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        墨水大粒子

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        墨水大粒子


        喷墨墨水的色素是在溶液中呈胶态分布的。色素的一定分散对避免沉降、不稳定或结块引起的喷墨失败都是很有必要的。为了确保最佳配比并生产,我们需要一个可靠的方法来确定最终产品的粒度分布。PSS的AccuSizer系统——单颗粒计数原理(SPOS)是一个理想的工具,它可以测出喷墨墨水是否包含任何可能构成阻塞喷射器、导致性能降低等风险的粒子。本应用阐述了AccuSizer在解决喷墨墨水制造业方面问题的一些例子。


        将色素按配方加入到墨水中通常要分散成小颗粒形式(大约在50到200nm之间,根据应用不同而变化)并且需要呈胶态稳定。这种胶体稳定状态可以通过修饰表面形成适当的表面电荷(Zeta电位)来实现,也可以通过色素颗粒表面吸附一定量的化合物(空间稳定性)实现。

            色素颗粒的大小非常重要,因为大颗?;嶙枞缟淦骱屯ǖ?,对印刷头造成损害。对大颗粒 (> 0.5-1.0 μm) 含量的控制就需要一个对极少量大颗粒敏感的方法—尾部大颗粒的分布

                               图1:AccuSizer 780 AD

         


         颗粒大小和计数方法

            有很多方法可以测定油墨分散体的平均粒度,比如光散射法(DLS),但是这里的大多数方法并不能测定出少数的大颗粒。而基于单颗粒计数的方法就特别适合这类分析,通过这种方法可以测出极少量异常值的大小和数量。

            AccuSizer的单颗粒计数技术(SPOS)可以很好地对油墨中大颗粒定量大小和浓度,具体取决于传感器的检测范围。系统如图1所示,包括标准的LE400消光和散射传感器——可以测定加入到可自动稀释样液的AD采样器的0.5-400μm之间的颗粒,也可以测定试验的最佳浓度。


        应用实例1:搅拌的作用

        有很多因素会影响色素的分散,其中之一就是搅拌时间,因此,很有必要设定一个最佳搅拌时间以减少分散系中的超大颗粒。同时对搅拌时间的控制也很重要,因为过度均质会导致粒度增大。


        我们用两种色素分散液样品—红色和蓝色溶液,来研究搅拌时间对超大颗粒的影响。

         blob.png

        图2:搅拌对红色溶液的影响

         

         

        Concentration of large particles > 1 μm:  

        大于>1μm颗粒的浓度:

        50 min: 4 x 106 particles/mL     

        70 min: 5 x 105 particles/mL

        90 min: 2 x 105 particles/mL

         

         

         blob.png

        图3:品红溶液结果的放大图

           

        图2和3显示了红样液分别搅拌50、70和90min的结果。尾部颗粒从4 x 106 particles/mL减少到了2 x 105 particles/mL。

        blob.png 

        图4:搅拌对蓝色溶液的影响

           

        图4所示的蓝色溶液,同样存在随着搅拌时间延长而超大颗粒减少的现象。多搅拌了10min,颗粒浓度就由9 x 106 particles/mL减少到大约3x 106 particles/mL。




        应用实例2:过滤的作用


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        图5:喷墨过滤的作用

         这个例子显示了过滤前后试验的结果,试验中将喷墨用2微米和5微米的过滤器进行过滤,如图5. 两种过滤器都显示可以大大提高对大于1微米颗粒的过滤作用。未经过滤的样品中大于1微米的颗粒浓度大于100,000 个/mL,而经过5微米、2微米过滤器过滤的样品分别大约为70,000和20,000 个/mL。



        结论AccuSizer 780 在量化油墨中大粒子粒度和浓度方面是很理想的系统。本文研究了搅拌和过滤的作用,然而,该系统还可以作为一般的质量控制工具,以及研究最佳工艺条件的工艺研发工具。我们还可以根据应用、需求的不同从多种传感器和配置中选择。



         

         


             


         



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