UV-Tintenstrahltinten - Fotoinitiator
Ich bin Harold, ein Druckchemieingenieur mit 12 Jahren Erfahrung. Heute nehme ich Sie mit ins Herz der Inkjet-Technologie, zeige Ihnen, wie sie den traditionellen Druck revolutioniert hat, und erzähle Ihnen von den Fallstricken und bahnbrechenden Entdeckungen, auf die ich bei der Entwicklung von UV-Inkjet-Tinten gestoßen bin.
Sie werden es lernen:
- Wie die Tintenstrahltechnologie den Druck auf allen Materialien ermöglicht, von Papier bis Metall
- Der Leistungsvergleich zwischen farbstoffbasierten und pigmentbasierten Druckfarben
- Die chemische Weisheit hinter den UV-Tintenstrahltinten, die das Problem der Sauerstoffinhibitionspolymerisation durchbricht
- Der umweltfreundliche Transformationspfad der zukünftigen Druckindustrie
1. Inkjet-Technologie: Wenn Newtonsche Flüssigkeiten auf die digitale Revolution treffen
Die physikalische Magie des Drucks auf Anfrage
Als ich 2017 den piezoelektrischen Druckkopf im Labor testete, wurde ich Zeuge des erstaunlichen Vorgangs, dass die Spannung die Form des Tintentropfens verändert. Die Verformung der piezoelektrischen Keramik im Mikrometerbereich (die normalerweise auf 0,1-0,3 μm kontrolliert wird) erzeugt einen Strahldruck von bis zu 200 kPa, was dem Anheben eines 20 kg schweren Gewichts mit einer Fläche von der Größe eines Fingernagels entspricht.
Vergleich der wichtigsten technischen Parameter:
Typ Tropfengeschwindigkeit Viskositätsbereich (mPa-s) Mindesttropfen (pL)
Thermische Blase 8-12m/s 3-5 10
Piezoelektrisch 15-20m/s 5-30 3
(Quelle: Jahrbuch Digitaldrucktechnik 2022)
2. Tintenchemie: Pigmentteilchen tanzen auf der Nanoskala
Die Romantik und Zerbrechlichkeit von Tinte auf Farbstoffbasis
Ich erinnere mich noch daran, wie wir 2015 ein Ölgemälde für ein Kunstmuseum reproduzierten. Die Farbstofftinte zeigte eine erstaunliche Farbskala auf Baumwollgewebe (18% breiter als pigmentbasierte Tinte), aber wir erlitten drei Monate später schwere Verluste aufgrund eines Ausbleichunfalls. Dies veranlasste das Team, zur Entwicklung von pigmentbasierter Tinte überzugehen.
Experiment zum Leistungsvergleich:
- LichtechtheitNach 500 Stunden UV-Bestrahlung beträgt der Farbunterschied von Farbstofftinte ΔE>5, während der von Pigmenttinte ΔE<1,2 beträgt.
- Prüfung der WasserdichtigkeitDer Radius von Farbstofftinte, die sich in Wasser ausbreitet, beträgt 3 mm, während der Radius von Pigmenttinte nur 0,5 mm beträgt.
- KostenparadoxonPigmenttinte ist zwar 30% teurer, aber die Gesamtverlustrate ist um 57% geringer.
3. Das Nirwana des UV-Inkjet: Überwindung des chemischen Kampfes gegen die Sauerstoffinhibition
Die Kunst des Gleichgewichts zwischen Viskosität und Aktivität
Als wir 2019 ein hyperverzweigtes Polyesteracrylat entwickelten, stellten wir fest, dass der Verzweigungsgrad mit 35-40% so eingestellt werden konnte, dass die Viskosität unter 25 mPa-s blieb und gleichzeitig die Aushärtungsgeschwindigkeit auf 0,8 Sekunden erhöht wurde (herkömmliche Harze benötigen 1,5 Sekunden).
Bahnbrechende Formulierung:
- HauptstrukturHyperverzweigtes Oligomer (40%) + Tripropylenglykol-Diacrylat (35%)
- System des Initiators: TPO-L (3%) + ITX (1.5%) + EDB (0.5%)
- Antioxidantien-KombinationPolyether-modifiziertes Siloxan (0,3%) + Vitamin-E-Derivat (0,2%)
4. Spekulationen über die Zukunft: Kann UV-Tinte die flexible Elektronik erobern?
Als ich 2021 den ersten gedruckten OLED-Bildschirm sah, erkannte ich sofort das Potenzial von UV-Inkjet. Es gibt drei große Herausforderungen für die bestehende Technologie:
- Die Genauigkeit der Tintentropfenpositionierung muss ±1,5μm betragen.
- Gleichmäßigkeit der Schichtdicke nach dem Aushärten erfordert <5% Abweichung
- Die Viskosität der Silberleitpaste muss stabil bei 12-15 mPa-s liegen.
Die stickstoffgeschützte Druckkammer, mit der wir experimentieren, kann die Sauerstoffkonzentration unter 200 ppm halten, was die Aushärtungsgeschwindigkeit um 40% erhöht. Vielleicht können wir in drei Jahren Tintenstrahldrucker für die Herstellung von faltbaren Mobiltelefonschaltungen einsetzen.
Meine Labornotizen
Als ich mich letzte Woche mit einer Beschwerde eines Automobilfolienherstellers befasste, stellte ich fest, dass die Oberflächenenergie des PET-Substrats nur 34 mN/m betrug und damit weit unter den für UV-Farben erforderlichen 42 mN/m lag. Durch die Zugabe von 0,5% Fluorkohlenstoff-Tensid konnte der Kontaktwinkel von 78° auf 22° reduziert werden, und die Erfolgsquote des Haftungstests stieg von 35% auf 92%.
Vorschläge zur Visualisierung
- Dynamische Vergleichstabelle (Alt: Vergleich von Farbstoff- und Pigmenttinten im Wasserfestigkeitstest)
- Animation der Molekularstruktur (Alt: 3D-Modell eines hyperverzweigten Oligomers)
- Prozess-Flussdiagramm (Alt: Wie das UV-Tintenstrahl-Stickstoffschutzsystem funktioniert)
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