噴墨印刷紙的涂料對(duì)印刷影響

大多數(shù)噴墨印刷的油墨是用染料制成的，采用水及其他高沸點(diǎn)親水溶劑作為染料載體。噴墨印刷油墨的化學(xué)性和配方組分不僅決定著墨滴的噴射性能和包裝印刷系統(tǒng)的安全性，而且影響印刷圖像的質(zhì)量。噴墨接收基質(zhì)的物理性能是實(shí)現(xiàn)最終的噴墨性能效果的關(guān)鍵。因此，光澤度、透氣度、不透明度、表面能量、尺寸穩(wěn)定性、強(qiáng)度、白度以及厚度所有這些均是決定印刷質(zhì)量的重要參數(shù)，也是制造商在制造噴墨印刷紙時(shí)所要考慮的參數(shù)。多孔的著墨涂層將提供快速干燥的性能，但是與需要較長干燥時(shí)間的非多孔介質(zhì)相比，通常具有較差的圖像質(zhì)量。今天，中國紙業(yè)網(wǎng)編輯給大家介紹一下相關(guān)內(nèi)容。

未經(jīng) 涂布的紙表面粗糙并具有親水性纖維，可促進(jìn)墨滴擴(kuò)散和滲透，從而產(chǎn)生低質(zhì)量的圖像或文字內(nèi)容，因此，通常需要利用表面施膠來改善色料的密度和滲色。涂布紙的表面涂層使原紙的表面結(jié)構(gòu)和性能得以改善，能夠提供較好的油墨接收層，從而達(dá)到高的印刷質(zhì)量和圖像穩(wěn)定性。

目前用于著墨涂層上最常見的無機(jī)顏料有sio2、高嶺土、al2o3和caco3。隨著納米技術(shù)的發(fā)展，能制造出極細(xì)的顆粒。含有納米級(jí)顆粒的噴墨涂料已受到原料供應(yīng)商和紙張制造者的極大關(guān)注，從而達(dá)到光亮的、影像逼真的印刷質(zhì)量。

本研究探討了膠體sio2、燒結(jié)sio2和煙法sio2等3種顏料粒子類型及其在噴墨涂料配方中的應(yīng)用。

1 原料和方法

1．1  原料

膠體sio2和煙法sio2均使用的是商業(yè)樣品，膠體sio2使用的是nalco n2329，煙法sio2使用的是cabot 019。燒結(jié)sio2是一種實(shí)驗(yàn)的nalco樣品。所有的試驗(yàn)中均用celvol 203聚乙烯醇(pva)作為膠黏劑。

用于涂布試驗(yàn)的原紙不含施膠劑。物理性能為：定量156．9g／m2，平滑度5．26μm，亮度92．5％，光澤度(75°)12．0。

1．2  涂布研究

1．2．1  制備

使用的涂料配方中顏料與膠黏劑比率為80／20。采用下列方法制備涂料：使用各種mayer棒和空氣干燥或圓筒形實(shí)驗(yàn)室涂布機(jī)(clc)在3000r／min下運(yùn)行，并用紅外線干燥器進(jìn)行干燥。利用labwave9000微波水分分析儀在樣品特定面積上確定涂布量。

1．2．2  壓光

在約3．10mpa(450psi)和80℃條件下使用熱／軟壓區(qū)壓光機(jī)進(jìn)行壓光，在進(jìn)行光澤度測(cè)定之前每種紙通過3個(gè)壓區(qū)進(jìn)行壓光處理。

1．2．3  光澤度測(cè)定

使用gardner多角度光澤度測(cè)定儀在75°角的條件下測(cè)定光澤度。每張紙頁上測(cè)定10個(gè)點(diǎn)，然后計(jì)算平均值并報(bào)告結(jié)果。

1．3  印刷研究

樣品在canons450和epson stylus color 900(分別為熱和壓電型)印刷機(jī)上進(jìn)行印刷。所有的樣品具有相同的涂布量(16——18g／m2)。

1．3．1  測(cè)定

對(duì)印刷光澤度、墨色濃度和藍(lán)、紅、黃、黑(cmyk)4種顏色的實(shí)驗(yàn)值進(jìn)行測(cè)定。計(jì)算至少5個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的平均值并報(bào)告結(jié)果。所用儀器如下：60°印刷光澤度—gardner nova光澤度儀

印刷密度—x—rite 408

實(shí)驗(yàn)值—data color spectroflash

1．3．2  圖像分析

樣品在epson pro 5000和hp design jet 20ps印刷機(jī)上進(jìn)行印刷。用ccd攝像機(jī)拍攝圖像，用image pro—plus軟件進(jìn)行分析。

1．3．3  涂層孔隙率研究

在mellinex 534無孔支架上制備涂料。用光學(xué)方法確定涂層厚度，并計(jì)算涂層的孔隙率。

2  結(jié)果和討論

多孔的噴墨涂料主要是由一種不溶性的無機(jī)顏料粒子和某些膠黏劑組成的。還可能含有一些特殊的添加劑以增強(qiáng)涂布的性能。關(guān)于多孔的、高光澤度著墨涂布所采用的新材料的報(bào)道已越來越多。

本文研究了膠體sio2、燒結(jié)sio2以及煙法sio2等3種不同的sio2粒子及其對(duì)各種涂布性質(zhì)和性能的影響。這3種sio2粒子的平均粒徑分別為95 nm、278 nm和318 nm。

2．1  對(duì)涂料配方的影響

涂料的基本配方是聚乙烯醇作為膠黏劑，顏料與膠黏劑的比例為80／20。涂料配方性能見表1所示，膠體sio2和燒結(jié)sio2在較低的brookfield黏度下，具有獲得高的固含量的潛在優(yōu)勢(shì)。

2．2  對(duì)涂布結(jié)構(gòu)的影響

通過改變粒子的粒徑來改變最終的涂布結(jié)構(gòu)。預(yù)計(jì)涂層光澤度與粒子大小成反比，隨著粒子尺寸的增大涂層的光澤度減小。壓光可用來改善光澤度和生產(chǎn)高光澤噴墨印刷紙。圖1所示為熱／軟壓區(qū)壓光前后每種粒子的光澤度值。由圖1可見，燒結(jié)sio2具有最高的光澤度測(cè)定值。其值明顯地高于相同粒徑的煙法sio2，而且在壓光后還進(jìn)一步增加。

使用掃描電子顯微鏡(sem)對(duì)涂布表面的檢查，其結(jié)果也在預(yù)料之中。表面圖像始終與光澤度的測(cè)定結(jié)果一致。膠體sio2基涂布的圖像出現(xiàn)微小的裂紋。

2．3  對(duì)印刷性能的影響

對(duì)于一種噴墨顏料來說其性能好壞是就其印刷的圖像而言的。將測(cè)試用的圖形印在經(jīng)涂布和壓光的紙上。圖2所示為藍(lán)、紅、黃、黑(cmyb)4種顏色的油墨濃度值。比較了所有這3種sio2粒子的性能。由圖2可見對(duì)于膠體sio2和燒結(jié)sio2黑色顏料油墨的濃度值稍微高些。

除陽離子媒染劑外，試驗(yàn)中這些顏料顯示出較差的耐水性。粒子結(jié)構(gòu)和ph值對(duì)耐水性沒有影響，這是由sio2的表面化學(xué)所控制的。加入陽離子聚合物如聚dadmac可以改善這3種粒子的耐水性，但是，膠體sio2和燒結(jié)sio2這2種粒子會(huì)降低其表面光澤度。通過圖像分析技術(shù)進(jìn)行的印刷特性研究更進(jìn)一步地說明在這3種sio2粒子之間存在著差異。表2所示為epson印刷機(jī)的圖像分析結(jié)果。

由表2可見，從上到下網(wǎng)點(diǎn)面積明顯降低。較小的面積是比較好的，并且可以在不損失油墨濃度的情況下改善印刷分辨率。網(wǎng)點(diǎn)圓度值的檢驗(yàn)結(jié)果表明，燒結(jié)sio2涂布具有更加均勻的涂布結(jié)構(gòu)。相反，煙法sio2由于其較高的孔隙率而具有較低的網(wǎng)點(diǎn)面積，但是，不規(guī)則的煙法粒子產(chǎn)生較高的網(wǎng)點(diǎn)圓度值從而出現(xiàn)不均勻的涂布。

圖3所示為3種sio2粒子的孔隙率值。膠體sio2和燒結(jié)sio2孔隙率比煙法sio2孔隙率低。該數(shù)據(jù)與所觀察到的網(wǎng)點(diǎn)面積結(jié)果是一致的。

膠體sio2基涂布的孔隙率是由球狀粒子在填充過程中產(chǎn)生的間隙孔隙而產(chǎn)生的。具有胞間粒子孔隙率的燒結(jié)sio2預(yù)計(jì)會(huì)有更多的孔隙率，但是，其孔隙率僅比膠體sio2的孔隙率高10％左右。這有可能是因?yàn)槟承�燒結(jié)sio2降解成為其膠體原料的結(jié)果。

煙法sio2表現(xiàn)出最高的涂布孔隙率。最終的圖像質(zhì)量要求在涂布孔隙率和涂布均勻性之間達(dá)到平衡。盡管膠體sio2和燒結(jié)sio2涂料的印刷質(zhì)量還可以接受，但是其較低的孔隙率會(huì)制約它們的使用效果。

3  結(jié)論

膠體sio2和燒結(jié)sio2粒子在涂布配方的流變性、固含量百分率、光澤度、油墨濃度和網(wǎng)點(diǎn)圓度方面比煙法sio2具有更多的優(yōu)點(diǎn)。但是，其涂料表現(xiàn)出較低的孔隙率。相反，具有剛性不規(guī)則形狀的煙法sio2可產(chǎn)生更多的孔隙層。然而，它也能降低光澤度和涂料配方的固含量。為了獲得低成本、高光澤度的噴墨涂料，必須使所有的因素之間達(dá)到平衡。