水性數碼噴墨色漿開發及應用分析

摘要：數碼噴墨技術作為一種高精度、高效率的打印方式，已廣泛應用于紡織、廣告及包裝等領域?；诖?，首先探討水性數碼噴墨色漿的開發過程，其次探討水性數碼噴墨色漿的具體應用，最后分析當前面臨的挑戰與解決方案。研究采用超聲波輔助的臥式磨砂機進行顏料的納米級分散，同時應用分階段添加分散劑的策略，以保持混合溶液的低黏度和高分散性。結果表明，改進后的水性數碼噴墨色漿在吸收性和非吸收性基材上均顯示出優異的打印質量，具有快速干燥、高耐水性、環保等優勢。

關鍵詞：水性數碼噴墨色漿；配方設計；質量控制；挑戰

中圖分類號：TS802.3 文獻標識碼：A 文章編號：1008-9500（2024）12-00-0308

Development and Application Analysis of Aqueous Digital Inkjet Colorant

KUANG Minming

（Guangzhou Branch of Yingde Kedi Pigment Technology Co.， Ltd.， Guangzhou 511400， China）

Abstract： Digital inkjet technology， as a high-precision and high-efficiency printing method， has been widely used in fields such as textiles， advertising， and packaging. Based on this， we first explore the development process of aqueous digital inkjet colorant， then investigate the specific applications of aqueous digital inkjet colorant， and finally analyze the challenges and solutions currently faced. The study used an ultrasonic assisted horizontal sanding machine for nanoscale dispersion of pigments， while applying a strategy of adding dispersants in stages to maintain low viscosity and high dispersibility of the mixed solution. The results showed that the improved aqueous digital inkjet colorant showed excellent printing quality on both absorbent and non absorbent substrates， with advantages such as fast drying， high water resistance， and environmental friendliness.

Keywords： aqueous digital inkjet colorant; formula design; quality control; challenge

隨著環保意識的提高和可持續發展戰略的推進，水性數碼噴墨技術因其低揮發性有機物（Volatile Organic Compounds，VOCs）排放和優異的環保性能而受到關注。在此背景下，水性數碼噴墨色漿的開發不僅滿足工業生產的環保需求，也為企業帶來廣闊的市場潛力[1]。基于此，深入分析水性數碼噴墨色漿的配方設計、生產工藝和質量控制過程，探討其在不同應用場景中的性能表現以及面臨的技術挑戰，以推動該技術的優化和應用擴展。通過系統的研究和分析，旨在評估水性數碼噴墨色漿的實際應用效果，從而促進該領域技術的進步。

1 水性數碼噴墨色漿的開發

1.1 色漿的配方設計

在色漿的配方設計中，精確控制顏料和助劑的配比及其處理過程是實現優異打印質量的關鍵。首先，分散劑的選擇和用量對于達到理想的分散效果至關重要。分散劑的初始添加量為總量的45%～65%。通過將混合溶液的初始黏度控制在50～250 mPa·s，可在不犧牲分散效率的前提下，盡可能減少對研磨設備的機械損耗[2]。其次，在循環研磨過程中逐步加入剩余的分散劑。該配方有助于在顆粒細化過程中保持溶液的低黏度，促進更小顆粒尺寸的形成，并防止重聚現象的出現。再次，選擇的顏料需符合納米級分散標準，粒徑控制在150～250 nm，以確保色漿通過噴頭時不會堵塞，并在打印介質上快速定位。最后，色漿中還需添加保濕劑和表面活性劑，有助于在研磨和存儲過程中保持顏料的穩定性[3]。臥式磨砂機和超聲波處理設備的聯合使用不僅能夠提高研磨效率，還使得物料在超聲波的作用下更均勻地分散。

1.2 生產工藝優化

在水性納米色漿的生產工藝中，將先進的臥式磨砂機與超聲波發生裝置結合使用，有效優化色漿的研磨分散過程，實現將顆粒細度控制在150～250 nm的目標[4]。此技術通過超聲波振動輔助研磨，提高了物料的分散效率，減少了聚集體的形成。在顆粒破碎過程中，通過應用超聲波裝置，能有效打散由于高速剪切力而形成的顆粒聚集，從而提高研磨效率和色漿的品質。

生產過程中的溫度控制同樣關鍵。利用容器的冷凝夾層進行溫度管理，以避免生產過程中溫度升高，對顏料的化學穩定性和色彩質量產生影響。通過保持適當的操作溫度，能防止敏感顏料發生熱分解，避免因溫度過高導致分散劑性能下降。

此外，生產工藝采用了分階段添加分散劑技術，能夠確保分散劑在每階段都能夠發揮作用，避免因一次性加入大量分散劑而導致的黏度過高或分散不充分等問題。通過控制添加時間和添加量，使得混合溶液的黏度在整個研磨過程中保持在理想范圍內（不超過250 mPa·s），有助于提高色漿的流動性和后續的過濾效率。

1.3 質量控制與評估

在水性納米色漿的生產流程中，質量控制與評估是確保最終產品滿足高標準應用需求的關鍵環節，涉及從原材料入廠檢驗到成品性能測試的多個階段[5]。

首先，嚴格檢查顏料、分散劑、助劑等原材料的質量，確保符合生產水性納米色漿的化學和物理規格。實時監測混合溶液的黏度和顆粒尺寸分布，采用黏度計和激光粒度儀定期檢測，確保每一批次的色漿顆粒尺寸保持在150～250 nm，黏度保持在250 mPa·s以下。其次，通過測試長時間儲存后的性能變化，評估色漿的穩定性，包括顏料沉降率、色彩保持率以及在模擬運輸過程中的均勻性維持能力。再次，通過應用試驗將色漿應用于數碼噴墨打印，觀察其在不同打印介質上的表現，如色彩鮮明度、干燥速度和黏附性等。最后，對所有數據進行整合和分析，通過優化生產參數，調整原料配比和工藝流程，以提高產品的一致性和可靠性。

2 水性數碼噴墨色漿的應用

2.1 應用概述

水性數碼噴墨色漿通過其獨特的顏料納米分散技術和聚合物涂布技術，已在多種印刷基材上展示出卓越的適應性和性能[6-9]。如圖1所示，這種墨水特別適用于具有快速干燥、高耐水性和耐刮擦性等需求的應用環境。例如，在瓦楞紙板、優質紙和噴墨打印專用紙等吸收性基材上，水性數碼噴墨色漿能夠迅速干燥并形成穩定的圖像，其耐水性可確保打印內容在潮濕環境下不出現褪色或暈染；對于低吸收性基材，如涂布紙、啞光紙和銅版紙，這種墨水同樣表現出卓越的附著性和耐久性。其快速干燥特性和優異的墨水層附著力，使其成為高質量印刷和包裝行業的首選。水性數碼噴墨色漿還適用于非吸收性基材，如合成紙、聚丙烯（Polypropylene，PP）、聚對苯二甲酸乙二醇酯（Polyethylene Terephthalate，PET）、聚氯乙烯（Polyvinyl Chloride，PVC）和鋁等。

水性數碼噴墨色漿具有廣泛的基材適應性，不僅能夠滿足傳統印刷工藝對速干、耐久和環保性能的需求，而且在食品包裝、商業廣告等領域擁有廣闊的應用前景。其具有環境友好的特性，符合現代印刷行業向綠色、可持續發展轉型的需求。

2.2 應用效果分析

結合水性數碼噴墨色漿的特性，分析其在不同基材上的應用效果。首先，在優質紙、噴墨打印專用紙等吸收性基材上，水性數碼噴墨色漿能夠迅速滲透并固著，干燥速度快[10-11]。其次，在涂布紙、啞光紙等低吸收性基材上，水性數碼噴墨色漿具有出色的表面附著性和防水性。通過獨特的表面活性控制技術和聚合物涂布技術，水性數碼噴墨色漿可在基材表面快速形成一層保護膜，增強打印圖像的耐水性和耐刮擦性，進而提高耐久性和抗褪色能力。其中，保護膜的形成對于提高水性數碼噴墨色漿的環境穩定性至關重要，尤其在戶外使用條件下。最后，在合成紙、鋁材等非吸收性基材上，水性數碼噴墨色漿具有良好的穩定性，成功克服傳統水性墨水的不足。

在各類材質上的應用結果表明，即便在極端的氣候條件下，如高濕度和強烈紫外線照射，打印內容也能保持長期的穩定性和視覺效果。這是由于水性數碼噴墨色漿采用了納米分散技術，能有效防止顏料聚集和色彩退化。

3 面臨的挑戰與解決方案

水性數碼噴墨色漿具有很多優勢，但在發展過程中仍面臨一系列挑戰，特別是在保持性能穩定性和擴展基材適用性方面。

第一，水性色漿在非吸收性基材上的應用受到潤濕性和附著力不足的限制。為解決這一問題，可以采用表面活性控制技術，通過調節色漿中的表面張力，使其能夠迅速牢固地附著于合成紙和塑料膜等光滑表面。

第二，水性數碼噴墨色漿在極端環境下的耐久性是一個重要的考量因素。為應對此挑戰，可以采用聚合物設計技術，在顏料周圍表面形成一層穩定的聚合物包膜，保護顏料免受紫外線和濕度影響，進而增強打印物的整體耐候性，確保色漿在戶外廣告和車輛包裝等應用中能夠長期保持鮮明的色彩[12]。

第三，在生產過程中，納米顏料的分散技術已經相當成熟，但如何確保顏料在儲存和運輸過程中的穩定性仍是一大挑戰。為應對這一挑戰，可采用分階段添加分散劑的策略，確保顏料在長時間儲存中不會發生沉降或重聚，從而保持墨水的一致性和高品質。

第四，盡管水性數碼噴墨色漿對環境的影響較小，但市場對環境友好型產品的要求不斷提高。為應對這一挑戰，應不斷研究新的生物基材料和可再生資源，以替代現有的化學成分，進一步降低水性數碼噴墨色漿對環境的影響。

4 結論

水性數碼噴墨色漿不僅符合現代環保和可持續發展的要求，而且能提供高效率和高精度的打印方案。該技術在紡織、廣告和包裝等行業中展現出卓越的應用性能，證明了其擁有廣闊的應用前景和重要的商業價值。未來，隨著技術的不斷進步和市場需求的不斷擴大，水性數碼噴墨色漿的配方和應用工藝將得到進一步優化，以適應更廣泛的材質和更苛刻的環境條件，同時推動印刷行業向更綠色、更高效的方向發展。

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作者簡介：匡民明（1989—），男，湖北漢川人，碩士。研究方向：涂料色漿研發。