水性黑色喷墨墨水应用性能的分析

贺丽娟

（辽宁精化科技有限公司， 辽宁 丹东 118301）

随着全球数字化技术的飞速发展，喷墨打印技术也在各个领域，如日常办公文件、计算机制图、广告制作，电子摄影的输出等发挥着重要的作用。其中应用最广泛、产量最大的当属黑色喷墨墨水。

喷墨墨水可以分为醇基墨水、酮基墨水、油墨和水性墨水。其中，醇基墨水的优点是不易堵头，缺点是干燥速度慢；酮基墨水的优点是快干性好，缺点是易堵头、易挥发、易腐蚀；油墨的优点是应用广泛，缺点是不环保、危害用户的身体健康；水性墨水的优点是安全环保、成本低、使用便捷，缺点是只适用于吸收性承印材料。

中国作为打印耗材的生产基地，重视环境保护成为经济可持续发展的首要问题。水性墨水以其成本低、便捷、安全环保的特点越来越受到生产厂家和消费者的青睐。本文将以爱普生R330适用的染料型黑色喷墨墨水和佳能 iX6580适用的颜料型黑色喷墨墨水为例，对染料型和颜料型水性黑色喷墨墨水的应用性能做一个对比分析。

1 实验部分

1.1 实验仪器

打印机：爱普生 R330、佳能 iX6580；连续供墨系统；JZ-200A表面张力仪（承德精密）；SYD-1恩式黏度计（上海精密科学仪器有限公司）；DDS-11A数显电导率仪（上海雷磁）；PHS-25数显式pH计（上海雷磁）；老化实验箱；冰柜。

1.2 实验材料

普通复印A4纸；打印机驱动软件；a(染料型)、b(颜料型)水性黑色墨水（均为合格品）；滤纸；砝码；表面皿；耐老化瓶；秒表；棉签；100倍放大镜。

2 实验方法

2.1 安装驱动和制作测试样张、单色块

2.1.1 安装打印机原厂自带的驱动软件

把驱动光盘放入光驱，按着提示操作安装。

2.1.2 制作测试样张

用CorelDRAW软件设计色块条,包括K值100%到5%，每5%一个跨度，并且加入椭圆型色块、汉字、和字母（如图 1所示）。在同等条件下打印在复印纸上作为测试样张和标样。

图1 测试样张

2.1.3 制作单色块

用CorelDRAW软件设计单色块占A4纸整幅，设K值100%（如图2所示）。

图2 单色块

2.2 应用性能测试

2.2.1 色度

将2种样张a、b的K值等于100%的部分进行目测比对。

2.2.2 耐水性[1]

将测试所需滤纸浸入培养皿的去离子水中，然后使其控至无水滴出，将两片浸透滤纸放在一块玻璃片上，再将样张 a、b放在滤纸上，并用另外两张浸湿滤纸覆于其上，上面再放上另一玻璃片，并在上方加1 kg砝码，持续24 h。

2.2.3 耐晒性

分别将样张 a、b放在室内空气中无阳光直射处露置24 h，然后置于室外有阳光照射处照射3天，每天早8时至16时，每天与标样对比观察变化。

2.2.4 流畅性

将a试样注入爱普生R330打印机内置墨盒和外置连供系统中，喷嘴检查正常即可开始检测，如需要清洗，次数不应该超过3次，介质选普通复印纸，打印质量普通，打印选项灰度模式，连续打印单色块50页。

将b试样注入佳能iX6580打印机内置墨盒和外置连供系统中，喷嘴检查正常即可开始检测，如需要清洗，次数不应该超过3次，介质选普通复印纸，打印质量标准，灰度打印，连续打印单色块50页。

2.2.5 耐老化性

将 a、b两种墨水分别装进两个耐老化瓶中，编号a1#、a2#、b1#、b2#，然后将a1#、b1#在温度-20 ℃下冷冻放置3天，将a2#、b2#在温度70 ℃高温放置7天，检测其pH值、表面张力、电导率、黏度、流畅性。

2.2.6 快干性

将a、b两种墨水在室温和湿度相同的条件下，用2.4的方法打印单色块，单色块打印完毕开始用秒表计时，同时用棉签在纸上轻轻擦拭，至擦不掉的时间为准。

2.2.7 锐度和清晰度

将样张a、b分别在100倍放大镜下观察样张打印图案的边缘锐度，观察是否光滑，有无堆墨现象。

3 结果与讨论

3.1 色度分析

目测样张a、b的K值等于100%处，对比发现样张b的黑度要大于样张a。这是因为颜料墨水不会向介质的深层渗透，颜料都聚集在纸的表面，从而达到高密颜色。

3.2 耐水性分析

打开玻璃片，忽略紧贴样张的滤纸，发现样张a的第二层滤纸有墨水渗透，且样张的清晰度也明显改变；样张b的第一层、第二层没有墨水渗透，样张的清晰度与标样比较未发生改变。

因为颜料墨水的着色剂炭黑的化学性质稳定，所以颜料墨水的耐水性能好。染料墨水中的染料本身的耐水性能差，可以通过增强染料分子与承印介质间范德华力、静电作用、氢键作用等改善其耐水性能。

3.3 耐晒性分析

从实验数据上看第一天墨水褪色速度快，到第二天、第三天褪色速度明显方缓慢，且颜料型墨水比染料型墨水的耐晒性能要好（如表1）。

颜料的聚集状态能保护内部颗粒不受光照的影响，因此具有好的耐晒性。要增强染料样张的耐晒性能，可以使用带涂层的承印介质，并在涂层中加入耐晒性能的功能助剂，或是增强染料分子与承印介质间范德华力、氢键、正负电荷的静电作用和π—π 电子间的相互作用[2]。

表1 日光照射后数据（以照射前K值100%计）

3.4 流畅性分析

经测试发现墨水 a、b的打印流畅性的区别不大（如表2）。

打印的流畅性主要跟墨水的粘度和表面张力有关。粘度即液体流动的阻力，液体的表面张力关系到液滴是否能形成，通常墨水要有一个低粘度，高表面张力，以保证好的流动性能和液滴形态。此外，打印的流畅性还与墨盒和连续供墨系统的构造有关，实际应用中可根据墨盒和连续供墨系统不同特性，对粘度和表面张力进行调整，来提高打印流畅性[3]。

3.5 快干性分析

经测试发现墨水a、b的打印快干性非常近似（如表2）。

水性墨水的干燥时间相对于其他类型墨水慢，因此只适用于吸收性承印材料。可以通过加入表面活性剂，来加速墨水在纸张表面的渗透，从而保证较快的干燥速度。

表2 流畅性与快干性分析数据

3.6 耐老化性分析

两种墨水经耐老化高低温测试，各项指标基本未发生明显改变，说明墨水的稳定性很好（如表3、4）。

表3 老化前数据

表4 老化后数据

墨水在高低温环境下使用或存储，或是经过恶劣的运输过程，或是打印机长期停用后恢复使用都对墨水稳定性提出较高的要求。好的稳定性体[4]现在墨水各项物理性能（pH值、电导率、粘度、表面张力）基本未发生改变。颜料墨水还与粒子尺寸、大粒子数量有关。

3.7 锐度和清晰度分析

用100倍放大镜观察发现a墨水边缘有略微的堆墨现在，b墨水边缘清晰无堆墨现象。

染料墨水是真溶液，靠渗入介质在形成色彩；而颜料墨水是颜料细颗粒的分散体，通过着色剂附着在介质的表面来发色的。因此，颜料墨水不会洇墨[5]。

4 结 论

通过各项应用性能的测试表明，黑色水性颜料墨水具有良好耐候性能，其色度、耐水、耐晒、锐度和清晰度等都占有一定的优势，但对颜料颗粒制备和分散技术有一定的要求，相对于水性染料墨水其成本也高出许多，消费者可以根据自己对墨水的需求程度，来选择适合自己的墨水。

［1］辛秀兰. 水性油墨[M]. 北京：化学工业出版社，2005：274-275.

［2］庄永祥. 黑色喷墨打印墨水及其相关的染料[J]. 染料与染色，2008，45（3）：20-22.

［3］任明华. 喷墨墨水的质量检测[J]. 办公自动化，2013（8）：19-21.

［4］王相军. 碳黑改性墨水的测试分析[J]. 办公自动化，2013（12）：29-30.

［5］燕文. 喷墨打印墨水的技术现状与进展[J]. 影响技术，2005（5-6）:41-45.