SISTEMUL DE IMPRIMARE CU JET

1. Noiuni introductive

Fa de tehnologiile clasice de imprimare a materialului textil, imprimarea prin

tehnologia non - impact prezint o serie de avantaje considerabile , cum ar fi: scurtarea

lanului intermediar ntre proiectantul desenului de imprimat i produsul final - ceea ce aduce

economii, acurateea desenului i calitatea acestuia sunt considerabil mrite prin transferul

direct al informaiei de pe calculatorul pe care a fost creat .

Principiul de baz n imprimarea cu jet este realizarea unui model imprimat pe

materialul textil folosind ca utilaj o imprimant ink-jet (cu jet de colorant), i avnd ca

surs a desenului o machet-model creat pe computer fie prin procedeul CAD (Computer

Aided Design) fie prin intermediul unor programe de creaie grafic delicate .

Tehnologiile de imprimare non-impact disponibile n momentul de fa se pot clasifica

n :

- imprimare cu jet de cerneal ( Ink -jet ) ;

- imprimare prin transfer termic ;

- imprimare electrofotografic ;

- imprimare electrostatic ;

- imprimare magnetic .

O importan deosebit pentru utilizrile n imprimarea materialelor o are tehnologia

cu jet de colorant care permite contactul direct al colorantului cu materialul textil , spre

deosebire de celelalte metode ce utilizeaz un intermediar, de exemplu tonerul, developerul,

plcile fotografice.

ntregul sistem de imprimare cu jet de cerneal este proiectat pe suprafaa substratului

ca nite serii de picturi coerente i controlate, de aceea este impropriu s se foloseasc

termenul tiprirea spray cum se face cteodat.

Imprimarea textilelor cu jet a nceput n 1970, scopul fiind dezvoltarea unui sistem de

imprimare non contact i producerea unor modele multicolore folosind date digitale.

Avantajete poteniale ale producerii rapide de modele de separare a culorilor folosind sistemul

modelului CAD (Designul Asistat de Computer) fr necesitatea producerii imagini, cuplate

cu abilitatea de scimbare a abloanelor aproape instantaneu, au aprut la nceput foarte

atractive. Oricum investiiile cu capital mare au temperat entuziasmul industriei pentru noua

tehnologie. Coloranii folosii n imprimare cer o selecie special dar nu au fost dezvoltai

specific pentru aceast aplicare

Cum majoritatea imprimantelor cu jet de cerneal au fost fcute pentru imprimarea

hrtiei, termenii ntlnii spre exemplu n instruciunile tehnice sunt mult mai legai dect cei

utilizai n industria reprografic dect cei utilizai pentru imprimarea pe textile. Aceast

referire este fcut mai degrab la tonere i cerneluri dect la colorani, pigmeni i paste de

tiprit. Similar rezoluia de imprimare i viteza sunt definite n puncte / inch i

caractere/secund sau chiar pagini/minut mai degrab metri /minut. Diferitele sectoare de

pia n care imprimarea cu jet poate fi introdus nlocuiete cu succes diferite cerine

tehnologice ale caracteristicilor mecanismelor de producere ale picturii de cerneal (tab.1) i

acestea au afectat n mare msur nenumratele soluii gsite pentru maini care ar fi putut fi

n cele din urm produse n scop comercial.

Tabel 1. Cerinele imprimrii cu jet de cerneal pentru diferite substraturi

Covoare Textile Hrtie

Definiia (d.p.i.)

Viteza substratului (m/min)

Frecvena de funcionare (kHz)

Valorile pulsului (ms)

Volumul de pictur (pl)

12 20

5 15

5 20 X 10-2

1 10 X 103

1 5 X 106

60 100

25 60

1 4

100 500

1-5 X 103

150 400

50 200

3 20(a)

10 100

100 500

Exist dou tipuri de imprimante Ink-jet:

- rezoluie slab: 40 linii /inch; este bazat pe un sistem specific de control al valvelor ce

ejectez cerneala , nefcnd obiectul aplicaiilor n industria textil.

- rezoluie fin: pn la 300-400 linii /inch; prin tehnologia de construcie aceastea se mpart n

dou tipuri,:

-CS ( Continous Stream )

-DOD (Drop On Demand)

Tehnologiile cu jet de cerneal utilizate la ora actual n lume i firmele productoare de

imprimante sunt prezentate n schema din figura 1.

Tehnologia CS (Curent continuu) Tehnologia DOD (Pictur la cerere)

Raster Scan Jet Binar Piezoelectric Termic

(Texot) (Stork, Scitex) (Xaar, Trident,

Epson, Sciren,

Tektronix, Spectro)

(Canon, HP)

Figura 1. Tehnologii de imprimare cu jet

Sistemul cu jet CS este cel mai potrivit penru utilizare ndelungat sau acolo unde

rezoluia nalt i viteza mare a desenului sunt eseniale. Imprimantele DOD sunt de obicei

preferate pentru costurile mai mici i utilizarea intermitent.

2.Compoziia cernelii de imprimat

Cerneala folosit n imprimantele cu jet trebuie s respecte anumite criterii fizice i

chimice foarte stricte . Au fost utilizai, folosind o imprimant Ink-jet circa 50 de colorani

reactivi lichizi disponibili pe pia.

Compoziia cernelurilor trebuie s aib proprieti specifice care s permit formarea

optim a picturii , compatibilitatea pentru mai multe tipuri de imprimante realizarea unei

imagini , a unui contur i a unei culori excelent definite .Proprietile cernelii i influena

specific pe care o exercit snt prezentate n tabelul nr.2. Pentru ca rezultatul imprimrii

InkJet s fie comparabil cu cel al imprimrii cu abloane plane sau rotative , formulele

chimice ale coloranilor reactivi utilizai trebuie s fie foarte apropiate .

Tabelul nr.2

Proprietile cernelii Zona de influen

Tensiunea superficial Compatibilitatea ntre imprimante

Viscozitatea Formarea stabil a picturii

Conductivitatea Necontaminarea particulelor

pH Nedepunerea de crust pe duze

Coroziune redus

Puritatea colorantului Durata mrit de utilizare a duzelor

3.Tehnologia tip CS

n cazul imprimantelor Ink-jet construite n sistem CS, soluia care conine

colorantul este trimis, la presiune nalt, printr-o mic duz; fluxul de cerneal emergent este

divizat n mici picturi ce pot fi ncrcate electric selectiv, apoi deflectate la trecerea printre

plcile unui sistem tip condensator, alimentat la curent de nalt tensiune .

Tehnologia tip CS se aplic la dou tipuri specifice de imprimante :

- metoda Raster Scan;

- sistemul Jet Binar.

Metoda Raster Scan

Picturile de cerneal trec printr-un electrod de ncrcare ce le ncarc sau nu selectiv,

n funcie de semnalul analog de modulare pe care l primete. Acest semnal este modulat

funcie de structura desenului ce urmeaz a fi imprimat, structur ce a fost scanat de pe

machet, fiind transferat digital.

Picturile care au fost ncrcate corespund desenului ce urmeaz a fi imprimat fiind

deflectate ctre substratul textil; picturile nencrcate corespund zonelor albe ale desenului,

fiind colectate ntr-un rezervor (fig.2.)

Fig.2. Metoda Raster Scan

1-rezervor cu cerneal;2-electrod ncrcare; 3-modulare semnal electric;

4-plci deflectoare;5-semnal modulat; 6-traiectoria particulelor ncrcate; 7-rezervor picturi

nencrcate; 8-material textil; 9-desen imprimat

Sistemul jet binar

Diferena esenial fa de metoda Raster Scan este faptul c, aici, picturile

nencrcate formeaz desenul, iar cele ncrcate snt colectate ntr-un rezervor. ncrcarea sau

lipsa ncrcrii electrice este comandat similar, funcie de structura digital a imaginii

scanate (fig.3).

Fig.3. Sistemul Jet Binar

1-transformator; 2-electrod ncrcare electric; 3-plci de deflexie; 4- picturi

nencrcate; 5- material textil; 6-tambur; 7-picturi ncrcate; 8-rezervor picturi

ncrcate; 9- material textil imprimat

4.Tehnologia DOD (Pictur la cerere)

Prin aceast tehnologie se produce o pictur la cerere i aceasta este mprtiat pe

suportul textil. Picturile nu sunt ncrcate electric. Aceast tehnologie se aplic prin dou

procedee:

cu tehnologie buble jet (excitaie termic).(fig.4)

cu traductor piezoelectric;(fig.5)

Fig.5. Sistemul Buble jet

Fig. 5. Sistemul cu traductor piezoelectric

Fa de tehnologia CS, doar o pictur pe pixel poate fi realizat, pe cnd la CS, pn

la 15 picturipot fi direcionate pe fiecare pixel, fiecare dintr-o culoare, realiznd semitonuri

reale.

La tehnologia DOD, semitonurile sunt formate utiliznd o matrice de puncte pentru a

forma un super pixel, numit i raster/gril.

Sisteme semiindustriale i industriale de imprimare cu jet de cerneal

( InkJet)

n ultimii 25 de ani, numeroase proiecte de cercetare au fost abordate n ntrega lume.

Prima imprimant cu jet de colorant cu aplicaie n industria textil a fost construit n fosta

RDG, dar fiabilitatea era redus.

Una din primele imprimante competitive n producie a fost dezvoltat la ICI, n anii

70 folosind tehnologia CS. Acest tip de imprimant era destinat imprimrii n culori, putnd

atinge o rezoluie de pn la 100 linii / inch .

n paralel , alte proiecte erau dezvoltate. La CSIRO, n Australia, s-a produs o

imprimant tip CS, distribuit prin WILCOM Ltd., Sydney. n SUA a fost lansat de

BURLINGTON CORPORATION o imprimant ce putea prelucra materiale pe o lime de

pn la 2 m.

n anii 80, un proiect finanat de SEIREN Japonia, bazat pe tehnologia CS, a fost

prezentat i discutat mpreun cu alte patente legate de aceast tehnologie ; acest tip de maini

imprim i n prezent , pe lime maxim , la fabrica din Fukui a companiei .

n 1991 a fost anunat o colaborare ntre CANON, pentru partea de computerizare,

KANEBO pentu suporturile textile i TOSHIN pentru partea de utilaj , avnd ca scop

producerea unei imprimante competitive.

Proiectul EUREKA a fost, de asemenea, lansat ntre STORK, Universitatea LUND din

Suedia i SWEDISH MATCH, avnd ca obiectiv producerea unei imprimante tip CS.

Primul sistem comercial pentru imprimarea cu jet a materialelor textile a fost lansat la

ITMA 91 Hanovra de ctre STORK, prin imprimanta TruColor. Tehnologia este de tip CS,

folosind metoda binar, proces fundamentat de Hertz i Samuelson.

O soluie de colorant, care conine colorant reactiv este pompat printr-o duz cu

diametrul de 14,4 microni. Fluxul continuu de colorant este separat n picturi la o modulare

n frecven de 625 kHz, ceea ce nseamn c 625.000 de picturi de colorant sunt formate n

fiecare secund .

Picturile trec printre plcile ce pot fi sau nu pot fi ncrcate, funcie de rolul destinat

picturilor, de a fi deflectate n rezervor sau de a trece nestinghierite (cele nencrcate) - spre

materialul de imprimat .

Grupurile de picturi (de la 0 la 15 ) pentru fiecare pixel (0,10,1 mm) dau astfel o

variaie de l6 tonuri de gri sau de culoare , ceea ce permite producerea unor semitonuri reale i

continui .

n tehnologia convenional, colorantul este aplicat mpreun cu auxiliarii chimici (

aglutinani , liani etc ) sub forma pastei de imprimare, dup care materialul imprimat este

aburit sau tratat termic pentru fixare i apoi splat pentru a ndeprta colorantul nefixat .

Nici una din substanele chimice ce sunt folosite n imprimarea clasic (alcalii, uree,

alginat de sodiu etc.) nu este utilizat n imprimarea cu jet de colorant datorit condiiilor

stricte de puritate i conductivitate.

Un aspect important al imprimrii cu jet de colorant este cantitatea de soluie aplicat

pe material.Astfel, dac la imprimarea clasic era folosit o cantitate de circa 125 g/m2, la

imprimanta STORK TRUCOLOR este folosit un maxim de 20 g/m2.

Fluxul tehnologic aplicat n tehnologa cu jet de cerneal cuprinde o pretratare a

materialului textil cu un agent alcalin, care permite obinerea unei intensiti finale a

materialului imprimat comparabile cu cea obinut prin procedeele clasice.

Dup imprimarea materialului cu colorantul reactiv urmeaz fixarea prin aburire, i

apoi o splare i uscare .

Materialele imprimate cu aceast imprimant prezentate la ITMA 1999 denot c

desenele obinute au o rezoluie ridicat iar cheltuielile de investiii pentru imprimare a 300-

400 m sunt mult diminuate.

Paralel cu tehnologia CS s-a dezvoltat i tehnologia DOD. Astfel printr-un concept

integrat ce reunete experena a 3 intreprinderi din domenii complementare (Ciba pentru

produse chimice, Sophis prin producere de soft CAD-CAM i Mimaki ce a construit maina

de imprimat) s-a reuit obinerea mainii de imprimat cu jet de colorani Tex Print 2000 ce

funcioneaz dup tehnologia piezoelectric prezint urmtoarele avantaje:

- utilizeaz 4 culori prin care se acoper o multitudine de nuane;

- capacitate de producie ridicat i o lime util de 1,5 m;

- poate imprima diverse suporturi textile.

Cheltuielile de imprimare cu jet cu aceast imprimant sunt prezentate n tabelul nr. 1.

Tabel nr. 1. Cheltuieli de imprimare

Cheltuieli Pre unitar (Euro/m)

Soluia de colorani 0,65

Amortizarea instalaiei 0,35

Energie i ntreinere 0,2

Cheltuieli de personal 0,85

Total cheltuieli 2,32

Preul unei instalaii de imprimat cu jet de colorani variaz ntre 30.000-100000 DEM

iar 1 litru de cerneal este cuprins ntre 200-1000 DEM.

n viitorul apropiat se preconizeaz construirea unei instalaii de imprimare cu jet de

colorani cu lime de lucru mai mare i va utiliza 7 culori.

Direcii de aplicare a imprimrii cu jet de cerneal

Cele trei direcii principale de aplicare a tehnologiei cu jet de colorant sunt :

- pregtirea mostrelor : pentru fiecare tip de produs proiectat se pot obine mostre n timp

deosebit de scurt , fr a fi necesar o etap intermediar ce conine pregtirea ablonului i

imprimarea cu past . Astfel , eventualul beneficiar poate lua decizii imediate i documentate

asupra unui tip de desen sau combinaie de desene la cerere Deciziile asupra produciei pot fi

luate n condiii de informare complet .

- gravarea : sistemul permite obinerea desenelor pe folie transparent, necesare pentru

developarea cilindrilor gravai n operaia de obinere a lor i totodat se compardesenul

obinut pe cilindru cu cel realizat pe suportul textil cu jet de colorant. Poate fi astfel verificat

i corectat orice abatere , n condiii reale , a cilindrului conceput , nainte ca acesta s intre

n fabricaia propriu-zis .

- producia rapid : tenologia cu jet de colorant poate fi folosit pentru a produce materiale

imprimate cu un design particular ntr-un timp deosebit de scurt comparativ cu perioada de

obinere a produciei de serie, realizat n tehnologia clasic, la un nou produs.

Sistemul CAD-CAM pentru imprimare

n imprimare s-au introdus echipamente complexe de supraveghere, reglare, preparare

i alimentare cu paste, proiectarea asistat de calculator a desenelor.

La ora actual 23% din imprimerii folosesc sistemul CAD (53% n America de Nord i 37%

n Europa) dar un mare interes pentru aceast abordare modern manifest i alte ri. Pentru

viitor se preconizeaz ca industri textil din Europa s fie conectat la o baz de date comun

pentru a se rezolva eficient problemele cu care se confrunt.

Utilizarea sistemului CAD-CAM n imprimarea textil este schematizat n figura 3.

fig. 3. Schema utilizrii sistemului cad cam n imprimare

Utilizarea acestui sistem prezint urmtoarele avantaje:

- investiii sczute i productivitate mare pentru proiecte ce se realizeaz n timp scurt;

-configuraie flexibil pentru a satisface orice cerine;

-obinerea n timp scurt a tuturor variantelor de culori i vizualizarea imediat a rezultatelor;

-simularea realist i reluarea cromatic pentru reducerea costurilor;

-realizarea automat a reetelor de imprimare;

-posibiliti de stocare a datelor i refolosirea lor etc.

BIBLIOGRAFIE

1. Grindea M., Forst T., Hanganu A., Tehnologia vopsirii i imprimrii textilelor, Ed.

Tehnic, Bucureti, 1983, p.222-232

2. Vitan F., Badea N., Pache A., Reologia pielii i nlocuitorilor de piele, Casa de pres i

editura Cronica, Iai, 1992, p.31-61

3.Tudose Z. R. Procese i utilaje n industria de prelucrare a compuilor macromoleculari,

Editura Tehnic, Bucureti, 1976, p.21-92

4. Does B.F., Journ. Soc.Dyers and Colourist, 86, 12, 1970, p.572

5. Vlu F., Procedee, operaii i utilaje pentru finisarea materialelor textile, Ed.Tehnic,

Bucureti, 1976, p.406-412

6.Vlu F., Utilaje pentru finisarea materialelor textile,Ed. Tehnic, Bucureti., 1989, vol.II, p.

165-201

7. * * * Bul. Text. Inst.Finis., 30, trim.2, 1984, p.47

8. Martin K., Mell. Textilberichte, 1973, p.521-528

9. Martin K., Text.Prax. Int., 1989, p.153-155

10. Martin K., Text.Prax. Int., 1992, nr.6, p.561, nr.7, p.657

11. * * * Deutsche Patentschrift nr.973869

12.Dawson T.L., Rev.Prog. Coloration, 22, 1992, p.22-31

13. Aston S.O., Provost J.R., Masselink H., Journ. Soc.Dyers and Colourist, 109, 1993,

p.147-152