Innowacyjny papier do zadruku światłem UV

Naukowcy opracowali technologię produkcji papieru przystosowanego do drukowania światłem UV, bez stosowania tuszu. Treści nadrukowane światłem można następnie wymazywać, podgrzewając papier do 120°C i ponowne zadrukowywać, nawet ponad 80 razy. Badania nad papierem o tak niezwykłych właściwościach miały na celu zmniejszenie wpływu produkcji papieru na wylesianie Ziemi.

Badacze z chińskiego Uniwersytetu Shandong, współpracujący z naukowcami z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Riverside, twierdzą, że sekret nowej technologii tkwi w zmieniającym kolor związku chemicznym. Cienka warstwa preparatu chemicznego aplikowana na powierzchnię zwykłego papieru zmienia go w nowy produkt wielokrotnego użytku, przeznaczony do drukowania światłem.

Profesor chemii na Uniwersytecie Kalifornijskim w Riverside i współautor badania, Yadong Yin tak przedstawia nową technologię: - Najważniejszym rezultatem naszych badań jest odkrycie nowej klasy stałego systemu światło-odwracalnej zmiany koloru. Dzięki temu mamy szanse na wyprodukowanie papieru nie zawierającego tuszu i przeznaczonego do zadrukowania pod wpływem światła. Produkt ten charakteryzuje się takimi właściwościami, jak papier konwencjonalny, lecz można go wielokrotnie zadrukowywać i wymazywać bez użycia tuszu. Wyniki naszej pracy odegrają ogromny ekonomiczny i środowiskowy wpływ na nowoczesne społeczeństwo.

Produkcja i utylizacja papieru mają ogromny, negatywny wpływ na środowisko. To największe źródło zanieczyszczenia przemysłowego, a zużyty papier stanowi ok. 40% zawartości składowisk odpadów. Nawet papier przeznaczony do recyklingu jest źródłem zanieczyszczeń, ponieważ najpierw należy usunąć z niego tusz. Produkcja papieru również przyczynia się do wylesienia, co w USA przelicza się na ponad 30% wszystkich ścinanych drzew przeznaczonych na surowce do wytwarzania papieru i kartonu. Poszukując rozwiązań powyższych problemów, badacze pracowali nad alternatywą dla tradycyjnego, jednorazowego papieru. Jednym z rozwiązań jest wykorzystanie właściwości związków chemicznych do zmiany koloru. Oznacza to jednak z trudności w odzyskiwaniu tuszu z papieru, wysokie koszty, toksyczność i skomplikowany proces powlekania powierzchni.

Naukowcy uważają, że nowo opracowany papier rozwiązuje takie problemy i może znaleźć zastosowanie w dowolnej dziedzinie, w której druk wydruki przydatne są jedynie przez krótki okres.

-Wierzymy, że papier wielokrotnego zapisu ma przed sobą wiele praktycznych zastosowań obejmujących zapisywanie i odczytywanie informacji o charakterze tymczasowym, jak gazety, czasopisma, plakaty, notatniki, stojaki z notatkami, wskaźniki przydatności do spożycia, wskaźniki zawartości tlenu, etykiety wielokrotnego zapisu do różnych zastosowań. - mówi profesor Yin.

Nowo opracowana warstwa skład się z cząsteczek dwóch typów: błękit pruski. to nietoksyczny pigment zmieniający się w bezbarwny związek pod wpływem działania wiązki elektronów. Drugą cząsteczką jest tlenek tytanu, który przyspiesza reakcje chemiczne i aktywowany jest światłem UV. Gdy te dwie cząsteczki zostaną zmieszane i znajdą się na papierze, zabarwiają powierzchnię na niebiesko. Wydrukowanie na takim papierze tekstu lub grafiki, polega na naświetleniu jego powierzchni promieniami UV, które wzbudzają cząsteczki tlenku tytanu. Wówczas cząsteczki tlenku tytanu emitują elektrony wyłapywane przez cząsteczki błękitu pruskiego, co prowadzi do zabarwienia w skali od niebieskiego do bezbarwnego.

Czytanie niebieskiego tekstu na bezbarwnym tle jest wygodniejsze niż bezbarwnego na niebieskim, Pod wpływem światła zadrukowane zostaje tło, które staje się bezbarwne, a widoczna, zadrukowana treść jest niebieska. Możliwe jest odwrócenie kolorów, aby bezbarwny tekst był widoczny na niebieskim tle. Zastosowanie innych kolorów dostępne jest po wybraniu innej barwy odpowiednika błękitu pruskiego. Po wydrukowaniu treści na papierze, pozostaje on widoczny w wysokim kontraście i rozdzielczości przez pięć dni, a następnie zaczyna powracać do pierwotnej, niebieskiej barwy. Aby znacznie przyspieszyć wymazywanie nadruku, wystarczy podgrzać papier przez ok. 10 min.

Badacze przewidują, że papier drukowany światłem stanie się niedrogi, gdy tylko produkcja ruszy na dużą skalę.

- Papier drukowany światłem to atrakcyjna cenowo alternatywa dla konwencjonalnego papieru- mówi profesor Yin. - Substancje do produkcji warstwy aktywnej są niedrogie, a przewidywane koszty produkcji nie będą wysokie, ponieważ w ramach prostego procesu nasiąkania lub spryskiwania możliwe jest pokrywanie powierzchni zwykłego papieru.

Drukowanie w tej technologii jest również bardziej opłacalne niż z użyciem tradycyjnej technologii, ponieważ w ogóle nie stosuje się tuszu. Przede wszystkim jednak, papier drukowany światłem nadaje się do ponownego zadrukowania ponad 80 razy, a to znacząco obniża całkowity jego koszt. Zadaniem, które obecnie stoi przed badaczami, jest zaprojektowanie drukarki laserowej do papieru wielokrotnego zapisu, zdolnej do szybkiego drukowania. Naukowcy muszą również opracować technologię drukowania w kolorze.