技术领域
本发明涉及喷墨打印机用的墨水，更具体地说，涉及水性喷墨墨水组合物， 尤其涉及含有流平剂的水性喷墨墨水组合物。
背景技术
近年来随着电子科技的不断发展，喷墨打印机在家庭及办公事务中使用越 来越普遍。喷墨打印是一种非击打式打印方法，它是根据微机产生的电信号将 微细的墨滴喷射到打印介质上。
一般而言，喷墨打印墨水含有着色剂、水溶性有机溶剂和/或溶剂性有机溶 剂、表面活性剂等，着色剂可以是颜料或染料。
在喷墨打印过程中，要提高打印图像的OD(色密度)值，通常是采用增加 颜料色浆或染料色浆用量的方法。但是，当颜料色浆或染料色浆的用量增加到 一定值时，即使再继续增加色浆用量，OD值也不再提高。而且，色浆的溶解 性是有限的，当增加到一定量时，色浆会从墨水中析出。日本特开平8-337748 号公报中所示的方法，虽然对抑制染料墨水的染料色浆析出有效果，但对颜料 墨水是不理想的。而且颜料墨水打印的图像通常存在平滑性、光泽感以及耐擦 性欠佳的缺陷，染料墨水打印的图像存在耐候性、耐水性差的缺点。另外，在 彩色打印时，不同颜色之间还存在渗色现象，打印文字边缘有毛刺现象。
发明内容
鉴于上述现有技术的问题，需求一种新的提高色密度的方法、以及能打印 高质量图像的水性喷墨墨水组合物，所述高质量图像指：图像的色密度高、无 渗色、光泽度高、和文字边缘无毛刺。
本发明的目的在于提供一种新的提高色密度的方法，以及一种新的水性喷 墨墨水组合物。该方法和组合物能够打印出符合上述要求的高质量图像。
具体地说，本发明在水性喷墨墨水组合物中加入通常用于涂料、油漆等中 起平铺和铺展作用的流平剂，却产生了意料之外的效果。这样获得的墨水组合 物打印出的图像，具有意外好的色密度、而且无渗色、光泽度高、文字边缘无 毛刺。
本发明的第一方面提供一种水性喷墨墨水组合物，它包括以下成分：着色 剂、水溶性有机溶剂、去离子水和流平剂，其特征在于，所述着色剂为颜料或 染料，所述流平剂选自以下中的至少一种：含氟表面活性剂聚合物BYK340、 丙烯酸改性氟碳高分子化合物EFKA3500、和氟碳改性有机硅氧烷EFKA3034。
在一个优选实施方式中，所述的墨水组合物还包含以下组分中的至少一 种：渗透剂、表面活性剂、杀菌剂、和pH调节剂。
在另一个优选实施方式中，所述的颜料是水性自分散型碳黑色浆。
在另一个优选实施方式中，其中所述的水性自分散型碳黑色浆选自： CAB-0-JET300、CAB-0-JET200、Acryjet极黑170、Acryjet极黑125和 CABOT400R中的至少一种。
在再一个优选实施方式中，所述墨水组合物的组成包含：1-40％的颜料色 浆、10-50％的水溶性有机溶剂、0.1-1.0％的流平剂，余量是去离子水，其中所 述各组分含量之和为100％，以墨水组合物总重量为基准。
在再一个优选实施方式中，所述的染料选自以下染料色浆中的至少一种： 直接黄132、酸性黄23、直接蓝199、活性红141和酸性红52。
在再一个优选实施方式中，所述墨水组合物的组成包含：1-50％的染料色 浆、10-40％的水溶性有机溶剂、0.1-1.0％的流平剂，余量是去离子水，其中所 述各组分含量之和为100％，以墨水组合物总重量为基准。
在再一个优选实施方式中，上述组合物还包含：3-20％的渗透剂、0.1-5％ 的表面活性剂、0.1-0.5％的杀菌剂、和0.1-5.0％的pH调节剂。
本发明的第二方面涉及一种流平剂的用途，它用于水性喷墨墨水组合物 中，提高所述水性喷墨墨水所打印的图像的色密度。
在一个优选实施方式中，所述的流平剂在墨水组合物中的含量为0.1-1.0 ％，以组合物总重量为基准。
本发明的含有流平剂的水性喷墨墨水组合物，能非常有效地提高打印图像 的OD值。同时，也可以有效减少颜料色浆或染料色浆的用量，从而大幅度降 低墨水成本。而且，颜料墨水打印图像的平滑性、光泽感好，耐擦性好，染料 墨水打印图像的防水性提高。在彩色打印时，不同颜色之间无渗色现象、打印 文字锐利度高、无毛刺现象等。
具体实施方式
本发明的水性喷墨墨水组合物，其包含：着色剂、水溶性有机溶剂、去离 子水和流平剂。还可以任选包含本行业内已知的各种辅料，包括而不局限于： 渗透剂、表面活性剂、杀菌剂、pH调节剂。
所述着色剂可以为颜料或染料，可以选用本行业内已知的各种颜料色浆或 染料色浆。
在本发明之前，流平剂主要用于涂料、油漆等化工产品中，起平铺和成膜 作用，含有流平剂的涂料或油漆具有很好的铺展作用。在本发明之前，没有任 何关于本发明中所述流平剂用于水性喷墨墨水的报道。
本发明的发明人通过创造性劳动，意外地发现，本发明中所述流平剂用于 水性喷墨墨水组合物，产生了意外好的效果，即：它能非常有效地提高打印图 像的OD值。同时，打印图像无渗色、光泽度高、打印文字锐利度高、无毛刺 现象。
本发明中使用的流平剂可以采用本行业内已知的各种流平剂，但优选采用： 直接购自德国毕克化学公司(BYK-Chemie)的产品340，注册商标为 直接购自瑞士汽巴公司(Ciba)的产品3500或3034， 注册商标为
其中，-340是含氟表面活性剂聚合物，由德国毕克化学公司生产，其 物化数据为：
20℃的密度：0.97g/ml，
溶剂：二丙二醇单甲醚，
不挥发性组分10％，
闪点为75℃。
3500和3034由瑞士汽巴公司生产，物化数据如下。
3500：
20℃密度：1.12-1.16g/cm3，
溶剂：水，
化学组成：丙烯酸改性氟碳高分子化合物，
活性成分：50-52％，
外观：清澈、淡黄色液体。
3034：
20℃密度：0.97-0.99g/cm3，
溶剂：丙二醇甲醚；
化学组成：氟碳改性有机硅氧烷，
活性成分含量：50-53％，
折光率：1.422-1.432，
闪点：32℃，
外观：乳白色液体。
本发明所述的水性喷墨墨水组合物中的其他组分，包括着色剂(颜料或染 料)、水溶性有机溶剂、以及任选的辅料(例如渗透剂、表面活性剂、杀菌剂、 pH调节剂)，没有特别限制，可以选用本行业内已知的类型。
其中颜料可以采用市售的水性自分散型碳黑色浆，例如美国卡博特公司的 碳黑色浆，商品名为CAB-0-JET300、CAB-0-JET200、和CABOT400R，美国 罗门哈斯公司的碳黑色浆，商品名为Acryjet极黑170、Acryjet极黑125。
其中染料可以采用市售的染料色浆，选自：直接黄132、酸性黄23、直接 蓝199、活性红141和酸性红52等中的至少一种。
其中水溶性有机溶剂优选选自：乙醇、多元醇、聚乙二醇、或水溶性杂原 子有机化合物中的至少一种。
所述多元醇包括而不局限于：二甘醇、三甘醇、甘油。
所述聚乙二醇包括而不局限于分子量为200-400的聚乙二醇。
所述水溶性杂原子有机化合物包括而不局限于：二乙醇胺、三乙醇胺、N- 甲基吡咯烷酮、硫代双乙醇、环丁砜、甲酰胺。
本发明所述的水性喷墨墨水中，渗透剂优选选自：乙二醇单丁醚、二乙二 醇单丁醚、三乙二醇单丁醚、丙二醇单甲基醚、二丙二醇单乙基醚中的一种或 多种。
本发明所述的水性喷墨墨水中，其中表面活性剂优选选自：非离子表面活 性剂，尤其优选乙炔二醇基非离子表面活性剂，具体的有日本日信化学工业公 司(Nissin Chemical Industry Co.，Ltd.)的表面活性剂，商品名为olfine E1010、 Olfine 104E；美国空气化工产品有限公司(Air Products & Chemicals Inc.)的表 面活性剂，商品名为surfynol 465、surfynol 104和surfynol TG等。
本发明所述的水性喷墨墨水中，其中杀菌剂优选选自：美国奥麒化工的防 腐剂，商品名为proxel-GXL、proxel TN和proxel XL-2等。
本发明所述的水性喷墨墨水组合物中，其中pH调节剂优选选自：三乙醇胺、 和/或碱金属氢氧化物等。
在一个优选实施方式中，本发明的颜料墨水组合物包含：1-40％的颜料色浆 (优选碳黑色浆)、10-50％的水溶性有机溶剂、0.1-1.0％的流平剂，余量是去 离子水，所述各组分(即颜料色浆、水溶性有机溶剂、流平剂、和水)的含 量之和为100％，以组合物总重量为基准。
其中，颜料色浆的含量优选5-30％。水溶性有机溶剂的含量优选10-35％。 流平剂的含量优选0.1-0.5％。
该组合物还可以进一步包含：3-20％的渗透剂(优选3-10％)、0.1-5％的表 面活性剂(优选0.5-2.5％)、0.1-0.5％的杀菌剂(优选0.1-0.3％)、0.1-5％的 pH调节剂(优选0.5-3％)；所述各组分(即颜料色浆、水溶性有机溶剂、流 平剂、水、渗透剂、表面活性剂、杀菌剂、和pH调节剂)的含量之和为100 ％，以组合物总重量为基准。
在另一个优选实施方式中，本发明的染料墨水组合物包含：1-50％的染料色 浆、10-40％的水溶性有机溶剂、0.1-1.0％的流平剂，余量是去离子水；所述各 组分(即染料色浆、水溶性有机溶剂、流平剂、和水)的含量之和为100％， 以组合物总重量为基准。
其中，染料色浆的含量优选3-30％。水溶性有机溶剂的含量优选10-25％。 流平剂的含量优选0.1-0.5％。
该组合物还可以进一步包含：3-20％的渗透剂(优选5-15％)、0.1-5％的表 面活性剂(优选0.5-2.5％)、0.1-0.5％的杀菌剂(优选0.1-0.3％)、0.1-5.0％的 pH调节剂(优选0.5-3％)；所述各组分(即染料色浆、水溶性有机溶剂、流 平剂、水、渗透剂、表面活性剂、杀菌剂、和pH调节剂)的含量之和为100 ％，以组合物总重量为基准。
本发明的水性喷墨墨水组合物，优选pH为7-9。
本发明的水性喷墨墨水组合物按照本行业内的已知的常规方法配制而成。 具体包括：混合各组分，搅拌均匀后，过滤，得到喷墨记录用的水性墨水组合 物。其中颜料墨水采用日本ADVANTEC公司生产的GS-25玻璃纤维滤膜过滤 器过滤，染料墨水用0.22μm的膜过滤器过滤。
流平剂用于水性喷墨墨水组合物以提高其打印图像的色密度时，流平剂含 量为0.1-1.0％，优选0.1-0.8％，更优选0.2-0.5％，再优选0.2-0.4％，以组合物 的总重量为基准。
本发明的含有流平剂的水性喷墨墨水组合物，能非常有效地提高打印图像 的色密度(OD)值。同时，也可以有效减少颜料色浆或染料色浆的用量，从而 大幅度降低墨水成本。另外，颜料墨水打印图像的平滑性、光泽感好，耐擦性 好，染料墨水打印图像的防水性提高。在彩色打印时，不同颜色之间无渗色现 象、打印文字锐利度高、无毛刺现象等。
实施例
(1)制备墨水组合物
根据以下表1-4中的配方，制备墨水组合物。表中各组分用量单位为重量份， 组合物总重量为100重量份。将各组分按照所需用量进行混合，搅拌均匀后， 进行过滤。颜料墨水采用日本ADVANTEC公司生产的GS-25玻璃纤维滤膜过 滤器过滤，染料墨水用0.22μm的膜过滤器过滤。得到喷墨记录用水性墨水组 合物，其中颜料墨水静态表面张力为30-35mN/m，粘度为1.5-2.5cP；染料墨 水静态表面张力为16-26mN/m，粘度为2.0-3.0cP。pH为7-9。
表1颜料墨水组合物
(2)打印图像
使用惠普公司制造的CB781A多功能一体机，在不同厂家生产的A4打印 纸上进行喷墨打印，纸类型包括：天章纸业、卓越纸业、双A(Double A)打 印纸和日本爱速客乐公司的爱速客乐(Askul)打印纸。
(3)打印图像评价
A.色密度(OD)值测定
采用X-Rite仪器进行图像的色密度值测定。
B.互渗性试验
将上述配置的墨水与其它墨水组合使用，打印彩色图像，目测打印效果， 将其分为三个等级：
○：无渗色
△：稍有渗色
×：严重渗色
C.光泽度评价
将上述配置的墨水打印单色块，目测打印效果，将其分为三个等级：
○：有很明显的光泽感
△：稍有光泽
×：无光泽
D.文字效果评价
将上述配置的墨水打印文字，目测打印效果，将其分为三个等级：
○：锐利，无毛刺现象
△：有轻微毛刺现象
×：有严重的毛刺现象
(4)结果分析
表5颜料墨水测试结果
墨水1 墨水2 墨水3 墨水4 墨水5 墨水6 墨水7 OD值(天章纸业) 1.16 1.43 1.13 1.38 1.11 1.40 1.15 OD值(卓越纸业) 1.13 1.45 1.10 1.42 1.13 1.45 1.12 OD值(双A) 1.04 1.35 1.11 1.37 1.12 1.36 1.10 OD值(爱速客乐) 1.17 1.44 1.15 1.45 1.15 1.13 1.13 互渗性 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ 光泽度 × ○ ○ ○ ○ ○ ○ 文字效果 △ ○ ○ ○ ○ ○ ○
表6染料墨水测试结果
表7染料墨水测试结果
表8染料墨水OD值
根据上述表5-8中所示的测试结果可知，颜料墨水在表面张力和粘度基本 相同的前提下，在色浆比例一致情形下，添加流平剂的本发明墨水的OD值， 与无流平剂的墨水(墨水1)相比，在不同打印纸上均增大20-30％。在OD值 基本一致的情况下，添加流平剂的本发明墨水，与无流平剂的墨水相比，色浆 的用量减少33.3％。添加流平剂的本发明墨水不会改变之前良好的互渗效 果——不同颜色之间无渗色现象。添加流平剂的墨水所打印图像的光亮度和文 字锐利度有明显改善；无流平剂的墨水的图像光泽度不如含流平剂墨水。
染料墨水在表面张力和粘度基本相同的前提下，在色浆比例一致的情形 下，添加流平剂的本发明墨水，与无流平剂的墨水(墨水8、11和14)相比， OD值增大11-15％。在OD值基本一致的情况下，添加流平剂的本发明墨水， 比无流平剂的墨水，色浆的用量减少13-17％。而且，添加流平剂的本发明墨水， 不会改变之前良好的互渗效果——不同颜色之间无渗色现象，添加流平剂的本 发明墨水所打印图像的光亮度和文字锐利度理想。