噴墨打印技術(shù)中三部分組成:噴墨打印機、打印墨水和噴墨打印接收介質(zhì)。噴墨墨水影響噴墨打印圖像的色彩鮮艷性、耐水性、耐光性和保存特性,噴墨墨水是數(shù)字影像技術(shù)輸出的重要要素,對數(shù)碼影像輸出的硬拷貝的質(zhì)量起著至關(guān)重要的作用。下面就對噴墨墨水做一個簡單的介紹。
一、噴墨墨水的制造方法及測試
噴墨墨水的配制最主要的是選擇好合適的溶劑(或分散劑)和著色劑(染料或顏料),再根據(jù)不同類型的墨水加入一定的添加劑。
1、染料型墨水的配制(水基墨水)
首先將染料充分溶解在去離子水中,然后依次加入水溶性及適當?shù)奶砑觿嚢琛㈧o置、過濾即可。
工藝過程:
(1)取89~90度去離子水,加入直接黑染料,攪拌1小時。
(2)按配方劑量依次加入多元醇、雜環(huán)化合物、芳香族羧酸、無氯酚鈉后,攪拌1小時。
(3)靜置4天即得。
2、顏料型墨水的配制
例一:為得到更優(yōu)質(zhì)的墨水,分散染料和顏料最好是超微細顆粒(納米級),這就要求用到粉碎、研磨步驟,例如球磨。其工藝過程可以是:
(1)混合各組分并加入一定量的水中,調(diào)節(jié)到研磨所必需的粘度;
(2)在常規(guī)研磨機中(如派勒砂磨機),反復(fù)研磨直至到達所需細度;
(3)轉(zhuǎn)移到混合器中,加水直至達到配方要求的水量;
(4)過濾。
碳黑15克,苯乙烯丙烯酸共聚物3克,三乙醇胺7克,水75克。
制備過程:
(1) 將碳黑與分散劑在分散介質(zhì)中混合;
(2) 在液體壓力大于1×107kg/m.sec2下使得到的分散相通過小孔進入到分散小室內(nèi),在周圍液體的壓力小將顏料粒子粉碎;
(3) 離心過濾得顏料粒子大小均一的分散體系;
(4) 將分散液稀釋到所要求的濃度。
注:上述只是舉例,未必準確。
3、納米技術(shù)與墨水
染料組分易晶析,從而導(dǎo)致噴墨頭堵塞,造成不可修復(fù)的打印機故障。
運用納米超微技術(shù)粉碎,分散,乳化手段,將以高色素碳黑為主體組分,以化學(xué)試劑為輔助組分,以水為溶劑的合理配方,形成穩(wěn)定的膠體分散體系---溶膠,墨水的平均粒徑為66納米,該墨水的特點:
(1)不堵頭;
(2)不褪色;
(3)不銦水;
(4)耐侯性強:零下20度凍后復(fù)原,墨水性能不變;
(5)適應(yīng)性廣。
納米技術(shù)的工作原理是:將被加工物配成懸浮液,利用高壓泵(工作壓力為100公斤——1500公斤)加載于懸浮液加壓后以高速度分成兩股流進入或三片直徑為8公分的人造單晶金剛石片之間組成的各種通道中,相向?qū)ψ埠蠓至髁鞒觥S捎谝后w的流速很高,(壓力為700公斤,時速為300M/S)流體相向?qū)ψ矔r對界面產(chǎn)生約450兆帕的沖擊波,從而激勵金剛石晶片產(chǎn)生高頻超強超聲波場(生化學(xué)理論),使懸浮液中被加工物顆粒瞬間粉碎、分散、乳化、合成。
二、噴墨墨水的深入探討
在業(yè)內(nèi),噴墨打印機墨水的應(yīng)用已經(jīng)是十分普及,無論是國外進口兼容墨水及國產(chǎn)墨水,在生產(chǎn)、檢驗及應(yīng)用方面十分廣泛,特別是質(zhì)優(yōu)價廉的國產(chǎn)墨水在各方面也趨于成熟。但是由于國內(nèi)具有統(tǒng)一指導(dǎo)性的國家相關(guān)標準沒有出臺,因而,良莠不齊的產(chǎn)品對用戶的使用造成很大的不便。現(xiàn)結(jié)合相關(guān)的生產(chǎn)實踐經(jīng)驗,對墨水從制造、檢測、應(yīng)用等方面進行探討,總結(jié)出噴墨墨水解決方案,期望對耗材廠商及用戶具有一定的借鑒意義,以期獲得拋專引玉的作用。
1、生產(chǎn)控制解決方案
(1)研發(fā)設(shè)備
量子分析儀、分光光度計、色譜儀、超聲探測器、表面張力計、粘度儀、電導(dǎo)率儀、老化實驗機等。
(2)制造控制
色劑提純:色劑篩選,除鹽、精制、提純。
凈化設(shè)備:對水進行超細過濾、離子交換、電滲析、反滲透過濾。
墨水過濾:真空無塵納米過濾、模擬絮凝沉降過濾。
墨水處理:超聲波消泡,老化測試。
(3)品質(zhì)控制
ISO9001國際質(zhì)量體系控制等。
2、品質(zhì)檢驗解決方案
(1)墨水測試pH值、粘度、表面張力、電導(dǎo)率、材料兼容性(塑料兼容性、海綿兼容性、黏合劑兼容性等)、墨水兼容性、揮發(fā)性、穩(wěn)定性(色劑穩(wěn)定性、耐候性等)、無毒性等方面測試。
(2)打印測試:色密度、流暢性、快干性、滲透性、分辨率、色彩過渡、色彩穩(wěn)定性(耐曬、抗紫外線、防水、耐摩擦穩(wěn)定性)等。
3、墨水應(yīng)用解決方案
(1)耗材生產(chǎn)商配套、應(yīng)用解決方案
(2)用戶應(yīng)用解決方案
重點對墨水檢驗和應(yīng)用方面進行探討;墨水應(yīng)用解決方案:墨盒生產(chǎn)用墨水解決方案。
生產(chǎn)墨盒對墨水的要求:
a 墨水與各種墨盒物料的兼容匹配性 (塑料殼體、海綿、硅膠密封圈、過濾篩網(wǎng)、彈簧、鋼珠等)。
目前墨盒使用的海綿的成分大多是聚氨酯,要求墨水中的化學(xué)成分不與聚氨酯產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng),可通過老化實驗來驗證長時間有無化學(xué)變化。對過濾網(wǎng)等不銹鋼物料在墨水中做浸泡實驗,可以通過控制墨水的電導(dǎo)率值來判斷,如果電導(dǎo)率過高就可能對不銹鋼產(chǎn)生鹽腐蝕或者產(chǎn)生電化學(xué)反應(yīng)現(xiàn)象,導(dǎo)致對不銹鋼材料產(chǎn)生腐蝕,這說明墨水存在潛在的危害性。墨水中的溶劑和助劑是否對塑殼成分產(chǎn)生反應(yīng),(塑殼的成分包括PP、PS、ABS等),對焊線的滲透性等。對其他物料也作相似的老化實驗,來驗證墨水與物料的相容性。老化實驗條件應(yīng)該全面模擬各種耐侯條件(例如高、低溫,濕度、壓強、光照等)。
b 墨水打印流暢性(海綿、木棉芯)
墨水的打印流暢性主要影響因素有四點:墨水與海綿、木棉芯的兼容匹配性,這部分主要可以通過調(diào)整墨水的粘度或表面張力來改變,或者選用與墨水相適應(yīng)的海綿及木棉芯;另外也可能是墨水穩(wěn)定性不好,墨水產(chǎn)生絮凝沉淀,將過濾網(wǎng)或噴頭堵塞,造成打印不暢,這是因為墨水中的其他可溶性雜質(zhì)產(chǎn)生電化學(xué)反應(yīng),形成凝聚,或者是墨水中的溶劑揮發(fā)性強,染料或顏料結(jié)晶析出造成的打印堵塞;另外兩種情況跟墨盒的結(jié)構(gòu)、噴嘴處的儲墨腔及噴嘴結(jié)構(gòu)有關(guān),產(chǎn)生氣泡,導(dǎo)致下墨不暢(例如無海綿墨盒),以及打印頭本身的老化程度有關(guān),這里暫不陳訴。
三、噴墨墨水的應(yīng)用領(lǐng)域及展望
噴墨墨水所包括的水性噴墨模式、溶劑型噴墨墨水和自外固化噴墨墨水的應(yīng)用越來普及,領(lǐng)域月來越寬闊,并且在許多用途中還有專門開發(fā)的墨水類型。噴墨印刷將是今后發(fā)展最快的領(lǐng)域之一。噴墨技術(shù)用于印刷領(lǐng)域的優(yōu)點首先是對于短期生產(chǎn)和可變數(shù)據(jù)的印刷的可操作性及低成本,其次噴墨印刷使無接觸印刷可以實現(xiàn)在各種材質(zhì)上的印刷,比如不同種類的紙張、硬紙板,也可以在非吸收性材質(zhì)如塑料等上進行印刷,第三生產(chǎn)優(yōu)勢主要體現(xiàn)在無需制版,生產(chǎn)工藝簡化成本降低,此外噴墨印刷對墨水有較寬的選擇性,如水性噴墨墨水、溶劑型墨水等等。業(yè)內(nèi)人士預(yù)測到2010年,數(shù)字印刷占所有印刷的比例將達到20%,其中噴墨印刷將占據(jù)極大份額。
噴墨印刷與傳統(tǒng)印刷技術(shù)的結(jié)合,使諸如照片、瓷磚印刷、短期紡織品、標簽、裝飾涂料和電器制造等的新用途的噴墨技術(shù)運用成為可能。寬幅噴墨成像是發(fā)展最快的噴墨技術(shù)之一,預(yù)計增長達到10%-20%。噴墨墨水應(yīng)用的新領(lǐng)域主要是寬幅噴墨印刷。寬幅噴墨印刷正在廣泛應(yīng)用于各種新用途中,因而噴墨墨水在寬幅打印市場中的增長是其它領(lǐng)域噴墨墨水增長的數(shù)倍。
平板技術(shù)與自外固化噴墨墨水技術(shù)的應(yīng)用為噴墨技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域的擴大提供了新的可能,環(huán)保、耐候耐久性能及在各類基材上印刷的可靠性,包括硬質(zhì)材料上印刷的能力使得噴墨開發(fā)商看到了新的市場機會。
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