千讯咨询发布的中国墨水市场前景调查分析报告显示,全球墨水行业工艺技术发展现状如下:
(1)水性墨水
在20世纪90年代中期,许多用户对标牌和喷墨打印画面所应用的染料墨水的耐久性并不满意。因此,Encad公司推出了针对于户外喷墨打印应用的水性颜料墨水。
这迎来了数字喷墨打印技术的新时代。在随后的几年里,行业内推出的水性墨水几乎都是颜料型墨水。该墨水技术先是主要应用于惠普公司的热喷墨打印机,随后应用于爱普生公司的采用压电式喷头的喷墨打印机。到了2000年,已经有成千上万台喷墨打印机应用此墨水技术,主要应用领域为艺术复制品、海报和乙烯材料横幅等。
(2)溶剂墨水
从上世纪80年代开始,低分辨率阀门式喷墨的喷嘴技术在广告牌应用领域被广泛使用,其中溶剂型墨水出现的时间最长。溶剂型墨水是颜料型墨水,与黏合剂分散在有机溶剂中。最初,这些墨水只用于户外标牌上,因为残留的溶剂气味使它们不适合室内应用。随着工业压电喷头的发展,气味问题不断得到改善。今天,应用颜料型墨水打印的产品质量能与水性墨水打印出的产品质量相媲美。
由于最初使用的溶剂存在着严重异味、化学危害、易燃和含有挥发性有机溶剂(VOC)的问题,墨水设计人员已经着手改善这些问题。
弱溶剂墨水的开发是为了提高闪点,减少爆炸危险;随着墨水技术的开发,技术人员也改进了该类墨水光泽度低、色域较小和在乙烯材料(溶剂型墨水主要使用的承印材料)上粘附力较差的问题。
然而,这些墨水很多仍然存在气味问题,并且粘附性有待改善,其中包括一些会威胁健康的添加剂,在不断改进墨水性能与应用的同时,也要增强对环境保护和健康方面问题的关注。
(3)UV固化墨水
丝网印刷,特别是超大幅面喷墨打印,正逐渐从溶剂型墨水转向UV固化墨水。液体的UV墨水是低聚物、单体和光引发剂组成的有机液体,是反应性的危险化学品。
从安全角度而言,使用UV墨水应更加小心,因为它在完全固化前是非常危险的,若其与操作人员的眼睛或皮肤接触,可能会对身体造成损害。这些墨水只能应用在采用压电式喷头的打印机上,因为这种喷头能够使用黏度范围较大的墨水。
根据承印材料和打印产品的最终用途,对墨水的性能要求可能有所不同。喷墨打印技术可以在任何物品上打印,但它所要表现的性能与墨水和承印材料都有关。粘附性和耐用性是两个最值得关注的指标。墨水研发人员已经做了许多研究来提高墨水在各种承印材料上的粘附性。
对于超大幅面打印机来说,大部分的承印材料都是乙烯材料,所以墨水的配制要有湿润性,能很好地粘附在乙烯材料上。像纸张和网布这样的多孔材料,所面临的问题就不是粘合,而是固化。如果紫外线不能照射到所有的墨水,墨水就不能固化。这将造成耐用性差的问题。
最初用于UV固化的灯具都是发射广谱紫外线(以及大量的热量)的弧灯。他们会使那些对热敏感的材料产生表面损伤或承印材料变形的问题。这些弧灯也会产生自由基和臭氧,成为该工艺过程的副产物。这些物质对人体是有害的,必须通风或过滤掉从打印机排出的空气。
近年来LED的发展大大改善了这种情况。首先,在丝网印刷应用中,它被用来"固定"UV墨水,使得它在使用弧光灯照射固化之前能固定住。这样能控制住墨点使其不能铺展开来,以实现更快的打印速度。
基于LED的固化技术已经开发了许多装置,用于处理整个固化过程。EFI已经通过使用氮气冲喷系统来消除固化过程所产生的氧气,让基于LED的UV固化体系能更有效地实现墨水固化。氧气在固化过程中与光引发剂相争,降低了工艺过程的效率。这样能使墨水的配制和快速固化有更多的自由度,从而加快了打印速度。
研究人员仍致力于研究更好的、成本更低的LED灯具和墨水,以求获得更高的打印速度。
当涉及到光泽性和耐久性时,UV墨水的性能与强溶剂墨水仍然不能相提并论。UV墨水在刚性承印材料上的应用效果很好,不会有拉伸的问题,但在柔性的承印材料上,墨水就有可能裂开或脱层。就光泽度而言,墨水层需要形成光滑的膜层,而UV墨水做不到这点,需要继续开发具有良好的附着力、持久光泽度的墨水。
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