प्लास्टिक पर इंकजेट प्रिंटिंग समाधान

पॉलीप्रोपिलीन, नायलॉन व अन्य प्लास्टिक पर इंकजेट प्रिंटिंग

प्लास्टिक पर औद्योगिक इंकजेट प्रिंटिंग

जानें कि UV LED इंकजेट इंक का उपयोग करके पॉलीप्रोपिलीन उत्पादों और निम्न सतह ऊर्जा वाले प्लास्टिक पर मज़बूत इंक आसंजन और कठोर आउटडोर मौसम-प्रतिरोध कैसे प्राप्त करें। विशेषज्ञता से डिज़ाइन की गई इंकजेट प्रिंटिंग प्रक्रियाएँ और इनडोर व आउटडोर प्लास्टिक उत्पादों पर नैनोस्केल हाइड्रोफोबिक कोटिंग्स 30 वर्षों तक UV एक्सपोज़र व मौसम-प्रतिरोध की वारंटी देती हैं। नई इंक व कोटिंग प्रौद्योगिकियाँ डिजिटल ड्रॉप-ऑन-डिमांड UV LED इंकजेट प्रिंटिंग के अनुप्रयोगों को उल्लेखनीय रूप से आगे बढ़ाती हैं।

नैनोस्केल हाइड्रोफोबिक कोटिंग्स

पॉलीप्रोपिलीन पर UV LED इंकजेट प्रिंटिंग (वास्तविक स्मार्टफोन फोटो)

अपनी निःशुल्क पट्टिका प्राप्त करें

अभूतपूर्व UV LED इंकजेट प्रौद्योगिकी से मुद्रित एक कस्टम 4”x6” पॉलीप्रोपिलीन पट्टिका प्राप्त करें।

आज ही हमसे संपर्क करें

पॉलिमर व फ्लेक्सिबल सब्सट्रेट पर पीज़ोइलेक्ट्रिक ड्रॉप-ऑन-डिमांड UV LED इंकजेट प्रिंटिंग पारंपरिक एनालॉग प्रिंटिंग की तुलना में कहीं अधिक जटिल व नाज़ुक है। ड्रॉप-ऑन-डिमांड इंकजेट तकनीक में नोज़ल को सटीक आकार की बूंदें अत्यंत सटीकता से छोड़नी होती हैं। उच्च-गुणवत्ता वाली इंकजेट प्रिंटिंग प्रणालियों में प्रिंटहेड, फ्लुइड, इलेक्ट्रॉनिक नियंत्रक, पूर्व-उपचार और क्योर को एक साथ एकीकृत करना आवश्यक है। वांछित परिणाम प्राप्त करने के लिए सभी घटकों को निर्बाध रूप से मिलकर कार्य करना होता है।

तीन मुख्य इनपुट प्रोसेस पैरामीटर हैं: 1) पॉलिमर सब्सट्रेट, 2) इंकजेट प्रिंटर, और 3) इंक केमिस्ट्री व सब्सट्रेट सतह अनुकूलता। उत्कृष्ट प्रिंट गुणवत्ता प्राप्त करने के लिए सभी तत्वों का सटीक व स्थिर होना आवश्यक है। इनमें से किसी एक पैरामीटर को बदलने से असंतुलन उत्पन्न होता है, जिसके लिए अन्य में भी बदलाव करना पड़ता है। 3-आयामी व घुमावदार आकृतियों पर प्रिंटिंग और भी जटिल है क्योंकि OEM प्रिंटर/प्रिंटहेड के विकल्प अपेक्षाकृत सीमित हैं। प्रत्येक OEM एक सीमित रेंज के लिए विकसित प्रमाणित इंक तक सीमित रहता है। इंकजेट प्रिंटिंग व सरफेस साइंस की बारीकियों की गहन समझ अभूतपूर्व क्षमताओं व परिणामों को संभव बनाती है।

SABREEN ने हाल ही में 100 प्रतिशत से अधिक स्ट्रेच होने वाले फ्लेक्सिबल प्लास्टिक व रबर उत्पादों के कस्टमाइज़ेशन हेतु UVLED इंक और इंकजेट प्रिंटिंग प्रक्रियाएँ विकसित व व्यावसायिक रूप से उपलब्ध कराई हैं। इन उत्पादों में थेरेप्यूटिक एक्सरसाइज़ बैंड, स्विमिंग कैप, हाइजीनिक वियरेबल्स आदि शामिल हैं। स्वतंत्र टॉक्सिकोलॉजी विश्लेषण CAL Prop 65, US Toxicity Risk Assessment तथा ASTM D 4236 (LHAMA – 16 CFR 1500.14) के अनुरूप है।

हमारी इंकजेट प्रिंटिंग प्रक्रिया सभी प्रकार के प्लास्टिक पर जीवंत, दीर्घकालिक छवियाँ सुनिश्चित करने हेतु उच्च-गुणवत्ता वाली इंक और उन्नत प्रिंटिंग तकनीक का उपयोग करती है।

इंकजेट प्रिंटिंग के लिए आसंजन अत्यंत महत्वपूर्ण है। आसंजन को प्रभावित करने वाले चरों में पॉलिमर सामग्री (कलरेंट्स, फिलर्स व एडिटिव्स सहित), मोल्डिंग प्रक्रिया, सतह की स्थिति, बनावट, तथा भंडारण व हैंडलिंग शामिल हैं। डिज़ाइन व विनिर्माण इंजीनियरों के लिए यह ज़रूरी है कि वे ऐसा इष्टतम थर्मोप्लास्टिक चुनें जो फील्ड परफॉर्मेंस मानदंडों को पूरा करे और आसानी से प्रिंट हो सके। सुरक्षात्मक क्लियर कोटिंग्स (टॉपकोट) विस्तारित रासायनिक/घर्षण-प्रतिरोधी सुरक्षा प्रदान करती हैं, जैसे गर्म पानी में डिशवॉशर सफाई (500 से अधिक लगातार साइकिल)। ये कोटिंग्स पिगमेंटेड इंक के ऊपर इंकजेट फ्लुइड या स्प्रे एटमाइज़ेशन द्वारा लगाई जाती हैं।

थर्मोप्लास्टिक को दो उपश्रेणियों में विभाजित किया जाता है — अनाकार (amorphous) और क्रिस्टलीय (crystalline)। इनकी अत्यंत लंबी, शृंखलाबद्ध अणु-रचनाएँ अपेक्षाकृत कमज़ोर वैन डर वाल्स बलों द्वारा एक साथ बंधी रहती हैं। सामान्यतः, अनाकार पॉलिमर में क्रिस्टलीय पॉलिमर की तुलना में बेहतर आसंजन गुण होते हैं। अनाकार का अर्थ है कोई निश्चित आकार न होना, या आसानी से बदलने योग्य आकार होना। क्रिस्टलीय का तात्पर्य है कि अणु-समूहों में एक नियमित, निश्चित पैटर्न होता है। ABS, स्टाइरीन व पॉलीकार्बोनेट जैसे अनाकार रेज़िन में अनियमित, स्पेगेटी जैसी संरचना होती है। गर्मी लगाने पर ये नरम हो जाते हैं और इनका कोई स्पष्ट रूप से परिभाषित गलनांक तापमान नहीं होता।

पॉलीओलेफिन, PET व नायलॉन जैसे क्रिस्टलीय रेज़िन में एक व्यवस्थित पैटर्न होता है, जैसे कुंडलित स्प्रिंग — जिस तरह धातु का स्प्रिंग कंपन को अवशोषित करता है, उसी तरह क्रिस्टलीय सामग्री व्यवहार करती है। इनका गलनांक तापमान स्पष्ट रूप से परिभाषित होता है। किसी पॉलिमर में ये दोनों अवस्थाएँ एक साथ मौजूद रहती हैं — कुछ आसन्न भाग द्वितीयक आकर्षण बलों द्वारा सघन क्रिस्टलीय बंडलों में संकुलित हो जाते हैं, जबकि उसी अणु के अन्य भाग भौतिक रूप से क्रिस्टलीय जालक में स्थान नहीं बना पाते और अनाकार बने रहते हैं। चित्र 2 देखें।

चित्र 2। अनाकार व क्रिस्टलीय थर्मोप्लास्टिक

थर्मोप्लास्टिक का चयन – प्रोसेस अनुकूलता

इंकजेट प्रिंटिंग के सफल होने के लिए उच्च तापमान वाली इंक को प्रिंटहेड से आसानी से निकलना, सब्सट्रेट के साथ उचित रूप से अंतःक्रिया करना और मज़बूत आसंजन प्राप्त करना आवश्यक है। इस घनिष्ठ संपर्क को सतह का “वेटिंग” या “वेटिंग आउट” कहा जाता है, जो सतह पर फैलने की इंक की क्षमता को दर्शाता है। हालाँकि, अधिकांश पॉलिमर सतहें स्वाभाविक रूप से हाइड्रोफोबिक होती हैं और गीली होने का प्रतिरोध करती हैं। इस प्रकार के प्लास्टिक रासायनिक रूप से निष्क्रिय, नॉन-पोरस सतहों वाले होते हैं जिनकी सतह ऊर्जा कम होती है, जिससे प्रिंटिंग आसंजन लगभग असंभव हो जाता है। सतह ऊर्जा वह अतिरिक्त ऊर्जा है जो किसी ठोस पदार्थ की सतह पर (उसके आंतरिक भाग की तुलना में) मौजूद होती है।

पॉलिमर सामग्री के निर्दिष्ट गुणों को प्राप्त करने के लिए प्राथमिक मोल्डिंग प्रक्रिया अत्यंत महत्वपूर्ण है। सतह की बनावट और अच्छी विनिर्माण प्रथाओं के साथ उचित प्लाज़्मा सतह पूर्व-उपचार अपनाने से अधिकांश, यदि सभी नहीं तो, आसंजन व वेटिंग समस्याएँ हल हो सकती हैं। किसी दिए गए अनुप्रयोग के लिए सर्वश्रेष्ठ थर्मोप्लास्टिक चुनना आसान नहीं है। पार्ट डिज़ाइनर अक्सर ऐसे रासायनिक बल्क मैटेरियल व सतह गुणों की तलाश करते हैं जिन्हें प्रिंट करना अक्सर बहुत कठिन होता है। आइए ऐसे अनुप्रयोग उदाहरणों पर विचार करें जो पॉलिमर चयन और प्रिंटेबिलिटी की सरलता के बीच महत्वपूर्ण संतुलन दर्शाते हैं।

पॉलीएमाइड (नायलॉन) पर कलर इंकजेट प्रिंटिंग सर्वाधिक मांग वाले अनुप्रयोगों में से एक है। नायलॉन की रासायनिक संरचना इसे उच्च गलनांक प्रदान करती है, जिससे यह कार इंजन और अन्य उच्च-घर्षण मशीनरी जैसे उच्च-तापमान वातावरण में धातु घटकों का एक उत्कृष्ट विकल्प बन जाता है। अन्य थर्मोप्लास्टिक सामग्रियों की तरह, नायलॉन प्लास्टिक जलने के बजाय अपने गलनांक पर तरल बन जाता है, अर्थात इसे पिघलाकर पुनः ढाला या रीसाइकल किया जा सकता है। उच्च-घर्षण अनुप्रयोगों में उपयोग किए जाने पर नायलॉन सामग्री आसानी से गर्म भी नहीं होती। हालाँकि, विशेष इंक व पूर्व-उपचार के बिना इंकजेट इंक नायलॉन (या अधिकांश निम्न-सतह-ऊर्जा पॉलिमर) पर आसानी से नहीं चिपकती। यह आंशिक रूप से इसके हाइड्रोफोबिक गुणों के कारण है। चित्र 3 देखें।

चित्र 3। नायलॉन प्लास्टिक (PA) के विशिष्ट गुण

सबसे पहले, यह सुनिश्चित करें कि नायलॉन सामग्री को उचित रूप से सुखाया व प्रोसेस किया गया हो ताकि “ड्राई-ऐज़-मोल्डेड” गुण प्राप्त हों। रेज़िन निर्माता अपने उत्पादों का रासायनिक निर्माण अलग-अलग तरीके से करते हैं, जो आसंजन प्रदर्शन को प्रभावित कर सकता है। रेज़िन/ग्रेड के अनुसार वैकल्पिक आपूर्तिकर्ताओं का मूल्यांकन करें, और Nylon 6 व Nylon 66 (Nylon 11 व 12) के बीच अंतर पर ध्यान दें। Nylon 6 के विपरीत, Nylon 66 दो मोनोमर्स — हेक्सामेथिलीनडायमीन और एडिपिक एसिड — से बना होता है, जिनमें से प्रत्येक छह कार्बन परमाणु प्रदान करता है, इसीलिए इसे 66 नाम दिया गया है। यह सामग्री Nylon 6 की तुलना में अधिक क्रिस्टलीय प्रकृति की होती है, जिससे कठोरता (stiffness) तथा टेन्साइल व फ्लेक्सुरल मॉड्यूलस में सुधार होता है।

Nylon 6, Nylon 66 की तुलना में थोड़ी अधिक नमी सोखता है। मोल्डिंग के बाद व द्वितीयक ऑपरेशन से पहले, उत्पादों को अधिमानतः पॉलिएस्टर बैग में पैक किया जाना चाहिए, न कि पॉलीबैग में। पॉलीबैग में पाए जाने वाले निम्न-आणविक-भार वाले तत्व सतह पर स्थानांतरित होकर क्रॉस-कंटैमिनेशन की समस्याएँ उत्पन्न कर सकते हैं। भंडारण की अवधि व तापमान भी आसंजन प्रदर्शन को प्रभावित करते हैं। मोल्डिंग के बाद जितनी जल्दी हो सके प्रिंट करें।

यदि प्रिंटिंग समस्याओं का समाधान नहीं हो पाता, तो ऐसे वैकल्पिक प्लास्टिक के उपयोग पर विचार करें जिसके गुण समान हों और जिसे प्रिंट या लेज़र मार्क करना आसान हो। यह बिंदु डिज़ाइनरों व विनिर्माण इंजीनियरों दोनों के लिए उत्पाद विनिर्देश विकसित करने की महत्ता को रेखांकित करता है। पॉलीप्रोपिलीन व हाई-डेंसिटी पॉलीएथिलीन (HDPE) मोल्डिंग, सामग्री व प्रिंटिंग समस्याओं के प्रति कम संवेदनशील तथा कम महंगे होते हैं। तीनों में HDPE को प्रिंट करना सबसे आसान है क्योंकि यह थर्मोडायनामिक रूप से अधिक स्थिर है। चित्र 4 देखें।

इंकजेट इंक की श्यानता (viscosity) व सतह तनाव (surface tension) कम होती है, जिससे एसीटल, पॉलीओलेफिन व पॉलीयुरेथेन जैसे कई पॉलिमरिक सब्सट्रेट पर आसंजन बंधन में चुनौतियाँ उत्पन्न होती हैं। इस प्रकार के रासायनिक रूप से निष्क्रिय प्लास्टिक हाइड्रोफोबिक होते हैं और स्वाभाविक रूप से गीले होने योग्य नहीं होते। एक समतल ठोस सतह पर विराम (संतुलन) अवस्था में स्थित एकल तरल बूंद पर विचार करें। ठोस सतह और अंतिम बिंदु पर ऊपरी सतह की स्पर्श रेखा के बीच बना कोण संपर्क कोण (contact angle) कहलाता है; यह संपर्क बिंदु पर स्पर्श रेखा और ठोस सतह की क्षैतिज रेखा के बीच का कोण (x) है। चित्र 2 देखें।

बुलबुले/बूंद का आकार उन आणविक बलों के कारण होता है, जिनके द्वारा सभी तरल पदार्थ, सतह के संकुचन के माध्यम से, समाहित आयतन को न्यूनतम सतह क्षेत्रफल वाले आकार में ढालने की प्रवृत्ति रखते हैं। सतह को संकुचित करने वाले इन अंतर-आणविक बलों को “सतह तनाव” (surface tension) कहा जाता है।

सतह तनाव, सतह ऊर्जा का एक मापन है, जिसे dynes/cm में व्यक्त किया जाता है। किसी तरल पदार्थ (पानी, प्रिंटिंग इंक, एडहेसिव/एनकैप्सुलेशन, कोटिंग्स आदि) के सतह तनाव की तुलना में ठोस सब्सट्रेट की सतह ऊर्जा जितनी अधिक होगी, उसकी “वेटेबिलिटी” उतनी ही बेहतर होगी, और संपर्क कोण (चित्र 2) उतना ही छोटा होगा।

एक सामान्य नियम के अनुसार, स्वीकार्य बंधन आसंजन तब प्राप्त होता है जब सब्सट्रेट की सतह ऊर्जा तरल के सतह तनाव से लगभग 8 से 10 dynes/cm अधिक होती है।

चित्र 2। संपर्क कोण और वेटिंग की मात्रा

चित्र 3। फ्लुइड प्रवाह और डायनामिक संपर्क कोण

वास्तव में, फ्लुइड व संपर्क कोण स्थिर नहीं बल्कि गतिशील (dynamic) होते हैं। चित्र 3 देखें। डायनामिक संपर्क कोण (DCA) सबसे महत्वपूर्ण है। जब कोई बूंद किसी ठोस सतह से चिपकी होती है और सतह को झुकाया जाता है, तो बूंद आगे की ओर बढ़ते हुए नीचे की ओर खिसकती है। इस प्रकार बनने वाले कोणों को क्रमशः एडवांसिंग कोण (θa) और रिसीडिंग कोण (θr) कहा जाता है।

सामान्यतः संपर्क कोण सतह की रसायन-संरचना व सतह की टोपोग्राफी, दोनों में होने वाले परिवर्तनों से प्रभावित माने जाते हैं। एडवांसिंग संपर्क कोण सब्सट्रेट सतह के निम्न-ऊर्जा (अपरिवर्तित) घटकों के प्रति सबसे संवेदनशील होता है, जबकि रिसीडिंग कोण सतह पूर्व-उपचार द्वारा उत्पन्न उच्च-ऊर्जा, ऑक्सीकृत समूहों के प्रति अधिक संवेदनशील होता है। इसलिए, dyne समाधानों का उपयोग करके मापे जाने पर, रिसीडिंग कोण वास्तव में पूर्व-उपचार के बाद सतह के परिवर्तित घटक की सबसे विशिष्ट माप है। अतः सभी सतह-परिवर्तित सामग्रियों पर एडवांसिंग व रिसीडिंग दोनों संपर्क कोणों को मापना महत्वपूर्ण है।

सामग्री की शुद्धता भी एक महत्वपूर्ण कारक है। उपचारित प्लास्टिक की शेल्फ लाइफ रेज़िन के प्रकार, फॉर्मूलेशन और भंडारण क्षेत्र के परिवेश पर निर्भर करती है। उपचारित उत्पादों की शेल्फ लाइफ एंटीऑक्सीडेंट, प्लास्टिसाइज़र, स्लिप व एंटीस्टैटिक एजेंट, कलरेंट्स व पिगमेंट, स्टेबिलाइज़र आदि सामग्रियों की उपस्थिति से सीमित होती है। उपचारित सतहों को उच्च तापमान के संपर्क में लाने से आणविक शृंखला गतिशीलता बढ़ती है — शृंखला गतिशीलता जितनी अधिक होगी, उपचार का क्षय (aging) उतना ही तेज़ होगा। उपचारित सामग्रियों में पॉलिमर शृंखला की गतिशीलता उपचार द्वारा बनाए गए बॉन्डिंग स्थलों को सतह से दूर ले जाती है। ये घटक अंततः पॉलिमर सतह पर स्थानांतरित हो सकते हैं। अतः पूर्व-उपचार के बाद उत्पाद को यथाशीघ्र बॉन्ड, कोट, पेंट, प्रिंट या डेकोरेट करने की सिफ़ारिश की जाती है।

UV इंक में केवल पिगमेंट कलरेंट्स का उपयोग होता है, लेकिन इनकी रेंज व्यापक है और यह कोई गंभीर सीमा नहीं है। फॉर्मूलेशन व इंक-निर्माण में हुए विकास से निर्माता व्हाइट (W) रंग भी उपलब्ध करा पाते हैं, जो गहरे रंग वाले सब्सट्रेट पर बेस के रूप में या क्लियर पर बैकग्राउंड के रूप में विशेष रूप से उपयोगी है। इंकजेट के प्राथमिक रंग – सायन, मैजेंटा, येलो व ब्लैक (CMYK) – मिलकर एक विस्तृत कलर गैमट प्रदान करते हैं क्योंकि इंक की परतें मोटी हो सकती हैं। हालाँकि, पिगमेंट-आधारित होने के कारण ये कम-से-कम आंशिक रूप से ओपेक होते हैं और नीचे के रंगों को छिपा देते हैं। इनकी तीव्रता सेकेंडरी रंगों में पूरी तरह प्रतिबिंबित नहीं होती, जिसके कारण प्रमुख ब्रांडों में लोकप्रिय कई Pantone रंग बाहर रह जाते हैं।

एनालॉग प्रिंटिंग विशेष रूप से फॉर्मूलेटेड स्पॉट कलर का उपयोग करती है। ये इस बाज़ार में उपलब्ध हो सकते हैं, विशेष रूप से 6-, 8- और 10-प्रिंटहेड मशीनों के साथ, लेकिन ये लोकप्रिय नहीं हैं क्योंकि इंकजेट प्रिंटर में स्पॉट कलर बदलना फ्लेक्सोग्राफिक या स्क्रीन प्रिंटिंग की तुलना में कहीं अधिक कठिन है। यह लगातार बदलती छवियों के साथ जॉब बदलने की डिजिटल क्षमता से भी टकराता है। एक विकल्प यह है कि CM और Y के बीच के ह्यू वाले तीव्र इंक के साथ एक्सटेंडेड गैमट इंक सेट का उपयोग किया जाए। रेड, ग्रीन व ब्लू (RGB), या ऑरेंज, ग्रीन व वायलेट (OGV) का उपयोग लेबल व विज्ञापन प्रिंटिंग में गैमट को विस्तृत करने और अधिकांश चमकीले, निर्दिष्ट, तीव्र ब्रांड रंगों को कवर करने के लिए किया जाता है। इन रंगों को त्रि-आयामी प्लास्टिक उत्पादों के लिए भी कस्टम फॉर्मूलेट किया जा सकता है।

हल्के रंगों, विशेष रूप से फ्लेश टोन को पुनरुत्पादित करना UV-क्योर इंकजेट प्रिंटिंग के लिए एक सतत चुनौती है। CMK की सबसे छोटी बूंदें भी, जो अब मात्र 4 पिकोलीटर तक हैं, फोटो-रियलिज़्म के लिए बहुत बड़ी हैं। हालाँकि, यदि लाइट मैजेंटा (lm) व लाइट सायन (lc) का द्वितीयक सेट शामिल किया जाए, तो व्यक्तिगत डॉट्स के आर्टिफैक्ट समाप्त हो जाते हैं। CMYKlclmW का विकल्प प्रिंटर OEM से इस बाज़ार में उपलब्ध है।

---