۲ مدل دستگاه چاپ‌پذیری پلیمر (سفارش)

چاپ‌پذیری پلیمر به توانایی یک سطح پلیمری برای پذیرش و حفظ مناسب جوهر، رنگ، پوشش یا چسب گفته می‌شود. یک سطح زمانی چاپ‌پذیری مناسبی دارد که جوهر بتواند روی آن به‌خوبی پخش شود، ترشوندگی مطلوبی ایجاد کند و پس از خشک شدن یا پخت، چسبندگی کافی به سطح داشته باشد.

بنابراین، صرفا نشستن جوهر روی پلاستیک به معنی چاپ‌پذیری مناسب نیست؛ دوام چاپ و مقاومت آن در برابر جدا شدن، خراش و سایش نیز اهمیت دارد.

در بسیاری از قطعات و بسته‌بندی‌های پلاستیکی، مشکل اصلی از خود جوهر شروع نمی‌شود؛ بلکه انرژی سطح پایین پلیمر مانع ایجاد پیوند مناسب میان جوهر و سطح می‌شود. پلیمرهایی مانند PP، PE، HDPE، LDPE و به‌خصوص PTFE به دلیل ویژگی‌های سطحی خود می‌توانند چسبندگی ضعیفی نسبت به رنگ و جوهر داشته باشند.

در چنین شرایطی، یکی از راهکارهای صنعتی، اصلاح سطح پلیمر با پلاسما یا کرونا است. این فرایند بدون تغییر اساسی در خواص حجمی قطعه، لایه بسیار نازکی از سطح را فعال می‌کند و می‌تواند انرژی سطح، ترشوندگی و چسبندگی را افزایش دهد.

چاپ روی ظروف پلاستیکی | چاپ‌پذیری پلیمر

چه پلیمرهایی به چاپ‌پذیری پلیمر نیاز دارند؟

همه پلاستیک‌ها رفتار یکسانی در برابر جوهر و رنگ ندارند. پلیمرهای با انرژی سطح پایین معمولا چالش بیشتری برای چاپ مستقیم دارند و در بسیاری از کاربردهای صنعتی به پیش‌تیمار سطح نیاز پیدا می‌کنند.

PP یا پلی‌پروپیلن یکی از مهم‌ترین نمونه‌هاست. این ماده در بسته‌بندی، قطعات خودرو، ظروف و محصولات مصرفی کاربرد زیادی دارد، اما سطح نسبتا کم‌انرژی آن می‌تواند باعث کاهش چسبندگی جوهر و رنگ شود. در نتیجه، رنگ‌پذیر کردن PP یا آماده‌سازی آن برای چاپ یکی از کاربردهای مهم اصلاح سطح است.

PE یا پلی‌اتیلن نیز رفتار مشابهی دارد. پلی‌اتیلن در ساخت فیلم‌ها، کیسه‌ها، ظروف و بسته‌بندی‌ها استفاده می‌شود و برای چاپ مستقیم، به‌خصوص در برخی گریدها و شرایط فرایندی، ممکن است به عملیات سطحی نیاز داشته باشد.

در خانواده PE باید بین HDPE و LDPE نیز تفاوت قائل شد. HDPE به دلیل ساختار و کاربردهای متفاوت، در ظروف و قطعات سخت‌تر بسیار رایج است؛ در حالی که LDPE در فیلم‌ها و محصولات انعطاف‌پذیر کاربرد بیشتری دارد. بنابراین، شرایط اصلاح سطح را نمی‌توان بدون توجه به گرید، افزودنی‌ها، زبری سطح و فرایند چاپ یکسان در نظر گرفت.

PTFE یا تفلون از دشوارترین نمونه‌ها برای ایجاد چسبندگی محسوب می‌شود. انرژی سطح بسیار پایین PTFE باعث می‌شود ایجاد چسبندگی مناسب میان این ماده و پوشش‌ها یا جوهرها چالش‌برانگیز باشد. بنابراین، اصلاح سطح PTFE موضوعی تخصصی‌تر از بسیاری از پلیمرهای رایج است و باید با پارامترهای کنترل‌شده انجام شود.

به‌طور کلی، برای انتخاب روش مناسب، بهتر است به جای قضاوت صرفا بر اساس نام پلیمر، ترشوندگی، زاویه تماس، انرژی سطح، نوع جوهر، شرایط چاپ و دوام مورد انتظار بررسی شوند.

اصلاح سطح (بهبود خاصیت آبدوسطی)

دستگاه ما چطور چاپ‌پذیری و رنگ‌پذیری پلاستیک را افزایش می‌دهد؟

برای چاپ‌پذیر کردن پلاستیک، هدف اصلی این نیست که پلاسما ماده جدیدی به قطعه اضافه کند؛ بلکه هدف، تغییر کنترل‌شده ویژگی‌های سطحی است. در فرایند پلاسما، گونه‌های فعال موجود در محیط پلاسما با سطح پلیمر برهم‌کنش کرده و می‌توانند ترکیب شیمیایی و انرژی سطحی لایه بسیار نازک سطح را تغییر دهند.

در بسیاری از پلیمرهای کم‌انرژی مانند PP و PE، این فرایند موجب افزایش قطبیت سطح و قابلیت ترشوندگی می‌شود. در نتیجه، جوهر یا رنگ به جای تشکیل قطره‌های مجزا و ناپایدار، بهتر روی سطح پخش می‌شود و شرایط مناسب‌تری برای ایجاد چسبندگی فراهم می‌شود.

این موضوع را می‌توان با آزمون زاویه تماس آب نیز بررسی کرد. اگر یک قطره آب روی سطح به شکل نسبتا کروی باقی بماند، معمولا نشان‌دهنده ترشوندگی پایین‌تر است. پس از اصلاح سطح، پخش شدن قطره و کاهش زاویه تماس می‌تواند بیانگر افزایش wettability باشد. البته زاویه تماس آب به‌تنهایی معادل اندازه‌گیری مستقیم چسبندگی جوهر نیست و برای تایید نتیجه نهایی، آزمون چسبندگی چاپ یا پوشش نیز باید انجام شود.

در کاربرد صنعتی، یکی از نکات مهم، پایداری اثر اصلاح سطح است. سطح برخی پلیمرها پس از تیمار ممکن است در طول زمان بخشی از ویژگی‌های ایجادشده را از دست بدهد؛ بنابراین فاصله زمانی بین اصلاح سطح و چاپ، شرایط نگهداری قطعه و پارامترهای فرایند باید کنترل شوند.

تجهیزات مورد استفاده برای چاپ‌پذیری پلیمر در صنعت

در مقیاس صنعتی، انتخاب تجهیزات به شکل قطعه، سرعت خط، فاصله نازل تا سطح، نوع پلیمر و سطح مورد نیاز برای تیمار بستگی دارد. برای قطعات سه‌بعدی و موضعی، پلاسما جت می‌تواند گزینه مناسبی باشد؛ در حالی که برای فیلم‌ها، ورق‌ها و خطوط پیوسته، تجهیزات مبتنی بر اصلاح سطح در مسیر نوار نقاله یا خط تولید کاربرد بیشتری دارند.

در یک خط تولید، صرفا تولید پلاسما کافی نیست. باید توان، فرکانس، سرعت حرکت قطعه، فاصله الکترود یا نازل، زمان تیمار و یکنواختی پوشش‌دهی سطح کنترل شوند. تغییر هر یک از این پارامترها می‌تواند روی نتیجه نهایی چاپ یا رنگ اثر بگذارد.

منبع تغذیه ولتاژ بالا یکی از اجزای کلیدی چنین سامانه‌هایی است. وظیفه آن فراهم کردن شرایط الکتریکی لازم برای ایجاد تخلیه و تولید پلاسماست. کیفیت و پایداری منبع تغذیه مستقیما بر پایداری فرایند اثر می‌گذارد.

برای مثال، در یک خط تولید پیوسته که ظروف PP با سرعت بالا از مقابل نازل عبور می‌کنند، کاهش توان مؤثر، تغییر فاصله نازل یا افزایش سرعت خط می‌تواند باعث شود بخشی از قطعات به سطح اصلاح‌شده مورد انتظار نرسند. در این شرایط، بررسی صرفا ظاهر پلاسما کافی نیست؛ باید فرایند با آزمون ترشوندگی و آزمون چسبندگی چاپ اعتبارسنجی شود.

تصویر نوار نقاله مخصوص اصلاح سطح — دستگاه پلاسمای سرد

تصویر بخش تأمین توان سامانه — منبع تغذیه ولتاژ بالا

بهترین روش را برای چاپ‌پذیر کردن پلاستیک

برای رنگ‌پذیر کردن پلاستیک یا افزایش چاپ‌پذیری آن، ابتدا باید مشخص شود مشکل دقیقا از کجاست. اگر جوهر روی سطح پخش نمی‌شود، بررسی ترشوندگی و انرژی سطح نقطه شروع مناسبی است. اگر جوهر به‌خوبی پخش می‌شود اما پس از خشک شدن به‌راحتی جدا می‌شود، علاوه بر ترشوندگی باید سازگاری شیمیایی جوهر، نوع پلیمر و شرایط پخت نیز بررسی شود.

برای پلیمرهایی مانند PP، PE، HDPE، LDPE و PTFE، اصلاح سطح می‌تواند راهکاری مؤثر برای ایجاد شرایط مناسب‌تر جهت چاپ، رنگ‌آمیزی، پوشش‌دهی و چسبندگی باشد. با این حال، نسخه واحدی برای تمام مواد وجود ندارد. توان پلاسما، سرعت فرایند، فاصله نازل، نوع تخلیه و زمان بین تیمار و چاپ باید متناسب با کاربرد تنظیم شوند.

یک فرایند حرفه‌ای بهتر است با یک چرخه آزمون انجام شود: ابتدا مشخصات ماده و مشکل سطحی تعیین شود، سپس نمونه بدون تیمار آزمایش شود، بعد چند شرایط اصلاح سطح روی نمونه‌ها اجرا شود و در نهایت زاویه تماس، کیفیت چاپ و آزمون چسبندگی مقایسه شوند. این روش بسیار دقیق‌تر از انتخاب یک پارامتر ثابت برای تمام پلیمرهاست.

برای مجموعه‌هایی که با مشکلات چاپ روی PP، PE، HDPE، LDPE یا PTFE مواجه هستند، بهترین مسیر، انجام آزمون سطح روی نمونه واقعی و تعیین پارامترهای مناسب پیش از اجرای صنعتی است. این رویکرد هم ریسک ضایعات را کاهش می‌دهد و هم امکان انتخاب دقیق‌تر تجهیزات و شرایط فرایند را فراهم می‌کند.