Innovative Tintenstrahltechnologien für Kunststoffprodukte

Innovative Tintenstrahltechnologien für Kunststoffprodukte

Die Nachfrage nach digitalem Tintenstrahldruck auf dreidimensionalen Kunststoffprodukten wächst exponentiell. Die Herausforderungen für einen robusten Betrieb liegen in der optimalen Abstimmung von Tintenchemie und Druckkopfdesign, in der Verträglichkeit zwischen Tinte und Polymersubstrat sowie in der Aushärtung. Dieser Beitrag behandelt die wichtigen Prozessfaktoren, die mit der Kompatibilität der Polymeroberfläche zusammenhängen, wenn der Tintenstrahldruck neue Anwendungsfelder erschließt.

Der Tintenstrahldruck ist weit komplexer und empfindlicher als analoger Druck. Beim Tintenstrahl müssen die Düsen exakt bemessene Tropfen mit höchster Genauigkeit ausstoßen. Hochwertige Tintenstrahl-Drucksysteme müssen Druckköpfe, Flüssigkeiten, elektronische Steuerungen, Vorbehandlung und Aushärtung gleichzeitig integrieren. All diese Elemente müssen zusammenwirken, um das gewünschte Ergebnis zu erzielen. Die meisten Unternehmen, die in Tintenstrahltechnologie investieren, möchten mehrere Substrate dekorieren. Da zwischen Kunststoffen oft erhebliche chemische und physikalische Unterschiede bestehen, selbst innerhalb derselben Polymerfamilie, ist es schwierig, alle Materialien zu bedrucken. Es besteht also ein drucktechnisches Paradoxon, das sich anschaulich an einem stabilen dreibeinigen Hocker darstellen lässt (Abbildung 1).

Es gibt drei wesentliche Eingangsparameter des Prozesses, die jeweils durch ein Bein dargestellt werden: 1) das Polymersubstrat, 2) der Tintenstrahldrucker und 3) die Verträglichkeit von Tinte und Vorbehandlung. Alle Elemente müssen stabil sein, um eine ausgezeichnete Druckqualität zu erreichen. Wird eines der Prozessbeine verändert, gerät das System aus dem Gleichgewicht, und die anderen müssen angepasst werden. Das Tintenstrahlbedrucken konturierter Kunststoffgeometrien wird zusätzlich dadurch erschwert, dass es vergleichsweise wenige OEM-Drucker- bzw. Druckkopfoptionen gibt. Jeder OEM beschränkt zertifizierte Tinten auf einen begrenzten Bereich. Ein gründliches Verständnis der Feinheiten des Tintenstrahldrucks und der Oberflächenwissenschaft ermöglicht bisher unerreichte Fähigkeiten und Ergebnisse.

Wichtigste Erkenntnisse

• UV-Tinten härten sofort aus und geben kein Lösemittel ab, haften aber nur auf einem begrenzten Spektrum an Kunststoffen direkt.
• Das Bindemittel entsteht erst bei der Aushärtung durch Kettenreaktion von Monomeren und Oligomeren – anders als bei jeder anderen Tintenart.
• Reine Pigmentfarben haben echte Grenzen. CMYK-Tinten sind teilweise deckend und überdecken darunterliegende Schichten, wodurch viele beliebte Pantone-Sonderfarben ausgeschlossen sind.
• Niedrige Viskosität und niedrige Oberflächenspannung erschweren die Haftung auf Acetalen, Polyolefinen und Polyurethanen.
• Unsachgemäß ausgehärtete Tinte ist gefährlich, nicht nur optisch mangelhaft.

UV-härtende Tintenstrahltinten

UV-härtende Tintenstrahltinte hat sich für das Bedrucken dreidimensionaler Kunststoffprodukte weithin durchgesetzt. UV-härtende Tinten trocknen sofort, haften direkt auf einer begrenzten Zahl von Kunststoffen, geben keine Lösemittel ab und sind für einige OEM-Plattformen erhältlich. Die Ausweitung auf „schwer zu verbindende“ Polymersubstrate erfordert Formulierungs-Know-how nach Kundenwunsch, um die strengen Anforderungen an Dekoration und Druck zu erfüllen. Formulierer müssen die besonderen Chemien kennen, die mikrostrahlfähige Flüssigkeiten liefern, sowie die Härtungsmechanismen, die eine schnelle Aushärtung sicherstellen, ebenso die physikalischen und chemischen Eigenschaften der entstehenden Tinte; die Aufgabe ist daher komplexer als bei jeder anderen Tintenart.

Den größten Teil jeder getrockneten Tinte macht das Bindemittel aus – es fixiert die Farbe, schützt sie vor Abrieb und haftet auf der Oberfläche. Das Bindemittel ist in der Regel ein Polymer. Der UV-Tintendruck unterscheidet sich von anderen Arten dadurch, dass das Polymer erst bei der Aushärtung durch Kettenreaktion von Monomeren und Oligomeren entsteht. Monomere sind niedrigviskose Flüssigkeiten, daher dienen sie zugleich als flüssiger Tintenträger und machen Wasser oder Lösemittel überflüssig – deshalb sind UV-härtende Tinten zu 100 Prozent Feststoff und eine ideale Alternative zu Lösemitteltinten. Oligomere (größere reaktive Moleküle) besitzen mehrere chemische Funktionalitäten und sind entscheidend für den richtigen Aufbau des Bindemittels.

Die Polymerisation wird durch eine kurze Belichtung mit UV-Licht ausgelöst, einer elektromagnetischen Strahlung mit kürzerer Wellenlänge und höherer Energie als sichtbares Licht. Für die meiste UV-Härtung wird das nahe UV (Wellenlänge 390–200 Nanometer) genutzt. Es wird weiter unterteilt in UV-A (390–320 Nanometer) bzw. langwellig, UV-B (320–280 Nanometer) bzw. mittelwellig und UV-C (280–200 Nanometer) bzw. kurzwellig. Neben dem nahen UV gibt es weitere UV-Bereiche, darunter fernes UV (200–10 Nanometer) und tiefes UV (31–1 Nanometer). Die gängigste Peak-Wellenlänge herkömmlicher UV-Härtungslampen mit Quecksilber beträgt 365 Nanometer, auch als Quecksilber-I-Linie (Lichtspektrum) bezeichnet.

Die UV-reaktiven Komponenten sind Photoinitiatoren – Verbindungen, die die Energie absorbieren und dabei in hochreaktive chemische Spezies zerfallen, je nach Typ freie Radikale oder Kationen. Jede davon kann an einen Teil eines Monomers oder Oligomers binden und überträgt die Aktivität auf einen weiteren Teil, der wiederum mit einem weiteren Monomer reagieren kann, und so fort, bis das Polymer aufgebaut ist.

Radikalische UV-Tintenstrahltinten dominieren den Markt aufgrund ihrer vergleichsweise niedrigen Kosten und der breiten Verfügbarkeit von Monomeren, meist Acrylaten. Diese bieten eine Reihe von Polymeren mit wünschenswerten Leistungsmerkmalen, von dauerhafter Abriebfestigkeit bis zur Flexibilität. Ein Nachteil der radikalischen Polymerisation ist ihre inhärente Empfindlichkeit gegenüber Sauerstoff in der Luft, weshalb die Kettenlängen häufig kurz sind. Obwohl die Reaktionen sehr schnell ablaufen können, endet die Vernetzung praktisch, sobald das UV-Licht erlischt. Deshalb enthalten die Formulierungen hohe Photoinitiator-Anteile. Während radikalische Tinten den weitaus größten Teil des Verbrauchs an UV-härtenden Tintenstrahltinten ausmachen, kommen für anspruchsvolle Anforderungen kationisch UV-härtende Tinten auf.

Die kationische Polymerisation liefert eine völlig andere Stoffklasse mit in der Regel besserer Haftung und einer Reaktion, die nach Ende der Belichtung weiterläuft. Eine weitgehende Polymerisation ist unerlässlich, wenn Lebensmittelkontakt möglich ist und nicht umgesetzte Monomere unerwünscht sind. Außerdem ist eine fortgesetzte Vernetzung bei dicken Beschichtungen von Vorteil. UV-härtende Tinten sind zwangsläufig UV-Absorber; die unteren Bereiche dicker Tintenschichten erhalten daher weit weniger Strahlung und härten nicht sofort so stark aus wie die oberen, doch kationische Tinten polymerisieren in den folgenden Stunden weiter.

Kationische Tinten leiden zwar nicht unter Sauerstoffinhibierung ihrer Polymerisation, doch Feuchtigkeit kann sich auswirken. Da Wasser mit den kationischen Zwischenverbindungen reagieren kann, kann eine relative Luftfeuchtigkeit von über 80 Prozent die Aushärtung verzögern. Kationische Tinten können die Polymerisation mit energieärmeren UV-Quellen starten als radikalische Tinten. Sie erzeugen weniger Wärme als die energiereichen Quecksilber-UV-Lampen, die in vielen radikalischen Systemen verwendet werden, und können temperaturempfindliche Substrate bedrucken. Große Tintenanbieter führen keine kationischen Tinten, da die Mengennachfrage zu gering und der Aufwand, die OEM-Erwartungen zu erfüllen, zu hoch ist. Sie sind jedoch bei spezialisierten Herstellern erhältlich, die an der Entwicklung neuer Anwendungen interessiert sind.

Viele dreidimensionale bedruckte Produkte werden von Verbrauchern in der Hand gehalten und sehr genau betrachtet. Alphanumerischer Text kann 6 Punkt oder kleiner sein. Um sichtbare Artefakte zu vermeiden und die Lesbarkeit sicherzustellen, ist ein Druck mit sehr hoher Auflösung erforderlich. Der hochauflösende Tintenstrahldruck hat zwei Hauptkomponenten – den Punktabstand auf dem Substrat und die Größe (das Volumen) der Tröpfchen, aus denen die Punkte bestehen. Analoge Technologien sprechen von Linienabstand oder Rasterweite, oft rund 300 Linien pro Zoll, haben aber sehr breite Punktgrößenbereiche – buchstäblich von 0 bis 100 Prozent Flächendeckung in Ein-Prozent-Schritten. UV-Tintenstrahl-Druckköpfe können die allerkleinsten analogen Punkte noch nicht erreichen und bieten auch keine stufenlos einstellbare Graustufung. Und der native Düsenabstand liegt selten über 300 dpi. Hohe Auflösung wird durch dichtes Platzieren der Tröpfchen erreicht (inzwischen bis zu 1.800 × 1.800 dpi), was bei typischen Druckern mit oszillierendem Kopf mehrere Durchgänge und winzige Schritte erfordert. Das Ergebnis ist beeindruckend, geht aber zulasten der Druckgeschwindigkeit.

Häufig gestellte Fragen

Warum haften UV-Tintenstrahltinten auf manchen Kunststoffen und auf anderen nicht?

Tintenstrahltinten haben eine niedrige Viskosität und eine niedrige Oberflächenspannung, während chemisch inerte Kunststoffe wie Acetale, Polyolefine und Polyurethane hydrophob und von Natur aus nicht benetzbar sind. Ohne Vorbehandlung zur Erhöhung der Oberflächenenergie des Substrats kann die Tinte den innigen Kontakt, den die Haftung erfordert, nicht herstellen.

Kann der Tintenstrahl Pantone-Sonderfarben treffen?

Nicht zuverlässig. UV-Tinten verwenden ausschließlich Pigmentfarbmittel, und der CMYK-Satz ergibt einen großen Farbraum, weil die Schichten dick sein können, doch die Pigmente sind teilweise deckend und überdecken darunterliegende Farben. Die Intensität überträgt sich nicht vollständig auf Sekundärfarben, wodurch eine Reihe von Pantone-Farben ausgeschlossen ist, die bei großen Marken beliebt sind.

Warum lassen sich Sonderfarben nicht einfach in eine Tintenstrahlmaschine einbauen?

Eine Sonderfarbe im Tintenstrahldrucker zu wechseln ist weit schwieriger als im Flexo- oder Analogdruck. Maschinen mit sechs, acht oder zehn Druckköpfen könnten sie aufnehmen, doch der Umrüstaufwand macht diesen Ansatz unbeliebt.

Was macht die Formulierung von UV-Tinten schwieriger als die anderer Tintenarten?

Der Formulierer muss eine Flüssigkeit liefern, die zuverlässig im Mikrostrahl verdüst werden kann, schnell aushärtet und im fertigen Film die geforderten physikalischen und chemischen Eigenschaften erzeugt – und das Bindemittelpolymer entsteht erst bei der Aushärtung. Diese Kombination macht die Aufgabe komplexer als bei jeder anderen Tintenart.

Welche Risiken birgt eine unzureichende Aushärtung von UV-Tinte?

Unsachgemäß ausgehärtete Tinten sind gefährlich, nicht nur klebrig oder spröde. Die Aushärtung muss auf die Tintenchemie und die Lampenspezifikation abgestimmt und darf nicht einfach vorausgesetzt werden.

Pigmente und Farbpaletten

UV-Tinten verwenden ausschließlich Pigmentfarbmittel, doch das Spektrum ist breit und keine ernsthafte Einschränkung. Entwicklungen bei Formulierung und Tintenherstellung ermöglichen es Herstellern, Weiß (W) anzubieten, das besonders als Grundierung auf dunklen Substraten oder als Hintergrund auf transparentem Material nützlich ist. Die Tintenstrahl-Grundfarben Cyan, Magenta, Gelb und Schwarz (CMYK) bieten gemeinsam einen großen Farbraum, weil die Tintenschichten dick sein können. Da sie jedoch auf Pigmenten basieren, sind sie zumindest teilweise deckend und überdecken darunterliegende Farben. Die Intensität überträgt sich nicht vollständig auf die Sekundärfarben, wodurch eine Reihe von Pantone-Farben ausgeschlossen ist, die bei großen Marken beliebt sind. Der Analogdruck verwendet gezielt formulierte Sonderfarben. Sie könnten auch in diesem Markt verfügbar sein, besonders bei Maschinen mit 6, 8 und 10 Druckköpfen, sind aber nicht beliebt, weil das Wechseln einer Sonderfarbe im Tintenstrahldrucker weit schwieriger ist als im Flexo- oder Siebdruck. Das steht auch im Widerspruch zur Fähigkeit des Digitaldrucks, Aufträge mit aufeinanderfolgenden Bildern zu wechseln. Eine Alternative sind Tintensätze mit erweitertem Farbraum, mit intensiven Tinten, deren Farbton zwischen CM und Y liegt. Rot, Grün und Blau (RGB) bzw. Orange, Grün und Violett (OGV) werden im Etiketten- und Werbedruck eingesetzt, um den Farbraum zu erweitern und die meisten leuchtenden, vorgegebenen, intensiven Markenfarben abzudecken. Diese Farben lassen sich auch für dreidimensionale Kunststoffprodukte nach Kundenwunsch formulieren.

Die Wiedergabe heller Farben, insbesondere von Hauttönen, ist beim UV-härtenden Tintenstrahldruck durchgängig schwierig. Selbst die kleinsten CMK-Tröpfchen, inzwischen nur noch 4 Pikoliter groß, sind für Fotorealismus zu groß. Werden jedoch zusätzlich Hellmagenta (lm) und Hellcyan (lc) verwendet, verschwinden die Artefakte einzelner Punkte. Die Option CMYKlclmW ist auf diesem Markt von den Drucker-OEMs erhältlich.

Das Ausbleichen im Sonnenlicht kann ein wesentliches Problem für die Druckbeständigkeit sein. Da UV-Tinten Pigmente statt Farbstoffe verwenden, sind sie von Natur aus weniger lichtempfindlich als Tinten für Bürodrucker. Sehr gute Ausbleichbeständigkeit wird erreicht, wenn die Tinten mit Pigmenten aus der Automobillackindustrie hergestellt werden. Sie sind teurer und werden in Premium-Tinten eingesetzt. Sonnenlicht kann auch das Polymer schädigen und Kreiden und Versprödung verursachen.

Die Polymerstabilität unter UV-Licht wurde schon früh in der Geschichte des UV-Tintenstrahls notwendig, um die Außenwerbung zu bedienen. Sie ergibt sich aus der Auswahl von Monomeren und Oligomeren, dem Einsatz von Stabilisatoren und, bei höchsten Anforderungen an die Beständigkeit, aus Überlacken. Eine fünfjährige Außenbewitterung ist eine häufig erfüllte Erwartung.

Additive sind in allen Tintenformulierungen unverzichtbar. Tinten zum Bedrucken von Kunststoffen enthalten üblicherweise Haftvermittler. Das Ausstoßen und die Tropfenbildung, offensichtlich zentral für den Tintenstrahl, erfordern eine sorgfältige Abstimmung von Viskositätsmodifikatoren und Tensiden. Stimmt sie nicht, kann die Tinte nebeln oder am Kopf benetzen, was beides nicht akzeptabel ist. Dieselben Verbindungen steuern auch die Benetzung und das Fließen der Tinte auf dem Substrat – d. h. Haftung und Punktzuwachs. Sie sind in der Regel auf eine bestimmte Oberflächenchemie optimiert, aber es gibt Grenzen. Beispielsweise läuft eine Tinte, die ein Substrat mit niedriger Oberflächenenergie benetzt, aus dem Druckkopf aus. Aus diesem Grund müssen viele Oberflächen behandelt werden, um sie in den Funktionsbereich der Tinte zu bringen.

Oberflächenvorbehandlung – Verträglichkeit von Tinte und Kunststoffsubstrat

Tintenstrahltinten haben eine niedrige Viskosität und eine niedrige Oberflächenspannung, was auf vielen Polymersubstraten wie Acetalen, Polyolefinen und Polyurethanen Herausforderungen für die Adhäsionsverbindung schafft. Diese chemisch inerten Kunststoffe sind hydrophob und von Natur aus nicht benetzbar. Man betrachte einen einzelnen Flüssigkeitstropfen auf einer ebenen, festen Oberfläche in Ruhe (Gleichgewicht). Der Winkel, den die feste Oberfläche und die Tangente an die obere Tropfenoberfläche im Endpunkt bilden, heißt Kontaktwinkel; es ist der Winkel (x) zwischen der Tangente am Kontaktpunkt und der Horizontalen der festen Oberfläche. Siehe Abbildung 2.

Die Blasen- bzw. Tropfenform beruht auf den Molekularkräften, durch die alle Flüssigkeiten dazu neigen, ihr Volumen durch Zusammenziehen der Oberfläche in eine Form mit möglichst kleiner Oberfläche zu bringen. Die intermolekularen Kräfte, die die Oberfläche zusammenziehen, heißen „Oberflächenspannung“. Die Oberflächenspannung, ein Maß für die Oberflächenenergie, wird in dyn/cm angegeben. Je höher die Oberflächenenergie des festen Substrats im Verhältnis zur Oberflächenspannung einer Flüssigkeit (Wasser, Druckfarben, Klebstoffe/Vergussmassen, Beschichtungen usw.) ist, desto besser ist seine „Benetzbarkeit“ und desto kleiner der Kontaktwinkel (Abbildung 2). Als Faustregel wird eine akzeptable Haftung erreicht, wenn die Oberflächenenergie eines Substrats etwa 8 bis 10 dyn/cm höher ist als die Oberflächenspannung der Flüssigkeit.

In der Realität sind Flüssigkeiten und Kontaktwinkel dynamisch, nicht statisch. Siehe Abbildung 3. Der dynamische Kontaktwinkel (DCA) ist am wichtigsten. Wird ein an einer festen Oberfläche haftender Tropfen samt Oberfläche gekippt, schnellt der Tropfen vor und rutscht abwärts. Die dabei entstehenden Winkel heißen Vorrückwinkel (θa) bzw. Rückzugswinkel (θr).

Kontaktwinkel werden im Allgemeinen als abhängig von Änderungen sowohl der Oberflächenchemie als auch der Oberflächentopografie angesehen. Der Vorrückwinkel reagiert am empfindlichsten auf die niederenergetischen (unmodifizierten) Anteile der Substratoberfläche, während der Rückzugswinkel empfindlicher auf die hochenergetischen, oxidierten Gruppen reagiert, die durch die Oberflächenvorbehandlung eingebracht werden. Damit ist der Rückzugswinkel tatsächlich die Messgröße, die den modifizierten Anteil der Oberfläche nach der Vorbehandlung am besten kennzeichnet, gemessen mit Testtinten. Deshalb ist es wichtig, bei allen oberflächenmodifizierten Materialien sowohl den Vorrück- als auch den Rückzugswinkel zu messen.

Auch die Geschwindigkeit der Druckmaschine kann die effektive Oberflächenspannung der Tinte beeinflussen. Eine Tinte mit einer statisch gemessenen Oberflächenspannung von 25 dyn könnte sich auf einer schnell laufenden Maschine dynamisch wie eine Tinte mit 40 dyn Oberflächenspannung verhalten². Die Wirkung von Tintenstrahl-Druckköpfen und Drucksystemen auf die von ihnen abgegebenen Flüssigkeiten kann erheblich beeinflussen, wie sich die Flüssigkeitskomponenten beim Ausstoß und bei der Wechselwirkung mit der Druckoberfläche und anderen Tinten- oder Beschichtungsschichten neu ausrichten. Da die Frequenz, mit der Tintenstrahl-Druckköpfe Tropfen ausstoßen können, immer höher wird und die Geschwindigkeit von Tintenstrahldruckern und -maschinen mit Single-Pass-Arrays über die volle Breite steigt, stellen die Oberflächenspannungs-Wechselwirkungen von Tinten, Beschichtungen und Substraten zusätzliche Herausforderungen dar.

Hersteller neigen stark dazu, sich für die Ermittlung von Haftungsproblemen und für routinemäßige Oberflächenprüfungen allein auf Kontaktwinkelmessungen als einzigen Prädiktor zu konzentrieren. Ebenso wichtig ist die chemische Oberflächenfunktionalität, durch die hydrophobe Oberflächen zu verbindungsfähigen hydrophilen Oberflächen aktiviert werden. Für die chemische Oberflächenaktivierung werden Verfahren der Oberflächenoxidation in der Gasphase („Glimmentladung“) als Vorbehandlung eingesetzt. Oberflächenvorbehandlungen lösen die meisten Probleme mit der Tintenhaftung, indem sie die Oberflächenenergie des Substrats erhöhen und oxidative chemische Funktionalität erzeugen.

Zu den Verfahren der Oberflächenoxidation in der Gasphase gehören die elektrische Koronabehandlung, die Beflammung, das Niederdruck-Kaltgasplasma und die Ultraviolettbestrahlung. Jedes Verfahren ist anwendungsspezifisch und bietet eigene Vorteile und mögliche Einschränkungen. Die grundlegende chemische und physikalische Reaktion, die in freien Elektronen, Ionen, Metastabilen, Radikalen und UV abläuft, wenn sie im Plasma erzeugt werden, kann eine Oberfläche mit Energien beaufschlagen, die ausreichen, um die Molekülbindungen an der Oberfläche der meisten Polymersubstrate aufzubrechen. Dadurch entstehen auf der Polymeroberfläche sehr reaktive freie Radikale, die ihrerseits vernetzen oder in Gegenwart von Sauerstoff schnell zu verschiedenen chemischen funktionellen Gruppen auf der Substratoberfläche reagieren können. Zu den polaren funktionellen Gruppen, die sich bilden und die Verbindungsfähigkeit verbessern können, zählen Carbonyl- (C=O), Carboxyl- (HOOC), Hydroperoxid- (HOO-) und Hydroxylgruppen (HO-). Schon geringe Mengen reaktiver funktioneller Gruppen in Polymeren können sehr vorteilhaft sein, um die chemische Oberflächenfunktionalität und die Benetzbarkeit zu verbessern.

Grad bzw. Qualität der Behandlung hängen von der Sauberkeit der Kunststoffoberfläche ab. Die Oberfläche muss sauber sein, um eine optimale Vorbehandlung und anschließend eine gute Tintenhaftung zu erreichen. Oberflächenverunreinigungen wie Silikon-Trennmittel, Schmutz, Staub, Fett, Öle und Fingerabdrücke behindern die Behandlung. Auch die Materialreinheit ist ein wichtiger Faktor. Die Lagerfähigkeit behandelter Kunststoffe hängt von Harztyp, Formulierung und den Umgebungsbedingungen im Lagerbereich ab. Die Lagerfähigkeit behandelter Produkte wird durch Stoffe wie Antioxidantien, Weichmacher, Gleit- und Antistatikmittel, Farbmittel und Pigmente, Stabilisatoren usw. begrenzt. Die Einwirkung erhöhter Temperaturen auf behandelte Oberflächen steigert die Beweglichkeit der Molekülketten – je höher die Kettenbeweglichkeit, desto schneller altert die Behandlung. Die Beweglichkeit der Polymerketten in behandelten Materialien führt dazu, dass sich die durch die Behandlung erzeugten Bindungsstellen von der Oberfläche wegbewegen. Diese Komponenten können schließlich an die Polymeroberfläche wandern. Daher wird empfohlen, das Produkt so bald wie möglich nach der Vorbehandlung zu verkleben, zu beschichten, zu lackieren, zu bedrucken oder zu dekorieren.

Fazit

Der digitale UV-Tintenstrahl revolutioniert das Bedrucken und Dekorieren dreidimensionaler Kunststoffprodukte. Tintenstrahldruck ist ein komplexer Prozess mit vielen Variablen. Das Bedrucken schwer zu verbindender Polymere, die über die OEM-Standardtinten und -drucker hinausgehen, ist mit erheblichen Herausforderungen verbunden. Niedrigviskose Tinten, die auf Kunststoffen mit niedriger Oberflächenenergie verdüst werden, sind chemisch und physikalisch unverträglich und erfordern zur Lösung von Haftungsproblemen häufig eine Vorbehandlung. Die UV-Härtungstechnologie hat zwar erhebliche Vorteile, doch unsachgemäß ausgehärtete Tinten sind gefährlich. Das Verständnis der Feinheiten des Tintenstrahldrucks und der Oberflächenwissenschaft der Materialien ermöglicht Lösungen nach Kundenwunsch für die Anforderungen neuer Anwendungen.

Literatur

• „Solving the Problems of Plastics Adhesion“, Plastics Engineering, April 2011, Scott R. Sabreen, The Sabreen Group Inc.
• „Some Things to Remember About Dynamic Surface Tension“, PFFC, April 2003, Dr. Richard M. Podhajny, Ph.D.

Scott R. Sabreen ist Gründer und Präsident von The Sabreen Group, Inc., einem Ingenieurunternehmen, das auf Verfahren der sekundären Kunststoffverarbeitung spezialisiert ist – Oberflächenvorbehandlung, Kleben, Dekoration und Veredelung, Laserbeschriftung und Produktsicherheit. Er entwickelt seit mehr als 25 Jahren neue Technologien und löst Fertigungsprobleme. Sie erreichen ihn unter 888.SABREEN oder auf www.sabreen.com bzw. www.plasticslasermarking.com.

Dene Taylor, Ph.D., gründete im Jahr 2000 SPF-Inc, um die Druck- und Verpackungsindustrie zu bedienen, mit dem Schwerpunkt, den Digitaldruck an neue Märkte und Anwendungen anzupassen. Als ausgebildeter Nanochemiker steht rund die Hälfte seiner 25 US-Patente im Zusammenhang mit dem Digitaldruck. Er ist Mitglied von SGIA, TAPPI und Radtech. Sie erreichen ihn unter [email protected].

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