Физические и химические свойства водорастворимых чернил
Водорастворимые чернила, которые также называют чернилами на водной основе, широко применяются в струйных печатных системах. Понимание их физических и химических свойств важно для поддержания стабильного качества печати и предотвращения типичных проблем, таких как засорение сопел или плохая адгезия. В этой статье описаны ключевые свойства, которые должна контролировать каждая типография.
Фильтрация и контроль частиц
Водорастворимые чернила должны проходить через фильтр 0,2 микрона без закупоривания. Такой уровень фильтрации гарантирует, что в печатающую головку не попадут частицы завышенного размера. Любая частица крупнее диаметра сопла может вызвать мгновенное засорение, что приводит к простою и потере носителя. Регулярная проверка фильтрации, простой и эффективный способ убедиться в качестве чернил до их подачи на производственную линию.
Устойчивость к засорению
Составы чернил не должны давать осадка или агрегации, что обычно называют засорением. Когда частицы чернил слипаются, они образуют твёрдые отложения внутри камеры сопла. После образования таких отложений их трудно удалить без специальных очищающих растворов или замены печатающей головки. Хорошая стабильность дисперсии необходима для плавной, бесперебойной работы.
Содержание хлорида натрия
Уровень хлорида натрия должен оставаться ниже 100 частей на миллион. Соль вызывает выпадение частиц красителя из раствора, что напрямую ведёт к осадку в баке для чернил и каналах печатающей головки. В термоструйных пузырьковых системах ионы хлора становятся особенно проблемными. Печатающая головка работает при высоких температурах, и хотя пластина сопел изготовлена из титана, хлоридная коррозия ускоряется при таких высоких температурах. Низкое содержание соли защищает и качество печати, и срок службы оборудования.
Контроль вязкости
Вязкость водорастворимых чернил обычно составляет от 1 до 5 сантипуаз. Пьезоэлектрические печатные системы требуют более высокой вязкости для корректной работы, тогда как термоструйные пузырьковые системы лучше работают с жидкостями меньшей вязкости. Вязкость напрямую влияет на формирование капель и стабильность струи. Несоответствие вязкости может вызывать сателлиты, пропущенные точки или нестабильный вес капли, и всё это ухудшает качество изображения.
Поверхностное натяжение
Значения поверхностного натяжения для чернил на водной основе составляют от 30 до 60 дин на сантиметр. Пьезосистемы работают с жидкостями с меньшим поверхностным натяжением, тогда как термоструйным пузырьковым системам нужно более высокое поверхностное натяжение. Правильное поверхностное натяжение обеспечивает корректное смачивание сопла чернилами и формирование чистых капель. Если поверхностное натяжение слишком высокое, чернила могут подаваться в сопло ненадёжно. Если оно слишком низкое, чернила могут капать или давать туман при струйной подаче.
Стабильность pH
Состав чернил должен включать буферную ёмкость для поддержания стабильного значения pH. Некоторые соединения красителей выпадают в осадок, когда pH выходит за пределы их стабильного диапазона. Буферизованные чернила сопротивляются изменениям pH, вызванным поглощением углекислого газа из воздуха или химическими реакциями внутри резервуара для чернил. Типографии должны регулярно измерять pH при хранении и перед загрузкой новых партий чернил.
Светостойкость и водостойкость
Отпечатанные изображения должны выдерживать воздействие света и влаги. Светостойкость показывает, насколько хорошо чернила сопротивляются выцветанию под УФ- и видимым светом. Водостойкость показывает, насколько хорошо высохшие чернила сопротивляются растеканию или размазыванию при контакте с водой. Оба свойства зависят от химии красителя и покрытия носителя. Для наружного применения или архивного хранения высокая светостойкость и водостойкость обязательны.
Срок хранения
Водорастворимые чернила обычно имеют срок хранения 12 месяцев с даты изготовления. Даже после года хранения чернила всё ещё должны проходить через фильтр 0,2 микрона без затруднений. Некоторые составы чернил могут показывать видимые изменения после трёх месяцев хранения, но большинство коммерческих продуктов остаются рабочими как минимум полный год. Надлежащие условия хранения, прохладная и тёмная среда, помогают поддерживать стабильность чернил со временем.
Термическая стабильность
В термоструйных пузырьковых системах чернила нагреваются примерно до 400 градусов Цельсия в процессе печати. Система красителя и растворителя должна выдерживать эту экстремальную температуру без разложения или изменения цвета. Красители, разлагающиеся при высоких температурах, дают нестабильный результат и могут оставлять углеродные отложения на нагревательном элементе. Тестирование термической стабильности особенно важно для чернил, используемых в высокопроизводительных термопринтерах.
Скорость высыхания
Скорость высыхания водорастворимых чернил должна быть тщательно сбалансирована. Чернила, которые сохнут слишком быстро, образуют корку на пластине сопел, вызывая закупоривание сопел или голодание по чернилам при длительных тиражах. Чернила, которые сохнут слишком медленно, позволяют точкам растекаться по носителю, снижая резкость краёв и вызывая растискивание, которое искажает мелкие детали. Правильная скорость высыхания зависит от типа носителя, скорости печати и условий окружающей среды.