噴墨油墨的顆粒濃度監(jiān)測
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大顆粒,這些顆粒會帶來噴頭堵塞并導(dǎo)致其他性能下降的風(fēng)險(xiǎn)。本應(yīng)用說明展示了 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)定性可以通過表面改性以形成足夠的表面電荷(zeta 電位)或通過將某些化合物吸附在顏料顆粒表面(空間穩(wěn)定)來實(shí)現(xiàn)。
顏料顆粒的大小至關(guān)重要,因?yàn)榇箢w??赡軙氯麌娮旌屯ǖ?,從而損壞打印頭??刂拼箢w粒含量 (>0.5–1.0 μm)需要一種對少量大顆粒(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)方法無法確定少量超大粒徑的材料?;趯蝹€(gè)顆粒進(jìn)行定量和計(jì)數(shù)的方法特別適合這種類型的分析,在這種類型分析中,即使是少量的異常值也會在此過程中進(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,以減少分散體中過大顆粒的數(shù)量。監(jiān)測攪拌時(shí)間也很重要,因?yàn)檫^度均質(zhì)化會導(dǎo)致粒徑增加。
分析品紅色和青色兩種顏料分散體,以監(jiān)測攪拌時(shí)間對超大顆粒的影響。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)間的延長過大顆粒數(shù)量而減少。只需再攪拌 10 分鐘,顆粒濃度從 900 萬個(gè)顆粒/mL 降低到大約 300 萬個(gè)顆粒/mL。
圖4.攪拌對青色樣品的影響
應(yīng)用實(shí)例2:過濾效果
此示例顯示了使用 2 微米和 5 微米過濾器過濾噴墨墨水的過濾測試結(jié)果,請參見圖 5。兩種過濾器都顯示出>1微米顆粒濃度的提高。未過濾的樣品含有大于 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. 過濾對噴墨墨水的影響
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,研究了攪拌和過濾對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發(fā)工具。根據(jù)應(yīng)用要求,可提供各種傳感器和配置。