Riassunto analitico
Il progetto di tesi ha riguardato la formulazione di inchiostri polimerizzabili UV per stampe industriali a basso impatto ambientale, in collaborazione con un’azienda che produce stampanti inkjet. In particolare l’azienda sfrutta due tecnologie di stampa: Continuous Ink Jet (CIJ) e Drop on demand (DOD). Come suggerisce il nome, la tecnologia a getto continuo produce gocce continuamente, esse sono poi dirette verso il substrato o verso un collettore di ricircolo e riutilizzo. Alcune gocce sono caricate e, deflesse da un campo elettrico, giungono al supporto di stampa, altre non cariche sono recuperate. La tecnologia Drop-on-Demand produce gocce solo quando richiesto, utilizzando un attuatore di pressione piezoelettrico. Quando si applica un campo elettrico, il materiale piezoelettrico cambia forma generando una pressione che spinge la goccia d’inchiostro fuori dall’ugello. Tradizionalmente si utilizzano inchiostri a base di solvente organico, costituiti da resine, pigmenti o coloranti ed eventuali additivi. In questo caso l’inchiostro aderisce al substrato per essiccamento fisico. La polimerizzazione UV permette di evitare l’utilizzo di solventi organici volatili. Infatti, gli inchiostri UV non si legano al substrato per evaporazione del solvente, ma tutte le componenti della formulazione rimangono nel film depositato dalla testa di stampa. Le formulazioni UV contengono gruppi reattivi (acrilati) che, per effetto della radiazione UV, reagiscono fra loro attraverso un meccanismo radicalico formando un polimero reticolato (curing chimico). La radiazione UV non attiva direttamente i gruppi reattivi, ma composti sensibili alla radiazione, detti fotoiniziatori. Gli intervalli di viscosità in cui operano le stampanti inkjet (circa 3 cP per CIJ e 10 cP per DOD) sono determinanti per la scelta delle materie prime. Si parla infatti di monomeri acrilici ad alta viscosità e monomeri diluenti, a bassa viscosità che, pur avendo delle funzionalità reattive, sostituiscono il solvente vero e proprio. La prima parte del lavoro di tesi ha riguardato la preparazione di una pasta pigmentata di cui sono state monitorate viscosità e distribuzione granulometrica. La seconda parte ha riguardato la diluizione della pasta pigmentata che presentava le migliori caratteristiche con monomeri a bassa viscosità e aggiunta di una miscela di fotoiniziatori. Inoltre, sono stati aggiunti additivi per aumentare la bagnabilità o la reticolazione. Per ciascuna delle diluizioni sono state condotte delle prove di stampa con stampanti piezo-DOD e successiva irradiazione con LED a 395 nm. Sono stati monitorati il tempo di reticolazione, la resistenza chimica e l’adesione degli inchiostri finiti attraverso test qualitativi di stampe su diversi supporti ed è stata effettuata un’ analisi DSC sul polimero. In aggiunta, sono stati condotti esperimenti 13C NMR, 1H NMR, MALDI TOF e GC-MS su alcuni dei reagenti disponibili commercialmente dei quali non era nota la struttura chimica. A conclusione si può dire che siano stati raggiunti buoni risultati per quanto riguarda la tecnologia DOD. L’applicabilità a stampanti CIJ è ancora in fase di sperimentazione poiché, in questo caso, l’inchiostro deve essere conduttivo e la conducibilità è ostacolata dalla bassa costante dielettrica dei monomeri acrilici.
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