Solution de processus complet pour les encres à base d'eau, de la conception de la formulation à l'optimisation des processus
May 23, 2025
1.Les défis de base et indicateurs clés de la durabilité à base d'eau
2.Innovation et modification des systèmes de résine haute performance
3. Stratégie de prétraitement et d'amélioration de l'adhésion
4. Optimisation synergique des pigments et des additifs fonctionnels
5.Pération et percée de la technologie de durcissement de réticulation
6. Processus de transformation des postes et moyens d'amélioration de la durabilité
1.Les défis de base et indicateurs clés de la durabilité à base d'eau
1.1. Définition et dimensions clés deEncre à base d'eauPermanence
La «permanence» de l'encre à base d'eau dénote sa résistance complète à l'abrasion physique, à la dégradation chimique et au vieillissement environnemental. Cette résilience est mesurée à travers trois dimensions critiques: la stabilité de l'adhésion, la résistance aux intempéries et à la corrosion et la durabilité structurelle. Contrairement aux homologues à base de solvants, les encres à base d'eau reposent sur l'évaporation de l'eau pour la formation de films en résine, ce qui crée intrinsèquement des défis tels que la faible densité de film et la réticulation insuffisante. Ces limitations structurelles ont un impact direct sur les performances de l'encre dans diverses conditions.
1.2. Métriques de performance rigoureuses pour la durabilité
Les tests standard de l'industrie quantifient la permanence de l'encre avec des repères précis. L'adhésion est évaluée via la méthode de coupe transversale (ASTM D3359), nécessitant une note supérieure ou égale à 4B sans délaminage de pel. La résistance à la friction exige plus de 50 cycles de frottement sec (CS -10, pression 1000g) sans perte de couleur significative. La résistance aux intempéries adhère à la norme de vieillissement quv, limitant la différence de couleur (ΔE) à<3.0 after 1000 hours. Chemical resistance is verified by 20 cycles of 5% sodium hydroxide or alcohol wiping, with no signs of swelling or discoloration.
1.3. Contraintes techniques des systèmes à base d'eau
Les propriétés inhérentes aux formulations à base d'eau posent des défis clés. La température de transition du verre (TG) des résines affecte de manière critique les performances: les valeurs TG élevées provoquent une fragilité à basse température, tandis que le TG faible conduit à une collaboration à haute température. La dispersion des pigments instables risque la migration et la floculation, compromettant la coloration. De plus, la structure poreuse du film d'encre facilite la vapeur d'eau et la pénétration du solvant, sapant la durabilité. Surmonter ces limitations reste central pour faire progresser la technologie d'encre à base d'eau.
2.Innovation et modification des systèmes de résine haute performance
La structure chimique et les propriétés de formation de films de la résine,comme le squelette des films d'encre à base d'eau, sont décisifs pour la durabilité de l'encre. Actuellement, diverses techniques avancées améliorent les performances de la résine.Polymérisation de l'émulsion de structure de noyause démarque, fabriquant 80-120} nm des particules acryliques-polyuréthane via la méthode d'émulsion des graines. LeHigh tg acrylate core (tg=50 degré)confère la dureté et la résistance aux rayures, tandis que leShell en polyuréthane tg bas (Tg=-30 degré)stimule la flexibilité et l'adhésion du substrat. En pratique, cette technologie donne des films d'encre avec unallongement à la pause dépassant 200%etPlus de 1000 cycles de résistance à la flexion.
Modification de la résine réticuléeintroduit des groupes réactifs pour la liaison chimique. Les résines acryliques modifiées par époxy, par exemple, incorporent 1% -3% monomères époxy bifonctionnels, formant des liais transversaux de liaison éther post-séchage (densité de réticulation: 0. 8-1. 2mol \/ m³). Les polyuréthanes d'autocroites avec des groupes d'hydrazine \/ kétocarbonyle créent des structures hydrazide-cétoximine à température ambiante,Amélioration de la résistance au solvant de 40%. Entre-temps,Technologie de résine nano-compositedisperse 5% -10% nano-silice ou argile en couches,rétrécissement des pores de film de 50 nm à<10nm, réduction de la perméabilité à la vapeur d'eau de 60%. En créant des «liaisons transversales physiques»,abaisse le coefficient de frottement de {{0}}. 45 à 0,28, renforçant considérablement la performance du film encre.
3. Stratégie de prétraitement et d'amélioration de l'adhésion
En raison des différences significatives dans les propriétés de surface de différents substrats tels que le papier, le plastique et le métal, des méthodes de traitement ciblées sont nécessaires pour améliorer l'adhésion des encres à base d'eau aux substrats. Pour les substrats plastiques tels que TEP et OPP, le traitement de la corona est souvent utilisé pour augmenter la tension de surface du 30-32} conventionnel à 42-48 Mn \/ m à une résistance au champ électrique de 30-50 kV \/ cm; ou un 0. 5-1 μm L'amorce à base d'eau d'épaisseur contenant un agent de couplage de silane est appliquée pour former un "pont moléculaire" pour relier la résine et le substrat. Dans le traitement des substrats métalliques tels que le papier d'aluminium et le filet, une résine contenant des groupes de phosphate est utilisée pour former une liaison de coordination avec la surface métallique, et le test de pulvérisation saline (ASTM B117) est passé pendant 500 heures sans rouille; Dispersion d'oxyde de nano-zinc (taille des particules<100nm) fills the pores of the metal oxide film, increasing the bonding force by 3 times. For porous substrates such as paper and fabrics, 1% - 2% hydroxyethyl cellulose (molecular weight 50,000 - 100,000) is added to adjust the ink film penetration depth to 5 - 10μm; starch-modified resin is used to form an "anchor structure" to significantly increase the wet friction resistance from 15 times to 60 times, effectively solving the problem of adaptability between different substrates and water-based inks and enhancing adhesion.
4. Optimisation synergique des pigments et des additifs fonctionnels
4.1. Rôle crucial des pigments et des additifs fonctionnels dans la durabilité de l'encre
La durabilité des encres à base d'eau dépend de la sélection méticuleuse et de la synergie des pigments et des additifs fonctionnels. Les pigments résistants aux intempéries suivent des critères rigoureux: le bleu de la phtalocyanine de cuivre (PB15: 3) (niveau de résistance à la lumière 7-8, ΔE <2. 0 après 500 heures) Sestime la publicité extérieure et les autocollants automobiles, nécessitant 5-10} nm couvre-silic La quinacridone rouge (PR122) (niveau de résistance à la lumière 8, ΔE <1,5 après 1000 heures) est idéal pour l'emballage haut de gamme, nécessitant une nano-dispersion (d50 <100 nm) pour éviter la floculation; Le noir de carbone (PBK7) (niveau de résistance à la lumière 8) sert l'impression permanente noire, exigeant des variantes à haute structure (absorption d'huile DBP> 100 ml \/ 100g).
4.2. Amélioration des performances de l'encre grâce à la formulation additive
Le composé additif fonctionnel optimise les propriétés d'encre. Le système anti-ultraviolet, un mélange de 0. 5% stabilisateur d'éclairage d'amine gêné (Hals) et 0. Absorbeur de benzotriazole à 3%, bloque 290-400 nm Rays UV. La résistance à la friction s'améliore avec 2% de micropourdise en polytétrafluoroéthylène (1-5 μm), réduisant l'usure de 50%. La résistance chimique se renforce via des copolymères acrylates fluorés (5-8% de teneur en fluor), en veillant à ce que<1% mass loss after 24-hour 75% alcohol immersion. These additives collectively fortify ink resilience against environmental stresses.
4.3. Impact décisif du processus de formation de films de séchage
Le processus de formation de film de séchage est essentiel pour la durabilité de l'encre. Dans l'impression de films plastiques, une courbe de séchage de gradient à trois étapes s'avère efficace: le stade de pré-séchage (40-50, 5-10 min) élimine l'eau libre à 80%, empêchant les défauts de "marque d'eau"; L'étape de séchage principale (60-70 degré, 15-20 Min) favorise l'agglomération de la résine, augmentant la densité du film de 1,1 g \/ cm³ à 1,3 g \/ cm³; L'étape de durcissement (80-90 degré, 5-10 Min) déclenche la réticulation croisée, augmentant le degré de réticulation de 30% à 60%. Ce processus séquentiel assure une intégrité et des performances optimales du film.
4.4. Optimisation de l'équipement de séchage et de dépannage
Les paramètres de l'équipement de séchage exigent un étalonnage précis: la circulation de l'air chaud à 2-3 m \/ s permet l'évaporation de l'eau du gradient; 3-5 μm Le rayonnement infrarouge cible les groupes polaires de résine pour une formation de film plus rapide; 25-30 Le refroidissement de degré restreint le retrait du film à<0.5%. For common defects, tailored solutions exist: film cracking(drying rate > 5g/(m²·min)) resolves with reduced pre-drying temperature (45℃) and 5% plasticizer addition; poor adhesion (residual moisture > 10%) improves by extending curing time and installing infrared moisture meters; surface powdering corrects by raising main drying temperature to 65℃ and adding 1% film-forming agents.
5.Pération et percée de la technologie de durcissement de réticulation
La technologie de durcissement de réticulation favorise la mise à niveau de l'encre à base d'eau de la formation de films physiques à la liaison chimique. La technologie d'encre à base d'eau de durcissement UV introduit 20% - 30% un prépolymère UV curable (comme l'acrylate époxy) dans le système traditionnel à base d'eau. La couche de film physique est d'abord formée par l'évaporation de l'eau, puis la réticulation des radicaux libres est initiée par l'irradiation UV. La densité de réticulation atteint 2 - 3 mol \/ m³, ce qui rend l'encre résistante à l'essuyage de l'essence> 100 fois et la dureté atteint 2H, ce qui convient à l'impression de tableau de bord automobile. L'encre à base d'eau réticulée thermique contient une résine carboxyle \/ amino et un agent de réticulation (comme l'aziridine, le carbodiimide), qui est chauffée à 120-150 pour 5-10 pour former l'amide \/ l'urée de liaison transversale, et peut avec un stade de baisse de la stérilisation à 121 degrés de la stérilisation à 121 degrés. L'agent principal (PU à terminaison hydroxyle) et l'agent de durcissement (isocyanate prépolymère) à deux composants du polyuréthane à encrerie d'humidité absorbe l'humidité dans l'air pour générer des liaisons d'urée, et forme enfin une structure de réseau tridimensionnelle. Lorsqu'il est utilisé dans les panneaux d'affichage extérieurs, la résistance aux intempéries est 2 fois plus élevée que celle du système unique (quv 2000 heures ΔE<3.5), which significantly improves the performance and application range of water-based ink.
6. Processus de transformation des postes et moyens d'amélioration de la durabilité
Le processus de post-traitement est un lien important pour améliorer davantage la durabilité de l'encre à base d'eau. La technologie de laminage de surface et de vitrage a des effets significatifs. Après avoir appliqué 5-10 μm de vernis léger, une couche protectrice avec une dureté de 3H peut être formée, ce qui augmente la résistance aux rayures de 3 fois. Le processus de laminage chaud peut réduire la perméabilité de la vapeur d'eau de 5g \/ (m² ・ 24h) à 1g \/ (m² ・ 24h) en plastiquant le film de protection pour animaux de compagnie à 12 0. La superposition des revêtements fonctionnels donne à l'encre plus de caractéristiques. Par exemple, le revêtement anti-graffiti contient une résine modifiée en polysiloxane, qui peut facilement essuyer les marques des marqueurs; Le revêtement de protection conducteur ajoute 0,1% de nanotubes de carbone pour améliorer la résistance à la flexion et la stabilité de la conductivité dans l'impression électronique. En termes d'inspection de qualité et de prédiction de vie, des tests de vieillissement accélérés sont effectués à l'aide de sources lumineuses QuV-A (340 nm, 60 degrés) pour simuler le vieillissement en plein air, 1 heure équivalent à 10 jours dans l'environnement naturel; Les tests de cycle d'humidité sont effectués alternativement à 50 degrés \/ 95% RH et 25 degrés \/ 30% RH pour détecter le taux d'absorption et d'expansion de l'eau de la couche de film (devrait être<5%). Taking automotive parts labels as an example, PP modified plastic substrates are used, with core-shell structure PU resin (Tg = - 15℃) and 5% nano titanium dioxide. After corona treatment, water-based primer, four-color printing and UV curing (80mJ/cm²), the 1000-hour weathering test (ΔE = 1.8) is passed, and there is no cracking after 50 cycles at -40℃ to 80℃, meeting the harsh environmental requirements of the automotive engine compartment, which fully demonstrates the important role of post-processing technology in improving the durability of water-based inks.
