An Optimum Coating Colour Formula for CSWO-printing

Pigmenttipäällystyksen tarkoituksena on parantaa painopapereiden pintaominaisuuksia. Tämän työn tarkoituksena oli löytää sopiva päällystyspasta päällystetylle coldset-paperille. Kirjallisuusosassa on käsitelty coldset-painatusta ja sen ongelmia. Päällystysmenetelmän perusteita, pastan ominaisuuksia ja niiden vaikutusta päällystystulokseen on myös käsitelty. Lisäksi on esitelty joitakin päällystetyn paperin pinnantutkimusmenetelmiä. Kokeellisessa osassa on tutkittu erilaisten pastakoostumusten ja päällystemäärien sekä kalanteroinnin vaikutusta paperin painettavuuteen. Paperit on päällystetty Helicoaterilla ja joitakin pastoja on testattu myös pilot-mittakaavaisessa päällystyksessä. Selitystä paperin käyttäytymiseen painatuksessa on etsitty päällystetyn paperin pintarakenteesta. Paras painettavuus saavutetaan päällysteellä, jossa pigmenttinä on vain karbonaatti. Painojälkeä voidaan parantaa käyttämällä kalsinoitua kaoliinia yhdessä karbonaatin kanssa, mutta tämän päällysteen pintalujuus ei ole riittävä CSWO-painatukseen. Tärkkipigmentti parantaa veden ja painovärin absorptiota ja siten tekee painetun tuotteen kuivemmaksi ja miellyttävämmän tuntuiseksi, mutta aiheuttaa smearingia. Tämä johtuu liian nopeasta musteen asettuvuudesta. "Pehmeä" SB-lateksi soveltuu paremmin offset-painatukseen kuin "kova" lateksi, joka sisältää myös PVAc:ta. "Pehmeällä" lateksilla saadaan parempi pintalujuus ja painojälki kuin "kovalla" lateksilla. Paperin pölyävyyttä painatuksessa voidaan vähentää nostamalla päällystemäärää ja laskemalla pastan kuiva-ainepitoisuutta. Kalanteroinnilla ei pintalujuutta tai painojälkeä voida parantaa. Selitys tutkimuksessa käsiteltyjen papereiden painojäljelle ja painettavuudelle löydetään tutkimalla päällysteen pintarakennetta. Painojälkeen vaikuttaa eniten päällysteen peittoaste. Huonoa peittävyyttä voidaan parantaa nostamalla päällystemäärää. Pölyäminen painatuksessa johtuu pigmenteistä, jotka eivät ole sidottuja paperin pintaan. Tämä taas johtuu pastan huonosta vesiretentiosta. Hyödyllisintä tietoa näiden papereiden pintarakenteesta saadaan tutkimalla pintaa pyyhkäisyelektonimikroskoopilla (SEM), atomivoimamikroskoopilla (AFM) ja laserindusoidulla plasmaspektrometrilla (LIPS). LIPSin etuna on se, että päällystemääräjaukauma voidaan määrittää sekä x-y- että z-suunnassa samanaikaisesti samasta kohdasta. LIPSissä myös näytteen preparointitarve on hyvin vähäinen.

Spray coating technique asa surface treatment for woodcontaining paper grades

The objective of this work was to introduce the emerging non-contacting spray coating process and compare it to the existing coating techniques. Particular emphasis was given to the details of the spraying process of paper coating colour and the base paper requirements set by the new coating method. Spraying technology itself is nothing new, but the atomisation process of paper coating colour is quite unknown to the paper industry. The differences between the rheology of painting and coating colours make it very difficult to utilise the existing information from spray painting research. Based on the trials, some basic conclusion can be made:The results of this study suggest that the Brookfield viscosity of spray coating colour should be as low as possible, presently a 50 mPas level is regarded as an optimum. For the paper quality and coater runnability, the solids level should be as high as possible. However, the graininess of coated paper surface and the nozzle wear limits the maximum solids level to 60 % at the moment. Most likelydue to the low solids and low viscosity of the coating colour the low shear Brookfield viscosity correlates very well with the paper and spray fan qualities. High shear viscosity is also important, but yet less significant than the low shear viscosity. Droplet size should be minimized and besides keeping the brrokfield viscosity low that can be helped by using a surfactant or dispersing agent in the coating colour formula. Increasing the spraying pressure in the nozzle can also reduce the droplet size. The small droplet size also improves the coating coverage, since there is hardly any levelling taking place after the impact with the base paper. Because of the lack of shear forces after the application, the pigment particles do not orientate along the paper surface. Therefore the study indicates that based on the present know-how, no quality improvements can be obtained by the use of platy type of pigments. The other disadvantage of them is the rapid deterioration of the nozzle lifetime. Further research in both coating colour rheology and nozzle design may change this in the future, but so far only round shape pigments, like typically calcium carbonate is, can be used with spray coating. The low water retention characteristics of spray coating, enhanced by the low solids and low viscosity, challenge the base paper absorption properties.Filler level has to be low not to increase the number of small pores, which have a great influence on the absorption properties of the base paper. Hydrophobic sizing reduces this absorption and prevents binder migration efficiently. High surface roughness and especially poor formation of the base paper deteriorate thespray coated paper properties. However, pre-calendering of the base paper does not contribute anything to the finished paper quality, at least at the coating colour solids level below 60 %. When targeting a standard offset LWC grade, spraycoating produces similar quality to film coating, but yet blade coating being on a slightly better level. However, because of the savings in both investment and production costs, spray coating may have an excellent future ahead. The porousnature of the spray coated surface offers an optimum substrate for the coldset printing industry to utilise the potential of high quality papers in their business.

Environmental impact of coldset against inkjet in newspaper production: a Study

[EN] Comparative of the environmental impacts of a printed newspaper for different impacts categories using the tool of Life Cycle Assessment. The study describes the methodology, the different phases using the usual technology by coldset-offset comparing  to the new digital-inkjet printing.

Diffractive phase-shift lithography photomask operating in proximity printing mode

A phase shift proximity printing lithographic mask is designed, manufactured and tested. Its design is based on a Fresnel computer-generated hologram, employing the scalar diffraction theory. The obtained amplitude and phase distributions were mapped into discrete levels. In addition, a coding scheme using sub-cells structure was employed in order to increase the number of discrete levels, thus increasing the degree of freedom in the resulting mask. The mask is fabricated on a fused silica substrate and an amorphous hydrogenated carbon (a:C-H) thin film which act as amplitude modulation agent. The lithographic image is projected onto a resist coated silicon wafer, placed at a distance of 50 mu m behind the mask. The results show a improvement of the achieved resolution - linewidth as good as 1.5 mu m - what is impossible to obtain with traditional binary masks in proximity printing mode. Such achieved dimensions can be used in the fabrication of MEMS and MOEMS devices. These results are obtained with a UV laser but also with a small arc lamp light source exploring the partial coherence of this source. (C) 2010 Optical Society of America

Occupational exposure to volatile organic compounds in the Portuguese printing industry

In the printing industry, volatile organic compounds main sources are the uses of organic solvents, fountain solutions and cleaning agents. Nowadays, one circumstance which might confuse the exposure reality is that the majority of solvents which are often used have a faint odour. Therefore, the conditions at offset printing in regard to solvent exposure may seem acceptable to workers. Fortunately, general ventilation and local exhaust systems have also become more common, and new printing machines, often with automatic cleaning, have entered the market. The health effects of volatile organic solvents are dependent on the chemicals involved but, normally, are associated with affecting the nervous system, the liver and also the kidneys. The purpose of this study was to document the conditions regarding exposure to volatile organic compounds in an offset printing unit and to permit identify task with higher exposure and with priority for preventive measures application. Exposure assessment was done before and after installation of general ventilation and local exhaust equipments and during printing and cleaning procedure.

Inkjet printing technology for flexible pressure sensors

Tese de Doutoramento Ciência e Engenharia de Polímeros e Compósitos.

Film-free laser forward printing of transparent and weakly absorbing liquids

A laser-based technique for printing transparent and weakly absorbing liquids is developed. Its principle of operation relies in the tight focusing of short laser pulses inside the liquid and close to its free surface, in such a way that the laser radiation is absorbed in a tiny volume around the beam waist, with practically no absorption in any other location along the beam path. If the absorbed energy overcomes the optical breakdown threshold, a cavitation bubble is generated, and its expansion results in the propulsion of a small fraction of liquid which can be collected on a substrate, leading to the printing of a microdroplet for each laser pulse. The technique does not require the preparation of the liquid in thin film form, and its forward mode of operation imposes no restriction concerning the optical properties of the substrate. These characteristics make it well suited for printing a wide variety of materials of interest in diverse applications. We demonstrate that the film-free laser forward printing technique is capable of printing microdroplets with good resolution, reproducibility and control, and analyze the influence of the main process parameter, laser pulse energy. The mechanisms of liquid printing are also investigated: time-resolved imaging provides a clear picture of the dynamics of liquid transfer which allows understanding the main features observed in the printed droplets.

Value Sales Approach in Digital Printing

Digitaalinen tulostus osana informaatiologistiikan toimialaa elää murroskautta kovankilpailun ja palveluiden kehittymisen myötä. Moderni teknologia mahdollistaa uudenlaisia älykkäitä palveluita, jotka antavat lisäarvoa niin yritysasiakkaille kuin kuluttajillekin. Siten myös myyntiprosesseja kehitetään tukemaan arvon luontia. Tutkimuksen teoreettisessa osuudessa sovellettiin arvon luomiseen ja myymiseen liittyviä keskeisiä teorioita, sekä organisaation ostokäyttäytymisen ja suhdemarkkinoinnin asioita. Empiirinen tutkimus toteutettiin asiakas- ja asiantuntijahaastatteluiden sekä kansainvälisten koulutuspäivien avulla. Työn tavoitteena oli luoda teoreettisen ja empiirisen tutkimuksen tulosten pohjalta ohjeistus digitaalisen tulostuksen palveluiden arvomyyntiin. Lisäksi työssä käsiteltiin myyntiprosessiin liittyviä kysymyksiä alan ominaispiirteet huomioon ottaen.

Drying of Ink in Inkjet Printing

Tämän diplomityön tavoitteena oli saada perustietoa tekijöistä, jotka vaikuttavat musteen kuivumiseen erilaisilla paperipinnoilla inkjet tulostuksessa. Tavoitteena oli saada tietoa erilaisista musteista, joita käytetään yleisimmissä inkjet tulostustekniikoissa, miten paperit vaikuttavat musteen kuivumiseen ja minkälaisia menetelmiä on olemassa musteen kuivumistekijöiden määrittämiseen. Lisäksi tarkoituksena oli varmistaa, voidaanko inkjetmusteiden absorptioajan määrittämiseen käytettävää DIGAT-laitetta käyttää määrittämään ja ennustamaan erilaisten musteiden kuivumista erilaisilla paperipinnoilla sekä etsiä korrelaatioita musteen absorptioajan ja teknisten paperiominaisuuksien sekä inkjet tulostuksen laadun välillä. Kirjallisuusosassa tarkasteltiin erilaisia inkjet tulostusmenetelmiä, niissä käytettäviä musteita ja musteiden koostumuksia. Tutkittiin myös paperin ja musteen välisiä vuorovaikutuksia sekä inkjet tulostuksen laatua. Kokeellisessa osassa tutkittiin musteenabsorboitumista paperiin DIGAT-laitteen avulla. kuudella eri musteella. Paperinäytteistä määritettiin teknisiä paperiominaisuuksia sekä ominaisuuksia, jotka liittyvät inkjet tulostuksen laatuun. Inkjet tulostuksen laatua tarkasteltiin tulostamalla testikuva kolmella eri tulostimella, jotka olivat Canon Bubble Jet i950, HP DeskJet Cxi970 ja Epson Stylus C46. Havaittiin, että DIGAT-laite ei sovellu määrittämään musteen absorptioaikoja kiiltäville näytteille.Tässä tutkimuksessa näyte, jonka kiilto oli 65 %, oli liian kiiltävä mitattavaksi DIGAT-laitteella. Lisäksi absorptiomäärityksissä havaittiin, että erilaiset musteet asettuvat erilailla paperin pintaan ja että pigmenttipohjaisella musteella asettumisaika oli kaikista pisin. Musteiden absorptioajat olivat nopeimpia erikoisinkjetpaperilla ja hitaimpia päällystetyillä, tiiviillä papereilla. Musteen absorptioajan ja teknisten paperiominaisuuksien ja inkjet tulostuksen laadun välisiä korrelaatioita oli vaikea havaita. Voidaan sanoa, että tulokset olivat muste- ja printterikohtaisia. Havaittiin vain muutamia teknisiä paperiominaisuuksia, jotka korreloivat hyvin musteen absorboitumisen kanssa. Nämäolivat Gurley-Hill huokoisuus, paperin tuhka- sekä kalsiumkarbonaattipitoisuus ja K&N värinabsorptio. Myöskään inkjet tulostuksen laadun ja musteen absorption välisiä korrelaatioita ei löytynyt kuin muutama; densiteetti, mottling sekä bleeding. Tämän tutkimuksen perusteella voidaan todeta DIGAT-laitteen soveltuvan hyvin kuvaamaan inkjet tulostuksen laatuominaisuuksista densiteettia, mottlingia sekä bleedingiä. DIGAT-laitetta voidaan siis käyttää avuksi ennustettaessa kuivumisaikaa ja sen vaikutusta edellä mainittuihin ominaisuuksiin. Läpipainatusominaisuuksia DIGAT-laitteen avulla ei voida tutkia, sillä ne ovat enemmän riippuvaisia paperin neliömassasta, paksuudesta ja huokoisuudesta kuinmusteen absorptioajasta. Teknisistä paperiominaisuuksista Gurley-Hill huokoisuus, paperin tuhka-sekä CaCO3-pitoisuus ja K&N värinabsorptio kuvaavat hyvin musteen imeytymisaikaa paperiin, kun taas ominaisuudet Cobb, HST ja polaari- sekädispersiokomponentit eivät kuvaa. Näyttää siltä, että testikuva, joka on tällä hetkellä käytössä UPM Tutkimus-keskuksessa, ei sovellu suurtehotulostuksen laadun tarkkailuun. Testikuva toimii hyvin pöytätulostimilla ja perinteisillä kopiopapereilla ja inkjetpapereilla, jotka on tarkoitettu tulostettaviksi hitaasti. Tulostusnopeuden ja musteen kuivumisnopeuden välisiä ilmiöitä seei tuo esille, joten se ei sovellu kuvaamaan suurtehotulostusta.

Assessing the technical competitiveness of printing papers

This dissertation studies the technical quality assessment of a printing paper. The theoretical framework basis on the customer value hierarchy concept and the product integrity concept. The experimental part of the research was divided into two phases: Interviews of the publishers and the printers and the testing of the technical quality of selected consumer magazines and a set of selected white paper samples. The revenue coming from the advertising and the revenue coming from the copy sales arethe most important factors of efficiency of the publisher. They form the highest level in the customer value hierarchy of the publisher. A printed product is profiled according to the target group and product segment. There is no absolute level of good printed quality. It can be studied only in context of the requirements set on the printed product. Publishers quality expectations are basic elements of external product integrity. The most important elements of efficiency of the printer can be summarised to reaching high production efficiency in order toattain good profitability and competitive delivery times. Printers' factors of efficiency base on the customers expectations on the consequences in use situation in the customer value hierarchy. They form the basis of internal productintegrity. The use of purely technical testing to classify printed products according to the customers' expectations proved to be only indicative at its best. The information gathered from the interviews was documented and sorted withthe help of the QFD-technique. The technical quality of two different coated paper grades were assessed based on the customer expectations and based on the best achievable quality. When customer requirements are used for the basis of assessing the technical quality of printing papers the order from best to worst is different than when comparing the papers just based on the best achievable quality.

Open Labware: 3-D printing your own lab equipment.

The introduction of affordable, consumer-oriented 3-D printers is a milestone in the current "maker movement," which has been heralded as the next industrial revolution. Combined with free and open sharing of detailed design blueprints and accessible development tools, rapid prototypes of complex products can now be assembled in one's own garage--a game-changer reminiscent of the early days of personal computing. At the same time, 3-D printing has also allowed the scientific and engineering community to build the "little things" that help a lab get up and running much faster and easier than ever before.