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摘要；超細(xì)顏料墨水的噴射性能與墨水的組成密切相關(guān)。采用超細(xì)顏料、模擬多元醇和表面活性劑等組成超細(xì)顏料水性分散體系,觀察了不同配方配制的超細(xì)顏料分散體系的噴射性能。通過(guò)測(cè)試分散體系粘度、表面張力等理化指標(biāo)在分散機(jī)高速剪切和超聲波處理后的變化情況,分析了超細(xì)顏料水性分散體系噴射性能與體系粘度和表面張力的關(guān)系。結(jié)果表明,超細(xì)顏料水性分散體系的粘度、表面張力以及超聲波處理后粘度的變化決定著體系的噴射性能。

數(shù)字噴墨印花技術(shù)越來(lái)越受到業(yè)界關(guān)注,目前使用較多的仍為染料型墨水。染料型墨水的數(shù)字噴墨印花對(duì)纖維不具有通用性,耗水耗能多,生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生較多的廢水[1],這些弊端促進(jìn)了對(duì)數(shù)字噴墨印花用顏料墨水的研究。超細(xì)顏料墨水的數(shù)字噴墨印花具有以下優(yōu)點(diǎn):占地面積小;批量靈活;通用性強(qiáng)、工藝簡(jiǎn)單;可以實(shí)現(xiàn)個(gè)性化電子商務(wù)消費(fèi);無(wú)染料和助劑的廢棄和浪費(fèi),無(wú)污水排放,是一種真正的環(huán)保型印染技術(shù)[1-5]。

然而,顏料墨水在噴印過(guò)程中,容易出現(xiàn)堵塞噴嘴等問(wèn)題[6]。墨滴的形成是噴墨技術(shù)的關(guān)鍵,也是研究墨水噴墨性能的入手點(diǎn)。國(guó)外通過(guò)DOD供墨系統(tǒng)和高速攝像設(shè)備觀察研究了液滴形成的過(guò)程,其中包括對(duì)純液體、簡(jiǎn)單的混合溶液以及含有固體粒子的液體[7-8]。國(guó)內(nèi)對(duì)顏料墨水的噴射性能研究仍然較少。本文借助噴墨情況觀察儀,詳細(xì)記錄超細(xì)顏料水性分散體系的噴墨狀態(tài),分析了超細(xì)顏料水性分散體系在噴墨過(guò)程中產(chǎn)生斷墨、掛墨和墨點(diǎn)跳動(dòng)等現(xiàn)象的原因。

粘度和表面張力是影響墨水噴射性能的兩個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),作者試圖尋找出其他與打印性能相關(guān)的指標(biāo)。本文采用分散機(jī)在9 000 rpm下高速剪切15分鐘及1 000 w超聲波處理10分鐘兩種方法,分別對(duì)超細(xì)顏料水性分散體系進(jìn)行處理,測(cè)試處理后體系粘度的變化,分析了高速剪切和超聲波處理后體系粘度的變化與噴射性能的相關(guān)性。

1·實(shí)驗(yàn)

1·1　實(shí)驗(yàn)藥品和儀器

實(shí)驗(yàn)藥品:丙三醇(分析純,華東化學(xué)試劑公司);固色劑CF-100(青島海怡精細(xì)化工有限公司);抑泡劑FE(青島海怡精細(xì)化工有限公司);黑色超細(xì)顏料色漿(青島海怡精細(xì)化工有限公司)。實(shí)驗(yàn)儀器:電子分析天平(梅特勒-托利多儀器上海有限公司); IKA RW20N攪拌機(jī)(德國(guó)IKA實(shí)驗(yàn)室技術(shù)有限公司); DV-ⅢULTRA粘度計(jì)(美國(guó)BROOKFIELD公司);KRüSSDSA100滴形分析儀(德國(guó)KrüSS公司); JY98-3D超聲波細(xì)胞粉碎機(jī)(寧波新芝科器研究所); IKA T18 Basic分散機(jī)(德國(guó)IKA實(shí)驗(yàn)室技術(shù)有限公司);圖1所示噴墨情況觀察儀(杭州宏華數(shù)碼科技股份有限公司研制)。

1·2分散體系配制

以丙三醇為多元醇代表,通過(guò)添加適量的抑泡劑等表面活性劑和固色劑等,配制不同粘度和表面張力的超細(xì)顏料分散體系。在高速剪切和超聲波條件下對(duì)體系進(jìn)行處理,然后測(cè)定體系的粘度變化。

在本實(shí)驗(yàn)中,所確定的超細(xì)顏料水性分散體系的三個(gè)配方見(jiàn)表1。樣品A、樣品B、樣品C各配制500 g。配制方法:稱取一定量的去離子水、丙三醇、抑泡劑、固色劑,攪拌均勻,加入一定量的黑色超細(xì)顏料色漿(30%,w/w),使用IKA RW20N攪拌機(jī)以700r/分鐘的轉(zhuǎn)速攪拌10分鐘。

1·3粘度測(cè)定

取配制的分散體系20 mL,在25℃條件下,采用00號(hào)轉(zhuǎn)子(扭矩為50% ),在DV-ⅢULTRA粘度計(jì)上測(cè)定分散體系的粘度。

1·4表面張力測(cè)定

取配制的分散體系2mL,于25℃條件下,采用懸滴法在KRüSSDSA100滴形分析儀上測(cè)試表面張力,每個(gè)樣品測(cè)定3次取平均值。

1·5高速剪切處理方法

取配制的分散體系50 mL,采用IKA T18把Basic分散機(jī)以9 000 rpm的轉(zhuǎn)速高速剪切15分鐘,靜置15分鐘后測(cè)定粘度;靜置30分鐘時(shí)再次測(cè)試體系粘度。

1·6超聲波處理方法

取配制的分散體系50 mL,采用JY98-3D超聲波細(xì)胞粉碎機(jī)以1 000 w的功率(間隔4秒超聲1秒)總處理時(shí)間10分鐘,靜置15分鐘后測(cè)試粘度。

1·7　噴射性能測(cè)定

取配制的分散體系300 mL,裝入噴墨觀測(cè)裝置墨盒。設(shè)置打印參數(shù),打印30分鐘,每打印10分鐘時(shí)截取一次圖片,記錄噴射性能。此實(shí)驗(yàn)在杭州宏華數(shù)碼科技股份有限公司的墨水測(cè)試實(shí)驗(yàn)室完成。

 2·結(jié)果與討論   2·1超細(xì)顏料分散體系的噴射性能

按照1. 7的測(cè)試方法,對(duì)每個(gè)樣品進(jìn)行噴射性能測(cè)試。在開(kāi)始打印時(shí)截取一張圖片,此后第10分鐘、20分鐘、30分鐘時(shí)分別截取一次圖片。由于使用計(jì)算機(jī)觀察時(shí)對(duì)噴頭部位放大很多倍,故每次截圖時(shí)僅能截取部分噴孔。實(shí)際操作過(guò)程中,會(huì)通過(guò)移動(dòng)噴頭,觀察所有噴頭的工作情況。截取的圖片是具有代表性的,可以反映所有噴孔的噴射狀態(tài)。