Plastik üzerine mürekkep püskürtmeli baskı

Polipropilen, naylon ve diğer plastiklere mürekkep püskürtmeli baskı

Plastiklere endüstriyel mürekkep püskürtmeli baskı

UV LED inkjet mürekkepleri kullanarak polipropilen ürünlerde ve düşük yüzey enerjili plastiklerde güçlü mürekkep yapışması ve zorlu dış ortam dayanımını nasıl elde edeceğinizi öğrenin. Uzmanca tasarlanmış baskı prosesleri ve iç/dış mekân plastik ürünlerdeki nano ölçekli hidrofobik kaplamalar, 30 yıla varan UV maruziyeti ve hava koşullarına karşı garantilidir. Yeni mürekkep ve kaplama teknolojileri, dijital damla-istek üzerine (drop-on-demand) UV LED baskının uygulamalarını önemli ölçüde ileriye taşıyor.

nano ölçekli hidrofobik kaplamalar

Polipropilen üzerine UV LED baskı (gerçek akıllı telefon fotoğrafı)

Ücretsiz plaketinizi alın

Çığır açan UV LED inkjet teknolojisiyle basılmış, özel 4”x6” polipropilen plaket edinin.

Bugün bize ulaşın

Polimerlere ve esnek altlıklara piezoelektrik damla-istek üzerine UV LED baskı, geleneksel analog baskıdan daha karmaşık ve hassastır. Damla-istek üzerine teknolojisi, nozüllerin tam boyutlu damlaları kusursuz doğrulukla atmasını gerektirir. Yüksek kaliteli baskı sistemleri; baskı kafalarını, sıvıları, elektronik kontrolörleri, ön işlemi ve kürlemeyi aynı anda entegre etmelidir. İstenen sonucun elde edilmesi için tüm öğeler kusursuz uyum içinde çalışmalıdır.

Üç ana girdi proses parametresi vardır: 1) polimer altlık, 2) inkjet yazıcı ve 3) mürekkep kimyası ile altlık yüzeyi uyumluluğu. Mükemmel baskı kalitesi için tüm öğeler hassas ve kararlı olmalıdır. Bu parametrelerden herhangi birinin değiştirilmesi dengeyi bozar ve diğerlerinde değişiklik gerektirir. Üç boyutlu ve konturlu geometrilerde baskı, görece az sayıda OEM yazıcı/baskı kafası seçeneği olduğu için daha da karmaşıktır. Her OEM, sınırlı bir aralık için geliştirilen sertifikalı mürekkepleri kısıtlar. İnkjet baskının ve yüzey biliminin inceliklerini derinlemesine anlamak, benzeri görülmemiş yetenek ve sonuçların kapısını açar.

SABREEN kısa süre önce, %100'den fazla esneyen esnek plastik ve kauçuk ürünlerin kişiselleştirilmesi için UVLED mürekkepleri ve inkjet baskı prosesleri geliştirip ticarileştirdi. Ürünler arasında terapötik egzersiz bantları, yüzme boneleri, hijyenik giyilebilir ürünler ve daha fazlası var. Bağımsız toksikoloji analizleri CAL Prop 65, ABD Toksisite Risk Değerlendirmesi ve ASTM D 4236 (LHAMA – 16 CFR 1500.14) ile uyumludur.

İnkjet baskı sürecimiz, her tür plastikte canlı ve uzun ömürlü görüntüler için yüksek kaliteli mürekkepler ve ileri baskı teknolojisi kullanır.

İnkjet baskıda yapışma kritiktir. Yapışmayı etkileyen değişkenler; polimer malzeme (renklendiriciler, dolgular ve katkılar dahil), kalıplama prosesi, yüzey koşulları, doku ile depolama ve elleçlemedir. Tasarım ve üretim mühendislerinin, saha performans kriterlerini karşılayan ve kolay basılan en uygun termoplastiği seçmesi önemlidir. Koruyucu şeffaf kaplamalar (üst kat), sıcak sulu bulaşık makinesinde yıkama (500'ü aşkın ardışık çevrim) gibi durumlar için uzun süreli kimyasal/aşınma direnci sağlar. Bu kaplamalar pigmentli mürekkeplerin üzerine inkjet sıvısı veya püskürtme atomizasyonuyla uygulanır.

Termoplastikler amorf ve kristal olmak üzere iki alt kategoriye ayrılır. Çok uzun, zincir benzeri moleküller görece zayıf Van der Waals kuvvetleriyle bir arada durur. Amorf polimerler genellikle kristal olanlardan daha iyi yapışma özelliklerine sahiptir. Amorf, belirli bir şekli olmayan ya da şekli kolay değişen demektir. Kristal ise moleküler kümelerin düzenli, tanımlı bir desene sahip olduğunu belirtir. ABS, stiren ve polikarbonat gibi amorf reçineler rastgele, spagetti benzeri bir yapı gösterir. Isı uygulandıkça yumuşarlar ve keskin bir erime sıcaklıkları yoktur.

Poliolefinler, PET ve naylon gibi kristal reçineler, sarmal yay gibi düzenli bir desene sahiptir — metal yayın titreşimi sönümlemesi gibi kristal malzemeler de öyledir. İyi tanımlanmış erime sıcaklıkları vardır. Bir polimerde bu iki durum bir arada bulunur: bitişik zincir bölümleri ikincil çekim kuvvetleriyle tutulan sıkı kristal demetlere paketlenirken, aynı moleküllerin diğer bölümleri kristal kafese fiziksel olarak giremez ve amorf kalır. Bkz. Şekil 2.

Şekil 2. Amorf ve kristal termoplastikler

Termoplastik seçimi — proses uyumluluğu

İnkjet baskının başarılı olması için yüksek sıcaklıktaki mürekkebin baskı kafasından kolayca püskürmesi, altlıkla uygun biçimde etkileşmesi ve güçlü yapışma sağlaması gerekir. Bu yakın temasa yüzeyi "ıslatma" denir ve mürekkebin yüzeye yayılma yeteneğini ifade eder. Ne var ki çoğu polimer yüzeyi doğal olarak hidrofobiktir ve ıslanmaya direnir. Bu plastikler tipik olarak kimyasal açıdan inert, gözeneksiz ve düşük yüzey enerjili yüzeylerdir; bu da baskı yapışmasını neredeyse imkânsız kılar. Yüzey enerjisi, bir katının (iç kütlesinin aksine) yüzeyinde bulunan fazla enerjidir.

Birincil kalıplama işlemi, polimer malzemenin beyan edilen özelliklerine ulaşmak için kritiktir. Doğru plazma yüzey ön işlemini yüzey dokusu ve iyi üretim uygulamalarıyla birleştirmek, yapışma ve ıslanma sorunlarının çoğunu — belki tümünü — çözer. Belirli bir uygulama için en iyi termoplastiği seçmek kolay değildir. Parça tasarımcıları çoğu zaman basılması çok zor kütle ve yüzey özellikleri ister. Polimer seçimi ile baskı kolaylığı arasındaki kritik dengeyi gösteren uygulama örneklerine bakalım.

Poliamit (naylon) üzerine renkli inkjet baskı en çok aranan uygulamalardan biridir. Naylonun kimyasal bileşimi ona yüksek bir erime noktası kazandırır; bu da onu araba motorları ve diğer yüksek sürtünmeli makineler gibi yüksek sıcaklık ortamlarında metal bileşenlere mükemmel bir alternatif yapar. Diğer termoplastikler gibi naylon da erime noktasında yanmak yerine sıvılaşır; yani eritilip yeniden kalıplanabilir veya geri dönüştürülebilir. Naylon, yüksek sürtünmeli uygulamalarda kolay ısınmaz da. Ancak inkjet mürekkepleri, özel mürekkep ve ön işlem olmadan naylona (veya çoğu düşük yüzey enerjili polimere) kolay yapışmaz; bunun bir nedeni hidrofobik özellikleridir. Bkz. Şekil 3.

Şekil 3. Naylon plastiğin (PA) tipik özellikleri

Öncelikle naylon malzemelerin, kalıplandığı gibi kuru özelliklere ulaşacak şekilde doğru kurutulup işlendiğinden emin olun. Reçine üreticileri ürünlerini kimyasal olarak farklı üretir; bu da yapışma performansını etkileyebilir. Alternatif tedarikçileri reçine/sınıf bazında değerlendirin ve Naylon 6 ile Naylon 66 (ayrıca Naylon 11 ve 12) arasındaki farklara dikkat edin. Naylon 6'dan farklı olarak Naylon 66, her biri altı karbon atomu sağlayan iki monomerden — heksametilendiamin ve adipik asit — oluşur; 66 adı buradan gelir. Malzeme, Naylon 6'ya göre daha kristaldir; bu da rijitliği ile çekme ve eğilme modüllerini iyileştirir.

Naylon 6, Naylon 66'ya göre biraz daha fazla nem emer. Kalıplamadan sonra, ikincil işlemlerden önce ürünler tercihen polyester torbalara konmalı, polietilen torbalara değil. Polietilen torbalardaki düşük moleküler ağırlıklı türler yüzeye göç ederek çapraz bulaşma sorunlarına yol açar. Depolama süresi ve sıcaklık da yapışma performansını etkiler. Kalıplamadan sonra en kısa sürede baskı yapın.

Baskı sorunları çözülemiyorsa, benzer özelliklere sahip ve daha kolay basılan ya da lazerle markalanan alternatif bir plastik kullanmayı düşünün. Bu nokta, ürün spesifikasyonlarını tasarımcıların ve üretim mühendislerinin birlikte geliştirmesinin önemini vurgular. Polipropilen ve yüksek yoğunluklu polietilen (HDPE); kalıplama, malzeme ve baskı sorunlarına daha az duyarlı ve daha ucuzdur. HDPE, termodinamik olarak daha kararlı olduğu için üçü arasında en kolay basılandır. Bkz. Şekil 4.

İnkjet mürekkepleri düşük viskoziteli ve düşük yüzey gerilimlidir; bu da asetaller, poliolefinler ve poliüretanlar gibi birçok polimer altlıkta yapışma zorlukları yaratır. Bu kimyasal olarak inert plastikler hidrofobiktir ve doğal olarak ıslanmaz. Düz bir katı yüzeyde duran (dengedeki) tek bir sıvı damlası düşünün: katı yüzey ile damlanın üst yüzeyine uç noktada çizilen teğetin oluşturduğu açıya temas açısı denir; bu, temas noktasındaki teğet ile katı yüzeyin yatay çizgisi arasındaki açıdır (x). Bkz. Şekil 2.

Kabarcık/damla şekli, tüm sıvıların yüzeyi büzerek içerdikleri hacmi en küçük yüzey alanlı biçime sokma eğiliminden — yani moleküler kuvvetlerden — kaynaklanır. Yüzeyi büzen moleküller arası kuvvetlere "yüzey gerilimi" denir.

Yüzey enerjisinin bir ölçüsü olan yüzey gerilimi dyn/cm ile ifade edilir. Katı altlığın yüzey enerjisi, sıvının (su, baskı mürekkepleri, yapıştırıcılar/kapsülleme, kaplamalar vb.) yüzey gerilimine göre ne kadar yüksekse "ıslanabilirlik" o kadar iyi, temas açısı o kadar küçük olur (Şekil 2).

Genel kural olarak, altlığın yüzey enerjisi sıvının yüzey geriliminden yaklaşık 8-10 dyn/cm daha yüksek olduğunda kabul edilebilir yapışma sağlanır.

Şekil 2. Temas açısı ve ıslanma derecesi

Şekil 3. Akışkan akışı ve dinamik temas açısı

Gerçekte akışkanlar ve temas açıları statik değil dinamiktir. Bkz. Şekil 3. En önemlisi dinamik temas açısıdır (DCA). Bir damla katı yüzeye tutunmuşken yüzey eğildiğinde damla öne atılır ve aşağı kayar. Oluşan açılara sırasıyla ilerleyen açı (advancing) ve gerileyen açı (receding) denir.

Temas açılarının hem yüzey kimyasındaki hem de yüzey topografyasındaki değişimlerden etkilendiği kabul edilir. İlerleyen temas açısı, altlık yüzeyinin düşük enerjili (değiştirilmemiş) bileşenlerine en duyarlı olandır; gerileyen açı ise ön işlemlerle kazandırılan yüksek enerjili, okside gruplara daha duyarlıdır. Bu nedenle gerileyen açı, dyne çözeltileriyle ölçüldüğünde, ön işlem sonrası yüzeyin değiştirilmiş bileşenini en iyi tanımlayan ölçümdür. Dolayısıyla yüzeyi değiştirilmiş tüm malzemelerde hem ilerleyen hem gerileyen temas açıları ölçülmelidir.

Malzeme saflığı da önemli bir etkendir. İşlenmiş plastiklerin raf ömrü; reçine türüne, formülasyona ve depolama alanının ortam koşullarına bağlıdır. Antioksidanlar, plastikleştiriciler, kaydırıcı ve antistatik ajanlar, renklendiriciler ve pigmentler, stabilizatörler gibi maddelerin varlığı işlenmiş ürünlerin raf ömrünü sınırlar. İşlenmiş yüzeylerin yüksek sıcaklıklara maruz kalması moleküler zincir hareketliliğini artırır — hareketlilik ne kadar yüksekse işlemin yaşlanması o kadar hızlıdır. İşlenmiş malzemelerdeki polimer zincir hareketliliği, işlemle oluşturulan bağlanma noktalarının yüzeyden uzaklaşmasına neden olur. Bu bileşenler zamanla polimer yüzeyine göç edebilir. Bu yüzden ürünü ön işlemden sonra en kısa sürede yapıştırmak, kaplamak, boyamak, basmak veya dekore etmek önerilir.

UV mürekkepleri yalnızca pigment renklendiriciler kullanır; ancak yelpaze geniştir ve ciddi bir kısıt değildir. Formülasyon ve mürekkep üretimindeki gelişmeler üreticilere beyaz (W) sunma olanağı verir; beyaz, koyu renkli altlıklarda taban veya şeffaf üzerinde arka plan olarak özellikle yararlıdır. İnkjet ana renkleri — camgöbeği, macenta, sarı ve siyah (CMYK) — mürekkep katmanları kalın olabildiği için birlikte geniş bir renk gamı sunar. Ancak pigment esaslı oldukları için en azından kısmen opaktırlar ve alttaki renkleri örterler. Yoğunluk ikincil renklere tam yansımaz; bu da büyük markaların sevdiği bazı Pantone renklerini dışarıda bırakır.

Analog baskı, özel olarak formüle edilmiş spot renkler kullanır. Bu pazarda da — özellikle 6, 8 ve 10 baskı kafalı makinelerde — sunulabilirler; ama popüler değiller, çünkü inkjet yazıcıda spot rengi değiştirmek fleksografik veya serigrafi baskıya göre çok daha zordur. Bu, dijitalin ardışık görüntülerle iş değiştirme yeteneğiyle de çelişir. Alternatif; CM ile Y arasında ara tonlarda yoğun mürekkepler içeren genişletilmiş gam mürekkep setleri kullanmaktır. Kırmızı, yeşil ve mavi (RGB) veya turuncu, yeşil ve mor (OGV); gamı genişletmek ve belirlenmiş parlak marka renklerinin çoğunu kapsamak için etiket ve reklam baskısında kullanılır. Bu renkler üç boyutlu plastik ürünler için özel olarak da formüle edilebilir.

Açık renkleri, özellikle ten tonlarını yeniden üretmek UV kürlemeli inkjet baskının süregelen zorluğudur. Bugün 4 pikolitreye kadar inen en küçük CMK damlaları bile foto-gerçekçilik için fazla büyüktür. Ancak açık macenta (lm) ve açık camgöbeğinden (lc) oluşan ikincil bir set eklenirse, tekil noktaların yarattığı kusurlar ortadan kalkar. CMYKlclmW seçeneği bu pazara yazıcı OEM'leri tarafından sunulmaktadır.

---