深度剖析!碳粉 vs 喷墨成像技术,他们的区别你真的了解吗?

时间:2023-06-13 来源:

 
数字印刷已经大势所趋。目前,越来越多标签印刷企业把对数字印刷设备的投资提上了议程。然而,面对市场上层出不穷的各类标签数字印刷设备,标签印刷企业应该如何选择适合自身需求的设备呢?本文,从数字印刷的原理、耗材的属性以及产品的适应性等多个方面给大家作下对比分析,供大家参考,希望能够帮助标签印刷企业购买到心仪的标签数字印刷设备。

按照成像原理来划分,市场上主流的数字印刷技术可以分为数字碳粉静电成像技术和数字喷墨成像技术两大类。

 

数字碳粉静电成像技术
 
数字碳粉静电成像技术又分为干式碳粉技术(以赛康CX系列设备为主要代表)和湿式碳粉(电子油墨)技术(以HP设备为主要代表)两种。
1.干式碳粉的组成和特点
 
 
干式碳粉通常由以下几个部分组成:(1)颜料,用于实现所需颜色的着色剂;(2)树脂,主要是聚酯(polyester),一种高分子有机聚合物,在室温下呈固态,这种树脂包围着颜料颗粒,构成了碳粉的主体部分;(3)填料,分散在树脂中的电荷控制剂,以加快或在必要时减慢充电速度,保持碳粉和黏合助剂的充电特性;(4)表面添加剂或外部添加剂,进一步改善碳粉的性能;(5)特定应用的添加剂,实现碳粉特殊的性能和特点。
 

干式碳粉的颗粒相对较细,在6~9μm之间,通常尺寸为8μm。采用干式碳粉印刷时,一旦图像被转移到基材上,就会释放热量使碳粉与基材熔合。热量会使碳粉颗粒凝固(即树脂熔化),形成均匀的固体聚酯薄膜
正常情况下,采用干式碳粉印刷的单层图像平均厚度约为4μm。在不对生产效率产生任何影响的前提下,通过调整成像光量可以实现更厚的图像层,通常针对不透明的白墨层或者需要触感厚度的彩色层采取该措施。
2.湿式碳粉(电子油墨)的组成和特点
 
 
市场上现有的标签数字印刷机中使用的湿式碳粉(电子油墨)的主要组成成分包含如下:(1)颜料,用于实现所需颜色的着色剂;(2)具有低玻璃化温度的改性聚乙烯树脂(polyethylene resin),在室温下类似橡胶状。制造过程中颜料被揉入聚乙烯树脂中,通过碎裂来缩小颜料颗粒,形成特有的星状碳粉颗粒;(3)载体液,一种矿物油,由于与聚乙烯树脂具有高度的化学相容性,因此可以部分溶解在颜料树脂液中,改变树脂的黏弹性能,使其能以熔融状态转移到最终的基材上;(4)沉积在湿式碳粉颗粒表面的有机分散剂,用于稳定并使碳粉颗粒充电(由于加入了金属盐复合物);(5)添加剂,添加到载体液中的额外成分,可以确保带电碳粉颗粒移动到感光鼓时碳粉系统的电中性。
湿式碳粉(电子油墨)的颜料颗粒大小约为2μm,比干式碳粉要小得多。通常情况下,采用湿式碳粉印刷的单层图像厚度约为1.5μm

印刷过程中,在将图像转移到基材上之前,需要进行加热,碳粉熔化,大部分载体液蒸发,碳粉颗粒凝固,在基材上形成均匀的柔性薄膜。图像转移后,蒸发过程继续进行,残留的载体液会在几天内全部蒸发掉,使聚乙烯聚合物在室温下恢复到正常状态。
数字喷墨成像技术
 
采用数字喷墨成像技术的数字印刷设备常用的墨水有UV、水性墨水两种
1.UV墨水的组成和特点
 
 
典型的UV喷墨墨水组成主要包含(1)颜料,研磨到150nm以下,用于分散剂的稳定,以保持分散体的长期稳定;(2)携带液(carrier liquid),一种活性溶剂,通常为丙烯酸酯(acrylate),含有单体(具有简单分子结构的化学品,可与其他类似分子结合形成聚合物),是一种光引发剂和增效剂的混合液;(3)带有单功能活性乙烯基基团的单体,从广泛的候选材料中选择,可以确保良好的黏附性、柔韧性、耐候性、收缩性等;(4)具有双功能活性乙烯基基团的单体(丙烯酸或烯醇醚),可以确保有效固化;(5)光引发剂和增效剂,提供墨水对一系列波长的敏感性,确保整个墨层具有良好的固化性能,因为空气中的氧气会减缓基材表面或油墨层表面的固化速度。(6)表面活性剂,控制油墨的静态、动态表面张力,确保形成均匀的墨滴(不形成卫星墨滴),并保证在墨滴到达基材表面时具有良好、快速和可控的润湿效果。
在UV光的影响下,墨水被固化,即光引发剂形成自由基,与其他墨水成分(单体)发生交联反应,形成聚合或固化的薄膜。当交联反应完成后(即所有成分都交联完成),油墨就实现了完全干燥。

采用UV墨水印刷的单层图像厚度约为4~6μm。由于固化所需的化学成分,相比水墨而言,UV墨水的黏度较高,但同时比UV胶印或UV柔印油墨的黏度要低6倍左右,这会产生几个后果,将在下面进一步讨论。
2.水性墨水的组成和特点
 
 
市场上现有的标签数字印刷机所使用的水性墨水通常由以下几个部分组成(1)水性载体介质,构成了油墨60%~90%的组成成分;(2)颜料,用于实现所需颜色的着色剂,分散在载体中;(3)分散剂,是一种在很长一段时间内稳定颜料的分散体;(4)保湿剂,防止水墨中的水分在喷头未封闭或闲置时蒸发;(5)表面活性剂,促进墨滴的形成(不形成卫星墨滴)并改善对非纸质基材的润湿性;(6)防止生物生长的杀菌剂(7)缓冲剂,控制油墨的pH值(空气中的CO2溶解在油墨中时会影响油墨的pH值);(8)其他添加剂,如螯合剂、消泡剂和增溶剂等。

在完全干燥后,采用水墨印刷的单层图像厚度通常为0.2~0.4μm。由于水墨具有最低的黏度,因此比较适合用于高速喷墨。然而,低黏度的水性墨水也有一个缺点,即不能保证重颗粒的充分分散,如白色墨水中的TiO2,很难实现充分分散。