Encres à jet d'encre UV - Photo-initiateur
Je m'appelle Harold et je suis ingénieur chimiste spécialisé dans l'impression, avec 12 ans d'expérience. Aujourd'hui, je vous emmène au cœur de la technologie du jet d'encre, je vous explique comment elle a révolutionné l'impression traditionnelle et je vous fais part des pièges et des découvertes révolutionnaires que j'ai rencontrés lors du développement des encres UV pour jet d'encre.
Vous apprendrez :
- Comment la technologie du jet d'encre permet d'imprimer sur tous les matériaux, du papier au métal
- La bataille des performances entre les encres à base de colorants et les encres à base de pigments
- La sagesse chimique qui sous-tend les encres à jet d'encre UV et qui permet de résoudre le problème de la polymérisation par inhibition de l'oxygène
- La voie de la transformation respectueuse de l'environnement de l'industrie de l'imprimerie de demain
1. Technologie du jet d'encre : quand les fluides newtoniens rencontrent la révolution numérique
La magie physique de l'impression à la demande
En 2017, alors que je déboguais la tête d'impression piézoélectrique en laboratoire, j'ai été témoin de l'étonnant processus de changement de la forme de la goutte d'encre par la tension. La déformation au niveau du micron de la céramique piézoélectrique (généralement contrôlée à 0,1-0,3μm) génère une pression de jetting pouvant atteindre 200kPa, ce qui équivaut à soulever un poids de 20kg avec une surface de la taille d'un ongle.
Comparaison des principaux paramètres techniques :
Type Vitesse de la gouttelette Plage de viscosité (mPa-s) Gouttelette minimale (pL)
Bulle thermique 8-12m/s 3-5 10
Piézoélectrique 15-20m/s 5-30 3
(Source : Digital Printing Technology Yearbook 2022)
2. Chimie des encres : les particules de pigment dansent à l'échelle nanométrique
Le romantisme et la fragilité de l'encre à base de colorants
Je me souviens encore de la reproduction d'une peinture à l'huile pour un musée d'art en 2015, l'encre colorée présentait une gamme de couleurs étonnante sur le tissu de coton (18% plus large que l'encre à base de pigments), mais nous avons subi de lourdes pertes en raison d'un accident de décoloration trois mois plus tard. Cela a incité l'équipe à passer au développement d'une encre à base de pigments.
Expérience de comparaison des performances :
- Solidité à la lumièreAprès 500 heures d'exposition aux UV, la différence de couleur de l'encre colorante est de ΔE>5, tandis que celle de l'encre pigmentaire est de ΔE<1,2.
- Test d'étanchéitéLe rayon d'étalement de l'encre colorante dans l'eau est de 3 mm, alors que celui de l'encre pigmentaire n'est que de 0,5 mm.
- Paradoxe des coûtsL'encre pigmentaire est 30% plus chère, mais le taux de perte global est réduit de 57%.
3. Le nirvana du jet d'encre UV : surmonter la bataille chimique de l'inhibition de l'oxygène
L'art d'équilibrer la viscosité et l'activité
En 2019, lorsque nous avons développé le polyester acrylate hyperbranché, nous avons constaté que lorsque le degré de branchement était contrôlé à 35-40%, il pouvait maintenir une viscosité inférieure à 25 mPa-s tout en augmentant la vitesse de durcissement à 0,8 seconde (les résines traditionnelles prennent 1,5 seconde).
Formule révolutionnaire :
- Structure principaleOligomère hyperbranché (40%) + diacrylate de tripropylèneglycol (35%)
- Système initiateur: TPO-L (3%) + ITX (1.5%) + EDB (0.5%)
- Combinaison d'antioxydantsSiloxane modifié par des polyéthers (0,3%) + dérivé de la vitamine E (0,2%)
4. Spéculations sur l'avenir : L'encre UV peut-elle conquérir l'électronique flexible ?
Lorsque j'ai vu le premier écran OLED imprimé en 2021, j'ai immédiatement réalisé le potentiel du jet d'encre UV. La technologie actuelle se heurte à trois obstacles majeurs :
- La précision du positionnement de la goutte d'encre doit être de ±1,5μm.
- L'uniformité de l'épaisseur du film après durcissement nécessite un écart <5%
- La viscosité de la pâte d'argent conductrice doit être stable, de l'ordre de 12 à 15 mPa-s.
La chambre d'impression protégée par l'azote que nous expérimentons peut contrôler la concentration d'oxygène en dessous de 200 ppm, ce qui augmente la vitesse de durcissement de 40%. D'ici trois ans, nous pourrons peut-être utiliser des imprimantes à jet d'encre pour fabriquer des circuits de téléphones portables pliables.
Mes notes de laboratoire
La semaine dernière, alors que je traitais une plainte d'un fabricant de films automobiles, j'ai découvert que l'énergie de surface de son substrat PET n'était que de 34 mN/m, bien en dessous des 42 mN/m requis pour l'encre UV. En ajoutant 0,5% de surfactant fluorocarboné, l'angle de contact a été réduit de 78° à 22°, et le taux de réussite du test d'adhésion est passé de 35% à 92%.
Suggestions de visualisation
- Tableau comparatif dynamique (Alt : comparaison des tests d'étanchéité des encres à colorants et des encres à pigments)
- Animation de la structure moléculaire (Alt : Modèle 3D d'un oligomère hyperbranché)
- Diagramme de processus (Alt : Comment fonctionne le système de protection de l'azote du jet d'encre UV)
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