噴墨油墨的顆粒濃度監(jiān)測(cè)

AccuSizer ®

概述

噴墨油墨是顏料在溶液中的膠體分散體。顏料的適當(dāng)分散是必要的，以避免由于結(jié)塊而導(dǎo)致的沉淀、不穩(wěn)定或噴墨噴嘴故障。確保最佳的配方和制造工藝需要一種可靠的方法來(lái)確定最終產(chǎn)品的粒度分布。Entegris AccuSizer® 單顆粒光學(xué)傳感技術(shù) （SPOS） 系統(tǒng)非常適合確定最終噴墨墨水是否包含過(guò)大顆粒，這些顆粒會(huì)帶來(lái)噴頭堵塞并導(dǎo)致其他性能下降的風(fēng)險(xiǎn)。本應(yīng)用說(shuō)明展示了 Entegris AccuSizer 解決噴墨墨水制造挑戰(zhàn)的幾個(gè)示例。

介紹

配制到噴墨油墨中的顏料通常分散成小粒徑（在大約 50 到 200 nm 之間，具體取決于應(yīng)用），并且需要使其膠體穩(wěn)定。膠體穩(wěn)定性可以通過(guò)表面改性以形成足夠的表面電荷（zeta 電位）或通過(guò)將某些化合物吸附在顏料顆粒表面（空間穩(wěn)定）來(lái)實(shí)現(xiàn)。

顏料顆粒的大小至關(guān)重要，因?yàn)榇箢w?？赡軙?huì)堵塞噴嘴和通道，從而損壞打印頭?？刂拼箢w粒含量 （>0.5–1.0 μm）需要一種對(duì)少量大顆粒（分布的尾部）敏感的技術(shù)。

圖1. AccuSizer A7000 AD。

顆粒大小和計(jì)數(shù)技術(shù)

有幾種方法可以確定油墨分散體的平均粒徑，例如動(dòng)態(tài)光散射 （DLS），但大多數(shù)方法無(wú)法確定少量超大粒徑的材料。基于對(duì)單個(gè)顆粒進(jìn)行定量和計(jì)數(shù)的方法特別適合這種類(lèi)型的分析，在這種類(lèi)型分析中，即使是少量的異常值也會(huì)在此過(guò)程中進(jìn)行定量和計(jì)數(shù)。

AccuSizer SPOS系統(tǒng)是量化噴墨墨水中存在的大顆粒尾部的大小和濃度的理想選擇。根據(jù)系統(tǒng)中的傳感器選型，AccuSizer 可以覆蓋 0.15 – 400 μm 的動(dòng)態(tài)范圍。圖 1 所示的系統(tǒng)包括標(biāo)準(zhǔn)的 LE400 光阻結(jié)合光散射傳感器，該傳感器測(cè)量范圍為 0.5–400 μm，安裝在 AD 進(jìn)樣器中，可自動(dòng)將樣品稀釋至最佳測(cè)量濃度。

應(yīng)用實(shí)例1：攪拌效果

影響顏料分散的因素有很多，其中之一就是攪拌時(shí)間。確定最佳攪拌時(shí)間非常重要，以減少分散體中過(guò)大顆粒的數(shù)量。監(jiān)測(cè)攪拌時(shí)間也很重要，因?yàn)檫^(guò)度均質(zhì)化會(huì)導(dǎo)致粒徑增加。

分析品紅色和青色兩種顏料分散體，以監(jiān)測(cè)攪拌時(shí)間對(duì)超大顆粒的影響。圖 2 和圖 3 顯示了攪拌 50、70 和 90 分鐘的洋紅色樣品的結(jié)果。尾部顆粒從4×106個(gè)/mL減少到2×105顆/mL。

圖2.攪拌對(duì)品紅色樣品的影響

圖3.洋紅色樣品的縱坐標(biāo)放大圖

>1 μm 大顆粒濃度：

50分鐘：4×106粒/mL

70分鐘：5×105粒/mL

90分鐘：2×105粒/mL

圖4所示的青色樣品隨著攪拌時(shí)間的延長(zhǎng)過(guò)大顆粒數(shù)量而減少。只需再攪拌 10 分鐘，顆粒濃度從 900 萬(wàn)個(gè)顆粒/mL 降低到大約 300 萬(wàn)個(gè)顆粒/mL。

圖4.攪拌對(duì)青色樣品的影響

應(yīng)用實(shí)例2：過(guò)濾效果

此示例顯示了使用 2 微米和 5 微米過(guò)濾器過(guò)濾噴墨墨水的過(guò)濾測(cè)試結(jié)果，請(qǐng)參見(jiàn)圖 5。兩種過(guò)濾器都顯示出>1微米顆粒濃度的提高。未過(guò)濾的樣品含有大于 1 微米的顆粒 >100,000 個(gè)顆粒/mL，而 5 微米和 2 微米分別含有 ~70,000 和 ~20,000 個(gè)顆粒/mL。

圖5. 過(guò)濾對(duì)噴墨墨水的影響

結(jié)論

AccuSizer 780 是量化噴墨墨水中大顆粒尾部大小和濃度的理想系統(tǒng)。在本文件中，研究了攪拌和過(guò)濾對(duì)尾部顆粒濃度的影響，該系統(tǒng)既可以用作一般的質(zhì)量保證工具，也可以用作研究最佳工藝條件的工藝開(kāi)發(fā)工具。根據(jù)應(yīng)用要求，可提供各種傳感器和配置。