การพิมพ์อิงก์เจ็ทบนพลาสติก

การพิมพ์อิงก์เจ็ทบนพอลิโพรพิลีน ไนลอน และพลาสติกอื่น ๆ

การพิมพ์อิงก์เจ็ทอุตสาหกรรมบนพลาสติก

เรียนรู้วิธีทำให้หมึกยึดเกาะแน่นและทนการผุกร่อนกลางแจ้งอันโหดร้าย ในการพิมพ์อิงก์เจ็ทบนผลิตภัณฑ์พอลิโพรพิลีนและพลาสติกพลังงานพื้นผิวต่ำด้วยหมึกอิงก์เจ็ท UV LED กระบวนการพิมพ์ที่ออกแบบอย่างเชี่ยวชาญและสารเคลือบกันน้ำระดับนาโนบนผลิตภัณฑ์พลาสติกทั้งในและนอกอาคาร รับประกันการทนแสง UV และสภาพอากาศได้ถึง 30 ปี เทคโนโลยีหมึกและสารเคลือบใหม่ยกระดับการใช้งานการพิมพ์ดิจิทัลแบบหยดตามสั่ง (drop-on-demand) UV LED อย่างก้าวกระโดด

สารเคลือบกันน้ำระดับนาโน

การพิมพ์อิงก์เจ็ท UV LED บนพอลิโพรพิลีน (ภาพถ่ายจากสมาร์ตโฟนจริง)

รับแผ่นป้ายฟรี

รับแผ่นป้ายพอลิโพรพิลีนขนาด 4”x6” สั่งทำพิเศษ พิมพ์ด้วยเทคโนโลยีอิงก์เจ็ท UV LED อันล้ำสมัย

ติดต่อเราวันนี้

การพิมพ์อิงก์เจ็ท UV LED แบบหยดตามสั่งด้วยหัวพิมพ์พีโซอิเล็กทริกลงบนพอลิเมอร์และวัสดุยืดหยุ่น ซับซ้อนและละเอียดอ่อนกว่าการพิมพ์แอนะล็อกดั้งเดิม เทคโนโลยีหยดตามสั่งต้องการหัวฉีดที่ยิงหยดหมึกขนาดแม่นยำอย่างเที่ยงตรง ระบบพิมพ์คุณภาพสูงต้องผสานหัวพิมพ์ ของเหลว ตัวควบคุมอิเล็กทรอนิกส์ การปรับสภาพพื้นผิว และการบ่มแข็งไปพร้อมกัน ทุกส่วนต้องทำงานสอดประสานจึงจะได้ผลลัพธ์ตามต้องการ

พารามิเตอร์อินพุตหลักมีสามด้าน: 1) วัสดุพอลิเมอร์ 2) เครื่องพิมพ์อิงก์เจ็ท และ 3) เคมีหมึกกับความเข้ากันได้ของพื้นผิววัสดุ ทุกองค์ประกอบต้องแม่นยำและเสถียรจึงจะได้คุณภาพพิมพ์เยี่ยม การเปลี่ยนพารามิเตอร์ใดพารามิเตอร์หนึ่งจะทำให้เสียสมดุลและต้องปรับตัวอื่นตาม การพิมพ์บนชิ้นงานสามมิติและผิวโค้งยิ่งซับซ้อน เพราะตัวเลือกเครื่องพิมพ์/หัวพิมพ์ OEM มีค่อนข้างน้อย และ OEM แต่ละรายรับรองเฉพาะหมึกที่พัฒนาสำหรับช่วงจำกัด ความเข้าใจลึกซึ้งในความซับซ้อนของการพิมพ์อิงก์เจ็ทและวิทยาศาสตร์พื้นผิว จึงปลดล็อกขีดความสามารถและผลลัพธ์อย่างที่ไม่เคยมีมาก่อน

เมื่อไม่นานนี้ SABREEN ได้พัฒนาและวางจำหน่ายหมึก UVLED และกระบวนการพิมพ์อิงก์เจ็ทเพื่อการปรับแต่งผลิตภัณฑ์พลาสติกยืดหยุ่นและยางที่ยืดได้เกิน 100% ผลิตภัณฑ์รวมถึงยางยืดออกกำลังกายเพื่อการบำบัด หมวกว่ายน้ำ อุปกรณ์สวมใส่เพื่อสุขอนามัย และอื่น ๆ ผลวิเคราะห์พิษวิทยาอิสระเป็นไปตาม CAL Prop 65, การประเมินความเสี่ยงความเป็นพิษของสหรัฐฯ และ ASTM D 4236 (LHAMA – 16 CFR 1500.14)

กระบวนการพิมพ์อิงก์เจ็ทของเราใช้หมึกคุณภาพสูงและเทคโนโลยีการพิมพ์ขั้นสูง เพื่อภาพสดใสคงทนบนพลาสติกทุกชนิด

สำหรับการพิมพ์อิงก์เจ็ท การยึดเกาะคือหัวใจ ตัวแปรที่มีผล ได้แก่ วัสดุพอลิเมอร์ (รวมสารให้สี ฟิลเลอร์ และสารเติมแต่ง) กระบวนการขึ้นรูป สภาพพื้นผิว ผิวสัมผัส และการจัดเก็บ-ขนย้าย วิศวกรออกแบบและผลิตควรเลือกเทอร์โมพลาสติกที่ทั้งผ่านเกณฑ์สมรรถนะภาคสนามและพิมพ์ง่าย สารเคลือบใสป้องกัน (ท็อปโค้ต) ให้การปกป้องทนเคมี/การเสียดสียาวนานขึ้น เช่น การล้างเครื่องล้างจานน้ำร้อน (เกิน 500 รอบต่อเนื่อง) สารเคลือบเหล่านี้เคลือบทับหมึกสีด้วยของเหลวอิงก์เจ็ทหรือการพ่นละออง

เทอร์โมพลาสติกแบ่งเป็นสองกลุ่มย่อยคืออสัณฐานและผลึก โมเลกุลสายยาวคล้ายโซ่ยึดกันด้วยแรงแวนเดอร์วาลส์ที่ค่อนข้างอ่อน โดยทั่วไปพอลิเมอร์อสัณฐานมีสมบัติยึดเกาะดีกว่าผลึก คำว่าอสัณฐานหมายถึงไม่มีรูปทรงแน่นอนหรือเปลี่ยนรูปง่าย ส่วนผลึกหมายถึงกลุ่มโมเลกุลมีแบบแผนสม่ำเสมอชัดเจน เรซินอสัณฐานอย่าง ABS สไตรีน และพอลิคาร์บอเนตมีโครงสร้างสุ่มคล้ายเส้นสปาเกตตี เมื่อได้รับความร้อนจะค่อย ๆ อ่อนตัวโดยไม่มีจุดหลอมชัดเจน

เรซินผลึกอย่างพอลิโอเลฟิน PET และไนลอนมีแบบแผนเป็นระเบียบคล้ายสปริงขด เช่นเดียวกับสปริงโลหะที่หน่วงการสั่น วัสดุผลึกก็เช่นกัน และมีจุดหลอมชัดเจน ในพอลิเมอร์ สองสถานะนี้อยู่ร่วมกัน โดยส่วนของสายที่อยู่ติดกันอัดแน่นเป็นมัดผลึกด้วยแรงดึงดูดทุติยภูมิ ขณะที่ส่วนอื่นของโมเลกุลเดียวกันไม่อาจเคลื่อนเข้าโครงผลึกและคงเป็นอสัณฐาน ดูรูปที่ 2

รูปที่ 2 เทอร์โมพลาสติกอสัณฐานและผลึก

การเลือกเทอร์โมพลาสติก — ความเข้ากันได้ของกระบวนการ

การพิมพ์อิงก์เจ็ทจะสำเร็จได้ หมึกอุณหภูมิสูงต้องพุ่งออกจากหัวพิมพ์ได้ง่าย ทำปฏิกิริยากับวัสดุอย่างเหมาะสม และยึดเกาะแน่น การสัมผัสแนบแน่นนี้เรียกว่าการ "เปียก" พื้นผิว หมายถึงความสามารถของหมึกในการแผ่ตัวบนผิว ทว่าพื้นผิวพอลิเมอร์ส่วนใหญ่กันน้ำโดยธรรมชาติและต้านการเปียก ลักษณะเด่นของพลาสติกเหล่านี้คือเฉื่อยทางเคมี ผิวไร้รูพรุน และพลังงานพื้นผิวต่ำ ทำให้การยึดเกาะของงานพิมพ์แทบเป็นไปไม่ได้ พลังงานพื้นผิวคือพลังงานส่วนเกินที่มีอยู่ที่ผิว (ต่างจากในเนื้อ) ของของแข็ง

การขึ้นรูปขั้นต้นสำคัญยิ่งต่อการได้สมบัติตามสเปกของวัสดุ การใช้การปรับสภาพพลาสมาที่เหมาะสมร่วมกับผิวสัมผัสและแนวปฏิบัติการผลิตที่ดี จะแก้ปัญหาการยึดเกาะและการเปียกได้เกือบทั้งหมด การเลือกเทอร์โมพลาสติกที่ดีที่สุดไม่ใช่เรื่องง่าย นักออกแบบชิ้นงานมักต้องการสมบัติเนื้อวัสดุและพื้นผิวที่พิมพ์ยากมาก ลองพิจารณาตัวอย่างการใช้งานที่แสดงสมดุลสำคัญระหว่างการเลือกพอลิเมอร์กับความง่ายในการพิมพ์

การพิมพ์อิงก์เจ็ทสีบนพอลิเอไมด์ (ไนลอน) เป็นหนึ่งในการใช้งานที่ต้องการมากที่สุด องค์ประกอบเคมีของไนลอนให้จุดหลอมสูง จึงเป็นทางเลือกยอดเยี่ยมแทนชิ้นส่วนโลหะในสภาพแวดล้อมอุณหภูมิสูง เช่น เครื่องยนต์รถและเครื่องจักรแรงเสียดทานสูง เช่นเดียวกับเทอร์โมพลาสติกอื่น ไนลอนหลอมเป็นของเหลวที่จุดหลอมแทนที่จะไหม้ จึงหลอมขึ้นรูปใหม่หรือรีไซเคิลได้ และไม่ร้อนง่ายในงานแรงเสียดทานสูง อย่างไรก็ดี หมึกอิงก์เจ็ทไม่ยึดติดไนลอน (หรือพอลิเมอร์พลังงานพื้นผิวต่ำส่วนใหญ่) หากไม่มีหมึกเฉพาะและการปรับสภาพ ส่วนหนึ่งเพราะสมบัติกันน้ำ ดูรูปที่ 3

รูปที่ 3 สมบัติทั่วไปของพลาสติกไนลอน (PA)

ประการแรก ต้องมั่นใจว่าไนลอนถูกอบแห้งและแปรรูปอย่างถูกต้องจนได้สมบัติแบบแห้งเหมือนหลังขึ้นรูป ผู้ผลิตเรซินผลิตสินค้าด้วยเคมีต่างกัน ซึ่งกระทบสมรรถนะการยึดเกาะ ควรประเมินซัพพลายเออร์ทางเลือกตามเรซิน/เกรด และสังเกตความแตกต่างระหว่างไนลอน 6 กับไนลอน 66 (รวมถึงไนลอน 11 และ 12) ต่างจากไนลอน 6 ไนลอน 66 ประกอบด้วยมอนอเมอร์สองตัว คือเฮกซะเมทิลีนไดอามีนกับกรดอะดิปิก แต่ละตัวให้คาร์บอนหกอะตอม จึงได้ชื่อ 66 วัสดุนี้มีความเป็นผลึกสูงกว่าไนลอน 6 ซึ่งช่วยเพิ่มความแข็งเกร็งและมอดุลัสแรงดึงและแรงดัด

ไนลอน 6 ดูดความชื้นมากกว่าไนลอน 66 เล็กน้อย หลังขึ้นรูปและก่อนงานขั้นที่สอง ควรบรรจุผลิตภัณฑ์ในถุงพอลิเอสเตอร์ ไม่ใช่ถุงพลาสติกทั่วไป (polybag) เพราะสารโมเลกุลต่ำในถุงพลาสติกจะเคลื่อนสู่ผิวและก่อปัญหาปนเปื้อนข้าม ระยะเวลาและอุณหภูมิการจัดเก็บก็มีผลต่อการยึดเกาะเช่นกัน ควรพิมพ์ให้เร็วที่สุดหลังขึ้นรูป

หากแก้ปัญหาการพิมพ์ไม่ได้ ให้พิจารณาพลาสติกทางเลือกที่สมบัติใกล้เคียงแต่พิมพ์หรือมาร์กด้วยเลเซอร์ง่ายกว่า ประเด็นนี้เน้นย้ำความสำคัญที่นักออกแบบและวิศวกรการผลิตต้องร่วมกันกำหนดสเปกผลิตภัณฑ์ พอลิโพรพิลีนและพอลิเอทิลีนความหนาแน่นสูง (HDPE) ไวต่อปัญหาการขึ้นรูป วัสดุ และการพิมพ์น้อยกว่า และถูกกว่า HDPE พิมพ์ง่ายที่สุดในสามตัวเพราะเสถียรทางเทอร์โมไดนามิกส์กว่า ดูรูปที่ 4

หมึกอิงก์เจ็ทมีความหนืดต่ำและแรงตึงผิวต่ำ สร้างความท้าทายในการยึดเกาะบนวัสดุพอลิเมอร์หลายชนิด เช่น อะซีทัล พอลิโอเลฟิน และพอลิยูรีเทน พลาสติกเฉื่อยทางเคมีเหล่านี้กันน้ำและไม่เปียกโดยธรรมชาติ พิจารณาหยดของเหลวหนึ่งหยดนิ่งบนผิวของแข็งเรียบ (สมดุล): มุมที่เกิดจากผิวของแข็งกับเส้นสัมผัสของผิวบนที่จุดปลายเรียกว่ามุมสัมผัส คือมุม (x) ระหว่างเส้นสัมผัส ณ จุดสัมผัสกับเส้นระนาบของผิวของแข็ง ดูรูปที่ 2

รูปทรงฟอง/หยดเกิดจากแรงระดับโมเลกุล ของเหลวทุกชนิดมีแนวโน้มหดผิวเพื่อให้ปริมาตรที่บรรจุมีพื้นที่ผิวน้อยที่สุด แรงระหว่างโมเลกุลที่หดผิวนี้เรียกว่า "แรงตึงผิว"

แรงตึงผิวเป็นการวัดพลังงานพื้นผิว แสดงหน่วยเป็นดายน์/ซม. ยิ่งพลังงานพื้นผิวของวัสดุของแข็งสูงเมื่อเทียบกับแรงตึงผิวของของเหลว (น้ำ หมึกพิมพ์ กาว/สารหุ้ม สารเคลือบ ฯลฯ) "ความสามารถในการเปียก" ยิ่งดีและมุมสัมผัสยิ่งเล็ก (รูปที่ 2)

กฎทั่วไปคือ การยึดเกาะที่ยอมรับได้เกิดขึ้นเมื่อพลังงานพื้นผิวของวัสดุสูงกว่าแรงตึงผิวของของเหลวราว 8-10 ดายน์/ซม.

รูปที่ 2 มุมสัมผัสและระดับการเปียก

รูปที่ 3 การไหลของของเหลวและมุมสัมผัสพลวัต

ในความเป็นจริง ของเหลวและมุมสัมผัสเป็นพลวัต ไม่ใช่สถิต ดูรูปที่ 3 มุมสัมผัสพลวัต (DCA) สำคัญที่สุด เมื่อหยดของเหลวเกาะผิวของแข็งแล้วเอียงผิวนั้น หยดจะพุ่งไปข้างหน้าและไถลลง มุมที่เกิดเรียกตามลำดับว่ามุมขาไป (advancing) และมุมขากลับ (receding)

โดยทั่วไปมุมสัมผัสได้รับผลจากทั้งการเปลี่ยนเคมีพื้นผิวและภูมิผิว มุมขาไปไวต่อองค์ประกอบพลังงานต่ำ (ยังไม่ปรับสภาพ) ของผิวมากที่สุด ส่วนมุมขากลับไวต่อหมู่ออกซิไดซ์พลังงานสูงจากการปรับสภาพมากกว่า มุมขากลับจึงเป็นการวัดที่สะท้อนองค์ประกอบที่ถูกปรับสภาพได้ดีที่สุด โดยวัดด้วยสารละลายไดน์ ดังนั้นต้องวัดทั้งมุมขาไปและขากลับบนวัสดุปรับสภาพผิวทุกชนิด

ความบริสุทธิ์ของวัสดุก็สำคัญ อายุการเก็บของพลาสติกที่ปรับสภาพแล้วขึ้นกับชนิดเรซิน สูตร และสิ่งแวดล้อมของพื้นที่จัดเก็บ อายุการเก็บถูกจำกัดด้วยสารอย่างสารต้านออกซิเดชัน พลาสติไซเซอร์ สารช่วยลื่นและสารกันไฟฟ้าสถิต สารให้สีและเม็ดสี สารเสถียร ฯลฯ การให้ผิวที่ปรับสภาพแล้วเจออุณหภูมิสูงจะเพิ่มการเคลื่อนที่ของสายโซ่โมเลกุล ยิ่งเคลื่อนที่มาก การเสื่อมของการปรับสภาพยิ่งเร็ว การเคลื่อนที่ของสายพอลิเมอร์ทำให้ตำแหน่งพันธะที่สร้างขึ้นถอยห่างจากผิว และองค์ประกอบเหล่านี้อาจเคลื่อนมาที่ผิวในที่สุด จึงแนะนำให้ยึดติด เคลือบ พ่นสี พิมพ์ หรือตกแต่งผลิตภัณฑ์ให้เร็วที่สุดหลังการปรับสภาพ

หมึก UV ใช้สารสีชนิดเม็ดสีเท่านั้น แต่ขอบเขตกว้างจึงไม่ใช่ข้อจำกัดร้ายแรง พัฒนาการด้านสูตรและการผลิตหมึกทำให้ผู้ผลิตมีสีขาว (W) ซึ่งมีประโยชน์มากเป็นฐานบนวัสดุสีเข้มหรือพื้นหลังบนวัสดุใส แม่สีอิงก์เจ็ท — ฟ้า ม่วงแดง เหลือง ดำ (CMYK) — รวมกันให้ขอบเขตสีกว้างเพราะชั้นหมึกหนาได้ แต่เพราะใช้เม็ดสี หมึกจึงทึบแสงบางส่วนและบดบังสีชั้นล่าง ความเข้มไม่ถ่ายทอดสู่สีทุติยภูมิเต็มที่ จึงไม่ครอบคลุมสี Pantone บางสีที่แบรนด์ใหญ่นิยม

การพิมพ์แอนะล็อกใช้สีพิเศษ (spot color) ที่ปรุงสูตรเฉพาะ ตลาดนี้ก็มีได้ โดยเฉพาะเครื่อง 6, 8 และ 10 หัวพิมพ์ แต่ไม่เป็นที่นิยม เพราะการเปลี่ยนสีพิเศษในเครื่องอิงก์เจ็ทยากกว่าในเฟล็กโซหรือสกรีนมาก และขัดกับข้อดีของดิจิทัลที่สลับงานพิมพ์ต่อเนื่องได้ ทางเลือกคือใช้ชุดหมึกขยายขอบเขตสีด้วยหมึกเข้มที่มีเฉดกึ่งกลางระหว่าง CM กับ Y สีแดง เขียว น้ำเงิน (RGB) หรือส้ม เขียว ม่วง (OGV) ใช้ในงานพิมพ์ฉลากและโฆษณาเพื่อขยายขอบเขตสีและครอบคลุมสีแบรนด์สดเข้มที่กำหนดไว้เกือบทั้งหมด สีเหล่านี้ยังปรุงสูตรพิเศษสำหรับผลิตภัณฑ์พลาสติกสามมิติได้

การถ่ายทอดสีอ่อน โดยเฉพาะสีผิวคน เป็นความยากเรื้อรังของการพิมพ์อิงก์เจ็ท UV แม้หยด CMK เล็กสุด (ปัจจุบันเล็กถึง 4 พิโกลิตร) ก็ยังใหญ่เกินไปสำหรับความสมจริงระดับภาพถ่าย แต่หากเพิ่มชุดสีรอง ม่วงแดงอ่อน (lm) และฟ้าอ่อน (lc) ตำหนิจากจุดหมึกเดี่ยวจะหายไป ตัวเลือก CMYKlclmW มีให้ตลาดนี้จากผู้ผลิตเครื่องพิมพ์ OEM

---