Peter Kiddell z FESPA UK przedstawia zestawienie atramentów stosowanych w druku na szkle i ceramice w pierwszej z dwóch części serii.

W Wielkiej Brytanii mamy historię nakładania obrazów na wszelkiego rodzaju powierzchnie szklane i ceramiczne, głównie skupione wokół Stoke on Trent, gdzie wszystkie elementy technik zostały opracowane i udoskonalone.

Firmy takie jak Wedgwood, Royal Crown Derby, Royal Doulton itp. rozwinęły dumną historię drukowania na wyrobach ceramicznych przy użyciu sitodruku, tampodruku i druku litograficznego. W tym artykule zajmiemy się sitodrukiem i tampodrukiem.

W ostatnich czasach technologia druku cyfrowego została przyjęta do drukowania płytek ceramicznych i tworzenia krótkoseryjnych transferów ceramicznych. Żadnego z tych procesów nie należy mylić z wykorzystaniem atramentów sublimacyjnych, które są przenoszone na ceramikę powlekaną poliestrem, szkło i inne materiały.

W zastosowaniach graficznych ścieranie mechaniczne to jeden aspekt, a odporność na chemikalia to drugi. Przez wiele lat preferowaną techniką było stosowanie pigmentów, które są stapiane z powierzchnią w wysokich temperaturach. Pigmenty te były nieorganiczne.

Ponieważ wpływ procesu na środowisko i pigmenty sprawiają, że wypadają one z łask, coraz bardziej popularne stają się pigmenty organiczne, które przylegają do powierzchni. Zaczynając od tego, że pigment jest częścią atramentu, która nadaje kolor, jaka jest różnica?

Pigmenty nieorganiczne

Pigmenty nieorganiczne pochodzą ze związków mineralnych. Zazwyczaj są to tlenki lub sole jednego lub więcej metali. Są odporne na temperaturę, światło słoneczne, czynniki chemiczne i mechaniczne. Ich wadą jest to, że kiedyś były wytwarzane z ołowiu, kadmu, chromu i innych metali ciężkich, a także cynku, cyny itp.

Oznacza to, że stanowią one potencjalne zagrożenie dla zdrowia i środowiska. Niektóre z nich są nadal używane, ale metale ciężkie takie jak kadm, chrom i ołów zostały zastąpione znacznie bezpieczniejszymi materiałami. Pigmenty nieorganiczne nie rozpuszczają się w konwencjonalnych rozpuszczalnikach.

Pigmenty organiczne

Pigmenty organiczne pochodzą z roślin w stanie naturalnym lub po przetworzeniu na olej i jego pochodne. Wszystkie pigmenty zawierają węgiel, co oznacza, że można uzyskać niemal nieograniczoną gamę kolorów, które mogą być bardzo żywe, a nawet fluorescencyjne.

W przeciwieństwie do pigmentów nieorganicznych, pigmenty organiczne nie są w stanie zapewnić prawdziwego metalicznego koloru. Pigmenty organiczne są zwykle formułowane w tuszach, które składają się z żywic i rozpuszczalników lub, w przypadku systemów Ultra Violet, bez rozpuszczalników.

Nieorganiczne farby lub emalie są mieszaniną cząstek szkła (fryty), pigmentu, rozpuszczalników, wosków lub olejów i dodatków.

Możliwe jest użycie metalicznych pigmentów w żywicach organicznych, a efekty mogą być zbliżone do emalii, ale lustrzane wykończenia są możliwe tylko w specjalistycznych zastosowaniach, w których metaliczny atrament jest drukowany na tylnej stronie plastikowego arkusza o wysokim połysku. Nie nadaje się to do drukowania na szkle lub ceramice. Jeśli chcesz uzyskać prawdziwy metaliczny efekt na szkle lub ceramice, będziesz musiał użyć nieorganicznej emalii (atramentu/koloru).

Farby termoplastyczne

Oprócz typów atramentów przedstawionych powyżej, w przypadku stosowania nieorganicznych atramentów/emalii istnieje możliwość użycia tak zwanego atramentu termoplastycznego. Jest to system atramentu, który w temperaturze otoczenia jest woskiem podobnym do ciała stałego.

Po zwiększeniu temperatury do 65-70oC (czasami wyższej) wosk upłynnia się i w zależności od jego składu i temperatury będzie miał lepkość od 800 do 2000 Cp. Tusz termoplastyczny jest szczególnie przydatny podczas drukowania wielokolorowego, ponieważ gdy ciepły tusz styka się z zimną ceramiką lub szkłem, szybko twardnieje, dzięki czemu można nadrukować dodatkowe kolory.

Normalną metodą podgrzewania atramentu jest jego wstępne roztopienie i wylanie na szablon wykonany ze stalowej siatki. Przez siatkę przepływa kontrolowany prąd elektryczny, który podgrzewa i utrzymuje atrament w stanie płynnego druku.

System jest tak wydajny, że możliwe jest drukowanie wielu kolorów na szklanych butelkach z prędkością do 7000 na godzinę. Konieczne jest posiadanie odpowiednich izolowanych ram, na których montowana jest siatka, oraz opatentowanego sprzętu do kontrolowania prądu elektrycznego przepływającego przez siatkę. Nie należy rozważać montażu tego urządzenia bez porady specjalisty!

Metoda ta jest również stosowana w przypadku ceramiki. W obu przypadkach wydrukowany przedmiot musi przejść przez lehr w przypadku szkła lub piec, jeśli jest to ceramika. Zarówno lehr, jak i piec muszą być bardzo dokładnie kontrolowane pod względem prędkości, profilu temperatury i atmosfery wewnętrznej, w przeciwnym razie kolory ulegną zmianie, a obrazy zniekształcą się.

Stosowanie nieorganicznych emalii, które są termoplastyczne lub płynne, może zużywać dużo energii. Znacznie tańszą alternatywą jest stosowanie farb na bazie pigmentów organicznych, które nie są wtapiane przez fryty szklane na powierzchnię szkła, ceramiki lub pod szkliwo.

Pigmenty organiczne nie wytrzymałyby temperatur, które stopiłyby szklaną frytę w tuszu, ale wymagają ułamka energii do utwardzenia.

Atramenty na bazie organicznej, które są utwardzane przez ciepło, stosowane w tym zastosowaniu to atramenty reaktywne, które wykorzystują katalizator do uzyskania twardej powierzchni odpornej na chemikalia oraz atramenty do wypalania, które wymagają podwyższonej temperatury od 120 do 150’C, która wywołuje reakcję chemiczną.

Systemy atramentów utwardzanych promieniowaniem ultrafioletowym zyskują coraz większą popularność w dekoracji szkła. Natychmiastowe utwardzanie UV oznacza, że możliwe jest uzyskanie wielu kolorów, a przyczepność i odporność chemiczna sprawiają, że przedmioty wydrukowane przy użyciu tego systemu wytrzymają wielokrotne mycie w zmywarce.

Butelki, szklanki i inne szklane przedmioty są obecnie drukowane w ten sposób, ale nie daje to lustrzanego połysku metalicznego, który można uzyskać za pomocą nieorganicznych pigmentów metalicznych. Atramenty utwardzane promieniami UV nie mogą być stosowane do aplikacji pod glazurą, ponieważ pigmenty zostałyby zniszczone przez wypalanie glazury.