Mustekoostumuksen vaikutus inkjet-tulostusjälkeen

Tämä diplomityö tarkastelee inkjet-musteen koostumuksen ja paperi-muste -vuorovaikutusten vaikutusta tulostusjäljen laatuun. Inkjet-tulosteen laatuun voidaan vaikuttaa mustekoostumusta, paperia ja tulostinpään rakennetta muokkaamalla sekä näiden välisiä vuorovaikutuksia parantamalla. Tulostusjäljen kesto-ominaisuuksien kannalta musteen ja paperin väliset vuorovaikutukset ovat tärkeimmässä asemassa. Tärkeimmät näistä vuorovaikutuksista ovat musteen penetraatio paperin sisään sekä kemialliset sidokset väriaineen ja paperin välillä. Musteen osalta tulostusjäljen kesto- ja muita ominaisuuksia voidaan parantaa kantofaasin koostumusta muokkaamalla ja väriainevalinnalla. Tämän diplomityön tavoitteena oli selvittää pystytäänkö tulostusjäljen kesto-ominaisuuksia parantamaan oleellisesti pelkän musteen ominaisuuksia muokkaamalla. Tutkittuja kesto-ominaisuuksia olivat valon-, veden- ja hankauskesto. Lisäksi tutkittiin mustekoostumuksen vaikutusta tulosteen ulkonäköön. Mustekoostumukseen vaikutettiin väriainevalinnalla, orgaanisilla apuliuottimilla ja niiden määrillä sekä pinta-aktiivisilla aineilla. Musteita oli sekä liukoisia että pigmenttejä. Tulosteiden valonkestoa tutkittiin altistamalla näytteitä 100 tunnin ajan valolle, josta oli poistettu UV-alueen lyhyet aallonpituudet. Vedenkestoa tutkittiin upottamalla tulostenäytteet ionivaihdettuun veteen 5 minuutin ajaksi. Valon- ja vedenkestotestien jälkeen määritettiin värikenttien väri- ja densiteettierot. Hankauskesto määritettiin vain pigmenttimusteille hankaavaan pintaan siirtyneen värimäärän optisena densiteettinä. Kokeiden perusteella liukoisten musteiden valonkestoon voitiin vaikuttaa ennen kaikkea musteen liuotinkoostumuksella. Vesi osoittautui parhaaksi liuottimeksi, koska orgaaninen liuotin ilmeisesti esti väriaineen aggregoitumista ja haihdutti väriainetta katalyyttisesti. Kun liuottimena käytettiin glykolia, sen etyleeniryhmien määrä oli pidettävä pienenä, jotta väriaineen aggregoituminen ei häiriintyisi. Paperin hydrofiilisyys paransi valonkestoa ilmeisesti siksi, että tällöin vesipohjaisen musteen penetraatio helpottui. Liukoisten musteiden vedenkesto näytti riippuvan pääasiassa väriaineesta, liuotinkoostumuksesta ja paperin päällystekoostumuksesta. Orgaaninen liuotin ilmeisesti paransi musteen penetraatiota, jolloin veden oli vaikeampi liuottaa väriainetta. Glykolista tulee hydrofobisempaa etyleeniryhmien määrän kasvaessa. Tällöin liuottimen joukossa oleva väriaine kesti paremmin veden liuottavaa vaikutusta. Vedenkestoon vaikutti myös musteen ja paperin väliset sidokset, jotka todennäköisesti olivat vahvempia, kun käytettiin kationista paperia. Anionisilla papereilla vedenkestoon vaikutettiin ilmeisesti lähinnä penetraation avulla. Pigmenttimusteiden kesto-ominaisuuksiin vaikutti ennen kaikkea partikkelikoko. Vedenkeston kannalta partikkelien oli oltava niin pieniä, että ne mahtuivat paperin huokosiin. Valonkestoon todennäköisesti vaikutti pigmenttidispersion valoa kestävän ulkopinnan suuruus, joka oli suurempi pienemmällä partikkelikoolla. Lisäksi pienemmän partikkelikoon dispersioissa oli enemmän haalistuvia partikkeleita korvaavia toisia partikkeleita. Toisaalta hankauskeston kannalta suuremmat partikkelit ilmeisesti pystyivät paremmin pidättämään toisiaan paperin pinnassa. Diplomityön johtopäätöksenä on, että mustekoostumuksen modifioinnilla ei ole yhtä suurta merkitystä kesto-ominaisuuksien muodostumisessa kuin muste-paperi -vuorovaikutusten parantamisella. Kuitenkin myös pelkän musteen modifioinnilla voidaan parantaa kesto-ominaisuuksia. Tärkeimpiä muuttujia tässä suhteessa ovat väriainevalinta sekä käytetyt liuottimet ja niiden määrät. Kuitenkin olisi tärkeämpää parantaa musteen penetraatiota ja väriaineen sidoksia paperin kanssa, mikä onnistuu sekä mustetta että paperia muokkaamalla