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喷墨印刷在印刷行业中占据重要地位，这在很大程度上要归功于水性颜料墨水技术的发展。本文探讨了墨水配方选择对喷头兼容性、印刷质量和生产效率的影响。
对于水性墨水而言，印刷质量和干燥效率密不可分。为了在低粘度下将高着色剂负载输送到表面进行喷射，墨水化学需要混合多种添加剂，这些添加剂因喷头、基材和应用目的而异。每种成分都会影响墨水喷射的效果，包括不堵塞或损坏喷嘴、在基材上形成预期的网点大小、保留着色剂、干燥速度以及抗褪色和防刮擦的能力。化学性质还必须确保墨水在喷射前保持稳定，无论是在印刷机中还是在仓库中。最后，墨水配方还需符合各种环境法规。
成分相似，配方各异
在开发喷墨墨水时，仅看成分类型可能会产生误导。配料的质量、比例和加工方式的差异，就像松饼、意大利面和煎饼的区别一样。就像厨房食谱适合在烤箱、炒锅或煎锅中完成一样，油墨配方决定了是否需要预处理以及哪种干燥方式最适合完成作业。
水性油墨的主要成分是去离子水，作为载体使用。但水与其他成分的比例可以从30%左右到50%以上不等。印刷后必须从基材上去除该载体，以留下固定且耐摩擦的图像。去除方法包括直接被基材吸收、通过基材预处理吸收、通过干燥器加速蒸发或这些方法的组合。正如预期的那样，更高的水含量需要更多的干燥能量，但其他成分也有影响。
可以在配方中添加称为保湿剂的抗干燥剂，以保持油墨的粘度，防止喷射时堵塞喷嘴，特别是在使用压电喷头时。通常，这些保湿剂是油基溶剂，例如乙二醇，需要超过200摄氏度的温度才能蒸发，这种温度会损坏大多数基材。如果保湿剂中的残留油留在表面上，则会导致转移或涂抹。
添加用于控制喷射后墨水行为的助溶剂和表面活性剂也会影响干燥。这些成分有助于控制墨水渗色或网点增大。其他成分可能包括pH控制剂、杀菌剂、消泡剂和树脂粘合剂。后者用于墨水中最重要的颜料方面，以形成着色剂的悬浮液。
颜料的关键之处
根据DoDxAct的喷墨质量专家工程师马克·贝尔的说法，“优化颜料分散是最大化水性墨水色域的关键。如果颜料通过吸收水分渗入纸张，颜料的色度就会降低。”创造完美的颜料分散体是一个复杂的过程，这促使许多OEM从第三方购买这些解决方案。
首先，必须将高质量的颜料悬浮在液体介质中并进行研磨。喷墨墨水中使用的颜料通常分散成约50至200纳米的小颗粒。较小的颗粒尺寸能产生更高的着色力。这些微小颗粒必须均匀分布在整个分散体中，以避免结块或沉淀。同时，它们还必须稳定，以防止颗粒沉淀。
通过在颜料周围产生电荷来稳定水性颜料分散体，使颗粒在高度极化的去离子水中保持分离。这是其余墨水化学成分的基础。然后添加其他成分的组合，以帮助颜料颗粒与基材结合，使其能够顺利喷射，避免堵塞喷头，并延长墨水的保质期。所有这些添加剂都会影响墨水成本、达到目标颜色和覆盖率所需的墨水量以及干燥墨水的成本。
柯达设计、开发和生产自己的水性颜料墨水，从最重要的颜料开始。他们专有的微研磨技术可产生通常小于40纳米的颜料颗粒，且颗粒非常均匀。柯达印刷高级副总裁兰迪·范达格里夫表示：“我们的KODACHROME和EKTACOLOR墨水中使用的高含量超细颜料，结合我们的连续喷墨技术，可以使用比竞争印刷机更少的墨水量达到色彩目标。我们独特的工艺可产生非常薄的干墨层，干燥能量更低。结果是在非常宽的色域内产生更丰富、更纯净、更鲜艳的色彩。”
在柯达，连续喷墨喷头和专有墨水的使用紧密相连。作为连续喷墨工艺的一部分，墨水的连续回收避免了使用高含量的保湿剂和其他防止喷嘴堵塞的添加剂。低保湿剂和高含量的超细颜料确保即使是高覆盖率作业也能在高速下高效干燥。
通过使用聚合物分散剂来稳定颜料颗粒，增强耐水性和图像持久性，柯达墨水的一致性得到了进一步提升。范达格里夫强调说：“分散剂的选择对墨水的性能至关重要。我们还选择在不使用挥发性有机化合物的情况下获得卓越的效果，以生产出更具可持续性的产品，从而改善使用柯达设备的印刷机操作员的工作环境。”
墨水的性能可以通过提供的颜色和提供颜色的成本来客观衡量。在柯达PROSPER ULTRA 520印刷机上使用KODACHROME墨水制作的生产印刷品的色域体积经测量比SWOP卷筒纸胶印大95%，比GRACol单张纸胶印大39%。虽然尚未进行过面对面测试，但前面描述的墨水成分意味着，与竞争配方相比，实现全面覆盖和色彩性能所需的墨水量更少。这有助于降低喷墨印刷机的运行成本。“除了使用更少的墨水外，我们相信我们的EKTACHROME和KODACHROME墨水是当今市场上价格最具竞争力的颜料墨水，”范达格里夫说。
墨水化学是一种谨慎的平衡行为，它与包括干燥在内的印刷机设计一起进行了优化。柯达已经找到了一种平衡，通过多种干燥选项、降低能耗和广泛的基材兼容性，最大限度地提高了印刷机配置的灵活性，同时提供了超过CMYK胶印色域的鲜艳色彩。
来源丨 全球印刷与包装工业
