Wasser marsch beim Inkjet-Druckverfahren

Beim Drucken mit Tinte auf Wasserbasis zählt der Trocknungsprozess zu den größten Herausforderungen

Neben dem Umweltaspekt gibt es eine Reihe funktionaler Gründe, die für die neue Tinte sprechen. Wasserbasierte Tinte ist ideal für all jene Anwendungen wo die Substrate meist porös sind wie bei Le­bens­­mit­tel­ver­packungen – dort vor allem Karton und Wellpappe – oder Textilien. Denn hier wird der Trocknungsprozess, der bei wasserbasierten Farben die größte Herausforderung darstellt, in idealer Weise unterstützt, weil das Wasser von dem porösen Material aufgenommen wird, während die Farbstoffe auf der Ober­fläche verbleiben. Das Ergebnis ist eine hervorragende Bildqualität.

Eine größere Herausforderung ist das Drucken auf nichtporösem Substrat wie beispielsweise Film. Wenn die Tinte nicht schnell genug trocknet, fließt die Farbe ineinander über und erzeugt schwammige, unscharfe Bilder, die kein Kunde akzeptieren würde. Doch mit Hilfe von speziellen Additiven in den was­ser­basierten Farben lässt sich der Trocknungsprozess verbessern. Damit ist es inzwischen möglich, mit dieser Tinte auf Lebensmittelverpackungen aus Folie (z.B. für eine Pasta­-Verpackung) zu drucken. Das Ergebnis dieser robusten Farbschicht auf der flexiblen Folie kann sich sehen lassen und ist kostengünstiger als das Bedrucken mit lösemittelbasierter Tinte und kommt auch noch der Umwelt zugute.

Bestimmte Pumpen erzeugen Abrieb, der in die Tinte gelangen kann und diese zerstört

An die Pumpe, die in diesem Farbversorgungssystem dafür sorgt, dass die Farben stets in ausreichender Menge und mit dem nötigen Druck zur Verfügung stehen, stellt der Umgang mit wasserbasierten Farben höhere Heraus­for­der­ung­en als die bisherige Tintenzusammensetzung. 

Wasserbasierte Farben haben keine schmierende Wirkung innerhalb der Pumpe, wie es beispielweise bei ölbasierten Farben der Fall ist. Daher könnten alle Pumpentypen mit beweglicher Gleitringdichtung wie Zahnradpumpen, Kolbenpumpen und Peristaltikpumpen durch die Übertragung von wasserbasierter Tinte beschädigt werden. Bei fehlender Schmierung kommt es zu Abrieb und Hitzebildung – die Pumpe wird undicht und kann blockieren. Außerdem werden die Eigenschaften der genau „formulierten“ Tinte verändert. Wegen der entstehenden Hitze könnte sogar der Trocknungsprozess (Curing) vorzeitig ausgelöst werden. Bei einer Membranpumpe besteht diese Gefahr nicht. Dank Ihrer Funktionsweise benötigt sie keine Gleitringdichtung und ist von daher trockenlaufsicher.

Bei herkömmlichen Pumpen besteht die Gefahr, dass in den Gleitdichtungen Abrieb entsteht und in die Tinte gelangt. Dann zerstört entweder die Pumpe die Tinte oder umgekehrt. Diese beiden kritischen Punkte sind bei einer Membranpumpe Dank der Bauart nahezu ausgeschlossen. Die Membran macht eine manuelle Dichtung überflüssig und sorgt deshalb auch für nahezu vollständige Dichtigkeit.

Obwohl sie als wasserbasierend bezeichnet werden, enthalten viele Farben noch immer eine ganze Reihe von Chemikalien, um den Trocknungsprozess zu verbessern. Das müssen die Ingenieure bei den zur Verfügung ste­hen­den Materialkombinationen der Pumpen berücksichtigen, damit eine hohe chemische Beständigkeit für die auf dem Markt erhältlichen Tinten erreicht wird. Es gibt unzählige Arten der Formulierung von Tinten. In aufwändigen Prüf­verfahren wird getestet, ob die für die Pumpe eingesetzten Materialien mit der zu verwendenden Tinte kompatibel sind. Manchmal weiß der Kunde auch bereits, welche Materialien mit seiner Tinte funktionieren.

Wasserbasierte Tinten neigen zur gefürchteten Kavitation (Entgasung), was zu Luftblasen in der Farbe führt. Ein schonender Umgang mit der Farbe, wie sie durch den Einsatz von Membranpumpen im Inkjet-Verfahren möglich ist, reduziert diese Gefahren erheblich. Der Grund ist zum einen, dass wegen der nicht notwendigen Gleitdichtung hier nur geringe mechanische Kräfte auf die Tinte einwirken, zum anderen arbeitet die Membranpumpe ähnlich wie das Herz beim Blutfördern mit einer „massierenden” Be­wegung. Zahnradpumpen erzeugen eher eine quetschende Bewegung. Durch die dabei entstehenden Scherkräfte ist die Belastung größer. Dieser Pumpentyp mit seinem sehr guten Vakuum ist ideal, um die Tinte zu „entgasen“, was im Grunde genommen ein Ausdruck für das Herausziehen unnötiger Luft aus der Tinte ist.

Membranpumpen vereinen bedingt durch ihre Bauart zahlreiche Vorteile, um auch beim Einsatz von wasserbasierter Tinte das Mittel der Wahl zu sein und den gesamten Druckprozess, stabil, sicher und langlebig zu gestalten.