De chemische samenstelling van inkt die geen sporen achterlaat

Veel prints worden gemaakt met inkt die een blijvende indruk achterlaat. Sommige dingen die we printen moeten tientallen jaren meegaan (en er zijn geweldige technologieën die dit mogelijk maken), maar er zijn ook heel veel prints die een veel kortere levensduur hebben. Hiervoor is de ontwikkeling van biologisch afbreekbare inkt essentieel en dit speelt een zeer grote rol in zowel onze duurzaamheidsdoelstellingen als in de wetenschappelijke innovatie binnen onze R&D-hub bij Canon Production Printing (CPP).

"We praten over de ontwikkeling van een nieuwe chemische klasse", legt Tom van Dijkman, Program Lead Technology Development bij CPP, uit. Hij en zijn collega's Ernst Ullersma en Peter Wetjens vertegenwoordigen Canon Production Printing in een consortium van bedrijven en academici voor wie duurzame inkt en coatings ook een uitdaging vormen. "In samenwerking met organisaties als AkzoNobel en Evonik, plus een aantal universiteitspartners, hebben we het SusInkCoat-project opgezet om nieuwe chemische stoffen, materialen en productieprocessen te bestuderen." En hoewel elk lid dit gemeenschappelijke doel deelt, zijn er voor ons drie belangrijke aspecten die voor een duurzame toekomst op het gebied van printen kunnen zorgen.

Bindmateriaal

Dit zijn de stoffen die pigmentdeeltjes bij elkaar houden en ervoor zorgen dat ze aan een oppervlak blijven kleven. "We hebben hier te maken met een tweedeling", legt Tom uit. "We willen dat onze inkt superstabiel is op de print, maar dit is niet meer van toepassing als we het papier willen recyclen. Op het moment van recyclen willen we de inkt op een milieuvriendelijke manier verwijderen. Daarvoor moeten we een soort chemische samenstelling ontwikkelen waarin we een 'schakelaar' kunnen inbouwen, iets waardoor deze materialen kunnen worden ontbonden." Het is het chemische equivalent van een zandkasteel waarvan de structuur een tijdje in stand blijft, maar netjes wordt weggespoeld als hij niet meer nodig is.

"In een ideale wereld," voegt Tom toe, "willen we dat het deel uitmaakt van de natuurlijke cyclus. We weten dat geprint materiaal niet altijd op de juiste plek terechtkomt, ook al streven we er allemaal naar zo veel mogelijk te recyclen." Dit kan worden voorkomen door gebruik te maken van een biobased oplossing, een circulaire formule die afkomstig is uit de natuur en daar ook weer naar terugkeert op het moment van verwijdering.

Pigmenten

"De chemische samenstelling van pigment is momenteel volledig op fossiele basis en resulteert doorgaans in materialen die ofwel helemaal niet biologisch afbreekbaar zijn ofwel een zeer beperkte biologische afbreekbaarheid hebben", legt Tom uit. Inktpigmenten zijn altijd ontworpen om lang mee te gaan, maar dit kan een grote ecologische voetafdruk opleveren, zowel wat betreft de productie als de afvoer ervan. "We willen graag chemische stoffen vinden waarmee we bijvoorbeeld de kleur wit kunnen maken zonder titaniumdioxide te gebruiken. Of om iets een metallic glans te geven zonder metalen te gebruiken die als nanodeeltjes eindigen."

De oplossing hiervoor is in de natuur zelf te vinden. Als je naar de vleugel van een vlinder of vogel kijkt, zijn de kleuren over het algemeen niet afkomstig van pigmenten", zegt Tom. "De kleuren zijn afkomstig van de structuur van de materialen die het licht verspreiden. We willen hetzelfde principe gebruiken om witte en metallic effecten te bereiken met materialen die onschadelijk zijn."

Oppervlakteactieve stoffen

Dit zijn chemicaliën die worden toegevoegd aan inkt en verf om ze soepel over een oppervlak te laten stromen, omdat er zonder deze chemicaliën vaak druppelvorming ontstaat. De juiste oppervlakteactieve stof kan een uniforme, dunne laag creëren die prachtig stroomt op de plek waar deze wordt aangebracht. Tegenwoordig gebruikt bijna iedereen oppervlakteactieve stoffen op basis van fossiele chemie. "En hoewel deze stoffen zeer effectief zijn," zegt Tom, "vanwege de manier waarop ze zijn ontworpen, zijn ze ook permanent." Dit betekent dat als ze in de natuur terechtkomen, ze niet makkelijk worden afgebroken door micro-organismen of uv-licht.

Bovendien kan het toevoegen van deze permanente oppervlakteactieve stoffen aan het milieu de levende cellen in de natuur ernstig beïnvloeden. "Elke cel heeft zijn eigen natuurlijke 'schil'", voegt Tom toe. "Ze omringen waterlichamen die alle structuren bevatten die leven creëren. En deze 'schillen' kunnen door oppervlakteactieve stoffen worden beschadigd." Alle zakelijke leden van het SusInkCoat Consortium hebben te maken met dit probleem. De zoektocht naar een nieuw soort chemische stof die ons de gewenste oppervlakteactieve eigenschappen biedt, maar die ook actief kan worden verwijderd wanneer dat nodig is, is in volle gang. "Wij zijn weer op zoek naar een 'schakelaar'", zegt Tom. "We zijn op zoek naar oppervlakteactieve stoffen die de inkten laten stromen totdat ze de juiste plek hebben bereikt. Daarna willen we die oppervlakteactieve stof kunnen afbreken, zodat de impact op het milieu tot een minimum kan worden beperkt."

Nieuwe materialen voor de toekomst van iedereen

Of het nu gaat om materiaalwetenschappen of de ontwikkeling van geavanceerde optische en printtechnologieën, onze teams voor onderzoek en ontwikkeling hebben altijd onze bedrijfsfilosofie van Kyosei - samenleven en samenwerken voor het algemeen belang in gedachten. Het SusInkCoat Consortium is een goed voorbeeld van het soort langetermijndenken en samenwerking dat we nodig hebben voor zowel onze productontwikkeling als onze duurzaamheidsdoelstellingen als organisatie. "Deze reis maken we samen met onze klanten", voegt Tom toe. "En door gebruik te maken van de technologieën die we ontwikkelen, kunnen we innovatieve producten maken, niet alleen voor een paar jaar, maar ook voor de komende decennia."

Lees meer over Canon Production Printing.