.5％、有机改性聚硅氧烷类表面活性剂和聚醚改性硅氧烷类表面活性剂0.1％～0.5％、树脂1％～10％、防腐剂0.1％～1％及余量的去离子水。
本申请提供的水性颜料墨水，防水耐晒性好，具有良好的保湿性，打印喷头待机15天后开机打印，墨水能连续性打印不堵塞喷头，同时该墨水的流畅性好。
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：
表1：实施例1～4的颜料墨水配置
对比例1～8
表2：对比例1～8的颜料墨水配置
将上述实施例和对比例制备的水性颜料墨水分别进行打印流畅性、图像效果、待机测试，其测试结果如下表3：
表3.实施例和对比例的性能测试
根据上述表1～4的数据发现：
对比例1～4制备的染料墨水没有添加有机改性聚硅氧烷类表面活性剂和聚醚改性硅氧烷类表面活性剂，墨水的流畅度较差、存在测试页断线现象，相比于实施例1～4，染料墨水的流畅性能明显下降。
对比例5～8制备的染料墨水有机改性聚硅氧烷类表面活性剂和聚醚改性硅氧烷类表面活性剂添加量高于本申请的限定范围，导致墨水粘度大、造成印刷困难，印迹缺墨。相比于实施例1～4，其染料墨水的打印图像的滴墨现象严重，出现一定的缺墨问题。
综上所述，本申请通过将包括有机改性聚硅氧烷类表面活性剂和聚醚改性硅氧烷类表面活性剂的聚硅氧烷类化合物与水溶性有机溶剂进行配合使用，且聚硅氧烷类化合物在水性颜料墨水中的质量占比控制在0.1％～0.5％之间，使得颜料墨水打印过程中具有优良的防水耐晒性和保湿性。本申请的水性颜料墨水适用于热泡打印机的回收海绵墨盒中，打印喷头待机15天后开机打印，墨水能连续性打印不堵塞喷头，且在打印过程中流畅性好。
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 (10)
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5％～15％、水溶性有机溶剂15％～35％、表面活性剂0.2％～2％及余量的水，其中，所述表面活性剂至少包括聚硅氧烷类化合物，所述聚硅氧烷类化合物包括有机改性聚硅氧烷类表面活性剂和聚醚改性硅氧烷类表面活性剂，所述聚硅氧烷类化合物在所述颜料墨水中的质量占比为0.1％～0.5％。
2.根据权利要求1所述的颜料墨水，其特征在于，所述表面活性剂还包括含有乙炔二醇基的表面活性剂，所述含有乙炔二醇基的表面活性剂在所述颜料墨水中的质量占比为0.1％～1.5％。
3.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。
4.根据权利要求3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-丙三醇、1,2-丙二醇、二甘醇和三甘醇中的至少一种。
5.根据权利要求3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***、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***、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***和二丙二醇单丙醚中的至少一种。
6.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。
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树脂，所述树脂在所述颜料墨水中的质量占比为1％～10％。
8.根据权利要求7所述的颜料墨水，其特征在于，所述树脂包括聚氨酯类树脂、丙烯酸类树脂、苯乙烯-丙烯酸类树脂和聚酯类树脂中的至少一种。
9.根据权利要求1所述的颜料墨水，其特征在于，所述颜料墨水还包括防腐剂，所述防腐剂在所述颜料墨水中的质量占比为0.1％～1％。
10.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1.5m Pa·s～2.8m Pa·s，所述颜料墨水的表面张力为20mN/m～28mN/m。
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