專利名稱：噴墨打印直接制版的水基墨水及其制備方法
技術領域：
本發明屬于印刷制版用水基墨水，具體涉及用于噴墨打印直接制版技術的水基墨水及其制備方法。
背景技術：
噴墨打印直接制版技術(Inkjet Computer To Plate)是利用噴墨打印機將制版用墨水噴涂在金屬版基或聚合物版基表面形成親油的圖文區域，未噴涂墨水的區域為親水的非圖文區域，利用圖文區域與非圖文區域的親水與親油的反差實現印刷的制版技術。噴墨打印直接制版技術避免了曝光、顯影等后處理過程，所得印版上機印刷后分辨率和耐印力較好。目前噴墨打印直接制版用墨水主要是弱溶劑墨水，弱溶劑墨水在使用時易堵塞打印機噴頭，固化時產生的有毒有害氣體會對環境造成污染。水基墨水有良好的打印流暢性， 固化時無有毒氣體放出，同時通過調整水基墨水的濃度和組成，可以實現較好的圖像分辨率和高的耐印力。目前噴墨打印用水基墨水主要應用于普通紙或帶防擴散涂層的紙、膠片、各種纖維類基材。噴墨打印直接制版技術是采用金屬基材，要求水基墨水在金屬基材上的擴散能夠得到有效控制，同時保證圖文區域與非圖文區域的親水與親油的反差，以實現上機印刷時的圖像分辨率和耐印力。在目前的噴墨打印用速干型水基墨水中，以色列的VIM公司推出的噴墨打印直接制版技術中，其墨水采用的是標準的Epson水性墨水，該墨水價格高。而本發明的水基墨水成本低，使噴墨打印直接制版技術更易推廣。
發明內容
本發明的目的之一在于避免弱溶劑墨水在噴墨打印直接制版時易堵塞打印機噴頭，且固化時產生有毒有害氣體的缺點，提供一種用于噴墨打印直接制版技術的水基墨水。本發明的目的之二是提供一種用于噴墨打印直接制版技術的水基墨水的制備方法。本發明的噴墨打印直接制版的水基墨水是由粘結劑、表面活性劑及以去離子水為主體的混合溶劑組成，將該墨水通過噴墨打印制版機噴涂在金屬基材表面(金屬基材可以為鋁版、鋅版或銅版)，形成圖文區域，固化后得到可以直接上機印刷的印版。本發明的噴墨打印直接制版的水基墨水，以所述水基墨水的總量為基準，該水基墨水的組成及含量為粘結劑20 50wt%表面活性劑0.01 lwt%
水溶性有機溶劑 1 20wt %去離子水余量所述的粘結劑選自聚氨酯樹脂、環氧樹脂、水溶性酚醛樹脂、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇和水溶性纖維素所組成的組中的至少一種。上述粘結劑中的聚氨酯樹脂及環氧樹脂在形成的水基墨水中屬于水乳液體系，聚氨酯樹脂及環氧樹脂在水基墨水中的分散粒徑都為IOOnm以下，zeta電位都為45 60mv。所述的水溶性酚醛樹脂的數均分子量為200 1000。所述的表面活性劑可選自陽離子表面活性劑、陰離子表面活性劑或非離子表面活性劑中的一種；優選是陰離子表面活性劑。所述的陽離子表面活性劑選自銨鹽、雜環類陽離子表面活性劑中的一種。所述的銨鹽選自十六烷基二甲基氯化銨、十六烷基三甲基溴化銨等中的一種。所述的雜環類陽離子表面活性選自咪唑啉、三嗪類衍生物等中的一種。所述的三嗪類衍生物選自均三嗪、溴代三嗪等中的一種。所述的陰離子表面活性劑選自羧酸鹽、磺酸鹽、硫酸鹽和磷酸酯鹽等中的一種。所述的羧酸鹽可以是硬脂酸鉀、硬脂酸鈉、硬脂酸銨和三乙醇銨中的一種。所述的磺酸鹽可以是十二烷基苯磺酸鈉。所述的硫酸鹽可以是十二烷基硫酸鈉或月桂醇硫酸鈉。所述的磷酸酯鹽可以是脂肪醇醚磷酸酯鉀鹽或脂肪醇醚磷酸酯鈉鹽。所述的非離子表面活性劑選自烷基酚聚氧乙烯醚、聚氧乙烯胺和聚氧乙烯酰胺等中的一種。所述的水溶性有機溶劑選自甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇、正丁醇、叔丁醇、乙腈、四氫呋喃、1，4_ 二氧六環、二甲亞砜、N, N-二甲基酰胺、乙二醇甲醚、乙二醇乙醚、丙二醇甲醚、 丙二醇乙醚、乙二醇、丙二醇、丙三醇、二乙二醇和三乙二醇等所組成的組中的一種。所述的去離子水的電導率小于10微西門子/厘米。本發明的噴墨打印直接制版的水基墨水的制備方法，以所述水基墨水的總量為基準，將20 50wt%的粘結劑、0. 01 Iwt %的表面活性劑、1 20wt%的水溶性有機溶劑和余量的去離子水在室溫下攪拌混合(優選攪拌時間為2 6小時)，待粘結劑完全溶解后， 經多級過濾除去混合溶液中的雜質和/或不溶物，所得到的濾液即為本發明所述的水基墨水。所述的多級過濾可采用濾膜對混合溶液進行多次過濾，或者依次用砂芯漏斗和濾膜對混合溶液進行過濾，優選是依次用砂芯漏斗和濾膜對混合溶液進行過濾，具體而言先用砂芯漏斗進行過濾除去混合溶液中的雜質和/或不溶物，再采用微米孔徑的濾膜進行過濾進一步除去混合溶液中的更微小的雜質和/或不溶物，所得到的濾液即為本發明所述的
水基墨水。所述的采用砂芯漏斗進行過濾，優選過濾方案為先采用孔徑為20 30微米的玻璃砂芯漏斗(Gl型玻璃砂芯漏斗)進行過濾后，再采用孔徑為3 4微米的玻璃砂芯漏斗 (G4型玻璃砂芯漏斗)進行過濾。所述的采用微米孔徑的濾膜進行過濾，優選方案為先采用孔徑為0. 3 0. 5微米的聚四氟乙烯微孔濾膜進行過濾后，再采用孔徑為0. 15 0. 25微米的聚四氟乙烯微孔濾膜進行過濾。本發明的噴墨打印直接制版的水基墨水，可通過計算機控制的噴墨打印機(如 CTP7600制版系統(CN1800982A))將水基墨水噴涂在金屬基材表面上形成圖文區域，然后將版基進行固化處理得到可以直接上機印刷的印版，減少了化學污染及后處理過程，所得印版在上機印刷時具有較高的耐印力(耐印力達到六萬印張)，印刷品圖文的分辨率較好， 能夠達到98%以上的網點再現率和1751pi的分辨率。
具體實施例方式實施例1將占水基墨水總量20襯％的聚氨酯樹脂，0. 01襯％的十二烷基苯磺酸鈉，1襯％的異丙醇，及余量的去離子水混合；室溫攪拌2小時，用濾膜對混合溶液進行多次過濾，過濾后所得的濾液即為所述的水基墨水。實施例2將占水基墨水總量50襯％的聚氨酯樹脂，0. lwt%的十二烷基硫酸鈉，20wt%的丙二醇，及余量的去離子水混合；室溫攪拌6小時，用濾膜對混合溶液進行多次過濾，過濾后所得的濾液即為所述的水基墨水。實施例3將占水基墨水總量40wt%的環氧樹脂，Iwt %的十二烷基苯磺酸鈉，10wt%的乙腈，及余量的去離子水混合；室溫攪拌3小時，用濾膜對混合溶液進行多次過濾，過濾后所得的濾液即為所述的水基墨水。實施例4將占水基墨水總量30wt%的水溶性酚醛樹脂(數均分子量為200)，0. Iwt %的脂肪醇醚磷酸酯鈉鹽，15wt%的四氫呋喃，及余量的去離子水混合；室溫攪拌4小時，混合溶液經多級過濾后所得的濾液即為所述的水基墨水。實施例5將占水基墨水總量50wt%的聚乙烯醇，0. 5wt%的硬脂酸鈉，2襯％的1，4_ 二氧六環，及余量的去離子水混合；室溫攪拌3小時，混合溶液經多級過濾后所得的濾液即為所述的水基墨水。實施例6將占水基墨水總量30wt%的聚乙烯吡咯烷酮，0. 01wt%的硬脂酸鉀，3wt%的二甲亞砜，及余量的去離子水混合；室溫攪拌2小時，混合溶液經多級過濾后所得的濾液即為所述的水基墨水。實施例7將占水基墨水總量30wt%的聚乙二醇，0. 05wt%的烷基醇聚氧乙烯醚磷酸酯的鈉鹽，10wt%的N，N- 二甲基酰胺，及余量的去離子水混合；室溫攪拌5小時，混合溶液經多級過濾后所得的濾液即為所述的水基墨水。實施例8將占水基墨水總量40wt%的水溶性纖維素，的十二烷基苯磺酸鈉，6wt%的乙二醇甲醚，及余量的去離子水混合；室溫攪拌4小時，混合溶液經多級過濾后所得的濾液即為所述的水基墨水。實施例9將占水基墨水總量25wt%的環氧樹脂，0. 01wt%的月桂醇硫酸鈉，1襯％的乙二醇甲醚，及余量的去離子水混合；室溫攪拌4小時，混合溶液經多級過濾后所得的濾液即為所述的水基墨水。實施例10將占水基墨水總量IOwt %的水溶性酚醛樹脂(數均分子量為1000)和IOwt %的環氧樹脂，0. 06wt%的十二烷基硫酸鈉，的乙二醇乙醚，及余量的去離子水混合；室溫攪拌3小時，混合溶液經多級過濾后所得的濾液即為所述的水基墨水。實施例11將占水基墨水總量5wt%的環氧樹脂和25襯％的聚氨酯樹脂，0. 05襯％的十二烷基苯磺酸鈉，的丙二醇甲醚，及余量的去離子水混合；室溫攪拌4小時，混合溶液經多級過濾后所得的濾液即為所述的水基墨水。實施例12將占水基墨水總量IOwt %的水溶性酚醛樹脂和15wt%的聚乙烯吡咯烷酮， 0. Olwt^的月桂醇硫酸鈉，1. 5wt%的二乙二醇，及余量的去離子水混合；室溫攪拌5小時， 混合溶液經多級過濾后所得的濾液即為所述的水基墨水。實施例13將占水基墨水總量25wt%的環氧樹脂及5wt%的聚乙二醇，0. 03wt%的脂肪醇醚磷酸酯鈉鹽，的三乙二醇，及余量的去離子水混合；室溫攪拌4小時，混合溶液經多級過濾后所得的濾液即為所述的水基墨水。實施例14將占水基墨水總量30wt%的聚氨酯和IOwt %的水溶性纖維素，Iwt %的月桂醇硫酸鈉，的乙醇，及余量的去離子水混合；室溫攪拌2小時，混合溶液經多級過濾后所得的濾液即為所述的水基墨水。實施例I5將占水基墨水總量5wt%的水溶性酚醛樹脂和20wt%的聚氨酯，0. 5wt%的十二烷基苯磺酸鈉，Iwt%的甲醇，及余量的去離子水混合；室溫攪拌4小時，混合溶液經多級過濾后所得的濾液即為所述的水基墨水。上述實施例4 15中的多級過濾，是先采用孔徑為20 30微米的玻璃砂芯漏斗 (Gl型玻璃砂芯漏斗)進行過濾后，再采用孔徑為3 4微米的玻璃砂芯漏斗(G4型玻璃砂芯漏斗)進行過濾。然后采用孔徑為0. 3 0. 5微米的聚四氟乙烯微孔濾膜進行過濾后， 再采用孔徑為0. 15 0. 25微米的聚四氟乙烯微孔濾膜進行過濾。上述實施例1 15中的去離子水的電導率均小于10微西門子/厘米。將上述制備得到的噴墨打印直接制版用水基墨水，分別利用打印制版機噴涂在印刷制版用的金屬版基(鋁版基、鋅版基或銅版基)上，然后將噴涂有所述水基墨水的金屬版基進行光固化或熱固化處理，將經上述處理后得到的金屬印版直接上機印刷，通過檢測，印版的印刷適性優良且耐印力可達六萬印左右，印刷品圖文的分辨率較好，能夠達到98%以上的網點再現率和 1751pi的分辨率。
權利要求
1.一種噴墨打印直接制版的水基墨水，其特征是以所述水基墨水的總量為基準，該水基墨水的組成及含量為粘結劑20 50wt%表面活性劑0.01 Iwt %水溶性有機溶劑1 20Wt%去離子水余量所述的粘結劑選自聚氨酯樹脂、環氧樹脂、水溶性酚醛樹脂、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇和水溶性纖維素所組成的組中的至少一種；所述的表面活性劑選自陽離子表面活性劑、陰離子表面活性劑或非離子表面活性劑中的一種。
2.根據權利要求1所述的噴墨打印直接制版的水基墨水，其特征是所述的水溶性酚醛樹脂的數均分子量為200 1000。
3.根據權利要求1所述的噴墨打印直接制版的水基墨水，其特征是所述的陽離子表面活性劑選自銨鹽、雜環類陽離子表面活性劑中的一種；所述的陰離子表面活性劑選自羧酸鹽、磺酸鹽、硫酸鹽和磷酸酯鹽中的一種； 所述的非離子表面活性劑選自烷基酚聚氧乙烯醚、聚氧乙烯胺和聚氧乙烯酰胺中的一種。
4.根據權利要求3所述的噴墨打印直接制版的水基墨水，其特征是所述的銨鹽選自十六烷基二甲基氯化銨、十六烷基三甲基溴化銨中的一種；所述的雜環類陽離子表面活性選自咪唑啉、三嗪類衍生物中的一種。
5.根據權利要求3所述的噴墨打印直接制版的水基墨水，其特征是所述的羧酸鹽是硬脂酸鉀、硬脂酸鈉、硬脂酸銨和三乙醇銨中的一種；所述的磺酸鹽是十二烷基苯磺酸鈉；所述的硫酸鹽是十二烷基硫酸鈉或月桂醇硫酸鈉；所述的磷酸酯鹽是脂肪醇醚磷酸酯鉀鹽或脂肪醇醚磷酸酯鈉鹽。
6.根據權利要求4所述的噴墨打印直接制版的水基墨水，其特征是所述的三嗪類衍生物選自均三嗪、溴代三嗪中的一種。
7.根據權利要求1所述的噴墨打印直接制版的水基墨水，其特征是所述的水溶性有機溶劑選自甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇、正丁醇、叔丁醇、乙腈、四氫呋喃、1，4_ 二氧六環、二甲亞砜、N, N-二甲基酰胺、乙二醇甲醚、乙二醇乙醚、丙二醇甲醚、丙二醇乙醚、乙二醇、丙二醇、丙三醇、二乙二醇和三乙二醇所組成的組中的一種。
8.根據權利要求1所述的噴墨打印直接制版的水基墨水，其特征是所述的去離子水的電導率小于10微西門子/厘米。
9.一種根據權利要求1 8任意一項所述的噴墨打印直接制版的水基墨水的制備方法，其特征是以所述水基墨水的總量為基準，將20 50wt%的粘結劑、0. 01 的表面活性劑、1 20wt%的水溶性有機溶劑和余量的去離子水在室溫下攪拌混合，待粘結劑完全溶解后，經多級過濾除去混合溶液中的雜質和/或不溶物，所得到的濾液即為所述的水基墨水；所述的粘結劑選自聚氨酯樹脂、環氧樹脂、水溶性酚醛樹脂、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇和水溶性纖維素所組成的組中的至少一種；所述的表面活性劑選自陽離子表面活性劑、陰離子表面活性劑或非離子表面活性劑中的一種。
10.根據權利要求9所述的噴墨打印直接制版的水基墨水的制備方法，其特征是所述的多級過濾是依次用砂芯漏斗和濾膜對混合溶液進行過濾。
全文摘要
本發明屬于印刷制版用水基墨水，具體涉及用于噴墨打印直接制版技術的水基墨水及其制備方法。本發明的噴墨打印直接制版的水基墨水是由粘結劑、表面活性劑及以去離子水為主體的混合溶劑組成，將該墨水通過噴墨打印制版機噴涂在金屬基材表面(金屬基材可以為鋁版、鋅版或銅版)，形成圖文區域，固化后得到可以直接上機印刷的印版，減少了化學污染及后處理過程，所得印版在上機印刷時具有較高的耐印力(耐印力達到六萬印張)，印刷品圖文的分辨率較好，能夠達到98％以上的網點再現率和175lpi的分辨率。
文檔編號C09D11/14GK102464916SQ20101053338
公開日2012年5月23日 申請日期2010年11月5日 優先權日2010年11月5日
發明者吳為, 周海華, 宋延林 申請人:中國科學院化學研究所