Digitex
Cyfrowe nanoszenie płynów do otrzymywania wielofunkcyjnych materiałów tekstylnych
Gwałtowny rozwój technologii druku atramentowego (ang. inkjet) w ciągu ostatnich 30 lat spowodował upowszechnienie tej techniki w biurowych drukarkach komputerowych. Jednocześnie dostrzeżono szereg zalet tego podejścia do nakładania substancji na podłoża w zastosowaniach przemysłowych. Precyzja i łatwość kontroli nanoszenia płynu pozwala ograniczyć odpady produkcyjne oraz otrzymywać produkty niemożliwe do wytworzenia klasycznymi technikami pokryć.
Adaptacja techniki druku atramentowego kontrolowanego cyfrowo do wytwarzania tkanin funkcjonalnych stanowiło centralne zagadnienie projektu. W szczególności prace skupiały się na zaprojektowaniu materiałów reagujących na czynniki środowiskowe, takie jak: temperatura, wilgotność, pola elektromagnetyczne, zanieczyszczenia biologiczne i inne. Reakcja tkaniny funkcjonalnej na bodziec zewnętrzny może powodować między innymi zmianę barwy, uwolnienie zakumulowanej substancji czy zmianę właściwości elektrycznych.
W projekcie wyróżnione zostały trzy główne obszary prac:
- Projektowanie funkcjonalności tkanin
- Technologia nakładania substancji funkcjonalnych
- Monitorowanie procesu druku
Projektowanie funkcjonalności tkanin.
Wśród pożądanych funkcji materiałów wynikających z zastosowania substancji aktywnych były funkcje ochronne (odporność na płomień, właściwości antystatyczne, bakteriobójcze), monitorujące (zmiana właściwości takich jak: kolor, parametry elektryczne w kontakcie z bodźcem zewnętrznym) oraz aktywne (kontrolowane uwalnianie zakumulowanej substancji, np. leków).
Rola firmy SKA Polska w tych pracach polegała na badaniach nad parametrami atramentów i tkanin wpływającymi na proces druku (a więc kluczowymi dla procesu projektowania tkanin funkcjonalnych) oraz na opracowaniu metod pomiarowych najważniejszych z tych parametrów (m. in.: kąta zwilżania pojedynczego włókna przez płyn funkcjonalny).
Technologia nakładania substancji funkcjonalnych
Jako możliwe do zaadaptowania dla celów projektu rozpatrywane były technologie Drop-On-Demand (DoD, najpowszechniej występująca w drukarkach biurowych), Continuous Ink Jet (CIJ, rozpowszechniona w przemyśle technologia używana m. in. do nadrukowywania dat przydatności na produktach spożywczych) i JetStream. Adaptacja tych technologii wymagała pogłębienia wiedzy na temat procesu druku cyfrowego, oraz budowa modeli matematycznych opisujących zachodzące podczas niego zjawiska.
SKA Polska brała udział w zaprojektowaniu i wykonaniu prototypu systemu umożliwiającego synchronizację i odpowiednie pozycjonowanie nadruku na tkaninie w przypadku kilku następujących po sobie etapów druku.
Monitorowanie procesu nadruku
Dostępne głowice do druku technologią InkJet przystosowane są przede wszystkim do atramentów kolorowych i tym samym do określonego zakresu parametrów fizycznych cieczy, takich jak gęstość czy lepkość. Własności płynów funkcjonalnych mogą nie mieścić się w tym zakresie lub znajdować się na jego granicy, sprawiając, że proces drukowania może być niestabilny na przykład na skutek stopniowego lub całkowitego zatykania się dysz drukujących. Ponieważ drukowane substancje często są niewidoczne, nie można kontrolować stanu głowicy przez obserwację zadrukowywanej tkaniny. Konieczny jest zatem system monitorujący samą głowicę drukującą po to ,by układ sterowania mógł wykryć każdy potencjalny spadek jakości drukowanej tkaniny i by w razie potrzeby głowica mogła być automatycznie oczyszczona.
Firma SKA Polska zaprojektowała i przetestowała optyczny system monitorowania on-line (tzn. w czasie pracy) głowicy monitorującej. Oprócz wykrywania pojedynczych zablokowanych dysz, dzięki zastosowaniu zaawansowanych algorytmów przetwarzania danych, system potrafi także oszacować wielkość i prędkość generowanych kropel, a tym samym przewidzieć, kiedy poszczególne dysze mogą przestać funkcjonować.
W projekcie DIGITEX realizowanym w ramach europejskiego programu FP6 uczestniczyło 28 firm i instytucji naukowych, w tym renomowany belgijski instytut tekstylny oraz znane uczelnie z Anglii, Belgii i Holandii, a także dwie jednostki naukowe i trzy firmy z Polski.
