Тенденция развития гибридных струйных печатных красок

В промышленной струйной печати, УФ-чернила и некоторые их ограничения, струйная печать на водной основе переживает ренессанс. Когда дело доходит до самых требовательных приложений, для чернил на водной основе сложно достичь требуемой стойкости без долгосрочного риска блокировки головки.. Вот где смешанные чернила предлагают потенциальное решение.

Что означает гибрид?

Термин “смешивать” обычно используется, когда чернила нелегко классифицировать традиционными методами. “Платформа” категории УФ, масло, клей на водной основе или термоплавкий клей, часто в тех случаях, когда разработчик формул намеренно сочетает два метода. Цель состоит в том, чтобы объединить лучшее из каждого подхода для решения конкретной проблемы.. Рассмотрим центаврианскую конницу из греческой мифологии., который сочетал в себе скорость лошади с боевым инстинктом человека, а не кавалерия.

Печатный эквивалент метафорического всадника требует применения двух методов для решения проблемы., например, использование УФ-лака для флексографской печати для покрытия струйных чернил на водной основе, используемых для печати этикеток.. В некоторых случаях, возможно, это лучший подход, особенно если конструкция принтера это позволяет, но когда требуется один слой, объединение функций обеих жидкостей в одном продукте может быть полезным..

Водный ультрафиолетовый свет

Вероятно, наиболее распространенным методом смешивания являются УФ-чернила на водной основе., или AQ-УФ. Aq-УФ чернила, хотя концептуально не незнаком, раскрыты в патентах с начала 2000-х годов, но были предметом значительных интенсивных исследований в прошлом 10 годы. Скорее всего, это связано с тем, что большое количество печатающих головок было повреждено чернилами ранних прототипов, содержащими обычные самосшивающиеся смолы.. Сегодня, такие компании, как Konica Minolta, Солнечная химия, Агфа, Фуджифильм, Tiger Coatings и EFI владеют патентами на все: от текстиля и упаковки до металлической отделки..

Самым большим преимуществом чернил AQ-UV является то, что “твердый” содержание отверждаемого компонента теперь значительно уменьшено, и окончательная отверждаемая красочная пленка становится тоньше. В зависимости от покрытия, блеск отпечатка выглядит более ровным, особенно для темных цветов. Маркировка также может быть лучше, хотя это зависит от конкретного используемого химического состава.

Проблема в том, что многие материалы, обычно используемые для изготовления УФ-чернил, просто нерастворимы в воде.. Это относится к большинству УФ-мономеров и почти ко всем фотоинициаторам.. Таким образом, с точки зрения подготовки чернил, Самый простой подход — выбрать растворимые материалы из меньшего списка и просто смешать их, чтобы получить чернила.. Проблема в том, что если пленка не полностью сшита, водостойкость полученной пленки будет принесена в жертву этой растворимостью., тем самым частично теряя ожидаемую пользу от УФ-части смеси..

Как результат, наиболее распространенные и успешные методы, как правило, используют химически активные полимеры, такие как “акрил-полиуретан” в виде дисперсий смол, иногда в сочетании с эмульсиями фотоинициаторов и, возможно, небольшими количествами растворимых мономеров.

Значение ремесла и дизайна

В большинстве случаев, реактивный материал затвердевает только после высыхания воды, позволяя частицам полимера приблизиться достаточно близко для реакции. Это означает, что сушка/отверждение представляет собой двухэтапный процесс, и конструкция принтера должна быть адаптирована к характеристикам каждой краски..

В приложениях сканирования, инфракрасную сушилку можно разместить на головной раме, тем самым заменив стандартную лампу в УФ принтере, как в большом латексном принтере HP. Отверждающие стержни малой мощности могут быть установлены в направлении подачи носителя.. Графически это показано на рисунке ниже, так работает принтер Mimaki, использующий сольвентный УФ.

Это снова ограничивает количество водорастворимых фотоинициаторов, подходящих для светодиодных источников света низкой интенсивности., поэтому, если требуется источник ртутной лампы более высокой интенсивности, второй носитель также может быть рассмотрен для УФ-отверждения. Дизайн может немного напоминать принтер Canon Colorado., с использованием двух направляющих сканирования, один с насадкой/ИК, а другой с УФ-лампой.

В однопроходном принтере, неизбежно требуется больше места для обеспечения сухости, и хорошо известно, что это будет зависеть от подложки/температуры. Однако, потому что окончательное УФ-отверждение будет мгновенным., его можно разместить до слияния подложки и, следовательно, не обязательно увеличивать площадь покрытия. На диаграмме ниже показано, как можно предусмотреть различные сценарии закрепления и сушки..
Другие примеры УФ-смешивания

Мы только что упомянули растворитель УФ., который был запатентован Fujifilm/Sericol.. В этом случае, отверждаемый полимер заменяет связующую смолу, которая в противном случае была бы довольно стандартными чернилами на основе растворителя для широкоформатной графики.. Как результат, конечная производительность, особенно устойчивость к воде, может быть продлен. INX также имеет патентную заявку на УФ-излучение на основе растворителей., в этом случае, для печати на алюминиевых банках.

Еще один часто встречающийся УФ-гибрид — Hotmelt-UV.. Мы не публиковали подробную информацию о чернилах-расплавах, поскольку упоминали их в нашей серии статей о струйных принтерах., но эти чернила с фазовым переходом (иногда называют “твердые чернила”) нашли свою нишу в качестве масок для травления в производстве. (такие как солнечные батареи). Их основное ограничение, однако, заключается в том, что воски этих типов чернил с относительно низкой температурой плавления, как правило, приводят к ограничению времени травления при воздействии надоедливых травильных химикатов..

Путем добавления в рецептуру материалов, отверждаемых УФ-излучением., стойкость чернил на основе воска может быть значительно улучшена, и при правильном выборе материалов, чернила по-прежнему можно удалить с помощью стандартных щелочных проявителей..

Гелевые чернила в упомянутом выше принтере Colorado сами по себе чем-то похожи на термоплавкие УФ-чернила., это не воск, который затвердевает при комнатной температуре, а скорее вызывает значительное увеличение вязкости.

Для применения в 3D-печати был предложен ряд других особенно интересных гибридных чернил., Самым интересным, с чем столкнулись авторы, была водная эмульсия в УФ-матрице, которая после отверждения образует гидрогель для имитации человеческой ткани для медицинского обучения., как показано на патентном рисунке ниже.

За пределами ультрафиолета

Как обсуждалось в нашей предыдущей статье, некоторые из тех же методов были предложены для УФ-излучения на водной основе для лечения электронными лучами.. В этом случае, обоснование аналогичное: исключить возможность миграции вредных фотоинициаторов. Такие методы использовались во флексографской печати., так что прецеденты есть, но чернила для струйной печати гораздо менее вязкие, поэтому вероятность растекания чернил при печати «мокрым по мокрому» гораздо ниже.. Sun Chemical предложила решить подобные проблемы при использовании несмешанных УФ-красок за счет использования небольших количеств менее вредных инициаторов.. Возможно “AQ-EB/УФ” чернила также можно использовать?

Итак, гибрид — лучшее из обоих миров? Хорошо, не всегда из-за проблем с водорастворимостью, например, но он, безусловно, может позволить использовать некоторые уникальные приложения!