一种高落差喷墨打印方法及一种适用于高落差喷墨打印的UV墨水与流程

本发明涉及喷墨打印领域，具体涉及一种高落差喷墨打印方法及一种适用于高落差喷墨打印的uv墨水。

背景技术：

1、在金属包装罐、涂漆瓶等工业产品的曲面装饰印刷领域，uv 喷墨圆柱打印机已成为主流加工设备。在实际生产过程中，为避免喷头与形状不规则的承印工件发生碰撞损伤，通常需要将喷头与承印物之间的间距设置为5mm~20mm，尤其在15mm~20mm的高落差打印工况下，对uv喷墨墨水，提出了极为严苛的综合性能要求。

2、在高落差打印条件下，墨滴飞行距离显著增加，飞行过程易受气流等因素干扰，墨滴在离开喷孔后的飞行过程中，因自身内聚力和动力不足，未能维持完整的球形和稳定的直线轨迹，从而发生形变、偏移或分裂，极易出现飘墨现象，导致印刷图案边缘模糊、精度降低、图文发虚，影响印刷质量。

3、现有技术为改善高落差下的飘墨问题，通常采用提高uv墨水粘度的方式，以增强墨滴飞行过程中的形态保持能力。然而，粘度提升会显著降低墨滴在承印物表面的润湿铺展性能，进而导致附着力下降。而本领域常见承印基材多为金属、固化漆膜或塑粉涂层，该类基材普遍存在表面能低、化学惰性强的特点，本身即属于难附着材质。高粘度uv墨水在上述低表面能基材上更难形成有效润湿与界面结合，印刷涂层易出现整片脱落，无法满足工业应用的可靠性要求。此外，作为最终装饰层，通常要求墨水具有高遮盖力以覆盖底层，并且需要一定的光泽度以满足美观需求，因而会提高颜料含量，但高颜料含量又会恶化附着力和打印稳定性。

4、因此，在高落差uv喷墨打印体系中，高落差稳定性与涂层附着力之间存在难以兼顾的技术矛盾。目前市售常规uv墨水大多仅能优化单一性能，难以同时满足高落差打印稳定性与低表面能基材上的高附着力要求，限制了曲面工业印刷在高精度、高可靠性场景下的应用与推广。

技术实现思路

1、本发明的第一目的是提供一种高落差喷墨打印方法，用于解决现有曲面工业打印稳定性差、打印后附着力差的问题。

2、本发明的第二目的是提供一种适用于高落差喷墨打印的uv墨水，uv墨水应用于上述的一种高落差喷墨打印方法中。

3、为了实现上述第一目的，本发明提供一种高落差喷墨打印方法，打印方法包括以下步骤：将uv墨水通过打印机喷头喷射到打印基材上，对喷射到打印基材上的uv墨水进行固化；打印机的喷头与打印基材之间的距离不小于15mm；uv墨水在25℃下的比重大于1.1，粘度为35cp ~50cp，在25℃下的粘度与45℃下的粘度的比值为2.2~2.6，且在25℃、剪切频率104hz下的损耗因子tanδ为3~10。

4、本发明的打印方法中，打印机喷头与打印基材之间的间距大于常规间距，适用于曲面打印，避免头与形状不规则的承印工件发生碰撞损伤。结合独特的uv墨水，实现满足高落差打印稳定性与低表面能基材上的高附着力，具体的，本发明的uv墨水在25℃、剪切频率104hz下的损耗因子tanδ为3~10，在该区间内，墨水弹性与粘性趋于平衡，具备一定弹性回弹能力，墨滴飞出瞬间能产生强大的向内弹性回弹力，将拉长的墨尾迅速缩回主滴，防止因空气阻力导致的墨丝破碎。同时uv墨水在25℃下的粘度与45℃下的粘度的比值为2.2~2.6，45℃对应打印机喷嘴处温度，25℃为飞行环境温度，该粘度比值使得墨滴在飞行初期粘度迅速爬升，配合低tanδ特性，使墨滴形成稳定的弹性球体，确保在20mm距离下的飞行轨迹不偏移，进而两者结合保证了墨水在远距离喷射条件下不飘墨，打印精度高，墨层堆叠越高越厚实，内聚强度越大，抗外界剥离力越强，附着力表现越好，从而兼顾高落差打印稳定性与低表面能基材上的高附着力。

5、进一步的方案是，uv墨水包括丙烯酸酯低聚物和丙烯酸酯单体，丙烯酸酯低聚物为双官能度脂肪族聚氨酯丙烯酸酯，双官能度脂肪族聚氨酯丙烯酸酯在25℃下粘度为2000cp~8000cp；丙烯酸酯单体包括高比重单体和低收缩单体，高比重单体为比重在1.05以上的单官能度丙烯酸酯和/或双官能度丙烯酸酯单体，低收缩单体为固化收缩率小于10%的单官能度丙烯酸酯单体和/或双官能度丙烯酸酯单体。

6、本发明选用双官能度脂肪族聚氨酯丙烯酸酯，以控制墨水的粘度和损耗因子。在提供高物理粘度的同时，其化学交联收缩处于适中水平，为后续通过其他组分降低总收缩留下了空间，从而控制墨水在25℃、剪切频率104hz状态下的损耗因子tanδ处于3~10之间。

7、选用高比重单体增加墨滴质量惯性，使其在远距离飞行中具备更高的末速，抵御空气紊流，同时通过与双官能度脂肪族聚氨酯丙烯酸酯的协同，控制墨水从喷嘴到飞行环境的温粘比值处于2.2~2.6之间。低收缩单体的加入进一步提高附着力。

8、进一步的方案是，按质量百分比计，低收缩单体占uv墨水的20%以上。

9、进一步的方案是，低收缩单体为含有刚性环的单体，刚性环选自芳香环、脂肪环。

10、利用低收缩单体的刚性基团产生了显著的空间位阻，在聚合时产生巨大的空间位阻，极大地抑制了聚合物链段的紧密堆叠，从而将体系的整体聚合收缩率降至极低水平。收缩减少，内应力自然大幅降低，避免了固化收缩产生的内应力将涂层从基材拉起，涂层与基材的机械咬合和物理吸附作用得以牢固保持。

11、进一步的方案是，丙烯酸酯单体选自丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸异癸酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、4-丙烯酸羟丁酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、2-苯氧基乙基丙烯酸酯、邻苯基苯氧乙基丙烯酸酯、环三羟甲基丙烷甲缩醛丙烯酸酯、四氢呋喃丙烯酸酯、乙氧基化2-苯氧基乙基丙烯酸酯、丙烯酰吗啉、苄基丙烯酸酯、丙烯酸异冰片酯、4-叔丁基环己基丙烯酸酯、3,3,5-三甲基环已基丙烯酸酯、三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯、丙氧基化新戊二醇二丙烯酸酯中的至少一种。

12、选用上述丙烯酸酯单体能够在保证单体高反应活性与固化速率的同时，显著降低uv墨水固化过程中的体积收缩率，减少涂层内应力，提升墨水在金属、固化漆膜等低表面能基材上的附着力，避免涂层起翘、脱落；且各单体相容性优异，可有效调节墨水粘度与流变性能，兼顾高落差打印时墨滴飞行稳定性与基材润湿铺展性，使墨水兼具抗飘墨、高附着、低收缩、固化致密等综合优势，适配曲面工业品高精度印刷需求。

13、进一步的方案是，uv墨水包括光引发剂和其他助剂，光引发剂选自酰基膦氧化物和/或α-羟基酮，其他助剂包括分散剂，分散剂选自高分子量嵌段共聚物分散剂。

14、进一步的方案是，光引发剂包括酰基膦氧化物和α-羟基酮，酰基膦氧化物与α-羟基酮的质量比为（1:1）~（2:1）。

15、采用酰基膦氧化物与α羟基酮复配作为光引发体系，且控制二者质量比在1:1～2:1范围，可协同提升uv墨水的固化深度与表干速率，实现表层与深层同步高效固化，避免表干快、实干不足引发的附着力差、表面发黏等问题，配合高分子量嵌段共聚物分散剂，能有效稳定颜料粒子，降低团聚倾向，提升分散均匀性与储存稳定性，使墨水在高落差打印工况下仍具备优异的固化效率、涂层致密性与界面结合力。

16、进一步的方案是，其他助剂还包括附着力促进剂，附着力促进剂为硅烷偶联剂。

17、加入硅烷偶联剂作为附着力促进剂，进一步提高附着力。硅烷偶联剂分子一端（硅氧烷基）可水解并与金属、玻璃等基材表面的羟基形成牢固的si-o-si共价键；另一端（有机官能团，如氨基、环氧基）则参与墨水的uv固化反应，嵌入聚合物网络。这样，它在界面处形成了坚固的分子桥，极大地提升了化学附着力。

18、进一步的方案是，固化步骤中，uv光源的波长为300 nm ~400nm。

19、为了实现上述第二目的，本发明提供一种适用于高落差喷墨打印的uv墨水，uv墨水应用于上述任一方案所述的一种高落差喷墨打印方法中，uv墨水在25℃下的比重大于1.1，粘度为35cp ~50cp，在25℃下的粘度与45℃下的粘度的比值为2.2~2.6，且在25℃、剪切频率104hz下的损耗因子tanδ为3~10。

20、本发明的uv墨水通过加入上述比例的特定组分，调整合适的温粘梯度以及粘性/弹性比以保证墨水在远距离喷射条件下不飘墨，打印精度高，附着力好。