厦门诚顺喷码机

　　　[br]　　喷墨印刷已成为生产高质量彩色数字图像的常用低成本方法。成本低使得家庭和办公室中出现了大量的喷墨打印机。此外，打印机技术的不断提高已经使喷墨打印机的应用范围扩大，导致要求生产出较高质量的喷墨涂布纸与之相配套。目前市场上可得到三种喷墨纸：[br]　　11表面施胶纸。表面施胶可生产价格低廉、质量较低的喷墨纸。[br]　　21无光泽涂布纸。无光泽涂布纸为中档产品，其可产生较高的振荡色泽输出。[br]　　31光泽涂布纸。这种纸能产生*高质量的照相色泽输出。[br]　　取决于应用领域和打印方法，每种涂料的配方都有差异。可是，所有的配方一般都含有无定形的硅基颜料。本研究重点放在用于水溶性油墨的常用中档无光泽喷墨涂料（[url=http://www.etuzhuang.com/new_view.asp?id=104]水性涂料与油漆区别[/url]）配方上。[br]　　背景喷墨打印要求[br]　　打印质量要求随不同的打印应用领域而变化，打印输出质量取决于可得到的打印机的色移（例如：青-红-黄-黑主要颜色）、分辨率和选址能力（两点间*短距离）、油墨的性质以及原纸的特性。*重要的是用于印刷时油墨与纸能相适应。由于表面pH值的差别、表面和内部的多孔性、表面电荷及亲水性等原因，彩色染料的状态会在不同原纸上出现变化。理想的原纸是能快速吸收油墨载体溶液而将彩色染料或颜料留在纸面。颜料保留在纸面可使毛边的出现程度*小而使可见图像的光吸收能力*大。油墨一般配制成可与指定的喷墨打印机喷头的设计相互补偿。[br]　　当然，趋势一直是围绕着油墨和打印机来研究原纸和涂料配方。[br]　　喷墨油墨[br]　　喷墨油墨（青，红和黄）含有水溶性染料或颜料、湿润剂、添加剂和一种载体溶剂，该溶剂通常是水。水溶性染料之所以受到人们欢迎是由于其价格低廉和来源丰富，并且可简化设计可靠性打印机喷嘴的任务。不幸的是，由于印刷质量的原因使用水溶性染料出现了向下的趋势。印刷色的毛边、相邻色的渗色及打印图像的耐水度欠缺是其主要缺点。此外，对于大多数家庭或办公室用户来说，质量的略微损失可换来低成本下的较快打印速度还是可以接受的。当然，造纸工作者在开发喷墨纸涂料配方的同时正在设法解决这些问题。[br]　　用于喷墨纸的无光泽涂料配方：添加剂用于喷墨纸的无光泽涂料配方一般含有硅基颜料、聚乙烯醇基粘合剂和阳离子聚合物添加剂。无定形硅石由于其较高的多孔性、亲水性和表面面积而受到重视。这些性质可促进含水油墨连结料的快速吸收，因而可加速油墨干燥时间并可提高边缘的清晰度。可是，多孔组分是其固有弱点，所以特别需要诸如聚乙烯醇类的高强粘合剂。聚乙烯醇十分有用也是由于它的亲水性，这种性质可促进含水油墨连结料的吸收。阳离子聚合物添加剂靠与阴离子油墨结合形成的稳定色料以阻止渗色和防水来提高墨点的分辨率和耐水度。可是，阳离子电荷同样会引起涂料粘度的急剧上升，可能是通过硅石表面（例如：硅醇）基团的相互作用而产生。在一个具有许多氢连接硅醇和乙醇基团的系统中，高粘度已经是一个关心的问题。因而，喷墨涂料配方中仅能加入极少量的阳离子聚合物。[br]　　1示出本研究评述的三种阳离子聚合物添加剂的结构。1（a）中示出的聚氯化二烯丙基二甲基铵（Poly-PADMAC）是一种典型的高电荷密度的阳离子聚合物，其多年来一直作为标准滴定剂、电荷中和剂或湿部助留剂使用。有时其也用在现代化的喷墨涂料配方中。[br]　　锆化合物常用作涂料配方中的交联剂或不溶粘料。造纸工业中使用的锆溶液一般是羟基桥连聚合物，其中阳离子锆主要是与含氧基团反应。常用在涂料配方中的两种溶液是乙酸锆（ZAA）和碳酸锆铵（AZC），分别如1（b）和（c）所示。乙酸锆是一种弱酸到中性的锆溶液，分子式为（CH3COO）nZr.典型的溶液含有22以氧化锆形式存在的锆。碳酸锆铵是一种碱性锆溶液，分子式为（NH4）2[Zr（CO3）2（OH）2]，含有大约20以氧化锆形式存在的锆。铵阳离子和过量的碳酸盐离子的存在可给予碱性盐碳酸锆铵溶液的稳定性。当在涂料配方中同时使用碳酸锆和乙酸锆作为不溶粘料或交联剂时，碳酸锆铵溶液独特之处在于蒸发时释放出二氧化碳和氨，因此增加了基团与锆的相互反应直至干燥。[br]　　特别是锆能够强烈吸引聚氧化物、氢氧化物、碳酸盐、α-羟基羧酸盐和羧酸盐。[br]　　几乎没有发表过有关干燥前后阳离子组分对涂料配方影响程度的文章。本研究的目的是（a）评价阳离子组分对典型的无光泽喷墨涂料配方的影响和（b）比较添加锆组分与聚氯化二烯丙基二甲基铵的作用。[br]　　实验材料[br]　　使用典型量的基本组分来制备喷墨涂料：80份沉淀硅石，20份烘制硅石，每100份颜料中30份聚乙烯醇，和每100份颜料中1份或更少的阳离子添加剂。每100份硅石颜料中加入0125～110份的聚氯化二烯丙基二甲基铵、碳酸锆铵和乙酸锆。本试验所用的聚氯化二烯丙基二甲基铵平均分子量为500000.所有的涂料都用去离子水制成25的含固量。聚乙烯醇粘合剂放在95℃的水浴中溶解30min.[br]　　方法[br]　　在25℃下使用具有Couette流体几何学的可控应力流变仪来对不同涂料配方进行静态和动态振荡剪切实验。将涂料样装入流变仪后，停滞4min以消除任何装料过程的影响。在静态剪切实验中，对随剪切应力而变的样品粘度进行测量。同时进行了动态振荡实验以获得系统微观结构的信息。在这些实验中，小振幅振荡变形对样品产生影响。*终的剪切应力由两部分组成，一部分与弹性模量（G′）有关，而另一部分与粘性模量（G″）有关。作为频率函数的模量的形状和大小可提供材料的状态特性。例如，弹性胶乳示出与频率无关的弹性模量，该弹性模量要大于粘性模量。因而对所有样品进行了动态实验以确定随频率而变的弹性（G′）和粘性（G″）模量。在小型应变/应力室内完成了所有线性粘弹范围内的实验。[br]　　使用刮棒涂布机对胶版纸进行了不同涂料配方的涂布。使用不同的刮棒以达到大约714～819g/m2的稳定涂布量（单面涂布）。紧接其后的处理过程是将涂后样品放入实验室对流烘箱（105℃）5min.干后样品放入23℃和50相对湿度的恒温恒湿室内处理至少24h.使用一台惠普DeskJet820Cse喷墨打印机打印上青-红-黄等多种颜色，这台打印机设置成高质量无光泽打印方式。使用X-Rite光谱密度计可测量出油墨的光学密度。打印后和耐水处理后再次测量油墨密度。将印后纸样浸入25℃水中4min以评价耐水度，随后取出并干燥。然后将浸水前后的油墨密度测量结果进行对比。使用一台HitachiS-3200N电子显微镜来进行扫描电子显微实验。[br]　　结果和讨论流变学[br]　　2示出有代表性的随剪切速率而变的不同涂料配方的粘度曲线。所有样品的粘度，包括没加阳离子聚合物的对比样，在高剪切速度下接近相同的值。在低剪切速率下，所有样品都显示出明显的剪切修磨和缺乏零剪切粘度平稳状态，这一特点暗示着存在大量的微细结构和屈服应力。为了进一步证实这一点，我们重新绘制了随剪切应力而变的各种样品的粘度图，如3所示。结果提供了屈服应力的证据，在相对应屈服应力的临界应力下粘度趋向于无限接近*大值。对于超过屈服点的应力，粘度迅速下降，并且剪切力接近10泊以下的恒定值。2和3示出不加添加剂的硅石/聚乙烯醇配方具有*低的屈服应力（≈40达因/cm2）2含有110pph三种不同阳离子添加剂的硅石/聚乙烯醇涂料组分随剪切速率而变的涂料粘度3含有110pph三种不同阳离子添加剂的硅石/聚乙烯醇涂料组分随剪切应力而变的涂料粘度和粘度。添加碳酸锆铵向上移动了粘度-剪切速率曲线（2），并且屈服应力达到一个较高值（3）。添加聚氯化二烯丙基二甲基铵对静态特性有*重要的影响。低剪切速率（2）和屈服应力（3）下的粘度要比硅石/聚乙烯醇配方的粘度高一个数量级。[br]　　添加碳酸锆铵的较低粘度很可能是由于在溶液中碳酸锆铵化合物是以碱性盐的形式存在，因此，其不与和聚氯化二烯丙基二甲基铵或乙酸锆化合物的结构一样的硅石/聚乙烯醇相互反应。阳离子聚氯化二烯丙基二甲基铵和中性乙酸锆组分既可以与表面硅氧烷的氧也可以与硅网络中的硅醇基团反应以提高材料的粘度。从应用观点来看，如果粘度增加太多，就需要降低固含量，导致伴随而出现的机上运行问题。[br]　　组分硅石/聚乙烯醇配方随频率而变的弹性（G′）和粘性（G″）模量。弹性模量G′要大于粘性模量G″，并且在低频下与频率无关。从这可以推断出该系统已经絮聚，并且显示出一种较弱的类似胶的特性。弹性网络结构的形成归因于（a）烘制硅石的硅醇基团彼此间或通过醇基的氢键结合或（b）硅醇基团以沉淀硅石的聚合形式形成Si-O-Si连接。示出三种含有110pph阳离子添加剂的硅石/聚乙烯醇配方的弹性模量（G′）。所有样品的粘性模量（G″）要比弹性模量（G′）小得多，这可从中的用于乙酸锆样品的曲线得到证实。碳酸锆铵和聚氯化二烯丙基二甲基铵样品也显示出类似胶的特性，具有的G″要低于G′。[br]　　和的比较显示出添加阳离子组分可增加硅石/聚乙烯醇样品的类似胶的特性。乙酸锆或碳酸锆铵的存在会增加弹性模量几乎二个数量级。可是，含有聚氯化二烯丙基二甲基铵的样品显示出*大的弹性模量，与静态剪切数据一致。[br]　　5含有110pph三种不同的阳离子添加剂的硅石/聚乙烯醇涂料组分随频率而变的弹性模量（G′）添加剂的浓度对动态流态学的影响如6所示。在此图中，将所有三种类型的阳离子组分的弹性模量值G′（1弧度/s时）随添加剂浓度而变的结果绘制成图。注意从此图所观察到的趋势仍与任何其它选定的频率相同，因为弹性模量与频率相对无关。结果表明添加阳离子组分在硅石/聚乙烯醇配方的弹性模量上产生两步增加，且首次添加会使G′产生意想不到的增加。在聚氯化二烯丙基二甲基铵的情况下，进一步的添加会产生弹性模量的稳定增加，尽管在较低的速率下。[br]　　相反，进一步添加乙酸锆或碳酸锆铵几乎不增大G′。随着聚氯化二烯丙基二甲基铵浓度的增加弹性模量提高较多可能是由于聚氯化二烯丙基二甲基铵阳离子电荷和硅石/聚乙烯醇结构内负电基团间的相互作用。锆组分也可能触发与负电基团的反应或与硅石/聚乙烯醇结构的氢键结合。[br]　　6随阳离子添加剂浓度而变的弹性模量（G′）（频率=1弧度/s）当涂料涂于纸面后，涂料组分的弹性增加和形成网络结构可能有助于提高保水度、减少组分迁移和提高坚固性。可是，典型的喷墨涂料组分含有足够多的亲水成分以提高所需的保水度。因此，也可能不需要由阳离子组分所带来的弹性提高，因为在某些应用中高弹性会产生刮痕、涂布不匀或石笋状纸病。[br]　　图像质量和耐水度[br]　　阳离子添加剂急剧增加典型喷墨涂料配方的粘度，它们还可提高印刷纸的印刷质量和耐久性。在耐水性试验前后对阳离子添加剂对印刷油墨的影响进行了测量。耐水性试验前，所有样品（对比样和含有阳离子添加剂的样品）的密度是相近的，平均油墨密度为1142（青-红-黄油墨）。示出耐水性试验后的油墨密度。结果表明添加聚氯化二烯丙基二甲基铵对印刷样品的耐水度有积极的影响。重要的是附在纸页上油墨中含有的聚氯化二烯丙基二甲基铵的数量要比含有锆组分的样品或不加任何添加剂的对比样含量多。一种解释是不与硅石/聚乙烯醇结构反应的聚氯化二烯丙基二甲基铵的阳离子功能基也许比锆组分更易于油墨附着，特别是在如果锆组分参与了交联的情况下。[br]　　这些有价值的结果导致了对聚氯化二烯丙基二甲基铵的进一步研究。使用了组合的青-红-黄线条对添加或不加聚氯化二烯丙基二甲基铵的涂布纸进行印刷。然后在一低倍放大镜下观察这些印样。和分别示出添加或不加聚氯化二烯丙基二甲基铵的涂布纸上印刷线条的相同区域。（不加聚氯化二烯丙基二甲基铵）示出大量的印刷墨点渗入了相邻的墨点。过量的渗入会引起色料与邻近的色料彼此不相容。另一方面，9的样品要比不加聚氯化二烯丙基二甲基铵的样品渗透的程度低。再者，这可能部分是由于阳离子聚氯化二烯丙基二甲基铵的定位及与阴离子染料油墨的附着所致。[br]　　9含有110pph聚氯化二烯丙基二甲基铵的涂料组分的印后油墨10使用不含阳离子添加剂的硅石/聚乙烯醇涂料涂布后纸页的扫描电子照片（400倍）表面SEM照片因为任何锆组分遇水后都不能保留足够的油墨密度，因此只对聚氯化二烯丙基二甲基铵集中进行显微镜研究。印刷前拍摄了涂布表面的扫描电子显微镜照片。0示出不含聚氯化二烯丙基二甲基铵的400倍涂布表面的照片。没有明显的不规则性。可是图11显示的含有聚氯化二烯丙基二甲基铵的涂布表面带有以裂纹形式出现的有害的表面不规则性。所有的聚氯化二烯丙基二甲基铵的样品都有这种现象。因此，这似乎是由聚氯化二烯丙基二甲基铵的刚性涂料结构干燥时产生的裂纹所造成的。这种现象的出现是因为涂层结构太硬以致于当涂层干燥收缩时不能与之相适应的缘故。[br]　　结论[br]　　本研究设计了三种阳离子组分???聚氯化二烯丙基二甲基铵、碳酸锆铵和乙酸锆对典型的硅石/聚乙烯醇无光泽喷墨涂料配方的流变性、光学性和印刷特性的影响。所有三种添加剂都可增加涂料组分的粘度、屈服应力和弹性模量，其中聚氯化二烯丙基二甲基铵的效果*好。含有聚氯化二烯丙基二甲基铵的涂料印刷纸的油墨密度要比不加添加剂或加入锆添加剂的涂布纸高得多。更重要的是，聚氯化二烯丙基二甲基铵可减少油墨渗入相邻的油墨区域。可是，其产生的坚硬涂层结构会由于干燥而出现裂纹是其一大缺点。[br]　[br]