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      一起來“找茬”!這“四大”讓你全面了解碳粉和噴墨技術的異同點!

      時間:2023-06-16 來源:

       
      上一篇文章,讓大家了解了碳粉和噴墨成像技術的區別(詳情鏈接:深度剖析!碳粉 vs 噴墨成像技術,他們的區別你真的了解嗎?),具體的對比分析又是怎樣的呢?且聽筆者下文分享~
      幾種印刷耗材的對比分析
       
      上文提到了數字碳粉成像技術和數字噴墨成像技術常用的幾種印刷耗材的組成和特點。為了簡潔起見,下面我們將評估重點僅限于它們與標簽基材的相互作用、印刷品的外觀感受、耐久性以及可持續性等4個方面。
      與標簽基材的相互作用
       

      在評估碳粉和噴墨墨水與不同基材的相互作用時,我們考慮了油墨的附著力和顏料的滲透性。其中,附著力決定了印刷圖像是否以及如何固定在基材上,顏料的滲透性表示了碳粉或者墨水中顏料是否滲透到基材里。在進行評估時,應該要求油墨附著力最大化,同時應盡可能避免顏料滲透,主要原因有:(1)顏色滲透會對顏色深度、網點形狀和網點尺寸產生負面影響;(2)發生顏色滲透會導致顏料的低效使用,即需要更多的墨水或碳粉來達到相同的顏色深度。

      (1)紙張材料
      由于干式碳粉對紙張或紙張涂層具有良好的化學親和力,因此附著力會很好,不需要底涂。在干式和濕式碳粉中,顏料分子被封裝在高分子聚合物中,這些顏料顆粒太大,無法滲透到非涂布紙的纖維中,更無法滲透到涂布紙的纖維中。然而,濕式碳粉(電子油墨)的聚乙烯樹脂與紙張或紙張涂層的化學特性兼容性較弱,同時由于溶解在樹脂溶液內的載體液仍然需要蒸發,因此濕式碳粉(電子油墨)的附著力會受到一定的影響。所以,相比干式碳粉,濕式碳粉(電子油墨)確實需要底涂,不是為了防止顏料滲透,而是為了提高附著力。尤其需要注意的是,目前濕式碳粉(電子油墨)在天然紙上涂布均勻的底涂層,以確保均勻的附著力仍然是一個較大的挑戰。
      為了確??煽康膰娔|量,噴墨墨水需要具有較低的黏度,通常噴頭的溫度會保持在45℃,以保證墨水的低黏度(通常為4~17mPa?s)。UV噴墨墨水的黏度比常用的UV柔印油墨的黏度低6倍左右,因此更容易滲透到紙張纖維中,這就是為什么噴墨印刷需要使用底涂來避免顏料滲透的原因。
      就附著力而言,通常情況下,水性墨水可以不使用底涂,因為封裝顏料顆粒的成分與紙張或紙張涂層的化學特性兼容性較高,但如果為了避免顏料滲透和網點增大,可能還是需要進行底涂。而對于UV噴墨印刷,為了使墨水完全固化,整個墨水層需要停留在基材表面,而滲入基材的墨水卻不能暴露在UV光之下,導致油墨不能有效固化。對標簽印刷企業來說,提供含有未固化物質的印刷品是比較麻煩的,后續會帶來一系列的問題。因此,在多孔紙基材上印刷時,應使用底涂來確保適當的固化能力和附著力。
      (2)合成材料
      目前,沒有任何顏料可以滲透進合成基材中,因此對于上文討論的任何一種耗材來說,顏料的滲透都不成問題。
      干式碳粉對合成基材具有良好的化學親和力,因此附著力也不成問題。然而,對濕式碳粉(電子油墨)來說,附著力會受到一定的影響,因為溶解在樹脂中的載體液仍然需要蒸發,因此濕式碳粉(電子油墨)印刷需要使用涂布來進行處理。
      UV噴墨墨水的附著力取決于墨水和基材表面能的相對平衡程度。基材的表面能相比油墨的表面能越高,潤濕性就越好。良好的潤濕性對于實現良好的附著力非常關鍵。合成基材通常具有較低的表面能,因此,對于某些基材、油墨的組合,需要用底涂或電暈處理來增加基材的表面能,提高附著力,但這對光澤度的均勻性和圖像質量會有一定的影響。
      由于合成基材不滲水,水墨會在水蒸發后附著在基材上,這可以通過兩種方式實現:一種是使用含有聚合物的油墨,使水蒸發后形成聚合物薄膜,具有良好的附著力,一種是使用與墨水顏料兼容的聚合物底涂。
      干式碳粉、濕式碳粉、UV噴墨和水性噴墨與標簽紙類材質、合成材質的相互作用對比情況如表1所示。

      外觀感受
       
      根據不同的印刷應用,功能或審美方面的考慮占主導地位。下面僅限于對圖像質量、光澤度、觸感和不透明度進行討論。
      (1)圖像質量
      圖像質量是一個比較復雜的概念,如果對其所有方面進行闡述,耗時耗力。從網點的精確位置和網點的尺寸控制角度來看,干式碳粉和濕式碳粉(電子油墨)印刷能夠在相同的(原始)分辨率下比UV噴墨和水性噴墨形成更多的圖像細節,而且印刷過程更加一致和可控。
      (2)啞光材料上的光澤度
      干式碳粉和濕式碳粉(電子油墨)的高黏度會產生中間光澤度(緞面半?。?。UV噴墨的墨水黏度低,可以使墨水自發地流平,形成一個極其光滑的表面,具有很高的光澤度。而水性噴墨,無論是否有底涂,都會等同于基材的光澤度,因為殘留在基材表面的墨水量不足以影響光澤度。
      (3)觸感(3D紋理)
      能否實現3D紋理基本取決于印刷圖像層的厚度。UV噴墨生成的圖像層平均厚度約為6μm,可以展現較高的紋理觸感;干式碳粉生成的圖像層平均厚度約為4μm(白墨層通常要更厚),盡管比UV噴墨的圖像層厚度要小,也足以產生一些不太明顯的3D紋理;濕式碳粉(電子油墨)和水性噴墨生成的圖像層厚度太薄,無法產生任何的3D紋理效果。
      (4)不透明性
      一種顏色的不透明度是由顏料的濃度(顏料量)和顏料的顆粒大小決定的,干式碳粉在這兩個方面都有不錯的表現。對于白色,不透明度越高越好。干式碳粉結合了最高的顏料量和最大的顏料顆粒尺寸,One Pass印刷的白色不透明度通常高于柔印白色的不透明度,而濕式碳粉中的顏料顆粒大小與干式碳粉相似,但其濃度較低(載體液降低了濃度),導致不透明度較低。當然,根據機器結構,濕式碳粉(電子油墨)印刷機可以鋪設多層碳粉,實現更好的不透明度,但會降低印刷速度,使得生產率降低,同時由于存在服務費,多層碳粉印刷還會增加生產成本。
      對于One Pass高速噴墨使用的UV墨水,顏料的顆粒大小應足夠小,以避免噴頭堵塞,同時噴頭要求的墨水黏度限制了顏料的最大用量,因此不透明度較低。水性噴墨墨水的黏度低于UV墨水的黏度,可以說水性噴墨的單層白墨的不透明度也比較低。
      相反,對于白色以外的顏色,不透明度應盡可能低。顏料顆粒越小,顏料用量越低,顏色就越透明。透明度也會隨圖像層的厚度而優化,即圖像層越薄越好。
      干式碳粉、濕式碳粉、UV噴墨和水性噴墨印刷品的外觀感受對比情況如表2所示。

      印刷品的耐候性
       

      理想情況下,要求標簽的色彩在貨架、使用過程中都能保持盡可能長的時間。因此,根據預期用途,印刷品應能承受刮擦和劃傷、耐熱、耐水和耐化學品腐蝕等。

      (1)耐刮擦和劃傷
      材料的表面能越低,耐刮擦性就越高。圖像層越厚,耐刮擦性就越低。根據圖像層的厚度,如果想要干式碳粉和UV噴墨墨水具有相同的表現,由于UV噴墨墨水的表面能比干式碳粉和濕式碳粉(電子油墨)圖像層的表面能都低,后兩者更容易被刮傷,這時在碳粉印刷品表面涂布UV光油,可以使其與UV噴墨印刷品具有一樣的耐刮擦性。而水性噴墨印刷品的耐刮擦性表現最佳,但是由于圖像層非常薄,以至于底層基材的耐刮擦性對印刷品的最終效果也具有一定的影響作用。
      (2)耐熱性
      干式碳粉和濕式碳粉(電子油墨)的圖像是融合在基材上的聚合物,所以加熱時,它們會再次熔化,熱覆膜可以補救這個問題。而UV噴墨和水性噴墨的墨水均具有耐熱性,其中UV噴墨墨水完全固化后形成的聚合物具有很高的熔點,水墨由于基材表面的聚合物濃度太低,墨水不會因熱量而熔化并變得黏稠。
      (3)耐水性
      干式碳粉或UV噴墨墨水中的成分沒有化學親和力,因此它們具有良好的耐水性。對于濕式碳粉(電子油墨),由于通常是采用水性底涂配合印刷,而水性底涂并不耐水,因此可能會從底涂脫落。水性噴墨墨水如果要使標簽具有防水性,就必須使用能減少或抑制顏料親水性的底涂,如含有鈣鹽的底涂。
      (4)耐化學性
      交聯通常具有很強的耐化學性,這也驗證了UV噴墨墨水與碳粉相比具有更強的耐化學性,因為碳粉中的樹脂大多沒有交聯,應用耐化學性的覆膜可以補救這個問題。水墨的耐化學性是因為油墨中不包含任何對化學溶劑有親和力的成分。
      干式碳粉、濕式碳粉、UV噴墨和水性噴墨印刷品的耐候性對比情況如表3所示。

      印刷品的可持續性
       

      像其他行業一樣,印刷行業也面臨可持續發展的環保壓力。不同的數字印刷技術在化學品廢物產生、操作者便利性和食品合規性方面表現如何?下面具體分析一下。

      (1)化學品廢物
      干式碳粉靜電成像印刷和水性噴墨印刷有一個共同點,即不會產生任何危險的化學品廢物。相比之下,UV噴墨印刷由于自身帶有墨水殘留物的墨盒以及印刷過程中會用到清潔劑等,因此必須按照數據表上的說明進行安全處理。至于濕式碳粉(電子油墨)印刷,在印刷過程中大部分載體液都被收集在印刷機中,并作為化學品廢物進行處理,還有一部分蒸發到生產環境中,一部分留在印刷材料中,最終也會從材料中蒸發掉。
      (2)操作便利性
      碳粉印刷和UV噴墨印刷工藝在放電和固化過程中都會產生臭氧。臭氧是一種潛在的有毒物質,但其含量明顯低于安全閾值。適當的臭氧過濾裝置可以有效減輕任何氣味或有害物質的侵擾,如Xeikon CX系列設備內置的臭氧濾芯就可以有效過濾掉有害物質和氣味,在印刷過程中做到無臭無味。此外,在UV噴墨印刷的操作過程中,操作人員還必須要確保自身免受UV光的傷害。
      就揮發性有機物(VOCs)而言,濕式碳粉(電子油墨)靜電印刷會在載體液蒸發時產生VOCs。而水性噴墨墨水含有保濕劑,其中一些就是VOCs。干式碳粉由于沒有添加劑,極少會產生VOCs。
      干式碳粉、濕式碳粉、UV噴墨和水性噴墨印刷品可持續性對比情況如表4所示。

      結論
       

      經過如上討論可以看出,標簽印刷并沒有萬能的神機,如酒類標簽不一定要有耐化學性,而工業標簽、 醫藥標簽及美容標簽則需要有較好的耐化學性,藥品標簽需要特別精細的印刷,而食品標簽應該要基于食品安全進行考慮。簡而言之,最適合的技術取決于產品的應用,標簽印刷企業可以根據自身的產品有針對性地選擇適合的標簽數字印刷設備。 

      隨著印刷越來越短版化,自動化工作流程可以提高生產力,這正是數字印刷的優勢所在。由于每種技術都有其自身的優缺點,理想情況下應該將幾種或所有的技術結合起來,形成混合印刷技術,以便能夠最大限度地發揮各自的優勢和特點。

       

       

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