Peter Kiddell van FESPA UK geeft een overzicht van inkten die worden gebruikt bij het printen van glas en keramiek, in het eerste van een tweedelige serie.

In het Verenigd Koninkrijk hebben we een geschiedenis in het aanbrengen van afbeeldingen op alle soorten glazen en keramische oppervlakken, voornamelijk gecentreerd rond Stoke on Trent waar alle elementen van de technieken zijn ontwikkeld en verfijnd.

Bedrijven zoals Wedgwood, Royal Crown Derby, Royal Doulton enz. hebben een trotse geschiedenis opgebouwd in het bedrukken van keramisch aardewerk met zeefdruk, tampondruk en lithodruk. Zeefdruk en tampondruk komen in dit artikel aan bod.

Meer recentelijk is digitale printtechnologie gebruikt voor het printen van keramische tegels en het maken van keramische transfers in kleine oplagen. Geen van deze processen moet worden verward met het gebruik van sublimatie-inkten die worden overgebracht op keramiek met polyestercoating, glas en andere materialen.

In grafische toepassingen is mechanische slijtage één aspect en bestendigheid tegen chemicaliën een ander. Jarenlang werd de voorkeur gegeven aan pigmenten die bij hoge temperaturen met het oppervlak werden versmolten. Deze pigmenten waren anorganisch.

Nu de milieu-impact van het proces en de pigmenten ervoor zorgen dat ze uit de gratie raken, worden organische pigmenten die zich aan het oppervlak hechten steeds populairder. Uitgaande van het punt dat pigment het deel van de inkt is dat de kleur geeft, wat is dan het verschil?

Anorganische pigmenten

Anorganische pigmenten zijn afgeleid van minerale verbindingen. Gewoonlijk zijn het oxides of zouten van een of meer metalen. Ze zijn bestand tegen temperatuur, zonlicht, chemische en mechanische aantasting. Hun nadeel is dat ze vroeger werden gemaakt van lood, cadmium, chroom en andere zware metalen, samen met zink, tin enz.

Dit betekent dat ze een potentieel gevaar vormen voor de gezondheid en het milieu. Sommige worden nog steeds gebruikt, maar de zware metalen cadmium, chroom en lood zijn vervangen door veel veiligere materialen. Anorganische pigmenten kunnen niet worden opgelost in conventionele oplosmiddelen.

Organische pigmenten

Organische pigmenten zijn afkomstig van planten in hun natuurlijke staat of wanneer ze zijn omgezet in olie en derivaten daarvan. De pigmenten bevatten allemaal koolstof, wat betekent dat er een bijna onbeperkte reeks kleuren kan worden geformuleerd, die zeer levendig kunnen zijn, zelfs fluorescerend.

Organische pigmenten zijn niet goed in het leveren van echte metallic kleuren, in tegenstelling tot anorganische pigmenten. Organische pigmenten worden normaal geformuleerd in inkten die bestaan uit harsen en oplosmiddelen of, in het geval van Ultra Violet systemen, zonder oplosmiddelen.

Anorganische inkten of emailles zijn een mengsel van glasdeeltjes (frit) pigment, oplosmiddelen, wassen of oliën en additieven.

Het is mogelijk om metaalpigmenten in organische harsen te gebruiken en de effecten kunnen dicht in de buurt komen van emailles, maar de spiegelende afwerkingen zijn alleen mogelijk in specialistische toepassingen waarbij de metallic inkt op de achterkant van een hoogglanzende kunststofplaat wordt gedrukt. Dit is niet geschikt voor het printen op glas of keramiek. Als je echte metallics op glas of keramiek wilt, moet je anorganisch email (inkt/kleur) gebruiken.

Thermoplastische inkten

Naast de soorten inkten die hierboven worden getoond, is er bij het gebruik van anorganische inkten/emels ook een optie om gebruik te maken van wat bekend staat als Thermoplastische inkt. Dit is een inktsysteem dat bij omgevingstemperatuur een wasachtige vaste stof is.

Wanneer de temperatuur wordt verhoogd tot 65-70oC (soms hoger) wordt de was vloeibaar en heeft deze, afhankelijk van de samenstelling en temperatuur, een viscositeit tussen 800 en 2000 Cp. Thermoplastische inkt is vooral handig bij het printen van meerdere kleuren, want als de warme inkt in contact komt met het koude keramiek of glas, wordt hij snel hard zodat er extra kleuren kunnen worden overgedrukt.

De normale methode om de inkt te verwarmen is om het voor te smelten en het op een sjabloon van staalgaas te gieten. Door het gaas wordt een gecontroleerde elektrische stroom geleid, die de inkt verwarmt en in een vloeibare afdruktoestand houdt.

Het systeem is zo efficiënt dat het mogelijk is om meerdere kleuren op glazen flessen te printen met snelheden tot 7000 per uur. Het is noodzakelijk om de juiste geïsoleerde frames te hebben waarop het gaas wordt gemonteerd en eigen apparatuur om de elektrische stroom door het gaas te regelen. Overweeg dit niet zonder advies van een specialist!

Deze methode wordt ook gebruikt op keramiek. In beide gevallen moet het bedrukte voorwerp door een lehr in het geval van glas of door een oven als het keramiek is. Zowel een lehr als een oven moeten zeer zorgvuldig worden gecontroleerd wat betreft snelheid, lehr, temperatuurprofiel en interne atmosfeer, anders veranderen kleuren en vervormen afbeeldingen.

Het gebruik van anorganische emailles, die thermoplastisch of vloeibaar zijn, kan veel energie kosten. Een veel goedkoper alternatief is het gebruik van organische inkt op pigmentbasis die niet door glasfrit op het oppervlak van het glas, keramiek of onder het glazuur wordt gesmolten.

Organische pigmenten zouden niet bestand zijn tegen de temperaturen om het glasfrit in de inkt te smelten, maar ze hebben een fractie van de energie nodig om uit te harden.

Organische inkten die worden uitgehard door warmte die in deze toepassing worden gebruikt, zijn reactieve inkten die een katalysator gebruiken om een hard chemisch bestendig oppervlak te krijgen en bakkende inkten die verhoogde temperaturen van 120 tot 150’C nodig hebben om een chemische reactie op gang te brengen.

Ultraviolet uithardende inktsystemen krijgen steeds meer voet aan de grond in glasdecoratie. Onmiddellijke UV-uitharding betekent dat meerdere kleuren mogelijk zijn en dat de hechting en chemische weerstand zodanig zijn dat producten die met dit systeem worden bedrukt vele malen de vaatwasser kunnen weerstaan.

Flessen, glazen en andere glazen voorwerpen worden nu op deze manier bedrukt, maar het geeft je niet de spiegelglans metallics die je kunt bereiken met anorganische metaalpigmenten. UV-uithardende inkten kunnen niet worden toegepast voor onderglazuur toepassingen omdat de pigmenten vernietigd zouden worden door het bakken van het glazuur.