การพิมพ์อิงก์เจ็ทสำหรับพลาสติกยืดหยุ่นและอุปกรณ์สวมใส่

การพิมพ์อิงก์เจ็ทสำหรับพลาสติกยืดหยุ่นและอุปกรณ์สวมใส่

หมึกยืดหยุ่นที่บ่มด้วย UV LED สำหรับการพิมพ์สีบนผลิตภัณฑ์พลาสติกแบบยืดหยุ่น/ยืดได้และอุปกรณ์สวมใส่ เป็นหนึ่งในความก้าวหน้าล่าสุดของเทคโนโลยีอิงก์เจ็ทอุตสาหกรรม ภาพสีสดใสที่ปรับแต่งได้และรหัสสองมิติถูกพ่นลงบนผลิตภัณฑ์พอลิเมอร์ยืดหยุ่นหลากหลายชนิด เช่น ขวดพอลิโอเลฟิน แถบยางยืดออกกำลังกาย และอุปกรณ์สวมใส่ประเภทอีลาสโตเมอร์/ยาง โดยภาพพิมพ์ไม่แตกร้าวหรือบิดเบี้ยวแม้ยืดออกในเปอร์เซ็นต์สูง ความก้าวหน้านี้ใช้หมึก UV LED ยืดหยุ่นสูตรเฉพาะรุ่นใหม่ที่ให้ช่วงสีครบถ้วน และได้รับการรับรองด้านความเป็นพิษและความเข้ากันได้ทางชีวภาพสำหรับการใช้งานเฉพาะ

ประเด็นสำคัญ

• ผลิตภัณฑ์ที่ยืดได้สูงยืดออก 50–200% หมึกจึงต้องยืดตามได้โดยไม่แตกร้าวหรือทำให้ภาพบิดเบี้ยว
• หมึกและระบบบ่มด้วย LED ต้องเป็นระบบที่จับคู่กัน โดยกำหนดความยาวคลื่น ความเข้มการฉายรังสี ความหนาแน่นพลังงาน ระยะทำงาน และการระบายความร้อนร่วมกัน
• การรับรองสำหรับการสัมผัสผิวหนังมีความสำคัญ หมึกสำหรับอุปกรณ์สวมใส่สามารถผ่านการรับรองตาม ASTM D 4236 (LHAMA, 16 CFR 1500.14) สำหรับผู้ใหญ่และเด็ก
• หมึกสีขาวเป็นตัวปัญหา เพราะข้น มีเม็ดสีมาก เสี่ยงต่อการล้มเหลวภายในเนื้อหมึกและการตกตะกอน จึงต้องหมุนเวียนหมึกอย่างต่อเนื่อง
• วัสดุรองรับพลังงานต่ำบางชนิดไม่ต้องปรับสภาพเมื่อใช้หมึกที่มีสูตรเหมาะสม รวมถึงยางไนไตรล์และน้ำยางธรรมชาติ

คำถามที่พบบ่อย

หมึกอิงก์เจ็ทจะแตกร้าวเมื่อผลิตภัณฑ์ยืดหรือไม่

ไม่แตกร้าวหากใช้สูตร UV LED ยืดหยุ่น หมึกยืดหยุ่นที่ออกแบบมาโดยเฉพาะพิมพ์ภาพสีสดใสและรหัส 2D บนขวดพอลิโอเลฟิน แถบยางยืดออกกำลังกาย และอุปกรณ์สวมใส่ประเภทอีลาสโตเมอร์ที่ยืดได้ 50 ถึง 200% โดยไม่แตกร้าวหรือทำให้ภาพบิดเบี้ยว

วัสดุรองรับชนิดใดพิมพ์สำหรับอุปกรณ์สวมใส่ได้

ไนไตรล์ ไวนิล PVC พอลิโอเลฟิน เทอร์โมพลาสติกอีลาสโตเมอร์ พอลิเอทิลีนแบบคาสต์ น้ำยางธรรมชาติ พอลิยูรีเทน และนีโอพรีน รวมถึงฟิล์มบรรจุภัณฑ์ยืดหยุ่น อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แบบพิมพ์ที่ยืดหยุ่น และสายเชื่อมต่อแบบยืดได้

หมึกอิงก์เจ็ท UV LED ปลอดภัยต่อการสัมผัสผิวหนังหรือไม่

สามารถได้รับการรับรองได้ หมึกถูกกำหนดสูตรและผ่านการรับรองว่าปลอดภัยสำหรับผู้ใหญ่และเด็กที่สัมผัสผิวหนังมนุษย์ตาม ASTM D 4236 (LHAMA — 16 CFR 1500.14) การรับรองเฉพาะเจาะจงกับหมึกและข้อกำหนดการบ่ม จึงไม่ควรสันนิษฐานว่าฟิล์มที่บ่มไม่พอหรือบ่มเกินปลอดภัย

เหตุใดการเพิ่มขนาดจากเครื่องพิมพ์แบบแท่นราบเป็นการพิมพ์ต่อเนื่องแบบผ่านครั้งเดียวจึงก่อให้เกิดปัญหา

พฤติกรรมการวางหมึกและการบ่มเปลี่ยนไปโดยสิ้นเชิง บนเครื่องแบบแท่นราบ ชั้นหมึกบางถูกวางข้ามหลายรอบและบ่มซ้ำหลายครั้ง บนเครื่องแบบหัวพิมพ์คงที่ต่อเนื่อง ทุกสีถูกวางแบบเปียกทับเปียกจากแท่งพิมพ์เดียว ความหนาที่ต้องบ่มจึงอาจสูงถึง 250% ของสีเดียว และความเข้ากันไม่ได้ของชั้นหมึกทำให้เกิดการแยกชั้นระดับจุลภาคและความล้มเหลวระหว่างชั้น

เหตุใดหมึกสีขาวจึงต้องจัดการต่างจากสีกระบวนการ

มีสามเหตุผล คือมักเป็นชั้นรองพื้นเพื่อปิดวัสดุรองรับที่มีสีหรือโปร่งแสง อาศัยการกระเจิงแสงมากกว่าการดูดกลืนจึงต้องวางหนากว่า และเม็ดสีขาวหนาแน่นและตกตะกอนง่าย จึงต้องหมุนเวียนหมึกอย่างต่อเนื่องและไล่หมึกออกจากหัวพิมพ์เมื่อปิดเครื่อง

ความต้องการอุปกรณ์สวมใส่แบบปรับแต่งเฉพาะ

คำว่า "wearables" "อุปกรณ์สวมใส่" และ "เทคโนโลยีสวมใส่" ล้วนหมายถึงเทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์หรือคอมพิวเตอร์ที่ผู้บริโภคสวมใส่ได้ และมักมีข้อมูลติดตามที่เกี่ยวกับสุขภาพและการออกกำลังกาย ผลิตภัณฑ์ที่เกี่ยวข้องได้แก่ หมวกว่ายน้ำ แถบยางยืดออกกำลังกาย เครื่องสวมศีรษะ ฮิญาบ ผ้าคาดศีรษะซับเหงื่อ อุปกรณ์ปั่นจักรยาน/วิ่ง อุปกรณ์สวมข้อมือ แว่นตา ถุงมือ อุปกรณ์สวมแขน อุปกรณ์สวมขา รองเท้า แผ่นแปะผิวหนัง โครงกระดูกภายนอก และสิ่งทออิเล็กทรอนิกส์ และธุรกิจอุปกรณ์นี้มีขนาดใหญ่มาก ผลิตภัณฑ์อาจเป็นแบบแข็งหรือยืดหยุ่น

ความต้องการการปรับแต่งเฉพาะขับเคลื่อนยอดขาย ไม่ว่าจะเป็นผลิตภัณฑ์เพื่อสมรรถนะด้านสุขภาพและการออกกำลังกาย สมาร์ตวอทช์ หรือผลิตภัณฑ์สายรัดเชิงโต้ตอบทางเลือกนับร้อยรายการ IDTechEx บริษัทวิจัยตลาดชั้นนำระบุว่าผลิตภัณฑ์สวมใส่กำลังเติบโตอย่างเข้มแข็ง โดยมีมูลค่าตลาดรวมมากกว่า 50 พันล้านดอลลาร์ในปี 2019 เพิ่มขึ้นมากกว่าสองเท่าจากปี 2014 Bain & Company ระบุว่า "การให้บริการปรับแต่งเฉพาะช่วยให้แบรนด์เพิ่มความภักดีของลูกค้าในช่วงเวลาที่สำคัญยิ่งกว่าที่เคย

ผู้ขายกำลังค้นพบคุณค่าของการให้ลูกค้าสร้างผลิตภัณฑ์เฉพาะตัวของตนเอง" ผู้ค้าปลีกอย่าง Amazon ใช้ข้อมูลขนาดใหญ่เพื่อนำเสนอชุดผลิตภัณฑ์ที่ปรับให้เหมาะกับลูกค้าแต่ละราย ปัจจุบันแบรนด์กำลังก้าวไปอีกขั้นจากการปรับให้เหมาะกับแต่ละบุคคลไปสู่การผลิตเฉพาะรายจำนวนมาก บริษัทที่ให้บริการปรับแต่งเฉพาะสามารถใช้ผู้บริโภคเป็นผู้ค้า ได้รับข้อมูลเชิงลึกจากการออกแบบแบบปรับแต่งอย่างต่อเนื่อง และปรับแต่งผลิตภัณฑ์อย่างละเอียดผ่านวงจรป้อนกลับ ซึ่งช่วยให้บริษัทนำหน้าคู่แข่ง

โซลูชันกระบวนการแบบครบวงจร

การพิมพ์อิงก์เจ็ท UV แบบพีโซอิเล็กทริกชนิดหยดตามสั่งซับซ้อนและละเอียดอ่อนกว่าการพิมพ์แบบแอนะล็อกมาก อิงก์เจ็ทต้องให้หัวฉีดพ่นหยดหมึกที่มีขนาดตามกำหนดด้วยความแม่นยำสูง ระบบพิมพ์อิงก์เจ็ทคุณภาพสูงต้องผสานหัวพิมพ์ ของเหลว ตัวควบคุม การปรับสภาพ และการบ่มเข้าด้วยกันพร้อมกัน การรับรองความปลอดภัยของของเหลวอิงก์เจ็ทและการบ่มมีความสำคัญยิ่ง เพื่อให้ได้การพิมพ์ที่เชื่อถือได้บนวัสดุพอลิเมอร์ยืดหยุ่นที่ไวต่ออุณหภูมิ ผู้ใช้ต้องใช้หมึก UV LED ยืดหยุ่นที่เข้ากันได้ร่วมกับระบบบ่มด้วย LED

วัสดุรองรับที่ใช้งาน ได้แก่ ไนไตรล์ ไวนิล PVC พอลิโอเลฟิน เทอร์โมพลาสติกอีลาสโตเมอร์ (TPE) พอลิเอทิลีนแบบคาสต์ (CPE) น้ำยางธรรมชาติ พอลิยูรีเทน และนีโอพรีน การใช้งานเพิ่มเติมคือฟิล์มบรรจุภัณฑ์ยืดหยุ่น อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แบบพิมพ์ที่ยืดหยุ่น และสายเชื่อมต่อแบบยืดได้

หมึกบ่มด้วย UV LED และการรับรองความปลอดภัยของผู้บริโภค

หมึกอิงก์เจ็ทที่บ่มด้วย UV LED ชุดใหม่ Apollo FTX Ink ได้รับการกำหนดสูตรและผ่านการรับรองว่าปลอดภัยสำหรับผู้ใหญ่และเด็ก (สัมผัสผิวหนังมนุษย์) ตาม ASTM D 4236 (LHAMA – 16 CFR 1500.14) หมึกนี้ไม่ใช่เพียงหมึกอีกชนิดหนึ่ง แต่เป็นเคมีที่จับคู่อย่างแม่นยำกับข้อกำหนดการบ่มด้วย UV LED เฉพาะ ซึ่งรับรองคุณสมบัติและความสวยงามของการบ่มขั้นสุดท้ายที่เชื่อถือได้ ไม่ให้บ่มไม่พอ (เหนียวติดมือ) หรือบ่มเกิน (เปราะ) ความท้าทายในการออกแบบหมึกอิงก์เจ็ทมาจากความสำคัญของการพัฒนาหมึกให้ทำงานประสานกับหัวพิมพ์เฉพาะรุ่น เคมีของของเหลวและฟิสิกส์ของการพ่นหยดหมึกแต่ละหยดต้องทำงานอย่างแม่นยำและสม่ำเสมอภายใต้สภาวะสุดขั้ว ซึ่งจำเป็นต่อการพิมพ์แบบหยดตามสั่ง

หมึกชนิดใหม่นี้แสดงความสม่ำเสมอของการไหลสูง (พฤติกรรมรีโอโลยีเสถียร) และมุมสัมผัสขาออกของหมึกที่ออกจากหัวฉีด (การแตกตัวของหยดสม่ำเสมอ) หมึกนี้มีการเปียกผิวและการยึดเกาะกับวัสดุรองรับที่ยอดเยี่ยม รวมถึงการยึดเกาะระหว่างโมเลกุลระหว่างหมึกสีขาว (ชั้นรองพื้น) กับสีเต็มช่วง ไม่จำเป็นต้องปรับสภาพพื้นผิวบนวัสดุรองรับพลังงานต่ำบางชนิดที่พิมพ์ยากมาแต่เดิม เช่น ยางไนไตรล์และน้ำยางธรรมชาติ คุณสมบัติเหล่านี้ทำให้พิมพ์อิงก์เจ็ทแบบผ่านครั้งเดียวในไลน์ความเร็วสูงได้ การกระจายเม็ดสีให้ได้ขนาดอนุภาคที่แม่นยำและรักษาการแยกอนุภาคไว้เป็นสิ่งสำคัญต่อสมรรถนะการพ่นและคุณภาพงานพิมพ์ หมึกบ่มด้วย UV ประกอบด้วยสี่ส่วนประกอบ ได้แก่ มอนอเมอร์ โอลิโกเมอร์ เม็ดสี และโฟโตอินิเชียเตอร์

อนุภาคที่ใหญ่เกินไปหรือจับตัวเป็นก้อนจะทำให้ความแม่นยำในการพ่นลดลง ส่งผลให้คุณภาพงานพิมพ์ไม่เป็นที่ยอมรับ ส่วนใหญ่ของหมึกแห้งคือตัวประสาน ซึ่งยึดสีไว้กับที่ ป้องกันการขัดถู และยึดติดกับพื้นผิว ตัวประสานมักเป็นพอลิเมอร์ การพิมพ์ด้วยหมึก UV ต่างจากชนิดอื่นตรงที่พอลิเมอร์เกิดขึ้นระหว่างการบ่มจากปฏิกิริยาลูกโซ่ของมอนอเมอร์และโอลิโกเมอร์ มอนอเมอร์เป็นของเหลวความหนืดต่ำ จึงทำหน้าที่เป็นตัวพาหมึกเหลวด้วย และไม่ต้องใช้น้ำหรือตัวทำละลาย นี่คือเหตุผลที่หมึกบ่มด้วย UV เป็นของแข็ง 100% และเป็นทางเลือกที่เหมาะแทนหมึกตัวทำละลาย โอลิโกเมอร์ซึ่งเป็นโมเลกุลว่องไวขนาดใหญ่กว่า มีหมู่ฟังก์ชันทางเคมีหลายชนิดและมีความสำคัญต่อการสร้างตัวประสานอย่างถูกต้อง

การบ่มด้วย LED เทียบกับ UV แบบดั้งเดิม

หมึก UV และระบบบ่มด้วย LED ต้องเป็นระบบที่จับคู่กัน ต้องมีข้อกำหนดที่ชัดเจนสำหรับปัจจัยต่าง ๆ รวมถึงความยาวคลื่น ความเข้มการฉายรังสี ความหนาแน่นพลังงาน ระยะทำงาน และกลไกการระบายความร้อน ระบบ UV LED ทุกระบบไม่ได้มีคุณภาพเท่ากัน น่าเสียดายที่ระบบ UV LED และผู้จำหน่ายจำนวนมากอ้างคุณสมบัติที่คล้ายกันและอ้างว่าบ่มหมึก UV ได้ทุกชนิด หมึก Apollo FTX ถูกออกแบบให้บ่มด้วย LED ซึ่งเป็นทางเลือกแทนระบบอาร์ก UV UV LED ต่างจากระบบบ่มด้วยไอปรอทตรงที่ไม่รวมแสงและไม่ใช้ตัวสะท้อนแสง แสงที่ส่งไปยังวัสดุรองรับเป็นแสงกระจาย สำหรับระบบ UV LED ความยาวคลื่นที่ปล่อยออกมาค่อนข้างเป็นสีเดียว แสดงด้วยการแจกแจงแบบปกติที่แคบ โดยมีความเข้มการฉายรังสีสูงสุดตามพิกัดที่ 395 nm และโดยทั่วไปมีช่วงค่าเผื่อ +/- 5 nm โปรดทราบว่า 98% ของกำลังถูกปล่อยออกมาในช่วง 377 nm ถึง 422 nm

ด้วยการนำแหล่งกำเนิดแสง UV LED ที่มีกำลัง 4+ วัตต์และความยาวคลื่น 395 nm มาใช้ หมึกสามารถบ่มได้อย่างมีประสิทธิภาพที่ความเร็วการแปรรูปสูงตามปกติของการพิมพ์สกรีนและการพิมพ์ดิจิทัล ระบบที่มีกำลังต่ำกว่า 4 วัตต์ต้องใช้ชั้นหมึกบางกว่า หมึกที่มีเม็ดสีน้อยกว่า ระยะห่างระหว่างหลอดกับหมึกที่พิมพ์ใกล้กว่า และความเร็วการสแกน/สายพานที่ช้ากว่าเมื่อบ่ม หลอด UV LED ต้องมีการระบายความร้อนที่ตัวหลอดและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เพื่อให้ทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพและมีประสิทธิผล ระบบระบายความร้อนที่ดีควรทำให้หลอดมีอายุการใช้งาน 20,000 ชั่วโมงขึ้นไปเมื่อใช้งานต่อเนื่อง หลอด UV LED ต้องมีการระบายความร้อนที่ตัวหลอดและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เพื่อให้ทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพและมีประสิทธิผล ระบบระบายความร้อนที่ดีควรทำให้หลอดมีอายุการใช้งาน 20,000 ชั่วโมงขึ้นไปเมื่อใช้งานต่อเนื่อง

หัวพิมพ์อิงก์เจ็ท ความละเอียดการพิมพ์ และเครื่องแบบผ่านครั้งเดียว/หลายครั้ง

เคมีของหมึกและระบบบ่มด้วย LED เพียงอย่างเดียวไม่ได้รับประกันความสำเร็จ การยึดเกาะ หรือคุณภาพของการพิมพ์ ยังมีปัจจัยหลายประการที่ต้องพิจารณา รวมถึงความละเอียดการพิมพ์ DPI ความเร็วการพิมพ์ และข้อพิจารณาเรื่องหมึกสำหรับการพิมพ์แบบผ่านหลายครั้งเทียบกับผ่านครั้งเดียว การติดตั้งเพื่อพิมพ์ผลิตภัณฑ์พลาสติกส่วนใหญ่เป็นเครื่องพิมพ์อิงก์เจ็ทบ่มด้วย UV แบบแท่นราบขนาดเล็กที่มีอย่างน้อยสี่สีหลัก (RGBK) โดยทั่วไปมีสีขาว (W) และสีใส (Cl หรือวานิชเคลือบ) และในบางครั้งมีชุดช่วงสีขยาย (CMYRGBK) เครื่องพิมพ์แบบแกนทรีเหล่านี้โดยทั่วไปราคาไม่แพง ต้นทุนต่อชิ้นสำหรับแต่ละรายการจึงทำให้ตลาดใหม่จำนวนมากมีกำไร

อย่างไรก็ตาม ความต้องการผลิตภาพที่สูงขึ้นเติบโตอย่างรวดเร็ว การป้อนและนำออกด้วยหุ่นยนต์ช่วยลดเวลาเปลี่ยนงานจากการป้อนและนำชิ้นงานออกจากแท่นวาง แต่เช่นเดียวกับงานศิลป์กราฟิก อัตราการผลิตไม่อาจเทียบกับระบบที่ผลิตภัณฑ์ที่พิมพ์เคลื่อนผ่านหัวพิมพ์คงที่อย่างต่อเนื่อง การเพิ่มขนาดจากแบบแท่นราบเป็นแบบต่อเนื่องในไลน์ เมื่อพิจารณาแรกเริ่มดูเหมือนตรงไปตรงมา แต่ในมุมมองของการวางหมึกและการบ่มมีความแตกต่างอย่างมาก เครื่องพิมพ์แบบ "แกนทรี" แท่นราบมีหัวพิมพ์เคลื่อนที่ไปมาพร้อมหลอดบ่มที่ปลายด้านหน้าและด้านหลัง เพื่อความประหยัด เนื่องจากหัวพิมพ์ที่รองรับหมึกบ่มด้วย UV มีราคาสูง เครื่องพิมพ์พื้นฐานจึงมีหัวฉีดเพียงแถวเดียวสำหรับหมึกแต่ละสี

พิจารณาระบบ 300 dpi ปริมาตรหมึกที่ต้องใช้ปิดพิกเซลหน่วยขนาด 300 x 300 dpi นั้นมาก สิ้นเปลือง และมองเห็นได้เอง การผ่านหลายรอบโดยเคลื่อนทีละ ¼ ของความกว้างหัวพิมพ์เพิ่มความละเอียดเนทีฟเป็น 1200 dpi เมื่อทำทั้งสองทิศทาง พิกเซล 300 dpi หนึ่งพิกเซลจะกลายเป็นเมทริกซ์ 4 x 4 ของสี่เหลี่ยมเล็กกว่า ในแต่ละรอบ เครื่องพิมพ์จะวางหมึกของแต่ละสีลงในสี่ตำแหน่งนั้น ทำให้รูปลักษณ์ภายนอกดีขึ้นและใช้หมึกน้อยลง นอกจากนี้ ชั้นหมึกที่ต้องบ่มในแต่ละรอบค่อนข้างบาง ในแต่ละรอบ สีอื่นจะถูกวางไม่ใช่บนหมึกที่ยังเปียก แต่บนตำแหน่งที่ไม่มีหมึกหรือหมึกที่บ่มแล้ว ต้องการหมึกแบบเปียกทับเปียกเพียงเล็กน้อยเท่านั้น การบ่มตรงไปตรงมาและแต่ละชั้นได้รับแสงหลายครั้ง สำหรับหัวพิมพ์แบบต่อเนื่อง หมึกทั้งหมดของทุกสีถูกวางจากแท่งพิมพ์เดียว ซึ่งเป็นชุดหัวพิมพ์ที่ต่อกันปลายชนปลายตลอดความกว้างการพิมพ์ หากประกอบจากหัวฉีด 300 dpi สองแถวให้ความละเอียดเทียบเท่า 600 dpi และสี่แถวเทียบเท่า 1,200 dpi สำหรับความหนาแน่นสีเต็มรูปแบบ พิกเซลที่ใหญ่กว่าต้องใช้หมึกมากขึ้นตามสัดส่วน หัวพิมพ์ที่รองรับเกรย์สเกล (ปริมาตรหยดแปรผันได้) เป็นมาตรฐาน ดังนั้นที่ความหนาแน่นต่ำจึงมีจุดเล็ก ๆ ในแต่ละพิกเซล ไม่ใช่จุดใหญ่จุดเดียวเป็นครั้งคราว เมื่อหัวพิมพ์ทั้งหมดเรียงตามลำดับ หมึกถูกวางแบบเปียกทับเปียก ความหนาที่ต้องบ่มจึงเท่ากับสีที่เข้มที่สุด หรืออาจสูงถึง 250% ความเข้ากันไม่ได้ของพื้นผิวชั้นหมึกอาจนำไปสู่การแยกชั้นระดับจุลภาค คล้ายน้ำมันบนน้ำ ซึ่งอย่างดีที่สุดเป็นเพียงความผิดปกติทางสายตาเล็กน้อย แต่ก็อาจนำไปสู่ความล้มเหลวระหว่างชั้นได้ด้วย เคมีพื้นผิวของหมึกต้องได้รับการปรับให้เหมาะกับลำดับการวาง การบ่มหมึกที่อยู่ติดวัสดุรองรับให้สมบูรณ์ทั่วถึงมักทำได้ด้วยหลอดที่มีความเข้มสูงกว่าและชุดโฟโตอินิเชียเตอร์ที่มีประสิทธิผลมากกว่า

ด้วยเหตุผลนี้ การเพิ่มขนาดจากการพิมพ์แบบแท่นราบเป็นแบบต่อเนื่องจึงต้องเป็นการเริ่มต้นใหม่ในการหาหรือปรับสูตรในบางด้าน สำหรับการพิมพ์ต่อเนื่องจากหัวพิมพ์คงที่ ตามปกติจะวางหัวพิมพ์สีกระบวนการไว้ใกล้กันและบ่มทั้งหมดที่ปลายทาง บนเครื่องพิมพ์เว็บสำหรับงานศิลป์กราฟิก หัวพิมพ์อาจอยู่ห่างกันมากขึ้น และอาจมีหน่วยบ่มกำลังต่ำระหว่างกันเพื่อทำให้หมึกข้นหรือตรึงหมึก การควบคุมเว็บเพื่อรักษาการเรียงสีให้ตรงกันที่ระดับเทียบเท่า 1,200 dpi เป็นเรื่องปกติ สำหรับชิ้นส่วนที่ไม่ได้ถูกยึดแน่นบนสายพานลำเลียงหรือโซ่ แม้การสั่นสะเทือนเล็กน้อยก็ทำให้ตำแหน่งจุดเปลี่ยนจากสีหนึ่งไปอีกสีหนึ่ง การจัดวางให้ชิดกันช่วยลดปัญหานี้ หมึกสีขาวถูกจัดการต่างจากสีกระบวนการด้วยสามเหตุผล ประการแรก มักเป็นชั้นรองพื้นที่วางเพื่อปิดวัสดุรองรับที่มีสีหรือทำให้วัสดุโปร่งแสงทึบ สำหรับการพิมพ์ด้านหลังบนวัสดุรองรับใส แน่นอนว่าจะเป็นชั้นสุดท้ายและเป็นรอบแยกต่างหาก ประการที่สอง หมึกและสารเคลือบสีขาวอาศัยการกระเจิงแสง ไม่ใช่การดูดกลืน

จึงมีประสิทธิภาพน้อยกว่าสีอื่นทุกสี และต้องวางหนากว่า ประการที่สาม สีที่ผสมกับสีขาวจะซีด การแยกชั้นหลีกเลี่ยงได้หากบ่มสีขาวอย่างน้อยบางส่วนก่อนวางหมึกเปียกอื่น สุดท้าย เม็ดสีขาวหนาแน่นและตกตะกอนง่าย จึงต้องหมุนเวียนหมึกผ่านหัวพิมพ์อย่างต่อเนื่อง หากจะปิดเครื่องพิมพ์ ควรไล่หมึกสีขาวออกจากหัวพิมพ์

คุณลักษณะสำคัญประการหนึ่งของคุณภาพงานพิมพ์คือความละเอียดการพิมพ์ ซึ่งพิจารณาจากสองมุมมอง ประการแรก สำหรับข้อความละเอียด เส้น และขอบเขตที่ชัดเจนระหว่างสีทึบ ความเบี่ยงเบนจากเส้นตรงและเส้นโค้งต้องละเอียดกว่าลักษณะที่เล็กที่สุดที่ตามนุษย์มองเห็น พื้นฐานคือจำนวนพิกเซลหรือความละเอียดเนทีฟ ซึ่งขึ้นอยู่กับระยะห่างหัวฉีดในทิศทางหนึ่งและระยะก้าวของหัวพิมพ์หรือวัสดุรองรับในอีกทิศทางหนึ่ง ความสามารถด้านเกรย์สเกลที่ใช้จุดเล็กแทรกระหว่างจุดใหญ่จะให้ความละเอียดที่ปรากฏดีขึ้นจากหัวพิมพ์ที่มีความละเอียดต่ำกว่า ถุงมือไนไตรล์ หมึก UV Apollo FTX ผ่านการรับรองด้านพิษวิทยาว่าปลอดภัยตาม ASTM D 4236 (LHAMA – 16 CFR 1500.14) 4 www.plasticsdecorating.com January/February 2020.

องค์ประกอบที่สองของความละเอียดคือการหลีกเลี่ยงลักษณะที่แข็งกระด้างในบริเวณที่มีการเปลี่ยนสีอย่างนุ่มนวลหรือสีอ่อน ตัวอย่างเช่น จุดสีฟ้าอมเขียวหรือสีดำจำนวนน้อยจากแท่งพิมพ์ 300 dpi จะมองเห็นได้ง่ายในบริเวณสีพาสเทล

เช่นเดียวกัน หัวพิมพ์เกรย์สเกลช่วยให้จุดเล็ก ๆ กระจายหลายจุดมาแทนจุดใหญ่ที่มองเห็นได้จุดเดียว สิ่งที่เกี่ยวข้องกับความละเอียดคือการเรียงสีของแต่ละสีให้ตรงกันเองและตรงกับวัตถุที่พิมพ์ บนเครื่องแท่นราบ ชิ้นงานสามารถถูกยึดไว้อย่างแน่น เครื่องเหล่านี้ได้รับการออกแบบให้แน่ใจว่าการสั่นสะเทือนและสิ่งอื่นเล็กกว่าความแปรผันที่ยอมให้ของตำแหน่งหยดหมึก สำหรับเครื่องหัวพิมพ์คงที่ ซึ่งชิ้นส่วนที่วางบนสายพานลำเลียงไม่ได้ถูกยึดแน่นและได้รับการสั่นสะเทือนจากสายพาน อาจต้องกำหนดค่าเผื่อการเรียงสีให้มากขึ้นในข้อกำหนดเริ่มต้น หรือรวมต้นทุนเพิ่มเติมสำหรับการจัดการวัสดุขั้นสูง จนถึงจุดนี้ ซอฟต์แวร์ยังเป็นประเด็นเบื้องหลัง

แน่นอนว่าความเร็วกระบวนการเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องเพื่อให้ทันความต้องการของอุตสาหกรรมที่ต้องพิมพ์ปริมาณมากในเวลาสั้นลง แต่ขณะนี้ซอฟต์แวร์มีประสิทธิผลในรูปแบบอื่นด้วย ความอดทนต่อความผิดปกติที่พบบนพื้นผิวโค้ง เช่น ขอบด้านหน้าหรือด้านหลัง ลดลง ความแตกต่างของความหนาแน่นภาพที่เกิดขึ้นสามารถบรรเทาได้ด้วยฟีเจอร์เกรย์สเกล ในกรณีอื่น โครงสร้างของพัลส์ไฟฟ้าที่ทำให้เกิดการพ่นจุดสามารถปรับได้เฉพาะบางส่วนของภาพ เพื่อแก้ความผิดปกติเฉพาะที่ที่อาจเกิดจากลักษณะภูมิประเทศของพื้นผิวอีกครั้ง นี่เป็นความก้าวหน้าเหนือความสามารถของระบบจัดการสีที่ดีที่สุด ซึ่งไม่เพียงปรับพัลส์สำหรับสี หรือสำหรับหัวฉีดแต่ละหัวระหว่างการสอบเทียบ แต่ใช้ในโหมดไดนามิก ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีอีกอย่างที่นำมาใช้ในเครื่องพิมพ์เว็บสองด้านแบบผ่านครั้งเดียวกว้างปริมาณสูง คือการเรียงสีแบบไดนามิกของงานพิมพ์ให้ตรงกับลักษณะที่เปลี่ยนแปลงได้ในวัสดุรองรับที่เปลี่ยนรูปได้ โดยอาศัยกล้องที่อยู่ห่างจากเครื่องพิมพ์เพียงไม่กี่นิ้ว แน่นอนว่าการจัดแนวงานพิมพ์ทั้งหมดลงบนวัตถุที่วางบนสายพานลำเลียงอย่างไม่เป็นระเบียบนั้นตรงไปตรงมากว่าเมื่อเปรียบเทียบกัน ในทางกลับกัน ซอฟต์แวร์และระบบวิชันมีบทบาทสำคัญในเครื่องพิมพ์หุ่นยนต์สำหรับชิ้นส่วน 3 มิติ เช่น ชิ้นส่วนยานยนต์ ในงานเหล่านี้ ระยะห่างระหว่างหัวพิมพ์กับวัสดุรองรับเปลี่ยนไป จึงต้องเลือกหัวฉีดที่ใช้พิมพ์และปรับการพ่นหยดให้สอดคล้องกับระยะพ่น การติดตามพื้นที่ที่พิมพ์และการหลีกเลี่ยงความผิดปกติจากการผ่านที่อยู่ติดกันในมุมต่างกันเป็นอีกความท้าทายที่กำลังได้รับการแก้ไข สิ่งที่ช่วยให้เทคโนโลยีแพร่หลายคือมอนอเมอร์ใหม่สำหรับโครงข่ายพอลิเมอร์ โฟโตอินิเชียเตอร์ที่มีพันธะเอทิลีนซึ่งจับยึดกับพอลิเมอร์สุดท้ายได้ เม็ดสีที่ละเอียดกว่าและมีสีบริสุทธิ์กว่า และสารช่วยกระจายที่มีประสิทธิผลมากขึ้น

อุตสาหกรรมการพิมพ์และการเคลือบที่ใช้การบ่มด้วย UV ได้รับประโยชน์จากความพยายามอย่างมากที่ทุ่มเทให้กับการผลิตแบบเติมเนื้อวัสดุและการสร้างแบบจำลอง 3 มิติ ซึ่งมีสูตรที่เลียนแบบพอลิเมอร์เอกซ์ทรูชันแบบดั้งเดิมได้ ความต้องการการปรับแต่งเฉพาะขับเคลื่อนยอดขาย ไม่ว่าจะเป็นผลิตภัณฑ์เพื่อสมรรถนะด้านสุขภาพและการออกกำลังกาย สมาร์ตวอทช์ หรือผลิตภัณฑ์สายรัดเชิงโต้ตอบทางเลือกนับร้อยรายการ พอลิเมอร์ใหม่เหล่านี้ให้การผสมผสานของคุณสมบัติทางกายภาพและเคมีที่สูตรงานศิลป์กราฟิกดั้งเดิมไม่เคยทำได้ ตัวอย่างเช่น ให้ความยืดหยุ่นได้ในช่วงความต้านทานแรงดึงที่กว้างกว่ามากสำหรับความหนาเท่ากัน ในตลาดอุปกรณ์สวมใส่ ผลิตภัณฑ์ส่วนใหญ่เป็นวัสดุยืดได้สูง เช่น ถุงมือแบบใช้แล้วทิ้ง แถบยางยืดออกกำลังกาย และหมวกว่ายน้ำ ผลิตภัณฑ์เหล่านี้ยืดได้ 50 ถึง 200% ในอดีตมีการใช้การพิมพ์แพดและสกรีนพิมพ์ผลิตภัณฑ์ดังกล่าว แต่เนื่องจากเป็นแบบแอนะล็อกที่หยุด/เริ่มสลับกัน จึงมีผลิตภาพค่อนข้างต่ำเมื่อเทียบกับอิงก์เจ็ทแบบผ่านครั้งเดียวต่อเนื่อง การพิมพ์หลายสีสำหรับสินค้าโภคภัณฑ์แทบเป็นไปไม่ได้ในแง่ต้นทุน การนำอิงก์เจ็ทบ่มด้วย UV มาใช้ได้สำเร็จเกิดขึ้นได้จากสูตรยืดได้สูงที่กำเนิดในตลาดไวนิลยานยนต์ อย่างไรก็ตาม อุปกรณ์สวมใส่ต้องการมากกว่านั้น เพราะต้องมีความยืดหยุ่นและความสามารถในการยืดในช่วงอุณหภูมิกว้าง

ปัจจัยที่สองที่ต้องแก้สำหรับผลิตภัณฑ์ยืดได้สูงคือการยึดเกาะ ไนไตรล์และยาง TPE อื่น ๆ มักใช้กับผลิตภัณฑ์ที่ยืดได้ จุดอ่อนเกิดขึ้นที่การยึดติดระหว่างหมึกกับหมึก โดยเฉพาะสีกับสีขาว และภายในตัวหมึกเอง หมึกสีขาวที่ข้นและมีเม็ดสีมากเสี่ยงต่อความล้มเหลวภายในเนื้อหมึกเป็นพิเศษ พันธะระหว่างหมึกขึ้นอยู่กับสารเคมีที่สะสมที่รอยต่อ จำเป็นต้องสร้างพันธะโดยตรงบางส่วนระหว่างชั้น นอกจากนี้ เมื่อประกอบหรือพิมพ์ชั้นต่าง ๆ ควรมีการไล่ระดับคุณสมบัติอย่างสม่ำเสมอ ตัวอย่างเช่น ในการพิมพ์แอนะล็อกแบบเปียกทับเปียก ความหนืดของหมึกจะลดลงตามลำดับ การแยกตัวจึงเกิดกับหมึกชั้นบนสุดเสมอ อิงก์เจ็ทซึ่งเป็นแบบไม่สัมผัสไม่มีข้อกำหนดนี้สำหรับหมึกเปียก แต่ต้องมีลำดับความแข็งแรงของพันธะภายในและระหว่างชั้นที่คล้ายกันเมื่อบ่มแล้ว ผู้เชี่ยวชาญในอุตสาหกรรมรู้วิธีจัดการลำดับสูตร โดยเริ่มจากสีขาว ระหว่างการพัฒนาและการเพิ่มขนาด ผู้เชี่ยวชาญรับรู้ความผิดปกติและสาเหตุรากเหง้า ตัวอย่างเช่น เมื่อสูญเสียการยึดเกาะ กลไกความล้มเหลวคืออะไร ความล้มเหลวเกิดที่ใด คำตอบอาจต่างจากจุดที่เห็นได้ชัดที่สุด

ปฏิกิริยาที่กล่าวถึงในที่นี้ไม่ได้มาจากหมึกที่พ่นออกมามากนัก เพราะหัวพิมพ์และแหล่งจ่ายหมึกมีการควบคุมอุณหภูมิที่แม่นยำเพื่อให้พ่นหยดและเกิดหยดได้สำเร็จ ผลจากอุณหภูมิของวัสดุรองรับหรือชิ้นงาน หมึกบางมากจนอุณหภูมิเปลี่ยนไประหว่างการวางหมึกกับหลอดบ่ม ผลนี้เป็นความแตกต่างสำคัญระหว่างการพิมพ์สำหรับงานศิลป์กราฟิก ซึ่งเป็นแหล่งกำเนิดของเทคโนโลยี กับการพิมพ์บนผลิตภัณฑ์พลาสติกที่คาดหวังความทนทานระยะยาว

สรุป

หมึกยืดหยุ่นที่บ่มด้วย UV LED สำหรับการพิมพ์สีบนผลิตภัณฑ์พลาสติกแบบยืดหยุ่น/ยืดได้และอุปกรณ์สวมใส่ เป็นหนึ่งในความก้าวหน้าล่าสุดของเทคโนโลยีอิงก์เจ็ทอุตสาหกรรม ด้วยความซับซ้อนและความสัมพันธ์ระหว่างปัจจัยต่าง ๆ การปรับผลิตภาพและสมรรถนะการใช้งานปลายทางให้เหมาะสมที่สุดไม่ควรถูกมองเป็นชุดการศึกษาเชิงเส้น แต่ควรมองเป็นระบบกระบวนการเต็มรูปแบบของสูตร การวางหมึก การบ่ม ความเร็ว และอุณหภูมิ ซึ่งการเปลี่ยนปัจจัยหนึ่งมีแนวโน้มรบกวนผลลัพธ์อื่นและต้องเปลี่ยนกระบวนการหรือวัสดุเพิ่มเติม นี่คือวิธีที่ OEM ชั้นนำพัฒนาโซลูชันอิงก์เจ็ทสำหรับงานศิลป์กราฟิกที่มีวัสดุรองรับเพียงไม่กี่ชนิด สำหรับอุปกรณ์สวมใส่ มีวัสดุรองรับ รูปทรง และข้อกำหนดจำนวนมากที่ต้องอาศัยโซลูชันทางวิศวกรรมที่ซับซ้อนเพื่อให้การดำเนินงานมีผลิตภาพและทำกำไรได้

Scott R. Sabreen เป็นผู้ก่อตั้งและประธานของ The Sabreen Group, Inc. บริษัทที่ปรึกษาด้านวิศวกรรมที่เชี่ยวชาญด้านกระบวนการผลิตพลาสติกขั้นที่สอง ได้แก่ การพิมพ์อิงก์เจ็ท การมาร์กด้วยเลเซอร์ การปรับสภาพพื้นผิว การยึดติด การตกแต่งและการเก็บงานผิว และความปลอดภัยของผลิตภัณฑ์ Sabreen พัฒนาเทคโนโลยีบุกเบิกและแก้ปัญหาด้านการผลิตมานานกว่า 30 ปี ติดต่อได้ที่ 972.820.6777 หรือเยี่ยมชม www.sabreen.com หรือ www.plasticslasermarking.com Dene Taylor, Ph.D. ก่อตั้ง SPF Inc. ในปี 2000 เพื่อให้บริการอุตสาหกรรมการพิมพ์และบรรจุภัณฑ์ โดยเน้นการปรับการพิมพ์ดิจิทัลให้เหมาะกับตลาดและการใช้งานใหม่ Dene Taylor จบการศึกษาด้านนาโนเคมี และประมาณครึ่งหนึ่งของสิทธิบัตรสหรัฐ 25 ฉบับเกี่ยวข้องกับการพิมพ์ดิจิทัล เป็นสมาชิกของ SGIA, TAPPI และ RadTech ติดต่อได้ที่ [email protected]

---