Ilmiö, että painomuste kiinnittyy painoalustan pintaan on adsorptioilmiö. Teemme siitä yleensä rajapinnan ilmiön. Se liittyy atomien ja molekyylien kiinnittymiseen yhdestä aineesta toisen pinnalle. On olemassa toinen samanlainen ilmiö nimeltä "absorptio", se on myös rajapintojen ilmiö. Prosessi käsittää atomien ja molekyylien tasaisen tunkeutumisen yhdestä aineesta rajapinnan kautta, jolloin ne voivat tunkeutua toisen aineen atomien tai molekyylien sisäisiin tiloihin. Kun sekä adsorptio että absorptio tapahtuvat samanaikaisesti, termiä "adheesio" käytetään kuvaamaan tätä ilmiötä. Tarttuvuuslujuus, jota kutsutaan myös adheesioksi, tarkoittaa voimaa, jolla muste kiinnittyy tulostuspintaan. Tämän tarttuvuuden parantamiseksi kaksi ensisijaista näkökohtaa tulisi asettaa etusijalle: musteen soveltuvuus painatukseen ja alustamateriaalin painettavuus.
1. Musteen tulostettavuus
1. Hartsin kriittistä roolia mustekoostumuksissa korostaa sen yhteensopivuus alustan kanssa, koska se on mustevehikkelin keskeinen komponentti, joka vaikuttaa suoraan adheesion lujuuteen. Normaalikäytännössä musteen valinta metallialustoille edellyttää epoksihartsin käyttöä sideaineena sen epoksiryhmien ja reaktiivisen luonteen vuoksi, jotka edistävät vahvaa tarttuvuutta silloittamisen yhteydessä. Sitä vastoin polyeteenimuovien tapauksessa sideainehartsin tulee peilata alustamateriaalia ja käyttää polyeteeniä optimaalisen painettavuuden takaamiseksi. Samoin polypropeeni toimii sopivana sideaineena painettaessa polypropeenisubstraateille, koska niillä on samanlainen napaisuus ja molekyylipainot. Polyuretaanimateriaaleissa polyuretaanihartsin käyttö sideaineena varmistaa mustekalvokerroksen poikkeuksellisen kestävyyden, kulutuskestävyyden ja tarttuvuuden tulostuksen aikana.
2. Tehokas tulostus alustalle edellyttää, että hartsiliuottimen ja musteen sisältämien substraatin komponenttien liukoisuusparametrit vastaavat läheisesti. Kun nämä parametrit ovat kohdakkain, liuotin saa aikaan turpoamisvaikutuksen alustan pintaan, mikä helpottaa hartsin kulkemista rajapinnan poikki ja tunkeutumista substraatin sisäpuolelle. Tämä prosessi johtaa lopulta vahvan ja kestävän tartunnan muodostumiseen musteen ja alustan välille.
3. Sopivien lisäaineiden lisääminen.
Adheesion vahvistamiseksi on ensiarvoisen tärkeää sisällyttää sopivia adheesiota edistäviä aineita. Nämä promoottorit toimivat kytkentäaineina, virtaviivaistaen musteen sisältämän hartsin ja polymeerisubstraattimateriaalin välistä sidosta, mikä lopulta parantaa musteen tarttumiskykyä.
Lisäksi silloitusaineiden sisällyttämisellä on keskeinen rooli adheesion vahvistamisessa. Luomalla ristisidoksia liiman sisään nämä aineet eivät ainoastaan alenna kalvonmuodostuslämpötilaa, vaan myös parantavat merkittävästi musteen tarttuvuutta. Lisäksi ne parantavat mustekalvon kovuutta, vedenkestävyyttä, liuottimien kestävyyttä ja kuivumisnopeutta, mikä osaltaan parantaa yleistä suorituskykyä.
2. Musteen substraattien pintakäsittely
Muovien ja muovikalvojen käsittely. Muovien ja muovikalvojen erilaiset molekyylirakenteet, tiheydet, kiteisyydet ja pinnan polaariset ryhmäkoostumukset johtavat merkittäviin vaihteluihin niiden ominaisuuksissa jopa saman muovityypin sisällä, jossa tiheydet voivat ulottua laajalle alueelle. Nämä tekijät yhdistettynä tuotannon aiheuttamaan pinnan sileyteen ja stabilointiaineiden sisällyttämiseen, jotka antavat happo-emäsresistanssin ja antioksidanttisia ominaisuuksia, johtavat usein huonoihin musteen adsorptiokykyyn. Tämän seurauksena painetun mustekerroksen tarttuvuus ja kulutuskestävyys vaikuttavat merkittävästi, mikä edellyttää pintakäsittelyä ennen painamista. Tämän käsittelyn kulmakivenä on muovipinnan napaisuuden muuttaminen, tyypillisesti ei-polaaristen pintojen muuttaminen sellaisiksi, joissa on polaarisia ryhmiä, jotka pystyvät sitoutumaan musteen sideaineessa olevien polaaristen ryhmien kanssa. Tämä muutos edistää musteen vahvaa kiinnittymistä muovipintaan.
3. Muovien yleiset mustepintakäsittelymenetelmät
(1) Koronavuotokäsittely
Koronapurkauskäsittelyssä käytetään laitetta, jossa on suurjännitevaihtovirtamoottori, lähtömuuntaja ja elektrodipari. Kun muovikalvo kulkee näiden elektrodien välisen kapean tilan läpi, korkea jännite laukaisee ilmakehän hapen ionisaation, jolloin syntyy otsonia. Tämä prosessi energisoi kalvon pintaa ja käynnistää koronapurkauksen, joka saa aikaan polaaristen ryhmien syntymisen. Tämän seurauksena molekyylien polariteetti voimistuu, mikä nostaa pintajännitystä. Samanaikaisesti käsittely poistaa pölyn ja luo mikroskooppisia, ihmissilmälle huomaamattomia painaumia karhentaen pintaa tehokkaasti. Tämä muutos vahvistaa alustan kykyä imeä mustetta, mikä tekee koronapurkauskäsittelystä yleisen ja tehokkaan menetelmän nykyisissä käytännöissä.
(2) Liekkikäsittelymenetelmä
Liekkikäsittelymenetelmä toimii periaatteella, että muovikalvo altistetaan nopeasti hapettavalle liekille. Tämä nopea kulku liekin läpi eliminoi mikroskooppiset epätäydellisyydet, lyö pois näkymättömät purseet, mikä parantaa merkittävästi musteen tarttumista pintaan. Tämän tekniikan ydin piilee sanassa "swift", koska kaikki viiveet voivat "polttaa" pinnan, mikä voi heikentää musteen tarttuvuutta ja johtaa sekä liekkikäsitellyn oksidikalvon että mustekerroksen irtoamiseen. Siten käsittelylämpötila on pidettävä huolellisesti muovikalvon lämpömuodonmuutoskynnyksen alapuolella optimaalisen tuloksen varmistamiseksi.
(3) Plasmakäsittely
Plasmakäsittely hyödyntää voimakkaiden sähkökenttien, korkeiden lämpötilojen ja laserenergian voimaa elektronien irrottamiseen neutraaleista atomeista tai molekyyleistä ja muuntaa ne ioneiksi – tilaan, jossa positiiviset ja negatiiviset varaukset ovat tasapainossa, mistä johtuu termi plasma. RF-generaattori ruokkii tätä prosessia lähettämällä laserenergiaa suurilla jännitteillä ja käynnistämällä erottuvan hehkupurkauksen, joka ionisoi ympäröivät kaasut ja vapauttaa virrallisten elektronien, ionien ja atomien sarjan. Nämä erittäin reaktiiviset hiukkaset törmäävät muovipinnan kanssa aiheuttaen rakenteellisia muutoksia pinta-aktiivisissa ryhmissä, uusien ryhmien tai vapaiden radikaalien syntymistä ja lopulta kerrostumisprosessia. Tämä polymeerin pinnan kaksinkertainen kemiallinen ja fysikaalinen modifikaatio tuo polariteetin, mikä mahdollistaa äskettäin hankittujen polaaristen ryhmien muodostamisen vahvojen sidosten kanssa musteen sideaineen polaaristen komponenttien kanssa, mikä parantaa merkittävästi musteen adheesiota.
(4) Kemiallinen ja liuotinkäsittelymenetelmä
Kemiallisia ja liuotinkäsittelymenetelmiä käyttäen muovipinta hapetetaan hapettimella. Tämä hapetusreaktio saa aikaan hydrofiilisten ryhmien ja muiden funktionaalisten osien muodostumisen muovikalvon pinnalle, mikä edistää vuorovaikutusta musteen sisältämien polaaristen ryhmien kanssa. Hyödyntämällä hapettumista, musteen adsorptio pintaan vahvistuu merkittävästi. Paksumman kalvon sovelluksissa liuotinkäsittely on vaihtoehto, jossa käytetään pinta-aktiivisia aineita tai kloorattuja liuottimia, kuten dikloorietaania, pentakloorietaania ja trikloorietyleeniä. Tämä lähestymistapa muuttaa muovikalvon pinnan kostuvuutta ja voi neutraloida valmistuksen aikana lisättyjä lisäaineita, kuten pehmittimiä ja antioksidantteja. Samanaikaisesti kemialliset käsittelymenetelmät sisältävät tiettyjen kemikaalien, kuten kaliumpermanganaatin, kloorisulfonihapon ja sykloalkyylikromihapon levittämisen suoraan muovikalvon pinnalle. Tämä kemiallinen syövytysprosessi parantaa korroosion kautta kalvon kykyä kastua musteella, mikä parantaa lopulta musteen tarttuvuutta ja yleistä tulostuslaatua.
(5) Staattisen sähkön eliminointikäsittely
Staattisen sähkön poistamisen välttämättömyys ennen tulostusta muovikalvoille, jotka ovat luonnostaan hyviä sähköeristysaineita, jotka ovat alttiita staattisen varauksen kerääntymiselle ja pölyn houkuttelemiselle, on ensiarvoisen tärkeää musteen tarttuvuuden optimoimiseksi. Tämän prosessin kulmakivi on antistaattisten aineiden, ensisijaisesti silikonipohjaisten tai pinta-aktiivisten aineiden, käyttö. Antistaattisten silikoniaineiden tapauksessa valmisteluvaiheet sisältävät pinnan poistamisen rasvasta ja kosteudesta käyttämällä liuottimia, kuten metanolia tai etanolia. Tämän jälkeen aine levitetään huolellisesti joko siveltämällä, rullaamalla tai upottamalla, mikä varmistaa perusteellisen peittävyyden. Tämä prosessi, joka suoritetaan optimaalisesti lämpötiloissa 30 °C - 40 °C tai 60 °C - 80 °C noin 3 tunnin ajan, vaatii perusteellisen kuivauksen ja 5 tunnin lepoajan levityksen jälkeen maksimaalisen tehokkuuden saavuttamiseksi ennen tulostuksen aloittamista. Vaihtoehtoisesti pinta-aktiiviset antistaattiset aineet toimivat eri mekanismilla parantaen johtavuutta ja vähentäen pinnan vastustuskykyä staattisten varausten poistamiseksi. Niiden levitysmenetelmät heijastavat silikoniaineiden levitysmenetelmiä, joihin kuuluu telapinnoitus tai upotus, mikä varmistaa samanlaisen tarkkuuden prosessin aikana. Molemmat lähestymistavat, erillisten mekanismien kautta, pyrkivät eliminoimaan staattisen sähkön ja valmistelemaan muovikalvon pinnan optimaalista musteen tarttumista varten.
Vaikka edellä mainitut käsittelymenetelmät ovat laajalti sovellettavissa erilaisiin muovityyppeihin, on olemassa tiettyjä muoveja, joiden pinnalla on luonnostaan polaarisia ryhmiä, kuten polystyreeni ja polyvinyylikloridi (PVC). Näillä materiaaleilla, joille on ominaista niiden karkea rakenne ja suhteellisen pieni tiheys, on ainutlaatuisia ominaisuuksia, jotka tekevät esikäsittelystä tarpeetonta. Näin ollen ne voidaan suoraan kohdistaa painatusprosesseihin ilman edeltäviä pintamuokkauksia.
4. Metallisubstraattimateriaalien mustekäsittely
Kuljetus- ja varastointivaiheiden aikana metallit suojataan ruosteenkestävällä öljyllä ja prosessivoiteluaineella. Näillä luonnostaan reaktiivisilla metalleilla on kuitenkin taipumus imeä ilmakehän kosteutta ja happea pitkäaikaisen altistuksen aikana, mikä johtaa oksidikalvon muodostumiseen. Tämä oksidikalvo yhdistettynä ruosteenkestävään öljykerrokseen muodostaa valtavan esteen musteen tarttumista vastaan, mikä aiheuttaa hylkimis- ja kastumista estäviä vaikutuksia. Siksi on välttämätöntä valmistella metallipinta asianmukaisella käsittelyllä ennen painatusprosessia.
5. Lasipinnan mustekäsittely
Lasilla, joka koostuu pääasiassa SiO2:sta, on ainutlaatuinen rakenteellinen ominaisuus, jossa sen matriisiin on upotettu piiatomit, kun taas happiatomit hallitsevat sen pintaa. Tämä konfiguraatio johtaa korkeaan pintaenergiaan, mikä altistaa sen vuorovaikutuksille ulkoisten aineiden kanssa. Esimerkiksi ilmalle altistuessaan lasipinta reagoi vedyn kanssa muodostaen hydrofiilisiä ryhmiä, erityisesti OH (hydroksyyli)osia, jotka kerääntyvät sen pinnalle ja estävät musteen tarttumista. Lisäksi alkali-ionien, erityisesti Na-O-sidoksia muodostavien, läsnäolo lasin pinnalla muodostaa lisähaasteen. Nämä sidokset ovat herkkiä katkeamaan ilman ja veden läsnä ollessa, mikä pahentaa musteen tarttuvuutta. Tästä syystä alustavat pintakäsittelyt ovat välttämättömiä ennen lasille painamista. Seuraavassa osiossa kuvataan useita tähän tarkoitukseen käytettyjä yleisiä hoitomenetelmiä.
(1) Lipofiilinen käsittely
Lipofiilinen käsittely on strateginen lähestymistapa, johon kuuluu silaaniliitosaineiden levittäminen lasin pinnalle. Tämä prosessi edistää lipofiilisten ryhmien muodostumista, mikä parantaa merkittävästi lasin affiniteettia mustetta kohtaan. Eräs toteutus käsittää pinnan pinnoittamisen 0.5 - 1-prosenttisella etanoliin liuotetun kytkentäaineen liuoksella, joka hydrolysoituessaan muodostaa vankan affiniteetin. Vaihtoehtoisesti kytkentäaine voidaan esisekoittaa musteeseen pitoisuutena 1 % - 5 %, jolloin se voi diffundoitua spontaanisti lasipinnalle painatuksen jälkeen.
(2) Rasvanpoistokäsittely
Tämä vaihe keskittyy kostuvuuden parantamiseen poistamalla öljyt ja rasvat lasin pinnalta. Tämä voidaan saada aikaan joko pesemällä liuottimilla, kuten asetonilla tai metyylietyyliketonilla (MEK), tai vaihtoehtoisesti käyttämällä dikloorietyleenihöyryä tehokkaan rasvanpoistoprosessin aikaansaamiseksi.
(3) Vahva happokäsittely
Vahva happokäsittelyä käytetään keinona poistaa alkali-ioneja lasipinnalta. Tämä menetelmä on suunniteltu edelleen vahvistamaan musteen tarttuvuutta, mikä takaa optimaalisen tulostuslaadun ja kestävyyden.
(4) Fyysinen hoito
Myöhemmin käyttöön tulevat fysikaaliset käsittelymenetelmät, joissa käytetään joko hienoa hiomajauhetta kevyeen hiekkapuhallukseen tai vesihiomapaperia vesihiontaan. Näillä tekniikoilla pyritään hiomaan lasin pintaa poistamalla epäpuhtaudet, mikä parantaa sen kykyä ottaa vastaan ja kiinnittyä musteeseen.
Lisätietoja musteista voit tarkistaa:
Pigmentti musteen käyttötarkoituksiin
Mitkä ovat musteen suorituskyvyn testauskohteet?
PIGMENTTIJAUHETUOTTEEMME
