1. Стабильность керамических чернил

Керамические чернила представляют собой дисперсионную систему, полученную путем диспергирования красителей в дисперсионной среде, и эта система относительно стабильна. Стабильность дисперсии должна учитываться тем, что она не агрегирует и не выпадает в осадок после определенного периода времени. Агрегация относится к взаимной агрегации неорганических пигментов, что связано с эффектом дисперсии между частицами пигмента. Осаждение относится к непрерывной агрегации частиц неорганического пигмента до тех пор, пока они не осядут на дно дисперсионной системы. К влияющим факторам относятся плотность, гранулометрический состав и состав дисперсионной системы неорганического пигмента. В то же время, для дисперсионной системы необходим выбор соответствующих дисперсионных сред, диспергаторов, связующих веществ и других органических соединений, что требует от чернил сохранения хорошей химической стабильности и отсутствия химических реакций даже после длительного хранения. Неорганические керамические пигменты имеют высокую удельную плотность. После определенного периода времени пигменты в керамических чернилах оседают. При постоянном перемешивании керамические чернила снова превратятся в однородную дисперсионную систему, что представляет собой процесс регенерации. Керамические чернила циркулируют в струйных принтерах и соплах, и возможность их регенерации имеет особое значение.

Факторы, влияющие на стабильность чернил, включают броуновское движение, гравитационное осаждение и агломерацию цветных частиц. Броуновское движение в основном зависит от температуры чернил, их вязкости и размера частиц. Чем выше температура, тем сильнее броуновское движение; чем больше вязкость и размер частиц, тем слабее броуновское движение и тем меньше вероятность агрегации частиц. Поскольку частицы пигмента относительно велики и имеют высокую плотность, скорость осаждения чернил в основном зависит от разницы плотности между пигментом и растворителем. Чем больше разница плотности, тем быстрее осаждение. Скорость осаждения прямо пропорциональна квадрату размера частиц. Чем крупнее частица, тем выше скорость осаждения, тем выше вязкость чернил и тем медленнее скорость осаждения. Существует два механизма стабилизации дисперсии частиц чернил: стерическое препятствие и электростатическая стабилизация. Пространственное препятствие подразумевает инкапсуляцию полимерных микрокапсул на поверхности частиц чернил для предотвращения адгезии между частицами в пространстве. В настоящее время этот механизм широко используется в производстве керамических чернил, но он имеет недостаток, заключающийся во влиянии на вязкость чернил, что приводит к тенденции снижения вязкости чернил с течением времени и, следовательно, к их стабильности. Электростатическая стабильность достигается за счет использования диспергаторов на основе малых молекул, подходящих для воды и полярных разбавителей, но в настоящее время в большинстве керамических чернил используются неполярные разбавители.

2. Вязкость

Правильная вязкость обеспечивает плавную циркуляцию чернил в чернильном канале, что благоприятно сказывается на выталкивании чернил из сопла и равномерном формировании капель. Слишком низкая вязкость приводит к малому трению внутри чернил, образованию серповидных капель, вызывая затухающие колебания и влияя на скорость распыления; чрезмерная вязкость приводит к плохой текучести чернил и затруднению образования мелких капель. Кроме того, распыление чернил также очень чувствительно к изменениям их вязкости, и даже небольшое увеличение вязкости при сдвиге может сделать печать невозможной из-за резкого повышения вязкости. Компания Xaar на своем официальном сайте указывает, что сопло Xaar 1001 GS12 подходит для керамических чернил с диапазоном вязкости 7-50 мПа·с (что можно понимать как регулировку температуры чернил для изменения вязкости во время распыления до 7-20 мПа·с, но высокая или низкая вязкость чернил может повлиять на срок службы сопла). В руководстве по техническим параметрам Dimatix Fujifilm StarFireTM SG-1024/MC указано, что сопло может использоваться для керамических чернил с диапазоном вязкости 8-20 мПа·с, а рекомендуемый диапазон составляет 10-14 мПа·с.

3. поверхностное натяжение

Правильное поверхностное натяжение обеспечивает равномерное образование капель чернил и предотвращает прилипание сопла, что способствует поддержанию долговременной стабильности при струйной печати. ​​Слишком высокое поверхностное натяжение керамических чернил легко приводит к явлению «хвоста» капель чернил; если поверхностное натяжение слишком низкое, капли чернил склонны к диффузии, и образуются капли в форме сателлитов, что может снизить четкость и слоистость рисунка. В то же время поверхностное натяжение чернил уменьшается с повышением температуры чернил. Система контроля температуры сопла может использоваться для регулирования поверхностного натяжения керамических чернил. В настоящее время поверхностное натяжение коммерческих керамических чернил при температуре струйной печати составляет около 20-35 мН·м⁻¹.

4. Распределение частиц по размерам

Из-за ограничений апертуры сопла и системы подачи чернил, частицы пигмента в чернилах должны быть достаточно малыми, чтобы обеспечить плавную струйную печать. Помимо предотвращения осаждения частиц во время хранения и использования, также требуется, чтобы частицы красителя были малыми. Распределение размеров частиц в керамических чернилах должно быть как можно более узким, чтобы избежать явления неравномерного окрашивания, вызванного слишком крупными частицами красителя (неравномерная плотность упаковки красителей на керамических изделиях), и ослабления цвета, вызванного слишком мелкими частицами (расплавление красителей в глазури). В настоящее время D50 коммерческих керамических чернил составляет около 200-350 нм, а D90 — менее 850 нм.

5.твердые тела

Содержание твердых веществ относится к массовой доле неорганических керамических пигментов и соответствующих твердых добавок в керамических чернилах, причем основным компонентом являются неорганические керамические пигменты. Чем выше содержание твердых веществ, тем выше содержание пигмента на единицу массы чернил, что позволяет улучшить интенсивность и цветовую гамму керамических чернил, уменьшить количество используемых керамических чернил и, следовательно, снизить себестоимость производства керамики. С точки зрения выразительности эскизов, эффект от увеличения содержания твердых веществ в чернилах лучше, чем эффект от наложения чернильных точек путем многократной печати в одном и том же месте. Это связано с тем, что многократная печать в одном и том же месте может легко привести к отклонению чернильных точек от целевого положения, снижая четкость. Увеличение содержания твердых веществ также может привести к увеличению вязкости керамических чернил.

6. Цвет появляется после обжига.

Основные факторы, влияющие на цвет керамических струйных чернил, включают тип пигмента, кристаллическую структуру, чистоту, содержание пигмента в чернилах и распределение частиц по размерам; состав основы и глазури; температуру, систему атмосферы и т. д. По сравнению с обычными пигментами, чернильные пигменты должны обладать хорошей красящей способностью в виде ультрадисперсных частиц. Выбранные пигменты должны полностью реагировать в процессе приготовления, иметь хорошо развитые цветные кристаллы, хорошую термостойкость и устойчивость к эрозии глазури. Это требует выбора высокочистых, однородных по размеру частиц и высокоактивных сырьевых материалов для красителей. С точки зрения процесса, требуется более длительное время обжига для обеспечения более полного роста кристаллов и структурной целостности. Содержание твердых веществ в чернилах также влияет на цвет, и чем выше содержание твердых веществ, тем темнее цвет. Поскольку высокое содержание твердых веществ влияет на стабильность чернил, содержание твердых веществ в чернилах разных цветов должно регулироваться в зависимости от ситуации. Чем больше размер частиц, тем ближе цвет к цвету пигмента. После измельчения пигмента до мелкой крошки некоторые цвета, такие как желтый и красный, становятся светлее или даже теряют цвет. Цветовой тон коричневых и оранжевых чернил изменяется, поэтому размер частиц влияет на цветовой тон и глубину цвета. Из-за уменьшения размера частиц температура плавления красителей в чернилах значительно ниже, чем у обычных красителей. Поэтому после больших колебаний температуры красители могут полностью расплавиться, и после плавления они представляют собой не кристаллы, а расплавленные тела, что приводит к различиям в цвете и даже к выцветанию. Например, красящие свойства кобальтово-синего пигмента зависят от энергии расщепления координационного поля. Различные энергии расщепления приводят к различным поглощаемым длинам волн, и пигмент будет демонстрировать ряд цветов. Co2+(3d2) поглощает оранжевый, желтый и часть зеленого света, создавая фиолетово-синий цвет; Co3+(3d3) поглощает цветной свет, отличный от зеленого, сильно отражая зеленый и создавая зеленое свечение. Кобальтово-синие керамические чернила в основном окрашиваются ионами Co2+ в пигменте CoAl2O4. Если кристаллы CoAl2O4 расплавляются при высоких температурах, Co2+(3d2) может окислиться до Co3+(3d3), вызывая изменение цвета.

7. Адаптируемость к глазури кузова.

При прочих равных условиях состав основы и глазури может значительно различаться, а эффект струйной печати может существенно варьироваться. Соответствующие исследования показали, что различные оксиды металлов в составе глазури, такие как оксид лития, оксид бора, оксид цинка, оксид магния и оксид сурьмы, могут влиять на цвет чернил, поэтому их следует избегать или использовать в ограниченном количестве. Негативное воздействие оксида калия на цвет керамических чернил превосходит воздействие пероксида натрия. Оксид кальция и оксид бария не оказывают существенного влияния на цвет керамических чернил и могут использоваться в качестве замены таких веществ, как оксид лития и оксид бора. Оксид олова может усиливать рыжий цвет волос, но при этом может придать изделию красный оттенок. Оксид титана может усиливать рыжий и желтый цвет волос, но при этом может придать изделию желтый оттенок и ослабить черный цвет волос.

8. Сухость

Если время высыхания слишком медленное, чрезмерная диффузия керамических чернил приведет к изменению цвета и размытию рисунка; если время высыхания слишком быстрое, недостаточная диффузия керамических чернил может вызвать образование пустых заполненных участков, а расширение капель чернил и капиллярное действие могут также привести к образованию заусенцев. Основной способ высыхания керамических чернил на поверхности изделия — это диффузия капель чернил по поверхности, а вторичный — испарение капель чернил из воздуха. Скорость диффузии зависит от влажности поверхности заготовки, пористости заготовки, а также состава чернил и поверхностно-активного вещества. Время высыхания зависит от коэффициента диффузии чернил, и время высыхания чернил линейно связано с плотностью покрытия чернилами. При струйной печати с высоким разрешением высыхание происходит легче.
Для повышения летучести керамических чернил в процесс их нанесения можно добавлять определенное количество спиртовых растворителей; также можно добавлять небольшое количество диспергатора (например, полиольного алкилового эфира и других органических соединений) для соответствия требованиям струйной печати. ​​Чтобы предотвратить слишком быстрое испарение керамических чернил при комнатной температуре, вызывающее прерывание распыления и засорение сопла, необходимо добавлять в процессе приготовления некоторые высококипящие и нелетучие увлажняющие агенты. Компания Colorobia на сайте Центра керамических исследований указала, что добавляет в свои керамические чернила диэтиленгликоль (ДЭГ, температура кипения 245 ℃) для предотвращения его испарения; а в ее европейском патенте EP 1840178 A1 указано, что температура кипения дисперсионной среды должна превышать 200 ℃. Для предотвращения цветовых различий, вызванных разной скоростью диффузии капель чернил от центра к краю водорастворимых чернил на поверхности пленки, и во избежание образования большого количества водяного пара, в настоящее время в керамических чернилах в основном используется система дисперсии на масляной (органической) основе. Среди них, в инструкциях по параметрам для сопел Xaar 1001 GS12 и Dimatix Fujifilm StarFireTM SG-1024/MC указано использование керамических чернил на масляной основе.

9. Другие показатели эффективности

Помимо вышеперечисленных аспектов, совместимость керамических чернил с соплом (не вызывает ли оно сильный износ сопла, засорение сопла, не влияет ли чрезмерное расширение керамических чернил на подачу чернил в другие сопла, обеспечивает ли бесперебойную работу при соответствующей форме импульса напряжения, являются ли скорость подачи и емкость капель чернил разумными, является ли точка образования капель чернил точной и т. д.), совместимость с керамическими струйными принтерами (значение pH, отсутствие коррозии, растворения чернильной системы и т. д.) и другие показатели производительности (проводимость и т. д.) также должны в определенной степени соответствовать требованиям керамической струйной печати.

Если вы хотите ознакомиться с нашей продукцией, запросить цену можно, отправив нам электронное письмо: lemsun002@126.com.