Quels facteurs affectent le temps de séchage des encres à base d'eau?
Jun 11, 2025
1. Composition d'encre: la logique sous-jacente de la composition chimique
2. Conditions environnementales: le rôle décisif de la température et de l'humidité
3. Caractéristiques du substrat: effets physiques de l'absorption et de la conduction
4. Processus d'impression: Contrôle des paramètres de la couche et de l'équipement d'encre
5. Qualité de l'eau et valeur de pH: influence cachée du système de solvants
1. Composition d'encre: la logique sous-jacente de la composition chimique
Ratio de contenu solide
La teneur solide (rapport des composants non d'eau) deencre à base d'eaudétermine directement la quantité d'évaporation de l'eau. L'encre à base d'eau traditionnelle a une teneur solide d'environ 30% -40%, et une grande quantité d'eau doit être évaporée lors du séchage; L'encre élevée (comme la teneur solide> 60%) peut raccourcir le temps de séchage de 30% -50 en raison de la faible teneur en eau. Par exemple, l'encre blanche à base d'eau solide pour l'impression de vêtements peut réduire le temps de séchage de 4 minutes par rapport à l'encre ordinaire dans le même processus.
Effet du type de résine sur le temps de séchage
Le type de résine joue un rôle crucial dans le taux de séchage des encres à base d'eau. Les résines acryliques, en raison de leur forte polarité de la chaîne moléculaire, facilitent le séchage plus rapide en réduisant l'interaction avec les molécules d'eau. Ce séchage plus rapide est particulièrement avantageux dans les applications où la vitesse et l'efficacité sont essentielles, comme dans l'impression textile. D'un autre côté, les encres à base de polyuréthane ont tendance à sécher plus lentement, car la structure moléculaire du polyuréthane est moins hydrophile et interagit ainsi plus fortement avec les molécules d'eau. Le taux de séchage des encres à base d'eau peut être optimisé en sélectionnant des résines qui fournissent le bon équilibre entre l'hydrophilie et les propriétés de formation de films.
Taille des particules et son impact sur la formation de films
La taille des particules de résine a un impact significatif sur la qualité et la vitesse du processus de séchage. Les particules de résine nano-échelle, généralement avec une taille inférieure à 50 nm, contribuent à une formation de film plus compacte et uniforme. En effet, la taille des particules plus petite permet un film plus dense qui réduit le chemin de diffusion de l'eau, facilitant une évaporation de l'eau plus rapide. La structure du film plus dense est bénéfique dans les applications où un séchage rapide est nécessaire, comme dans les opérations d'impression à grande vitesse. De plus, ces fines particules créent une finition plus fluide, améliorant l'esthétique et la durabilité globales du matériau imprimé.
Additifs et leur rôle dans le contrôle du séchage
L'utilisation d'additifs dans les encres à base d'eau peut être adaptée pour contrôler le taux de séchage en fonction des exigences spécifiques. Les agents à séchage lent, tels que l'éthylène glycol butyle éther, peuvent être utilisés pour prolonger le temps de séchage si nécessaire, ce qui les rend idéaux pour les processus où un temps de travail prolongé est nécessaire, tels que l'impression d'écran ou les conceptions complexes. En formant un azéotrope avec de l'eau, ces agents ralentissent l'évaporation de l'eau et permettent plus de temps pour manipuler l'encre. À l'inverse, des agents de séchage comme le chlorure de magnésium sont utilisés pour accélérer le processus de séchage en favorisant une évaporation de l'eau plus rapide. Cependant, la prudence doit être prise lors de l'utilisation d'agents de séchage, car des quantités excessives peuvent faire coaguler l'encre, entraînant des incohérences dans la qualité de l'impression. La clé réside dans l'équilibrage soigneusement de la bonne quantité d'additifs pour optimiser à la fois la vitesse de séchage et les performances de l'encre.
2. Conditions environnementales: le rôle décisif de la température et de l'humidité
Contrôle de la température
Pour chaque augmentation de 10 degrés de la température de séchage, le taux d'évaporation de l'eau augmente d'environ 2-3. Par exemple, l'encre qui prend 8 minutes à sécher naturellement à 25 degrés ne prend que 2 minutes dans un cycle d'air chaud à 60 degrés. Mais faites attention à la température critique: lorsque la température dépasse le point d'adoucissement de la résine (comme le point d'adoucissement de la résine acrylique est à peu près 50-70), il peut entraîner un slip de film d'encre.
Humidité relative (RH)
L'humidité environnementale est non linéaire positivement corrélée avec le temps de séchage:
Quand Rh<40%, water evaporation is not inhibited and the drying time is stable;
When RH>60%, l'humidité de l'air est proche de la saturation et le temps de séchage est prolongé de plus de 50%;
When RH>80%, la "réhumidification" peut se produire et l'humidité à la surface du film à l'encre recondente.
Efficacité de la circulation de l'air
La ventilation forcée (vitesse du vent 1-2 m / s) peut accélérer la convection d'air et enlever la couche de vapeur d'eau saturée à la surface du film d'encre. Les données expérimentales montrent que sous la même température et la même humidité, le temps de séchage dans un environnement ventilé est 30% plus court que celui dans un environnement statique.
3. Caractéristiques du substrat: effets physiques de l'absorption et de la conduction
Les caractéristiques d'absorption de l'eau du substrat sont essentiellement déterminées par la porosité, la distribution de la taille des pores et l'énergie de surface. Des substrats poreux tels que les tissus en coton pur (porosité 7 0% -80%, taille moyenne des pores 5-10 μm) suivent l'équation de Washburn (H=√ (r cosθ / (2ηt))), et absorbent rapidement l'eau de l'INK dans la sous-force du sous-trait. Lorsque l'encre entre en contact avec le tissu de coton, l'eau est initialement absorbée en 0. 5-1 Minute, et les 20% restants -30% de l'eau sont séchés par diffusion entre les fibres substrataires et l'évaporation de surface, et le temps total est généralement inférieur ou égal à 3 minutes. Le taux de séchage du papier (tel que le papier revêtu avec une taille de pore de 1-5 μm et un papier journal avec une taille de pore de 5-20 μm) est corrélé négative Chemin de migration de l'eau plus court.
Le noyau du prétraitement de surface du substrat est d'améliorer le mouillage et la propagation de l'encre en augmentant l'énergie de surface par l'apport d'énergie ou la modification chimique. Le traitement à la corona augmente l'énergie de surface du film PE de 3 0 mn / m à 42mn / m grâce à un bombardement plasmatique, réduit l'angle de contact de l'encre de 85 degrés à 35 degrés et augmente l'uniformité de l'épaisseur de la couche d'encre de ± 15% à ± 5%. Cette distribution uniforme du film d'encre réduit la différence de taux d'évaporation de l'eau pendant le processus de séchage et évite le sur-séchage local ou le sous-séchage. Dans l'impression des plaques de couverture de verre de téléphone portable, le temps de séchage (6 minutes) de l'encre à bascule UV à base d'eau sur la surface en verre traitée à la corona est 25% plus court que celui de la surface non traitée (8 minutes), et le taux de colle résiduel pendant le pelage est réduit de 10% à moins de 1%. Le traitement d'amorce (comme l'application d'une apprêt acrylique à base d'eau à base d'eau 0. {{16} μm) et former une surface rugueuse nano-échelle (RA =0. Promouvoir la diffusion latérale de l'eau. 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 1-2mm appear on the ink film) caused by the surface crystallization area (accounting for 60%-70%) of the film non traité.
4. Processus d'impression: Contrôle des paramètres de la couche et de l'équipement d'encre
Épaisseur de couche d'encre
Le temps de séchage est proportionnel au carré de l'épaisseur de la couche d'encre. Par exemple, il faut 5 minutes pour sécher une couche d'encre de 20 μm et plus de 12 minutes pour sécher une couche d'encre de 50 μm. L'épaisseur de la couche d'encre peut être réduite en augmentant le maillage d'écran (comme de 80T à 120T) ou en réduisant le nombre de grattage.
Type d'équipement de séchage
Séchage à l'air chaud: le four à air chaud traditionnel (température 50-80) a une bonne uniformité de séchage, mais une consommation d'énergie élevée, adaptée à l'impression à grande surface;
Séchage infrarouge: infrarouge à ondes courtes (longueur d'onde 1-3 μm) a un taux d'absorption élevé pour l'eau, qui peut réaliser un séchage rapide de la couche de surface, mais peut provoquer le phénomène du "noyau humide de croûte de surface";
Séchage au micro-ondes: la chaleur est générée par la vibration polaire des molécules d'eau, et le temps de séchage peut être raccourci à 1-2 de minutes, mais le coût de l'équipement est élevé et les fuites micro-ondes doivent être évitées.
Vitesse d'impression et intervalle
L'impression à grande vitesse (par exemple> 10 m / min) comprimera la fenêtre du temps de séchage, et la température de séchage ou la vitesse du vent doit être augmentée simultanément; Lors de l'impression de plusieurs couleurs, l'encre de couleur précédente n'est pas complètement sèche, ce qui provoquera un "mélange de couleurs". Il est recommandé que le temps d'intervalle soit supérieur ou égal à 1,5 fois le temps de séchage.
5. Qualité de l'eau et valeur de pH: influence cachée du système de solvants
Dureté de l'eau
Les ions de calcium et de magnésium dans l'eau (dureté> 100 ppm) réagiront avec la résine carboxyle à l'encre pour former des précipités, détruire la fluidité de l'encre et prolonger le temps de séchage. Il est recommandé d'utiliser de l'eau désionisée avec une conductivité <50 μs / cm.
Régulation de la valeur du pH
La valeur de pH optimale de l'encre à base d'eau est généralement de 8. 5-9. 5 (maintenue par neutraliseur aminé):
Lorsque le pH <8, le groupe acide carboxylique de la résine est protoné, la solubilité de l'eau diminue et le film d'encre est sujet aux fissures après séchage;
Lorsque le pH> 10, l'évaporation des amines est accélérée, entraînant une augmentation soudaine de la viscosité de l'encre, et le temps de séchage est prolongé (l'évaporation des amines forme une conjonctive de surface qui entrave l'évaporation de l'eau).
Stratégies d'optimisation dans les applications pratiques
Accélération d'urgence: l'ajout d'agent à séchage rapide 1-3 (comme l'alcool isopropylique) et l'augmentation de la température de séchage à 70-80 peuvent temporairement raccourcir le temps de séchage de 40%, mais il convient de noter que la résistance à l'eau du film d'encre peut diminuer;
Environmental protection scenario: Adopt low-energy heat pump drying technology (energy efficiency ratio COP>3. 0) Pour atteindre l'efficacité de séchage équivalente à l'air chaud traditionnel à 60 degrés à 45-55 degré;
Impression de précision: stabilisez le RH environnemental à 45 ± 5% par le biais du système de contrôle de l'humidité, et coopérez avec le séchage de combinaison d'air infrarouge (premier séchage de surface rapide infrarouge, puis la pénétration de l'air chaud <0. 3mm).