Föreställ dig att du har en fordonspark med tio bilar. Alla kommer från olika tillverkare och varje bil körs på sitt eget, unika bränsle. Idiotiskt skulle du säkert säga. Men vad hade du sagt om det istället handlat om utskriftssystem? Här är det nämligen bläcket som alltid ger bästa resultatet – skräddarsytt för just skrivhuvudet i kombination med det valda materialet.
Tillverkarna av bläckstråleskrivare använder sig av en rad olika tekniker för att få bläcket att fästa på substratet. Men själva trycktekniken ensam räcker inte långt i sammanhanget, för när man nämner bläck så måste man även nämna dess torkegenskaper.
Termiska bläckstrålesystem använder vatten- eller latexbaserade bläck och piezobläckstråleskrivare skriver ut med vattenhaltiga bläck, latexbläck, solvent (bläck med lösningsmedel) samt uv-bläck. Men hur tas dessa bläck egentligen fram, vilka egenskaper måste de ha, och hur torkar de på de olika substraten?
Inkjet-bläckens sammansättning skiljer sig i stor utsträckning åt beroende på vem som står som tillverkare. Det gör de eftersom bläcken är speciellt anpassade och optimerade för respektive maskins skrivhuvuden och munstycken. Därför är det lämpligt att också använda bläck som rekommenderas av tillverkaren. Det är en balansakt – dels ska bläcken inte torka fast i skrivhuvudet, dels ska de snabbt kunna skrivas ut på substraten. Och eftersom bläckstrålesystemen stöter ut extremt små droppar i en otroligt exakt och snabb takt, så ställer det även krav på bläckens flödesegenskaper genom maskinen. Jämförelsen ovan med fordonsparken är alltså inte fel, för lastbilen körs ju inte med samma drivmedel som den bensindrivna personbilen.
Vattenbaserade bläck
Vattenbaserade bläck används på papper med absorberande ytskikt och innehåller färgämnen som har blivit upplösta i vatten. De ger ett relativt stort färgomfång, jämna nyanser och är därför lämpliga för återgivning av bilder. Däremot är dessa bläck mycket känsliga för fukt och kan praktiskt taget endast användas för inomhusbruk. Dye-bläck, som dessa vattenbaserade bläck även kallas, består till 80 procent av vatten. Pigmenten är mycket små, kan oxidera och blekna. Det kan jämföras med pigmentbläck, där färgerna inte löses upp i vatten, utan kvarstår som fina färgkorn. Medan vattenbaserat bläck alltså tränger in i materialet så lägger sig alltså pigmentbläck praktiskt taget endast på ytan.
Solventbläck
Bläck som är baserat på lösningsmedel består av färgpigment som flyter i flyktiga och lätt brandfarliga lösningsmedel. Lösningsmedlen ombesörjer att ytan löses upp på substraten som ska skrivas ut. På så sätt fäster och fixeras färgpigmenten i de upplösta ytorna. Materialen torkar snabbare när lösningsmedlen avdunstar, något som vanligtvis påskyndas av en torkningsenhet. Eftersom lösningsmedlen avdunstar i omgivningen så är det även nödvändigt att det finns ventilationssystem.
Denna typ av bläckutskrifter gör dem lämpliga för utomhusanvändning och genom lamineringar som står emot solljus och väder garanterar tillverkare att de är beständiga i upp till fem år eller mer. Det är dock kontroversiellt med användning av lösningsmedel i bläck. De innehåller flyktiga organiska föreningar (VOC), vilka kan orsaka näs- och luktbesvär, irritation i andningsorganen och i värsta fall leda till ett nedsatt nervsystem. Ventilationsanordningarna ovanför maskinerna lindrar bara problemet, men eliminerar det inte. Och även om bläcken betecknas eco-solvent, och då möjligen är något mildare och skonsamma, så är de ändå lösningsmedelsbaserade.
Bläckets sammansättning
Oavsett om man talar om vatten- eller lösningsmedelsbaserade bläck så innehåller alla vätskor en mängd olika komponenter och tillsatser. Förutom den faktiska färgbäraren, vilket endast står för cirka åtta procent i genomsnitt, så innehåller bläck tillsatsmedel. Dessa används för att munstyckena inte ska täppas till. Andra sammansättningar är konserveringsmedel, bindemedel för att reglera bläckflödet samt biocider för att förhindra bakteriell tillväxt med mera. Med dessa bläck kan du skriva ut på många material. Men är behoven större än att skriva ut mer än bara papper och kartong, så ökar också kraven därefter.
Uv-bläck och led-uv-härdning
Icke-absorberande material såsom plaster, glas och metall kan bara bearbetas med uv-system och därmed är storformatskrivare med uv-härdbara bläckfärger för närvarande det starkaste tillväxtsegmentet. Anledningarna till detta beror på hastighet och kvalitet, skrivarnas mångsidighet och det faktum att inga speciella bestrykningar av substraten är nödvändiga.
Men för det krävs uv-lampor, där bläcket härdas i en bråkdel av en sekund. De klassiska uv-systemen har dock nackdelen att ozon bildas, vilket måste extraheras. Dessutom är det faktiskt bara 30 procent av energin som används för att härda färgerna. De resterande 70 procenten omvandlas till värme, vilket värmer upp lamporna, skrivaren och inte minst substraten.
Att använda konventionella uv-bläck blir dock svårare. Från början utvecklades de för att härdas med kvicksilverlampor. Med led-uv kan de inte härdas lika snabbt. Därför måste dessa bläck anpassas till lysdiodernas våglängd så det går att skriva ut med samma låga hastighet och temperaturhärdning som vid konventionell uv-härding. För övrigt är det samma princip som används för offsettryck.
Härdning av tunna och känsliga material
Men utvecklingen har också gått framåt. Under 2011 introducerades de första bläckstråleskrivarna med uv-led-härdning. Fördelarna med denna teknik är framför allt snabbare utskrifter, praktiskt taget ingen värmeutveckling och därigenom förenklade utskrifter av tunna och känsliga substrat. Andra saker som lång livslängd och energieffektivitet är också synonymt med led-uv. Att härda med denna låg-energi-metod, med ett längdintervall mellan 315 nm och 395 nm, så frigörs inte ozon alls.
Uv-bläck har dock utvecklats för härdning med kvicksilverånglampor. Eftersom led-uv-system täcker ett mindre område av det elektromagnetiska spektret kan konventionella uv-bläck inte torka i samma takt. Därför måste bläcken anpassas till diodernas våglängd så att den kan skrivas ut med samma låga hastighet som vid konventionell uv vid låg temperaturhärdning.
För övrigt är det samma fenomen som för offsettryck: uv-bläcken måste optimeras för respektive torkteknik för att de överhuvudtaget ska kunna sättas i arbete. Eftersom led-lampor är halvledarelement som avger mindre ljus än traditionella uv-emittrar, är de ihopsatta i områdesljus.
Led-uv har en lägre värmestrålningen än konventionella uv-lampor vilket ger dem en bättre fördel när det gäller att skriva ut tunna och värmekänsliga substrat som till exempel plast. Dessutom är led-diodernas livslängd cirka 20 000 timmar enligt tillverkarna (jämfört med 2 000 i konventionella uv-lampor). Även strömförbrukningen är lägre – bara en fjärdedel i jämförelse med uv-lampor. Om man tar storformatskrivaren EFI Vutek och låter den jobba i tvåskrift, fem dagar i veckan, så uppgår härdningen med kvicksilverlampor till 46 800 kilowatt-timmar per år. Sker härdningen med led blir det bara 9 000 kilowatt-timmar. Tack vare led-härdning så sparar alltså ett tryckeri in 37 800 kilowatt-timmar per år.
Enormt mediautbud
Uv-härdbara bläck är alltså mycket komplext. Fördelen med att skriva ut med uv-maskiner är att bläcken fäster på nästan vilket substrat som helst utan något krav på förbehandling. Det handlar om en stor palett av substrat som kan skrivas ut: papper, kartong, PVC, textilier, vinyl, folier från rullar och robusta material som skumskivor, trä, aluminium, kompositmaterial, stål, plexiglas, glas, keramik, kakel etcetera.
Härdande latexfärger genom infrarött
Efter att ovanstående skrivare och bläck hade etablerat sig så kom HP för några år sedan med en ny typ av bläck – latexbläck. För att beskriva det på ett annat sätt så handlar det om en kombination av färg- och torkningsprocessen, liknande uv-bläckstråletekniken som beskrivs ovan. Latexskrivare är dock utrustade med en infraröd torkmaskin som förångar vattnet i bläcket vid temperaturer mellan 90 och 110 grader Celsius, vilket också leder till latexdelens härdningsprocess (2 procent latexpolymerer). Bläcket bränns nästan av den infraröda strålningen. Trots att det bidrar till en hög nötningsbeständighet, så är ändå ett skyddslaminat nödvändigt beroende på vilken applikation som åsyftas.
En lägre miljöpåverkan och en mycket mindre riskpotential är fördelarna som pekas ut med latexutskrifter. Utskrifterna som är luktfria ger bara ifrån sig små mängder av flyktiga organiska föreningar, så ingen särskild ventilation behövs. Latexbläck klassas inte heller som farligt avfall. Det är vare sig lättantändligt eller brännbart.
Latexfärgerna har utvecklats som ett alternativ till solvent-och uv-bläck för att kunna behandla ett brett spektrum av obestrukna medier. I praktiken är dock detta påstående mer teoretiskt. Å ena sidan måste medierna vara värmetåliga på grund av IR-exponeringen. Å andra sidan, för att vara vatten och väderbeständigt, så måste mediets yta vara tillräcklig vidhäftande för latexfilmer.
I grund och botten kan alla material som är kompatibla med solventbläck även skrivas ut med latexbläck så länge materialen inte reagerar negativt på härdningstemperaturen.
Alltid fler färger
I princip kan alla bilder återges med cyan, magenta, gul och svart. För den som har ett högre kvalitetsanspråk i åtanke så finns även sedan en tid tillbaka en ljusare cyan och magenta. Och med andra färger som violett, orange, röd, grön och blå så kan färgomfånget utökas ytterligare.
Bläckstråleskrivare med sex, åtta eller ännu fler färger är inte ovanligt längre. Men istället för att skriva ut med åtta olika färger kan CMYK + CMYK skrivas ut med åttafärgsskrivare. Det ger en bättre effekt i bildkvaliteten och dubblar utskriftshastigheten.
Samtidigt kan storformatsskrivare även skriva ut vitt. Det tillämpas till exempel vanligen när man skriver ut vitt på en svart kartong för att sedan lägga på ett färgmotiv ovanpå. Men det sker även när man skriver ut på transparenta filmer, glas, speglar eller andra substrat. De senare applikationerna används främst i uv-maskiner.
Ytterligare färger, kvalitetsförbättringar och ytterligare användningsmöjligheter i all ära. Men det för även med sig att man behöver fler skrivhuvuden, fler bläckbehållare och bläckkanaler samt stabilare skrivhuvudsvagn och styrning, vilket gör att kostnaderna kan skena iväg. Och för att inte tala om kostnaden för färghanteringssystem och ripp-processen…
