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混合型噴墨打印墨水的發(fā)展趨勢

來源:中關(guān)村在線 2022-04-30 06:31:40

在工業(yè)噴墨中,UV油墨及其某些局限性,水性噴墨正在復(fù)興。當涉及到最苛刻的應(yīng)用時,水性油墨要達到所需的電阻性能而又不會造成阻塞頭的長期風險,這是一個挑戰(zhàn)。這是混合墨水提供潛在解決方案的地方。

混合動力是什么意思?

當油墨不容易按UV,油,水基或熱熔膠的傳統(tǒng)“平臺”類別進行分類時,我們通常使用“混合”一詞,通常是在配方設(shè)計師故意將這兩種技術(shù)結(jié)合在一起的情況下。目的是結(jié)合每種方法的優(yōu)點來解決特定問題。考慮一下希臘神話中的半人馬座騎兵,它將馬的速度與人類的戰(zhàn)斗本能結(jié)合在一起,而不是騎兵。


隱喻騎手的印刷等同物是需要應(yīng)用兩種技術(shù)來解決一個問題,例如使用柔印UV清漆覆蓋用于標簽印刷的水性噴墨油墨。在某些情況下,這可能是最好的處理方式,尤其是在打印機設(shè)計允許的情況下,但是當需要單層時,將兩種流體的功能組合到單個產(chǎn)品中是有益的。

水性紫外線

可能最常見的混合方法是水性UV墨水,簡稱AQ-UV。自2000年代初期以來,AQ-UV油墨雖然在概念上并不陌生,但已在專利中進行了披露,但在過去的10年中,它一直是相當深入的研究對象。這很可能是由于大量打印頭被含有常規(guī)自交聯(lián)樹脂的早期原型墨水弄壞了。如今,柯尼卡美能達(Konica Minolta),太陽化學(xué)(Sun Chemical),愛克發(fā)(Agfa),富士膠片(Fujifilm),老虎涂料(Tiger Coatings)和EFI等公司擁有許多專利,其專利從紡織品,包裝到金屬裝飾。

AQ-UV油墨的最大優(yōu)點在于,可固化組分的“固體”含量現(xiàn)在大大降低,最終固化的油墨膜也因此變薄了。作為覆蓋率的函數(shù),印刷品的光澤看起來更均勻,特別是對于深色而言。標記也可以更好,盡管這對所使用的精確化學(xué)方法很敏感。

問題在于,許多通常用來制造UV墨水的材料根本不溶于水。這適用于大多數(shù)UV單體和幾乎所有的光引發(fā)劑。因此,從墨水制備的角度來看,最簡單的方法是從較小的可溶性材料列表中進行選擇,然后簡單地將它們混合在一起即可制成墨水。問題是,如果膜未完全交聯(lián),則所得膜的耐水性將被該溶解度所犧牲,因此混合物的UV部分的預(yù)期優(yōu)點因此部分喪失。

結(jié)果,最常見且成功的成功方法傾向于使用反應(yīng)性聚合物,例如“丙烯酸化聚氨酯”作為樹脂分散體,有時還與光引發(fā)劑的乳液以及可能少量的可溶性單體結(jié)合使用。

工藝與設(shè)計的意義

在大多數(shù)情況下,只有在水被干燥后,反應(yīng)性材料才會固化,從而使聚合物顆粒變得足夠靠近以進行反應(yīng)。這意味著干燥/固化是一個兩步過程,并且打印機設(shè)計需要針對每種墨水的特性進行定制。

在掃描應(yīng)用中,可以將紅外干燥器放在頭架上,從而取代了UV打印機中的標準燈,就像大型HP乳膠打印機一樣。可以在基材進給方向上安裝低功率固化棒。下圖示意性地顯示了這一點,這是Mimaki打印機使用溶劑UV的工作方式。

再次限制了適用于低強度LED光源的水溶性光引發(fā)劑的數(shù)量,因此,如果需要更高強度的汞燈源,也可以考慮將第二托架用于UV固化。該設(shè)計最終可能有點像佳能科羅拉多打印機,使用兩個掃描導(dǎo)軌,一個帶有頭/紅外,另一個帶有紫外線燈。

在單次通過打印機中,不可避免地需要更多空間來確保干燥,并且眾所周知,這將取決于基材/溫度。但是,由于最終的UV固化將是瞬間的,因此可以將其放置在基材合并之前,因此不一定會增加覆蓋面積。下面的示意圖說明了如何設(shè)想釘扎和干燥的不同方案。

其他UV混合示例

我們剛剛提到了溶劑UV,它已獲得Fujifilm / Sericol的專利。在這種情況下,可固化的聚合物會代替粘合劑樹脂,否則會成為用于大幅面圖形的相當標準的溶劑型油墨。結(jié)果,可以延長最終使用性能,特別是耐水牢度。  INX在溶劑型UV方面也有一項專利申請,在這種情況下,用于印刷鋁罐。

另一個經(jīng)常出現(xiàn)的UV雜化物是hotmelt-UV。自從我們在生產(chǎn)性噴墨系列中提到熱熔油墨以來,我們還沒有詳細發(fā)布過  這些油墨,但是這些相變油墨(有時稱為“固體油墨”)在制造應(yīng)用(例如太陽能電池)中作為蝕刻掩模已找到了利基應(yīng)用。然而,它們的主要局限性在于,當暴露于討厭的蝕刻化學(xué)品時,這些墨水類型的相對較低熔點的蠟往往會導(dǎo)致有限的蝕刻時間。

通過在配方中添加可紫外線固化的材料,可以大大改善蠟基油墨的電阻性能,并且通過選擇正確的材料,仍可以通過行業(yè)標準的堿性顯影劑去除油墨。

雖然上面提到的科羅拉多打印機中的凝膠油墨本身有點像熱熔UV,但它不是室溫下會變成固體的蠟,而是引起粘度顯著增加。

還提出了一些其他特別有趣的混合油墨用于3D打印應(yīng)用程序,作者遇到的最令人著迷的是在UV基質(zhì)中的水乳液,該乳液在固化后會形成水凝膠,以模擬人體組織進行醫(yī)學(xué)訓(xùn)練,如圖所示在下面的專利圖中。

超越紫外線

正如我們上一篇文章中所討論的,已經(jīng)提出了一些用于水基紫外線的相同技術(shù)來固化電子束。在這種情況下,理由是相似的:消除有害光引發(fā)劑遷移的可能性。此類技術(shù)已應(yīng)用于柔版印刷,因此有先例,但是噴墨油墨的粘度要低得多,因此當濕對濕印刷時,油墨滲色的可能性要差得多。Sun Chemical提出可以使用少量危害較小的引發(fā)劑來克服非混合UV油墨中的此類問題。  也許“ AQ-EB / UV”墨水也可以使用嗎?

那么,混合動力是兩全其美嗎?好吧,例如,并非總是由于水溶性的挑戰(zhàn),但它肯定可以實現(xiàn)某些獨特的應(yīng)用!

關(guān)鍵詞: 混合型噴墨

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