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      深度剖析!碳粉 vs 噴墨成像技術,他們的區別你真的了解嗎?

      時間:2023-06-13 來源:

       
      數字印刷已經大勢所趨。目前,越來越多標簽印刷企業把對數字印刷設備的投資提上了議程。然而,面對市場上層出不窮的各類標簽數字印刷設備,標簽印刷企業應該如何選擇適合自身需求的設備呢?本文,從數字印刷的原理、耗材的屬性以及產品的適應性等多個方面給大家作下對比分析,供大家參考,希望能夠幫助標簽印刷企業購買到心儀的標簽數字印刷設備。

      按照成像原理來劃分,市場上主流的數字印刷技術可以分為數字碳粉靜電成像技術和數字噴墨成像技術兩大類。

       

      數字碳粉靜電成像技術
       
      數字碳粉靜電成像技術又分為干式碳粉技術(以賽康CX系列設備為主要代表)和濕式碳粉(電子油墨)技術(以HP設備為主要代表)兩種。
      1.干式碳粉的組成和特點
       
       
      干式碳粉通常由以下幾個部分組成:(1)顏料,用于實現所需顏色的著色劑;(2)樹脂,主要是聚酯(polyester),一種高分子有機聚合物,在室溫下呈固態,這種樹脂包圍著顏料顆粒,構成了碳粉的主體部分;(3)填料,分散在樹脂中的電荷控制劑,以加快或在必要時減慢充電速度,保持碳粉和黏合助劑的充電特性;(4)表面添加劑或外部添加劑,進一步改善碳粉的性能;(5)特定應用的添加劑,實現碳粉特殊的性能和特點。
       

      干式碳粉的顆粒相對較細,在6~9μm之間,通常尺寸為8μm。采用干式碳粉印刷時,一旦圖像被轉移到基材上,就會釋放熱量使碳粉與基材熔合。熱量會使碳粉顆粒凝固(即樹脂熔化),形成均勻的固體聚酯薄膜。
      正常情況下,采用干式碳粉印刷的單層圖像平均厚度約為4μm。在不對生產效率產生任何影響的前提下,通過調整成像光量可以實現更厚的圖像層,通常針對不透明的白墨層或者需要觸感厚度的彩色層采取該措施。
      2.濕式碳粉(電子油墨)的組成和特點
       
       
      市場上現有的標簽數字印刷機中使用的濕式碳粉(電子油墨)的主要組成成分包含如下:(1)顏料,用于實現所需顏色的著色劑;(2)具有低玻璃化溫度的改性聚乙烯樹脂(polyethylene resin),在室溫下類似橡膠狀。制造過程中顏料被揉入聚乙烯樹脂中,通過碎裂來縮小顏料顆粒,形成特有的星狀碳粉顆粒;(3)載體液,一種礦物油,由于與聚乙烯樹脂具有高度的化學相容性,因此可以部分溶解在顏料樹脂液中,改變樹脂的黏彈性能,使其能以熔融狀態轉移到最終的基材上;(4)沉積在濕式碳粉顆粒表面的有機分散劑,用于穩定并使碳粉顆粒充電(由于加入了金屬鹽復合物);(5)添加劑,添加到載體液中的額外成分,可以確保帶電碳粉顆粒移動到感光鼓時碳粉系統的電中性。
      濕式碳粉(電子油墨)的顏料顆粒大小約為2μm,比干式碳粉要小得多。通常情況下,采用濕式碳粉印刷的單層圖像厚度約為1.5μm。

      印刷過程中,在將圖像轉移到基材上之前,需要進行加熱,碳粉熔化,大部分載體液蒸發,碳粉顆粒凝固,在基材上形成均勻的柔性薄膜。圖像轉移后,蒸發過程繼續進行,殘留的載體液會在幾天內全部蒸發掉,使聚乙烯聚合物在室溫下恢復到正常狀態。
      數字噴墨成像技術
       
      采用數字噴墨成像技術的數字印刷設備常用的墨水有UV、水性墨水兩種。
      1.UV墨水的組成和特點
       
       
      典型的UV噴墨墨水組成主要包含(1)顏料,研磨到150nm以下,用于分散劑的穩定,以保持分散體的長期穩定;(2)攜帶液(carrier liquid),一種活性溶劑,通常為丙烯酸酯(acrylate),含有單體(具有簡單分子結構的化學品,可與其他類似分子結合形成聚合物),是一種光引發劑和增效劑的混合液;(3)帶有單功能活性乙烯基基團的單體,從廣泛的候選材料中選擇,可以確保良好的黏附性、柔韌性、耐候性、收縮性等;(4)具有雙功能活性乙烯基基團的單體(丙烯酸或烯醇醚),可以確保有效固化;(5)光引發劑和增效劑,提供墨水對一系列波長的敏感性,確保整個墨層具有良好的固化性能,因為空氣中的氧氣會減緩基材表面或油墨層表面的固化速度。(6)表面活性劑,控制油墨的靜態、動態表面張力,確保形成均勻的墨滴(不形成衛星墨滴),并保證在墨滴到達基材表面時具有良好、快速和可控的潤濕效果。
      在UV光的影響下,墨水被固化,即光引發劑形成自由基,與其他墨水成分(單體)發生交聯反應,形成聚合或固化的薄膜。當交聯反應完成后(即所有成分都交聯完成),油墨就實現了完全干燥。

      采用UV墨水印刷的單層圖像厚度約為4~6μm。由于固化所需的化學成分,相比水墨而言,UV墨水的黏度較高,但同時比UV膠印或UV柔印油墨的黏度要低6倍左右,這會產生幾個后果,將在下面進一步討論。
      2.水性墨水的組成和特點
       
       
      市場上現有的標簽數字印刷機所使用的水性墨水通常由以下幾個部分組成(1)水性載體介質,構成了油墨60%~90%的組成成分;(2)顏料,用于實現所需顏色的著色劑,分散在載體中;(3)分散劑,是一種在很長一段時間內穩定顏料的分散體;(4)保濕劑,防止水墨中的水分在噴頭未封閉或閑置時蒸發;(5)表面活性劑,促進墨滴的形成(不形成衛星墨滴)并改善對非紙質基材的潤濕性;(6)防止生物生長的殺菌劑;(7)緩沖劑,控制油墨的pH值(空氣中的CO2溶解在油墨中時會影響油墨的pH值);(8)其他添加劑,如螯合劑、消泡劑和增溶劑等。

      在完全干燥后,采用水墨印刷的單層圖像厚度通常為0.2~0.4μm。由于水墨具有最低的黏度,因此比較適合用于高速噴墨。然而,低黏度的水性墨水也有一個缺點,即不能保證重顆粒的充分分散,如白色墨水中的TiO2,很難實現充分分散。

       

       

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