Химический состав и физико-химические характеристики чернил для струйной печати

Чернила для определенного типа картриджей имеют свой химический состав (химикаты подобраны таким образом, чтобы быть совместимыми между собой с материалами картриджа и печатающей головки с точки зрения химии: не должно происходить нежелательных процессов, таких как коррозия, склеивание, терморазложение, химические реакции с получением новых веществ, осадка, газов и т.д.).

Рассмотрим вкратце из чего состоят чернила и для чего в их состав вводится тот или иной компонент.

1. ВОДА — основной компонент и главный растворитель. Чернила для термоструйной печати (картриджи для принтеров НР, Canon, Lexmark) готовятся исключительно на основе воды, в то время как для принтеров Epson могут быть использованы чернила на основе других растворителей. Используемую воду необходимо предварительно тщательно очистить от механических примесей, растворенных солей, газов и др.. Для предварительной очистки применяют механические фильтры, угольные фильтры и ионообменники. Для окончательной очистки и дезинфекции воды применяют ультрафиолетовое облучение и очистку методом обратного осмоса. В результате получается продукт — пермеат, в 10 раз чище дистиллированной воды. Чистоту проверяют, измеряя электрическую проводимость кондуктометром. Водопроводная вода имеет проводимость 400-500 микроСименс/см, дистиллят — 20-25, а пермеат — менее 3.
   
   
2. КРАСЯЩЕЕ ВЕЩЕСТВО. Чернила для струйных принтеров содержат красящее вещество черного, голубого, пурпурного или желтого цвета. При этом оно может быть или синтетическим органическим красителем или пигментом. Краситель — это химическое вещество, которое полностью растворяется в воде. Пигмент — окрашенное вещество, которое не растворяется в воде и находится в чернилах в виде очень мелких твердых частичек. Как компонент чернил, красящее вещество также должно быть высокоочищенным и не содержать солей, механических примесей, полупродуктов производства и т.д. Отсутствие или наличие механических примесей обнаруживается при фильтровании раствора красителя через мембранные фильтры с диаметром пор 1, 0.45 и 0.2 мкм. Наличие растворенных примесей обнаруживается путем измерений проводимости раствора красителя. Соответствие цвета и интенсивность окраски проверяется спектрофотометрически. Только пройдя эти испытания, чернила готовятся к производству пробной партии и проверяется качество печати.
   
   
3. СОРАСТВОРИТЕЛЬ. Вводится в состав чернил для улучшения растворимости красящего вещества.
   
   
4. СМАЧИВАТЕЛЬ. Это органическое вещество, помогающее предотвратить засыхание чернил при контакте с воздухом, в частности — в соплах печатающей головки.
   
   
5. ФИКСИРУЮЩАЯ ДОБАВКА (ПЕНЕТРАНТ). Помогает зафиксировать чернила на субстрате (бумаге, пленке и т.д.).
   
   
6. ПАВ. Усиливает смачивание чернилами поверхности субстрата, картриджа, печатающей головки.
   
   
7. РЕГУЛЯТОРЫ ПОВЕРХНОСТНОГО НАТЯЖЕНИЯ, ДИНАМИЧЕСКОЙ ВЯЗКОСТИ И КИСЛОТНОСТИ ЧЕРНИЛ. Служат для установления и поддержания необходимых физико-химических характеристик чернил. Если поверхностное натяжение слишком высокое, то чернила не будут должным образом продвигаться к печатающей головке, что приведет к неоднородности печати. На бумаге чернила будут долго сохнуть и размазываться. Если поверхностное натяжение слишком низкое, то чернила будут вытекать из сопел и образовывать при печати .кляксы Изображение расплывается, теряется четкость и яркость картинки, чернила впитываются в бумагу (лист мокрый) и проникают на другую сторону листа (пробивание).
   
   
8. БИОЦИД. Предотвращает рост грибов, бактерий и других микроорганизмов в чернилах при длительном хранении, не позволяет печатающей головке зарасти слизью.
   
   
9. ДРУГИЕ ДОБАВКИ служат для усиления контраста при печати, предотвращения расплывания печатных символов, ускорения высыхания, регулирования оттенка цвета, скорости проникновения в бумагу или спецпокрытие, усиление светостойкости и водоустойчивости печатных изображений и др.

Всего в составе чернил может быть до 15 компонентов.

Чернила для определенного типа картриджей имеют также конкретные фихико-химические параметры (характеристики). Среди них — поверхностное натяжение, вязкость, кислотность, проводимость и др.

Тщательно сбалансированные характеристики + подходящий химический состав = хорошие чернила для определенного типа картриджей. И только так.

Характеристики каждого типа чернил взаимосвязаны и при изменении одного параметра или компонента — изменяются другие. Так, например, повышая вязкость чернил, можно снизить поверхностное натяжение и чернила будут долго сохнуть на бумаге и размазываться. Снижая вязкость, получим жидкие чернила, которые будут вытекать из дюз при печати, но засыхать в них при простое в работе. И т.д. Вязкость — очень «нежная» характеристика чернил, она может уменьшиться в 2 раза при увеличении температуры на 15 градусов, но при этом должны сохраняться свойства чернил в целом.