Ce factori afectează timpul de uscare a cernelurilor pe bază de apă?
Jun 11, 2025
1. Compoziție de cerneală: logica de bază a compoziției chimice
2. Condiții de mediu: Rolul decisiv al temperaturii și umidității
3. caracteristici ale substratului: efecte fizice ale absorbției și conducerii
4. Proces de imprimare: Controlul parametrilor stratului de cerneală și echipament
5. Calitatea apei și valoarea pH -ului: influența ascunsă a sistemului de solvent
1. Compoziție de cerneală: logica de bază a compoziției chimice
Raport de conținut solid
Conținutul solid (raportul componentelor non-apă) dincerneală pe bază de apăDetermină direct cantitatea de evaporare a apei . cerneala tradițională pe bază de apă are un conținut solid de aproximativ 30%-40%, iar o cantitate mare de apă trebuie evaporată la uscare; Cerneala cu solid ridicat (cum ar fi conținut solid> 60%) poate scurta timpul de uscare cu 30%-50%datorită conținutului scăzut de apă . De exemplu, cerneala albă pe bază de apă cu conținut ridicat de sol pentru imprimarea îmbrăcămintei poate reduce timpul de uscare cu 4 minute în comparație cu cerneala obișnuită sub același proces {.}}}}}}} {
Efectul tipului de rășină asupra timpului de uscare
Tipul de rășină joacă un rol crucial în rata de uscare a cernelurilor pe bază de apă . rășini acrilice, datorită polarității lor puternice ale lanțului molecular, facilitează uscarea mai rapidă prin reducerea interacțiunii cu moleculele de apă . Această uscare mai rapidă este deosebit de avantajoasă în aplicațiile în care viteza și eficiența sunt cheie, cum ar fi în imprimarea textilului . în celălalt, precum și în imprimarea textilului . la cealaltă Cernelurile pe bază de poliuretan tind să se usuce mai lent, deoarece structura moleculară a poliuretanului este mai puțin hidrofilă și, astfel, interacționează mai puternic cu moleculele de apă . Rata de uscare a cernelurilor pe bază de apă poate fi optimizată prin selectarea rășinilor care asigură echilibrul corect între hidrofilicitate și proprietăți de filmare .
Dimensiunea particulelor și impactul acesteia asupra formării de film
The size of resin particles significantly impacts the quality and speed of the drying process. Nano-scale resin particles, typically with a size smaller than 50nm, contribute to a more compact and uniform film formation. This is because the smaller particle size allows for a denser film that reduces the water diffusion path, facilitating quicker water Evaporarea . Structura de film mai densă este benefică în aplicațiile în care este necesară uscarea rapidă, cum ar fi în operațiuni de imprimare de mare viteză . În plus, aceste particule fine creează un finisaj mai ușor, sporind estetica generală și durabilitatea materialului tipărit .} general
Aditivi și rolul lor în controlul uscării
The use of additives in water-based inks can be tailored to control the drying rate according to specific requirements. Slow-drying agents, such as ethylene glycol butyl ether, can be used to extend the drying time when necessary, making them ideal for processes where extended working time is needed, such as screen printing or intricate designs. By forming an azeotrope with water, these agents slow down Evaporarea apei și permite mai mult timp pentru a gestiona cerneala . În schimb, agenții de uscare precum clorura de magneziu sunt folosiți pentru a accelera procesul de uscare prin promovarea evaporării mai rapide a apei ., cu toate acestea, trebuie să se ia prudență atunci când se utilizează agenții de uscare, deoarece cantitățile excesive pot provoca cerneala să coaguleze, ceea ce duce la inconsecvențe în calitatea de tipărire {{6 Echilibrarea cu atenție a cantității potrivite de aditivi pentru a optimiza atât viteza de uscare, cât și performanța de cerneală .
2. Condiții de mediu: Rolul decisiv al temperaturii și umidității
Controlul temperaturii
Pentru fiecare creștere de 10 grade a temperaturii de uscare, rata de evaporare a apei crește cu aproximativ 2-3 de ori . De exemplu, cerneala care durează 8 minute pentru a se usca în mod natural la 25 de grade durează doar 2 minute într -un ciclu de aer cald de 60 de grade ., dar acordați atenție temperaturii critice: când temperatura depășește punctul de răpire (de asemenea, ca temperatura de răpire a rășinii. 50-70 grad), poate face ca filmul de cerneală să se lipească .
Umiditate relativă (RH)
Umiditatea mediului este corelată pozitiv neliniar cu timpul de uscare:
Când Rh<40%, water evaporation is not inhibited and the drying time is stable;
When RH>60%, umiditatea aerului este aproape de saturație, iar timpul de uscare este extins cu mai mult de 50%;
When RH>Poate apărea 80%, „reumidificarea”, iar umiditatea de pe suprafața filmului de cerneală va re-convena .
Eficiența circulației aerului
Forced ventilation (wind speed 1-2m/s) can accelerate air convection and take away the saturated water vapor layer on the surface of the ink film. Experimental data shows that under the same temperature and humidity, the drying time in a ventilated environment is 30% shorter than that in a static environment.
3. caracteristici ale substratului: efecte fizice ale absorbției și conducerii
The water absorption characteristics of the substrate are essentially determined by the porosity, pore size distribution and surface energy. Porous substrates such as pure cotton fabrics (porosity 70%-80%, average pore size 5-10μm) follow the Washburn equation (h=√( r cosθ/(2ηt))) și absorb rapid apa de la cerneală în substrat prin forța capilară . Când cerneala contactează pânza de bumbac, apa este inițial absorbită în minutul 0.5-1, iar restul de 20% -30% din apă este uscat prin difuzie între substratul 3 egale și egale și egale de suprafață, iar nivelul total este uscat, de obicei, între substratul 3 egale, iar nivelul egală și egale de suprafață egale și egale de suprafață, iar nivelul total este de 3 Minute . Rata de uscare a hârtiei (cum ar fi hârtia acoperită cu o dimensiune a porilor de 1-5 μm și amprentă cu o dimensiune a porilor de 5-20 μm) este corelată negativ cu gramajul - timpul de uscare de 80g/m², hârtie acoperită (2 . 5 minute) este 37.5% fluture. Hârtie acoperită de 150g/m² (4 minute), deoarece structura sa mai slabă a fibrei oferă o cale mai scurtă de migrare a apei.
The core of substrate surface pretreatment is to improve the wetting and spreading of ink by increasing the surface energy through energy input or chemical modification. Corona treatment increases the surface energy of PE film from 30mN/m to 42mN/m through plasma bombardment, reduces the ink contact angle from 85℃to 35℃, and increases the uniformity of ink layer thickness from ±15% to ± 5% . Această distribuție uniformă a filmului de cerneală reduce diferența de rată de evaporare a apei în timpul procesului de uscare și evită o supraveghere excesivă sau sub uscare . în imprimarea plăcilor de acoperire a sticlei telefonice pentru telefonul mobil, timpul de uscare (6 minute) de apă pe bază de apă, pe suprafața de sticlă, cu o suprafață de corona ( Rata de lipici rezidual în timpul peelingului este redusă de la 10% la mai puțin de 1% . tratament de primer (cum ar fi aplicarea unui 0.5-1 μm grosime de apă pe bază de apă) îmbunătățește adeziunea prin „efectul de ancorare” și formează o suprafață brută nano-scară (ra {=0.2-0.5 μm), crescând suprafața de contact între anexa de cerneală și suportul și suportul prin intermediul unei tensiuni prin intermediul valorii de contact între suprafața de contact între cercul de cerneală și suportul și suportul de tensiune prin), crescând suprafața de contact între anexa de cerneală și suportul și suportul de tensionare prin), crescând suprafața de contact între anexa de cerneală și suportul și suportul print prin intermediul creșterii suprafeței de contact între cercul de cercuri 20%-30%, and promoting the lateral diffusion of water. In the printing of PP film for food packaging, primer treatment increases the evaporation rate of the ink layer by 18%, shortens the drying time from 7 minutes to 5.5 minutes, and solves the "island drying" problem (undried spots with a diameter of 1-2 mm apare pe filmul de cerneală) cauzat de zona de cristalizare a suprafeței (reprezentând 60%-70%) din filmul netratat.
4. Proces de imprimare: Controlul parametrilor stratului de cerneală și echipament
Grosimea stratului de cerneală
Timpul de uscare este proporțional cu pătratul grosimii stratului de cerneală . De exemplu, este nevoie de 5 minute pentru a usca un strat de cerneală de 20 μm, iar mai mult de 12 minute pentru a usca un strat de cerneală de 50 μm . Grosimea stratului de cerneală poate fi redus prin creșterea numărului de ecran (cum ar fi 8}}}
Tipul echipamentului de uscare
Uscarea aerului cald: cuptorul tradițional cu aer cald (temperatura 50-80 grad) are o uniformitate de uscare bună, dar un consum ridicat de energie, potrivit pentru imprimarea în zonă mare;
Uscare în infraroșu: infraroșu cu undă scurtă (lungimea de undă 1-3 μm) are o rată de absorbție ridicată pentru apă, care poate obține uscarea rapidă a stratului de suprafață, dar poate provoca fenomenul „miezului umed de crustă de suprafață”;
Uscarea cu microunde: căldura este generată prin vibrația polară a moleculelor de apă, iar timpul de uscare poate fi scurtat la 1-2 minute, dar costul echipamentului este mare, iar scurgerea cu microunde trebuie prevenită .
Viteză și interval de imprimare
Imprimarea de mare viteză (e . g .> 10m/min) va comprima fereastra de timp de uscare, iar temperatura de uscare sau viteza vântului trebuie să fie crescută simultan; Când imprimați mai multe culori, cerneala de culoare anterioară nu este complet uscată, ceea ce va provoca „amestecarea culorilor” . Se recomandă ca timpul de interval să fie mai mare sau egal cu 1 . de 5 ori timpul de uscare.
5. Calitatea apei și valoarea pH -ului: influența ascunsă a sistemului de solvent
Duritatea apei
Ionii de calciu și magneziu în apă (duritate> 100 ppm) vor reacționa cu rășina carboxil în cerneală pentru a forma precipitații, distrugerea fluidității de cerneală și prelungirea timpului de uscare . se recomandă utilizarea apei deionizate cu conductivitate <50μs/cm .}}
Reglarea valorii pH
Valoarea optimă a pH-ului de cerneală pe bază de apă este de obicei 8.5-9.5 (menținută de neutralizatorul amine):
Când pH <8, grupul de acid carboxilic al rășinii este protonat, solubilitatea cu apă scade, iar pelicula de cerneală este predispusă la fisuri după uscare;
Când pH> 10, evaporarea aminelor este accelerată, rezultând o creștere bruscă a vâscozității de cerneală, iar timpul de uscare este extins (evaporarea aminelor formează o conjunctiva de suprafață care împiedică evaporarea apei) .
Strategii de optimizare în aplicații practice
Speed-up de urgență: adăugarea 1-3% agent de uscare rapidă (cum ar fi alcoolul izopropilic) și creșterea temperaturii de uscare la gradul 70-80 poate scurta temporar timpul de uscare cu 40%, dar ar trebui să se remarcă faptul că rezistența la apă a filmului de cerneală poate scădea;
Environmental protection scenario: Adopt low-energy heat pump drying technology (energy efficiency ratio COP>3.0) pentru a obține eficiența de uscare echivalentă cu aerul cald tradițional de 60 de grade la gradul 45-55;
Imprimare de precizie: stabilizați RH-ul de mediu la 45 ± 5% prin sistemul de control al umidității și cooperează cu uscarea combinației de aer cu infraroșu (mai întâi uscarea rapidă a suprafeței infraroșu, apoi uscarea penetrării aerului cald), care poate rezolva problema uscării și blocarea liniilor fine (lățimea liniei <0 . 3mm).
