水性黑色噴墨墨水應(yīng)用性能的分析

賀麗娟

（遼寧精化科技有限公司， 遼寧 丹東 118301）

隨著全球數(shù)字化技術(shù)的飛速發(fā)展，噴墨打印技術(shù)也在各個(gè)領(lǐng)域，如日常辦公文件、計(jì)算機(jī)制圖、廣告制作，電子攝影的輸出等發(fā)揮著重要的作用。其中應(yīng)用最廣泛、產(chǎn)量最大的當(dāng)屬黑色噴墨墨水。

噴墨墨水可以分為醇基墨水、酮基墨水、油墨和水性墨水。其中，醇基墨水的優(yōu)點(diǎn)是不易堵頭，缺點(diǎn)是干燥速度慢；酮基墨水的優(yōu)點(diǎn)是快干性好，缺點(diǎn)是易堵頭、易揮發(fā)、易腐蝕；油墨的優(yōu)點(diǎn)是應(yīng)用廣泛，缺點(diǎn)是不環(huán)保、危害用戶的身體健康；水性墨水的優(yōu)點(diǎn)是安全環(huán)保、成本低、使用便捷，缺點(diǎn)是只適用于吸收性承印材料。

中國(guó)作為打印耗材的生產(chǎn)基地，重視環(huán)境保護(hù)成為經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的首要問(wèn)題。水性墨水以其成本低、便捷、安全環(huán)保的特點(diǎn)越來(lái)越受到生產(chǎn)廠家和消費(fèi)者的青睞。本文將以愛(ài)普生R330適用的染料型黑色噴墨墨水和佳能 iX6580適用的顏料型黑色噴墨墨水為例，對(duì)染料型和顏料型水性黑色噴墨墨水的應(yīng)用性能做一個(gè)對(duì)比分析。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)儀器

打印機(jī)：愛(ài)普生 R330、佳能 iX6580；連續(xù)供墨系統(tǒng)；JZ-200A表面張力儀（承德精密）；SYD-1恩式黏度計(jì)（上海精密科學(xué)儀器有限公司）；DDS-11A數(shù)顯電導(dǎo)率儀（上海雷磁）；PHS-25數(shù)顯式pH計(jì)（上海雷磁）；老化實(shí)驗(yàn)箱；冰柜。

1.2 實(shí)驗(yàn)材料

普通復(fù)印A4紙；打印機(jī)驅(qū)動(dòng)軟件；a(染料型)、b(顏料型)水性黑色墨水（均為合格品）；濾紙；砝碼；表面皿；耐老化瓶；秒表；棉簽；100倍放大鏡。

2 實(shí)驗(yàn)方法

2.1 安裝驅(qū)動(dòng)和制作測(cè)試樣張、單色塊

2.1.1 安裝打印機(jī)原廠自帶的驅(qū)動(dòng)軟件

把驅(qū)動(dòng)光盤(pán)放入光驅(qū)，按著提示操作安裝。

2.1.2 制作測(cè)試樣張

用CorelDRAW軟件設(shè)計(jì)色塊條,包括K值100%到5%，每5%一個(gè)跨度，并且加入橢圓型色塊、漢字、和字母（如圖 1所示）。在同等條件下打印在復(fù)印紙上作為測(cè)試樣張和標(biāo)樣。

圖1 測(cè)試樣張

2.1.3 制作單色塊

用CorelDRAW軟件設(shè)計(jì)單色塊占A4紙整幅，設(shè)K值100%（如圖2所示）。

圖2 單色塊

2.2 應(yīng)用性能測(cè)試

2.2.1 色度

將2種樣張a、b的K值等于100%的部分進(jìn)行目測(cè)比對(duì)。

2.2.2 耐水性[1]

將測(cè)試所需濾紙浸入培養(yǎng)皿的去離子水中，然后使其控至無(wú)水滴出，將兩片浸透濾紙放在一塊玻璃片上，再將樣張 a、b放在濾紙上，并用另外兩張浸濕濾紙覆于其上，上面再放上另一玻璃片，并在上方加1 kg砝碼，持續(xù)24 h。

2.2.3 耐曬性

分別將樣張 a、b放在室內(nèi)空氣中無(wú)陽(yáng)光直射處露置24 h，然后置于室外有陽(yáng)光照射處照射3天，每天早8時(shí)至16時(shí)，每天與標(biāo)樣對(duì)比觀察變化。

2.2.4 流暢性

將a試樣注入愛(ài)普生R330打印機(jī)內(nèi)置墨盒和外置連供系統(tǒng)中，噴嘴檢查正常即可開(kāi)始檢測(cè)，如需要清洗，次數(shù)不應(yīng)該超過(guò)3次，介質(zhì)選普通復(fù)印紙，打印質(zhì)量普通，打印選項(xiàng)灰度模式，連續(xù)打印單色塊50頁(yè)。

將b試樣注入佳能iX6580打印機(jī)內(nèi)置墨盒和外置連供系統(tǒng)中，噴嘴檢查正常即可開(kāi)始檢測(cè)，如需要清洗，次數(shù)不應(yīng)該超過(guò)3次，介質(zhì)選普通復(fù)印紙，打印質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，灰度打印，連續(xù)打印單色塊50頁(yè)。

2.2.5 耐老化性

將 a、b兩種墨水分別裝進(jìn)兩個(gè)耐老化瓶中，編號(hào)a1#、a2#、b1#、b2#，然后將a1#、b1#在溫度-20 ℃下冷凍放置3天，將a2#、b2#在溫度70 ℃高溫放置7天，檢測(cè)其pH值、表面張力、電導(dǎo)率、黏度、流暢性。

2.2.6 快干性

將a、b兩種墨水在室溫和濕度相同的條件下，用2.4的方法打印單色塊，單色塊打印完畢開(kāi)始用秒表計(jì)時(shí)，同時(shí)用棉簽在紙上輕輕擦拭，至擦不掉的時(shí)間為準(zhǔn)。

2.2.7 銳度和清晰度

將樣張a、b分別在100倍放大鏡下觀察樣張打印圖案的邊緣銳度，觀察是否光滑，有無(wú)堆墨現(xiàn)象。

3 結(jié)果與討論

3.1 色度分析

目測(cè)樣張a、b的K值等于100%處，對(duì)比發(fā)現(xiàn)樣張b的黑度要大于樣張a。這是因?yàn)轭伭夏粫?huì)向介質(zhì)的深層滲透，顏料都聚集在紙的表面，從而達(dá)到高密顏色。

3.2 耐水性分析

打開(kāi)玻璃片，忽略緊貼樣張的濾紙，發(fā)現(xiàn)樣張a的第二層濾紙有墨水滲透，且樣張的清晰度也明顯改變；樣張b的第一層、第二層沒(méi)有墨水滲透，樣張的清晰度與標(biāo)樣比較未發(fā)生改變。

因?yàn)轭伭夏闹珓┨亢诘幕瘜W(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，所以顏料墨水的耐水性能好。染料墨水中的染料本身的耐水性能差，可以通過(guò)增強(qiáng)染料分子與承印介質(zhì)間范德華力、靜電作用、氫鍵作用等改善其耐水性能。

3.3 耐曬性分析

從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)上看第一天墨水褪色速度快，到第二天、第三天褪色速度明顯方緩慢，且顏料型墨水比染料型墨水的耐曬性能要好（如表1）。

顏料的聚集狀態(tài)能保護(hù)內(nèi)部顆粒不受光照的影響，因此具有好的耐曬性。要增強(qiáng)染料樣張的耐曬性能，可以使用帶涂層的承印介質(zhì)，并在涂層中加入耐曬性能的功能助劑，或是增強(qiáng)染料分子與承印介質(zhì)間范德華力、氫鍵、正負(fù)電荷的靜電作用和π—π 電子間的相互作用[2]。

表1 日光照射后數(shù)據(jù)（以照射前K值100%計(jì)）

3.4 流暢性分析

經(jīng)測(cè)試發(fā)現(xiàn)墨水 a、b的打印流暢性的區(qū)別不大（如表2）。

打印的流暢性主要跟墨水的粘度和表面張力有關(guān)。粘度即液體流動(dòng)的阻力，液體的表面張力關(guān)系到液滴是否能形成，通常墨水要有一個(gè)低粘度，高表面張力，以保證好的流動(dòng)性能和液滴形態(tài)。此外，打印的流暢性還與墨盒和連續(xù)供墨系統(tǒng)的構(gòu)造有關(guān)，實(shí)際應(yīng)用中可根據(jù)墨盒和連續(xù)供墨系統(tǒng)不同特性，對(duì)粘度和表面張力進(jìn)行調(diào)整，來(lái)提高打印流暢性[3]。

3.5 快干性分析

經(jīng)測(cè)試發(fā)現(xiàn)墨水a(chǎn)、b的打印快干性非常近似（如表2）。

水性墨水的干燥時(shí)間相對(duì)于其他類型墨水慢，因此只適用于吸收性承印材料?？梢酝ㄟ^(guò)加入表面活性劑，來(lái)加速墨水在紙張表面的滲透，從而保證較快的干燥速度。

表2 流暢性與快干性分析數(shù)據(jù)

3.6 耐老化性分析

兩種墨水經(jīng)耐老化高低溫測(cè)試，各項(xiàng)指標(biāo)基本未發(fā)生明顯改變，說(shuō)明墨水的穩(wěn)定性很好（如表3、4）。

表3 老化前數(shù)據(jù)

表4 老化后數(shù)據(jù)

墨水在高低溫環(huán)境下使用或存儲(chǔ)，或是經(jīng)過(guò)惡劣的運(yùn)輸過(guò)程，或是打印機(jī)長(zhǎng)期停用后恢復(fù)使用都對(duì)墨水穩(wěn)定性提出較高的要求。好的穩(wěn)定性體[4]現(xiàn)在墨水各項(xiàng)物理性能（pH值、電導(dǎo)率、粘度、表面張力）基本未發(fā)生改變。顏料墨水還與粒子尺寸、大粒子數(shù)量有關(guān)。

3.7 銳度和清晰度分析

用100倍放大鏡觀察發(fā)現(xiàn)a墨水邊緣有略微的堆墨現(xiàn)在，b墨水邊緣清晰無(wú)堆墨現(xiàn)象。

染料墨水是真溶液，靠滲入介質(zhì)在形成色彩；而顏料墨水是顏料細(xì)顆粒的分散體，通過(guò)著色劑附著在介質(zhì)的表面來(lái)發(fā)色的。因此，顏料墨水不會(huì)洇墨[5]。

4 結(jié) 論

通過(guò)各項(xiàng)應(yīng)用性能的測(cè)試表明，黑色水性顏料墨水具有良好耐候性能，其色度、耐水、耐曬、銳度和清晰度等都占有一定的優(yōu)勢(shì)，但對(duì)顏料顆粒制備和分散技術(shù)有一定的要求，相對(duì)于水性染料墨水其成本也高出許多，消費(fèi)者可以根據(jù)自己對(duì)墨水的需求程度，來(lái)選擇適合自己的墨水。

［1］辛秀蘭. 水性油墨[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005：274-275.

［2］莊永祥. 黑色噴墨打印墨水及其相關(guān)的染料[J]. 染料與染色，2008，45（3）：20-22.

［3］任明華. 噴墨墨水的質(zhì)量檢測(cè)[J]. 辦公自動(dòng)化，2013（8）：19-21.

［4］王相軍. 碳黑改性墨水的測(cè)試分析[J]. 辦公自動(dòng)化，2013（12）：29-30.

［5］燕文. 噴墨打印墨水的技術(shù)現(xiàn)狀與進(jìn)展[J]. 影響技術(shù)，2005（5-6）:41-45.