Evolucija tehnologije štampanja
Tokom poslednjih nekoliko decenija industrija štampanja značajno se razvila zahvaljujući napretku inkdžet tehnologije, koja je od kancelarijskih štampača proširena na brojne industrijske primene, uključujući štampanje keramike, funkcionalnih materijala i 3D štampanje. Istovremeno, razvoj laserskih štampača i fotokopir aparata doveo je do povećane upotrebe tonera i zahteva za preciznom kontrolom njihovih svojstava.
Da bi se postigao visok i ujednačen kvalitet štampe, proizvođači moraju pažljivo kontrolisati svojstva sirovina, formulacija i gotovih proizvoda.
Zašto je karakterizacija važna
Mastila, premazi i toneri predstavljaju kompleksne materijale čija svojstva zavise od kombinacije pigmenata, polimera, rastvarača i različitih funkcionalnih aditiva.
Kod mastila i premaza, koji često predstavljaju složene disperzije ili emulzije, veličina čestica pigmenta može uticati na nijansu, sjaj, stabilnost i izgled konačnog proizvoda. Polimerna faza i druge komponente formulacije utiču na svojstva značajna za nanošenje, formiranje filma i ponašanje mastila tokom štampanja.
Kod tonera, kao praškastih formulacija, precizna kontrola veličine i oblika čestica značajna je za kvalitet i efikasnost štampe. Čestice tonera obično predstavljaju kompleksnu mešavinu pigmenata, polimera i različitih funkcionalnih aditiva.
Karakterizacija je zato važna kroz kompletan proces, od razvoja i kontrole sirovina do formulacije i kontrole kvaliteta gotovog proizvoda.
Veličina čestica
Analiza veličine čestica predstavlja jednu od osnovnih tehnika za karakterizaciju mastila, pigmenata i tonera.
Mastersizer koristi lasersku difrakciju za određivanje raspodele veličine čestica i omogućava rad sa mokrim i suvim disperzijama u širokom mernom opsegu. Može se koristiti za praćenje procesa mlevenja pigmenata, kontrolu praškastih materijala i tonera, proveru gotovih proizvoda i razvoj novih formulacija.
Kod finijih disperzija i nanočestica, Zetasizer Advance koristi dinamičko rasejanje svetlosti (DLS) za određivanje veličine čestica u submikronskom i nanometarskom opsegu.
Stabilnost disperzije
Stabilnost pigmentnih i drugih čestičnih disperzija direktno utiče na ponašanje mastila tokom skladištenja i upotrebe.
Zetasizer Advance omogućava određivanje zeta potencijala, koji pruža informacije o elektrostatičkim interakcijama između čestica i može pomoći pri proceni i optimizaciji stabilnosti disperzije.
Ova merenja mogu se koristiti tokom razvoja formulacije za proučavanje uticaja različitih komponenti na stabilnost mastila i ponašanje dispergovanih čestica.
Oblik čestica
Pored veličine, oblik čestica može biti posebno značajan kod praškastih tonera.
Morphologi 4 omogućava automatizovanu analizu veličine i oblika velikog broja pojedinačnih čestica, pružajući detaljniju karakterizaciju morfologije praškastih materijala.
Morphologi 4-ID kombinuje automatizovanu analizu slike sa Raman spektroskopijom, čime omogućava povezivanje veličine i oblika sa hemijskim identitetom pojedinačnih čestica.
Elementarna analiza
Rendgenska fluorescencija (XRF) koristi se za brzu elementarnu analizu pigmenata, tonera i drugih čvrstih komponenti formulacije.
XRF omogućava određivanje koncentracije različitih elemenata u sirovinama i gotovim proizvodima, uključujući kontrolu sastava neorganskih pigmenata i praćenje potencijalno problematičnih elemenata i nečistoća.
ICP-OES za detaljnu elementarnu analizu
Kada je potrebna detaljnija multielementna analiza, Analytik Jena ICP-OES sistemi predstavljaju značajnu dopunu XRF tehnici.
Nakon odgovarajuće pripreme uzorka, ICP-OES se može koristiti za analizu pigmenata, neorganskih aditiva, sirovina i gotovih formulacija mastila i tonera, kao i za određivanje metalnih nečistoća.
Tehnika je posebno korisna kada je potrebno istovremeno odrediti veći broj elemenata ili kontrolisati niže koncentracije elemenata koji mogu uticati na kvalitet, funkcionalna svojstva ili bezbednost proizvoda.
AAS za ciljano određivanje metala
Analytik Jena AAS sistemi omogućavaju ciljano određivanje metala u pigmentima, sirovinama i formulacijama mastila i tonera.
Plamena AAS pogodna je za rutinsko određivanje metala u odgovarajućem koncentracionom opsegu, dok grafitna tehnika omogućava analizu znatno nižih koncentracija.
Dostupni su i AAS sistemi sa kontinuiranim izvorom zračenja visoke rezolucije i ksenonskom kratkolučnom lampom, koji omogućavaju fleksibilnu sekvencijalnu višeelementnu analizu bez potrebe za promenom lampe za svaki pojedinačni element.
Kombinovanjem XRF, ICP-OES i AAS moguće je pokriti brzu kontrolu čvrstih materijala, detaljnu multielementnu analizu i ciljano određivanje metala i nečistoća.
Kristalna i površinska mikrostruktura
Mnogi pigmenti predstavljaju kristalne ili višefazne materijale čija struktura utiče na njihova optička i funkcionalna svojstva.
Aeris i Empyrean XRD sistemi omogućavaju određivanje faznog sastava, kristalne strukture i veličine kristalita.
Empyrean se može koristiti i za karakterizaciju tankih filmova, uključujući proučavanje njihove strukture i zaostalih naprezanja, što je značajno kod specijalizovanih mastila, funkcionalnih premaza i štampanih slojeva.
DSC analiza polimera, tonera i mastila
Polimerne komponente imaju važnu ulogu u formulaciji tonera i brojnih specijalizovanih mastila. Njihovo termičko ponašanje može direktno uticati na proces štampanja i svojstva konačnog proizvoda.
LINSEIS DSC sistemi omogućavaju karakterizaciju temperature staklastog prelaza (Tg), topljenja, kristalizacije i drugih termičkih prelaza polimera i formulacija.
DSC je posebno koristan kod tonera, gde termička svojstva polimernog veziva utiču na ponašanje materijala tokom procesa fiksiranja tonera na podlogu, ali i za razvoj i poređenje različitih polimernih formulacija mastila i premaza.
TGA analiza sastava i termičke stabilnosti
LINSEIS TGA sistemi omogućavaju praćenje promene mase uzorka tokom kontrolisanog zagrevanja i pružaju dodatne informacije o sastavu i termičkoj stabilnosti materijala.
Kod mastila i tonera TGA se može koristiti za ispitivanje sadržaja isparljivih komponenti, termičke razgradnje organskih komponenti i količine neorganskog ostatka, uključujući pigmente i punila.
Ova tehnika je korisna za poređenje formulacija, kontrolu konzistentnosti proizvodnih serija i ispitivanje termičke stabilnosti sirovina i gotovih proizvoda.
Simultana termička analiza
Kada je potrebno istovremeno pratiti promene mase i termičke efekte, LINSEIS STA sistemi kombinuju termogravimetrijsku analizu (TGA) sa DSC ili DTA merenjem u okviru jednog eksperimenta.
Simultana termička analiza omogućava povezivanje gubitka mase, isparavanja i termičke razgradnje sa endotermnim i egzotermnim procesima koji se odvijaju u materijalu.
Kod kompleksnih formulacija mastila, tonera i njihovih sirovina STA može pružiti dodatne informacije o ponašanju polimera, pigmenata, punila i drugih komponenti pri povišenim temperaturama.
Kompletna karakterizacija mastila i tonera
Razvoj i kontrola kvaliteta mastila i tonera zahtevaju povezivanje veličine i oblika čestica, stabilnosti disperzija, elementarnog i faznog sastava, kao i termičkog ponašanja polimera i drugih komponenti formulacije.
Mastersizer, Zetasizer i Morphologi omogućavaju detaljnu fizičku karakterizaciju čestica i disperzija. XRF pruža brzu elementarnu kontrolu čvrstih materijala, dok Analytik Jena ICP-OES i AAS proširuju mogućnosti na detaljnu multielementnu analizu i ciljano određivanje metala i nečistoća.
Aeris i Empyrean XRD pružaju informacije o kristalnim fazama i mikrostrukturi pigmenata i drugih materijala, dok LINSEIS DSC, TGA i STA omogućavaju karakterizaciju termičkih svojstava, stabilnosti i sastava polimera, tonera i kompleksnih formulacija.
Kombinovanjem ovih tehnika dobija se kompletna analitička podrška od razvoja i kontrole sirovina, preko optimizacije formulacije, do proizvodnje i kontrole kvaliteta mastila, tonera i materijala za savremene tehnologije štampanja.
