高度精准的印制 - Wacker Chemie AG


高度精准的印制

气相二氧化硅是激光打印机和复印机墨粉的重要组分。瓦克与经销伙伴科莱恩(CLARIANT)公司紧密合作,为客户提供量身定制的解决方案。

高质量的印刷效果取决于许多因素,对于复印机和激光打印机而言,墨粉的作用尤为重要。这种微米大小的粉末能够将文字和图像清晰整洁地印制到纸上,其中使用的是一种名为电子照相的技术。墨粉颗粒充电后,借助摩擦电效应,亦即使两种不同的物质接触带电后,再将其分离,将带有电荷的颗粒移送至电场,然后转印到纸上。

在实验室测试墨粉的充电性和流动性。

为提高印刷速度和印刷工艺的能效,减少印刷故障,人们对墨粉不断地进行后续研发。因为复印机和打印机的性能也在不断提高,墨粉必须能最佳地满足印刷工艺的要求。因此,日本和美国这些重要市场的大型生产商,通常也同时开发印刷用墨粉和与之配套的设备。瓦克生产的HDK®气相二氧化硅能够使生产商有针对性地调节墨粉在存放和使用时的流动性、摩擦起电性、稳定性等重要性能,具有高度创新能力的墨粉工业界人士因而对瓦克和科莱恩公司为他们量身定制的产品和服务青睐有加。

HDK®产品在日本和美国备受青睐与瓦克同科莱恩这家瑞士化工企业始于上世纪80年代的紧密合作是分不开的。除瓦克生产的HDK®产品外,科莱恩公司也生产和销售蜡、颜料、电荷调节剂等其他墨粉组分。

将一定剂量的磁性墨粉送至滚动的辊轴,对其充电并人工老化,以模拟一定数量的影印​件;对墨粉的充电量由测量仪表控制。

在瓦克负责HDK®业务团队的Anna-Maria Biebl女士表示:“能够针对具体应用提供种类丰富的产品组合,以及对具体应用和墨粉各组分之间的相互作用有深入的了解,使瓦克和科莱恩得以成为墨粉工业界的赢家。”科莱恩公司的地区团队同瓦克化学股份有限公司紧密合作,可及时诊断市场需求,有的放矢地采取创新举措。

以实验室规模进行生产

在瓦克博格豪森生产基地负责墨粉应用技术实验室工作的化学家Ingmar Piglosiewicz博士介绍说:“客户要求我们保障供给和产品的创新性。”他的团队负责同科莱恩公司及最终用户紧密协调,开发与应用配套的气相二氧化硅特种产品,在此,客户的需求和产品方案的长期可行性是团队的服务重点。根据Piglosiewicz博士的经验,瓦克能够以实验室规模生产气相二氧化硅在此至关重要。

另外,瓦克的技术人员还能够借鉴墨粉工业的各种常规分析方法,来确定和满足客户对气相二氧化硅特种产品的具体要求。Piglosiewicz博士强调:“墨粉的摩擦起电性、电荷分布性、憎水性和机械稳定性这些重要性能,需要通过气相二氧化硅产品才能得到有效调节。”在电子照相技术中,这些性能都相当重要,因为它们能够保障设备以预定的方式,将数微米大的墨粉颗粒精准地移送到纸上。

墨粉主要由树脂、颜料、蜡和电荷调节剂组成。原本中性的墨粉在同磁粉接触后,摩擦起电,这两种粉末混合后产生摩擦,致使电荷分离。人们可以通过在粗糙表面摩擦气球,观察到与此相似的充电现象。

激光打印机的工作原理

复印机和打印机利用电子照相原理,通过静电力作用将涂有气相二氧化硅的墨粉颗粒转印到纸上。
工作中的激光打印机:打印速度快,单页打印成本低等,是激光打印技术的优势所在。

带电荷的墨粉颗粒在电场作用下被移送至涂有半导体光敏材料的感光鼓;感光鼓表面的半导体光敏材料经曝光后形成静电潜像,亦即电荷不等的区域。墨粉颗粒借助磁刷显影器,以与半导体光敏材料尽可能小的距离,被移送至感光鼓;这时,双组分墨粉的颗粒是附着在磁刷表面颗粒较大的磁粉上的,磁粉不会被转印到纸上。在移印工序中,可选择将墨粉颗粒全部移至感光鼓的曝光区域,或全部移至未曝光区域,使潜像转变成可见的墨粉像(powder image)。之后,用电荷量更高的转印鼓使墨粉脱离,在感光鼓和转印鼓间送入纸张,墨粉便可精准地转印其上。最后,通过升温和加压等常见方式对纸上的粉末进行定影,为此又要用到辊轴,成品印刷就完成了。

带正负电荷

市场上供应的印刷用墨粉可带正电或负电。两种墨粉的用法相似,都是通过电场,将墨粉以非接触式的方法移印到纸上,这种技术因而被称作“非冲击印刷”(Non Impact Printing)。

在应用时,对墨粉施以机械应力;这道工序可被设计在对磁粉充电期间将其与墨粉混合时。此外,墨粉的使用必须满足不同温度和空气湿度的条件,墨粉及其颗粒在理想状况下,能够在整个应用过程中和不同环境条件下保持明确确定的形状、优异的流动性和电摩擦性能。

“我们能够借助不同硅烷和硅氧烷,对气相二氧化硅的表面进行处理,以满足不同应用的需求。”

Ingmar Piglosiewicz博士 HDK®技术营销负责人

在此,墨粉助剂能够发挥诸多作用。气相二氧化硅作为外部助剂,能够同时影响墨粉的多种性能。据实验室负责人Piglosiewicz先生介绍:“具有憎水性的气相二氧化硅能够显著抑制墨粉对潮气的吸收,使墨粉在各种空气湿度下均能保持流动性和摩擦起电性。因为无论印刷周期、温度和空气湿度情况如何,印刷流程必须顺畅无阻。”

来博格豪森做客:科莱恩(日本)公司的销售经理Takayoshi Miyatani先生(左)和技术销售经理Daisuke Harada先生(右)与瓦克HDK®技术营销负责人Ingmar Piglosiewicz博士合影留念。

尤其是用于墨粉的气相二氧化硅必须能够很好地分散到墨粉颗粒的表面。大规模生产中有一道助剂混合工序(additive blending step),它是紧接着生产墨粉原料的一道工序,气相二氧化硅就是在这道工序中被混入墨粉的。在这个过程中,必须以极低的能耗将气相二氧化硅变成更小的颗粒,使其将墨粉颗粒均匀地包裹起来,以保障墨粉最终获得理想的整体性能。可分散性是气相二氧化硅这种助剂能否轻松转移到载体颗粒上的关键所在,Piglosiewicz博士和同事为此苦心钻研。他强调:“我们不仅能够调控气相二氧化硅的可分散性,还可以借助不同硅烷和硅氧烷,来对它的表面进行处理,以满足不同应用的需求。颗粒的大小和粒度分布也很重要。”

科莱恩(日本)公司销售总监Takayoshi Miyatani先生及团队负责瓦克气相二氧化硅及其他墨粉助剂的市场推广工作,他说:“我们必须紧跟市场趋势。”日本市场不断需要新的解决方案,以使生产商能够满足用户对印刷质量、图像分辨率以及成本和可持续发展方面日益严格的要求。生产厂家越来越倾向于使用玻璃化温度低、颗粒更小和有确定形状的墨粉。此类墨粉只需少许能量便可在纸上定影,并可加快印刷速度,提高图像的分辨率。一旦墨粉的组成有所变化,那么,与之配套使用的气相二氧化硅也有可能需要随之改变,Piglosiewicz博士在瓦克博格豪森生产基地的团队就必须同科莱恩公司及墨粉生产商协调,迅速做出反应。

日益深厚的信任关系

科莱恩公司Takayoshi Miyatani经理介绍说:“在日本企业文化中,定期互访非常重要,因为只有面对面的交流,才是建立信任关系,共同聆听和满足我们长期客户的需求的最佳前提。”科莱恩公司对市场的深度了解和在各地区的本土实力,以及瓦克在气相二氧化硅特种产品领域的丰富经验,能够发挥巨大的协同效应,令最终用户信赖有加。用Takayoshi Miyatani先生的话来说,就是:“我们与瓦克数十年的合作和信任关系经受住了各种风浪的洗礼。。”