与更传统的模拟印刷技术相比,利用水性、溶剂型和能量固化化学技术的喷墨油墨在近几十年来变得很流行,因为它能够印刷的内容丰富,油墨用量少,基材类型和几何形状多样。染料已经被广泛使用,特别是在水性体系中,因为它们具有可溶性。与之相比,颜料具有更好的耐光性、耐水/溶剂性、保持性(特别是在多孔基材上),色彩性能更好。在各种喷墨应用中,炭黑通常用作颜料,增强导电性;然而,在选择具体的炭黑产品时,需要考虑一些因素,因为不是所有的喷墨配方都是一样的。
需要牢记于心的一个显著属性就是聚集体的大小,以保证炭黑不会堵塞打印头。典型的工业打印头喷嘴的尺寸为几十微米,其中30-100微米最为常见。尽管这明显大于炭黑的聚集体尺寸,但聚集体尺寸越小越好,以防止由范德华引力造成的所谓的 "颗粒拥挤"。如果聚集体尺寸太大,炭黑负荷太高,聚集体就会在喷嘴上结块,导致堵塞。此外,聚集体越小,会降低粘度,增强蓝相。聚集体大的一个优势是在多孔基材上的保持力更好。
区分粒径和聚集体大小很重要。炭黑是由几个到许多个大致为球形的炭黑粒子融合而成的聚集体。博拉炭黑的产品粒径从8到100纳米不等;聚集体的大小从50到300纳米不等,这一点很重要。另外,值得注意的是,分散性非常重要;可以选择聚集体尺寸非常小的碳黑,但如果分散性不好,炭黑聚结体可能会大得多。典型的打印头需要过滤到1微米以下,较小的喷嘴则需要过滤到0.5微米以下。因此,经过表面处理的产品,如Raven 1100 Ultra和Raven 1255色素炭黑很受欢迎,特别是在溶剂和UV/EB化学中。表面氧化将改善润湿性,从而改善分散性,降低粘度。这些产品还符合EU-2011和瑞士/NESTLE食品包装规定,这些规定在喷墨应用中经常遇到。
与传统的印刷方法相比,如柔版印刷、凹版印刷和胶版印刷,喷墨系统在基材上沉积的油墨量要少得多。虽然通常是一个积极的属性,但这意味着颜料必须比模拟印刷油墨更强韧,以最大限度地提高色彩性能。因此,我们建议使用高黑度炭黑(即具有高表面积的炭黑)。由于粒径变小可以形成更高的表面积,这也是粒子/聚集体更小的炭黑在这种应用中更受欢迎的另一个原因。然而,表面积加大,就会加大分散的难度,因此,选择合适的分散剂、正确的剂量并优化分散方法/设备非常重要。
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