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墨水稳定性压倒一切

墨水稳定性压倒一切
虽然业内价格低廉的墨水遍布市场,但最终用户仍然关注的是高性价比的墨水,也就是价格合理,质量稳定的墨水。
 
优墨集团研发工程师披露一套合格的喷墨墨水应具备以下性质:良好的稳定性、适宜的粘度、PH值、电导率与表面张力、颜色间渗透轻微、干燥时间短、与设备不起化学反应、无味、安全。
 
对于用户日常关注的墨水稳定性,往往包括墨水的兼容性,长期打印稳定性(墨水流畅性),储存稳定性和打印图档的保存稳定性(抗褪色性能)。优墨集团工程师在此结合相关理论及生产实践经验,从应用角度,来做进一步概括性的探讨。
 
优墨墨水稳定性
 
 
一、选择兼容性好的墨水。
 
材料兼容性:墨水与各种墨盒物料的兼容匹配性(塑料壳体、海绵、硅胶密封圈、过滤筛网、弹簧、钢珠等)目前有棉墨盒使用的海绵的成分大多是聚氨酯,要求墨水中的化学成分不与聚氨酯产生化学反应,可通过老化实验来验证长时间有无化学变化。
 
对过滤网等不锈钢物料在墨水中做浸泡实验,可以通过检测墨水的电导率值来判断,如果电导率过高就可能对不锈钢产生盐腐蚀或者产生电化学反应现象,导致对不锈钢材料产生腐蚀,这说明墨水存在潜在的危害性。墨水中的溶剂和助剂是否对塑壳或连供套件、管线成分产生反应,(塑壳的成分包括PP、PS、ABS等),对焊线或粘结点的渗透性等。对其他物料也应作相似的老化实验来验证墨水与物料的相容性。老化或者破坏实验条件应该全面模拟各种耐侯条件(例如高、低温,湿度、压强、光照、振荡、跌落等)。以上工作都需要墨水生产厂做详尽的工作,与墨盒及连供厂商密切配合,以确保墨水品质及提高与墨盒(海绵)、连供套件的兼容适应性,减少用户使用过程中的诸多打印质量问题。
 
不同厂墨水之间的兼容性:不同墨水相混合,染料与染料之间,染料与颜料之间,各种溶剂之间,不同类型的助剂之间,染料与溶剂之间是否存在相溶性,都要进行稳定性实验,来确保墨水的兼容性。否则,可能产生化学变性,使墨水稳定性下降,甚至墨水中的色基结晶析出,影响正常使用。
 
小结:在实际应用中,比如经墨盒再生及连供补充墨水过程后,上机打印很容易出现打印不流畅现象。当然除了再生及添加方法的影响之外,很多原因是墨水与墨水、墨水与墨盒或连供材料的兼容性不好而导致的打印不流畅,高品质的墨水在生产过程中往往注重选材,加强兼容性检测。因此推荐用户在使用时,除了注重适当的添加方法外,还要注重选择高品质的墨水,以提高打印流畅性和品质。
 
优墨墨水
 
 
二、高负荷打印稳定性:这种打印稳定性需要经过高强度、高负荷、大量打印,来检测墨水的流畅性,很多大打印量使用连供的用户就是体验者。
 
打印流畅性主要影响因素有如下几点:墨水与海绵、木棉芯的兼容匹配性,这部分主要可以通过调整墨水的粘度或表面张力来改变,或者选用与墨水相适应的海绵及木棉芯。在高负荷打印过程中(例如制作全幅色块连续打印),有可能因为海绵或木棉芯的释墨性不够而造成打印断线。另外也可能是墨水体系不稳定,墨水中杂质产生絮凝沉淀,将过滤网或喷头堵塞,造成打印不畅。可溶性有机高分子焦油杂质存在墨水体系中,这是墨水潜在的质量隐患,长期打印凝聚的微观杂质附着在滤网上或者在打印头的储墨腔中,打印就会出现断线现象。因高强度打印,墨水长时间高温喷射,某些添加剂(有些墨水色浆或色粉中的添加助剂)发生分解,导致墨水体系破坏,染料析出而堵塞喷头。对于墨水体系中消泡或抑泡性不好,高强度打印而使在储墨腔或喷嘴处产生的气泡无法及时消除,导致打印断线。(这就是为什么有时用调整程序大墨量清洗后要放置一段时间才能正常打印)另外两种情况跟墨盒的结构、喷嘴处的储墨腔及喷嘴结构有关,产生气泡,导致下墨不畅(例如无海绵墨盒),以及打印头本身的老化程度有关。 
 
小结:在墨水实际使用过程中,特别是那些使用连供的经常有高强度打印任务的用户,应尽量选择高品质的墨水,以避免造成打印中经常断线甚至造成打印头高损耗而导致腐蚀、斜喷、堵头现象。
 
墨水稳定性
 
三、储存稳定性好的墨水(不堵头、对喷头的腐蚀程度、耐寒性、耐高温性、间歇打印稳定性、长期保存稳定性)色基本身特性影响墨水稳定性:以染料墨水为例,Cyan,青色。
 
就原材料来说,基本上是CI.Direct blue 199(主色),acid blue 9(调色)。包括原厂墨水也采用 direct blue 199.该染料具有很好的耐晒特性和纯正的色光。从染料合成来看,铜酞菁与氯磺酸进行氯磺酰化反应,氨解,盐析(或直接处理)而得。本身这类染料合成控制难度大,会产生其他副产物,很难将其分离出去。这就对墨水生产带来很大的弊病。既然如此,怎样保证客户青色墨水的品质稳定性,这就是墨水厂要解决的问题。这一点可以通过多种角度解决这一问题。包括改进染料合成、染料后处理,改进墨水过滤工序,加强墨水检测等等。Magenta,洋红色。 
 
目前来说,基本上是reactive red 180,reactive red 195,reactive red 245,acid red 52等等。为什么大多选用活性染料,因为活性染料色彩鲜艳,色光纯正。然而,从染料特性来说,活性染料稳定性不好,很容易水解。水解时,导致pH值降低,墨水中的染料在墨水体系中溶解度就降低。甚至有的墨水在经过3个月后,pH值要降低到5左右,这时墨水中的染料可能要析出,出现打印质量问题。怎样解决这一问题呢,也有多种途径。比如,在墨水体系中加入稳定剂等,但这种办法只能缓解一部分问题,不能从根本方面解决。最好的解决方法,例如,优化染料合成及后处理,封闭活性基,更换更好的染料,改进墨水过滤工序,加强墨水检验等。Yellow,黄色。目前来说,基本上是DY86,DY132,AY23等(还要使用DY107,DY169等)。之所以墨水厂家选择两种或多种染料进行混配调制墨水,是要兼顾墨水的色饱和度及色光纯正。
 
就上述三只染料来说,第一只具有很好的耐晒牢度,第二只是墨水的主色(原厂墨水也采用这只染料),第三只是调整色光使用的。但是,从染料合成及结构来看,第一只生产比较麻烦,后两只如果染料合成不好的话,到温度发生骤变,可能体系不稳定。特别是第三只染料配制的墨水在长期使用时会存在潜在的问题。而很多厂家为了图降低墨水成本,选择了价格相对便宜的第三只染料,可能墨水的稳定性会收到影响。为了解决以上问题,就要优化染料后处理,改进墨水过滤工序,加强墨水检验等。Black,黑色。目前来说,最好的首推Bayer black SP,以及Spectra 0994S,BASF 等等。就SP来说,他是由3 只黑色,2只其他颜色混合的黑色色浆。黑度好,稳定性好。出现的质量问题最少。但是,墨水厂在生产控制过程中也要注意一些特殊环节。有些厂家,为了降低成本,通过降低染料加入量,这样墨水的饱和度降低了,颜色浅了,但成本大大的降低了。Light Cyan,淡青色,浅色的色饱和度大约是深色的1/3左右。色基与深色相同。相对来说,浅色墨水的稳定性是较深色更好的,因为染料或颜料墨水中的含量少。但是为什么有些墨水仍然存在一些问题呢,主要是浅色墨水的溶剂量多,在实际生产控制过程中,没有调控好表面张力和黏度,而影响流畅性。
 
Light Magenta淡洋红。这种墨水的特性同样传承深色墨水的特性及淡青色墨水的部分技术指标,虽然是色基用量少,但是生产及品质控制方面同样不可掉以轻心。染料合成,喷墨染料合成方式的不同,也可能影响配制的墨水稳定性。例如,用Li+就比Na+盐析置换的染料配制的墨水流程性好,当然这是喷墨染料以及墨水厂商的事情,但是一味从众低价位的墨水,可能墨水及原料的品质就会打折扣,因此高品质的墨水,成本自然较高。这方面这里就不过多阐述了。 
 
色基纯度影响墨水的稳定性:墨水的色基(染料、颜料)在生产合成过程中,由于原料不纯或合成反应生成的中间产物(例如有机高分子焦油),不可溶的可以过滤出,对于可溶性的焦油物质如果没有经过特殊方法除掉(重结晶、超滤膜分离等),在墨水的长期使用过程中可能产生电化学反应,出现絮凝沉积,很容易积聚在墨盒的滤网上或者积聚在打印头中的储墨腔中。参考电导率数据评测墨水稳定性:染料/颜料合成过程中原材料带入的无机盐、合成反应产生的无机盐、染料析出加入的无机盐等等有害无机盐都要经过脱盐处理,另外,墨水中的添加溶剂、助剂也要控制纯度,控制有害金属离子和有机杂质的含量。
 
墨水的电导率如果过高,含有的无机盐就过多,如果其中与无机盐结合的是氯离子含量过高,那么对打印头就存在着潜在的腐蚀性;另外导致墨水体系产生电化学反应,可能使染料结晶析出,积聚在过滤筛网上或打印头的储墨腔里,从而导致 打印断线或堵塞喷头。助剂、表面活性剂影响墨水稳定性:表面活性剂选用也要慎重,它的纯度和稳定性也影响着墨水的稳定性。表面活性剂中未完全反应物和氧化杂质会导致活性成分水解,活性含量降低,导致分散能力下降,造成色基凝集;含硫氧化杂质的存在,会导致印品易褪色、变色,耐候性差;活性成分的水解、氧化性杂质、含硫杂质存在,它们相互影响使墨水PH下降,影响墨水的稳定性。
 
特别是目前的颜料墨水的原料基本上都是色浆,墨水厂在配制墨水时,添加的溶剂及助剂一定要与原料色浆的体系要匹配,否则要影响墨水体系的稳定性。耐候性在墨水稳定性中的重要作用:墨水在储藏、运输过程中可能长时间经受高、低温条件,所以墨水生产、检测中应对耐侯性进行评测,来保证墨水的稳定性。例如在体系中适量添加合适的杀菌剂等。如果这方面做不到,可能使墨水的稳定性和保质期受到影响。小结:高品质的墨水与低端墨水最根本的区别是体现在储存稳定性方面。特别是用户购买的墨水经过恶劣运输、储存过程(高低温等)或在不寻常的环境(高温、潮气等)下使用,或者长期不用后再使用,可能低品质的墨水就要出现很多麻烦。墨水本身特性方面,可能对使用者来说,并不了解太多,而最终使用用户最关心的是高性价比的墨水。 
 
墨水稳定性
 
四、印品的稳定性(防水、耐晒、耐臭氧、耐汗渍、耐摩擦、耐刮蹭等)色基本身特性影响印品耐侯性:喷墨染料、颜料本身的分子结构特性决定本身的染色坚牢度,也就是说染料、颜料本身的染色坚牢度等级高,体现的外在性能就优良;其次,打印介质本身特性的影响,比如介质涂层的性能很大程度决定了墨水的打印质量;最后,墨水的配方,墨水溶剂、助剂中的添加剂对墨水进行表面处理,也可增加打印图档的保存持久性。打印介质对印品耐候性的影响:使用微孔介质打印的图档相对于膨润性介质保存时间短,普通喷墨纸的影响界于微孔介质和膨润介质之间,普通复印纸比有涂层介质影响小。

就微孔(例如RC相纸)和膨润介质分析如下:微孔涂层介质(Microporous Coating)提供优异的照片质量,因为墨水基本上是瞬间吸收到介质中,不与其他墨水有扩散渗色现象。这种介质刚打印完就会瞬间干燥,并且不会被水滴污染。多孔性尽管对墨水吸收有效的,但是也使紫外线和臭氧气体吸收到墨水本身里。这是导致墨水褪色的显然的因素,这也是这种技术的局限性。膨润型介质(例如普通相纸),以聚乙烯醇(PVA)为主成膜形成膨润型涂层于原纸上,称为膨润型相纸 (Swellable Paper),当墨滴喷射在涂层表面时,聚合物吸收水分膨胀,由于聚合物膨胀速度有限,膨润型纸虽然色彩还原性好,但其干燥速度慢。当墨水喷到介质表面,聚合物膨胀而吸收墨水,墨水被吸附在涂层的下面,干燥后聚会物涂层收缩到原始状态,就作为紫外线、臭氧等污染物的保护层。小结:染料墨水提供最宽广的色域和介质适应性而却容易褪色。颜料墨水通常提供很高的印品保存期和相对于染料墨水出色的品质微孔相纸较膨润相纸受紫外线和臭氧影响更糟糕。不同结构染料配制的墨水对褪色影响较大。不同颜色的墨水,耐晒性能有差异。经过光照后,总会发现有些颜色褪的很快。臭氧敏感的微孔相纸暴露在空气中容易发黄。有些打印照片没在墨水褪色时,纸张就已经发黄了。深色(高密度、浓度)打印比亮色打印设置,抗褪色。建议将印品放在玻璃相框里能很好的阻止紫外线和臭氧的影响,或将打印品覆膜保护。
 
根据打印图档的相应用途选择适当的墨水和介质,来决定图档保存时间长短。综上几点,对墨水的稳定性从理论和实践角度作下肤浅的探讨,并陆续从检验和评测的角度做一些详细的探讨。一方面期望与墨水界的朋友作一下技术交流,另外主要是希望对墨水用户提供一定的参考,特别是对打印强度大的连续供墨用户提供一定的借鉴。根据自己的使用情况,在选用墨水前应该作多方面的评测。