Красители для струйной печати

МИНИСТЕРСТВО КУЛЬТУРЫ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

«САНКТ–ПЕТЕРБУРГСКИЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  ИНСТИТУТ  КИНО И  ТЕЛЕВИДЕНИЯ»

Кафедра кинофотоматериалов и регистрирующих систем

 

Курсовая работа по дисциплине:

“Технология фотографических материалов”

на тему:

«Красители для струйной печати»

 

 

 

 

 

 

Выполнил: студент 4 курса ФФДиЖ ,

134 группы Коровина И.

Принял: ассистент каф. КФМиРС,

Жданова А.В.

  

 

 

 

Санкт-Петербург

2015г

 

Реферат

  Курсовая работа содержит 22 страницы текста, 6 рисунка и 5 литературных источников. 
Содержание

Введение	4
Глава 1. Чернила для струйной печати	5
1.1 Чернила для непрерывной  струйной печати	6
1.2 Чернила для импульсной  струйной печати	9
Глава 2.Водные чернила на красителях	12
Глава 3. Водные чернила на пигментах	16
3.1 Сольвентные чернила(чернила на органических растворителях)	18
3.2 Ультрафиолетовые чернила	19
Заключение	21
Список литературы	22

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

   Основой любого процесса струйной печати является процесс создания капель красителя и переноса этих капель на бумагу или любой другой носитель, пригодный для струйной печати. Управление потоком капель позволяет добиться различной плотности и тональности изображения.[5]

   На сегодняшний  день существует два различных  подхода к созданию управляемого  потока капель. Первый метод, основанный  на создании непрерывного потока  капель - метод непрерывной струйной печати. Второй метод создания потока капель предусматривает возможность непосредственного управления процессом создания капли в нужный момент времени. Системы, использующие этот метод управления потоком капель, получили название системы импульсной струйной печати.

   Каждый производитель  струйных принтеров разрабатывает  и совершенствует свой состав  чернил, который наиболее адаптирован  к выпускаемой технике. В данной курсовой работе будут рассматриваться водные чернила на красителях и водные чернила на пигментах, сравним преимущества, и недостатки этих типов чернил.  
Глава 1. Чернила для струйной печати

   Чернила для струйной  печати представляют собой жидкие  краски с низкой вязкостью, которая  находится в следующем диапазоне:

1. для чернил на водной основе и на растворителях она составляет 1...5 сПз (10...50 мПа);
2. ультрафиолетовые чернила при 50...100°C имеют вязкость 10...30 сПз;
3. твердые чернила в расплавленном (рабочем) состоянии при температуре 125°C имеют вязкость 15...30 сПз;
4. вязкость большей части чернил для непрерывной струйной печати не превышает 1 сПз и может быть даже меньше[3].

   Низкая вязкость чернил вызвана тем, что капельные струи выбрасываются на бумагу через очень маленькие отверстия (несколько десятков микрон или даже меньше 10 мкм).Для того чтобы чернила на выходе из сопла образовывали капельки заданных размеров, они должны иметь определенное поверхностное натяжение, которое лежит в диапазоне 25...60  Нм2.В качестве чернил используют растворы красителей и коллоидные растворы пигментов очень низкой концентрации (около 5 мас. %) в воде или органических растворителях, обычно гликолевых эфирах или лактатах.

Требования, предъявляемые к чернилам:

1. чернила не должны засыхать в соплах, выводя их из строя, но должны быстро сохнуть на запечатываемом материале.
2. чернила на водной основе должны образовывать водостойкие изображения, не расплываться на бумаге и не слишком сильно в нее впитываться. Чернила на границе участков разного цвета не должны смешиваться, образуя разделительные полоски.
3. для чернил на красителях важна светостойкость отпечатков, что не является простой задачей.
4. для непрерывной струйной печати чернила должны быть электропроводными, так как капелькам сообщается электрический заряд.
5. чернила на органических растворителях и маслах должны быть экологически безопасными и безвредными для операторов[2].

      Чернил, отвечающих всем этим требованиям, пока нет. Но производители чернил, струйного оборудования и печатных материалов стремятся разрешить эту проблему следующими путями: разработки новых чернил, использования для печати специальных бумаг, перехода к 6...8-красочной печати для получения цветных отпечатков высокого качества, совершенствования струйных технологий, защиты печатающих головок от высыхания чернил и автоматической промывки сопел.

     При эксплуатации чернил необходимо учитывать следующие факторы :

1. в процессе печати происходит испарение летучих компонентов. Это может повлиять на изменение рН, увеличение вязкости и поверхностного натяжения. Может произойти выпадение в осадок электропроводящей добавки, а также изменении оптической плотности отпечатков и цветопередачи. Поэтому необходимо контролировать вязкость композиции и при ее отклонении от нормы добавлять рассчитанное количество испарившегося компонента.
2. большое значение имеет чистота чернил, так как наличие в них небольшого количества катионов поливалентных металлов (кальция, магния, железа) может быть причиной коагуляции. Поэтому при изготовлении чернил необходимо применять дистиллированную или деионизированную воду, а также производить очистку красителя от солей, потому что краситель является основным источником загрязнения. Все сосуды и шланги, используемые для хранения композиции, должны быть чистыми и иметь инертную поверхность.

 

1.1 Чернила для непрерывной струйной печати

   Непрерывная струйная  печать имеет в основном промышленное  применение. Она используется для нанесения на изделия различных маркировок, а в полиграфии непрерывная струйная печать применяется в цифровых печатных машинах и в цветопробных устройствах. Промышленное использование непрерывной струйной печати выдвигает повышенные требования к стабильности  работы печатающих устройств.

    Безотказность  и стабильность работы печатающего  устройства во многом зависит  от стабильности свойств используемых в них чернил, таким как:

1. реологические свойства чернил;
2. способность к зарядке;
3. летучесть растворителя;
4. растворимость и совместимость компонентов в чернилах;
5. чувствительность чернил к температуре и влажности воздуха;
6. устойчивость к коагуляции и при дроблении струи, должны образовывать мелкие и однородные капельки без сателлитов (рис .1)

Рисунок 1. Формирование капельной струи: а - без сателлитов; б - с сателлитами

   К основным реологическим свойствам чернил относятся вязкость, которая находится в пределах 0,3…5 сПз, и поверхностное натяжение. Летучесть растворителя должна быть достаточной для высыхания чернил на изделии, но не допускать большого испарения чернил в системе непрерывной циркуляции[3].

   Хорошие растворимость  и совместимость компонентов  в чернилах особенно важны  для принтеров с непрерывной  циркуляцией чернил, так как неиспользованные чернила после фильтрации возвращаются в работу. При недостаточной растворимости чернил и совместимости компонентов друг с другом будут образовываться осадки.

   Помимо  факторов, влияющих на эксплуатационные характеристики, чернила имеют сложный состав. Самая простая рецептура включает красящее вещество (краситель или пигмент), полимер, замедлитель испарения растворителя из сопла и струи (гликоль или эфир гликоля), поверхностно-активное вещество и растворитель. Для снижения электрического сопротивления чернил до необходимого уровня в их состав вводят электропроводящую добавку. Это легко ионизирующееся соединение (неорганическая или органическая соль, либо органический проводник, например N-метил-2-пирролидон)[3].

  Существует два типа красящих веществ: краситель и пигмент. Это в значительной степени влияет на свойства чернил. Наибольшее применение находят красители - растворимые красящие вещества. Чернила на их основе меньше забивают сопла печатающей головки и имеют большую стабильность, особенно при замерзании и оттаивании чернил. Однако они создают больше проблем с качеством изображения. Их впитывание вместе с растворителем в волокнистые материалы, например бумагу, понижает оптическую плотность изображения, оставшегося на поверхности. Растекание чернил по поверхности запечатываемого изделия приводит к слиянию элементов изображения. Это ухудшает читаемость текста и разрешающую способность процесса. Отпечатки, полученные водными чернилами на основе красителей, имеют низкую светостойкость и легко выцветают. Они также обладают  малой водостойкостью. Свойства чернил ухудшаются, если красители загрязнены солями и органическими примесями[2].

    Пигменты - нерастворимая часть чернил. Чернила на пигментах представляют собой коллоидный раствор. Они содержат дисперсант, адсорбирующийся на поверхности частиц и тем стабилизирующий чернила. Дисперсантом может быть полимер или поверхностно-активное вещество. Хорошие результаты дают пигменты с химически модифицированной поверхностью. К частицам пигмента, например саже, с помощью химической реакции присоединяют легко ионизирующиеся функциональные группы (сульфогруппы или карбоксильные группы). В результате ионизации этих функциональных групп частицы пигмента приобретают заряд, и происходит электростатическая стабилизация дисперсии (коллоидного раствора).

   На качество печати влияет большое количество компонентов в составе чернил, которые ухудшает их стабильность. Лучше всего использовать многофункциональные добавки. Так N-метил-2-пирролидон выступает в качестве замедлителя испарения, загустителя, электропроводящей добавки и регулятора поверхностного натяжения. Красители, включающие в свою структуру фрагменты ПАВ и полимерных молекул, дают отпечатки с насыщенными цветами. В чернилах на основе пигмента такие красители могут быть как стабилизаторами  дисперсии, так и увеличивать яркость цветов[2].

    А также  в непрерывной струйной печати используются быстросохнущие чернила на основе метилэтилкетона, этилцеллозольва и спиртов.

 

1.2 Чернила для импульсной струйной печати

   Импульсная струйная печать использует термоструйную и пьезоструйную технологии. В этих технологиях капля вылетает из сопла за счет механического воздействия на чернила либо расширяющегося газового пузырька, либо волнового импульса от деформации пьезоэлемента. В пьезоструйном эмиттере чернила испытывают только механическое воздействие. В термоструйном эмиттере, где активатором является термоэлемент, чернила около него с большой частотой нагреваются до температуры более 300°C и остывают, меняя свое фазовое состояние. Поэтому в термоструйной печати используются только водные чернила, и большие требования предъявляются к их стабильности при изменении концентрации растворителя. Для пьезоструйной печати можно использовать чернила любой природы. В обоих случаях чернила имеют низкую вязкость. В термоструйной печати она равна 1...3 сПз, а в пьезоструйной вязкость определяется типом чернил, но не превышает 30 сПз[5].

   Рассмотрим требования, предъявляемые к чернилам для импульсной струйной печати:

1. Печатающие головки не должны засоряться ни при работе, ни во время простоя оборудования. Чернила должны быть стабильной системой. В соплах, чернильных камерах и чернильном резервуаре не должны выделяться осадки. Особенно высокие требования к стабильности чернил предъявляются в термоструйной печати, где они подвергаются резким перепадам температуры.
2. Чернила должны хорошо закрепляться на запечатываемом материале и сохранять яркий цвет после полного высыхания. Способ закрепления зависит от типа чернил. Например, водные чернила закрепляются впитыванием в печатный материал с последующим испарением воды из материала, а сольвентные чернила закрепляются за счет испарения растворителя и адгезии полимерного связующего к материалу.
3. Выбор типа чернил определяется назначением отпечатка. Например, для наружной рекламы, где плакаты, афиши и т.п. подвергаются длительному атмосферному воздействию, чернила на водной основе не обеспечивают достаточной для этой цели влагостойкости и светостойкости. Отпечатки надо либо ламинировать, либо использовать чернила на органических растворителях или УФ-чернила[5].

   Современные струйные чернила по типу используемого растворителя можно разделить на чернила водные, сольвентные, чернила на масляной основе и УФ-чернила. По типу красящего вещества различают чернила на красителях и чернила на пигментах.