HÄRTUNGSTECHNOLOGIEN

Filmbildungsprozesse von Digitaldruckfarben.

Filmbildungsprozesse

Tintenfilme können auf Basis der mit ihrer Bildung verbundenen Prozesse klassifiziert werden. Primär kann zwischen chemischer und physikalischer Härtung unterschieden werden.

Im Rahmen der chemischen Härtung wird ein fester Film durch Vernetzung bzw. Polymerisation gebildet. Die chemische Vernetzung kann strahlungsinduziert (klassischer Filmbildungsprozess von UV/UV-LED-härtbaren Digitaldruckfarben), chemisch induziert oder katalysiert oder auch spontan erfolgen. Innerhalb strahlungsinduzierter Härtung kann man zwischen Elektronenstrahlhärtung und UV-Härtung unterscheiden. Chemische Härtungsprozesse können auch thermisch initiiert oder beschleunigt werden.

Physikalische Härtung bezeichnet Prozesse zur Bildung fester Filme, die rein physikalischer Natur sind. Es kann unterschieden werden zwischen der Trocknung nicht koaleszierender Bestandteile (klassischer Filmbildungsprozess von Digitaldruckfarben), der Trocknung durch Phasenübergang und der Trocknung mit sich anschließender Koaleszenz (häufiger Filmbildungsprozess von wasserbasierten Digitaldruckfarben).

Natural Cure

Natural Cure bezeichnet die thermisch beschleunigte, chemische Härtung unserer wasserbasierten HydroGel-Tintentechnologie. Unter Einwirkung von Wärme bildet sich irreversibel durch Polymerisierung bzw. Vernetzung innerhalb kürzester Zeit ein fester Film, der hoch beständig gegen Wasser, Lösemittel und die meisten Chemikalien ist.

Die Fließfähigkeit wasserbasierter Inkjet-Druckfarben auf nicht saugenden Untergründen in Verbindung mit aneinandergrenzendem Druck verschiedener Farben erfordert eine Steuerung des Farbverlaufs. Ohne Steuerung wird der Farbverlauf auf nicht saugenden Untergründen durch die Benetzung der Digitaldruckfarbe bestimmt, die ihrerseits vom Kontaktwinkel abhängt, den die aufgebrachte Flüssigkeit auf dem Untergrund bildet. Auf saugenden Untergründen wird der Farbverlauf wesentlich durch die Saugfähigkeit bestimmt.

Die Steuerung des Farbverlaufs ist Teil unserer HydroGel-Technologie zur Beschriftung insbesondere nicht saugender Untergründe mit wasserbasierten Digitaldruckfarben. Dieses Verfahren hat sich bereits über mehrere Jahre am Markt etabliert und setzt sich aus drei Elementen zusammen:

Vorbehandlung - Steuerung prozessrelevanter Größen wie Farbverlauf, Flächendeckungsgrad und Härtungsgeschwindigkeit.

Wasserbasierte Digitaldruckfarbe

Thermische Fixierung des Farbfilms - Erzielt extrem kratzfeste Farbfilme, die chemisch und physikalisch hoch beständig sind.

UV Cure

UV Cure (UV/UV-LED-Härtung) ist ein Strahlungshärtungsprozess und dem Bereich der chemischen Härtung zugeordnet. Im Rahmen der chemischen Härtung wird ein fester Film durch Vernetzung bzw. Polymerisierung gebildet - dieser Vorgang ist irreversibel.

UV-Härtung bezeichnet mittels UV-Strahlung photochemisch induzierte Polymerisierungen. In Abhängigkeit vom Reaktionstyp der Polymerisierung können zwei Härtungsprozesse unterschieden werden, die radikalische Härtung (typisch für Digitaldruckfarben) und die ionische (kationische) Härtung (untypisch für Digitaldruckfarben).

Die radikalische Härtung entspricht einer Polymerisierungsreaktion alkengruppenhaltiger (ungesättigter) Moleküle. Sie verläuft als freie Radikalkettenreaktion und wird durch Radikale bildende Photoinitiatoren oder Energie übertragende Photosensibilisatoren ausgelöst. Die radikalische Härtung ist empfindlich gegenüber Sauerstoff (O₂). Wohingegen die kationische Härtung einer kationischen Polymerisierung oxirangruppenhaltiger Moleküle (Epoxide) oder ungesättigter Vinylether entspricht und durch Kationen bildende Photoinitiatoren ausgelöst wird. Einmal initiiert läuft die Polymerisierung quantitativ weiter, auch ohne Lichteinwirkung.

Physical Cure

Physikalische Härtung bezeichnet Prozesse zur Bildung fester Filme, die rein physikalischer Natur sind, die chemische Natur der verwendeten Bestandteile bleibt unberührt.

Es können drei Filmbildungsprozesse unterschieden werden:

Verdunstung flüchtiger Bestandteile (Trocknung) unter Bildung eines Filmes nicht flüchtiger, nicht kolloidaler (nicht koaleszierender) Komponenten. Diese Art der Filmbildung verläuft ohne stoffliche Veränderungen, so dass derartig getrocknete Beschichtungen grundsätzlich durch geeignete Lösemittel wieder gelöst werden können. (Typisch für den Inkjet-Druck)

Filmbildung durch Phasentransformation. Dieser Filmbildungsprozess ist gekennzeichnet durch den Übergang des Aggregatzustandes der Tinte von flüssig nach fest. Dieser Prozess der Filmbildung ist reversibel. (Typisch für den Inkjet-Druck)

Verdunstung flüchtiger Bestandteile unter Bildung eines Filmes kolloidaler Komponenten (Koaleszenz). Der feste Film wird nach Verdunstung flüchtiger Bestandteile durch Zusammenfließen kolloidaler (koaleszierender) Bestandteile gebildet. Diese Form der Filmbildung ist eine Form der Koaleszenz (Vereinigung von Teilchen) und ist irreversibel. (Untypisch für den Inkjet-Druck)

Die Filmbildung kann in Konkurrenz zu anderen physikalischen Prozessen stehen. Insbesondere kolloidale Komponenten können in Wechselwirkung mit dem Untergrund treten. Beispielsweise können kolloidal verteilte Pigmente appliziert auf saugenden Untergründen (große Oberfläche) derart am Untergrund anhaften, dass sie nicht wieder entfernt werden können.

INDUSTRIELLER DIGITALDRUCK

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