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高壓微射流在墨水上的應用

摘要：隨著墨水行業(yè)的發(fā)展，,，使得原先多用于醫(yī)藥,、材料行業(yè)的高壓均質機，現(xiàn)已被廣泛用于染料,、顏料和噴墨打印墨水等工業(yè)生產中,。部分取代了砂磨類型的設備，實現(xiàn)了“超細粉碎”工藝的重大變革,。數(shù)碼噴墨和噴墨打印墨水中著色劑的顆粒細度對其有十分重要的影響,。若顆粒稍大，必會堵塞打印機的噴頭，也會使顏料著色劑易于沉淀,，影響圖像的形成和穩(wěn)定性,。一定程度上，顏料著色劑分子顆粒越小,，墨水的穩(wěn)定性相對越好,。

目的：使用微射流技術制備墨水，實現(xiàn)顆粒超細粉碎并對其進行表征,。

方法：使用意大利PSI微射流均質機進行制備,、采用粒徑分析設備、穩(wěn)定性分析設備進行表征,。

關鍵詞：墨水,、粒度、高壓均質,、微射流

一,、基本概述

1.1 墨水的介紹

墨水是一種含有色素或染料的液體，墨水被用于書寫或繪畫,。最早的墨水有使用金屬,、胡桃殼或種子制作的染料或使用魚、章魚等水生動物的墨汁,。

目前國家對墨水的顆粒大小并未明確相關標準,，只有企業(yè)內部的質控標準。顆粒大小對于墨水本身的呈色性能以及穩(wěn)定性能起著至關重要的作用,，另外如果墨水本身顆粒過大也易造成墨水噴頭發(fā)生堵塞,。

1.2 墨水的傳統(tǒng)制作工藝

常規(guī)墨水的制作工藝主要分為四個部分，分別是溶膠,、拌料,、軋碾、摻和,。

①溶膠：將骨膠,、純堿、石碳酸等按比例混合放入攪拌容器中,，按定量加入清水,，用蒸汽（100℃-120℃）加壓進行攪拌催化，約4小時即可溶為膠液,。

②拌料：將膠液移入槳式攪拌器中,，按定量加入墨灰，再按比例將熱水兌入膠液中,，經過充分攪拌,，使其成為均勻的墨膏,。

③軋碾：將墨膏放入磨機磨細軋勻，以增加墨汁的穩(wěn)定性,，研磨得越細,，墨汁的光度和色澤就越好，淀性也越小,。

④摻和：在軋碾好的墨膏內分次加入50℃熱水經充分攪拌使其成為流質,，再加入樟腦油和太古油，緩緩加入溫水,，把墨汁調節(jié)到適當濃度,，攪拌均勻，靜置到一定時間后,，用60目的銅紗鑼篩過濾,，經檢驗質量合格，即可灌裝,。

整個墨水的制備流程大體上遵循配料、預分散,、研磨,、分散攪拌、過濾充填包裝5個流程,。

二,、制備技術

2.1 常見墨水制備設備

分散、研磨步驟是墨水制備過程中至關重要的,。常規(guī)墨水的分散研磨設備有三輥機,、球磨機和捏合機。

表一 常見分散研磨設備

2.2 PSI微射流制備墨水

常規(guī)墨水分散,、研磨設備為以上所述三種,，微射流作為一種新式制備設備越來越受到墨水行業(yè)的關注,。

PSI-20小試型微射流高壓均質機是一款全數(shù)字控制的高壓均質機，設計用于乳化,、解聚,、分散和粒度減小。

圖一 PSI-20高壓微射流均質機

該系統(tǒng)基于固定幾何形狀的處理室,，能夠承受超過2000bar的壓力,，每小時的生產量為20升。這提供了精細和均勻的粒度分布,。PSI-20可在60 ml至連續(xù)進料范圍內的閉環(huán)和開環(huán)配置中運行,。

我們使用1400Bar的壓力均質4次，并采用美國PSS粒度儀公司制造,、生產的納米粒度分析儀Nicomp Z3000進行PSD粒度分析,，結果如下：

圖二 Gussian粒徑分布圖

上圖四條曲線分別表示均質1~4次的PSD檢測結果譜圖，紫,、藍,、紅、綠分別代表1400Bar壓力下均質1,、2,、3、4次,，未均質前,，原料粒度分析平均粒徑檢測結果為1957nm，當均質1次后,，粒徑檢測結果為291.4nm,，均質2次后粒徑減小為135.8nm，隨著均質次數(shù)的增加,，粒徑所減小的幅度越來越小,，最終處理4次后該墨水粒徑檢測結果為67.5nm。

2.3 PSI微射流的優(yōu)勢

目前市面上的微射流生產廠家眾多,，所使用的基本原理也都一樣,，但意大利PSI高壓微射流均質機憑借自身優(yōu)勢更加受到廣大用戶歡迎。

表二  意大利PSI高壓微射流均質機優(yōu)勢介紹

三,、結論與總結

據不完全統(tǒng)計，截止到2020年,，全球墨水市場規(guī)模已達到200億美元,。我國油墨行業(yè)整體產銷量也呈逐步增長趨勢，我國墨水年產量已從 1995 年的 10 萬噸左右,，發(fā)展到 2015 年的 69.7 萬噸，年均增長率保持在 10%以上,。為了使我國墨水產品在激烈的國際市場競爭中有著更大的競爭力,，制備環(huán)節(jié)則至關重要，采用非傳統(tǒng)的先進設備則有著舉足輕重的地位,，而意大利PSI公司生產的高壓微射流均質機可為墨水用戶提供較好的制備方案,。

[1] QB/T 2063—2007，中華人民共和國輕工業(yè)行業(yè)標準-碳素墨水[S]．

[2] QB/T 2730.1-2013,，中華人民共和國輕工業(yè)行業(yè)標準-噴墨打印機用墨水[S]．