Wateroplosbare inkten, ook wel watergedragen inkten of aquarelinkten genoemd, worden veel gebruikt in inkjetsystemen. Inzicht in de fysische en chemische eigenschappen is essentieel om een constante drukkwaliteit te behouden en veelvoorkomende problemen zoals verstoptrakende spuitkoppen of slechte hechting te voorkomen. Dit artikel bespreekt de eigenschappen die elke drukkerij moet controleren.
Filtratie en deeltjesbeheersing
Wateroplosbare inkten moeten zonder verstopping door een filter van 0,2 micron gaan. Deze filtratiegraad zorgt ervoor dat geen te grote deeltjes in de printkop terechtkomen. Elk deeltje groter dan de diameter van de spuitopening kan direct verstopping veroorzaken, met stilstand en verspilling van materiaal tot gevolg. Regelmatige filtratietests zijn een eenvoudige maar doeltreffende manier om de inktkwaliteit te controleren voordat deze in productie gaat.
Verstoppingsweerstand
Inktformuleringen mogen geen sedimentatie of agglomeratie vormen, meestal aangeduid als verstopping. Wanneer inktdeeltjes samenklonteren, vormen ze vaste afzettingen in de spuitkamer. Zulke afzettingen zijn moeilijk te verwijderen zonder speciale reinigingsmiddelen of vervanging van de printkop. Een goede dispergiestabiliteit is essentieel voor een soepele, ononderbroken werking.
Natriumchloridegehalte
Het natriumchloridegehalte moet onder 100 delen per miljoen blijven. Zout zorgt ervoor dat kleurstofdeeltjes uit de oplossing slaan, wat direct leidt tot sedimentatie in de inktank en de kanalen van de printkop. In thermische bubblejetsystemen zijn chloride-ionen extra problematisch. De printkop werkt bij hoge temperaturen en hoewel de spuitplaat van titanium is gemaakt, versnelt chloridecorrosie bij die hoge temperaturen. Een laag zoutgehalte beschermt zowel de drukkwaliteit als de levensduur van de apparatuur.
Viscositeitsbeheersing
De viscositeit van wateroplosbare inkten ligt doorgaans tussen 1 en 5 centipoise. Piezo-printsystemen vereisen een hogere viscositeit om goed te functioneren, terwijl thermische bubblesystemen beter werken met vloeistoffen van lagere viscositeit. Viscositeit beïnvloedt rechtstreeks de druppelvorming en de stabiliteit van het spuiten. Een afwijkende viscositeit kan satellietdruppels, ontbrekende punten of een inconsistent druppelgewicht veroorzaken, wat de beeldkwaliteit aantast.
Oppervlaktespanning
De oppervlaktespanning van watergedragen inkten ligt tussen 30 en 60 dyne per centimeter. Piezosystemen werken met vloeistoffen van lagere oppervlaktespanning, thermische bubblesystemen hebben een hogere oppervlaktespanning nodig. Een juiste oppervlaktespanning zorgt ervoor dat de inkt de spuitopening goed bevochtigt en schone druppels vormt. Is de oppervlaktespanning te hoog, dan kan de inkt niet betrouwbaar naar de spuitopening stromen. Is deze te laag, dan kan de inkt druppelen of nevel vormen tijdens het spuiten.
pH-stabiliteit
De inktformulering moet bufferend vermogen hebben om een stabiele pH-waarde te behouden. Sommige kleurstofverbindingen slaan neer wanneer de pH buiten hun stabiele bereik komt. Een gebufferde inkt weerstaat pH-veranderingen door opname van koolstofdioxide uit de lucht of chemische reacties in het inktreservoir. Drukkerijen moeten de pH regelmatig meten tijdens opslag en voordat nieuwe inktpartijen worden gebruikt.
Lichtechtheid en waterechtheid
Gedrukte beelden moeten bestand zijn tegen licht en vocht. Lichtechtheid geeft aan hoe goed de inkt bestand is tegen verkleuring onder UV- en zichtbaar licht. Waterechtheid geeft aan hoe goed de gedroogde inkt bestand is tegen uitlopen of vlekken bij contact met water. Beide eigenschappen hangen af van de kleurstofchemie en de coating van het substraat. Voor buitentoepassingen of archiefdoeleinden zijn een hoge lichtechtheid en waterechtheid vereist.
Houdbaarheid
Wateroplosbare inkt heeft doorgaans een houdbaarheid van 12 maanden vanaf de productiedatum. Ook na een jaar opslag moet de inkt zonder problemen door een filter van 0,2 micron gaan. Sommige formuleringen kunnen na drie maanden opslag zichtbare veranderingen vertonen, maar de meeste commerciële producten blijven minstens een volledig jaar bruikbaar. Goede opslagomstandigheden, koel en donker, helpen de stabiliteit van de inkt in de tijd te behouden.
Thermische stabiliteit
In thermische bubblejetsystemen wordt de inkt tijdens het drukproces tot ongeveer 400 graden Celsius verhit. Het kleurstof- en oplosmiddelsysteem moet deze extreme temperatuur doorstaan zonder af te breken of van kleur te veranderen. Kleurstoffen die bij hoge temperaturen ontleden, geven een inconsistente output en kunnen koolstofafzettingen op het verwarmingselement achterlaten. Thermische stabiliteitstests zijn vooral belangrijk voor inkten die worden gebruikt in thermische printers met een hoog volume.
Droogsnelheid
De droogsnelheid van wateroplosbare inkt moet zorgvuldig worden afgestemd. Inkt die te snel droogt, vormt een korst op de spuitplaat, wat verstopping of inkttekort veroorzaakt tijdens lange oplagen. Inkt die te langzaam droogt, laat de punten over het substraat uitvloeien, wat de randscherpte vermindert en dot gain veroorzaakt die fijne details vervormt. De juiste droogsnelheid hangt af van het substraattype, de druksnelheid en de omgevingsomstandigheden.