De la décoration des véhicules à l'impression des textiles, en passant par l'emballage et l'électronique imprimée, il n'existe pratiquement aucune industrie qui ne soit pas positivement influencée par le changement radical de la technologie d'impression industrielle. Les progrès récents dans le domaine des fluides à viscosité plus élevée devraient favoriser leur adoption dans de nouvelles applications industrielles, les fabricants étant désormais en mesure d'exploiter une multitude d'opportunités.
Les possibilités d’une meilleure personnalisation des produits, d’une durabilité et d’une réduction des coûts dans la fabrication et l’industrie se traduiront par d’énormes avantages commerciaux dans de nombreux secteurs. Auparavant entièrement dominée par les processus de dépôt analogiques, la nouvelle technologie d’impression est la clé pour libérer le potentiel à tous les niveaux.
Notre expert manufacturier et industriel, Peter Brown, donne un aperçu de quelques applications où, selon lui, les impacts les plus importants seront réalisés, allant de la fabrication additive (impression 3D) à la décoration de transport, des textiles à l'emballage, en passant par l'impression de sécurité et l'électronique imprimée. autant de domaines dans lesquels ces avancées devraient avoir un impact commercial significatif.
Tout d'abord, un peu de contexte
L’impression numérique – le plus souvent le jet d’encre industriel – est devenue une réussite retentissante au cours des 30 dernières années et constitue désormais un outil indispensable dans de nombreuses applications.
La décoration de toutes sortes de supports est un domaine de réussite évident, notamment les carreaux de céramique, le papier, le plastique, le verre, le métal et le textile, pour n'en citer que quelques-uns. Plus récemment, le jet d’encre a été utilisé dans des applications de fabrication additive.
Les nouvelles avancées dans la technologie d’impression numérique offrent des opportunités majeures pour l’industrie manufacturière et l’industrie
Les avantages techniques du jet d'encre industriel sont évidents : la possibilité d'imprimer de manière additive, goutte à goutte à la demande, offre une grande flexibilité et une plus grande durabilité grâce à une utilisation réduite d'encres par rapport à l'impression conventionnelle.
Néanmoins, la pénétration du jet d'encre dans de nombreux marchés et applications intéressants a été empêchée par des restrictions bien connues sur les types de fluides pouvant être éjectés, la plus importante étant que la viscosité doit être maintenue faible - généralement inférieure à 30 cP, en dans certains cas, encore moins.
Cette limitation a un effet profond sur la chimie du fluide qui peut être éjecté et c'est pourquoi le jet d'encre a été limité dans son adoption à quelques applications seulement. Les fluides fonctionnels – fluides qui ont des propriétés utiles au-delà de la simple coloration – nécessitent généralement des ingrédients qui font augmenter la viscosité bien au-delà de 30 cP.
Par exemple, les peintures et les encres peuvent contenir des pigments similaires, mais les peintures contiennent des liants, des agents de réticulation, des promoteurs d'adhérence et autres qui transforment le fluide en un liquide hautement fonctionnel et plus visqueux que nous connaissons tous.
Les nouvelles avancées dans la technologie d’impression numérique offrent des opportunités majeures pour l’industrie manufacturière et l’industrie
Les fluides à viscosité plus élevée offrent également d’autres avantages. Par exemple, ils stabilisent les particules de densité plus élevée, ce qui élargit encore la gamme de fluides pouvant être éjectés. Les fluides à viscosité plus élevée permettent également une charge plus élevée en solides, en réduisant le volume de fluide porteur requis pour atteindre une viscosité imprimable.
Étant donné que les coûts de l’encre constituent souvent la contribution la plus importante au coût total d’un objet imprimé, il s’agit d’une économie importante. C'est le cas depuis les débuts du jet d'encre industriel au début des années 1990. Jusqu'à maintenant.
Progrès récents en matière d’encre à viscosité plus élevée
Récemment, Xaar a lancé ses têtes d'impression 2002 qui tirent parti de processus de fabrication améliorés pour fournir une impression et un revêtement fiables et de haute qualité à un coût raisonnable. La tête est dotée d'un chemin d'encre à flux continu, présente une grande uniformité et intègre la technologie High Laydown de Xaar, ce qui signifie qu'elle est parfaitement adaptée à un large éventail d'applications industrielles.
Ce qui est sans doute le plus important, c'est que Xaar a démontré que ces têtes d'impression, grâce à sa technologie à ultra haute viscosité, sont capables d'imprimer des encres présentant des viscosités allant jusqu'à 100 cP. De plus, ces têtes peuvent tolérer des températures élevées, ce qui signifie que la viscosité à température ambiante pourrait être encore plus élevée, peut-être 100 s cP, selon le fluide.
Dans le cadre d'une autre avancée récente, Xaar a également lancé l'année dernière sa tête d'impression Aquinox, ce qui signifie que la technologie Xaar peut non seulement gérer les encres à haute viscosité, mais qu'elle est également compatible avec les supports aqueux. Cela lève une autre restriction importante sur la formulation des encres.
L’impact de ces avantages est discuté plus loin. Cependant, pour certaines applications, il existe une alternative qui permet également d'obtenir une impression numérique à haute viscosité.
Une alternative au jet d'encre industriel - valvejet
Lorsque les gens pensent aux technologies industrielles de dépôt numérique, ils pensent généralement que le jet d’encre est la seule technologie disponible. Ce n’est pas tout à fait vrai : Valvejet est une technologie alternative qui existe depuis plus de 30 ans et qui éjecte également des gouttelettes à la demande.
Cette technologie a été initialement développée pour la décoration numérique de tapis, qui nécessite que les gouttelettes soient projetées avec une grande impulsion pour pénétrer dans les poils profonds du tapis. Pour ce faire, Valvejet met sous pression la cavité derrière la buse, puis ouvre et ferme rapidement une vanne pour éjecter une gouttelette.
Les nouvelles avancées dans la technologie d’impression numérique offrent des opportunités majeures pour l’industrie manufacturière et l’industrie
Initialement, les têtes à jet de valve avaient une densité de buses exceptionnellement faible (1 à 2 buses par pouce) et éjectaient de grosses gouttelettes (jusqu'à des microlitres). Récemment, les développements ont vu la densité des buses augmenter et la taille des gouttelettes diminuer, ce qui signifie qu'il est désormais réaliste de considérer cette technologie comme une technologie potentielle pour les technologies industrielles de dépôt numérique en dehors de la décoration des tapis.
Le plus grand avantage du jet d'encre par rapport au jet d'encre industriel est qu'il peut imprimer des fluides avec une viscosité beaucoup plus élevée que le jet d'encre industriel à 1 000 scP – bien plus élevée que ce que même les têtes Xaar 2002 peuvent atteindre. De plus, les systèmes d'alimentation en fluide et l'électronique d'entraînement seront probablement plus simples, réduisant ainsi les coûts de développement et d'investissement.
Le plus gros inconvénient du valvejet est la taille des gouttelettes plus grande que celle du jet d’encre, ce qui se traduit par une résolution et une fréquence d’éjection inférieures. Cependant, si votre application peut tolérer cette restriction, cela pourrait bien être la meilleure option.
De nouvelles opportunités pour le dépôt numérique
Le résultat de ces développements récents est que les chimistes de formulation disposent d’une marge considérablement plus grande pour explorer la chimie et la fonctionnalité des encres, ouvrant ainsi de nouvelles opportunités importantes pour le dépôt numérique. Par exemple, des polymères avec des chaînes plus longues ou des poids moléculaires plus élevés pourraient être incorporés dans les encres, permettant d'améliorer l'adhérence, la dureté, l'élasticité, les propriétés barrières ou les propriétés optiques.Nous discutons ici de certaines des applications que nous avons envisagées, mais nous espérons que d’autres applications apparaîtront à mesure que les gens prendront conscience de la puissance de ces nouveaux développements.
Industrie de l'emballage - des processus meilleurs et plus efficaces
Le secteur de l'emballage a adopté l'impression numérique avec enthousiasme, le jet d'encre continu et le jet d'encre industriel remplaçant la flexographie et la sérigraphie dans de nombreuses applications. Il existe néanmoins des limites et les nouveaux développements dans les domaines du jet d'encre et du jet à valve pourraient être très attractifs pour cette industrie.
- Le dépôt de vernis de surimpression est une étape critique dans de nombreuses applications, notamment l’impression sur carton ondulé. Malheureusement, les meilleurs OPV sont trop visqueux pour le jet d’encre et l’impression anilox est souvent utilisée – une sérieuse limitation lorsque le reste du flux de travail a été numérisé. L’adoption des approches décrites ici pourrait permettre d’obtenir un processus permettant d’envisager des vernis présentant une plus grande variété de compositions chimiques. Cela pourrait offrir une meilleure adhérence, une meilleure brillance, une meilleure protection UV, etc.
- De nombreux pigments à effets spéciaux sont trop gros pour être imprimés au jet d’encre. Il s'agit notamment de pigments nacrés, irisés et métalliques qui ne peuvent être imprimés qu'avec des techniques analogiques. En utilisant des supports plus visqueux, ces pigments pourraient être suffisamment stabilisés pour être imprimés numériquement, très probablement par valvejet.
Impression de sécurité - meilleure assurance et personnalisation
Comme pour les pigments spéciaux destinés aux emballages, de nombreux pigments de sécurité sont gros et ne peuvent pas être imprimés à l’aide d’un jet d’encre industriel qui nécessite que la taille des particules soit inférieure à 1 µm. Cependant, pour certaines applications, la possibilité d’utiliser des viscosités plus élevées devrait permettre de stabiliser et d’imprimer des pigments plus gros. Le dépôt personnalisé de tels pigments pourrait être transformateur – permettant d’encapsuler des couches de sécurité supplémentaires.
Article de Peter Brown (42T)