一起來(lái)“找茬”！這“四大”讓你全面了解碳粉和噴墨技術(shù)的異同點(diǎn)！
時(shí)間：2023-06-16
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上文提到了數(shù)字碳粉成像技術(shù)和數(shù)字噴墨成像技術(shù)常用的幾種印刷耗材的組成和特點(diǎn)。為了簡(jiǎn)潔起見(jiàn)，下面我們將評(píng)估重點(diǎn)僅限于它們與標(biāo)簽基材的相互作用、印刷品的外觀感受、耐久性以及可持續(xù)性等4個(gè)方面。
在評(píng)估碳粉和噴墨墨水與不同基材的相互作用時(shí)，我們考慮了油墨的附著力和顏料的滲透性。其中，附著力決定了印刷圖像是否以及如何固定在基材上，顏料的滲透性表示了碳粉或者墨水中顏料是否滲透到基材里。在進(jìn)行評(píng)估時(shí)，應(yīng)該要求油墨附著力最大化，同時(shí)應(yīng)盡可能避免顏料滲透，主要原因有：（1）顏色滲透會(huì)對(duì)顏色深度、網(wǎng)點(diǎn)形狀和網(wǎng)點(diǎn)尺寸產(chǎn)生負(fù)面影響；（2）發(fā)生顏色滲透會(huì)導(dǎo)致顏料的低效使用，即需要更多的墨水或碳粉來(lái)達(dá)到相同的顏色深度。
由于干式碳粉對(duì)紙張或紙張涂層具有良好的化學(xué)親和力，因此附著力會(huì)很好，不需要底涂。在干式和濕式碳粉中，顏料分子被封裝在高分子聚合物中，這些顏料顆粒太大，無(wú)法滲透到非涂布紙的纖維中，更無(wú)法滲透到涂布紙的纖維中。然而，濕式碳粉（電子油墨）的聚乙烯樹(shù)脂與紙張或紙張涂層的化學(xué)特性兼容性較弱，同時(shí)由于溶解在樹(shù)脂溶液內(nèi)的載體液仍然需要蒸發(fā)，因此濕式碳粉（電子油墨）的附著力會(huì)受到一定的影響。所以，相比干式碳粉，濕式碳粉（電子油墨）確實(shí)需要底涂，不是為了防止顏料滲透，而是為了提高附著力。尤其需要注意的是，目前濕式碳粉（電子油墨）在天然紙上涂布均勻的底涂層，以確保均勻的附著力仍然是一個(gè)較大的挑戰(zhàn)。
為了確保可靠的噴墨質(zhì)量，噴墨墨水需要具有較低的黏度，通常噴頭的溫度會(huì)保持在45℃，以保證墨水的低黏度（通常為4～17mPa?s）。UV噴墨墨水的黏度比常用的UV柔印油墨的黏度低6倍左右，因此更容易滲透到紙張纖維中，這就是為什么噴墨印刷需要使用底涂來(lái)避免顏料滲透的原因。
就附著力而言，通常情況下，水性墨水可以不使用底涂，因?yàn)榉庋b顏料顆粒的成分與紙張或紙張涂層的化學(xué)特性兼容性較高，但如果為了避免顏料滲透和網(wǎng)點(diǎn)增大，可能還是需要進(jìn)行底涂。而對(duì)于UV噴墨印刷，為了使墨水完全固化，整個(gè)墨水層需要停留在基材表面，而滲入基材的墨水卻不能暴露在UV光之下，導(dǎo)致油墨不能有效固化。對(duì)標(biāo)簽印刷企業(yè)來(lái)說(shuō)，提供含有未固化物質(zhì)的印刷品是比較麻煩的，后續(xù)會(huì)帶來(lái)一系列的問(wèn)題。因此，在多孔紙基材上印刷時(shí)，應(yīng)使用底涂來(lái)確保適當(dāng)?shù)墓袒芰透街Α?/span>
目前，沒(méi)有任何顏料可以滲透進(jìn)合成基材中，因此對(duì)于上文討論的任何一種耗材來(lái)說(shuō)，顏料的滲透都不成問(wèn)題。
干式碳粉對(duì)合成基材具有良好的化學(xué)親和力，因此附著力也不成問(wèn)題。然而，對(duì)濕式碳粉（電子油墨）來(lái)說(shuō)，附著力會(huì)受到一定的影響，因?yàn)槿芙庠跇?shù)脂中的載體液仍然需要蒸發(fā)，因此濕式碳粉（電子油墨）印刷需要使用涂布來(lái)進(jìn)行處理。
UV噴墨墨水的附著力取決于墨水和基材表面能的相對(duì)平衡程度。基材的表面能相比油墨的表面能越高，潤(rùn)濕性就越好。良好的潤(rùn)濕性對(duì)于實(shí)現(xiàn)良好的附著力非常關(guān)鍵。合成基材通常具有較低的表面能，因此，對(duì)于某些基材、油墨的組合，需要用底涂或電暈處理來(lái)增加基材的表面能，提高附著力，但這對(duì)光澤度的均勻性和圖像質(zhì)量會(huì)有一定的影響。
由于合成基材不滲水，水墨會(huì)在水蒸發(fā)后附著在基材上，這可以通過(guò)兩種方式實(shí)現(xiàn)：一種是使用含有聚合物的油墨，使水蒸發(fā)后形成聚合物薄膜，具有良好的附著力，一種是使用與墨水顏料兼容的聚合物底涂。
干式碳粉、濕式碳粉、UV噴墨和水性噴墨與標(biāo)簽紙類(lèi)材質(zhì)、合成材質(zhì)的相互作用對(duì)比情況如表1所示。
根據(jù)不同的印刷應(yīng)用，功能或?qū)徝婪矫娴目紤]占主導(dǎo)地位。下面僅限于對(duì)圖像質(zhì)量、光澤度、觸感和不透明度進(jìn)行討論。
圖像質(zhì)量是一個(gè)比較復(fù)雜的概念，如果對(duì)其所有方面進(jìn)行闡述，耗時(shí)耗力。從網(wǎng)點(diǎn)的精確位置和網(wǎng)點(diǎn)的尺寸控制角度來(lái)看，干式碳粉和濕式碳粉（電子油墨）印刷能夠在相同的（原始）分辨率下比UV噴墨和水性噴墨形成更多的圖像細(xì)節(jié)，而且印刷過(guò)程更加一致和可控。
干式碳粉和濕式碳粉（電子油墨）的高黏度會(huì)產(chǎn)生中間光澤度（緞面半啞）。UV噴墨的墨水黏度低，可以使墨水自發(fā)地流平，形成一個(gè)極其光滑的表面，具有很高的光澤度。而水性噴墨，無(wú)論是否有底涂，都會(huì)等同于基材的光澤度，因?yàn)闅埩粼诨谋砻娴哪坎蛔阋杂绊懝鉂啥取?/span>
能否實(shí)現(xiàn)3D紋理基本取決于印刷圖像層的厚度。UV噴墨生成的圖像層平均厚度約為6μm，可以展現(xiàn)較高的紋理觸感；干式碳粉生成的圖像層平均厚度約為4μm（白墨層通常要更厚），盡管比UV噴墨的圖像層厚度要小，也足以產(chǎn)生一些不太明顯的3D紋理；濕式碳粉（電子油墨）和水性噴墨生成的圖像層厚度太薄，無(wú)法產(chǎn)生任何的3D紋理效果。
一種顏色的不透明度是由顏料的濃度（顏料量）和顏料的顆粒大小決定的，干式碳粉在這兩個(gè)方面都有不錯(cuò)的表現(xiàn)。對(duì)于白色，不透明度越高越好。干式碳粉結(jié)合了最高的顏料量和最大的顏料顆粒尺寸，One Pass印刷的白色不透明度通常高于柔印白色的不透明度，而濕式碳粉中的顏料顆粒大小與干式碳粉相似，但其濃度較低（載體液降低了濃度），導(dǎo)致不透明度較低。當(dāng)然，根據(jù)機(jī)器結(jié)構(gòu)，濕式碳粉（電子油墨）印刷機(jī)可以鋪設(shè)多層碳粉，實(shí)現(xiàn)更好的不透明度，但會(huì)降低印刷速度，使得生產(chǎn)率降低，同時(shí)由于存在服務(wù)費(fèi)，多層碳粉印刷還會(huì)增加生產(chǎn)成本。
對(duì)于One Pass高速噴墨使用的UV墨水，顏料的顆粒大小應(yīng)足夠小，以避免噴頭堵塞，同時(shí)噴頭要求的墨水黏度限制了顏料的最大用量，因此不透明度較低。水性噴墨墨水的黏度低于UV墨水的黏度，可以說(shuō)水性噴墨的單層白墨的不透明度也比較低。
相反，對(duì)于白色以外的顏色，不透明度應(yīng)盡可能低。顏料顆粒越小，顏料用量越低，顏色就越透明。透明度也會(huì)隨圖像層的厚度而優(yōu)化，即圖像層越薄越好。
干式碳粉、濕式碳粉、UV噴墨和水性噴墨印刷品的外觀感受對(duì)比情況如表2所示。
理想情況下，要求標(biāo)簽的色彩在貨架、使用過(guò)程中都能保持盡可能長(zhǎng)的時(shí)間。因此，根據(jù)預(yù)期用途，印刷品應(yīng)能承受刮擦和劃傷、耐熱、耐水和耐化學(xué)品腐蝕等。
材料的表面能越低，耐刮擦性就越高。圖像層越厚，耐刮擦性就越低。根據(jù)圖像層的厚度，如果想要干式碳粉和UV噴墨墨水具有相同的表現(xiàn)，由于UV噴墨墨水的表面能比干式碳粉和濕式碳粉（電子油墨）圖像層的表面能都低，后兩者更容易被刮傷，這時(shí)在碳粉印刷品表面涂布UV光油，可以使其與UV噴墨印刷品具有一樣的耐刮擦性。而水性噴墨印刷品的耐刮擦性表現(xiàn)最佳，但是由于圖像層非常薄，以至于底層基材的耐刮擦性對(duì)印刷品的最終效果也具有一定的影響作用。
干式碳粉和濕式碳粉（電子油墨）的圖像是融合在基材上的聚合物，所以加熱時(shí)，它們會(huì)再次熔化，熱覆膜可以補(bǔ)救這個(gè)問(wèn)題。而UV噴墨和水性噴墨的墨水均具有耐熱性，其中UV噴墨墨水完全固化后形成的聚合物具有很高的熔點(diǎn)，水墨由于基材表面的聚合物濃度太低，墨水不會(huì)因熱量而熔化并變得黏稠。
干式碳粉或UV噴墨墨水中的成分沒(méi)有化學(xué)親和力，因此它們具有良好的耐水性。對(duì)于濕式碳粉（電子油墨），由于通常是采用水性底涂配合印刷，而水性底涂并不耐水，因此可能會(huì)從底涂脫落。水性噴墨墨水如果要使標(biāo)簽具有防水性，就必須使用能減少或抑制顏料親水性的底涂，如含有鈣鹽的底涂。
交聯(lián)通常具有很強(qiáng)的耐化學(xué)性，這也驗(yàn)證了UV噴墨墨水與碳粉相比具有更強(qiáng)的耐化學(xué)性，因?yàn)樘挤壑械臉?shù)脂大多沒(méi)有交聯(lián)，應(yīng)用耐化學(xué)性的覆膜可以補(bǔ)救這個(gè)問(wèn)題。水墨的耐化學(xué)性是因?yàn)橛湍胁话魏螌?duì)化學(xué)溶劑有親和力的成分。
干式碳粉、濕式碳粉、UV噴墨和水性噴墨印刷品的耐候性對(duì)比情況如表3所示。
像其他行業(yè)一樣，印刷行業(yè)也面臨可持續(xù)發(fā)展的環(huán)保壓力。不同的數(shù)字印刷技術(shù)在化學(xué)品廢物產(chǎn)生、操作者便利性和食品合規(guī)性方面表現(xiàn)如何？下面具體分析一下。
干式碳粉靜電成像印刷和水性噴墨印刷有一個(gè)共同點(diǎn)，即不會(huì)產(chǎn)生任何危險(xiǎn)的化學(xué)品廢物。相比之下，UV噴墨印刷由于自身帶有墨水殘留物的墨盒以及印刷過(guò)程中會(huì)用到清潔劑等，因此必須按照數(shù)據(jù)表上的說(shuō)明進(jìn)行安全處理。至于濕式碳粉（電子油墨）印刷，在印刷過(guò)程中大部分載體液都被收集在印刷機(jī)中，并作為化學(xué)品廢物進(jìn)行處理，還有一部分蒸發(fā)到生產(chǎn)環(huán)境中，一部分留在印刷材料中，最終也會(huì)從材料中蒸發(fā)掉。
碳粉印刷和UV噴墨印刷工藝在放電和固化過(guò)程中都會(huì)產(chǎn)生臭氧。臭氧是一種潛在的有毒物質(zhì)，但其含量明顯低于安全閾值。適當(dāng)?shù)某粞踹^(guò)濾裝置可以有效減輕任何氣味或有害物質(zhì)的侵?jǐn)_，如Xeikon CX系列設(shè)備內(nèi)置的臭氧濾芯就可以有效過(guò)濾掉有害物質(zhì)和氣味，在印刷過(guò)程中做到無(wú)臭無(wú)味。此外，在UV噴墨印刷的操作過(guò)程中，操作人員還必須要確保自身免受UV光的傷害。
就揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）而言，濕式碳粉（電子油墨）靜電印刷會(huì)在載體液蒸發(fā)時(shí)產(chǎn)生VOCs。而水性噴墨墨水含有保濕劑，其中一些就是VOCs。干式碳粉由于沒(méi)有添加劑，極少會(huì)產(chǎn)生VOCs。
干式碳粉、濕式碳粉、UV噴墨和水性噴墨印刷品可持續(xù)性對(duì)比情況如表4所示。
經(jīng)過(guò)如上討論可以看出，標(biāo)簽印刷并沒(méi)有萬(wàn)能的神機(jī)，如酒類(lèi)標(biāo)簽不一定要有耐化學(xué)性，而工業(yè)標(biāo)簽、 醫(yī)藥標(biāo)簽及美容標(biāo)簽則需要有較好的耐化學(xué)性，藥品標(biāo)簽需要特別精細(xì)的印刷，而食品標(biāo)簽應(yīng)該要基于食品安全進(jìn)行考慮。簡(jiǎn)而言之，最適合的技術(shù)取決于產(chǎn)品的應(yīng)用，標(biāo)簽印刷企業(yè)可以根據(jù)自身的產(chǎn)品有針對(duì)性地選擇適合的標(biāo)簽數(shù)字印刷設(shè)備。
隨著印刷越來(lái)越短版化，自動(dòng)化工作流程可以提高生產(chǎn)力，這正是數(shù)字印刷的優(yōu)勢(shì)所在。由于每種技術(shù)都有其自身的優(yōu)缺點(diǎn)，理想情況下應(yīng)該將幾種或所有的技術(shù)結(jié)合起來(lái)，形成混合印刷技術(shù)，以便能夠最大限度地發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)。
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