喷墨印刷纸张适性优化与评价的研究

发布时间：2017-04-18 13:15

  本文关键词：喷墨印刷纸张适性优化与评价的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：喷墨印刷纸张作为信息再现载体对成像质量至关重要,在采用水基型墨水的喷墨印刷中,如何控制墨水在纸张中的渗透和扩散程度,确保墨滴干燥速度和图像分辨力是喷墨纸张涂层研究和改性的热点。本文在理论上分析了喷墨印刷对纸张的适性要求,涂层和墨水相互作用机理,涂料特性以及涂布参数对涂层和印刷质量的影响;通过对喷墨纸张涂层组分中颜料、胶黏剂和固色剂的属性及其印刷适性的系统分析,研究了颜料粒径大小、胶黏剂复配方式、固色剂种类及其用量对喷墨纸张涂层品质、图像质量和印刷适性的影响,并归纳出涂层孔隙体积、亲水性及电荷数量对墨水渗透和扩散作用的机理。采用计算机仿真技术模拟了颜料颗粒填充涂层表面的过程,建立了颜料粒径配比筛选与优化的模型与方法。采用主成分分析和聚类分析方法实现了胶黏剂复配比例及固色剂用量等性能指标综合评价的最优化,筛选出了符合喷墨打印适性的各组分种类、配比、用量、涂布参数和压光工艺参数,并通过多指标正交实验方法获得了喷墨印刷纸张最优工艺条件。本文基于Engelfrum质量圆和图像质量域理论,建立了基于图像质量的印刷适性评价体系,包括密度色度和光谱的色彩评价、基于亮度的阶调评价、基于微观图像的清晰度评价和基于频率域的均匀性评价,通过评价体系验证与评估了正交实验优化获得纸张的印刷适性与成像质量。本文的主要研究成果和结论如下:(1)墨水在涂层上的扩散和渗透决定了喷墨印刷图像的质量。扩散和渗透受墨水和涂层之间物理和化学作用影响。物理作用有润湿现象、毛细现象和静电吸附,化学作用主要指涂层组分与墨水呈色剂之间发生的离子反应。这些现象的发生与涂层孔隙体积及孔径分布、涂层亲水性能以及涂层组分带电荷量有很大关系,而这三方面属性分别由涂层中颜料、胶黏剂和固色剂所决定。(2)涂层孔隙状况主要由颜料粒径分布决定,颜料粒径过大,形成的涂层表面大孔多,墨水因重力作用渗透快,易造成图像色彩暗淡;而颜料粒径过小,涂层孔隙体积增大,平均孔径小,墨水在毛细管作用下被吸收,容易造成表面色料偏少而颜色变浅,粒径过小还会导致涂料黏度高,分散性能差。(3)合适的粒径分布是平衡扩散和渗透的关键,应用计算机仿真不仅能有效模拟颜料堆积状态,还能够优化筛选颜料颗粒的配比,降低成本,实现涂层颗粒的最优化。(4)聚乙烯醇和乙烯-醋酸乙烯酯胶乳两种胶黏剂,在分子形状、分子大小和亲水性方面有着很好的互补性,单独使用时纸张印刷适性较差,但两者以一定比例复配使用会产生优势互补,使涂料稳定性、纸张表面强度和纸张吸墨性达到最优化,获得更好的图像质量。(5)固色剂通过化学反应与呈色剂形成不溶性盐或通过电荷吸引作用使呈色剂固着,而且对墨水扩散和渗透有明显的层析作用,可减缓或阻止呈色剂跟随溶剂扩散渗透的程度,使更多的颜料或染料在涂层表面聚集,进一步增加颜色密度及其饱和程度。同时,固色剂是一种絮凝剂,用量过多会造成涂料粘度增大,引发涂层结构变化,导致涂层组分分布不均匀。6.主成分分析与聚类分析方法配合使用不仅能科学全面地筛选出最优对象,而且能获得对象分类中的最优类,使得前期单因素试验为后期多指标正交实验提供更好的技术支撑。
【关键词】：喷墨印刷 纸张涂层 颜料 胶黏剂 固色剂
【学位授予单位】：南京林业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TS802.2
【目录】：

• 致谢3-4
• 摘要4-6
• abstract6-12
• 第一章 绪论12-16
• 1.1 研究背景和意义12
• 1.2 国内外研究现状及分析12-14
• 1.2.1 国外研究现状及发展趋势12-13
• 1.2.2 国内研究现状及发展趋势13-14
• 1.2.3 国内研究存在的问题14
• 1.3 研究目标14
• 1.4 研究内容和组织结构14-16
• 第二章 喷墨印刷机理及纸张涂层特性分析16-36
• 2.1 喷墨印刷种类与图像质量要求16-20
• 2.1.1 喷墨印刷技术的种类16-19
• 2.1.2 图像质量要求19-20
• 2.2 喷墨纸张种类及印刷适性要求20-22
• 2.2.1 喷墨纸张分类20-21
• 2.2.2 喷墨纸张涂层分析21-22
• 2.2.3 涂层的印刷适性要求22
• 2.3 喷墨墨水与纸张作用机理22-30
• 2.3.1 喷墨墨水及其印刷适性23-25
• 2.3.2 水基型墨水与涂层相互作用机理25-30
• 2.4 涂料制备30-33
• 2.4.1 涂料制备过程30-31
• 2.4.2 涂料配制流程图31-32
• 2.4.3 胶黏剂用量的优化32-33
• 2.5 涂层的涂布及其参数优化33-35
• 2.5.1 涂布方式的比较和筛选34
• 2.5.2 涂布参数的筛选和优化34-35
• 2.6 本章小结35-36
• 第三章 喷墨纸张涂层颜料的筛选与优化36-67
• 3.1 喷墨纸张涂层颜料特性分析36-44
• 3.1.1 喷墨纸张颜料及其特性要求36-37
• 3.1.2 喷墨纸张涂层主要颜料特性比较37-39
• 3.1.3 混合颜料对涂料及涂层印刷适性的影响39-42
• 3.1.4 喷墨纸张涂层颜料二氧化硅的特性42-44
• 3.2 颜料特性对涂层涂布的影响44-52
• 3.2.1 实验44-45
• 3.2.2 粒径对涂布涂层特性的影响45-47
• 3.2.3 粒径对涂布涂层特性的定量分析47-51
• 3.2.4 粒径对涂布纸表面特性的影响51-52
• 3.3 颜料特性对图像质量的影响52-57
• 3.3.1 粒径对喷墨印刷实地密度的影响52-53
• 3.3.2 粒径对喷墨印刷网点扩大和阶调复制的影响53-54
• 3.3.3 粒径对喷墨印刷色彩再现的影响54-55
• 3.3.4 粒径对喷墨印刷清晰度的影响55-57
• 3.4 颜料特性对喷墨纸张印刷适性的影响57-60
• 3.4.1 颜料对墨水扩散的影响57-58
• 3.4.2 颜料对墨水渗透的影响58-60
• 3.5 基于仿真实验的颜料粒径筛选的实现60-65
• 3.5.1 颜料粒径筛选的原理与目标61
• 3.5.2 颜料筛选仿真的原理61-65
• 3.5.3 仿真实验的结果分析与应用比较65
• 3.6 本章小节65-67
• 第四章 喷墨纸张涂层胶黏剂的筛选与优化67-93
• 4.1 喷墨纸张涂层胶黏剂特性分析67-72
• 4.1.1 喷墨纸张胶黏剂特性要求67-68
• 4.1.2 喷墨印刷纸张常用胶黏剂特性比较68-72
• 4.2 胶黏剂特性对涂布品质的影响分析72-74
• 4.2.1 实验72
• 4.2.2 胶黏剂对涂料粘度的影响72-73
• 4.2.3 胶黏剂对涂料稳定性的影响73
• 4.2.4 胶黏剂对涂布纸表面特性的影响73-74
• 4.3 胶黏剂对图像质量的影响74-79
• 4.3.1 胶黏剂对印刷实地密度的影响74-75
• 4.3.2 胶黏剂对印刷网点扩大和阶调复制的影响75-77
• 4.3.3 胶黏剂对印刷色彩再现的影响77-78
• 4.3.4 胶黏剂对印刷清晰度的影响78-79
• 4.4 胶黏剂特性对喷墨纸张印刷适性的影响79-85
• 4.4.1 胶黏剂对墨水扩散的影响79-82
• 4.4.2 胶黏剂对墨水渗透的影响82-85
• 4.5 基于主成分和聚类分析的胶黏剂筛选的实现85-92
• 4.5.1 胶黏剂筛选的原理与目标85-86
• 4.5.2 主成分和聚类分析的原理与优势86-88
• 4.5.3 基于主成分和聚类分析的胶黏剂筛选的实现88-92
• 4.6 本章小节92-93
• 第五章 喷墨纸张涂层固色剂的筛选与优化93-114
• 5.1 喷墨纸张涂层固色剂特性分析93-101
• 5.1.1 喷墨纸张涂层固色剂的特性要求93-94
• 5.1.2 固色剂的分类及其固色机理94-96
• 5.1.3 常用固色剂及特性比较96-101
• 5.2 固色剂用量对涂布品质的影响101-102
• 5.2.1 实验101
• 5.2.2 固色剂对涂料粘度的影响101-102
• 5.2.3 固色剂用量对涂布纸表面特性的影响102
• 5.3 固色剂用量与图像质量的关系102-106
• 5.3.1 固色剂对印刷实地密度的影响103
• 5.3.2 固色剂对印刷网点扩大和阶调复制的影响103-104
• 5.3.3 固色剂用量对印刷色彩再现的影响104-105
• 5.3.4 固色剂用量对图像清晰度的影响105-106
• 5.3.5 固色剂用量对印品耐水性的影响106
• 5.4 固色剂用量对喷墨纸张印刷适性的影响106-108
• 5.4.1 固色剂对墨水扩散的影响106-108
• 5.4.2 固色剂对墨水渗透的影响108
• 5.5 基于主成分和聚类分析的固色剂筛选的实现108-113
• 5.5.1 固色剂筛选的原理与目标108-109
• 5.5.2 基于主成分和聚类分析的固色剂用量筛选的实现109-113
• 5.6 本章小结113-114
• 第六章 喷墨印刷纸张的制备与印刷适性优化114-123
• 6.1 喷墨印刷纸张制备材料及其制备实验设计114-116
• 6.1.1 喷墨印刷纸张制备材料114
• 6.1.2 喷墨印刷纸张制备实验设计114-116
• 6.2 纸张涂布及其过程控制116
• 6.3 印刷适性检测116-117
• 6.3.1 标版设计116
• 6.3.2 纸张表面性能、印刷质量以及抗水性测量116-117
• 6.4 印刷适性优化117-122
• 6.4.1 实验结果117
• 6.4.2 直观分析与讨论117-119
• 6.4.3 方差分析与讨论119-122
• 6.4.4 工艺条件的优化122
• 6.4.5 优化的喷墨打印纸实现122
• 6.5 本章小结122-123
• 第七章 喷墨纸张的印刷适性与成像质量评价123-141
• 7.1 喷墨纸张的印刷适性的评价123-140
• 7.1.1 喷墨纸张印刷适性的研究内容123-124
• 7.1.2 喷墨纸张印刷适性评价方法124
• 7.1.3 基于图像质量的喷墨纸张印刷适性的评价体系建立124-130
• 7.1.4 喷墨纸张印刷适性与成像质量的评价130-140
• 7.2 本章小结140-141
• 第八章 总结与展望141-143
• 8.1 研究总结141-142
• 8.2 创新点142
• 8.3 存在问题与研究展望142-143
• 攻读学位期间发表的学术论文143-144
• 参考文献144-149
• 附表 1149

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 韩雨彤;张正健;陈蕴智;;沉淀碳酸钙与二氧化硅复配对彩喷纸物理和打印性能的影响[J];造纸科学与技术;2013年03期

  本文关键词：喷墨印刷纸张适性优化与评价的研究，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：314961