الظاهرة التي حبر الطباعة تلتصق بسطح ركيزة الطباعة وهي ظاهرة الامتزاز. عادة ما نجعلها ظاهرة بينية. يتعلق الأمر بالتصاق الذرات والجزيئات من مادة ما على سطح مادة أخرى. وهناك ظاهرة أخرى مشابهة تسمى "الامتصاص"، وهي أيضًا ظاهرة بينية. وتنطوي العملية على التخلل المنتظم للذرات والجزيئات من مادة ما عبر السطح البيني، مما يسمح لها بالتغلغل في الفراغات الداخلية بين ذرات أو جزيئات مادة أخرى. عندما يحدث كل من الامتزاز والامتصاص في وقت واحد، يتم استخدام مصطلح "الالتصاق" لوصف هذه الظاهرة. تشير قوة الالتصاق، والتي يشار إليها أيضًا باسم الالتصاق، إلى القوة التي يلتصق بها الحبر بسطح الطباعة. لتعزيز هذا الالتصاق، ينبغي إعطاء الأولوية لجانبين أساسيين: مدى ملاءمة الحبر للطباعة، وقابلية طباعة مادة الركيزة.
1. إمكانية الطباعة بالحبر
1. يتم التأكيد على الدور الحاسم للراتنج في تركيبات الحبر من خلال توافقه مع الركيزة، كونه مكونًا محوريًا في مركبة الحبر التي تؤثر بشكل مباشر على قوة الالتصاق. في الممارسة القياسية، يتطلب اختيار الحبر للركائز المعدنية استخدام راتنجات الإيبوكسي كمادة رابطة، نظرًا لمجموعات الإيبوكسي وطبيعتها التفاعلية التي تعزز الالتصاق القوي عند الارتباط المتبادل. على العكس من ذلك، بالنسبة لبلاستيك البولي إيثيلين، يجب أن يعكس الراتنج الرابط المادة الأساسية، باستخدام البولي إيثيلين للحصول على إمكانية الطباعة المثالية. وبالمثل، يعمل البولي بروبيلين بمثابة مادة رابطة مناسبة عند الطباعة على ركائز البولي بروبيلين، حيث أنها تشترك في قطبية وأوزان جزيئية مماثلة. بالنسبة لمواد البولي يوريثان، فإن استخدام راتنج البولي يوريثان كمادة رابطة يضمن أن طبقة طبقة الحبر تتمتع بمتانة استثنائية، ومقاومة للتآكل، وخصائص التصاق عند الطباعة.
2. الطباعة الفعالة على الركيزة تتطلب تطابقًا وثيقًا في معلمات الذوبان بين مذيب الراتينج ومكونات الركيزة داخل الحبر. عندما تتم محاذاة هذه المعلمات، يمارس المذيب تأثيرًا منتفخًا على سطح الركيزة، مما يسهل اجتياز الراتينج عبر الواجهة والاختراق إلى داخل الركيزة. تؤدي هذه العملية في النهاية إلى تكوين التصاق قوي ومتين بين الحبر والركيزة.
3. إضافة الإضافات المناسبة.
لتعزيز الالتصاق، يعد دمج محفزات الالتصاق المناسبة أمرًا بالغ الأهمية. تعمل هذه المعززات كعوامل اقتران، مما يؤدي إلى تبسيط الترابط بين الراتنج الموجود في الحبر والمواد الأساسية البوليمرية، مما يؤدي في النهاية إلى رفع قدرات التصاق الحبر.
علاوة على ذلك، فإن إدراج عوامل التشابك يلعب دورًا محوريًا في تعزيز الالتصاق. من خلال إنشاء روابط متقاطعة داخل المادة اللاصقة، لا تعمل هذه العوامل على خفض درجة حرارة تكوين الفيلم فحسب، بل تعمل أيضًا على تحسين التصاق الحبر بشكل كبير. بالإضافة إلى ذلك، فإنها تعمل على تعزيز صلابة طبقة الحبر، ومقاومة الماء، ومقاومة المذيبات، وسرعة التجفيف، مما يساهم في تحقيق أداء فائق بشكل عام.
2. المعالجة السطحية لركائز الأحبار
معالجة المواد البلاستيكية والأفلام البلاستيكية. تؤدي الهياكل الجزيئية المتنوعة والكثافات والبلورات وتركيبات المجموعة القطبية السطحية للمواد البلاستيكية والأغشية البلاستيكية إلى اختلافات كبيرة في خصائصها، حتى داخل نفس النوع من البلاستيك، حيث يمكن أن تمتد الكثافات على نطاق واسع. هذه العوامل، إلى جانب نعومة السطح الناتجة عن الإنتاج ودمج المثبتات التي تمنح مقاومة القاعدة الحمضية وخصائص مضادة للأكسدة، غالبًا ما تؤدي إلى ضعف قدرات امتصاص الحبر. وبالتالي، فإن التصاق ومقاومة التآكل لطبقة الحبر المطبوعة تتأثر بشكل كبير، مما يستلزم معالجة السطح قبل الطباعة. يتضمن حجر الزاوية في هذا العلاج تغيير قطبية السطح البلاستيكي، وتحويل الأسطح غير القطبية عادةً إلى أسطح تمتلك مجموعات قطبية قادرة على الارتباط مع المجموعات القطبية الموجودة في رابط الحبر. يعزز هذا التحول التصاق الحبر القوي بالسطح البلاستيكي.
3. طرق معالجة سطح الحبر الشائعة للمواد البلاستيكية
(1) علاج تفريغ كورونا
يستخدم علاج تفريغ الهالة جهازًا مصممًا بمحرك تيار متردد عالي الجهد، ومحول خرج، وزوج من الأقطاب الكهربائية. وبينما يجتاز الغشاء البلاستيكي المساحة الضيقة بين هذه الأقطاب الكهربائية، يؤدي الجهد العالي إلى تأين الأكسجين الجوي، مما يؤدي إلى إنتاج الأوزون. تعمل هذه العملية على تنشيط سطح الفيلم، مما يؤدي إلى تفريغ الإكليل الذي يؤدي إلى ظهور المجموعات القطبية. ونتيجة لذلك، تزداد حدة القطبية الجزيئية، مما يؤدي إلى رفع التوتر السطحي. وفي الوقت نفسه، يزيل العلاج الغبار ويخلق فجوات مجهرية غير محسوسة للعين البشرية، مما يؤدي إلى خشونة السطح بشكل فعال. يعزز هذا التحول قدرة الركيزة على امتصاص الحبر، مما يجعل معالجة تفريغ الإكليل طريقة سائدة وفعالة في الممارسات الحالية.
(2) طريقة معالجة اللهب
تعمل طريقة معالجة اللهب على مبدأ تعريض الغشاء البلاستيكي سريعًا للهب المؤكسد. يؤدي هذا المرور السريع عبر اللهب إلى التخلص من العيوب المجهرية، مما يؤدي إلى إزالة نتوءات غير مرئية، مما يعزز بشكل كبير التصاق الحبر بالسطح. يكمن جوهر هذه التقنية في كلمة "سريع"، حيث أن أي تأخير قد يؤدي إلى "حرق" السطح، مما قد يقلل من التصاق الحبر ويؤدي إلى انفصال كل من طبقة الأكسيد المعالجة باللهب وطبقة الحبر. وبالتالي، يجب الحفاظ على درجة حرارة المعالجة بدقة أقل من عتبة التشوه الحراري للفيلم البلاستيكي لضمان النتائج المثلى.
(3) العلاج بالبلازما
يستخدم العلاج بالبلازما قوة المجالات الكهربائية المكثفة، ودرجات الحرارة المرتفعة، وطاقة الليزر لتجريد الإلكترونات من الذرات أو الجزيئات المحايدة، وتحويلها إلى أيونات - وهي حالة تكون فيها الشحنات الموجبة والسالبة في حالة توازن، ومن هنا جاء مصطلح البلازما. يعمل مولد الترددات اللاسلكية على تغذية هذه العملية عن طريق إصدار طاقة ليزر بجهد عالي، مما يؤدي إلى تفريغ توهج مميز يؤين الغازات المحيطة، ويطلق العنان لسلسلة من الإلكترونات والأيونات والذرات النشطة. تصطدم هذه الجسيمات شديدة التفاعل بالسطح البلاستيكي، مما يؤدي إلى حدوث تغييرات هيكلية في المجموعات النشطة على السطح، وظهور مجموعات جديدة أو جذور حرة، وفي النهاية عملية ترسيب. يقدم هذا التعديل الكيميائي والفيزيائي المزدوج لسطح البوليمر قطبية، مما يمكّن المجموعات القطبية المكتسبة حديثًا من تكوين روابط قوية مع المكونات القطبية لرابط الحبر، وبالتالي تحسين التصاق الحبر بشكل ملحوظ.
(4) طريقة المعالجة الكيميائية والمذيبات
باستخدام طرق المعالجة الكيميائية والمذيبات، يخضع السطح البلاستيكي للأكسدة بعامل مؤكسد. يحفز تفاعل الأكسدة هذا توليد مجموعات محبة للماء وأجزاء وظيفية أخرى على سطح الفيلم البلاستيكي، مما يعزز التفاعلات مع المجموعات القطبية الموجودة في الحبر. ومن خلال الاستفادة من الأكسدة، يتم تعزيز امتصاص الحبر على السطح بشكل كبير. بالنسبة لتطبيقات الأفلام السميكة، تصبح المعالجة بالمذيبات خيارًا، وذلك باستخدام المواد الخافضة للتوتر السطحي أو المذيبات المكلورة مثل ثنائي كلورو الإيثان، وخماسي كلورو الإيثان، وثلاثي كلورو إيثيلين. يعمل هذا الأسلوب على تعديل قابلية بلل سطح الفيلم البلاستيكي ويمكنه تحييد الإضافات التي يتم إدخالها أثناء التصنيع، مثل الملدنات ومضادات الأكسدة. بالتوازي، تتضمن طرق المعالجة الكيميائية تطبيق مواد كيميائية محددة، مثل برمنجنات البوتاسيوم، وحمض الكلوروسلفونيك، وحمض سيكلو ألكيل كروميك، مباشرة على سطح الفيلم البلاستيكي. تعمل عملية النقش الكيميائي هذه، من خلال التآكل، على تعزيز قدرة الفيلم على التبلل بالحبر، مما يؤدي في النهاية إلى تحسين التصاق الحبر وجودة الطباعة بشكل عام.
(5) علاج القضاء على الكهرباء الساكنة
إن ضرورة التخلص من الكهرباء الساكنة قبل الطباعة على الأفلام البلاستيكية، والتي تعد بطبيعتها عوازل كهربائية جيدة وعرضة لتراكم الشحنات الساكنة وجذب الغبار، أمر بالغ الأهمية لتحسين التصاق الحبر. حجر الزاوية في هذه العملية يكمن في تطبيق العوامل المضادة للكهرباء الساكنة، في المقام الأول التركيبات القائمة على السيليكون أو القائمة على المواد الخافضة للتوتر السطحي. في حالة عوامل السيليكون المضادة للكهرباء الساكنة، تتضمن الخطوات التحضيرية تخليص السطح من الشحوم والرطوبة باستخدام مذيبات مثل الميثانول أو الإيثانول. بعد ذلك، يتم تطبيق العامل بدقة، إما من خلال التنظيف بالفرشاة أو اللف أو الغمر، مما يضمن تغطية شاملة. تتم هذه العملية على النحو الأمثل عند درجات حرارة تتراوح بين 30 درجة مئوية إلى 40 درجة مئوية أو 60 درجة مئوية إلى 80 درجة مئوية لمدة 3 ساعات تقريبًا، وتتطلب تجفيفًا شاملاً وفترة راحة مدتها 5 ساعات بعد التطبيق للسماح بأقصى قدر من الفعالية قبل البدء في الطباعة. وبدلاً من ذلك، تعمل العوامل المضادة للكهرباء الساكنة ذات الفاعل بالسطح على آلية مختلفة، مما يعزز الموصلية ويقلل مقاومة السطح لتبديد الشحنات الساكنة. تعكس طرق تطبيقها تلك المستخدمة في عوامل السيليكون، والتي تتضمن طلاء الأسطوانة أو الغمر، مما يضمن مستوى مماثل من الدقة أثناء العملية. يهدف كلا النهجين، من خلال آليات متميزة، إلى التخلص من الكهرباء الساكنة وإعداد سطح الفيلم البلاستيكي للالتصاق الأمثل بالحبر.
في حين أن طرق المعالجة المذكورة أعلاه قابلة للتطبيق على نطاق واسع عبر أنواع مختلفة من البلاستيك، إلا أن هناك أنواعًا معينة من البلاستيك تتمتع بطبيعتها بمجموعات قطبية على أسطحها، مثل البوليسترين والبولي فينيل كلورايد (PVC). تتميز هذه المواد بملمسها الخشن وكثافتها المنخفضة نسبيًا، وتتميز بخصائص فريدة تجعل المعالجة المسبقة غير ضرورية. وبالتالي، يمكن إخضاعها مباشرة لعمليات الطباعة دون الحاجة إلى تعديلات سطحية مسبقة.
4. معالجة الحبر للمواد الركيزة المعدنية
أثناء مرحلتي النقل والتخزين، تتم حماية المعادن بواسطة طبقة واقية من الزيوت المقاومة للصدأ ومواد التشحيم المعالجة. ومع ذلك، فإن هذه المعادن، المتفاعلة بطبيعتها، تمتلك ميلًا لامتصاص رطوبة الغلاف الجوي والأكسجين عند التعرض لفترات طويلة، مما يؤدي إلى تكوين طبقة أكسيد. يمثل فيلم الأكسيد هذا، إلى جانب طبقة الزيت المقاومة للصدأ، حاجزًا هائلاً ضد التصاق الحبر، مما يسبب التنافر وتأثيرات مضادة للبلل. لذلك، يصبح من الضروري تحضير السطح المعدني من خلال المعالجة المناسبة قبل عملية الطباعة.
5. معالجة الحبر لسطح الزجاج
يُظهر الزجاج، الذي يتكون في الغالب من SiO2، خاصية هيكلية فريدة حيث تندمج ذرات السيليكون داخل مصفوفته بينما تهيمن ذرات الأكسجين على سطحه. وينتج عن هذا التكوين طاقة سطحية عالية، مما يؤهبها للتفاعل مع المواد الخارجية. على سبيل المثال، عند تعرضه للهواء، يتفاعل السطح الزجاجي مع الهيدروجين لتوليد مجموعات محبة للماء، خاصة شظايا OH (الهيدروكسيل)، التي تتراكم على سطحه، مما يعيق التصاق الحبر. علاوة على ذلك، فإن وجود الأيونات القلوية، خاصة تلك التي تشكل روابط Na-O، على السطح الزجاجي يشكل تحديًا إضافيًا. وتكون هذه الروابط عرضة للتمزق في وجود الهواء والماء، مما يؤدي إلى تفاقم مشكلة التصاق الحبر. وبالتالي، فإن المعالجات السطحية التحضيرية ضرورية قبل الطباعة على الزجاج. ويوضح القسم التالي العديد من منهجيات العلاج الشائعة المستخدمة لهذا الغرض.
(1) علاج محبة للدهون
تعتبر المعالجة المحبة للدهون أسلوبًا استراتيجيًا يتضمن تطبيق عوامل اقتران السيلان على السطح الزجاجي. تعزز هذه العملية تكوين مجموعات محبة للدهون، مما يحسن بشكل كبير من تقارب الزجاج تجاه الحبر. يتضمن أحد التطبيقات طلاء السطح بمحلول 0.5% إلى 1% من عامل الاقتران المذاب في الإيثانول، والذي، عند التحلل المائي، ينشئ تقاربًا قويًا. وبدلاً من ذلك، يمكن خلط عامل الاقتران مسبقًا في الحبر بتركيز يتراوح من 1% إلى 5%، مما يسمح له بالانتشار تلقائيًا على السطح الزجاجي بعد الطباعة.
(2) معالجة إزالة الشحوم
تركز هذه الخطوة على تعزيز قابلية البلل عن طريق إزالة الزيوت والدهون من سطح الزجاج. ويمكن تحقيق ذلك إما من خلال الغسيل بمذيبات مثل الأسيتون أو ميثيل إيثيل كيتون (MEK)، أو بدلاً من ذلك، من خلال استخدام بخار ثنائي كلورو إيثيلين لعملية إزالة الشحوم الفعالة.
(3) معالجة حمض قوي
يتم استخدام المعالجة الحمضية القوية كوسيلة لإزالة الأيونات القلوية من سطح الزجاج. تم تصميم هذه الطريقة لتعزيز التصاق الحبر بشكل أكبر، مما يضمن جودة الطباعة المثالية والمتانة.
(4) العلاج الطبيعي
بعد ذلك، يتم استخدام طرق المعالجة الفيزيائية، وذلك باستخدام مسحوق جلخ ناعم للسفع الرملي الخفيف أو ورق الصنفرة المائي لطحن الماء. وتهدف هذه التقنيات إلى تحسين سطح الزجاج عن طريق إزالة الملوثات، وبالتالي تعزيز قدرته على قبول الحبر والالتصاق به.
مزيد من المعلومات حول الأحبار، يمكنك التحقق من:
ما هي عناصر اختبار أداء الحبر؟
منتجاتنا من مسحوق الصبغات
