۱. پایداری جوهر سرامیکی

جوهر سرامیکی یک سیستم پراکندگی است که با پراکنده کردن رنگ‌ها در یک محیط پراکندگی به دست می‌آید و این سیستم نسبتاً پایدار است. پایداری پراکندگی باید در نظر گرفته شود که پس از مدت زمان مشخصی، تجمع یا رسوب نکند. تجمع به تجمع متقابل بین رنگدانه‌های معدنی اشاره دارد که مربوط به اثر پراکندگی بین ذرات رنگدانه است. رسوب به تجمع مداوم ذرات رنگدانه معدنی تا زمانی که در پایین سیستم پراکندگی فرو روند، اشاره دارد. عوامل مؤثر شامل چگالی، توزیع اندازه ذرات و ترکیب سیستم پراکندگی رنگدانه معدنی هستند. در عین حال، سیستم پراکندگی نیاز به انتخاب محیط پراکندگی مناسب، پراکنده‌کننده‌ها، چسب‌ها و سایر ترکیبات آلی دارد که مستلزم آن است که جوهر پایداری شیمیایی خوبی را حفظ کند و حتی پس از نگهداری طولانی مدت، دچار تغییرات واکنش شیمیایی نشود. رنگدانه‌های سرامیکی معدنی وزن مخصوص بالایی دارند. پس از اینکه جوهر سرامیکی برای مدت زمان مشخصی باقی بماند، رنگدانه‌های موجود در جوهر سرامیکی ته‌نشین می‌شوند. تا زمانی که هم زدن انجام شود، جوهر سرامیکی دوباره به یک سیستم پراکندگی یکنواخت تبدیل می‌شود که یک فرآیند قابل بازیابی است. جوهر سرامیکی در چاپگرهای جوهر افشان و نازل‌ها گردش می‌کند و قابلیت بازیابی آن از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است.

عواملی که بر پایداری جوهر تأثیر می‌گذارند شامل حرکت براونی، ته‌نشینی گرانشی و تجمع ذرات رنگی است. حرکت براونی عمدتاً به دمای جوهر، ویسکوزیته و ذرات جوهر بستگی دارد. هرچه دما بالاتر باشد، حرکت براونی قوی‌تر، ویسکوزیته و ذرات بزرگتر، حرکت براونی ضعیف‌تر و احتمال تجمع ذرات کمتر است. از آنجا که ذرات رنگدانه نسبتاً بزرگ هستند و چگالی بالایی دارند، سرعت ته‌نشینی جوهر عمدتاً به اختلاف چگالی بین رنگدانه و حلال بستگی دارد. هرچه اختلاف چگالی بیشتر باشد، سرعت ته‌نشینی سریع‌تر است. سرعت ته‌نشینی مستقیماً با مجذور اندازه ذرات متناسب است. هرچه ذره بزرگتر باشد، سرعت ته‌نشینی بیشتر، ویسکوزیته جوهر بالاتر و سرعت ته‌نشینی کندتر است. دو مکانیسم تثبیت برای پراکندگی ذرات جوهر وجود دارد: ممانعت فضایی و تثبیت الکترواستاتیک. ممانعت فضایی به محصور شدن میکروکپسول‌های پلیمری روی سطح ذرات جوهر برای جلوگیری از چسبندگی بین ذرات در فضا اشاره دارد. در حال حاضر، این مکانیسم به طور گسترده در صنعت جوهر سرامیکی مورد استفاده قرار می‌گیرد، اما این عیب را دارد که بر ویسکوزیته جوهر تأثیر می‌گذارد و در نتیجه روند کاهشی ویسکوزیته جوهر با گذشت زمان رخ می‌دهد که بر پایداری جوهر تأثیر می‌گذارد. پایداری الکترواستاتیک، با استفاده از پراکنده‌کننده‌های مولکول کوچک، مناسب برای آب و رقیق‌کننده‌های قطبی، اما در حال حاضر بیشتر جوهرهای سرامیکی از رقیق‌کننده‌های غیرقطبی استفاده می‌کنند.

۲.ویسکوزیته

ویسکوزیته مناسب می‌تواند گردش روان جوهر در مسیر جوهر را تضمین کند که برای خروج جوهر از نازل و تشکیل یکنواخت قطرات جوهر مفید است. ویسکوزیته خیلی کم است، نیروی اصطکاک داخل جوهر کم است و قطرات مایع به شکل هلالی شکل در می‌آیند که باعث نوسان میرایی شده و بر سرعت پاشش تأثیر می‌گذارد. ویسکوزیته بیش از حد، سیالیت ضعیف جوهر و دشواری در تشکیل قطرات کوچک. علاوه بر این، پاشش جوهر نیز به تغییرات ویسکوزیته بسیار حساس است و حتی پدیده‌های ضخیم شدن برشی کوچک نیز می‌توانند به دلیل افزایش شدید ویسکوزیته، چاپ را غیرممکن کنند. Xaar در وب‌سایت رسمی خود معرفی می‌کند که نازل Xaar 1001 GS12 برای جوهر سرامیکی با محدوده ویسکوزیته 7-50 میلی‌پاسکال بر ثانیه مناسب است (که می‌توان آن را به عنوان تنظیم دمای جوهر برای تنظیم ویسکوزیته در حین پاشش به 7-20 میلی‌پاسکال بر ثانیه درک کرد، اما ویسکوزیته جوهر بالا یا پایین می‌تواند بر عمر مفید نازل تأثیر بگذارد). دفترچه راهنمای پارامترهای فنی Dimatix Fujifilm StarFireTM SG-1024/MC بیان می‌کند که این نازل می‌تواند برای جوهر سرامیکی با محدوده ویسکوزیته 8-20 میلی‌پاسکال بر ثانیه استفاده شود و محدوده توصیه شده 10-14 میلی‌پاسکال بر ثانیه است.

۳. کشش سطحی

کشش سطحی مناسب می‌تواند تشکیل یکنواخت قطرات جوهر و عدم چسبندگی نازل را تضمین کند که به حفظ پایداری طولانی مدت در چاپ جوهر افشان کمک می‌کند. کشش سطحی جوهر سرامیکی بسیار بالاست که به راحتی منجر به پدیده کشیده شدن قطرات جوهر می‌شود. اگر کشش سطحی خیلی کم باشد، قطرات جوهر مستعد پخش شدن هستند و قطرات جوهر به شکل ماهواره تولید می‌شوند که می‌تواند وضوح و لایه بندی طرح را کاهش دهد. در عین حال، کشش سطحی جوهر با افزایش دمای جوهر کاهش می‌یابد. سیستم کنترل دمای نازل می‌تواند برای تنظیم کشش سطحی جوهر سرامیکی استفاده شود. در حال حاضر، کشش سطحی جوهر سرامیکی تجاری در دمای جوهر افشان حدود 20-35 میلی نیوتن بر متر است.

۴. توزیع اندازه ذرات

با توجه به محدودیت‌های دهانه نازل و سیستم مسیر جوهر، ذرات رنگدانه در جوهر باید به اندازه کافی کوچک باشند تا جوهر افشانی روان تضمین شود. علاوه بر جلوگیری از رسوب ذرات در حین نگهداری و استفاده، لازم است ذرات رنگدانه نیز کوچک باشند. توزیع اندازه ذرات در جوهر سرامیکی باید تا حد امکان باریک باشد تا از پدیده توسعه ناهموار رنگ ناشی از رنگدانه‌های خیلی درشت (تراکم ناهموار رنگدانه‌ها روی محصولات سرامیکی) و تضعیف ناشی از ذرات خیلی ریز (ذوب رنگدانه‌ها در لعاب) جلوگیری شود. در حال حاضر، D50 جوهر سرامیکی تجاری حدود 200 تا 350 نانومتر و D90 کمتر از 850 نانومتر است.

5. جامدات

محتوای جامد به درصد جرمی رنگدانه‌های سرامیکی معدنی و افزودنی‌های فاز جامد مرتبط در جوهر سرامیکی اشاره دارد که جزء اصلی آن رنگدانه‌های سرامیکی معدنی است. هرچه محتوای جامد بیشتر باشد، محتوای رنگدانه در واحد جرم جوهر بیشتر است که می‌تواند شدت رنگ و طیف رنگی جوهر افشان سرامیکی را بهبود بخشد، میزان جوهر سرامیکی مورد استفاده را کاهش دهد و در نتیجه هزینه شرکت‌های تولید سرامیک را کاهش دهد. از نظر قدرت بیان طرح‌های اولیه، اثر افزایش محتوای جامد جوهر بهتر از اثر روی هم چیدن نقاط جوهر با چاپ مکرر در یک موقعیت است. دلیل این امر این است که چاپ مکرر در یک موقعیت می‌تواند به راحتی باعث انحراف نقاط جوهر از موقعیت هدف و کاهش وضوح شود. افزایش محتوای جامد همچنین می‌تواند منجر به افزایش ویسکوزیته جوهر سرامیکی شود.

۶. رنگ پس از پخت ظاهر می‌شود

عوامل اصلی مؤثر بر رنگ جوهر افشان سرامیکی شامل نوع رنگدانه، ساختار کریستالی، خلوص، محتوای رنگدانه در جوهر و توزیع اندازه ذرات؛ ترکیب بدنه و لعاب؛ دما، سیستم اتمسفر و غیره است. در مقایسه با رنگدانه‌های معمولی، رنگدانه‌های جوهر به توانایی رنگ‌آمیزی خوب در حالت ذرات بسیار ریز نیاز دارند. رنگدانه‌های انتخاب شده باید در طول فرآیند آماده‌سازی به طور کامل واکنش نشان دهند، کریستال‌های رنگی به خوبی توسعه یافته، پایداری دمای بالا خوب و مقاومت در برابر فرسایش لعاب داشته باشند. این امر مستلزم انتخاب مواد اولیه با خلوص بالا، اندازه ذرات یکنواخت و فعالیت بالا برای رنگ‌دهنده‌ها است. از نظر فرآیند، برای اطمینان از رشد کامل‌تر کریستال و یکپارچگی ساختاری، زمان پخت طولانی‌تری لازم است. محتوای جامد جوهر نیز بر رنگ تأثیر می‌گذارد و هرچه محتوای جامد بیشتر باشد، رنگ تیره‌تر است. با توجه به محتوای جامد بالا که بر پایداری جوهر تأثیر می‌گذارد، محتوای جامد جوهرهای رنگی مختلف باید با توجه به شرایط تنظیم شود. هرچه اندازه ذرات بزرگتر باشد، به رنگ رنگدانه نزدیک‌تر است. پس از آسیاب شدن دقیق رنگدانه، برخی از رنگ‌ها مانند زرد و قرمز روشن‌تر می‌شوند یا حتی هیچ رنگی نخواهند داشت. تُن رنگ جوهر قهوه‌ای و نارنجی تغییر می‌کند، بنابراین اندازه ذرات بر تُن رنگ و عمق رنگ تأثیر می‌گذارد. به دلیل کاهش اندازه ذرات، نقطه ذوب رنگدانه‌های جوهر بسیار پایین‌تر از رنگدانه‌های معمولی است. بنابراین، پس از نوسان زیاد دما، رنگدانه‌ها ممکن است کاملاً ذوب شوند و پس از ذوب شدن، بلور نیستند بلکه اجسام مذاب هستند که منجر به تفاوت رنگ و حتی محو شدن می‌شوند. به عنوان مثال، عملکرد رنگ‌آمیزی رنگدانه آبی کبالت به انرژی تقسیم میدان هماهنگی بستگی دارد. انرژی‌های تقسیم مختلف منجر به طول موج‌های جذب شده مختلف می‌شود و رنگدانه مجموعه‌ای از رنگ‌ها را نشان می‌دهد. Co2+(3d2) نور نارنجی، زرد و مقداری سبز را جذب می‌کند و رنگ آبی مایل به بنفش را نشان می‌دهد. Co3+(3d3) نور رنگی غیر از سبز را جذب می‌کند، سبز را به شدت منعکس می‌کند و سبز به نظر می‌رسد. جوهر سرامیکی آبی کبالت عمدتاً توسط Co2+ در رنگدانه CoAl2O4 رنگ می‌شود. اگر بلورهای CoAl2O4 در دماهای بالا ذوب شوند، Co2+(3d2) ممکن است به Co3+(3d3) اکسید شود و باعث تفاوت رنگ شود.

۷. سازگاری با لعاب بدنه

وقتی سایر عوامل یکسان باشند، ترکیب بدنه و لعاب ممکن است بسیار متفاوت باشد و تأثیر چاپ جوهرافشان نیز می‌تواند بسیار متفاوت باشد. مطالعات مرتبط نشان داده‌اند که اکسیدهای فلزی مختلف در ترکیب لعاب، مانند اکسید لیتیوم، اکسید بور، اکسید روی، اکسید منیزیم و اکسید آنتیموان، می‌توانند بر رنگ جوهر تأثیر بگذارند و باید از آنها اجتناب کرد و استفاده از آنها را کاهش داد. اثر نامطلوب اکسید پتاسیم بر رنگ جوهر سرامیکی از پراکسید سدیم بیشتر است. اکسید کلسیم و اکسید باریم تأثیر جدی بر رنگ جوهر سرامیکی ندارند و می‌توانند برای جایگزینی موادی مانند اکسید لیتیوم و اکسید بور استفاده شوند. اکسید قلع می‌تواند رنگ موی قرمز را تقویت کند، اما می‌تواند باعث قرمز شدن محصول شود. اکسید تیتانیوم می‌تواند رنگ موی قرمز و زرد را تقویت کند، اما می‌تواند باعث زرد شدن محصول و تضعیف رنگ موی مشکی شود.

۸. خشکی

اگر زمان خشک شدن خیلی کند باشد، انتشار بیش از حد جوهر سرامیکی باعث تغییر رنگ و محو شدن طرح‌ها می‌شود؛ اگر زمان خشک شدن خیلی سریع باشد، انتشار ناکافی جوهر سرامیکی می‌تواند باعث ایجاد نواحی پر شدن خالی شود، انبساط قطرات جوهر و اثر مویینگی نیز می‌تواند منجر به اثرات برآمدگی شود. راه اصلی خشک شدن جوهر سرامیکی روی سطح بدنه از طریق انتشار قطرات جوهر روی بدنه است و راه ثانویه از طریق تبخیر قطرات جوهر در هوا است. سرعت انتشار به رطوبت سطح بدنه خام، تخلخل بدنه خام و همچنین ترکیب جوهر و سورفکتانت بستگی دارد. زمان خشک شدن به ضریب انتشار جوهر بستگی دارد و زمان خشک شدن جوهر به صورت خطی با چگالی پوشش جوهر مرتبط است. خشک شدن جوهر افشان با وضوح بالا آسان‌تر است.
می‌توان مقدار مشخصی از حلال‌های الکلی را به فرآیند جوهر سرامیکی اضافه کرد تا فراریت را افزایش دهد؛ همچنین می‌توان مقدار کمی پراکنده‌ساز (مانند پلی‌ال آلکیل اتر و سایر ترکیبات آلی) را برای برآورده کردن الزامات چاپ جوهرافشان اضافه کرد. برای جلوگیری از تبخیر سریع جوهر سرامیکی در دمای اتاق که باعث وقفه در پاشش و انسداد نازل می‌شود، لازم است در طول فرآیند آماده‌سازی، مقداری مرطوب‌کننده با نقطه جوش بالا و غیر فرار اضافه شود. شرکت کلروبیا در وب‌سایت مرکز تحقیقات سرامیک اعلام کرد که DEG (دی‌اتیلن گلیکول با نقطه جوش ۲۴۵ درجه سانتیگراد) را به جوهر سرامیکی خود اضافه کرده است تا از تبخیر آن جلوگیری شود؛ و در پتنت اروپایی EP 1840178 A1 آن ذکر شده است که نقطه جوش محیط پراکنده‌ساز باید از ۲۰۰ درجه سانتیگراد بیشتر باشد. به منظور جلوگیری از تفاوت رنگ ناشی از نرخ‌های انتشار متفاوت قطرات جوهر از مرکز تا لبه جوهر پایه آب روی بدنه، و برای جلوگیری از تولید مقدار زیادی بخار آب، در حال حاضر جوهر سرامیکی عمدتاً از سیستم پراکندگی روغنی (ارگانیک) استفاده می‌کند. در میان آنها، نازل‌های Xaar 1001 GS12 و Dimatix Fujifilm StarFireTM SG-1024/MC در کتاب معرفی پارامترهای خود، استفاده از جوهرهای سرامیکی پایه روغنی را الزامی می‌دانند.

۹. سایر شاخص‌های عملکرد

علاوه بر جنبه‌های فوق، سازگاری بین جوهر سرامیکی و نازل (اینکه آیا باعث سایش شدید نازل می‌شود، اینکه آیا نازل را مسدود می‌کند، اینکه آیا به دلیل انبساط بیش از حد جوهر سرامیکی، بر تزریق سایر نازل‌ها روی پایه نازل تأثیر می‌گذارد، اینکه آیا می‌تواند تحت معادله شکل موج پالس ولتاژ مناسب به راحتی کار کند، اینکه آیا سرعت تزریق و ظرفیت قطرات جوهر معقول است، اینکه آیا نقطه ریزش قطرات جوهر دقیق است و غیره)، سازگاری با چاپگرهای جوهر افشان سرامیکی (مقدار pH، اینکه آیا باعث خوردگی، حل شدن سیستم مسیر جوهر می‌شود و غیره) و سایر شاخص‌های عملکرد (رسانایی و غیره) نیز باید تا حدودی الزامات چاپ جوهر افشان سرامیکی را برآورده کنند.

اگر می‌خواهید با محصولات ما مشورت کنید، از ما قیمت بخواهید، برای ما ایمیل ارسال کنید: lemsun002@126.com.