水性黑色噴墨墨水應用性能的分析

賀麗娟

（遼寧精化科技有限公司， 遼寧 丹東 118301）

隨著全球數字化技術的飛速發展，噴墨打印技術也在各個領域，如日常辦公文件、計算機制圖、廣告制作，電子攝影的輸出等發揮著重要的作用。其中應用最廣泛、產量最大的當屬黑色噴墨墨水。

噴墨墨水可以分為醇基墨水、酮基墨水、油墨和水性墨水。其中，醇基墨水的優點是不易堵頭，缺點是干燥速度慢；酮基墨水的優點是快干性好，缺點是易堵頭、易揮發、易腐蝕；油墨的優點是應用廣泛，缺點是不環保、危害用戶的身體健康；水性墨水的優點是安全環保、成本低、使用便捷，缺點是只適用于吸收性承印材料。

中國作為打印耗材的生產基地，重視環境保護成為經濟可持續發展的首要問題。水性墨水以其成本低、便捷、安全環保的特點越來越受到生產廠家和消費者的青睞。本文將以愛普生R330適用的染料型黑色噴墨墨水和佳能 iX6580適用的顏料型黑色噴墨墨水為例，對染料型和顏料型水性黑色噴墨墨水的應用性能做一個對比分析。

1 實驗部分

1.1 實驗儀器

打印機：愛普生 R330、佳能 iX6580；連續供墨系統；JZ-200A表面張力儀（承德精密）；SYD-1恩式黏度計（上海精密科學儀器有限公司）；DDS-11A數顯電導率儀（上海雷磁）；PHS-25數顯式pH計（上海雷磁）；老化實驗箱；冰柜。

1.2 實驗材料

普通復印A4紙；打印機驅動軟件；a(染料型)、b(顏料型)水性黑色墨水（均為合格品）；濾紙；砝碼；表面皿；耐老化瓶；秒表；棉簽；100倍放大鏡。

2 實驗方法

2.1 安裝驅動和制作測試樣張、單色塊

2.1.1 安裝打印機原廠自帶的驅動軟件

把驅動光盤放入光驅，按著提示操作安裝。

2.1.2 制作測試樣張

用CorelDRAW軟件設計色塊條,包括K值100%到5%，每5%一個跨度，并且加入橢圓型色塊、漢字、和字母（如圖 1所示）。在同等條件下打印在復印紙上作為測試樣張和標樣。

圖1 測試樣張

2.1.3 制作單色塊

用CorelDRAW軟件設計單色塊占A4紙整幅，設K值100%（如圖2所示）。

圖2 單色塊

2.2 應用性能測試

2.2.1 色度

將2種樣張a、b的K值等于100%的部分進行目測比對。

2.2.2 耐水性[1]

將測試所需濾紙浸入培養皿的去離子水中，然后使其控至無水滴出，將兩片浸透濾紙放在一塊玻璃片上，再將樣張 a、b放在濾紙上，并用另外兩張浸濕濾紙覆于其上，上面再放上另一玻璃片，并在上方加1 kg砝碼，持續24 h。

2.2.3 耐曬性

分別將樣張 a、b放在室內空氣中無陽光直射處露置24 h，然后置于室外有陽光照射處照射3天，每天早8時至16時，每天與標樣對比觀察變化。

2.2.4 流暢性

將a試樣注入愛普生R330打印機內置墨盒和外置連供系統中，噴嘴檢查正常即可開始檢測，如需要清洗，次數不應該超過3次，介質選普通復印紙，打印質量普通，打印選項灰度模式，連續打印單色塊50頁。

將b試樣注入佳能iX6580打印機內置墨盒和外置連供系統中，噴嘴檢查正常即可開始檢測，如需要清洗，次數不應該超過3次，介質選普通復印紙，打印質量標準，灰度打印，連續打印單色塊50頁。

2.2.5 耐老化性

將 a、b兩種墨水分別裝進兩個耐老化瓶中，編號a1#、a2#、b1#、b2#，然后將a1#、b1#在溫度-20 ℃下冷凍放置3天，將a2#、b2#在溫度70 ℃高溫放置7天，檢測其pH值、表面張力、電導率、黏度、流暢性。

2.2.6 快干性

將a、b兩種墨水在室溫和濕度相同的條件下，用2.4的方法打印單色塊，單色塊打印完畢開始用秒表計時，同時用棉簽在紙上輕輕擦拭，至擦不掉的時間為準。

2.2.7 銳度和清晰度

將樣張a、b分別在100倍放大鏡下觀察樣張打印圖案的邊緣銳度，觀察是否光滑，有無堆墨現象。

3 結果與討論

3.1 色度分析

目測樣張a、b的K值等于100%處，對比發現樣張b的黑度要大于樣張a。這是因為顏料墨水不會向介質的深層滲透，顏料都聚集在紙的表面，從而達到高密顏色。

3.2 耐水性分析

打開玻璃片，忽略緊貼樣張的濾紙，發現樣張a的第二層濾紙有墨水滲透，且樣張的清晰度也明顯改變；樣張b的第一層、第二層沒有墨水滲透，樣張的清晰度與標樣比較未發生改變。

因為顏料墨水的著色劑炭黑的化學性質穩定，所以顏料墨水的耐水性能好。染料墨水中的染料本身的耐水性能差，可以通過增強染料分子與承印介質間范德華力、靜電作用、氫鍵作用等改善其耐水性能。

3.3 耐曬性分析

從實驗數據上看第一天墨水褪色速度快，到第二天、第三天褪色速度明顯方緩慢，且顏料型墨水比染料型墨水的耐曬性能要好（如表1）。

顏料的聚集狀態能保護內部顆粒不受光照的影響，因此具有好的耐曬性。要增強染料樣張的耐曬性能，可以使用帶涂層的承印介質，并在涂層中加入耐曬性能的功能助劑，或是增強染料分子與承印介質間范德華力、氫鍵、正負電荷的靜電作用和π—π 電子間的相互作用[2]。

表1 日光照射后數據（以照射前K值100%計）

3.4 流暢性分析

經測試發現墨水 a、b的打印流暢性的區別不大（如表2）。

打印的流暢性主要跟墨水的粘度和表面張力有關。粘度即液體流動的阻力，液體的表面張力關系到液滴是否能形成，通常墨水要有一個低粘度，高表面張力，以保證好的流動性能和液滴形態。此外，打印的流暢性還與墨盒和連續供墨系統的構造有關，實際應用中可根據墨盒和連續供墨系統不同特性，對粘度和表面張力進行調整，來提高打印流暢性[3]。

3.5 快干性分析

經測試發現墨水a、b的打印快干性非常近似（如表2）。

水性墨水的干燥時間相對于其他類型墨水慢，因此只適用于吸收性承印材料?？梢酝ㄟ^加入表面活性劑，來加速墨水在紙張表面的滲透，從而保證較快的干燥速度。

表2 流暢性與快干性分析數據

3.6 耐老化性分析

兩種墨水經耐老化高低溫測試，各項指標基本未發生明顯改變，說明墨水的穩定性很好（如表3、4）。

表3 老化前數據

表4 老化后數據

墨水在高低溫環境下使用或存儲，或是經過惡劣的運輸過程，或是打印機長期停用后恢復使用都對墨水穩定性提出較高的要求。好的穩定性體[4]現在墨水各項物理性能（pH值、電導率、粘度、表面張力）基本未發生改變。顏料墨水還與粒子尺寸、大粒子數量有關。

3.7 銳度和清晰度分析

用100倍放大鏡觀察發現a墨水邊緣有略微的堆墨現在，b墨水邊緣清晰無堆墨現象。

染料墨水是真溶液，靠滲入介質在形成色彩；而顏料墨水是顏料細顆粒的分散體，通過著色劑附著在介質的表面來發色的。因此，顏料墨水不會洇墨[5]。

4 結 論

通過各項應用性能的測試表明，黑色水性顏料墨水具有良好耐候性能，其色度、耐水、耐曬、銳度和清晰度等都占有一定的優勢，但對顏料顆粒制備和分散技術有一定的要求，相對于水性染料墨水其成本也高出許多，消費者可以根據自己對墨水的需求程度，來選擇適合自己的墨水。

［1］辛秀蘭. 水性油墨[M]. 北京：化學工業出版社，2005：274-275.

［2］莊永祥. 黑色噴墨打印墨水及其相關的染料[J]. 染料與染色，2008，45（3）：20-22.

［3］任明華. 噴墨墨水的質量檢測[J]. 辦公自動化，2013（8）：19-21.

［4］王相軍. 碳黑改性墨水的測試分析[J]. 辦公自動化，2013（12）：29-30.

［5］燕文. 噴墨打印墨水的技術現狀與進展[J]. 影響技術，2005（5-6）:41-45.