Moderní UV digitální tisk stále představuje pro tiskaře výzvu. Ne všechny typy materiálů jsou vhodné pro velkoformátový digitální tisk. Vědci z výzkumné skupiny Plazmové nanotechnologie a bioaplikace Ústavu fyzikální elektroniky dokáží zvýšit přilnavost potisku k podkladu, a tedy zvýšit kvalitu tisku, právě pomocí atmosférického plazmatu.
Atmosférické plazmové úpravy dokáží změnit vlastnosti povrchů materiálů. Naše výzkumná skupina se dlouhodobě zabývá vývojem a implementací atmosférických plazmových technologií do průmyslu. Jedním takovým je právě vývoj a implementace technologie pro UV digitální tiskárny.
Digitální UV tisk je technologie, která dokáže potisknout nejen deskový a rolový materiál, ale i nesavé materiály jako jsou například plasty, sklo, dřevo apod. Na rozdíl od konvenčního tisku (například sítotisk, ofset, knihtisk) nepotřebuje žádnou tiskovou formu. Tisk probíhá z digitálních dat přenášených přímo do tiskařského stroje.
UV digitální tisk je komplikovaný. Kapičky inkoustu se vytvrzují UV zářením. Na povrchu většiny polymerů ale často tento potisk nedrží, a proto nejsou k UV tisku vhodné. Právě na potřeby trhu a přání svých zákazníků se tiskařská firma Effetec s.r.o. rozhodla zkusit tuto překážku odstranit. Výzkum plazmové úpravy pro zlepšení adheze různých materiálů pro UV digitální tisk řešili vědci na ÚFE od roku 2019 v rámci projektu TAČR TRIO FV0114. Na projektu samotném se podíleli vědci z výzkumné skupiny PNB společně s tiskařskou firmou Effetec, která působí v oblastí digitálního tisku v mezinárodním měřítku. Firma se sídlem v Čelachovicích na Hané vyrábí, prodává a servisuje stroje pro UV digitální tisk.
Hlavním řešitelem byl jednatel firmy Efferec Lukáš Obšel. Řešitelem projektu za MUNI byl Ing. Miroslav Zemánek, Ph.D., který ale z vážných zdravotních důvodů musel práce zanechat a výzkum převzal doc. Mgr. Dušan Kováčik, PhD. Na projektu také pracovali Mgr. Jakub Kelar, Ph.D., RNDr. Zlata Kelar Tučeková, PhD., Mgr. Oleksandr Galmiz, Ph.D., doc. Mgr. Pavel Slavíček, Ph.D. a Mgr. Slavomír Sihelník. Do projektu se zapojilo sedm studentů, a to nejen oboru fyziky nanotechnologií, ale i z obecné fyziky a astrofyziky. Všichni zapojení studenti získali cennou zkušenost s laboratorní i vědeckou prací, a to v kontextu práce s průmyslovým partnerem a jeho reálnými požadavky.
Projekt se však neobešel bez komplikací. Již od začátku spolupráci komplikovala covidová pandemie. „Nemohli jsme zkoušet adhezi inkoustu, protože jsme neměli k dispozici tiskárenské stroje, které jsou velké a drahé. Vycestovat do firmy Effetec jsme také nemohli. Nakonec se nám podařilo prostřednictvím jednatele domluvit se s jedním ze zákazníků firmy Effetec tady v Brně. První experimenty, které testovaly naše hypotézy z laboratorního výzkumu, jsme uskutečnili právě tam,“ komentuje dr. Kelar, který byl zodpovědný za koordinaci i realizaci všech výzkumných aktivit s hlavním řešitelem.
Vědci testovali adhezi potisku na podklady tzv. cross-cut testem. Povrch potištěného materiálu se poškrábe speciálním nožem ve dvou směrech. Poté se přitlačí páska a odtrhne. Pokud je přilnavost k podkladu špatná, po odtrhnutí se materiál významně delaminuje a dochází k destrukci potisku. Vhodnou plazmovou úpravou se ale přilnavost zlepšila. Po cross-cut testu plazmatem upravených vzorků nedochází k tak vážnému zničení potisku. Potisk tedy lépe drží na podkladu. Nahlédněte do fotogalerie a podívejte se, jak výzkum i samotné testování probíhalo.
Svým výzkumem vědci dokázali zlepšit adhezi potisku k podkladu. Dr. Kelar dále doplňuje: „Naše DCSBD v technicky přizpůsobené podobě, tzv. plazmový modul, sloužící jako zdroj plazmatu jsme zakomponovali přímo do samotného tiskařského stroje. Firma má nyní na trhu k dispozici jedinečný produkt, ovládaný jednotným softwarem s předdefinovanými provozními parametry pro daný materiál. Plazmová úprava probíhá tzv. on-site. Dokonce i své starší tiskařské stroje dokáže firma upgradovat pomocí ad-on plazmového modulu.“
Výsledkem celého snažení je nová ověřená technologie pro zvýšení adheze barev velkoplošného UV digitálního tisku ke skleněným a polymerním substrátům aktivací atmosférickým plazmatem. Vědci své výsledky prezentovali na několika konferencích. Technicky realizovaný výsledek, tedy prototyp a funkční vzorek, je právě onen plazmový modul univerzálně upevnitelný do tiskařského stroje, který vznikl nad rámec plánovaných výsledků projektu.
Effetec nyní spolupracuje s Masarykovou univerzitou na právních aspektech tohoto aplikovaného výzkumu a přechází do fáze propagace výsledků výzkumu a komercializace. Nový plazmový modul tak snad již brzy bude uveden na trh. Naši vědci udržují se společností Effetec aktivní vztahy a vyhlíží nové projektové výzvy a další možnosti spolupráce.
Novým členem našeho týmu bude do konce prosince Alex Destrieux, který se věnuje úpravě organických materiálů pro fotovoltaiku. Po dokončení doktorského studia v Kanadě přišel francouzský vědec do Brna pokračovat ve své práci.
Naše doktorská studentka Areej Fatima byla na konferenci NANOCON2024 v Brně oceněna za nejlepší poster.
