ابتكار تقنيات الطباعة النفاثة للحبر لمنتجات البلاستيك

ابتكار تقنيات الطباعة النفاثة للحبر لمنتجات البلاستيك

يتزايد الطلب على الطباعة النفاثة الرقمية للحبر على منتجات البلاستيك ثلاثية الأبعاد بصورة أسية. وتتمثل تحديات التطبيق لتحقيق عمليات متينة في الجمع الأمثل بين كيمياء الحبر وتصميم رأس الطباعة، والتوافق بين الحبر والركيزة البوليمرية، والمعالجة. ويناقش هذا المقال عوامل العملية المهمة التي تجمع توافق سطح البوليمر عند توسيع الطباعة النفاثة للحبر إلى فرص جديدة.

الطباعة النفاثة للحبر أكثر تعقيدًا وحساسية بكثير من الطباعة التناظرية. فهي تتطلب أن تطلق الفوهات قطرات بأحجام محددة بدقة تامة. ويجب أن تدمج أنظمة الطباعة النفاثة عالية الجودة في آن واحد رؤوس الطباعة والسوائل والمتحكمات الإلكترونية والمعالجة الأولية والمعالجة النهائية. ويجب أن تعمل هذه العناصر جميعها معًا لإنتاج النتائج المطلوبة. وترغب معظم الشركات المستثمرة في تقنية الطباعة النفاثة للحبر في تزيين ركائز متعددة. ولأن هناك غالبًا اختلافات كيميائية وفيزيائية كبيرة بين أنواع البلاستيك، حتى ضمن عائلة البوليمر الواحدة، يصبح من الصعب الطباعة على جميع المواد. ومن ثم يوجد تحدٍّ تقني يشبه المفارقة في الطباعة، يوضحه مقعد ثلاثي القوائم مستقر (الشكل 1).

هناك ثلاثة معاملات رئيسية لعملية المدخلات، يمثل كلًا منها قائمة: 1) ركيزة البوليمر، 2) الطابعة النفاثة، 3) توافق الحبر والمعالجة الأولية. ويجب أن تكون جميع العناصر مستقرة لتحقيق جودة طباعة ممتازة. وتغيير أي قائمة من قوائم العملية يُحدث اختلالًا في التوازن يتطلب تعديلات على القوائم الأخرى. ويزداد تعقيد الطباعة النفاثة على هندسات البلاستيك المتعرجة بسبب قلة خيارات الطابعات/رؤوس الطباعة من الشركات المصنّعة للمعدات الأصلية. وتقصر كل شركة مصنّعة الأحبار المعتمدة على نطاق محدود. والفهم العميق لتعقيدات الطباعة النفاثة للحبر وعلم الأسطح يتيح قدرات ونتائج غير مسبوقة.

أبرز النقاط

• تُعالج أحبار UV فورًا ولا تنبعث منها مذيبات، لكنها ترتبط مباشرة بنطاق محدود فقط من أنواع البلاستيك.
• يتكوّن الرابط أثناء المعالجة، بتفاعل متسلسل بين المونومرات والأوليغومرات، على خلاف كل أنواع الأحبار الأخرى.
• للون القائم على الصبغات وحدها حدود حقيقية. فأحبار CMYK شبه معتمة وتحجب الطبقات التي تحتها، مما يستبعد كثيرًا من ألوان Pantone الخاصة الشائعة.
• تحارب اللزوجة المنخفضة والتوتر السطحي المنخفض الالتصاق على الأسيتال والبولي أوليفينات والبولي يوريثان.
• الحبر غير المعالَج بصورة صحيحة خطِر، وليس رديئًا من الناحية الجمالية فحسب.

أحبار الطباعة النفاثة القابلة للمعالجة بـ UV

اعتُمد حبر الطباعة النفاثة القابل للمعالجة بالأشعة فوق البنفسجية (UV) على نطاق واسع لطباعة منتجات البلاستيك ثلاثية الأبعاد. فالأحبار القابلة للمعالجة بـ UV تجف فورًا، وترتبط مباشرة بعدد محدود من أنواع البلاستيك، ولا تبعث مذيبات، وهي متاحة لبعض منصات الشركات المصنّعة للمعدات الأصلية. ويتطلب توسيع النطاق ليشمل ركائز البوليمر «الصعبة الارتباط» خبرة في الصياغة المخصصة لتلبية المتطلبات الصارمة للتزيين والطباعة. ويحتاج المصيغون إلى معرفة الكيمياء الفريدة التي توفر سوائل قابلة للنفث المجهري وآليات المعالجة التي تضمن التصلب السريع، إضافةً إلى الخصائص الفيزيائية والكيميائية للحبر الناتج، ولذلك فإن المهمة أكثر تعقيدًا منها مع أي نوع حبر آخر.

الجزء الأكبر من أي حبر جاف هو الرابط، فهو يحبس اللون في مكانه ويحميه من التآكل ويرتبط بالسطح. والرابط عادةً بوليمر. وتختلف طباعة أحبار UV عن الأنواع الأخرى لأن البوليمر يتكوّن أثناء المعالجة بتفاعل متسلسل بين المونومرات والأوليغومرات. والمونومرات سوائل منخفضة اللزوجة، ولذلك تعمل أيضًا كحامل سائل للحبر وتلغي الحاجة إلى الماء أو المذيب، ولهذا فإن أحبار المعالجة بـ UV صلبة بنسبة 100 بالمئة وبدائل مثالية للأحبار المذيبية. أما الأوليغومرات (الجزيئات التفاعلية الأكبر) فلها وظائف كيميائية متعددة وهي حاسمة لبناء الرابط بصورة صحيحة.

يبدأ البلمرة تعرض قصير لضوء UV، وهو إشعاع كهرومغناطيسي ذو طول موجي أقصر وطاقة أعلى من الضوء المرئي. ويُستخدم الأشعة فوق البنفسجية القريبة (الطول الموجي 390–200 نانومتر) في معظم عمليات المعالجة بـ UV. ويُقسَّم أكثر إلى UV-A (390–320 نانومتر) أو الموجة الطويلة، وUV-B (320–280 نانومتر) أو الموجة المتوسطة، وUV-C (280–200 نانومتر) أو الموجة القصيرة. وإلى جانب UV القريب، تشمل فئات UV الأخرى UV البعيد (200–10 نانومتر) وUV العميق (31–1 نانومتر). وأشيع طول موجي ذروي لمصابيح المعالجة بـ UV الزئبقية التقليدية هو 365 نانومتر، ويُشار إليه أيضًا بخط I الزئبقي (في طيف الضوء).

المكونات المتفاعلة مع UV هي البادئات الضوئية، وهي مركبات تمتص الطاقة وتنشطر فتنتج أنواعًا كيميائية شديدة التفاعل، إما جذورًا حرة أو كاتيونية بحسب النوع. ويمكن لكل منها الارتباط بجزء من مونومر أو أوليغومر، فينقل النشاط إلى جزء آخر، والذي يمكنه بدوره التفاعل مع مونومر آخر، وهكذا لبناء البوليمر.

تهيمن أحبار UV النفاثة ذات الجذور الحرة على السوق بسبب تكلفتها المنخفضة نسبيًا والتوفر الواسع للمونومرات، وهي عمومًا الأكريلات. وتوفر هذه مجموعة من البوليمرات ذات خصائص أداء مرغوبة، من مقاومة تآكل متينة إلى المرونة. ومن عيوب البلمرة بالجذور الحرة حساسيتها الملازمة للأكسجين في الهواء، ولذلك تكون أطوال السلاسل غالبًا قصيرة. ومع أن التفاعلات قد تكون سريعة جدًا، فإن الترابط المتصالب يتوقف فعليًا عند زوال ضوء UV. وبالتالي تحتوي التركيبات على نسب عالية من البادئات الضوئية. وبينما تمثل أحبار الجذور الحرة الغالبية العظمى من استهلاك أحبار الطباعة النفاثة المعالجة بـ UV، فإن أحبار المعالجة بـ UV الكاتيونية بدأت تظهر للاحتياجات المتقدمة.

توفر البلمرة الكاتيونية عائلة مختلفة تمامًا من المواد الكيميائية ذات التصاق أفضل عمومًا وتفاعل يستمر بعد انتهاء التعرض. والبلمرة المكثفة ضرورية حين يكون ملامسة الأغذية واردة ولا يُرغب في وجود مونومرات غير متفاعلة. كما أن استمرار الترابط المتصالب مفيد مع الطلاءات السميكة. فأحبار المعالجة بـ UV ماصة للأشعة فوق البنفسجية بالضرورة، ولذلك تتلقى المناطق السفلية من الأحبار السميكة إشعاعًا أقل بكثير ولن تُعالج فورًا بقدر الأجزاء العلوية، لكن الأحبار الكاتيونية ستستمر في البلمرة خلال الساعات التالية.

وبينما لا تعاني الأحبار الكاتيونية من تثبيط الأكسجين لبلمرتها، قد يكون للرطوبة تأثير. فالماء يمكنه التفاعل مع المركبات الوسيطة الكاتيونية، ولذلك قد تبطئ مستويات الرطوبة النسبية التي تزيد على 80 بالمئة المعالجة. ويمكن للأحبار الكاتيونية استخدام مصادر UV أقل طاقة لبدء البلمرة مقارنةً بأحبار الجذور الحرة. فهي تولّد حرارة أقل من مصابيح الزئبق UV عالية الطاقة المستخدمة في كثير من أنظمة الجذور الحرة، ويمكنها الطباعة على ركائز حساسة للحرارة. ولا يقدّم كبار موردي الأحبار الأحبار الكاتيونية لأن الطلب عليها محدود جدًا والجهد اللازم لتلبية توقعات الشركات المصنّعة للمعدات الأصلية مفرط. ومع ذلك فهي متاحة لدى شركات مصنّعة متخصصة مهتمة بتطوير تطبيقات جديدة.

تُحمل كثير من المنتجات المطبوعة ثلاثية الأبعاد باليد من قبل المستهلكين وتخضع لفحص بصري دقيق جدًا. وقد يكون حجم النص الأبجدي الرقمي 6 نقاط أو أصغر. ولتجنب العيوب المرئية وضمان سهولة القراءة، تلزم طباعة عالية الدقة جدًا. وللطباعة النفاثة عالية الدقة مكونان رئيسيان: تباعد النقاط على الركيزة وحجم (حجم) القطرات المكونة للنقاط. وتشير التقنيات التناظرية إلى تباعد الخطوط أو حجم الشاشة، وهو غالبًا نحو 300 خط لكل بوصة، لكن لها نطاقات واسعة جدًا من أحجام النقاط، من 0 إلى 100 بالمئة تغطية حرفيًا بخطوات قدرها واحد بالمئة. ولا تستطيع رؤوس الطباعة النفاثة UV حتى الآن مضاهاة أصغر النقاط التناظرية، كما ليس لها تدرج رمادي قابل للضبط بلا حدود. وقلّما يزيد تباعد الفوهات الأصلي على 300dpi. وتُحصل الدقة العالية بوضع القطرات متقاربة (يصل الآن إلى 1,800×1,800 dpi)، وهو ما يتطلب عدة تمريرات وخطوات صغيرة على طابعة الرأس المتذبذب النموذجية. والمخرجات مبهرة، لكن ذلك يأتي على حساب سرعة الطباعة.

الأسئلة الشائعة

لماذا تلتصق أحبار UV النفاثة ببعض أنواع البلاستيك دون غيرها؟

تتميز أحبار الطباعة النفاثة بلزوجة منخفضة وتوتر سطحي منخفض، بينما أنواع البلاستيك الخاملة كيميائيًا مثل الأسيتال والبولي أوليفينات والبولي يوريثان كارهة للماء وغير قابلة للبلل بطبيعتها. ومن دون معالجة أولية لرفع طاقة سطح الركيزة، لا يستطيع الحبر تحقيق التلامس الوثيق الذي يتطلبه الالتصاق.

هل تستطيع الطباعة النفاثة مضاهاة ألوان Pantone الخاصة؟

ليس بموثوقية. فأحبار UV تستخدم ملونات صبغية فقط، وتعطي مجموعة CMYK نطاق ألوان كبيرًا لأن الطبقات يمكن أن تكون سميكة، لكن الصبغات شبه معتمة وتحجب الألوان التي تحتها. ولا تترجم الشدة بالكامل إلى الألوان الثانوية، مما يستبعد عددًا من ألوان Pantone الشائعة لدى العلامات التجارية الكبرى.

لماذا لا يمكن ببساطة إضافة ألوان خاصة إلى آلة الطباعة النفاثة؟

من الأصعب بكثير تغيير لون خاص في طابعة نفاثة للحبر منه في الطباعة الفلكسوغرافية أو التناظرية. ويمكن للآلات ذات ستة أو ثمانية أو عشرة رؤوس طباعة حملها، لكن عبء التبديل يجعل هذا النهج غير شائع.

ما الذي يجعل صياغة حبر UV أصعب من أنواع الأحبار الأخرى؟

على المصيغ أن يقدّم سائلًا يُنفث مجهريًا بموثوقية، ويُعالج بسرعة، وينتج الخصائص الفيزيائية والكيميائية المطلوبة في الغشاء النهائي، مع أن بوليمر الرابط لا يتكوّن إلا أثناء المعالجة. وهذا المزيج يجعل المهمة أكثر تعقيدًا منها مع أي نوع حبر آخر.

ما مخاطر نقص معالجة حبر UV؟

الأحبار غير المعالَجة بصورة صحيحة خطِرة، وليست لزجة أو هشة فحسب. ويجب مطابقة المعالجة مع كيمياء الحبر ومواصفات المصباح، لا افتراضها.

الصبغات ولوحات الألوان

تستخدم أحبار UV ملونات صبغية فقط، لكن النطاق واسع وليس قيدًا خطيرًا. وقد أتاحت تطورات الصياغة وصناعة الأحبار للمصنّعين تقديم الأبيض (W)، وهو مفيد بوجه خاص كقاعدة على الركائز الداكنة أو كخلفية على الشفاف. وتوفر الألوان الأساسية للطباعة النفاثة، وهي السماوي والأرجواني والأصفر والأسود (CMYK) معًا، نطاق ألوان كبيرًا لأن طبقات الحبر يمكن أن تكون سميكة. غير أنها، لكونها قائمة على الصبغات، شبه معتمة على الأقل وتحجب الألوان التي تحتها. ولا تترجم الشدة بالكامل إلى الألوان الثانوية، مما يستبعد عددًا من ألوان Pantone الشائعة لدى العلامات التجارية الكبرى. وتستخدم الطباعة التناظرية ألوانًا خاصة مصاغة خصيصًا. ويمكن أن تتوفر في هذا السوق، خصوصًا مع آلات ذات 6 و8 و10 رؤوس طباعة، لكنها ليست شائعة لأنه أصعب بكثير تغيير لون خاص في طابعة نفاثة للحبر منه في الطباعة الفلكسوغرافية أو الشاشية. كما يتعارض ذلك مع قدرة الطباعة الرقمية على التبديل بين المهام بصور متتالية. وهناك بديل هو استخدام مجموعات أحبار ذات نطاق ألوان موسَّع بأحبار شديدة ذات تدرج لوني وسيط بين CM وY. ويُستخدم الأحمر والأخضر والأزرق (RGB)، أو البرتقالي والأخضر والبنفسجي (OGV) في طباعة الملصقات والإعلانات لتوسيع النطاق وتغطية معظم ألوان العلامات التجارية الساطعة والمحددة والشديدة. ويمكن أيضًا صياغة هذه الألوان خصيصًا لمنتجات البلاستيك ثلاثية الأبعاد.

إعادة إنتاج الألوان الفاتحة، وخصوصًا ألوان البشرة، صعوبة دائمة في الطباعة النفاثة المعالجة بـ UV. فحتى أصغر قطرات CMK، التي لا يزيد حجمها الآن على 4 بيكولتر، أكبر من أن تحقق الواقعية الفوتوغرافية. ومع ذلك، إذا أُدرجت مجموعة ثانوية من الأرجواني الفاتح (lm) والسماوي الفاتح (lc)، فإن عيوب النقاط المنفردة تزول. وخيار CMYKlclmW متاح لهذا السوق من الشركات المصنّعة للطابعات الأصلية.

يمكن أن يكون البهتان في ضوء الشمس مصدر قلق كبير لمتانة الطباعة. ولأن أحبار UV تستخدم صبغات لا أصباغًا، فهي بطبيعتها أقل حساسية لضوء الشمس من أحبار الطابعات المكتبية. وتتحقق مقاومة بهتان جيدة جدًا عندما تُصنع الأحبار بصبغات من صناعة طلاء السيارات. ومع أنها أكثر تكلفة، فإنها تُستخدم في الأحبار الفاخرة. كما يمكن لضوء الشمس أن يُتلف البوليمر، فيسبب التطبّش والهشاشة.

أصبح ثبات البوليمر تحت ضوء UV ضروريًا مبكرًا في عمر الطباعة النفاثة بـ UV لدعم صناعة الإعلانات الخارجية. ويتحقق بانتقاء المونومرات والأوليغومرات، وإدخال المثبتات، وفي أكثر الحالات متانةً بالورنيش العلوي. والتعرض للضوء الخارجي لمدة خمس سنوات توقع يتحقق عادةً.

الإضافات ضرورية في جميع تركيبات الأحبار. وتحتوي أحبار طباعة البلاستيك عادةً على معززات الالتصاق. أما النفث وتكوين القطرات، وهما محوريان بديهيًا في الطباعة النفاثة، فيتطلبان موازنات دقيقة بين معدِّلات اللزوجة والمواد الفاعلة بالسطح. وإذا لم تكن صحيحة، فقد يتبخر الحبر رذاذًا أو يبلل الرأس، وكلاهما غير مرضٍ. وتتحكم هذه المركبات نفسها أيضًا في بلل الحبر وتدفقه على الركيزة، أي الالتصاق وتوسع النقطة. وهي محسّنة عمومًا لكيمياء سطح معينة، لكن هناك قيودًا. فمثلًا، الحبر الذي يبلل ركيزة منخفضة طاقة السطح سيتسرب من رأس الطباعة. ولهذا السبب يجب معالجة كثير من الأسطح لوضعها ضمن نطاق وظيفة الحبر.

المعالجة الأولية للسطح: توافق الحبر مع ركيزة البلاستيك

تتميز أحبار الطباعة النفاثة بلزوجة منخفضة وتوتر سطحي منخفض، مما يخلق تحديات في الربط بالالتصاق على كثير من الركائز البوليمرية مثل الأسيتال والبولي أوليفينات والبولي يوريثان. وأنواع البلاستيك الخاملة كيميائيًا هذه كارهة للماء وغير قابلة للبلل بطبيعتها. لنتأمل قطرة سائل منفردة على سطح صلب مستوٍ في حالة سكون (اتزان). الزاوية المتكونة بين السطح الصلب والخط المماس للسطح العلوي عند نقطة النهاية تُسمى زاوية التماس؛ وهي الزاوية (x) بين الخط المماس عند نقطة التماس والخط الأفقي للسطح الصلب. راجعوا الشكل 2.

يعود شكل الفقاعة/القطرة إلى القوى الجزيئية التي تميل بها جميع السوائل، من خلال انكماش السطح، إلى تشكيل الحجم المحتوى في شكل ذي أقل مساحة سطح. وتُسمى القوى بين الجزيئية التي تقلص السطح «التوتر السطحي». والتوتر السطحي، وهو قياس لطاقة السطح، يُعبَّر عنه بوحدة dynes/cm. وكلما زادت طاقة سطح الركيزة الصلبة بالنسبة إلى التوتر السطحي للسائل (الماء أو أحبار الطباعة أو المواد اللاصقة/التغليف أو الطلاءات وغيرها)، كانت «قابلية البلل» أفضل وكانت زاوية التماس أصغر (الشكل 2). وكقاعدة عامة، يتحقق التصاق ربط مقبول عندما تزيد طاقة سطح الركيزة بنحو 8 إلى 10 dynes/cm على التوتر السطحي للسائل.

في الواقع، السوائل وزوايا التماس ديناميكية لا ساكنة. راجعوا الشكل 3. وزاوية التماس الديناميكية (DCA) هي الأهم. فعندما تلتصق قطرة بسطح صلب ويُميَّل السطح الصلب، تندفع القطرة للأمام وتنزلق إلى الأسفل. وتُسمى الزاويتان المتكونتان على التوالي زاوية التقدم (θa) وزاوية التراجع (θr).

تُعد زوايا التماس عمومًا متأثرة بالتغيرات في كيمياء السطح وبالتغيرات في طبوغرافيا السطح معًا. وزاوية التماس المتقدمة هي الأكثر حساسية للمكونات منخفضة الطاقة (غير المعدلة) لسطح الركيزة، بينما تكون زاوية التراجع أكثر حساسية للمجموعات المؤكسدة عالية الطاقة التي تُدخلها المعالجات الأولية للسطح. وبالتالي فإن زاوية التراجع هي في الواقع القياس الأكثر تمثيلًا للمكون المعدّل من السطح بعد المعالجات الأولية، كما تُقاس باستخدام محاليل dyne. ولذلك من المهم قياس زاويتي التماس المتقدمة والمتراجعة على جميع المواد المعدلة السطح.

يمكن لسرعة مكبس الطباعة أيضًا أن تؤثر في التوتر السطحي الفعال للحبر. فالحبر الذي يقيس توترًا سطحيًا ساكنًا قدره 25 dynes قد يتصرف ديناميكيًا مثل حبر توتره السطحي 40 dynes على مكبس عالي السرعة2. ويمكن أن تؤثر أفعال رؤوس الطباعة النفاثة وأنظمة الطباعة في السوائل التي تنفثها تأثيرًا كبيرًا في كيفية إعادة اصطفاف مكونات السائل أثناء النفث والتفاعل مع سطح الطباعة وطبقات الحبر أو الطلاء الأخرى. ومع ارتفاع التردد الذي يمكن لرؤوس الطباعة النفاثة أن تقذف عنده القطرات إلى مستويات أعلى، ومع زيادة سرعة الطابعات النفاثة والمكابس ذات المصفوفات كاملة العرض بتمريرة واحدة، تطرح تفاعلات التوتر السطحي بين الأحبار والطلاءات والركائز تحديات إضافية.

هناك ميل قوي لدى المصنّعين إلى التركيز على قياسات زاوية التماس وحدها كمؤشر وحيد لتحديد مشكلات الربط وإجراء اختبارات السطح الروتينية. ولا تقل عنها أهمية الوظيفة الكيميائية للسطح، التي تُنشَّط بها الأسطح الكارهة للماء لتصبح أسطحًا محبة للماء قابلة للربط. وتُستخدم عمليات المعالجة الأولية بالأكسدة السطحية بالتفريغ الوهجي في الطور الغازي للتنشيط الكيميائي للسطح. وستحل المعالجات الأولية للسطح معظم مشكلات التصاق الحبر بزيادة طاقة سطح الركيزة وإنشاء وظيفة كيميائية مؤكسدة.

تشمل طرق عمليات الأكسدة السطحية في الطور الغازي معالجة الكورونا بالتفريغ الكهربائي، والمعالجة باللهب، وبلازما الغاز البارد، والتشعيع بالأشعة فوق البنفسجية. ولكل طريقة تطبيقاتها الخاصة ومزاياها الفريدة وقيودها المحتملة. ويمكن للتفاعل الكيميائي والفيزيائي الأساسي الذي يحدث في الإلكترونات الحرة والأيونات والأنواع شبه المستقرة والجذور وUV، عند توليدها في البلازما، أن يؤثر في السطح بطاقات كافية لكسر الروابط الجزيئية على أسطح معظم ركائز البوليمر. وهذا ينتج جذورًا حرة شديدة التفاعل على سطح البوليمر، يمكنها بدورها التشكل أو الترابط المتصالب أو، بوجود الأكسجين، التفاعل بسرعة لتكوين مجموعات وظيفية كيميائية مختلفة على سطح الركيزة. وتشمل المجموعات الوظيفية القطبية التي يمكن أن تتكون وتعزز قابلية الربط مجموعات الكربونيل (C=O) والكربوكسيل (HOOC) والهيدروبيروكسيد (HOO-) والهيدروكسيل (HO-). وحتى الكميات الصغيرة من المجموعات الوظيفية التفاعلية المدمجة في البوليمرات يمكن أن تكون مفيدة جدًا لتحسين الوظيفة الكيميائية للسطح وقابلية البلل.

تتأثر درجة المعالجة أو جودتها بنظافة سطح البلاستيك. ويجب أن يكون السطح نظيفًا لتحقيق معالجة أولية مثلى والتصاق حبر لاحق. فملوثات السطح مثل مادة تحرير القالب السيليكونية والأوساخ والغبار والشحوم والزيوت وبصمات الأصابع تعيق المعالجة. كما أن نقاء المادة عامل مهم. ويعتمد عمر التخزين للبلاستيك المعالج على نوع الراتنج والتركيبة والبيئة المحيطة بمنطقة التخزين. ويتحدد عمر تخزين المنتجات المعالجة بوجود مواد مثل مضادات الأكسدة والملدنات وعوامل الانزلاق ومضادات الكهرباء الساكنة والملونات والصبغات والمثبتات وغيرها. ويؤدي تعريض الأسطح المعالجة لدرجات حرارة مرتفعة إلى زيادة حركة السلاسل الجزيئية، وكلما زادت حركة السلاسل زادت سرعة تقادم المعالجة. وتتسبب حركة سلاسل البوليمر في المواد المعالجة في ابتعاد مواقع الربط التي أنشأتها المعالجة عن السطح. وقد تهاجر هذه المكونات في النهاية إلى سطح البوليمر. لذلك يوصى بربط المنتج أو طلائه أو دهنه أو طباعته أو تزيينه في أقرب وقت ممكن بعد المعالجة الأولية.

الخلاصة

تُحدث الطباعة النفاثة الرقمية للحبر بـ UV ثورة في طباعة منتجات البلاستيك ثلاثية الأبعاد وتزيينها. والطباعة النفاثة للحبر عملية معقدة متعددة المتغيرات. وهناك تحديات كبيرة للطباعة على البوليمرات الصعبة الارتباط، تمتد إلى ما وراء الأحبار والطابعات القياسية للشركات المصنّعة للمعدات الأصلية. والأحبار منخفضة اللزوجة المنفوثة على بلاستيك منخفض طاقة السطح غير متوافقة كيميائيًا وفيزيائيًا، وتتطلب في كثير من الأحيان معالجة أولية لحل مشكلات الالتصاق. وبينما تتمتع تقنية المعالجة بـ UV بفوائد كبيرة، فإن الأحبار غير المعالَجة بصورة صحيحة خطِرة. وفهم تعقيدات الطباعة النفاثة للحبر وعلم أسطح المواد يتيح حلولًا مخصصة تلبي متطلبات التطبيقات الجديدة.

المراجع

• «Solving the Problems of Plastics Adhesion», Plastics Engineering, April 2011, Scott R. Sabreen, The Sabreen Group Inc.
• «Some Things to Remember About Dynamic Surface Tension», PFFC, April 2003, Dr. Richard M. Podhajny, Ph.D.

Scott R. Sabreen هو مؤسس ورئيس The Sabreen Group, Inc.، وهي شركة هندسية متخصصة في عمليات التصنيع الثانوي للبلاستيك: المعالجة الأولية للسطح، واللصق، والتزيين والتشطيب، والوسم بالليزر، وأمن المنتج. وقد عمل على تطوير تقنيات جديدة وحل مشكلات التصنيع لأكثر من 25 عامًا. ويمكن التواصل معه على الرقم 888.SABREEN أو بزيارة www.sabreen.com أو www.plasticslasermarking.com.

أسس Dene Taylor, Ph.D. شركة SPF-Inc عام 2000 لخدمة قطاعي الطباعة والتغليف، مع التركيز على تكييف الطباعة الرقمية للأسواق والتطبيقات الجديدة. وهو كيميائي نانوي بالتدريب، ويرتبط نحو نصف براءات اختراعه الأمريكية البالغ عددها 25 بالطباعة الرقمية. وهو عضو في SGIA وTAPPI وRadtech. ويمكن التواصل معه عبر [email protected].

---