不同分散劑對涂布噴墨打印性能的影響 劉燁，陳蘊智 （天津科技大學包裝與印刷工程學院，天津300222） 摘要：大多數噴墨打印墨水是陰離子型的，在涂料中需要加入陽離子固色劑來提高打印質量.本研究中直接采用陽離子型分散劑聚二烯丙基二甲基氯化銨（poly-DADMAC）分散顏料，提高了涂料的穩定性，改善了紙張對打印墨水的固色性，增加了打印顏色密度，擴大了顏色密度范圍，同時也避免了傳統陰離子分散劑與陽離子固色劑不能兼容而導致的結塊現象. 關鍵詞：噴墨打印；分散劑；聚丙烯酸鈉；聚二烯丙基二甲基氯化銨 中圖分類號：TS727+.3文獻標識碼：A文章編號：1672-6510（2007）02-0033-03 近年來，隨著家用及辦公噴墨打印機的普及，噴墨打印紙的需求量越來越大，彩色噴墨打印紙也逐漸受到人們的重視.涂布彩噴紙的涂料主要由顏料和膠黏劑組成，而顏料的分散以及顏料與膠黏劑的混合是否均勻，對涂布極為重要.顏料顆粒是否分散均勻直接影響涂布紙的平滑度、勻度等表面性能，顏料與膠黏劑的混合是否均勻對涂布紙的表面強度、涂層結構以及涂層對噴墨打印墨水的吸收性都有重要影響[1,2],因此，選擇適當的分散劑及分散劑用量，是提高涂布紙表面性能和打印性能的重要因素. 大部分噴墨打印用的水性油墨是陰性的，因此，需要采用陽離子涂布以適合表面的染料分子.然而，傳統的涂布紙顏料采用陰離子分散，要想獲得陽離子涂料，可以采用陽離子分散劑分散顏料，也可以在分散好的陰離子顏料中加入陽離子固色劑.但是，在涂料中陰離子分散劑與陽離子固色劑不能兼容，這將導致結塊或者加深涂料的顏色.先將顏料進行陽離子分散再配涂料，可以避免這個問題的出現[3].目前，陽離子分散劑在國外已有使用，國內也開始嘗試，但在這方面的研究還不是很成熟，因此，國內大多數彩噴紙生產廠家仍采用陰離子分散劑進行顏料分散.本研究中采用了低分子質量的聚二烯丙基二甲基氯化銨（poly-DADMAC）作為分散劑來分散顏料.使用這種分散劑使紙張的性能及打印色密度等指標得到了進一步的提高，更提高了涂料的穩定性. 1實驗 1.1實驗材料 二氧化硅(SiO2)：天津化工研究院，SiO2含量98%，平均粒徑2～3μm，比表面積200～300 m2/g，pH6～7；膠黏劑：聚乙烯醇PVA-1799[4]；分散劑：聚丙烯酸鈉（poly-sodium acrylate，簡稱DC），聚二烯丙基二甲基氯化銨（poly—DADMAC）. 1.2實驗設備 MJ-SM600型砂磨多用機，博山博機微特電機廠；NDJ-79型旋轉式黏度計，同濟大學機電廠；DK-98-1型電動恒溫水浴鍋，天津泰斯特儀器有限公司；NEG300型實驗多用途壓光機，南京市輕工研究所；BL-320H型電子天平；白度和不透明度測試儀：L&WElrepho分光光度計，Lorentzen&Wettre公司；KGZ 1.3實驗過程 涂料配制的第一階段為顏料的分散和膠黏劑的準備.顏料的分散：制備固含量為20%的二氧化硅顏料漿[5].先將320 mL蒸餾水加入到高速攪拌機的容器中，為使顏料潤濕完全可在蒸餾水中先加入1～2滴分散劑（每滴0.5 g左右），攪拌10 min；稱取80g二氧化硅粉末，徐徐地倒入正在攪拌的蒸餾水中，待顏料完全潤濕后高速攪拌，使顏料充分地在水中分散.膠黏劑的準備：制備質量分數為18%的膠黏劑. 稱取聚乙烯醇粉末36g，蒸餾水184mL.在攪拌的同時，將稱量好的聚乙烯醇粉末緩慢加入到低于25℃的蒸餾水中.潤脹15 min后放入水浴鍋中升溫至96℃（加熱的同時一直攪拌），再保溫30～40 min，直至其成均一透明為準.為消除氣泡可加入0.5%的消泡劑[6].涂料配制的第二階段為膠黏劑與顏料的混合：按膠黏劑/顏料比為30/100配制涂料[7].混合過程中先以低速攪拌一段時間，再提高攪拌速度，充分攪拌，使涂料成為均勻的分散體系. 選擇量程為“×10”的轉子，用旋轉式黏度計進行黏度測定. 實驗室條件下，在不銹鋼涂布板上，以刮刀手涂.成紙在實驗室中自然干燥.涂好晾干的紙在3MPa和80℃條件下進行壓光. 經過壓光的紙按國家標準進行印刷表面強度、定量、白度、不透明度、粗糙度、光澤度等性能指標的測定. 在成紙表面使用EPSON STYLUS PHOTO 1270彩色噴墨打印機進行噴墨打印，并按照國家標準進行顏色密度、L*a*b*的測定和色差的計算. 2結果與討論 2.1分散劑最佳用量的確定 每種顏料粒子都有一個最佳的分散劑用量，此時顏料液的黏度最低，粒度較小[8].量取適量蒸餾水，加入少量分散劑（以使顏料能夠完全潤濕）攪拌.稱取相應的顏料，緩慢加入水中，高速攪拌一段時間后測量顏料漿的黏度，此后，每隔一段時間以0.5 g的分散劑用量逐漸遞加并測量顏料漿的黏度，繪制分散劑用量—黏度曲線，曲線最低點的分散劑用量即為分散劑的最佳用量.圖1、圖2給出了兩種分散劑最佳用量的曲線圖.由圖1、圖2可見，分散劑DC在接近0.16%處黏度降到最低，其最佳用量為0.16%；poly-DADMAC在接近0.30%處黏度降到最低，其最佳用量為0.30%.
2.2分散劑對涂布紙表面性能的影響 由表1可見，使用poly-DADMAC作為分散劑，顏料和涂料的黏度相對較低，流動性好，有利于涂布的進行，使得紙張的表面平滑度較高，粗糙度比使用傳統分散劑的紙張低0.13μm；紙張的白度和光澤度明顯高于使用傳統分散劑DC的涂布紙，其中白度值高出1.45%，光澤度值高出T1光澤度值的15%.
2.3分散劑對不同涂布紙打印性能的影響 如表2所示，涂布紙T1、T2的打印密度值都高于市售Epson紙.由于poly-DADMAC是陽離子分散劑，具有固色功能，使用這種分散劑的涂布紙T2進行彩色噴墨打印后，單色色塊密度高于使用傳統分散劑的涂布紙T1. 表3給出了不同紙樣的色品指數L*a*b*值，其中，L*值表征顏色明度上的變化，L*值大則明度高，色淺；L*值小則明度低，色深.a*、b*值則表征色度上的變化，a*、b*值離開原點越遠，顏色的飽和度越大，顏色越純. 從表3可以看出，涂布紙T1和T2都接近于市售Epson紙，達到人們的使用要求.T2與T1相比較：T2的L*值略小，明度低，色深；T2在大多數顏色方向上的a*、b*值正值大，負值小，表現出的顏色飽和度大，純度高.此外，表4給出了Epson市售紙和兩種實驗涂布紙各級黑色塊的顏色密度，可以看出使用poly-DADMAC作分散劑的紙張黑色塊的密度反差值比較大，所能反映的黑密度的范圍比較大，打印時密度層次相對豐富。
3結論 采用陰離子分散劑的紙張性能相對較差，白度、光澤度和平滑度較低，密度值較低，顏色飽和度低.采用陽離子分散劑poly-DADMAC的紙張性能更好：一方面，分散效果好，顏料和涂料的黏度和流動性有所改善，使得涂布紙張表面性能較使用DC的紙張好；另一方面，使用poly-DADMAC的紙張對噴墨打印墨水固色性強，顏色密度較高，顏色飽和度高，密度范圍較大.另外，實驗觀察得知，采用poly-DADMAC分散的涂料能較長時間保持涂料的懸浮狀態.因此，poly-DADMAC用作陽離子分散劑，可以有效地保持涂料的穩定性，提高噴墨打印性能. 參考文獻： ［1］錢鷺生，曹麗云，凌永龍，等．涂布加工紙技術手冊[M]．北京：中國輕工業出版社,2000. ［2］張運展．加工紙與特種紙[M]．北京：中國輕工業出版社，2001. ［3］Prakash B Malla，Siva Devisetti．Novel kaolin pigment forhigh solids ink jet coating[J]．PITA Coating Conference，2005（3）：1—19. ［4］Quintin Parker．Binder choice in coating formulationsbalances gluring，print characteristics[J].Pulp andPaper．2004（5）：53—56. ［5］王玉豐，黃紅生，陸建輝．彩色噴墨打印紙性能研究[J]．中國造紙，2005（9）：74—75. ［6］劉新艷，趙傳山．普通噴墨打印紙涂料配方的研制[J]．造紙化學品，2004（3）：13—18. ［7］曹邦威．紙張顏料涂布與表面施膠[M]．北京：中國輕工業出版社，2001. ［8］王玉瓏，趙傳山，楊飛．影響顏料分散的幾個因素[J]．紙和造紙，2003（4）：49—51. 環氧樹脂 - www.ytfilter.com -(責任編輯：admin) |
