陶瓷墨水与喷头匹配问题的探讨
陶瓷墨水与喷头匹配问题的探讨 摘 要:本文阐述了国内外陶瓷墨水在不同型号的喷头上进行喷墨运 用的现状,并就陶瓷喷墨墨水在打印时出现的情况作了进一步的分析。 关键词:陶瓷墨水;墨滴观测;喷头;匹配 1陶瓷喷墨墨水的发展 陶瓷喷墨墨水最早由美国福禄公司研制成功,随后西班牙和意大利 等色釉料公司开始研究陶瓷墨水。最近两年,国内色釉料企业也开始研究 陶瓷墨水,而且速度非常快,研究的队伍非常庞大。目前,已经有国产陶 瓷墨水研制成功,如博奥科技、明朝科技、华东理工等,并且已开始应用。 国内一直在研究陶瓷墨水的企业有大鸿制釉(台湾研究)、金鹰、康立泰、 道氏、璃虹、皇冠、光华、万岛、华夏陶瓷研究中心、佛山中科院等,相 信不用多久,国产墨水将会代替进口墨水。 2陶瓷喷墨墨水与喷头的匹配 陶瓷喷墨墨水在实际打印中与喷头有着密切的联系,是不可分割的 统一整体。墨水质量再好,如果没有与之相匹配的喷头,同样也得不到一 副完美的图案。高质量的墨水要想发挥出最好的效果,必须把握好每个环 节,发现问题需立刻修复。喷墨墨水与喷头匹配的几种方式如下。 一般生产出来的墨水需要检测墨水的粘度、表面张力、纳米颗粒、 密度等方面的物理参数,如果各参数都满足其指标要求,墨水才可以在打 印机上进行打印测试。测试的方式一般有三种: (1) 直接在大型设备上进行测试。 这种方式风险最大,也最不现实。因为目前大型喷墨打印机上的喷 头都需从国外引进,价格相当昂贵,如果墨水不稳定,把喷头损坏就会造 成严重的经济损失。同时,机器太大不方便测试; (2) 在装有8个固定型号的喷头平板机上进行测试。 其优点为:测试比大型设备方便,风险也相对低些。其缺点为:打 印测试只能看到打印的效果,并不知道喷头电压与脉冲波形、墨水温度之 间的变化情况。一般喷头电压与墨水温度等对喷墨影响很大,因此,需要 知道墨水与喷头相匹配的最佳温度、喷头工作时的最佳电压和脉冲波形, 才能确定墨水与喷头是否匹配; (3) 墨滴观测系统进行测试。 这种方式最方便、最有效果,为研究墨水性能节约更多的时间和成 本。 墨滴观测系统能同时兼容XAAR、SPECTRA.精工三大喷头,所以一台 机器的工作效率相当于三台或更多的机器,一台仪器就能使用上所有大型 陶瓷机器上的喷头,大大节约了生产成本。下面就以SPECTRA喷头为例, 详细介绍墨水与喷头的匹配情况。 2. 1墨滴观测系统分析墨水与喷头的匹配状况 通过墨滴观测系统捕捉陶瓷喷墨墨水如图1所示。 图1中所使用的墨水物理性能如粘度、表面张力一致,墨水配方不 一样,导致这两张图的喷墨状态差别很大。因此,墨水与喷头匹配效果的 好与坏,并不是由表面张力、粘度所决定,墨水的配方才是最关键的因素。 2. 2温度变化对喷墨打印的影响 陶瓷墨水在进行喷墨打印时,温度变化对喷墨打印速度有一定的影 响。一般地,温度越高,墨水粘度越小,喷墨速度就越快。图2是采用墨 滴观测系统,测试墨水与喷头在不同温度下35〜50°C变化时,每个喷孔喷 墨速度的曲线图。 从图2可以看出,墨水温度在35°C时,喷墨速度最慢,其速度在 3〜5m/s范围内波动。墨水温度在50°C时,喷墨速度加快,其速度在6〜7. 5m/s 范围内波动。因此,墨水温度越高,其对应的喷墨速度越快。同时,不同 配方的墨水在同一温度下,喷墨速度也不一样。所以必须要把不同温度的 喷墨速度数据保存起来,与其他墨水做比较,以获取各种墨水的最佳的喷 墨温度。因此,通过墨滴观测系统,可以清楚地知道墨水与喷头在什么温 度下可以匹配得最好,以及对喷墨速度的影响情况。 2. 3喷头压电与脉冲波形对喷墨打印的影响 在墨水温度确定的条件下,喷头的工作压力与脉冲波形对喷墨的影 响较大。墨水要想喷出最好的效果图案,需要有合适的喷头电压和脉冲波 形与之对应。墨滴观测系统可以测试出电压与脉冲波形最佳状态下的数 据。喷头电压与波形设置,如图3所示。 实际上,喷头的工作压力越高,喷墨速度越快;脉冲波形越快、越 大,墨滴速度越快。但喷墨并不是越快越好,需要找到最适合墨水喷头工 作电压与脉冲波形的数据相匹配。图4是在相同脉冲波形,不同喷头电压 条件下,喷墨图的比较。图5是在相同电压,不同脉冲波形条件下,喷墨 图的比较。 由图4、图5可知,喷头电压与脉冲波形都可以影响墨滴速度与体积。 如果把墨水与喷头匹配(下转第30页)到最佳状态,就需要进行反复的 测试。在喷头电压与脉冲波形确定的条件下,墨水的图案如果还发生变化, 就需要调整墨水的配方,直到匹配出最佳的效果图案为止。在墨水与喷头 的温度,以及喷头电压与脉冲波形都确定的条件下,还必须长时间连续喷 印,观察其是否有断墨现象;打印频率(如高频、低频、变频)长时间打 印是否稳定;打印图案是否完美;模拟大型喷绘机工作时数据参数是否满 足要求等。 3在测试墨水中遇到的问题 陶瓷墨水的粘度都较高,墨水刚上机器时基本打不出来。采用墨滴 观测系统进行测试时,刚上的墨水喷墨打印基本上看不出有喷墨存在,只 有喷头表面上挂有墨水。一般墨水加温到45°C左右时,墨水才能喷射出来。 墨水喷出来以后还会出现堵孔如图6、散喷如图7、斜喷如图8等缺陷。 根据现有的水平,要解决这些问题还存在一定的困难,还有待进一 少兀香。 4结论 墨水与喷头的温度、喷头电压和脉冲波形对喷墨都会有一定的影响, 任何一个条件出现异常,都会影响到喷墨的质量。在实际应用中,如果存 在喷头堵孔,打印出来的砖就会留白线;如果出现散喷与斜喷,打印的图 案就会串色或其它的缺陷。要想喷墨墨水发挥到最佳的喷墨状态,需要不 断对墨水与喷头的温度、喷头电压和脉冲波形等方面进行测试,需要把握 好喷墨的每一个环节。相信以后企业会把墨水与喷头之间的匹配做到完美 无缺,使得喷墨砖在陶瓷行业中成为最先进、最环保、最节约的产品。