Красители для чернил и паст шариковых ручек

⇐ ПредыдущаяСтр 29 из 31Следующая ⇒

Чернила везде вокруг нас ― в пишущих ручках, на страницах газет и журналов, на вывесках и внутри струйных принтеров. Что же такое чернила? Чернила представляют собой водные растворы красящих веществ, содержащие загустители, антисептические вещества и стабилизаторы, предохраняющие краситель от выпадения в осадок. Для разных нужд используются разные чернила, и они не взаимозаменяемы.

Основными требованиями к красителям для перьевых чёрнил являются: достаточная интенсивность написанного на бумаге текста при концентрации красителя 1–2 % для цветных чернил и 4–5 % для чёрных чернил; высокая растворимость красителя в воде (не менее 30–40 г/лпри 20–25 °С); минимальное содержание нерастворимого в воде остатка (не более 1 %); рН не менее 1, 5 и не более 12, так как в более кислых и более щелочных средах возможна коррозия пера.

Для получения чернил могут быть использованы следующие красители: для чернил красного цвета ― Эозин, Кислотные красные Ж, 2Ж, ярко–красный, Парарозанилин и его гомологи; для фиолетовых чернил ― смесь Кислотных фиолетового С и голубого, Основные фиолетовые К и С; для синих чернил ― смесь Кислотных фиолетового С и ярко–голубого 3, Индулин водорастворимый; для зелёных чернил ― Кислотный зелёный Ж, смесь Кислотных зелёного Ж и желтого прочного; для черных чернил ― смесь Кислотных зеленого Ж, красного 2Ж и оранжевого светопрочного, смесь Кислотных голубого, оранжевого светопрочного 2Ж, смесь Черного для чернил и Кислотного красного 2Ж.

Для предотвращения быстрого разрушения материала авторучки в состав чернил в качестве ингибитора добавляют о–фенилендиамин; для ускорения высыхания чернил добавляют этиловые или пропиловые эфиры жирных кислот. Повышению смачивающей способности чернил и устранению хлопьевидного осадка способствует введение Сапонина или его экстрактов.

Для оформления документов используют чернила повышенной устойчивости. В их состав входят сульфат железа, танниловая или галловая кислота, небольшое количество минеральной или сильной органической кислоты, фенол, гуммирабик и синий органический краситель, например Прямой чисто–голубой. Устойчивость этих чернил обусловлена образованием на бумагетанната или галлата железа.

Чернила для струйных принтеров должны удовлетворять целому ряду противоречивых условий. С одной стороны, они не должны быть слишком густыми, иначе микроскопические сопла быстро забьются; с другой стороны, они не должны быть слишком жидкими, иначе будут легко растекаться по бумаге. Высохшие чернила должны плохо растворяться (или даже совсем не растворяться), иначе изображение будет нестойким и смажется даже от прикосновения влажных рук.

Чернила должны быстро сохнуть, чтобы, опять–таки, они не успели растечься по бумаге и заполнить участки другого цвета или смазаться при печати.

Оптимальный состав чёрных чернил уже найден. Практически у всех производителей они представляют собой взвесь очень мелкого нерастворимого минерального порошка чёрного цвета. При попадании чернил на бумагу жидкость впитывается, а порошок прилипает к поверхности, и растекания не происходит. Но для цветных чернил этот рецепт не годится. Они должны иметь точный спектральный состав, иначе получаемые при смешении цвета будут «грязными». После высыхания они должны быть прозрачными, иначе не получится естественного смешения цветов. Они должны быть устойчивы к выцветанию, экологически чистыми и нетоксичными.

Лишь в последние годы производителям удалось подобрать составы цветных чернил, в нужной мере удовлетворяющие необходимым критериям (табл. 16).

Качество чернил определяется следующими свойствами:

– вязкость ― показатель плавательных свойств чернил. Вязкость влияет на расползание, время высыхания и размер капли;

– поверхностное натяжение ― способность жидкости смачивать поверхность. Это один из важнейших показателей, который влияет на струю чернил через губку принтера, цельность капли, резкость края изображения, резкость печати и внутрицветовое расплывание краски;

– рН, который должен быть немного больше нейтральногого. Неверный рН может вызвать изменение цвета, а также он может вызвать повреждение картриджа или частей принтера;

– проводимость ― показатель содержания неорганических солей в чернилах;

– цветовая абсорбция ― показатель оттенка цвета и его интенсивности; влияет на тоновое воспроизведение, полутона, чёрно–белые тона и градацию оттенков;

– чистота чернил ― показатель зависящий от цветовых характеристик растворённых в чернилах красящих веществ.

Таблица 16

Состав цветных чернил

Компонент	Процентное содержание	Назначение компонента
Вода	40–85	Растворитель
Сорастворитель	5–35	Сообщение вязкости
Краситель, пигмент	2–20	Красящее вещество
ПАВ	0, 1–12	Регулирование поверхностного натяжения
Буфер	0, 5–5	Создание рН
Ингибитор коррозии	0, 5	Защита головки принтера

Чернила для струйных картриджей делятся на чернила, содержащие краситель и на чернила, содержащие пигмент. У каждого типа есть свои преимущества и недостатки. Чернила с красителем получают из измельчённого в порошок красителя в дистиллированной воде или в другой дистиллированной жидкости. Они представлены широким рядом цветов, эти чернила легче производить, они дешевле. Однако чернила на красителе имеют тенденцию впитываться в волокна бумаги. Они более склонны к растеканию, что может привести к расплыванию краски, а также к более быстрому выцветанию краски.

Чернила на пигменте представляют собой взвесь частичек размером с долю микрона в растворе (суспензия). К преимуществам пигментных чернил относятся их лучшая адгезия к бумаге и более высокая светопрочность.

Пасты для шариковых ручек представляют собой концентрированные коллоидные системы, состоящие из органических красителей, синтетической смолы и высококипящих полярных органических растворителей. В некоторых случаях добавляют стеариновую или олеиновую кислоту, которая стабилизирует всю систему, создавая сольватный слой вокруг частиц красителей. В состав паст входят также поверхностно–активные вещества, а также танин (для закрепления красителя на бумаге).

В качестве красителей для таких паст используют спирторастворимые основные красители, растворимые в органических растворителях фталоцианиновые красители, нигрозины, индулины; рекомендуют использовать Кислотные жёлтый 4КМ и оранжевый КМ, Прямой ярко–оранжевый и некоторые другие.

Выбор растворителя определяется растворимостью в нём смолы и красителя, а также невозможностью его взаимодействия с материалом ампулы и шарика ручки. Кроме того, учитываются такие свойства растворителя, как летучесть, гигроскопичность, вязкость. В качестве растворителей часто используют бензиловый спирт, 1–фенил–1, 2 этандиол, смесь бензилового спирта, фенилэтандиола–1, 2 и моноалкиловых эфиров диэтиленгликоля.

Синтетическая смола придаёт пасте необходимую вязкость, определённое поверхностное натяжение, создаёт защитную плёнку на бумаге. Применяют в основном низковязкие поликонденсационные смолы различных типов с небольшой молекулярной массой; могут быть использованы как кислые, так и нейтральные смолы, совмещающиеся с красителем и способствующие его растворению. Наибольшее применение имеют алкидные смолы, фенолформальдегидные смолы, модифицированные глицерином и канифолью, алкилфенольные, эпоксидные и некоторые другие.

Для изготовления пасты краситель растворяют в органическом растворителе при температуре 90 °С, добавляют смолу и растворяют её в реакционной массе при 90 °С. Затем вводят жирную кислоту и выдерживают массу в течение 1 часа при температуре 90 °С. Полученную пасту фильтруют и охлаждают.

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ

1. Каковы основные требования к красителям для “перьевых” чернил?

2. Какие красители используются при изготовлении чернил для пишущих ручек? Что еще входит в состав чернил?

3. Каким требованиям должны удовлетворять чернила для струйных принтеров?

4. Каков состав черных и цветных чернил для струйных принтеров?

5. Какими свойствами определяется качество чернил для струйных принтеров?

6. Что из себя представляют пасты для шариковых ручек?

7. Какие красители применяются при изготовлении паст для шариковых ручек?

⇐ Предыдущая 22 23 24 25 26 27 282930 31 Следующая ⇒