摘要；超细颜料墨水的喷射性能与墨水的组成密切相关。采用超细颜料、模拟多元醇和表面活性剂等组成超细颜料水性分散体系,观察了不同配方配制的超细颜料分散体系的喷射性能。通过测试分散体系粘度、表面张力等理化指标在分散机高速剪切和超声波处理后的变化情况,分析了超细颜料水性分散体系喷射性能与体系粘度和表面张力的关系。结果表明,超细颜料水性分散体系的粘度、表面张力以及超声波处理后粘度的变化决定着体系的喷射性能。
数字喷墨印花技术越来越受到业界关注,目前使用较多的仍为染料型墨水。染料型墨水的数字喷墨印花对纤维不具有通用性,耗水耗能多,生产过程中会产生较多的废水[1],这些弊端促进了对数字喷墨印花用颜料墨水的研究。超细颜料墨水的数字喷墨印花具有以下优点:占地面积小;批量灵活;通用性强、工艺简单;可以实现个性化电子商务消费;无染料和助剂的废弃和浪费,无污水排放,是一种真正的环保型印染技术[1-5]。
然而,颜料墨水在喷印过程中,容易出现堵塞喷嘴等问题[6]。墨滴的形成是喷墨技术的关键,也是研究墨水喷墨性能的入手点。国外通过DOD供墨系统和高速摄像设备观察研究了液滴形成的过程,其中包括对纯液体、简单的混合溶液以及含有固体粒子的液体[7-8]。国内对颜料墨水的喷射性能研究仍然较少。本文借助喷墨情况观察仪,详细记录超细颜料水性分散体系的喷墨状态,分析了超细颜料水性分散体系在喷墨过程中产生断墨、挂墨和墨点跳动等现象的原因。
粘度和表面张力是影响墨水喷射性能的两个关键指标。通过实验设计,作者试图寻找出其他与打印性能相关的指标。本文采用分散机在9 000 rpm下高速剪切15分钟及1 000 w超声波处理10分钟两种方法,分别对超细颜料水性分散体系进行处理,测试处理后体系粘度的变化,分析了高速剪切和超声波处理后体系粘度的变化与喷射性能的相关性。
1·实验
1·1 实验药品和仪器
实验药品:丙三醇(分析纯,华东化学试剂公司);固色剂CF-100(青岛海怡精细化工有限公司);抑泡剂FE(青岛海怡精细化工有限公司);黑色超细颜料色浆(青岛海怡精细化工有限公司)。实验仪器:电子分析天平(梅特勒-托利多仪器上海有限公司); IKA RW20N搅拌机(德国IKA实验室技术有限公司); DV-ⅢULTRA粘度计(美国BROOKFIELD公司);KRüSSDSA100滴形分析仪(德国KrüSS公司); JY98-3D超声波细胞粉碎机(宁波新芝科器研究所); IKA T18 Basic分散机(德国IKA实验室技术有限公司);图1所示喷墨情况观察仪(杭州宏华数码科技股份有限公司研制)。
1·2分散体系配制
以丙三醇为多元醇代表,通过添加适量的抑泡剂等表面活性剂和固色剂等,配制不同粘度和表面张力的超细颜料分散体系。在高速剪切和超声波条件下对体系进行处理,然后测定体系的粘度变化。
在本实验中,所确定的超细颜料水性分散体系的三个配方见表1。样品A、样品B、样品C各配制500 g。配制方法:称取一定量的去离子水、丙三醇、抑泡剂、固色剂,搅拌均匀,加入一定量的黑色超细颜料色浆(30%,w/w),使用IKA RW20N搅拌机以700r/分钟的转速搅拌10分钟。
1·3粘度测定
取配制的分散体系20 mL,在25℃条件下,采用00号转子(扭矩为50% ),在DV-ⅢULTRA粘度计上测定分散体系的粘度。
1·4表面张力测定
取配制的分散体系2mL,于25℃条件下,采用悬滴法在KRüSSDSA100滴形分析仪上测试表面张力,每个样品测定3次取平均值。
1·5高速剪切处理方法
取配制的分散体系50 mL,采用IKA T18把Basic分散机以9 000 rpm的转速高速剪切15分钟,静置15分钟后测定粘度;静置30分钟时再次测试体系粘度。
1·6超声波处理方法
取配制的分散体系50 mL,采用JY98-3D超声波细胞粉碎机以1 000 w的功率(间隔4秒超声1秒)总处理时间10分钟,静置15分钟后测试粘度。
1·7 喷射性能测定
取配制的分散体系300 mL,装入喷墨观测装置墨盒。设置打印参数,打印30分钟,每打印10分钟时截取一次图片,记录喷射性能。此实验在杭州宏华数码科技股份有限公司的墨水测试实验室完成。
2·结果与讨论 2·1超细颜料分散体系的喷射性能
按照1. 7的测试方法,对每个样品进行喷射性能测试。在开始打印时截取一张图片,此后第10分钟、20分钟、30分钟时分别截取一次图片。由于使用计算机观察时对喷头部位放大很多倍,故每次截图时仅能截取部分喷孔。实际操作过程中,会通过移动喷头,观察所有喷头的工作情况。截取的图片是具有代表性的,可以反映所有喷孔的喷射状态。
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