Shota Suzuki, technischer Leiter bei FUJIFILM Speciality Ink Systems Ltd
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In der Großformatdruckbranche war die Entwicklung von Tinten und Tintentestschnologie schon immer ein Balanceakt. Druckdienstleister waren traditionell gezwungen, zwischen Haltbarkeit, Flexibilität, Druckgeschwindigkeit, Medienkompatibilität und Umweltauswirkungen abzuwägen. Jede Tintensorte, ob auf Wasserbasis, Latex oder UV-härtend, bringt ihre eigenen Kompromisse mit sich.
Mit AQUAFUZE hat Fujifilm einen neuen Ansatz in der Tintentheorie eingeführt, der das Beste aus wasserbasierten und UV-härtenden Technologien kombiniert und gleichzeitig viele ihrer langjährigen Einschränkungen löst. Dies ist nicht einfach eine Verbesserung – es ist ein Durchbruch in der Werkstoffwissenschaft, der die Denkweise der Branche in Bezug auf den Tintenstrahldruck verändern könnte.
In diesem Artikel erläutert Shota Suzuki, einer der führenden Entwickler hinter der AQUAFUZE-Tintentheorie, das Denken, die Chemie und die technischen Hürden, die zu dieser Innovation führten.
Alles begann mit der Chemie
Mein Hintergrund liegt in der synthetischen organischen Chemie, mit Spezialisierung auf die Entwicklung neuer Materialien für industrielle Anwendungen. Ich habe nie damit angefangen, zu denken, dass ich mit Tintenstrahldruckern arbeiten würde, aber die materialwissenschaftliche Perspektive, die ich einbringen konnte, war entscheidend, um einige der schwierigsten Herausforderungen in der F&E von Tintenstrahldruckern anzugehen.
Eine der größten dieser Herausforderungen war die Stabilisierung von UV-härtbaren Materialien in einem wässrigen System. Das ist etwas, was die Branche seit Jahren zu knacken versucht. Wasser und UV-Monomere mischen sich von Natur aus nicht – sie sind chemisch unvereinbar. Sie zusammen in einer stabilen, bedruckbaren und härtbaren Form zu bringen, hat uns fast ein Jahrzehnt an Forschung in den F&E-Zentren von Fujifilm in Japan gekostet.
Als wir mit der Entwicklung von AQUAFUZE begannen, haben wir uns bewusst dafür entschieden, die Kompromisse zu vermeiden, die wir bei den bestehenden Tintentechnologien gesehen haben. Einige auf dem Markt erhältliche UV-Systeme auf Wasserbasis setzen auf wasserlösliche Photoinitiatoren und Monomere, die anfällig für Abbau sind und die Haltbarkeit verkürzen können. Andere, wie Latex-Tinten, erfordern sehr hohe Härtetemperaturen, was die Medienauswahl einschränkt und die Energiekosten erhöht. Herkömmliche UV-härtende Tinten sind zwar langlebig, erfüllen aber nicht die gleichen Anforderungen an Gesundheit und Sicherheit in Bezug auf Geruch und Sicherheitskennzeichnung, die die heutigen Kunden erwarten. Bei der Entwicklung von AQUAFUZE wussten wir daher, dass wir einen grundlegend anderen materialwissenschaftlichen Ansatz verfolgen mussten – eine stabile, wasserbasierte UV-härtende Tinte zu entwickeln, die wasserlösliche Komponenten vermeidet, bei niedrigen Temperaturen aushärtet und den Einsatz von Grundierungen oder Optimierungsmitteln überflüssig macht. Das ist es, was AQUAFUZE auszeichnet.
Die Emulsion ist der Schlüssel
Wir haben dabei auf Kenntnisse aus anderen Bereichen von Fujifilm zurückgegriffen, einschließlich unserer Arbeit an thermo/druckempfindlichen Aufzeichnungsmaterialien. Dieses interdisziplinäre Denken führte uns zur Emulsionsgestaltung als Ausgangspunkt.
Im Herzen von AQUAFUZE befindet sich eine proprietäre UV-härtende Emulsion. Traditionell sind UV-härtende Monomere extrem wasserempfindlich, was zu einer Degradation oder vorzeitigen Vernetzung führt, wenn sie nicht richtig behandelt werden.
Unser Durchbruch gelang, als wir ein maßgeschneidertes Dispersionsmittel-System entwickelten. Dieses System ermöglicht es uns, UV-reaktive Materialien so einzuschließen, dass sie bis zum genauen Moment der UV-Härtung von Wasser isoliert bleiben. Durch diese Kontrolle konnten wir die von uns benötigte Lagerstabilität und Druckleistung erreichen, und das alles unter Verwendung von energiearmen LED-UV-Lampen zur Härtung.
Warum wir wasserlösliche Photoinitiatoren vermieden haben
Eine der kritischen Entscheidungen, die wir getroffen haben, war, wasserlösliche Photoinitiatoren und Monomere vollständig zu vermeiden. Andere Versuche, UV-Tintensysteme auf Wasserbasis zu entwickeln, haben sich auf diese verlassen, aber aus chemischer Sicht machte ich mir Sorgen um die Risiken.
Abgesehen davon, dass sie relativ teuer sind, neigen wasserlösliche Photoinitiatoren und Monomere dazu, zu leicht mit Wasser zu reagieren, was Probleme im Zusammenhang mit vorzeitiger Zersetzung und Instabilität der Haltbarkeit aufwirft.
Stattdessen haben wir uns als erste in der Branche darauf konzentriert, nicht wasserlösliche Photoinitiatoren und Monomerezu entwickeln. Wir haben hart daran gearbeitet, ein Dispersionsverfahren zu entwickeln, das diese Initiatoren und Monomere stabil und gleichmäßig in der Tinte verteilt. Diese Entscheidung hat sich in Form einer langfristigen Tintenstabilität und einer äußerst zuverlässigen Härtungsleistung ausgezahlt – beides war für den Großformatdruckmarkt unerlässlich.
Lösung praktischer Probleme
Wir wussten, dass AQUAFUZE über das Labor hinaus praktische Produktionsprobleme für Druckanbieter lösen musste. Bei Lösungsmitteltinten können lange Ausgasungszeiten die Weiterverarbeitung verzögern. Latextinten erfordern hohe Härtetemperaturen, was zu Medienverzerrungen führen und die Energiekosten in die Höhe treiben kann.
Mit AQUAFUZE sind die Drucke sofort nach der LED-UV-Härtung fertig für die Weiterverarbeitung, anstatt stundenlang oder sogar einen ganzen Tag warten zu müssen. Die Härtetemperatur ist niedrig, etwa 40 bis 45 Grad Celsius, sodass selbst hitzeempfindliche Substrate problemlos bedruckt werden können.
Eine weitere Funktion, auf die ich stolz bin, ist, dass AQUAFUZE-Tinten keine Grundierungen oder Optimierer benötigen. Die in die Tinte eingebauten Hafteigenschaften sorgen dafür, dass sie direkt aus dem Drucker auf eine Vielzahl von Medien gut haftet. Dies vereinfacht die Arbeitsabläufe und reduziert den gesamten Tintenverbrauch sowie zusätzliche Verbrauchskosten. Darüber hinaus benötigt die Tinte keinen Überzug, wie es bei Latextinte der Fall ist, aufgrund der hohen Haltbarkeit von UV-Tinte..
Wir haben auch sichergestellt, dass die Tintenformulierung geruchsarm ist und keine Kennzeichnung für gefährliche Stoffe trägt, was sie für Bediener sicherer macht.
Da die Chemie hinter AQUAFUZE so anders ist als bei herkömmlichen Tintenstrahktinten, waren die bestehenden Drucker nicht kompatibel. Das bedeutete, dass wir eine Hardwareplattform entwickeln mussten, die die einzigartigen Eigenschaften von AQUAFUZE bewältigen konnte. Dies führte zur Entwicklung der Acuity Triton – des ersten Druckers, der speziell für diese Tinte entwickelt wurde. Natürlich ist das nur der Ausgangspunkt. Wir führen bereits Gespräche über die Erweiterung der AQUAFUZE-Kompatibilität auf andere Plattformen.
Blick in die Zukunft
Derzeit ist die AQUAFUZE-Tinte in den Farben CMYK erhältlich, und wir verzeichnen ein starkes Interesse aus Branchen wie Beschilderung, Wandbekleidung und Fahrzeugbeschriftung. Aber wir bleiben nicht dabei stehen.
Wir erkunden aktiv Optionen für eine Maschine mit höherer Geschwindigkeit/Produktivität, insbesondere für Kunden mit höheren Produktionsanforderungen.
AQUAFUZE wurde als direkte Antwort auf das entwickelt, was Druckanbieter uns seit Jahren sagen: Sie wollen Tinten, die Haltbarkeit und Vielseitigkeit bieten, ohne die Kompromisse der bestehenden Technologien. Ob es darum geht, die Trocknungszeiten zu verkürzen, den Energieverbrauch zu senken oder die Verwendung gefährlicher Chemikalien zu vermeiden, unser Ziel war es immer, echte Kundenprobleme zu lösen.
Durch die Kombination von wasserbasierter Chemie mit UV-Haltbarkeit und Niedrigtemperaturhärtung haben wir mehr als nur eine weitere Tinte entwickelt. Ich glaube wirklich, dass AQUAFUZE eine neue Kategorie der großformatigen Tintenstrahldrucktechnologie darstellt – eine, die das Beste aus beiden Welten vereint.
Da sich die Kundenanforderungen weiterentwickeln, wird die Materialwissenschaft weiterhin zentral für die Tintenstrahllösung sein. AQUAFUZE ist der Beweis dafür, dass man durch eine chemieorientierte Entwicklung von Tinten Lösungen schaffen kann, die wirklich verändern, was in der Druckproduktion möglich ist.
Es war eine spannende Reise, und für uns ist dies erst der Anfang.
AQUAFUZE ink & Acuity Triton
Weitere Informationen über die Großformat-Drucklösungen von Fujifilm:
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