Druk atramentowy na elastycznych tworzywach sztucznych i wyrobach ubieralnych

Druk atramentowy na elastycznych tworzywach sztucznych i wyrobach ubieralnych

Elastyczne tusze utwardzane UV LED do druku kolorowego na elastycznych i rozciągliwych wyrobach z tworzyw sztucznych oraz na wyrobach ubieralnych (wearables) to jedno z najnowszych osiągnięć w przemysłowej technologii druku atramentowego. Personalizowane, żywe obrazy i kody dwuwymiarowe można nanosić na różne elastyczne wyroby polimerowe, takie jak butelki z poliolefin, sportowe taśmy do ćwiczeń oraz elastomerowe/gumowe wyroby ubieralne, bez pękania i zniekształcania zadrukowanego obrazu przy dużym wydłużeniu. To przełomowe rozwiązanie wykorzystuje nowy, opatentowany, pełnokolorowy elastyczny tusz UV LED z certyfikatem toksykologicznym i biokompatybilności dla wybranych zastosowań.

Najważniejsze wnioski

• Wyroby o dużej rozciągliwości wydłużają się o 50–200%, więc tusz musi rozciągać się razem z nimi, nie pękając i nie zniekształcając obrazu.
• Tusz i utwardzanie LED muszą tworzyć dobrany system — długość fali, natężenie napromienienia, gęstość energii, odległość robocza i chłodzenie muszą być określone łącznie.
• Certyfikacja dla kontaktu ze skórą ma znaczenie. Tusze do wyrobów ubieralnych mogą być kwalifikowane według ASTM D 4236 (LHAMA, 16 CFR 1500.14) dla dorosłych i dzieci.
• Biały tusz sprawia najwięcej kłopotów — jest gęsty, silnie pigmentowany, podatny na uszkodzenia kohezyjne i sedymentację, więc wymaga ciągłej cyrkulacji.
• Niektóre podłoża o niskiej energii nie wymagają obróbki wstępnej przy odpowiednio zaprojektowanym tuszu, w tym guma nitrylowa i lateks.

Najczęściej zadawane pytania

Czy tusz atramentowy popęka, gdy wyrób się rozciągnie?

Nie w przypadku elastycznej formulacji UV LED. Specjalnie opracowane elastyczne tusze umożliwiają druk żywych obrazów i kodów 2D na butelkach z poliolefin, taśmach do ćwiczeń i elastomerowych wyrobach ubieralnych, które wydłużają się o 50–200% bez pękania i zniekształcania obrazu.

Które podłoża można zadrukować w przypadku wyrobów ubieralnych?

Nitryl, winyl, PVC, poliolefiny, elastomery termoplastyczne, odlewane polietyleny, lateks, poliuretany i neopren, a także elastyczne folie opakowaniowe, elastyczną elektronikę drukowaną i rozciągliwe połączenia.

Czy tusz atramentowy UV LED jest bezpieczny w kontakcie ze skórą?

Może uzyskać taką certyfikację. Tusze są formułowane i kwalifikowane jako bezpieczne dla dorosłych i dzieci w kontakcie ze skórą człowieka zgodnie z ASTM D 4236 (LHAMA — 16 CFR 1500.14). Certyfikat dotyczy konkretnego tuszu i jego specyfikacji utwardzania, dlatego nie należy zakładać bezpieczeństwa niedostatecznie lub nadmiernie utwardzonej powłoki.

Dlaczego przejście z druku płaskiego na ciągły jednoprzebiegowy powoduje problemy?

Zasadniczo zmienia się sposób nanoszenia i utwardzania tuszu. Na drukarce płaskiej cienkie warstwy nakłada się w wielu przejściach i utwardza wielokrotnie. Na maszynach ciągłych ze stałymi głowicami wszystkie kolory nakładane są „mokre na mokre” z jednej belki drukującej, więc grubość do utwardzenia może sięgać nawet 250% grubości pojedynczego koloru, a niezgodność warstw powoduje mikroskopijne rozwarstwienia i uszkodzenia międzywarstwowe.

Dlaczego biały tusz obsługuje się inaczej niż kolory procesowe?

Z trzech powodów. Zwykle jest to warstwa bazowa kryjąca kolorowe lub półprzezroczyste podłoże; działa przez rozpraszanie światła, a nie absorpcję, więc trzeba go nakładać grubiej; a pigmenty białe są gęste i podatne na sedymentację, dlatego tusz należy stale cyrkulować i przy zatrzymaniu drukarki usuwać z głowicy.

Zapotrzebowanie na spersonalizowane wyroby ubieralne

Określenia „wearables”, „urządzenia ubieralne” i „technologie ubieralne” odnoszą się do technologii elektronicznych lub komputerów, które konsument może nosić na sobie i które często zawierają dane śledzące dotyczące zdrowia i kondycji. Należą do nich czepki pływackie, taśmy oporowe do ćwiczeń, nakrycia głowy, hidżaby, opaski na czoło, odzież rowerowa i biegowa, wyroby na nadgarstki, okulary, rękawice, wyroby na ramiona i nogi, obuwie, plastry na skórę, egzoszkielety i e-tekstylia, a rynek tych urządzeń jest ogromny. Wyroby mogą być sztywne lub elastyczne.

Zapotrzebowanie na personalizację napędza sprzedaż, czy to w przypadku produktów sportowych i zdrowotnych, smartwatchy, czy setek alternatywnych interaktywnych opasek. Wiodąca firma badań rynkowych IDTechEx twierdzi, że rynek wyrobów ubieralnych prosperuje – jego całkowita wartość w 2019 r. przekroczyła 50 mld USD, co oznacza ponad dwukrotny wzrost od 2014 r. Bain & Company stwierdza: „Oferując personalizację, marki zwiększają lojalność w czasie, gdy jest to ważniejsze niż kiedykolwiek.

Sprzedawcy odkrywają wartość umożliwienia klientom tworzenia własnych, unikalnych produktów”. Detaliści, tacy jak Amazon, wykorzystują big data do prezentowania klientom spersonalizowanego zestawu produktów. Obecnie marki wykonują duży krok naprzód, przechodząc od personalizacji do masowej personalizacji. Firmy oferujące personalizację mogą wykorzystywać konsumentów jako sprzedawców, stale czerpiąc wiedzę z indywidualnych projektów i dopracowując produkty w pętli sprzężenia zwrotnego, co pomaga im wyprzedzać konkurencję.

Kompleksowe rozwiązania procesowe

Piezoelektryczny druk atramentowy UV typu drop-on-demand jest znacznie bardziej złożony i wrażliwy niż druk analogowy. Druk atramentowy wymaga, aby dysze z pełną dokładnością wyrzucały krople o precyzyjnie określonej wielkości. Wysokiej jakości systemy druku atramentowego muszą jednocześnie integrować głowice drukujące, płyny, sterowniki, obróbkę wstępną i utwardzanie. Certyfikacja bezpieczeństwa płynów do druku atramentowego i procesu utwardzania ma kluczowe znaczenie. Aby uzyskać niezawodny druk na wrażliwych na temperaturę, elastycznych materiałach polimerowych, użytkownicy muszą stosować dopasowane elastyczne tusze UV LED oraz system utwardzania LED.

Podłoża zastosowań obejmują nitryl, winyl, PVC, poliolefiny, elastomery termoplastyczne (TPE), odlewane polietyleny (CPE), lateks, poliuretany i neopren. Dodatkowe zastosowania to elastyczne folie opakowaniowe, elastyczna elektronika drukowana i rozciągliwe połączenia.

Tusz utwardzany UV LED, certyfikacja bezpieczeństwa konsumenckiego

Nowy tusz atramentowy utwardzany UV LED, seria Apollo FTX, został opracowany i zakwalifikowany jako bezpieczny dla dorosłych i dzieci (kontakt ze skórą człowieka) zgodnie z ASTM D 4236 (LHAMA – 16 CFR 1500.14). To coś więcej niż kolejny tusz – jego chemia jest precyzyjnie dopasowana do określonych specyfikacji utwardzania UV LED. Zapewnia to niezawodne końcowe właściwości utwardzenia i estetykę, bez niedoutwardzenia (lepkość) i przeutwardzenia (kruchość). Wyzwanie w projektowaniu tuszy atramentowych wynika z konieczności opracowywania tuszu w synergii z konkretną głowicą. Chemia i fizyka płynu podczas wyrzucania każdej kropli muszą zachowywać się precyzyjnie i powtarzalnie, aby działać w ekstremalnych warunkach, co jest niezbędne w druku typu drop-on-demand.

Ten nowy tusz wykazuje dużą stałość przepływu (stabilne zachowanie reologiczne) i kąta kontaktu tuszu opuszczającego dyszę (stałe rozpadanie strugi). Ma wyjątkową zwilżalność podłoża i przyczepność oraz przyczepność międzycząsteczkową między białym tuszem (warstwa bazowa) a kolorami pełnej gamy. Obróbka wstępna powierzchni nie jest konieczna na niektórych podłożach o niskiej energii, które tradycyjnie były trudne do zadruku, np. gumie nitrylowej i lateksie. Cechy te umożliwiają szybki, in-line'owy druk atramentowy jednoprzebiegowy. Dyspergowanie pigmentów do precyzyjnej wielkości cząstek i utrzymanie ich rozdzielenia ma kluczowe znaczenie dla jakości wyrzucania kropli i jakości druku. Tusze utwardzane UV składają się z czterech składników: monomerów, oligomerów, pigmentów i fotoinicjatorów.

Zbyt duże lub zaglomerowane cząstki pogarszałyby dokładność wyrzucania kropli, powodując nieakceptowalną jakość druku. Większą część każdego suchego tuszu stanowi spoiwo – zatrzymuje ono kolor w miejscu, chroni go przed ścieraniem i wiąże się z powierzchnią. Spoiwem jest zazwyczaj polimer. Druk tuszem UV różni się od innych rodzajów tym, że polimer powstaje w trakcie utwardzania w wyniku reakcji łańcuchowej monomerów i oligomerów. Monomery są cieczami o niskiej lepkości, więc pełnią też funkcję ciekłego nośnika tuszu i eliminują potrzebę stosowania wody lub rozpuszczalnika – dlatego tusze utwardzane UV zawierają 100% substancji stałych i są idealną alternatywą dla tuszy rozpuszczalnikowych. Oligomery – większe cząsteczki reaktywne – mają wiele grup funkcyjnych i są kluczowe dla prawidłowego budowania spoiwa.

Utwardzanie LED a tradycyjne utwardzanie UV

Tusze UV i utwardzanie LED muszą stanowić dobrane systemy. Musi istnieć jednoznaczna specyfikacja czynników takich jak długość fali, natężenie napromienienia, gęstość energii, odległość robocza i mechanizm chłodzenia. Nie wszystkie systemy UV LED są sobie równe. Niestety wiele systemów UV LED i ich dostawców deklaruje podobne cechy produktów i zdolność utwardzania wszystkich tuszy UV. Tusz Apollo FTX zaprojektowano do utwardzania diodami LED, alternatywnie do systemów z lampami łukowymi UV. UV LED różni się od systemów utwardzania lampami rtęciowymi tym, że nie jest skupiane ani nie wykorzystuje reflektorów. Światło kierowane na podłoże jest rozproszone. W systemach UV LED emitowane długości fal są względnie monochromatyczne, opisane wąskimi rozkładami normalnymi z nominalnym szczytem natężenia przy 395 nm i zasadniczo z tolerancją +/- 5 nm. Należy zauważyć, że 98% mocy jest emitowane w zakresie od 377 nm do 422 nm.

Dzięki wprowadzeniu źródeł światła UV LED o mocy 4+ W i długości fali 395 nm tusze można skutecznie utwardzać przy dużych prędkościach przetwarzania typowych dla sitodruku i druku cyfrowego. Systemy o mocy poniżej 4 W wymagałyby cieńszej warstwy tuszu, tuszu o mniejszej zawartości pigmentu, mniejszej odległości między lampą a zadrukowanym tuszem oraz wolniejszej prędkości skanowania/taśmy podczas utwardzania. Lampy UV LED wymagają chłodzenia lampy i elektroniki, aby pracować sprawnie i skutecznie. Dobry system chłodzenia powinien zapewniać żywotność lampy wynoszącą 20 000 lub więcej godzin ciągłej pracy. Lampy UV LED wymagają chłodzenia lampy i elektroniki, aby pracować sprawnie i skutecznie. Dobry system chłodzenia powinien zapewniać żywotność lampy wynoszącą 20 000 lub więcej godzin ciągłej pracy.

Głowice drukujące, rozdzielczość druku, maszyny jedno- i wieloprzebiegowe

Sama chemia tuszu i systemy utwardzania LED nie gwarantują sukcesu druku, przyczepności ani jakości. Należy uwzględnić kilka czynników, w tym rozdzielczość druku DPI, prędkość druku oraz kwestie związane z tuszem w druku wieloprzebiegowym i jednoprzebiegowym. Największą liczbę instalacji do zadruku wyrobów z tworzyw sztucznych stanowią małe płaskie drukarki atramentowe z tuszem utwardzanym UV, z co najmniej czterema kolorami podstawowymi (RGBK), zwykle także z bielą (W) i przezroczystym lakierem (Cl), a czasem z rozszerzonym zestawem gamy kolorów (CMYRGBK). Te drukarki portalowe są zazwyczaj niedrogie, dlatego koszt jednostkowy pojedynczych wyrobów sprawia, że wiele nowych rynków staje się opłacalnych.

Zapotrzebowanie na większą wydajność szybko jednak rośnie. Zrobotyzowany załadunek i rozładunek skraca czas przezbrojenia związany z ładowaniem i rozładowywaniem platform. Jednak, podobnie jak w poligrafii, przepustowość nie dorównuje systemom, w których zadrukowany wyrób jest stale przesuwany pod stałymi głowicami. Przejście z druku płaskiego na ciągły in-line wydawałoby się na pierwszy rzut oka proste. Jednak z punktu widzenia nanoszenia i utwardzania tuszu istnieje istotna różnica. Drukarki płaskie „portalowe” mają głowice poruszane ruchem posuwisto-zwrotnym z lampami na końcach czołowym i tylnym. Ze względów ekonomicznych, ponieważ głowice zdolne do pracy z tuszem utwardzanym UV są kosztowne, w podstawowych drukarkach dostępny jest tylko jeden rząd dysz na każdy kolor tuszu.

Rozważmy system 300 dpi: objętość tuszu potrzebna do pokrycia jednostkowego piksela 300 x 300 dpi jest duża, marnotrawna i sama w sobie widoczna. Wielokrotne przejścia z krokiem ¼ szerokości głowicy zwiększyły natywną rozdzielczość do 1200 dpi. Gdy odbywa się to w obu kierunkach, pojedynczy piksel 300 dpi staje się macierzą 4 x 4 mniejszych kwadratów. Podczas każdego przejścia drukarka nanosi dla każdego koloru tusz w czterech z tych pozycji. Daje to lepszy wygląd wizualny i mniejsze zużycie tuszu. Ponadto warstwa tuszu do utwardzenia przy każdym przejściu jest stosunkowo cienka. Przy każdym przejściu pozostałe kolory nakładane są nie na mokry tusz, lecz tam, gdzie tuszu nie ma lub jest już utwardzony. Potrzebna jest tylko niewielka ilość tuszu nakładanego „mokre na mokre”. Utwardzanie jest proste, a każda warstwa jest naświetlana kilkakrotnie. W głowicach ciągłych cały tusz każdego koloru jest nakładany z jednej belki drukującej – zespołu głowic ułożonych końcami obok siebie na całej szerokości druku. Jeśli belka jest złożona z dysz 300 dpi, dwa rzędy dają odpowiednik 600 dpi, a cztery rzędy – 1200 dpi. Dla pełnej gęstości koloru większe piksele wymagają proporcjonalnie więcej tuszu. Głowice zdolne do skali szarości (zmienna objętość kropli) są normą, dlatego niska gęstość składa się z małych punktów w każdym pikselu, a nie z sporadycznego dużego punktu. Ponieważ wszystkie głowice pracują po kolei, tusze są nakładane „mokre na mokre”, więc grubość do utwardzenia jest równa najintensywniejszemu kolorowi – być może nawet 250%. Niezgodność powierzchni warstw może prowadzić do mikroskopijnych rozwarstwień – jak olej na wodzie – które w najlepszym razie są drobnymi artefaktami wizualnymi, ale mogą też prowadzić do uszkodzeń międzywarstwowych. Chemię powierzchni tuszu trzeba dobierać w zależności od kolejności. Dokładne utwardzenie tuszu przylegającego do podłoża osiąga się zwykle za pomocą lamp o większym natężeniu i skuteczniejszych zestawów fotoinicjatorów.

Z tego powodu przejście z druku płaskiego na ciągły musi w pewnym sensie oznaczać ponowne poszukiwanie lub modyfikację formulacji. W druku ciągłym ze stałymi głowicami zwyczajowo głowice kolorów procesowych umieszcza się blisko siebie, a utwardzanie wszystkich następuje na końcu. W rolowych maszynach poligraficznych głowice mogą być rozmieszczone dalej od siebie, a między nimi może znajdować się jednostka utwardzająca małej mocy, która zagęszcza lub „przypina” tusz. Kontrola wstęgi, tak aby zachować pasowanie na poziomie odpowiednika 1200 dpi, jest powszechna. W przypadku części, które nie są ściśle utrzymywane na przenośnikach lub łańcuchach, nawet niewielkie drgania zmieniają położenie punktu z koloru na kolor. Ścisłe upakowanie to minimalizuje. Biały tusz obsługuje się inaczej niż kolory procesowe z trzech powodów. Po pierwsze, jest on często warstwą bazową nakładaną w celu przykrycia kolorowego podłoża lub uzyskania nieprzezroczystości materiału półprzezroczystego. Przy druku po stronie tylnej na przezroczystych podłożach będzie on oczywiście ostatni i w osobnym przejściu. Po drugie, białe tusze i powłoki opierają się na rozpraszaniu światła, a nie absorpcji.

Są mniej wydajne niż jakikolwiek z kolorów i muszą być nakładane grubiej. Po trzecie, kolory zmieszane z bielą są blade. Rozdzielenie się warstw można uniknąć, jeśli biały jest co najmniej częściowo utwardzony przed naniesieniem innego mokrego tuszu. Wreszcie pigmenty białe są gęste i podatne na sedymentację. Konieczne jest ciągłe cyrkulowanie tuszu przez głowicę drukującą. Jeśli drukarka ma zostać wyłączona, biały tusz należy usunąć z głowicy.

Jednym z kluczowych atrybutów jakości druku jest rozdzielczość druku. Rozpatruje się ją z dwóch punktów widzenia. Po pierwsze, w przypadku drobnego tekstu, linii i wyraźnych granic między pełnymi kolorami odchylenia od linii prostych i krzywych muszą być mniejsze niż najmniejszy element widoczny dla oka ludzkiego. Podstawą jest liczba pikseli, czyli rozdzielczość natywna. Zależy ona od rozstawu dysz w jednym kierunku oraz kroku głowicy lub podłoża w drugim. Możliwość skali szarości, dzięki której między większymi można stosować małe punkty, daje pozorną poprawę rozdzielczości w przypadku głowicy o niższej rozdzielczości. Rękawice nitrylowe, tusz Apollo FTX UV z certyfikatem toksykologicznym jako bezpieczny wg ASTM D 4236 (LHAMA – 16 CFR 1500.14) 4 www.plasticsdecorating.com January/February 2020.

Drugim elementem rozdzielczości jest unikanie twardych elementów w obszarach płynnych przejść lub jasnych kolorów. Na przykład niewielka liczba punktów cyjanu lub czerni z belki drukującej 300 dpi będzie łatwo widoczna w obszarze pastelowym.

Ponownie głowice w skali szarości pozwalają zastąpić pojedynczy, większy widoczny punkt kilkoma małymi, rozproszonymi punktami. Z rozdzielczością wiąże się pasowanie różnych kolorów względem siebie i względem zadrukowywanego przedmiotu. Na drukarce płaskiej przedmiot można ściśle unieruchomić. Maszyny te są zaprojektowane tak, aby drgania itp. były mniejsze niż dopuszczalna zmienność położenia kropli. W maszynach ze stałymi głowicami, gdzie części ułożone na przenośniku nie są mocno trzymane i podlegają drganiom przenośnika, w początkowej specyfikacji może być uzasadnione większe pole tolerancji pasowania lub uwzględnienie dodatkowego kosztu zaawansowanej obsługi materiału. Do tego momentu oprogramowanie było zagadnieniem drugoplanowym.

Oczywiście prędkość procesu jest stale zwiększana, aby nadążać za wymaganiami branży dotyczącymi druku dużych ilości w krótszym czasie. Jednak oprogramowanie jest obecnie skuteczne także w inny sposób. Mniejsza jest tolerancja dla artefaktów obserwowanych na powierzchniach zakrzywionych, tworzących np. krawędzie natarcia lub spływu. Wynikające z tego różnice gęstości obrazu można złagodzić za pomocą funkcji skali szarości. W innych przypadkach strukturę impulsu elektrycznego wywołującego wyrzucenie punktu można dostosować tylko w części obrazu, aby ponownie zniwelować lokalne artefakty wynikające z topografii powierzchni. Jest to rozwinięcie możliwości najlepszych systemów zarządzania kolorem, które nie tylko dostosowują impuls dla koloru – lub dla poszczególnych dysz podczas kalibracji – ale wykorzystują go w trybie dynamicznym. Innym postępem technologicznym, wprowadzanym do wydajnej, szerokiej, jednoprzebiegowej, dwustronnej drukarki rolowej, jest dynamiczne pasowanie druku do zmiennych cech odkształcalnego podłoża, na podstawie kamer umieszczonych zaledwie kilka cali przed drukarką. Oczywiście wyrównanie całego wydruku na przedmiocie położonym bezładnie na przenośniku jest w porównaniu z tym proste. Z drugiej strony oprogramowanie i systemy wizyjne odgrywają kluczową rolę w zrobotyzowanych drukarkach do części 3D, takich jak komponenty samochodowe. W takich przypadkach odległość między głowicą a podłożem jest zmienna, więc dysze używane do druku trzeba dobierać, a wyrzucanie kropli dostosowywać do odległości rzutu. Kolejnym rozwiązywanym wyzwaniem jest śledzenie zadrukowanych obszarów i unikanie artefaktów z sąsiednich przejść pod różnymi kątami. Do poszerzania zakresu przyczyniają się nowe monomery do sieci polimerowej, fotoinicjatory z wiązaniami etylenowymi, które mogą wbudować się w końcowy polimer, drobniejsze pigmenty o czystszym kolorze oraz skuteczniejsze dyspergatory.

Branże druku i powłok wykorzystujące utwardzanie UV skorzystały z ogromnego wysiłku włożonego w wytwarzanie przyrostowe i modelowanie 3D, dla których dostępne stały się formulacje naśladujące tradycyjne polimery wytłaczane. Te Zapotrzebowanie na personalizację napędza sprzedaż, czy to w przypadku produktów sportowych i zdrowotnych, smartwatchy, czy setek alternatywnych interaktywnych opasek. nowe polimery zapewniają kombinacje właściwości fizykochemicznych nieosiągalnych w pierwotnych formulacjach poligraficznych. Na przykład elastyczność można zapewnić w znacznie szerszym zakresie wytrzymałości na rozciąganie przy tej samej grubości. Na rynku wyrobów ubieralnych duża część produktów to materiały o dużej rozciągliwości, takie jak rękawice jednorazowe, taśmy oporowe do ćwiczeń i czepki pływackie. Wyroby te wydłużają się nawet o 50–200%. Historycznie do zadruku takich wyrobów stosowano tampodruk i sitodruk, ale – jako procesy analogowe typu start/stop – miały one względnie niską wydajność w porównaniu z ciągłym druku atramentowym jednoprzebiegowym. Wielokolorowy druk wyrobów masowych jest niemal nieopłacalny. Skuteczne wdrożenie druku atramentowego z utwardzaniem UV umożliwiły formulacje o dużej rozciągliwości, wywodzące się z rynku winylu samochodowego. Wyroby ubieralne wymagają jednak więcej, ponieważ muszą zachować elastyczność i rozciągliwość w szerokim zakresie temperatur.

Drugim czynnikiem wymagającym rozwiązania w przypadku wyrobów o dużej rozciągliwości jest przyczepność. Nitryl i inne gumy TPE są powszechnie stosowane w wyrobach rozciągliwych. Słabe punkty pojawiają się w wiązaniu tusz–tusz, zwłaszcza kolor–biel, oraz wewnątrz samego tuszu. Biały, będąc gęstym i silnie pigmentowanym, jest szczególnie podatny na uszkodzenia kohezyjne. Wiązania międzywarstwowe zależą od substancji chemicznych gromadzących się na granicy faz. Konieczna jest możliwość utworzenia pewnego bezpośredniego wiązania między warstwami. Ponadto przy składaniu lub nakładaniu warstw powinien występować regularny gradient właściwości. Na przykład w analogowym druku „mokre na mokre” lepkość tuszu maleje w kolejności, więc rozdzielenie zawsze następuje przy najwyższym tuszu. Druk atramentowy, będąc bezdotykowy, nie ma takiego wymogu dla mokrego tuszu, ale po utwardzeniu wymaga podobnej sekwencji wytrzymałości wiązań wewnętrznych i międzywarstwowych. Eksperci branżowi wiedzą, jak zarządzać sekwencją formulacji, zaczynając od bieli. Podczas opracowywania i skalowania eksperci rozpoznają artefakty i ich przyczyny źródłowe. Na przykład w przypadku utraty przyczepności: jaki jest mechanizm uszkodzenia? Gdzie nastąpiło uszkodzenie? Odpowiedź może różnić się od miejsca, w którym jest ono najbardziej widoczne.

Omawiane tu reakcje wynikają w mniejszym stopniu z wyrzucanego tuszu, ponieważ dla skutecznego wyrzucania i formowania kropli głowice i układy zasilania tuszem mają precyzyjną regulację temperatury. Przy temperaturze podłoża lub wyrobu tusz jest tak cienki, że temperatura zmienia się między naniesieniem a lampą. Efekt ten stanowi istotną różnicę między drukiem poligraficznym, z którego technologia się wywodzi, a drukiem na wyrobach z tworzyw sztucznych, od których oczekuje się długotrwałej trwałości.

Podsumowanie

Elastyczny tusz utwardzany UV LED do druku kolorowego na elastycznych/rozciągliwych wyrobach z tworzyw sztucznych oraz wyrobach ubieralnych to jedno z najnowszych osiągnięć w przemysłowej technologii druku atramentowego. Przy złożonych zależnościach między czynnikami optymalizacji wydajności i właściwości użytkowych nie należy traktować jako serii liniowych badań. Należy raczej postrzegać ją jako pełny system procesowy obejmujący formulację, nanoszenie tuszu, utwardzanie, prędkość i temperaturę, w którym zmiana jednego czynnika prawdopodobnie wpłynie na inne wyniki i będzie wymagać dalszych zmian w procesie lub materiałach. W ten sposób wiodący producenci OEM opracowali rozwiązania druku atramentowego dla poligrafii, gdzie występowało tylko kilka podłoży. W przypadku wyrobów ubieralnych mamy do czynienia z ogromną liczbą podłoży, kształtów i wymagań, które wymagają złożonych rozwiązań inżynieryjnych, aby uzyskać wydajną i opłacalną produkcję.

Scott R. Sabreen jest założycielem i prezesem The Sabreen Group, Inc., firmy doradztwa inżynieryjnego specjalizującej się we wtórnych procesach przetwórstwa tworzyw sztucznych – druku atramentowym, znakowaniu laserowym, obróbce wstępnej powierzchni, klejeniu, zdobieniu i wykańczaniu oraz bezpieczeństwie produktu. Sabreen opracowuje pionierskie technologie i rozwiązuje problemy produkcyjne od ponad 30 lat. Można się z nim skontaktować pod numerem 972.820.6777 lub odwiedzając www.sabreen.com albo www.plasticslasermarking.com. Dene Taylor, Ph.D., założył SPF Inc. w 2000 r., aby obsługiwać branże poligraficzną i opakowaniową, koncentrując się na dostosowaniu druku cyfrowego do nowych rynków i zastosowań. Z wykształcenia nanochemik, około połowa jego 25 patentów w USA dotyczy druku cyfrowego. Jest członkiem SGIA, TAPPI i RadTech. Można się z nim skontaktować pod adresem [email protected].

---