تزيين البلاستيك وتشطيبه

التزيين والتشطيب

تميّز العمليات من الفكرة إلى التسويق

المنتجات ذات المظهر الرائع لا تولد صدفة! منذ عام 1992، حلّت SABREEN مشكلات تصنيع البلاستيك لـ 550 شركة في 35 دولة. تُستخدم تقنياتنا المبتكرة في تصنيع كثير من أشهر المنتجات العسكرية والتجارية اليوم، من محطة الفضاء الدولية والأدوية إلى كاميرات الحركة تحت الماء. وقد أكسبت هندسة SABREEN عملاءنا أرفع جوائز القطاع، ومنها جائزة منتج العام لتغليف الأدوية/المستلزمات الطبية والانضمام إلى متحف سميثسونيان الوطني. ومشاركتنا المبكرة في المشاريع تسرّع جداولها الزمنية.

تحقق عمليات SABREEN الثورية تصنيعاً أقل تكلفة وجودة ستة سيجما ومزايا سوقية حاسمة. دعونا نبتكر لشركتكم منتجات ذات مظهر ديناميكي.

تقنيات لصق وتصليب مخصصة للإحكام الهرمسي للبولي أوليفينات

أزرار سيارات بإضاءة خلفية "نهار/ليل": طلاء واستئصال بالليزر

طباعة رقمية (نفاثة) على أقلام أسطوانية بأسطح منحنية

طباعة بالوسادة بزاوية 360° على قرص قفل خزنة من PPS بزاوية سحب 60°

طباعة نفاثة ملونة رقمية ووسم بالليزر على المرنات الحرارية والمطاط. تخصيص واسع النطاق.

وسم ليزري تحت السطح لمعلومات المنتج وأمنه

طباعة رقمية للتخصيص واسع النطاق

طبقة نهائية شفافة متخصصة للالتصاق ومقاومة الصدمات العالية

طباعة رقمية بالألوان الكاملة مع طبقة نهائية شفافة مقاومة للكيماويات معتمدة من FDA لثبات في غسالة الصحون

علب أنيقة حائزة على جوائز لحمل وسائل منع الحمل في قطاع الأدوية/الطب

قرميد أسطح بوليمري مزين/مطلي يحاكي الإردواز وخشب الأرز، بضمان 40 عاماً لثبات اللون ومقاومة الحريق والرياح

تزيين مخصص وطلاءات نهائية بمؤثرات خاصة تحاكي الملمس الناعم وعروق الخشب

يستخدم المزيّنون طيفاً من العمليات الثانوية لإضفاء مؤثرات لافتة على العبوات وقطع البلاستيك الأخرى. كما يمكن قولبة ملونات المؤثرات الخاصة داخل القطع البلاستيكية لتمنح مظهراً جذاباً بحد ذاتها. والأفضل أننا نستطيع الجمع بين هذه الملونات والعمليات الثانوية كالطلاء بالرش والطباعة بالوسادة والطباعة المائية والوسم بالليزر والتعدين، لإنتاج مؤثرات بصرية ولمسية فريدة.

أنواع ملونات المؤثرات الخاصة

يسرد الجدول 1 ست فئات رئيسية من أصباغ وملونات المؤثرات الخاصة. جميعها متوفر بصيغ خالية من المعادن الثقيلة، وبعضها متوافق مع لوائح FDA للبلاستيك.

يسرد الجدول 1 ست فئات رئيسية من أصباغ وملونات المؤثرات الخاصة. جميعها متوفر بصيغ خالية من المعادن الثقيلة، وبعضها متوافق مع لوائح FDA للبلاستيك:

الأصباغ اللؤلؤية. النوع الأساسي من الأصباغ اللؤلؤية المستخدمة في الدهانات والأحبار والبلاستيك يقوم على رقائق الميكا المطلية بثاني أكسيد التيتانيوم. ومع ازدياد سماكة الطلاء يتغير اللون من الأبيض الفضي إلى الأصفر والأحمر والأزرق والأخضر. ويمكن الحصول على ألوان مختلفة بإضافة طبقة ثانية من أكسيد الحديد (ذهبي وبيج) أو أكسيد الكروم (أخضر)، وتُنال مجموعة الألوان المعدنية (برونزي ونحاسي) باستبدال ثاني أكسيد التيتانيوم بأكسيد الحديد.

الأصباغ المعدنية. تُصنع من سبائك النحاس والألومنيوم وتتوفر بألوان وأشكال جسيمات متنوعة. تتراوح ألوان النحاسية من الذهبي المخضر الساطع إلى الذهبي المحمر، والألومنيومية فضية ورمادية فضية. في البداية كانت الغالبية العظمى من المنتجات على شكل رقائق لتعظيم البريق. وكما في اللؤلؤية، على معالج البلاستيك الحرص على تقليل قوى القص للحفاظ على شكل الجسيمات، وعادة يمزج خبير الألوان أصباغاً بأحجام جسيمات مختلفة لتحقيق التوازن المطلوب بين البريق والتعتيم: الجسيمات الأصغر تمنح التعتيم، والأكبر تمنح البريق. ولأن الأصباغ المعدنية توصل الحرارة والكهرباء، فهي كثيراً ما تستخدم لإضفاء خصائص وظيفية أخرى غير الزينة.

الملونات والأصباغ الفلورية. تسمى أحياناً ألوان "التوهج في النهار"، وتعمل بمبدأ "الأخذ من هنا للإعطاء هناك". يتكون ضوء النهار من أشعة فوق بنفسجية ومرئية وتحت حمراء. في الأصباغ التقليدية، اللون الذي نراه ناتج عن انعكاس أطوال موجية معينة من الضوء المرئي الساقط على الجسم. أما الأصباغ والملونات الفلورية فتستفيد من الأشعة فوق البنفسجية والمرئية معاً: يتيح تركيبها الكيميائي إصدار بعض ما تمتصه من فوق البنفسجية كإشعاع مرئي. يضاف هذا الضوء المنبعث إلى الضوء المرئي المنعكس، فينتج لون أشد سطوعاً بكثير يبدو متوهجاً. ويحدث تأثير مماثل مع الإضاءة الفلورية التجارية. وقد عُبئت منتجات استهلاكية من العلكة إلى مسحوق الغسيل في عبوات فلورية لجذب عين المشتري.

الأصباغ الفسفورية. تسمى أيضاً أصباغ "التوهج في الظلام"، وهي تشق طريقها إلى تطبيقات واسعة منها مفاتيح الإضاءة والمينا وأزرار أجهزة التحكم بالتلفاز والألعاب. وبينما تصدر الأصباغ التقليدية الضوء بسرعة امتصاصها له، تتفاعل الفسفورية مع مصادر الضوء بشكل مختلف: تمتص الضوء بسهولة عبر نطاق واسع من الأطوال الموجية لكنها تعيد إصداره ببطء شديد مع الوقت. اعتمدت هذه الأصباغ أصلاً على كيمياء كبريتيد الكادميوم، لكن عدة شركات تقدم اليوم نسخاً خالية من المعادن الثقيلة. "تشحن" القطعة الملونة بهذه الأصباغ بتعريضها لمصدر ضوء مرئي — يكفي مصباح متوهج عادي — فتتوهج عدة ساعات بعد إبعادها عن المصدر.

الملونات الحرارية والضوئية التغير. توفر هذه الملونات مؤثرات تغيّر لون لافتة. وكما يوحي الاسم، تغيّر الملونات الحرارية (ثرموكروميك) لونها استجابة لتغير الحرارة. وهي ملونات معقدة تتألف من صبغة ومنشّط ومذيب: تحدد نقطة انصهار المذيب درجة حرارة حدوث التغير، بينما تحدد الصبغة اللون. تعمل الثرموكروميك على أفضل وجه في "اللدائن اللينة"؛ فهي أكثر فعالية في PE والبوليستيرين المقاوم للصدم وPVC المرن منها في PP والبوليستيرين البلوري وPVC الصلب، لأن اللدائن الألين تملك حجماً حراً أكبر لاستيعاب المكونات الثلاثة المطلوبة كلها. وتتفاوت أسعار الثرموكروميك التجارية كثيراً، لكن جميعها يحتاج نسباً عالية نسبياً لتحقيق تغير لوني درامي. أما الملونات الضوئية التغير (فوتوكروميك) فتقوم على أصباغ تغيّر شكلها الجزيئي عند التعرض لأشعة الشمس، وتستخدم بنسب منخفضة (نحو 0.5% وأقل) وتناسب اللدائن الشفافة.

توفر الطلاءات المائية الزخرفية مظهراً ووظيفية وقيمة استثنائية، وهي صديقة للبيئة. الطلاء المائي تقنية سريعة التطور تستخدم الماء وسيلةً لنقل الطلاء إلى سطح البلاستيك، وهي في طريقها لتصبح المعيار الجديد بديلاً عن كثير من نظيراتها المذيبية. ويمكن لكيمياء الطلاءات المائية اليوم أن تقدم خصائص جمالية وفيزيائية مساوية أو أفضل من المذيبية في تطبيقات كثيرة.

تحقق الطلاءات المائية عالية الأداء معايير تشطيب زخرفي فائقة، وتنتشر سريعاً في قطاعات سوق الدهان والطلاء. الطلاءات المائية "خضراء" بيئياً وتلبي لوائح الانبعاثات الصارمة، ما مكّن المصنّعين من التحول عن أنظمة الدهان المذيبية في تطبيقات عديدة. وهي أقل سمّية ومنخفضة المركبات العضوية المتطايرة وأقل قابلية للاشتعال، واستخدامها يقلل الانبعاثات الهوائية ويحسّن صحة العاملين وسلامتهم.

تتوفر الطلاءات المائية بآليات تصليب مختلفة: أ) التبخر، ب) الخبز في الفرن، ج) التصليب بالأشعة فوق البنفسجية. وفي السنوات الأخيرة زادت قطاعات السيارات والقطاع البحري والمعماري لدى مصنّعي المعدات الأصلية استخدام الطلاءات المائية الملونة والشفافة (الطبقة النهائية) زيادة كبيرة.

في الطلاءات المذيبية، وسط التمييع مذيب عضوي أو مزيج مذيبات عضوية (MEK وMIBK والزيلين والتولوين وغيرها). ولكي يصنَّف الطلاء "مائياً"، يجب أن يكون الماء وسط تمييع مهماً أو رئيسياً. ومعظم الطلاءات المصنفة مائية تحتوي أيضاً بعض المذيبات العضوية المساعدة في وسط التمييع، وهي عادة كيتونات وكحولات وإسترات قطبية منخفضة الوزن الجزيئي. والتركيب الكيميائي النموذجي نحو 50% ماء و45% مواد صلبة و5% مذيبات مساعدة (قد تتراوح بين 2-20% من وسط التمييع).

التطبيق في العملية

يمكن استخدام عمليات التطبيق التقليدية مع الطلاءات المائية، بما فيها جميع طرق الرش والطلاء بالغمس. وهذا يمنح العمليات المائية أفضلية على الدهانات عالية المواد الصلبة التي لا يمكن غمسها بسبب لزوجتها الأعلى. وتشمل طرق الرش التذرية الهوائية التقليدية وHVLP والرش اللاهوائي واللاهوائي بمساعدة الهواء. ويمكن تنظيف مسدسات الدهان بالماء أو محاليل مائية بدلاً من التنر أو الأسيتون.

اعتبارات التجفيف

زمن تصليب الطلاءات المائية أطول بكثير من نظيراتها المذيبية. يلزم وقت تطاير كافٍ بين كابينة الرش والفرن عند التجفيف القسري أو الخبز؛ وإلا فقد يحدث تفقّع المذيب. ويجب أيضاً ضمان أن تكون حرارة سطح القطعة أعلى من نقطة الندى لمنع التكاثف. وهذا عموماً ليس مشكلة في الأشهر الدافئة، لكنه قد يثير القلق في الأشهر الباردة.

الطقس الدافئ مع رطوبة عالية قد يطيل أزمنة التطاير والجفاف. فإذا كانت الرطوبة مرتفعة، لا يجد بخار الماء المنطلق أثناء التجفيف مكاناً يذهب إليه ولن يتصلب الفيلم. وبتوفير تدفق هواء معتدل وحرارة أعلى، يُزوَّد الطلاء بهواء نقي متجدد يمنح الهواء سعة أكبر لحمل الرطوبة. ويجب إزالة كل الماء من الطلاء قبل تعريض القطع لدرجات التجمد؛ وإلا فقد يفقد الالتصاق لأن الماء المتبقي يتمدد عند التجمد.

التصاق الطلاءات والأحبار المصلّبة ومتانة مقاومتها للتآكل خاصيتا أداء حرجتان، وقياسهما وضبطهما أساسيان للتصنيع القوي. وهما خاصيتان فيزيائيتان منفصلتان يشيع الخلط بينهما أثناء تحليل أنماط الفشل. والالتصاق الضعيف وضعف مقاومة التآكل سببان رئيسيان للإخفاقات الميدانية والخردة وإعادة العمل وتراجع الأرباح واستياء العملاء. وتوجد تقنيات لقياس هاتين الخاصيتين.

الالتصاق مقابل التآكل

يجب تحقيق الالتصاق الأمثل ومتانة مقاومة التآكل للطلاءات والأحبار المصلّبة على ركائز البلاستيك أثناء التصنيع لإنتاج منتجات عالية الجودة تدوم طوال عمرها التشغيلي. قد تكون الخاصيتان مترابطتين لكنهما كثيراً ما تكونان متنافيتين: فقد تُظهر الطلاءات والأحبار المصلّبة التصاقاً جيداً ومقاومة تآكل رديئة أو العكس. والاختبار الصحيح وفهم الالتصاق والتآكل يضمنان مطابقة المواصفات، وهما قيّمان للغاية في حل مشكلات الطلاء والطباعة. وتحديد آلية الفشل — التصاق (تماسك) أو تآكل أو كلاهما — هو ما يحدد حل العملية الهندسي. وتوجد طرق اختبار تاريخية وأجهزة جديدة لقياس هذه الخصائص وتحليلها.

طرق اختبار الالتصاق

يُعد ASTM D 3359، طريقة الاختبار القياسية لقياس الالتصاق باختبار الشريط، تاريخياً أشهر طرق اختبار التصاق الطلاءات والأحبار وأوسعها استخداماً لبساطتها وتكلفتها المنخفضة. ويشمل الإجراء الأساسي لاختبار الشريط ما يلي:

• الاتفاق على اختيار الشريط.
• يجب أن تكون الطلاءات والأحبار مصلّبة تماماً قبل الاختبار.
• عمل شقوق على شكل X في الفيلم وفق الطريقة A، أو نمط شبكي بستة أو أحد عشر شقاً في كل اتجاه وفق الطريقة B من الاختبار.
• إزالة لفتين من الشريط من البكرة والتخلص منهما.
• تسوية الشريط في مكانه بالإصبع، ثم فركه بقوة بممحاة في نهاية قلم رصاص أو ما شابه. اللون تحت الشريط مؤشر جيد على التلامس الكامل.
• خلال 60-120 ثانية من اللصق، انزعوا الشريط بسحب الطرف الحر بسرعة (دون نتر) عائدين به على نفسه بأقرب ما يمكن من زاوية 180 درجة.
• افحصوا منطقة الشق بحثاً عن انفصال الطلاء عن الركيزة، وقيّموا الالتصاق وفق التوصيفات والتصنيفات المصورة المحددة سلفاً (0B، 1B، 2B، 3B، 4B، 5B).

يمكن للمصممين تحسين الالتصاق بإضافة نسيج إلى سطح (أسطح) القالب. يخلق النسيج قمماً ووديان توفر التصاقاً بالتشابك الميكانيكي. ويمكن تنفيذ النسيج داخل أداة القالب أو يدوياً بلبادة Scotch-Brite مع تنظيف بالمذيب. النسيج المقولب أفضل لأنه يحافظ على خصائص السطح دون تكاليف عمالة/كيماويات إضافية. فمثلاً، تشطيب تجويف القالب NTMA ‏"40-Diamond buffed 1200 Grit" سيحسّن قوة الرابطة غالباً مقارنة بالتشطيب "10-Fine Diamond 8000 Grit" (نطاق 0-3 ميكرون). راجعوا الشكل 4: تشطيبات أسطح القوالب SPI. حتى الأسطح الخفيفة النسيج مفيدة. ولتطبيقات الثقوب الغائرة، كالموصلات، تكون دبابيس القلب المحفورة في القالب فعالة للغاية.

توافق الحبر مع ركيزة البوليمر — من أصعب البوليمرات في الطباعة النفاثة: الأسيتالات (POM) والبولي أميدات (النايلون) والبولي أوليفينات والبوليستر (PET) وكبريتيد البولي فينيلين (PPS) والبولي إيثر إيثر كيتون (PEEK) والبولي إيثر إيميد (PEI) والبولي إيميد "Kapton" ‏(PI) والبولي تترافلورو إيثيلين (PTFE) والبولي يوريثانات (PUR). يختار المصممون هذه المواد منخفضة طاقة السطح (LSE) لخفتها البديلة عن المعدن وصلابتها وقوتها ومقاومتها الكيميائية وخصائصها الفيزيائية في حرارات التشغيل المرتفعة.

لنجاح الطباعة والتزيين، يجب أن تحقق الأحبار والطلاءات التصاقاً طويل الأمد بسطح البوليمر. يعتمد الالتصاق إلى حد كبير على ظواهر السطح؛ أي يجب أن يندفع الحبر المرتفع الحرارة بسهولة من رأس الطباعة ويتفاعل مع الركيزة على النحو الملائم. ويجب أن يلامس الحبر سطح ركيزة البوليمر ملامسة حميمة، وتسمى هذه الملامسة الترطيب أو الترطيب التام للسطح، وتشير إلى قدرة الحبر على الانتشار فوقه. ومعظم أسطح البوليمرات كارهة للماء بطبيعتها وتقاوم الترطيب. وتتميز هذه اللدائن بأنها خاملة كيميائياً وأسطحها غير مسامية ومنخفضة طاقة السطح، ما يجعل التصاق الطباعة شبه مستحيل. وطاقة السطح هي الطاقة الفائضة عند سطح الجسم الصلب (مقارنة بكتلته)، وتوجد لأن جزيئات السطح لا تستطيع التفاعل مع عدد من الجزيئات المماثلة المجاورة بقدر ما تفعل جزيئات الكتلة، فيكون لديها فائض من طاقة التفاعل.

مثال: البولي أميد، المعروف بالنايلون، بوليمر شبه بلوري. أكثر درجتيه شيوعاً نايلون 6 ونايلون 6/6. بوليمرات النايلون صعبة اللصق بطبيعتها لأنها كارهة للماء وخاملة كيميائياً وذات قابلية ترطيب سطحية ضعيفة (أي طاقة سطح منخفضة). كما أن النايلون استرطابي ويمتص من الجو رطوبة تتجاوز 3% من كتلته ماءً. والرطوبة بحد ذاتها تسبب مشكلات التصاق، لذا فإن إجراء التجفيف الصحيح لراتنجات النايلون حاسم للمعالجة وأداء القطع. والأجدر بالملاحظة أن السلوك الكاره للماء في النايلون خاصية سطحية، والسلوك المحب للماء خاصية كتلية. فلكون النايلون بوليمراً عضوياً، طاقة سطحه منخفضة نسبياً — نتيجة لكيمياء وفيزياء أسطح البوليمرات وسائر العضويات. غير أن مجموعات الأميد في سلسلة النايلون تجذب الماء وتفسّر سلوكه المحب للماء في امتصاص الماء كتلياً. وهكذا قد يسلك النايلون في كتلته سلوك مادة محبة للماء، بينما يُظهر سطحه سلوكاً كارهاً للماء.

يوفر كبريتيد البولي فينيلين (PPS) أوسع مقاومة للمواد الأكالة بين اللدائن الهندسية المتقدمة. منتجات PPS غير استرطابية، فلا تعاني مشكلات التمدد البعدي كالنايلون (البولي أميدات). ومع ذلك من المهم استخدام راتنج جاف في قولبة القطع؛ فالرطوبة بحد ذاتها مشكلة. ومستويات الرطوبة العالية قد تخلق فجوات تضر بأداء القطعة وتؤثر على الالتصاق وتغيّر الجماليات. وينبغي أن تكون الفترة بين التجفيف والمعالجة أقصر ما يمكن. يجب تجفيف PPS في مجففات قواديس مزيلة للرطوبة؛ ولا يُنصح عموماً بأفران الهواء الساخن. ولبلوغ حالة التبلور الكامل تلزم حرارة قالب لا تقل عن 275-300°F. وعند القولبة دون 275°F تكون المقولبات غير متبلورة أو شبه بلورية وتبقى كذلك حتى تتعرض لحرارات تشغيل أعلى (بما فيها التصليب الحراري). وإذا تجاوزت حرارة التشغيل حرارة القولبة ازداد تبلور القطع فتغيرت الأبعاد والخصائص. فمثلاً حرارة الانحراف الحراري (HDT) عند 264 psi ‏(1.8 MPa) لـ PPS المدعم بـ 40% ألياف زجاجية المقولب بحالة غير بلورية لا تتجاوز 350°F، لكنها ترتفع إلى أكثر من 500°F ‏(260°C) في الحالة البلورية. كما أن لحرارة القالب أثراً كبيراً على مظهر السطح.

المواد منخفضة الوزن الجزيئي — كالسيليكونات ومواد فك القوالب ومواد منع الانزلاق وإضافات المعالجة — تعيق قدرة الحبر على السيلان وتحقيق الملامسة الحميمة الضرورية للالتصاق. وبعض المركبات الذائبة أو غير الذائبة في ملونات الأصباغ قد تضر بالالتصاق. ويؤثر التركيب الكيميائي للسطح المقولب ونسيجه ومساميته تأثيراً كبيراً على سيلان الحبر والتصاقه. وتتأثر درجة أو جودة المعالجة والالتصاق بنظافة سطح البلاستيك: يجب أن يكون السطح نظيفاً لتحقيق المعالجة المثلى ثم التصاق الحبر. وتعيق ملوثات السطح — كمواد فك القوالب السيليكونية والأوساخ والغبار والشحوم والزيوت وبصمات الأصابع — عملية المعالجة.

نقاء المادة عامل مهم أيضاً. يعتمد العمر التخزيني للدائن المعالجة على نوع الراتنج والتركيبة وبيئة منطقة التخزين. ويحدّ من عمر المنتجات المعالجة وجودُ مواد مؤكسدة منخفضة الوزن الجزيئي (LMWOM) كمضادات الأكسدة والملدنات وعوامل الانزلاق ومضادات الكهرباء الساكنة والملونات والأصباغ والمثبتات وغيرها. وتعرّض الأسطح المعالجة لحرارة مرتفعة يزيد حركية السلاسل الجزيئية — وكلما زادت الحركية تسارعت شيخوخة المعالجة. وتجعل حركية سلاسل البوليمر مواقع الترابط الناتجة عن المعالجة تبتعد عن السطح، وقد تهاجر هذه المكونات في النهاية إلى سطح البوليمر.

---