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                高速◤分散機_實驗室砂磨機_納米砂磨機_幹法研磨-廣東⊙派勒智能納米科技股份公司

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                帶您走進噴墨墨水世界

                2018-07-02 派勒智能 7174

                德國PuhlerGroup, 派勒國際∏控股集團 - 廣州派勒機械設備有限公司大中華區銷售總監)

                在數字技∑ 術快速發展的今天,由於噴墨打印機¤¤△價格便宜,打印制量高,已成為辦公和家庭的主要選擇。噴墨打印機市場的增大,促使噴墨墨水的應用在過去幾年裏得到迅▲速成長,主要體現在噴墨墨水應用各領域在噴墨系統的技術能力得到了提高,更快、更高分辨率的噴墨設備與新推★出的噴墨墨水和打印介質的商品化產品都有驚人的增長。噴墨打印技術中三部分組成:噴墨打印機、打印墨水和噴墨打印接收介質。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,噴墨墨水是數字影像技█術輸出的重要要素,對數碼影像輸出的硬拷貝的質量起著↓至關重要的作用。下面就對噴墨墨水做一個簡單的介紹。

                一、 噴墨墨水的分類及組成

                噴墨墨水一般可分為顏料型墨水與染料型墨水兩大類,染料型墨水的染料完全溶解或分散在介質中,而顏料型墨水的色素顆粒則是漂浮或懸浮在介質中。

                顏料型墨水與染料型墨水性能對比

                1 當同時使用黑色染料型墨水和彩〓色染料型墨水時,會發生該≡現象(左圖所
                示)。

                1)黑色字跡向黃色區域擴散

                2)打印文字和線條的邊緣不光滑

                而用黑色顏料型墨水和彩色染料型墨水打印則字體邊緣光滑銳利(右圖所示)。

                這是由於染料型墨水由於其本身的特性,很容易受所用紙張的類型和質量的影響,紙纖維在一定程度上ξ 會吸收染料墨水。若使用高纖維含量的非光面紙進行打印,字跡邊←緣則會有毛邊。而顏料型墨水含有懸浮於水中的色素顆粒,顆粒細小得足以通過卐細微的噴嘴,卻太大而不能在紙上散布,因此色素顆粒只是停留在紙纖維的表面。

                1)顏料型墨水比染料性墨水具有更好的耐光性

                2)顏料性墨水的耐水性也比染料性墨水好得多

                3)顏料型墨水的不足之處在於:色素可以從紙上擦掉,所以它不耐臟,而且不能用於官方文件。色素型墨水◇目前暫時也不適用於幻燈片上,因為它不易〒幹且在底片上的黏附力不足。

                一般地,任何墨№水都包括以下成分: 溶劑 (水性、溶劑型或油性) 、染料 (液體、粉末) 或顏料 、添加劑——主要有以下幾種:

                1 保濕劑:防止墨水在打印前幹掉

                2)防腐劑:防止細菌、真菌的生長

                3)用於控制 pH值的添加劑;

                4)用於調節粘度的添加劑;

                5)使墨水︼具備特殊性能的添加劑,為商業機密@ @ 。

                生產優質噴墨墨水所需水質的╳要求:

                1、水質要求極為純凈:電導率 < 0.2 μS (微西門子) ,這說明水質比汽車電池水更好 甚至比醫用蒸餾水還要好)

                2、硬度要低;

                3pH- 要求為中性 (大致為7 )

                4、需使用特殊的水質凈化設備,如 反滲透和離子交換,步驟一: 反滲透,水處理量:400l凈化水/ h @ 10μS ,步驟二:離子交換,水處理量400l凈化水/ h @ 0.1 μS ,除了高純凈水質外,所用的溶劑純度也需大於99.5 %

                二、噴墨墨水的主要性能

                噴墨墨水的主要性能有:色彩 (黑色, 青色, 黃色, 洋紅色...)、幹著時間、光密度、每種顏色的亮度、成套墨水的色∩度 (用於相同彩色墨盒的墨水) 和耐光性。

                1、墨水的色度 color metric, gamut

                若兼容墨水的色調與原裝墨水的不同,則就黑色墨水而言,大多數人(終端用戶)將不會辨出其中的差別,若打印只用一種獨立的顏色(圖表,彩色文本標題,線條等),敏感度也不會很高,若打印多種顏色的圖片和▅照片,僅一種墨水的顏色差異就會影響整副圖象★的效果。

                2、光密度

                光密度表明打印文本的黑度。如下圖,由原裝惠普墨盒的光密度的發展趨勢說明,終端客戶對打印質量的要求在不斷地提高。

                另外,顏料型墨水同染料型墨水相比有更高的光密度,因此,顏料型墨水打印出的文本黑度更好,效果更佳。

                3、耐光性

                耐光性—亦稱作耐紫外光性,是墨水的特性之一,受多■種原因影響,如:

                (1)打印品在陽光下的曝曬時間

                (2)色譜與光∞強度

                (3)所用的打印介質

                (4)周圍環〓境的其他影響因素

                染料型墨水的褪色程度取決於基本色和其配方中的防褪色成分,而顏料型墨水長期內看不出明顯褪色。不同顏色的染料耐光性也不盡相同。一般來說,大多數蘭色和青色染料不易褪色,黃色染料次之,最不耐→光的是紅色和洋紅色染料。由此可知,打印品使用染料型墨水,則其褪色與色彩的變化相關,打印品越褪色就越呈蘭色。

                三、噴墨墨水的理化參數

                理化參數影響墨水的流變特性以及在墨盒中的功能。色度表現打印輸出的色彩品質,形成視覺效果。墨水的流變特性及色度決定了噴墨打印的品質。墨水的理化參數主要有表△面張力、粘度、PH值、電導率、比重、色度等。

                為保證產品的高品質和穩定性,應使用Ψ精密的儀器對每批墨水的品質進行檢測,詳細記錄產品質檢報告(Batch Certificate)。以下詳細說明墨水的理化特性對打印品質的影響。

                1、表面張力(界面張力)

                沿著液體表面,垂直作用於單位長度上的緊縮力,稱為表面張力。

                表面張力對於打印機墨盒和噴頭中墨滴的大小以及墨水的流ξ 動是非常重要的。低表面張力的液體比高表面張力的液體有更好●的潤濕特性。水的表面張力約72 mN/m,通常的水基染料型墨水的表面張力範圍為2640 mN/m,一些黑色墨水可達5055 mN/m 甚至更高(20℃條件下測試)。墨水的表面張力和墨盒內的海綿關系非常密切,為保證墨水的流動順暢,墨水的表面張力和墨盒內海綿的物理特性@必須配合。通常情況下,在沒有進行性能測¤試之前,不應當隨意◇更換海綿。

                2、粘度

                所有的液體對於形狀的改變都有一定的阻力。這種液體內部的摩擦特性被稱作粘度。

                粘度表征墨水的流動特性。稀的液體的粘度低,濃的、流動慢的液體粘度高。墨水需要多大的粘度是與打印機/打印機噴頭/墨盒的◣要求有關,相應的還有表︼面張力以及對打印品質的要求。

                表面張力和粘度都影響打印過程中墨水在墨盒中的流動,尤其是內部有海綿的墨盒,也會影響打印的品質包括墨水在不同紙質上的滲透。每一種不同的打印機或打印噴頭甚至是打印技術都需要墨水有特定的表面張力和粘度,因此所有的墨水都必須根據特定的〓要求來研◣發、配制,這就是不存在通用墨水的原因。

                3pH

                墨水ω通常的pH值範圍是4.59。若 pH 值過低 (酸性),墨∩水會腐蝕墨盒;反之,若 pH 值過高(堿性) 會產生額外的鹽而降低墨盒的使用壽命 (腐蝕) 並提高了電導率。在通常情況下,用作填充使用的墨水應與原裝墨水有相同的pH值範圍,才有可能同墨盒內部殘余的原裝墨水相兼容(如果墨盒內部沒有清潔的話)。並且,為保證墨水良好的穩定性,墨水的PH值必須與染料所需的∞PH值相當。

                4、電導率

                電導率是電阻的倒數㊣▅,其單位是西門子,通常是微西↘門子μS和毫西門子mS。對於電解質溶液而言,置面積為1m2的兩個平行電極於電解質溶液中,兩電極間的距離為1m時的電導即為該溶液的電導率。

                它表明了墨水中離子濃度的大小。通常公用水的電╱導率為6001800μS,這決定於無機鹽的濃度(鈉、鉀、鎂鹽等)。墨水中的無機鹽過多,容易在噴嘴處形成結晶,而造成墨盒的∞損害◆。因此用於制墨水的去離子水的電導率為0.210μS。但是墨水卻有較高Ψ 的電導率,因為墨水組成中的染料(有機鹽)具有離子特性。但是染料的離子性不會象無機鹽一樣對墨盒造成損害。

                5、比重

                比重由墨水中不同的組成所決定,通常在1.01.08 g/cm3之間。密度對於計算墨水的表面張力是很重要的,但其本身幾乎並不影響↑墨水的功能。

                6、色度

                Lab色彩空間是最通用的測定墨水顏色和比較不同顏色差別的色彩系統。在三位坐標中,一根軸從左到右-a---+a(綠到紅),另一根軸從後到前+b——-b(黃到蘭),第三根從上到下的叫L軸(表示亮度)。坐標系中的每一個點表示一種顏色。檢測儀器是光度計,即使是非∏常接近的兩種顏色的差異(肉眼無法辨認的表示兩種顏色的差別。

                但是,由於紙的種類不同ξ,顏色也會有所差別。為保證ILT墨水與原裝」墨水在色彩表現上有最為接近的效果,在進行∞色度檢驗時,ILT會選用同原裝相同的紙,例如在檢測EPSON兼容墨水時,ILT會使用EPSON專用打印紙,而檢測HP兼容墨水時,則會選擇HP專用打印紙。

                在數字技術快速發展的今↙天,由於噴墨打印機價格便宜,打印制量高,已成為辦公和家庭的主要選擇。噴墨打印機市場的增大,促使噴墨墨水的應用在過去幾年裏得∮到迅速成長,主要體現在噴墨墨水應用各領域在噴墨系統的技術能力得到了提高,更快、更高分辨率的噴墨設∏備與新推出的噴墨墨水和打印介質的商品化產品都有驚人的增長。噴墨打印技術中三部分組成:噴墨打印機、打印墨水和噴墨打印接收介質。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,噴墨墨水是數字影像技術輸出的重要要素,對數碼影像輸出的硬拷貝的質量起著至關重要的作用。下面就對噴墨墨水做一個簡單的介紹。

                四、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①擇好合適的溶劑(或分散劑)和著色劑(染料或顏料),再根據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,然後依次加入水溶性及適當的添加劑、攪拌、靜置、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、雜環化合物、芳香〓族羧酸、無氯酚鈉後,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ω質的墨水,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)混合各組分並加入一定量的水中,調節到研磨所必需的粘度;
                2)在常規研磨機中(如派勒超細納米珠磨機),循環研磨直至到達所需細度;
                3)轉移∴到混合器中,加水直∞至達到配方要求的水量;
                4)過濾。

                例二:Epson公司推▅出的以顏料為著色劑的墨水:

                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中混合;
                (2) 在液體壓力大於1×107kg/m.sec2下使得到的分散相通過小孔進入到分散小室內,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卐濃度。

                註:上述只是舉例,未必準確。

                3、納米技術與墨水

                染料√組分易晶析,從而◆導致噴墨頭堵塞,造成不可修復的打印機故障。

                運用納米超微技術粉①碎,分散,乳化手段,將以高色素碳黑為主體組分,以化學試劑為輔助組分,以水為溶劑的合理配方,形成穩定的膠體分散體系---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度凍後復↑原,墨水性能不變;
                5)適應性廣。

                納米技術的→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)加載於懸浮液加壓後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,相向對撞後分流流出。由於液體的流速很高,(壓力為700公斤,時速為300M/S)流體相向對撞時對界面產生約450兆帕的」沖擊波,從而激勵金剛石晶片產生高頻超強超聲波場(生化學※理論),使懸浮液中被加工物顆粒瞬間粉碎、分散、乳化、合成。

                五、噴墨墨水的深入探討

                在業內,噴墨打印機墨水的應用已經是十分普及,無論是國外進口兼容墨水及國產墨水,在生產、檢驗及應用方面十分廣泛,特別是質優價廉的國產墨水在各方面也趨〗於成熟。但是由於國內具有統一指導性的國家相↙關標準沒有出臺,因而,良莠不齊的產品對用戶的使用造成很大的不便。現結合相關的生產實踐經驗,對墨水從制造、檢測、應用等方面進行探討,總結出噴墨墨水解決方案,期望ω 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∏產控制解決方案

                1)研發設備

                派勒超微細納米研磨機、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、模擬絮凝沈降過濾。
                墨水處理:超①聲波消泡,老化測試。

                3)品質控制
                ISO9001國際質量體系控制等。

                2、品質檢驗解決◤方案

                1)墨水測試pH值、粘度、表面張力、電導率、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、揮發性、穩定性(色劑穩定性、耐候性等)、無毒性等方面】測試。

                2)打印測試:色密度、流暢性、快幹性、滲透性、分辨率、色彩過渡、色彩穩定性(耐曬、抗紫外線、防水、耐摩擦↓穩定性)等。

                3、墨水應用解決方案

                1)耗〗材生產商配套、應用解決方案

                2)用戶應用解決ω方案

                重點對墨水檢驗和應用方面進行探討;墨水應用解決方案:墨盒生產用墨水解決方案。
                ①生產墨盒對墨水的要求:

                a 墨水與各種墨盒物料的兼容匹配性 (塑料殼體、海綿、矽膠密封圈、過濾篩網、彈簧、鋼珠等)

                目前墨盒使用∴的海綿的成分大多是聚氨酯,要求墨水中的化學成分不與聚氨酯產生化①學反應,可通過老化實驗來驗證長時間有無化學變化。對過濾網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率值來判斷,如果電導率過高就可能對不銹鋼產生鹽腐蝕或者產生電化學反應現象,導致對不銹鋼材料產生腐蝕,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生反應【,(塑殼的成分包括PPPSABS),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整墨水的粘度或表ㄨ面張力來改變,或者選用與墨水相適應的海綿及木※棉芯;另外也可能是墨水穩定性不好,墨水產生絮凝沈澱↑,將過濾網或噴頭堵塞,造成打印不暢,這是因為墨水中的其他可溶性雜質產生電化學反應,形成凝聚,或者是墨水中的溶劑揮發性強,染料或顏料結晶析出造成的打印←堵塞;另外兩種情況跟墨盒的結☆構、噴嘴處的儲墨腔及噴嘴結構有關,產生氣泡,導致下墨〖不暢(例如無海綿墨盒),以及打印頭本身的老化程度有▼關〇,這裏暫不陳訴。

                六、噴墨墨水的應用領『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用越來普及,領域月來越寬闊,並且在許多用途中還有專門開發的墨水類型。噴墨印刷將是今後發展最快的領域之一。噴墨技術用於印刷領域的優點●首先是對於短期生產和可變數據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在各種材質上的印刷,比如不同種類的紙張、硬紙板,也可以在非吸收性材質如塑料等上進行印刷,第三生產優勢主要體現在無需制版,生產工藝簡化成本降低,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。業內人士預測到2010年,數字印刷占所有印刷@的比例將達到20%,其中噴墨印刷將占據極大份額。

                噴墨印刷與▼傳統印刷技術的結合,使諸如照片、瓷磚印刷、短期紡織品、標簽、裝飾塗料和電器制造等的新用途的噴墨技術運用成為可能。寬幅噴墨成像是發展最快的噴墨技術之一,預計增長達到10%-20%。噴墨墨水♀應用的新領域主要是寬幅噴墨印刷。寬幅噴墨印刷正在廣泛應用於各種新用途中,因而噴墨ㄨ墨水在寬幅打印市場中的增長是其它領域噴墨墨水增長的數倍。

                平板技術與自外固化噴墨墨水技術的應用為噴墨技術應用領域的擴大提供了新的可能,環保、耐候耐久性能及在各類基材上印刷的可靠性,包括硬質材料上印刷的能力使得噴墨開發商看到了新的市場】機會。

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