Ο Peter Kiddell της FESPA UK παρέχει μια παρουσίαση των μελανιών που χρησιμοποιούνται στην εκτύπωση γυαλιού και κεραμικών, στο πρώτο μέρος μιας σειράς δύο τμημάτων.

Στο Ηνωμένο Βασίλειο έχουμε μια ιστορία εφαρμογής εικόνων σε όλους τους τύπους γυάλινων και κεραμικών επιφανειών με επίκεντρο κυρίως το Stoke on Trent, όπου όλα τα στοιχεία των τεχνικών έχουν αναπτυχθεί και τελειοποιηθεί.

Εταιρείες όπως η Wedgwood, η Royal Crown Derby, η Royal Doulton κ.λπ. έχουν αναπτύξει μια περήφανη ιστορία εκτύπωσης σε κεραμικά σκεύη με τη χρήση μεταξοτυπίας, ταμποναριστής εκτύπωσης και λιθογραφικής εκτύπωσης. Στο παρόν άρθρο θα εξεταστούν η μεταξοτυπία και η εκτύπωση με ταμπόν.

Πιο πρόσφατα, η τεχνολογία ψηφιακής εκτύπωσης έχει υιοθετηθεί για την εκτύπωση κεραμικών πλακιδίων και τη δημιουργία κεραμικών μεταφορών μικρής παραγωγής. Καμία από αυτές τις διαδικασίες δεν πρέπει να συγχέεται με τη χρήση μελανιών εξάχνωσης που μεταφέρονται σε κεραμικά με επίστρωση πολυεστέρα, γυαλί και άλλα υλικά.

Στις γραφικές εφαρμογές η μηχανική τριβή είναι μια πτυχή και η αντοχή σε χημικές ουσίες είναι μια άλλη. Η προτιμώμενη τεχνική για πολλά χρόνια ήταν η χρήση χρωστικών ουσιών που συντήκονται στην επιφάνεια σε υψηλές θερμοκρασίες. Οι χρωστικές αυτές ήταν ανόργανες.

Καθώς οι περιβαλλοντικές επιπτώσεις της διαδικασίας και οι χρωστικές ουσίες τις κάνουν να χάσουν την προτίμησή τους, οι οργανικές χρωστικές ουσίες που προσκολλώνται στην επιφάνεια γίνονται όλο και πιο δημοφιλείς. Ξεκινώντας από το σημείο ότι η χρωστική ουσία είναι το μέρος του μελανιού που δίνει το χρώμα, ποια είναι η διαφορά;

Ανόργανες χρωστικές ουσίες

Οι ανόργανες χρωστικές προέρχονται από ορυκτές ενώσεις. Συνήθως είναι οξείδια ή άλατα ενός ή περισσότερων μετάλλων. Είναι ανθεκτικές στη θερμοκρασία, το ηλιακό φως, τις χημικές και μηχανικές επιθέσεις. Το μειονέκτημά τους είναι ότι συνήθιζαν να παρασκευάζονται από μόλυβδο, κάδμιο, χρώμιο και άλλα βαρέα μέταλλα μαζί με ψευδάργυρο, κασσίτερο κ.λπ.

Αυτό σημαίνει ότι δυνητικά αποτελούν κίνδυνο για την υγεία και το περιβάλλον. Ορισμένα εξακολουθούν να χρησιμοποιούνται, αλλά τα βαρέα μέταλλα κάδμιο, χρώμιο και μόλυβδος έχουν αντικατασταθεί με πολύ ασφαλέστερα υλικά. Οι ανόργανες χρωστικές ουσίες δεν μπορούν να διαλυθούν σε συμβατικούς διαλύτες.

Οργανικές χρωστικές ουσίες

Οι οργανικές χρωστικές προέρχονται από τα φυτά είτε στη φυσική τους κατάσταση είτε όταν έχουν μετατραπεί σε έλαιο και τα παράγωγά του. Όλες οι χρωστικές περιέχουν άνθρακα, πράγμα που σημαίνει ότι μπορεί να διαμορφωθεί μια σχεδόν απεριόριστη γκάμα χρωμάτων, τα οποία μπορούν να είναι πολύ ζωντανά, ακόμη και φθορίζοντα.

Οι οργανικές χρωστικές ουσίες δεν είναι καλές στο να παρέχουν αληθινό μεταλλικό χρώμα σε αντίθεση με τις ανόργανες χρωστικές ουσίες. Οι οργανικές χρωστικές ουσίες συνήθως διατυπώνονται σε μελάνια που αποτελούνται από ρητίνες και διαλύτες ή, στην περίπτωση των συστημάτων Ultra Violet, χωρίς διαλύτες.

Τα ανόργανα μελάνια ή σμάλτα είναι ένα μείγμα γυάλινων σωματιδίων (frit) χρωστικών ουσιών, διαλυτών, κεριών ή ελαίων και πρόσθετων ουσιών.

Είναι δυνατή η χρήση μεταλλικών χρωστικών σε οργανικές ρητίνες και τα αποτελέσματα μπορεί να είναι κοντά στα σμάλτα, αλλά τα φινιρίσματα καθρέφτη είναι δυνατά μόνο σε εξειδικευμένες εφαρμογές όπου το μεταλλικό μελάνι εκτυπώνεται στο πίσω μέρος ενός γυαλιστερού πλαστικού φύλλου. Αυτό δεν είναι κατάλληλο για εκτύπωση σε γυαλί ή κεραμικό. Εάν θέλετε πραγματικά μεταλλικά χρώματα σε γυαλί ή κεραμικό θα πρέπει να χρησιμοποιήσετε ανόργανο σμάλτο (μελάνι/χρώμα).

Θερμοπλαστικά μελάνια

Εκτός από τους τύπους μελανιών που παρουσιάζονται παραπάνω, όταν χρησιμοποιούνται ανόργανα μελάνια/ελαμίδια, υπάρχει και η δυνατότητα χρήσης του λεγόμενου θερμοπλαστικού μελανιού. Πρόκειται για ένα σύστημα μελανιού που σε θερμοκρασίες περιβάλλοντος είναι ένα στερεό που μοιάζει με κερί.

Όταν η θερμοκρασία αυξάνεται στους 65-70οC (μερικές φορές υψηλότερα) το κερί υγροποιείται και ανάλογα με τη σύνθεση και τη θερμοκρασία του, θα έχει ιξώδες μεταξύ 800 και 2000 Cp. Το θερμοπλαστικό μελάνι είναι ιδιαίτερα χρήσιμο κατά την εκτύπωση πολλαπλών χρωμάτων, καθώς όταν το ζεστό μελάνι έρχεται σε επαφή με το κρύο κεραμικό ή το γυαλί σκληραίνει γρήγορα και έτσι μπορούν να εκτυπωθούν επιπλέον χρώματα.

Η συνήθης μέθοδος θέρμανσης του μελανιού είναι να προ-λιώσει και να χυθεί πάνω σε ένα στένσιλ από χαλύβδινο πλέγμα. Το πλέγμα διαρρέεται από ελεγχόμενο ηλεκτρικό ρεύμα, το οποίο θερμαίνει και διατηρεί το μελάνι σε ρευστή κατάσταση εκτύπωσης.

Το σύστημα είναι τόσο αποδοτικό που είναι δυνατόν να εκτυπώνει πολλαπλά χρώματα σε γυάλινα μπουκάλια με ρυθμούς έως και 7000 ανά ώρα. Είναι απαραίτητο να υπάρχουν τα κατάλληλα μονωμένα πλαίσια πάνω στα οποία τοποθετείται το πλέγμα και ιδιόκτητος εξοπλισμός για τον έλεγχο του ηλεκτρικού ρεύματος που διέρχεται από το πλέγμα. Μην σκεφτείτε να το εγκαταστήσετε χωρίς τη συμβουλή ενός ειδικού!

Η μέθοδος αυτή χρησιμοποιείται επίσης στα κεραμικά. Και στις δύο περιπτώσεις, το εκτυπωμένο αντικείμενο πρέπει να περάσει από καμίνι, αν πρόκειται για γυαλί, ή από κλίβανο, αν πρόκειται για κεραμικό. Τόσο η λερ όσο και ο κλίβανος πρέπει να ελέγχονται πολύ προσεκτικά όσον αφορά την ταχύτητα, με λερ, το προφίλ θερμοκρασίας και την εσωτερική ατμόσφαιρα, διαφορετικά τα χρώματα αλλάζουν και οι εικόνες παραμορφώνονται.

Η χρήση ανόργανων σμάλτων, τα οποία είναι είτε θερμοπλαστικά είτε υγρά, μπορεί να καταναλώσει μεγάλη ποσότητα ενέργειας. Μια πολύ φθηνότερη εναλλακτική λύση είναι η χρήση οργανικών μελανιών με βάση χρωστικές ουσίες, τα οποία δεν λιώνονται με υαλοπίνακες στην επιφάνεια του γυαλιού, του κεραμικού ή κάτω από το υάλωμα.

Οι οργανικές χρωστικές ουσίες δεν θα άντεχαν τις θερμοκρασίες που θα έλιωναν τη γυάλινη φρίτα στο μελάνι, αλλά απαιτούν ένα κλάσμα της ενέργειας για να σκληρυνθούν.

Τα μελάνια οργανικής βάσης που σκληραίνονται με θερμότητα που χρησιμοποιούνται σε αυτή την εφαρμογή είναι τα αντιδραστικά μελάνια που χρησιμοποιούν καταλύτη για να επιτύχουν μια σκληρή επιφάνεια ανθεκτική στα χημικά και τα μελάνια ψησίματος που χρειάζονται αυξημένες θερμοκρασίες 120 έως 150’C που πυροδοτούν μια χημική αντίδραση.

Τα συστήματα μελανιών σκλήρυνσης με υπεριώδη ακτινοβολία κερδίζουν σημαντικά έδαφος στη διακόσμηση γυαλιού. Η άμεση σκλήρυνση με υπεριώδη ακτινοβολία σημαίνει ότι είναι δυνατή η χρήση πολλών χρωμάτων και η πρόσφυση, μαζί με τη χημική αντοχή, είναι τέτοια που τα αντικείμενα που εκτυπώνονται με αυτό το σύστημα θα αντέξουν πολλές φορές το πλύσιμο των πιάτων.

Μπουκάλια, ποτήρια και άλλα γυάλινα αντικείμενα εκτυπώνονται πλέον με αυτόν τον τρόπο, αλλά δεν θα σας δώσει τη γυαλάδα καθρέφτη που επιτυγχάνεται με ανόργανες μεταλλικές χρωστικές ουσίες. Τα μελάνια σκλήρυνσης UV δεν μπορούν να εφαρμοστούν για εφαρμογές κάτω από το υάλωμα, καθώς οι χρωστικές ουσίες θα καταστρέφονταν από το ψήσιμο του υαλώματος.