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Tintenstrahldruck

Optimierung der Tinte, des Druckprozesses und des Substrats mit grenzflächenwissenschaftlichen Methoden

Während die Inkjet-Technologie im Heim- und Bürobereich rückläufig ist, verzeichnet der industrielle Einsatz starken Zuwachs. Dank der Vielzahl möglicher Kombinationen von Tintentypen und Trägermaterialien sowie geringer Einrichtungskosten ist der Inkjet-Druck ein sehr anpassungsfähiges Verfahren. Die Qualität hängt sehr stark von der Ansteuerung der Druckköpfe, vom Flugverhalten der Tropfen sowie von der Tropfenverteilung auf dem Substrat sowie von den dessen Benetzbarkeit ab. Die Methode des Drop Watching und die Untersuchung der statischen und dynamischen Oberflächenspannung der Tinte wie auch der Oberflächeneigenschaften des Trägermaterials sind typische Einsatzgebiete für unsere Messinstrumente.

Verbreitete Anwendungsgebiete des Tintenstrahldrucks

  • Verpackungsdruck und individuelles Branding
  • Bedruckung von Keramik, Dekor und Glas
  • Bodenbeläge
  • Textildruck
  • Druckbare Schaltkreise
  • 3D-Druck

Optimierung des Druckprozesses und der Tinte mittels Drop Watching

Als Drop Watching wird die videogestützte Untersuchung von Tintentropfen unmittelbar nach dem Verlassen des Druckkopfes bezeichnet. Idealerweise werden dabei die Piezo-Düsen des Druckkopfs direkt vom Messinstrument angesteuert, sodass das Tropfenverhalten als unmittelbare Auswirkung der definierten Wellenform beobachtet werden kann. Das neuartige Zweifarben-Double-Strobe-Verfahren ermöglicht exakte, automatische Messungen des Volumens, der Geschwindigkeit, der Ligamentlänge und der Bildung von Satellitentropfen. Die Ergebnisse helfen dabei, Druckparameter und Tintenrezeptur gezielt aufeinander abzustimmen und so zu qualitativ hochwertigen Druckergebnissen zu gelangen.

Überwachung des Benetzungsverhaltens der Tinte mithilfe der statischen und dynamischen Oberflächenspannung

Die Tröpfchenbildung und -verteilung hängt weitgehend von der Oberflächenspannung der Tinte ab, die in der Regel durch Tenside reduziert wird. Unsere Tensiometer helfen durch Messung der statischen Oberflächenspannung bei der Anpassung der Tensidkonzentration. Die kritische Mizellbildungskonzentration (CMC) als Indikator für die Effizienz des Tensids kann in einem großen Konzentrationsbereich automatisch gemessen werden.

Um die Tinte im Hinblick auf das Benetzungsverhalten zu optimieren, muss die Geschwindigkeit gesteuert werden, mit der das Tensid die Oberflächenspannung herabsetzt. Beim Ausbringen der Tinte muss die Oberflächenspannung hoch genug sein, um innerhalb der Düse eine erneute Meniskenbildung zu erreichen und dadurch eine korrekte Tröpfchenbildung sicherzustellen. Nach einer sehr kurzen Flugzeit dagegen muss die Oberflächenspannung niedrig genug sein, um eine angemessene Benetzung des Trägermaterials zu garantieren. Unsere Blasendruck-Tensiometer überwachen das dynamische Verhalten der Oberflächenspannung in einem großen Geschwindigkeitsbereich.

Prüfung der Benetzbarkeit des Druckträgermaterials und Wirkung einer Oberflächenbehandlung

Die Oberflächenenergie des Substrates entscheidet über die Benetzbarkeit und bestimmt zum Teil auch die Adhäsion zwischen Tinte und Substraten wie Papier oder Kunststoff. Unsere Tropfenkontur-Analysesysteme bestimmen die freie Oberflächenenergie und deren polare und dispersive Anteile. Dieses Energieprofil kann für die Optimierung von Maßnahmen für die Oberflächenkonditionierung wie z.B. Plasma- oder Koronabehandlung genutzt werden.

Da Inkjet-Tintentröpfchen von nur ca. 100 pL auf das Substrat geschossen werden, kann der Benetzungsprozess mit unserer Pikoliter-Dosiereinheit, einer Mikroskop-Optik und einer Hochgeschwindigkeitskamera in hervorragender Entsprechung zu den Umgebungsbedingungen des Prozesses nachgebildet werden.

Schaumbildung vermeiden durch Schaumanalyse-Messungen

Immer wenn Tenside an dynamischen Prozessen beteiligt sind, kann die Schaumbildung zu einer großen Herausforderung werden. Unser Dynamic Foam Analyzer – DFA100 bietet ausgezeichnet reproduzierbare Möglichkeiten für die Analyse der kurzfristigen Schaumbildung bei instabilen Schäumen. Damit stellt er ein leistungsstarkes Werkzeug für die Optimierung der Schauminhibitoren dar, die der Tinte zugesetzt werden.

KRÜSS Applikationsberichte

AR289: Wie Wellenform, Oberflächenspannung und Viskosität das Jettingverhalten beim Inkjetdruck beeinflussen

Die Tropfenerzeugung an einer piezobasierten Inkjetdüse ist ein Zusammenspiel der Geometrie des Druckkopfes, der Flüssigkeitsparameter wie Oberflächenspannung und Viskosität sowie der Wellenform, mit welcher das Piezoelement angesteuert wird. Anhand von Modellflüssigkeiten illustriert unser Applikationsbericht, wie diese Größen das Jetting-Verhalten bestimmen.

AR269: Untersuchung der schaumhemmenden Wirkung von Antischäumern in Drucklacken

Um Qualitätsprobleme durch Schaumbildung bei Drucktinten und -lacken zu vermeiden, werden schaumhemmende Mittel zudosiert. Die Effizienz zweier silikonbasierter Antischäumer wird anhand zeitabhängiger Messungen der Schaumhöhe verglichen.

AR267: Schäumverhalten und Schaumstabilität wässriger Tensidlösungen

Das Schäumverhalten und die Schaumstabilität dreier geringschäumender Tenside werden charakterisiert. Daten grenzflächenrheologischer Messungen zeigen eine gute Korrelation mit Ergebnissen der Schaumhöhenmessung.

AR256: Wie Kunststoffe ihre Wasserscheu verlieren

Die Erhöhung der Oberflächenpolarität durch Ozonbehandlung wird bei den Kunststoffen POM und PBT anhand von Kontaktwinkelmessungen nachgewiesen. Die Ergebnisse zeigen zudem einen unterschiedlichen Einfluss der Einwirkdauer auf die Oberflächenaktivierung.

AR221: Wettabilities and Surface Tension of Different Paper Types

Die schnelle Änderung des Kontaktwinkels beschreibt die Absorption bei porösem Papier, dessen Kapillarität zusätzlich mit der Washburn-Methode gemessen wird. Unterschiedliche Hydrophilie bei beschichtetem Papier wird über die freie Oberflächenenergie nachgewiesen.

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