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一起来“找茬”！这“四大”让你全面了解碳粉和喷墨技术的异同点！

时间：2023-06-16 来源：

 
上一篇文章，让大家了解了碳粉和喷墨成像技术的区别（详情链接：深度剖析！碳粉 vs 喷墨成像技术，他们的区别你真的了解吗？），具体的对比分析又是怎样的呢？且听笔者下文分享~
几种印刷耗材的对比分析
 
上文提到了数字碳粉成像技术和数字喷墨成像技术常用的几种印刷耗材的组成和特点。为了简洁起见，下面我们将评估重点仅限于它们与标签基材的相互作用、印刷品的外观感受、耐久性以及可持续性等4个方面。
与标签基材的相互作用
 

在评估碳粉和喷墨墨水与不同基材的相互作用时，我们考虑了油墨的附着力和颜料的渗透性。其中，附着力决定了印刷图像是否以及如何固定在基材上，颜料的渗透性表示了碳粉或者墨水中颜料是否渗透到基材里。在进行评估时，应该要求油墨附着力最大化，同时应尽可能避免颜料渗透，主要原因有：（1）颜色渗透会对颜色深度、网点形状和网点尺寸产生负面影响；（2）发生颜色渗透会导致颜料的低效使用，即需要更多的墨水或碳粉来达到相同的颜色深度。

（1）纸张材料
由于干式碳粉对纸张或纸张涂层具有良好的化学亲和力，因此附着力会很好，不需要底涂。在干式和湿式碳粉中，颜料分子被封装在高分子聚合物中，这些颜料颗粒太大，无法渗透到非涂布纸的纤维中，更无法渗透到涂布纸的纤维中。然而，湿式碳粉（电子油墨）的聚乙烯树脂与纸张或纸张涂层的化学特性兼容性较弱，同时由于溶解在树脂溶液内的载体液仍然需要蒸发，因此湿式碳粉（电子油墨）的附着力会受到一定的影响。所以，相比干式碳粉，湿式碳粉（电子油墨）确实需要底涂，不是为了防止颜料渗透，而是为了提高附着力。尤其需要注意的是，目前湿式碳粉（电子油墨）在天然纸上涂布均匀的底涂层，以确保均匀的附着力仍然是一个较大的挑战。
为了确保可靠的喷墨质量，喷墨墨水需要具有较低的黏度，通常喷头的温度会保持在45℃，以保证墨水的低黏度（通常为4～17mPa・s）。UV喷墨墨水的黏度比常用的UV柔印油墨的黏度低6倍左右，因此更容易渗透到纸张纤维中，这就是为什么喷墨印刷需要使用底涂来避免颜料渗透的原因。
就附着力而言，通常情况下，水性墨水可以不使用底涂，因为封装颜料颗粒的成分与纸张或纸张涂层的化学特性兼容性较高，但如果为了避免颜料渗透和网点增大，可能还是需要进行底涂。而对于UV喷墨印刷，为了使墨水完全固化，整个墨水层需要停留在基材表面，而渗入基材的墨水却不能暴露在UV光之下，导致油墨不能有效固化。对标签印刷企业来说，提供含有未固化物质的印刷品是比较麻烦的，后续会带来一系列的问题。因此，在多孔纸基材上印刷时，应使用底涂来确保适当的固化能力和附着力。
（2）合成材料
目前，没有任何颜料可以渗透进合成基材中，因此对于上文讨论的任何一种耗材来说，颜料的渗透都不成问题。
干式碳粉对合成基材具有良好的化学亲和力，因此附着力也不成问题。然而，对湿式碳粉（电子油墨）来说，附着力会受到一定的影响，因为溶解在树脂中的载体液仍然需要蒸发，因此湿式碳粉（电子油墨）印刷需要使用涂布来进行处理。
UV喷墨墨水的附着力取决于墨水和基材表面能的相对平衡程度。基材的表面能相比油墨的表面能越高，润湿性就越好。良好的润湿性对于实现良好的附着力非常关键。合成基材通常具有较低的表面能，因此，对于某些基材、油墨的组合，需要用底涂或电晕处理来增加基材的表面能，提高附着力，但这对光泽度的均匀性和图像质量会有一定的影响。
由于合成基材不渗水，水墨会在水蒸发后附着在基材上，这可以通过两种方式实现：一种是使用含有聚合物的油墨，使水蒸发后形成聚合物薄膜，具有良好的附着力，一种是使用与墨水颜料兼容的聚合物底涂。
干式碳粉、湿式碳粉、UV喷墨和水性喷墨与标签纸类材质、合成材质的相互作用对比情况如表1所示。

外观感受
 
根据不同的印刷应用，功能或审美方面的考虑占主导地位。下面仅限于对图像质量、光泽度、触感和不透明度进行讨论。
（1）图像质量
图像质量是一个比较复杂的概念，如果对其所有方面进行阐述，耗时耗力。从网点的精确位置和网点的尺寸控制角度来看，干式碳粉和湿式碳粉（电子油墨）印刷能够在相同的（原始）分辨率下比UV喷墨和水性喷墨形成更多的图像细节，而且印刷过程更加一致和可控。
（2）哑光材料上的光泽度
干式碳粉和湿式碳粉（电子油墨）的高黏度会产生中间光泽度（缎面半哑）。UV喷墨的墨水黏度低，可以使墨水自发地流平，形成一个极其光滑的表面，具有很高的光泽度。而水性喷墨，无论是否有底涂，都会等同于基材的光泽度，因为残留在基材表面的墨水量不足以影响光泽度。
（3）触感（3D纹理）
能否实现3D纹理基本取决于印刷图像层的厚度。UV喷墨生成的图像层平均厚度约为6μm，可以展现较高的纹理触感；干式碳粉生成的图像层平均厚度约为4μm（白墨层通常要更厚），尽管比UV喷墨的图像层厚度要小，也足以产生一些不太明显的3D纹理；湿式碳粉（电子油墨）和水性喷墨生成的图像层厚度太薄，无法产生任何的3D纹理效果。
（4）不透明性
一种颜色的不透明度是由颜料的浓度（颜料量）和颜料的颗粒大小决定的，干式碳粉在这两个方面都有不错的表现。对于白色，不透明度越高越好。干式碳粉结合了最高的颜料量和最大的颜料颗粒尺寸，One Pass印刷的白色不透明度通常高于柔印白色的不透明度，而湿式碳粉中的颜料颗粒大小与干式碳粉相似，但其浓度较低（载体液降低了浓度），导致不透明度较低。当然，根据机器结构，湿式碳粉（电子油墨）印刷机可以铺设多层碳粉，实现更好的不透明度，但会降低印刷速度，使得生产率降低，同时由于存在服务费，多层碳粉印刷还会增加生产成本。
对于One Pass高速喷墨使用的UV墨水，颜料的颗粒大小应足够小，以避免喷头堵塞，同时喷头要求的墨水黏度限制了颜料的最大用量，因此不透明度较低。水性喷墨墨水的黏度低于UV墨水的黏度，可以说水性喷墨的单层白墨的不透明度也比较低。
相反，对于白色以外的颜色，不透明度应尽可能低。颜料颗粒越小，颜料用量越低，颜色就越透明。透明度也会随图像层的厚度而优化，即图像层越薄越好。
干式碳粉、湿式碳粉、UV喷墨和水性喷墨印刷品的外观感受对比情况如表2所示。

印刷品的耐候性
 

理想情况下，要求标签的色彩在货架、使用过程中都能保持尽可能长的时间。因此，根据预期用途，印刷品应能承受刮擦和划伤、耐热、耐水和耐化学品腐蚀等。

（1）耐刮擦和划伤
材料的表面能越低，耐刮擦性就越高。图像层越厚，耐刮擦性就越低。根据图像层的厚度，如果想要干式碳粉和UV喷墨墨水具有相同的表现，由于UV喷墨墨水的表面能比干式碳粉和湿式碳粉（电子油墨）图像层的表面能都低，后两者更容易被刮伤，这时在碳粉印刷品表面涂布UV光油，可以使其与UV喷墨印刷品具有一样的耐刮擦性。而水性喷墨印刷品的耐刮擦性表现最佳，但是由于图像层非常薄，以至于底层基材的耐刮擦性对印刷品的最终效果也具有一定的影响作用。
（2）耐热性
干式碳粉和湿式碳粉（电子油墨）的图像是融合在基材上的聚合物，所以加热时，它们会再次熔化，热覆膜可以补救这个问题。而UV喷墨和水性喷墨的墨水均具有耐热性，其中UV喷墨墨水完全固化后形成的聚合物具有很高的熔点，水墨由于基材表面的聚合物浓度太低，墨水不会因热量而熔化并变得黏稠。
（3）耐水性
干式碳粉或UV喷墨墨水中的成分没有化学亲和力，因此它们具有良好的耐水性。对于湿式碳粉（电子油墨），由于通常是采用水性底涂配合印刷，而水性底涂并不耐水，因此可能会从底涂脱落。水性喷墨墨水如果要使标签具有防水性，就必须使用能减少或抑制颜料亲水性的底涂，如含有钙盐的底涂。
（4）耐化学性
交联通常具有很强的耐化学性，这也验证了UV喷墨墨水与碳粉相比具有更强的耐化学性，因为碳粉中的树脂大多没有交联，应用耐化学性的覆膜可以补救这个问题。水墨的耐化学性是因为油墨中不包含任何对化学溶剂有亲和力的成分。
干式碳粉、湿式碳粉、UV喷墨和水性喷墨印刷品的耐候性对比情况如表3所示。

印刷品的可持续性
 

像其他行业一样，印刷行业也面临可持续发展的环保压力。不同的数字印刷技术在化学品废物产生、操作者便利性和食品合规性方面表现如何？下面具体分析一下。

（1）化学品废物
干式碳粉静电成像印刷和水性喷墨印刷有一个共同点，即不会产生任何危险的化学品废物。相比之下，UV喷墨印刷由于自身带有墨水残留物的墨盒以及印刷过程中会用到清洁剂等，因此必须按照数据表上的说明进行安全处理。至于湿式碳粉（电子油墨）印刷，在印刷过程中大部分载体液都被收集在印刷机中，并作为化学品废物进行处理，还有一部分蒸发到生产环境中，一部分留在印刷材料中，最终也会从材料中蒸发掉。
（2）操作便利性
碳粉印刷和UV喷墨印刷工艺在放电和固化过程中都会产生臭氧。臭氧是一种潜在的有毒物质，但其含量明显低于安全阈值。适当的臭氧过滤装置可以有效减轻任何气味或有害物质的侵扰，如Xeikon CX系列设备内置的臭氧滤芯就可以有效过滤掉有害物质和气味，在印刷过程中做到无臭无味。此外，在UV喷墨印刷的操作过程中，操作人员还必须要确保自身免受UV光的伤害。
就挥发性有机物（VOCs）而言，湿式碳粉（电子油墨）静电印刷会在载体液蒸发时产生VOCs。而水性喷墨墨水含有保湿剂，其中一些就是VOCs。干式碳粉由于没有添加剂，极少会产生VOCs。
干式碳粉、湿式碳粉、UV喷墨和水性喷墨印刷品可持续性对比情况如表4所示。

结论
 

经过如上讨论可以看出，标签印刷并没有万能的神机，如酒类标签不一定要有耐化学性，而工业标签、 医药标签及美容标签则需要有较好的耐化学性，药品标签需要特别精细的印刷，而食品标签应该要基于食品安全进行考虑。简而言之，最适合的技术取决于产品的应用，标签印刷企业可以根据自身的产品有针对性地选择适合的标签数字印刷设备。 

随着印刷越来越短版化，自动化工作流程可以提高生产力，这正是数字印刷的优势所在。由于每种技术都有其自身的优缺点，理想情况下应该将几种或所有的技术结合起来，形成混合印刷技术，以便能够最大限度地发挥各自的优势和特点。

 

 

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