От рецептуры до стабильного отпечатка на реальной поверхности
При разработке промышленного пьезоэлектрического маркиратора Piezonix перед командой «Инженекс» стояла практическая задача: обеспечить устойчивую печать по крышкам ПЭТ-бутылок.
Для этого недостаточно подобрать совместимую печатающую головку и разработать управляющую электронику. Результат печати зависит от всей технологической цепочки: свойств поверхности, реологии чернил, дисперсности пигмента, параметров формирования капли, режима работы печатающей головки, способа закрепления изображения и требований к адгезии.
Поэтому в рамках работ по развитию пьезоэлектрической технологии команда «Инженекс» выполнила комплекс исследований по созданию специализированных чернил для промышленной маркировки.
Задача
Необходимо было разработать чернила, пригодные для применения в пьезоэлектрическом промышленном маркираторе и обеспечивающие качественное нанесение изображения на крышки полиэтиленовых бутылок.
Ключевыми требованиями к составу стали:
- совместимость с пьезоэлектрической технологией печати;
- стабильное формирование капли и воспроизводимая работа печатающей головки;
- достаточная укрывистость пигмента;
- закрепление отпечатка на поверхности крышки;
- адгезия, устойчивая к механическому воздействию;
- возможность практического применения в условиях промышленной маркировки.
Разработка рецептур
В результате исследований были разработаны две рецептуры чернил с ультрафиолетовой полимеризацией:
| Рецептура | Назначение |
| Чёрные UV-чернила | Нанесение контрастной маркировки и графической информации |
| Белые UV-чернила | Формирование светлого изображения и печать по тёмным поверхностям |
Разработанные составы обеспечили требуемый результат при печати на целевой поверхности — крышках ПЭТ-бутылок.
UV-отверждаемые чернила закрепляются под воздействием ультрафиолетового излучения. Такой подход особенно важен для промышленной маркировки: он позволяет получать быстро закрепляемый отпечаток и встраивать печать в непрерывный технологический процесс.
Лабораторные испытания
Работа над рецептурой включала последовательные лабораторные операции и испытания печатного результата.
Подготовка пигментной пасты
Для получения стабильной пигментной композиции выполнялась подготовка пигментной пасты в бисерной мельнице. Этот этап необходим для диспергирования пигмента и формирования однородной основы будущих чернил.
Качество подготовки пигментной пасты напрямую влияет на равномерность цвета, стабильность состава, проходимость чернил через печатающую систему и качество формируемого изображения.
Смешивание компонентов
После подготовки пигментной основы выполнялось смешивание компонентов рецептуры. На этом этапе формируется рабочий состав, в котором необходимо обеспечить баланс между печатными свойствами, вязкостью, пигментацией, стабильностью и способностью к UV-полимеризации.
Целью было получить состав, пригодный для работы в пьезоэлектрическом принтере и обеспечивающий требуемый результат на реальном изделии.
Проверка адгезии
Качество промышленной маркировки определяется не только визуальной контрастностью. Отпечаток должен сохраняться при дальнейшей обработке, транспортировке и эксплуатации изделия.
Для оценки закрепления чернил на поверхности проводились испытания адгезии:
- тест методом насечек;
- тест с использованием липкой ленты.
Такие проверки позволяют оценить прочность сцепления полимеризованного слоя с материалом изделия и подтвердить, что маркировка сохраняется при механическом воздействии.
Контрастная печать
Одним из испытанных сценариев стала печать чёрными чернилами по белой краске. Такой подход позволяет повысить визуальную контрастность маркировки и проверить технологию печати в многослойном варианте.
Экономика и подготовка производства
Помимо разработки рецептуры, команда выполнила технико-экономическое обоснование и определила состав оборудования, необходимого для организации промышленного производства и розлива чернил.
Собственный запуск производства был приостановлен. Причина — существенная зависимость рецептуры от компонентов, которые не производятся в России, а их импорт связан с ограничениями и сложностями поставок
По итогам оценки было определено, что в существующих условиях экономически эффективной моделью является контрактное производство чернил по разработанной рецептуре на аутсорсинговой фабрике в КНР.
Полученные компетенции
Проект позволил «Инженекс» расширить компетенции в области промышленной пьезоэлектрической печати. Команда получила практический опыт разработки, подготовки, тестирования и технологической оценки рецептур чернил, применимых в печатном оборудовании собственного проектирования.
Сегодня эти компетенции включают:
- работу с UV-отверждаемыми составами;
- основы разработки сольвентных, водных, масляных и невидимых чернил;
- приготовление и диспергирование пигментных паст;
- подбор компонентов и параметров рецептуры;
- оценку совместимости чернил с пьезоэлектрической печатающей системой;
- испытания качества отпечатка и адгезии на реальных материалах;
- подготовку технологии к контрактному или собственному промышленному производству;
- расчёт экономики выпуска, розлива и поставки чернил.
Мы рассматриваем чернила не как расходный материал, выбираемый отдельно от оборудования, а как часть единой печатной системы. Надёжный промышленный результат достигается только при согласованной работе печатающей головки, системы подачи, управляющей электроники, параметров печати, UV-отверждения, материала изделия и химического состава чернил.
Результат
Разработка UV-чернил стала частью комплексной работы над промышленной пьезоэлектрической печатью. Были созданы и испытаны чёрная и белая рецептуры, подтвердившие возможность нанесения маркировки на крышки ПЭТ-бутылок с требуемыми свойствами отпечатка.
Полученный результат усилил технологическую базу компании «Инженекс» в создании промышленных маркировочных решений: от разработки печатного оборудования и управляющей электроники до настройки печатного процесса, подбора чернил и проверки качества нанесения на конкретной продукции.