喷墨印刷过程中的油墨性质

喷墨印刷过程中的油墨性质 3-15 丝印特印行业 喷墨印刷（Ink-jetPrinting）是印刷业者目前都在关心的一个话题，它是数字印刷中的一种，利用数字式的数据存储影像，可以在未输出前任意改变其输出的内容，所以它具有高速，能少量复制，易于组合，实现可变信息印刷，低污染等优点。喷墨印刷在印刷幅面、油墨和承印介质多样化等特点拓展了传统印刷的内涵，目前已形成了数字喷墨印刷、数字打样、数字喷绘市场等等。 喷墨印刷是一种无接触、无压力、无印版的印刷技术，最早的发展是在1878年，到了1951年Siemens公司将液态的墨水转变成墨滴的技术申请专利，当时因为针、墨有问题，效果不佳，直到1960年才正式进入实用阶段。随着技术的不断发展和进步，市场的不断扩展，据美国I.T.Strategies公司预测，到2009年，全球喷墨市场（包括硬件、喷墨印刷介质以及墨水）的收入总额将超过570亿美元。 喷墨印刷的色彩表现与高画质，已能令大部分消费者满意，但是列印的时间尚嫌缓慢，而且对纸张的要求也很高，虽然市场上已有很多喷墨的专用纸张，但是价格都偏高，很难让一般家庭以及学生族群普遍使用，所以让喷墨技术能广泛的适用于各种纸张，是现在最迫切需要发展的技术，若是要使特殊材质的专用纸张平价化并不太容易，所以研发新的墨水成分才是直接有效的办法。 喷墨印刷所用墨水，是粘度适中的专用墨水，具有无毒、稳定、不堵塞喷嘴、保湿性、喷射性良好、对喷头的金属构件不腐蚀等性能。目前喷墨墨水以染料型墨水居多，喷墨印刷机的墨水必须有足够的表面张力，防止喷出时墨水溅射出去。另外墨水须具备快干性，防止在纸张上晕开，因此，墨水本身也是影响印刷品质的因素之一。而印刷时选择合适的墨水，调节好印刷参数，才能得到满意的印品。 一、喷墨油墨的组成和种类 油墨是喷墨印刷中一个非常关键的组成部分，喷墨油墨的发展从一定程度上也说明了喷墨印刷技术的发展，因为油墨不仅仅决定了喷墨图像的质量，还决定了墨滴的形状以及印刷系统的可靠性。喷墨油墨一般是由色料、连结料和添加剂组成。油墨连结料可以是水、油性物质、溶剂、树脂等，它决定了油墨分布的动态属性；在喷墨油墨中，连结料占40%-90%.色料在油墨里主要起着显色的作用，一般占1%-10%.其余的部分都称作是添加剂，主要用来改善油墨的粘度、附着强度、热稳定性、耐光性和表面张力等。 总的来说，在喷墨印刷的工艺中使用的油墨种类比较多，分类方法比较多。目前一般可以从油墨表现出来的不同方面性质进行分类，一般根据连结料不同将油墨分为水基油墨、油基油墨、溶剂基油墨和热固型油墨。 1.水基油墨 通常用于带孔和非涂布的承印材料上，如纸板和纸张，也经常用于直邮产品的印刷和其他商业印刷市场上最常使用。亦可分为颜料型和染料型，颜料因为不溶于水，会沉淀，因此颜料粒子要磨得非常细小，要小到30μm以下，才会有比较好的喷印效果，否则使用高解析度时容易造成阻塞。颜料本身的耐候性、耐光度、耐水洗牢度、耐磨牢度都非常好。染料的优点是溶解度没有问题，而且色彩种类非常多，鲜艳度较好，但是牢度较差。 2.油基油墨 最适合在带孔的材料上印刷，因为它是通过吸收来进行干燥的，它们的配方有植物油或矿物油，它在纸板包装领域的应用尤为突出；不适合用在密闭的办公室空间，因为会产生空气污染。所用的色料又可分为颜料型和染料型两种，油溶型油墨的特点是干燥快，所以在工业方面比较常用。 3.溶剂基油墨 用途比较广泛，从标牌印刷到条形码印刷到户外广告，使用这种油墨，经济效益很高，快干，可在多种材料上印刷，尤其适合非涂布材料的印刷，如乙烯基、丝网、玻璃和纸张等。 4.UV/EB热固性油墨 该油墨适合在各种软性和硬性承印材料上印刷，如瓦楞纸板和金属箔，UV/EB油墨在UV光的作用下固化速度较快，耐久性较强。非常适合DOD应用中，如零售点展示广告、电话卡、信用卡和频繁使用的购物卡。 除了以连接料为区别来进行分类外，在实际中，还有一些其他的分类方法：按色料来分，分为有机染料型油墨、聚合染料型油墨和颜料型油墨；若根据油墨所使用的不同的干燥机理，可将油墨分为挥发型油墨和聚合型油墨。水性和非水性的油墨是以水或其它溶剂作为连结料，其干燥由承印物对油墨的渗透和吸收来完成，如果使用普通的复印纸或平板纸，油墨及其连结料一起被承印物吸收，这种吸收会降低印刷品的色密度和清晰度。热固型油墨是指这种油墨在常温下是固体，从喷嘴喷出时是热融液体，在到达承印物表面时迅速凝固，这种快速凝固的特点可以防止油墨扩散或渗透到承印物内部，保证了印刷质量。 二、选择合适的油墨 1.采用喷墨数码印刷机厂商提供的油墨的原因 实际的生产过程中，生产者一般都会选择喷墨设备提供商所提供的油墨，其实这样做有利也有弊。当然不同的数码印刷机会使用不同的技术方法，如连续喷墨（CIJ）和按需喷墨（DOD）。这两种油墨是不可互相替代的，因为两种技术完全不同，CIJ技术是指墨滴连续产生，形成一个墨滴流，通过一个偏转板成像；而DOD技术，则是一个数字信号按需要产生一些墨滴，而不是一个油墨流，随意改变油墨，必然造成出墨的混乱。所以在生产中，发挥印刷机最大效果的前提，就是对所使用的油墨有一个充分的理解，这需要考虑多种因素的影响。 2.承印介质与油墨的选择 对于喷墨印刷，如何控制在不同承印介质上的印刷效果，就必须对承印物的性能进行分析。以纸张为例，由于纸张和油墨之间的热力学的相互作用，纸张的毛细作用，以及油墨化学成分的扩散等原因导致了纸张对油墨成分的吸收，也就是所说的油墨渗透。其中，纸张的毛细作用是导致油墨渗透的主要原因。由于纸张本身是多孔的渗水结构，使得油墨在纸张内部容易扩散。随着纸张表面涂布工艺的日益发展，油墨在纸张内部的不同分布导致了不同的油墨渗透效应。因此喷墨印刷用纸，要求表面光洁有一定施胶度的纸，喷上的墨水蒸发干燥，墨点呈圆形，印出的字迹清晰，图形美观。彩色喷墨印刷用纸，最好表面有一层极薄的透明涂层，既快速吸收墨水，又能避免光的散射。 喷墨油墨可以在多种承印介质上印刷，这是它的一大优势，如纤维、墙纸、玻璃、塑料、金属箔以及塑料薄膜上，当然还可以在各种类型的纸张上。了解哪种喷墨技术适合什么类型的材料只是问题的一个方面，此外，承印材料是涂布的还是非涂布的？承印材料是有孔的还是无孔的？承印材料吸水还是不吸水？油墨在承印物的表面的效果如何？这些都将关系到制定印刷作业计划，提高生产效率，最终改善投资回报率。 3.染料油墨和颜料油墨的选择 从化学的角度来讲，在油墨中染料是以单个的分子状态存在的，而颜料则是有无数个颜料分子聚集而成的絮团组成的。总的来说，染料油墨的颜色表现性能或色域要优于颜料油墨，在质量比较好的承印物上印刷时，使用染料油墨能够达到与银盐照片质量相媲美的效果。但是染料油墨的稳定性较差，特别是耐光性，暗储存稳定性，耐湿性和抗水性等，原因是单个的染料分子在光照、湿气和氧化的条件下，其化学性能很不稳定，很容易发生化学反应，引起印刷品褪色。与染料不同，颜料油墨中颜料是以无数个颜料分子聚集的絮团状态存在的，因此其对环境的影响所表现出来的稳定性要好。 染料油墨对印刷介质也很挑剔，往往需要专门的介质支持才能实现。在普通的复印纸上印刷时，由于复印纸是由纵横交错的纸纤维构成的，其间填充的是胶性物质，而一般的染料油墨中亲水因子占的比重极大，由于这些亲水因子的作用，染料墨很容易顺着纸张纤维渗透进去，从而造成在普通复印纸上产生晕染，严重影响最后的印刷效果。而颜料墨则正相反，替代亲水因子的是大量的斥水因子，使得油墨不会沿着纤维向深层渗透，而是附着在纸张的表面。 根据上述的各自优缺点，可以知道染料油墨表现能力很强，色彩艳丽、均匀，亮度级别高，很容易表现色调，因此特别适用于户内使用；颜料油墨稳定性和持久性好，适合户外使用。 三、喷墨印刷中的油墨控制 在喷墨印刷时，为了保证结果，必须对印刷油墨的参数做到比较合适的控制，以水基油墨为例，印刷时控制的条件有以下几个： 1.为了不会阻塞喷墨头，所以必须通过0.2μm过滤器。 2.氯化钠含量须低于100ppm. 氯化钠会使染料沉降下来，而且氯化钠含有腐蚀性，尤其在气泡喷墨系统中容易将喷头腐蚀，虽然喷头都是用钛金属制成，但在高温下还是会被氯化钠腐蚀。 3.具备缓冲溶液的效果。 墨水的pH值要稳定，有些染料会因pH值的变化而沉淀。 4.粘度控制（1～5cp）。 微压电喷墨系统对粘度要求较高，气泡喷墨系统对粘度要求较低。 5.表面张力（30～60dyne/cm）。 微压电喷墨系统对表面张力要求较低，气泡喷墨系统对表面张力要求较高。 6.干燥速度要刚好。 太快容易塞住喷墨头或断墨，太慢容易扩散，使网点重叠严重。 7.保存期限。 墨水从工厂制造再到消费者使用完毕最快要三个月，通常为一年，一般墨水存放一年须能通过0.2μm的过滤器。 8.热稳定性。 针对气泡喷墨系统的染料热稳定性要好，因为气泡喷墨系统的墨水要加热至400℃的高温，如果染料不能耐高温将会分解或变色。 在对油墨的性质参数做很好控制的同时，在使用油墨时候要得到想要的印品，使用的方法必须正确，在印前、印刷中和印刷后时刻对油墨的性能进行监控，印刷环境和储存条件，如温度、湿度、清洁程度和气流都会对喷墨油墨的性能产生影响。 此外，印刷后，喷墨油墨还有可能被暴露在不良的环境之中，如UV线、臭氧、胶粘剂和腐蚀性环境中。这些因素都可能使印刷好的产品质量下降，根据需要选择油墨类型，确保印前和印后都能满足印刷环境的需要。喷墨油墨是化学产品，应该对它做适当的处理，确保安全。MSDS材料安全数据表单是一些操作指南，确保油墨储存、利用、运输以及处理都在规范的情况下进行。 最好的设备不一定能得到最好的印品。就喷墨印刷来说，选择合适的油墨，深入了解各种类型油墨适用范围，调节好油墨参数，监视好喷墨印刷过程中油墨的变化，控制车间的环境，只有这样才能维持生产的稳定性和产品的质量。