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THE 10th ALL IN PRINT CHINA

第十屆中國國際全印展

全印展

中國國際印刷技術及設備器材展

China International Exhibition for All Printing Technology & Equipment

2026年10月12-16日

上海新國際博覽中心

Shanghai New International Expo Centre

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印刷展

深度剖析!碳粉 vs 噴墨成像技術,他們的區(qū)別你真的了解嗎?

時間:2023-06-13 來源:

 
數(shù)字印刷已經(jīng)大勢所趨。目前,越來越多標簽印刷企業(yè)把對數(shù)字印刷設備的投資提上了議程。然而,面對市場上層出不窮的各類標簽數(shù)字印刷設備,標簽印刷企業(yè)應該如何選擇適合自身需求的設備呢?本文,從數(shù)字印刷的原理、耗材的屬性以及產(chǎn)品的適應性等多個方面給大家作下對比分析,供大家參考,希望能夠幫助標簽印刷企業(yè)購買到心儀的標簽數(shù)字印刷設備。

按照成像原理來劃分,市場上主流的數(shù)字印刷技術可以分為數(shù)字碳粉靜電成像技術和數(shù)字噴墨成像技術兩大類。

 

數(shù)字碳粉靜電成像技術
 
數(shù)字碳粉靜電成像技術又分為干式碳粉技術(以賽康CX系列設備為主要代表)和濕式碳粉(電子油墨)技術(以HP設備為主要代表)兩種。
1.干式碳粉的組成和特點
 
 
干式碳粉通常由以下幾個部分組成:(1)顏料,用于實現(xiàn)所需顏色的著色劑;(2)樹脂,主要是聚酯(polyester),一種高分子有機聚合物,在室溫下呈固態(tài),這種樹脂包圍著顏料顆粒,構成了碳粉的主體部分;(3)填料,分散在樹脂中的電荷控制劑,以加快或在必要時減慢充電速度,保持碳粉和黏合助劑的充電特性;(4)表面添加劑或外部添加劑,進一步改善碳粉的性能;(5)特定應用的添加劑,實現(xiàn)碳粉特殊的性能和特點。
 

干式碳粉的顆粒相對較細,在6~9μm之間,通常尺寸為8μm。采用干式碳粉印刷時,一旦圖像被轉移到基材上,就會釋放熱量使碳粉與基材熔合。熱量會使碳粉顆粒凝固(即樹脂熔化),形成均勻的固體聚酯薄膜
正常情況下,采用干式碳粉印刷的單層圖像平均厚度約為4μm。在不對生產(chǎn)效率產(chǎn)生任何影響的前提下,通過調整成像光量可以實現(xiàn)更厚的圖像層,通常針對不透明的白墨層或者需要觸感厚度的彩色層采取該措施。
2.濕式碳粉(電子油墨)的組成和特點
 
 
市場上現(xiàn)有的標簽數(shù)字印刷機中使用的濕式碳粉(電子油墨)的主要組成成分包含如下:(1)顏料,用于實現(xiàn)所需顏色的著色劑;(2)具有低玻璃化溫度的改性聚乙烯樹脂(polyethylene resin),在室溫下類似橡膠狀。制造過程中顏料被揉入聚乙烯樹脂中,通過碎裂來縮小顏料顆粒,形成特有的星狀碳粉顆粒;(3)載體液,一種礦物油,由于與聚乙烯樹脂具有高度的化學相容性,因此可以部分溶解在顏料樹脂液中,改變樹脂的黏彈性能,使其能以熔融狀態(tài)轉移到最終的基材上;(4)沉積在濕式碳粉顆粒表面的有機分散劑,用于穩(wěn)定并使碳粉顆粒充電(由于加入了金屬鹽復合物);(5)添加劑,添加到載體液中的額外成分,可以確保帶電碳粉顆粒移動到感光鼓時碳粉系統(tǒng)的電中性。
濕式碳粉(電子油墨)的顏料顆粒大小約為2μm,比干式碳粉要小得多。通常情況下,采用濕式碳粉印刷的單層圖像厚度約為1.5μm

印刷過程中,在將圖像轉移到基材上之前,需要進行加熱,碳粉熔化,大部分載體液蒸發(fā),碳粉顆粒凝固,在基材上形成均勻的柔性薄膜。圖像轉移后,蒸發(fā)過程繼續(xù)進行,殘留的載體液會在幾天內全部蒸發(fā)掉,使聚乙烯聚合物在室溫下恢復到正常狀態(tài)。
數(shù)字噴墨成像技術
 
采用數(shù)字噴墨成像技術的數(shù)字印刷設備常用的墨水有UV、水性墨水兩種
1.UV墨水的組成和特點
 
 
典型的UV噴墨墨水組成主要包含(1)顏料,研磨到150nm以下,用于分散劑的穩(wěn)定,以保持分散體的長期穩(wěn)定;(2)攜帶液(carrier liquid),一種活性溶劑,通常為丙烯酸酯(acrylate),含有單體(具有簡單分子結構的化學品,可與其他類似分子結合形成聚合物),是一種光引發(fā)劑和增效劑的混合液;(3)帶有單功能活性乙烯基基團的單體,從廣泛的候選材料中選擇,可以確保良好的黏附性、柔韌性、耐候性、收縮性等;(4)具有雙功能活性乙烯基基團的單體(丙烯酸或烯醇醚),可以確保有效固化;(5)光引發(fā)劑和增效劑,提供墨水對一系列波長的敏感性,確保整個墨層具有良好的固化性能,因為空氣中的氧氣會減緩基材表面或油墨層表面的固化速度。(6)表面活性劑,控制油墨的靜態(tài)、動態(tài)表面張力,確保形成均勻的墨滴(不形成衛(wèi)星墨滴),并保證在墨滴到達基材表面時具有良好、快速和可控的潤濕效果。
在UV光的影響下,墨水被固化,即光引發(fā)劑形成自由基,與其他墨水成分(單體)發(fā)生交聯(lián)反應,形成聚合或固化的薄膜。當交聯(lián)反應完成后(即所有成分都交聯(lián)完成),油墨就實現(xiàn)了完全干燥。

采用UV墨水印刷的單層圖像厚度約為4~6μm。由于固化所需的化學成分,相比水墨而言,UV墨水的黏度較高,但同時比UV膠印或UV柔印油墨的黏度要低6倍左右,這會產(chǎn)生幾個后果,將在下面進一步討論。
2.水性墨水的組成和特點
 
 
市場上現(xiàn)有的標簽數(shù)字印刷機所使用的水性墨水通常由以下幾個部分組成(1)水性載體介質,構成了油墨60%~90%的組成成分;(2)顏料,用于實現(xiàn)所需顏色的著色劑,分散在載體中;(3)分散劑,是一種在很長一段時間內穩(wěn)定顏料的分散體;(4)保濕劑,防止水墨中的水分在噴頭未封閉或閑置時蒸發(fā);(5)表面活性劑,促進墨滴的形成(不形成衛(wèi)星墨滴)并改善對非紙質基材的潤濕性;(6)防止生物生長的殺菌劑(7)緩沖劑,控制油墨的pH值(空氣中的CO2溶解在油墨中時會影響油墨的pH值);(8)其他添加劑,如螯合劑、消泡劑和增溶劑等。

在完全干燥后,采用水墨印刷的單層圖像厚度通常為0.2~0.4μm。由于水墨具有最低的黏度,因此比較適合用于高速噴墨。然而,低黏度的水性墨水也有一個缺點,即不能保證重顆粒的充分分散,如白色墨水中的TiO2,很難實現(xiàn)充分分散。

 

 

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