محلول فرآیند کامل برای جوهرهای مبتنی بر آب از طراحی فرمولاسیون تا بهینه سازی فرآیند
May 23, 2025
1. چالش های اصلی و شاخص های اصلی دوام جوهر مبتنی بر آب
2. نوآوری و اصلاح سیستم های رزین با کارایی بالا
3. استراتژی تقویت و تقویت چسبندگی Substrate
4. بهینه سازی اسینالیستی رنگدانه ها و مواد افزودنی عملکردی
5.PRADGE و دستیابی به موفقیت فناوری پخت و پز متقابل
6. فرآیند پردازش و افزایش دوام به معنای
1. چالش های اصلی و شاخص های اصلی دوام جوهر مبتنی بر آب
1.1 تعریف و ابعاد کلیدی ازجوهردائمی
"ماندگاری" جوهر مبتنی بر آب نشانگر مقاومت جامع آن در برابر سایش فیزیکی ، تخریب شیمیایی و پیری محیطی است. این مقاومت در سه بعد بحرانی اندازه گیری می شود: ثبات چسبندگی ، مقاومت در برابر آب و هوا و خوردگی و دوام ساختاری. بر خلاف همتایان مبتنی بر حلال ، جوهرهای مبتنی بر آب برای شکل گیری فیلم رزین به تبخیر آب متکی هستند ، که ذاتاً چالش هایی مانند تراکم فیلم کم و اتصال کافی را ایجاد می کند. این محدودیت های ساختاری به طور مستقیم بر عملکرد جوهر تحت شرایط مختلف تأثیر می گذارد.
1.2 معیارهای عملکرد دقیق برای دوام
تست های استاندارد صنعت ، ماندگاری جوهر را با معیارهای دقیق تعیین می کنند. چسبندگی از طریق روش برش متقابل (ASTM D3359) ارزیابی می شود ، و نیاز به امتیاز بیشتر از یا مساوی با 4B بدون لایه لایه سازی نوار است. مقاومت در برابر اصطکاک بیش از 50 چرخه مالش خشک (چرخ های 6 {6}} ، فشار 1000 گرم) را بدون از دست دادن رنگ قابل توجهی ، اجباری می کند. مقاومت در برابر آب و هوا به استاندارد پیری QUV ، محدود کننده اختلاف رنگ (ΔE) به<3.0 after 1000 hours. Chemical resistance is verified by 20 cycles of 5% sodium hydroxide or alcohol wiping, with no signs of swelling or discoloration.
1.3 محدودیت های فنی سیستم های مبتنی بر آب
خواص ذاتی فرمولاسیون مبتنی بر آب چالش های کلیدی را ایجاد می کند. دمای انتقال شیشه (TG) از رزین ها به شدت بر عملکرد تأثیر می گذارد: مقادیر بالای TG باعث شستشوی درجه حرارت پایین می شود ، در حالی که TG کم منجر به برخورد درجه حرارت بالا می شود. پراکندگی رنگدانه ناپایدار خطر مهاجرت و لخته سازی را به خطر می اندازد و رنگ آمیزی را به خطر می اندازد. علاوه بر این ، ساختار متخلخل فیلم جوهر ، بخار آب و نفوذ حلال را تسهیل می کند و دوام را تضعیف می کند. غلبه بر این محدودیت ها برای پیشبرد فناوری جوهر مبتنی بر آب مهم است.
2. نوآوری و اصلاح سیستم های رزین با کارایی بالا
ساختار شیمیایی و خواص فیلم ساز رزین ،به عنوان اسکلت فیلم های جوهر مبتنی بر آب، برای دوام جوهر تعیین کننده هستند. در حال حاضر ، تکنیک های متنوع پیشرفته باعث افزایش عملکرد رزین می شوند.پلیمریزاسیون امولسیون ساختار هسته هستهایستاده است ، با استفاده از روش امولسیون بذر ، ذرات آکریلیک-پلی اورتان {{0} nm. درهسته آکریلات بالا TG (TG {0}} درجه)سختی و مقاومت خراش را در حالی کهپوسته پلی اورتان کم TG (TG {0}} درجه)انعطاف پذیری و چسبندگی بستر را تقویت می کند. در عمل ، این فناوری فیلم های جوهر را با یککشیدگی در استراحت بیش از 200 ٪وتبیش از 1000 چرخه مقاومت خمش.
اصلاح رزین متقاطعگروه های واکنشی را برای پیوند شیمیایی معرفی می کند. به عنوان مثال ، رزین های اکریلیک اصلاح شده با اپوکسی ، شامل 1 ٪ -3 ٪ مونومرهای اپوکسی عملکردی ، تشکیل پیوند متقابل پیوندهای اتر پس از خشک شدن (چگالی اتصال متقابل: 0. 8-1. 2mol\/m³). پلی اورتان های مرتبط با خود با گروه هیدرازین\/کتوکاربونیل ساختارهای هیدرازید-کتوکسیمین را در دمای محیط ایجاد می کنند.افزایش مقاومت در برابر حلال 40 ٪بشر در ضمن ،فناوری رزین نانو کامپوزیت5 ٪ {1}}} ٪ nano-silica یا خاک رس لایه ای ،کوچک کردن منافذ فیلم از 50 نانومتری به<10nm، کاهش نفوذپذیری بخار آب 60 ٪. با ایجاد "پیوندهای متقاطع فیزیکی" ، آنضریب اصطکاک را از {{0}}}. 45 تا 0.28 پایین می آورد، عملکرد فیلم جوهر را بسیار تقویت می کند.
3. استراتژی تقویت و تقویت چسبندگی Substrate
با توجه به تفاوت های معنی داری در خصوصیات سطح بسترهای مختلف مانند کاغذ ، پلاستیک و فلز ، روشهای درمانی هدفمند برای افزایش چسبندگی جوهرهای مبتنی بر آب به بسترها مورد نیاز است. برای بسترهای پلاستیکی مانند PET و OPP ، از درمان کرونا اغلب برای افزایش تنش سطح از 30-32 mn\/m به {{2} mn\/m در قدرت میدان الکتریکی {3}} kV\/cm استفاده می شود. یا یک {4}}. {5}}} میکرومتر مبتنی بر آب ضخیم حاوی ماده اتصال سیلان برای تشکیل "پل مولکولی" برای اتصال رزین و بستر استفاده می شود. در درمان بسترهای فلزی مانند فویل آلومینیومی و تین پالت ، از رزین حاوی گروه های فسفات برای ایجاد پیوند هماهنگی با سطح فلز استفاده می شود و آزمایش اسپری نمکی (ASTM B117) به مدت 500 ساعت بدون زنگ زدگی منتقل می شود. پراکندگی اکسید روی نانو (اندازه ذرات<100nm) fills the pores of the metal oxide film, increasing the bonding force by 3 times. For porous substrates such as paper and fabrics, 1% - 2% hydroxyethyl cellulose (molecular weight 50,000 - 100,000) is added to adjust the ink film penetration depth to 5 - 10μm; starch-modified resin is used to form an "anchor structure" to significantly increase the wet friction resistance from 15 times to 60 times, effectively solving the problem of adaptability between different substrates and water-based inks and enhancing adhesion.
4. بهینه سازی اسینالیستی رنگدانه ها و مواد افزودنی عملکردی
4.1 نقش اساسی رنگدانه ها و مواد افزودنی عملکردی در دوام جوهر
دوام جوهرهای مبتنی بر آب به انتخاب دقیق و هم افزایی رنگدانه ها و مواد افزودنی عملکردی وابسته است. رنگدانه های مقاوم در برابر آب و هوا از معیارهای سختگیرانه پیروی می کنند: مس فتالوسیانین آبی (PB15: 3) (سطح مقاومت در برابر نور {4} ، ΔE <2. {6}}}} بعد از 500 ساعت) تبلیغات در فضای باز و برچسب های ماشین ، نیاز به {8 {8} 8}} NM Silica Preportion to Perfication to Preportry to Preportry tole. Quinacridone Red (PR122) (سطح مقاومت در برابر نور 8 ، ΔE <1.5 بعد از 1000 ساعت) برای بسته بندی های سطح بالا ایده آل است ، برای جلوگیری از لخته سازی ، نیاز به پراکندگی نانو (D50 <100 نانومتر) دارد. کربن سیاه (PBK7) (سطح مقاومت در برابر نور 8) در خدمت چاپ دائمی سیاه است و انواع ساختار بالا را خواستار می کند (جذب روغن DBP> 100ml\/100g).
4.2 افزایش عملکرد جوهر از طریق فرمولاسیون افزودنی
ترکیب افزودنی عملکردی خصوصیات جوهر را بهینه می کند. سیستم ضد Ultraviolet ، ترکیبی از {1}} 5 ٪ مانع از تثبیت کننده نور آمین (HALS) و {3}}. 3 ٪ جاذب بنزوتریوزول ، بلوک {5}} nm پرتوهای UV. مقاومت در برابر اصطکاک با میکروپودر 2 ٪ پلی تترا فلورو اتیلن ({7}} μm) بهبود می یابد و سایش را 50 ٪ کاهش می دهد. مقاومت شیمیایی از طریق کوپلیمرهای آکریلات فلور شده تقویت می شود (محتوای فلوئور {9 {9}<1% mass loss after 24-hour 75% alcohol immersion. These additives collectively fortify ink resilience against environmental stresses.
4.3 تأثیر تعیین کننده روند ساخت فیلم خشک کردن
روند خشک کردن فیلم برای دوام جوهر محوری است. در چاپ فیلم پلاستیکی ، یک منحنی خشک کردن شیب سه مرحله ای مؤثر است: مرحله قبل از خشک شدن (درجه {3}} ، {4}} دقیقه) 80 ٪ آب آزاد را از بین می برد و از نقص "علامت آب" جلوگیری می کند. مرحله خشک کردن اصلی (درجه {6}}} ، {7}} دقیقه) باعث افزایش تجمع رزین می شود و چگالی فیلم را از 1.1g\/cm³ به 1.3g\/cm³ افزایش می دهد. مرحله پخت (درجه {12}}} ، {13}} دقیقه) باعث اتصال متقابل می شود و درجه اتصال متقابل را از 30 ٪ به 60 ٪ افزایش می دهد. این فرآیند پی در پی یکپارچگی و عملکرد بهینه فیلم را تضمین می کند.
4.4 بهینه سازی تجهیزات خشک کردن و عیب یابی
پارامترهای تجهیزات خشک کردن تقاضا کالیبراسیون دقیق: گردش هوای گرم در 2-3 m\/s تبخیر آب شیب را امکان پذیر می کند. {1}}} μm تابش مادون قرمز گروه های قطبی رزین را برای شکل گیری سریعتر فیلم هدف قرار می دهد. خنک کننده درجه {2}}} خنک کننده کوچک شدن فیلم را محدود می کند<0.5%. For common defects, tailored solutions exist: film cracking(drying rate > 5g/(m²·min)) resolves with reduced pre-drying temperature (45℃) and 5% plasticizer addition; poor adhesion (residual moisture > 10%) improves by extending curing time and installing infrared moisture meters; surface powdering corrects by raising main drying temperature to 65℃ and adding 1% film-forming agents.
5.PRADGE و دستیابی به موفقیت فناوری پخت و پز متقابل
فناوری پخت و پز متقابل باعث به روزرسانی جوهر مبتنی بر آب از شکل گیری فیلم فیزیکی به پیوند شیمیایی می شود. فن آوری جوهر مبتنی بر آب در برابر اشعه ماوراء بنفش ، 20 ٪ {4}}} ٪ UV قابل درمان با استفاده از پپولیمر قابل درمان (مانند اپوکسی آکریلات) را به سیستم سنتی مبتنی بر آب معرفی می کند. لایه فیلم فیزیکی ابتدا با تبخیر آب تشکیل می شود و سپس پیوند متقابل رادیکال آزاد توسط تابش اشعه ماوراء بنفش آغاز می شود. چگالی اتصال متقاطع به {8}} mol mol\/m³ می رسد ، و باعث می شود جوهر در برابر پاک کردن بنزین> 100 بار و سختی به 2 ساعت برسد که برای چاپ داشبورد خودرو مناسب است. جوهر مبتنی بر آب متقاطع حرارتی حاوی رزین کربوکسیل\/آمینو و عامل اتصال متقابل (مانند آزیریدین ، کاربودییمید) است که در 120-150 درجه برای 5-10 min برای تشکیل آمید\/اوره اتصال می شود ، و می تواند در برابر پخت و پز 121 درجه به مدت 30 دقیقه در برابر پخت و پز بالا و بدون آرمانها ، در برابر پخت و پز بالایی ، در برابر پخت و پز بالا ، در برابر استمرار ، با استفاده از پخت و پز 121 درجه ، آفرینش ، عامل اصلی (PU هیدروکسیل خاتمه یافته) و ماده پخت (ایزوسیانات پروپلیمر) دو مؤلفه رطوبت جوهر پلی اورتان رطوبت را در هوا جذب می کند تا پیوندهای اوره ایجاد کند و در نهایت یک ساختار شبکه سه بعدی تشکیل می دهد. هنگامی که در تابلوهای تبلیغاتی در فضای باز استفاده می شود ، مقاومت آب و هوا 2 برابر بیشتر از سیستم تک جزء است (QUV 2000 ساعت ΔE<3.5), which significantly improves the performance and application range of water-based ink.
6. فرآیند پردازش و افزایش دوام به معنای
فرآیند پس از پردازش یک پیوند مهم برای افزایش بیشتر دوام جوهر مبتنی بر آب است. لمینیت سطح و فناوری لعاب اثرات قابل توجهی دارد. پس از استفاده از {2}} میکرومتر لاک روشنایی ، یک لایه محافظ با سختی 3H می تواند تشکیل شود که این امر مقاومت خراش را 3 بار افزایش می دهد. فرآیند لمینیت گرم می تواند نفوذپذیری بخار آب را از 5g\/(m² 24 ساعت) به 1g\/(m² ・ 24h) با لمینیت فیلم محافظ حیوان خانگی در درجه 12 {12}} کاهش دهد. ترکیب پوشش های عملکردی خصوصیات بیشتری را به جوهر می دهد. به عنوان مثال ، پوشش ضد گرافیتی حاوی رزین اصلاح شده پلی سیلوکسان است که به راحتی می تواند علائم نشانگرها را از بین ببرد. پوشش محافظ رسانا برای بهبود مقاومت خمش و ثبات هدایت در چاپ برچسب الکترونیکی ، 0.1 ٪ نانولوله های کربن را اضافه می کند. از نظر بازرسی با کیفیت و پیش بینی زندگی ، تست های پیری شتاب با استفاده از منابع نوری QUV-A (340 نیوتن متر ، 60 درجه) برای شبیه سازی پیری در فضای باز انجام می شود که 1 ساعت معادل 10 روز در محیط طبیعی است. تست های چرخه رطوبت به طور متناوب در 50 درجه \/95 ٪ RH و 25 درجه \/30 ٪ RH انجام می شود تا میزان جذب آب و میزان انبساط لایه فیلم را تشخیص دهد (باید باشد<5%). Taking automotive parts labels as an example, PP modified plastic substrates are used, with core-shell structure PU resin (Tg = - 15℃) and 5% nano titanium dioxide. After corona treatment, water-based primer, four-color printing and UV curing (80mJ/cm²), the 1000-hour weathering test (ΔE = 1.8) is passed, and there is no cracking after 50 cycles at -40℃ to 80℃, meeting the harsh environmental requirements of the automotive engine compartment, which fully demonstrates the important role of post-processing technology in improving the durability of water-based inks.
