چگونه جوهرهای چاپ مناسب را برای مواد مختلف انتخاب کنیم؟

تأثیر تخلخل بر جذب و چسبندگی جوهر

کاغذ و مقواهای بدون پوشش دارای منافذ ریز در سطح میکروسکوپی هستند که اجازه می‌دهند جوهر چاپ به صورت عمودی از طریق آنها نفوذ کند و همزمان به صورت جانبی در حفره‌های کور پخش شود. به دلیل این ساختار منحصربه‌فرد، جوهر حدود ۳۰ تا ۵۰ درصد سریع‌تر از سطوح بدون این منافذ خشک می‌شود، مطابق مطالعات مختلفی که به بررسی تأثیر اندازه منافذ مختلف بر فیلتراسیون پرداخته‌اند. هرچه منافذ عمیق‌تر باشند، چسبندگی نیز بهتر می‌شود. موادی که دارای منافذ عبوری بسیار عمیق هستند در واقع حدود ۲۳ درصد جوهر بیشتری را در خود نگه می‌دارند که این امر باعث می‌شود زمانی که چاپگرها با حداکثر سرعت کار می‌کنند، مقدار بسیار کمتری کشیدگی رخ دهد.

عمل موئینگی در کاغذ و مقوا: چرا جوهرهای پایه آبی عملکرد خوبی دارند

عمل مویینگی باعث نفوذ جوهرهای پایه‌آبی به داخل الیاف زیرلایه‌های متخلخل می‌شود و لبه‌های تیزتر و توزیع رنگ یکنواخت‌تری ایجاد می‌کند. به عنوان مثال، کاغذ کرافت ۹۰# در عرض ۰٫۸ ثانیه مقدار ۱٫۲ میلی‌لیتر بر متر مربع جوهر آبی را جذب می‌کند و بدین ترتیب افزایش نقطه کمتر می‌شود. این جذب سریع وابستگی به سیستم‌های خشک‌کننده خارجی را کاهش می‌دهد و هزینه‌های انرژی را در عملیات بسته‌بندی به میزان ۱۵ تا ۲۰ درصد کاهش می‌دهد.

چالش‌های انرژی سطحی با زیرلایه‌های غیرمتخلخل مانند وینیل و پلاستیک

موادی که مایعات را جذب نمی‌کنند، مانند پی وی سی که انرژی سطحی حدود ۳۴ دین بر سانتی‌متر دارد یا پلی‌پروپیلن با حدود ۲۹ دین بر سانتی‌متر، تمایل به دفع جوهرهای پایه آب دارند زیرا صرفاً انرژی سطحی کافی ندارند. برای اینکه این سطوح بتوانند به درستی در فرآیند چاپ عمل کنند، اکثر افراد مجبور می‌شوند از جوهرهای حلال‌پایه استفاده کنند که کشش سطحی آنها زیر ۲۵ دین بر سانتی‌متر است. راه‌حل دیگری نیز وجود دارد: پرداخت‌های سطحی می‌توانند به شدت به بهبود چسبندگی جوهر به این مواد کمک کنند و گاهی تفاوتی معادل ۴۰ تا حتی ۶۰ درصد ایجاد کنند. این مشکل منحصر به فرد نیست؛ مسائل مشابهی هنگام چاپ روی سنگ‌های صاف یا سایر سطوح دشوار در محیط‌های صنعتی نیز پیش می‌آید.

مطالعه موردی: جوهرهای پایه آب بر روی مقواهای موج‌دار در بسته‌بندی

در یک آزمایش در سال 2023 که از مقواهای موجدار نوع E-flute استفاده شد، مشخص شد که جوهرهای پایه‌آبی در مقایسه با سیستم‌های حلالی، انتشار ترکیبات آلی فرار (VOC) را به میزان 98٪ کاهش داده و در عین حال به دقت چاپی 99.5٪ دست یافته‌اند. ساختار متخلخل موج در این مقوا، جوهر اضافی را جذب کرده و نیاز به پودرهای ضد چسبندگی را حذف کرده است و این امر باعث صرفه‌جویی به میزان 0.04 دلار در هر فوت مربع در هزینه مواد اولیه شده است.

روند: تقاضای رو به رشد برای جوهرهای چاپی پایه‌آبی با خشک‌شدن سریع و بوی کم

با انگیزه دستیابی به اهداف انطباق با استاندارد ISO 14001، اکنون 37 درصد از تبدیل‌کنندگان بسته‌بندی از جوهرهای پایه‌آبی روی زیرلایه‌های متخلخل استفاده می‌کنند. پیشرفت‌های انجام‌شده در رزین‌های اصلاح‌شده آکریلیک، زمان خشک‌شدن را به 1.2 ثانیه کاهش داده است — در مقایسه با 2.8 ثانیه در سال 2020 — که امکان چاپ مستقیم روی مواد مقواهای بازیافتی را بدون نیاز به پوشش اولیه فراهم می‌کند.

تطبیق انواع جوهر با مواد چاپی رایج

کاغذ و مقوا: تعادل بین جذب جوهر و وضوح چاپ

چاپ بیشتر کاغذها به جوهرهای آبی وابسته است، زیرا این جوهرها به خوبی با ماهیت متخلخل الیاف کاغذ سازگار هستند و می‌توانند جزئیات بسیار شارپی تولید کنند. آخرین داده‌ها از مطالعات روی بستر کاغذ نشان می‌دهد که هنگام کار با مقواهای بدون پوشش، بسیاری از چاپگرها در واقع جوهر خود را حدود ۱۸ تا ۲۲ درصد رقیق می‌کنند. این امر به جلوگیری از اثر ناخوشایند پراکندگی جوهر (feathering) کمک می‌کند که در آن جوهر بیش از حد گسترش می‌یابد و تعادل مناسبی بین میزان جذب جوهر توسط کاغذ و حفظ شدت رنگ مناسب ایجاد می‌شود. برای کاغذهای روکش‌دار، وضعیت کمی متفاوت است. کارگاه‌های چاپ تمایل دارند از فرمول‌های ترکیبی خاص آبی استفاده کنند که با مواد آکریلیک مخلوط شده‌اند. این ترکیبات به سطوح بهتر می‌چسبند اما همچنان قابلیت بازیافت کاغذ را حفظ می‌کنند. حدود یک سوم از تمام عملیات چاپ تجاری اخیراً به این نوع فرمول‌بندی روی آورده‌اند.

وینیل و پلاستیک‌های انعطاف‌پذیر: مزایای جوهرهای چاپی مبتنی بر حلال

جدهای حلال‌محور به‌خوبی روی موادی که جذب مایع کمی دارند، مانند پی‌وی‌سی و پلی‌پروپیلن عمل می‌کنند. این جدا نیز در اینجا سریع خشک می‌شود، معمولاً در عرض ۱۰ تا ۲۵ ثانیه زمانی که دما حدود ۲۰ درجه سانتی‌گراد باشد، که به ایجاد لایه‌های فیلمی محکم کمک می‌کند. بر اساس تحقیق منتشر شده در مجله چاپ فلکسوگرافی سال گذشته، این نوع جدها حتی پس از بیش از ۵۰۰ ساعت قرار گرفتن در فضای آزاد، چسبندگی خود را در حدود ۹۸٪ حفظ کردند. این مقدار در مقایسه با گزینه‌های آب‌محور که در برابر رطوبت مشکل دارند، بسیار قابل توجه است و همان آزمایش‌ها نشان داده‌اند که مقاومت آن‌ها در برابر رطوبت حدود ۵۳٪ بهتر است. از آنجا که این جدها در برابر مواد شیمیایی و آسیب ناشی از نور خورشید مقاومت بسیار خوبی دارند، بسیاری از تولیدکنندگان از جدهای حلال‌محور برای محصولاتی مانند برچسب‌های ماشین و بیلبوردهای بزرگ که باید در تمام شرایط آب‌وهوایی دوام بیاورند، استفاده می‌کنند.

پارچه و منسوجات: مقایسه جدهای تثبیت‌شده با دیجیتال و جدهای رنگدانه‌ای

هنگامی که به دمای حدود ۱۹۰ تا ۲۱۰ درجه سانتی‌گراد گرم می‌شوند، جوهرهای زیرlimation رنگی واقعاً در الیاف پلی‌استر نفوذ می‌کنند و رنگ‌هایی ایجاد می‌کنند که حدود ۱۲۰٪ بیشتر از آنچه جوهرهای پیگمنتی می‌توانند دستیابی کنند، پوشش می‌دهند. اما در مورد ترکیبات پنبه، جوهرهای پیگментی همچنان با سهم حدود ۷۲٪ از بازار حرفه‌ای دومینانه هستند، زیرا پس از شست‌شوی مکرر عملکرد بهتری دارند. همچنین نیازی به هیچ پیش‌تیمار خاصی نیست که برای لباس‌هایی که بیش از پنجاه چرخه شست‌و‌شوی صنعتی را طی می‌کنند، اهمیت زیادی دارد. نسل جدیدی از جوهرهای ترکیبی لاتکس نیز در حال ایجاد تحول است و موفق می‌شود حدود ۸۵٪ از شدت رنگ خود را روی پارچه‌های مصنوعی حفظ کند، در حالی که از فرمول‌های قابل حل در آب استفاده می‌کند. این نوآوری‌ها به تدریج شکاف بین فناوری‌های مختلف چاپ در صنعت نساجی را کاهش می‌دهند.

پلاستیک‌های سخت: چرا جوهرهای فعال‌شونده با UV دوام و مقاومت به خراش را تضمین می‌کنند

هنگام قرار گرفتن در معرض نور LED با طول موج 395nm، جوهرهای فعال‌شونده با UV تقریباً بلافاصله سخت می‌شوند و فیلم‌های شبکه‌ای مقاومی ایجاد می‌کنند که آزمون سختی مداد 4H را بر اساس استانداردهای ISO پشت سر می‌گذارند. آزمایش‌های واقعی نشان می‌دهند که چاپ‌های انجام‌شده با این جوهرها روی سطوح پلی‌کربنات، حتی پس از 18 ماه نگهداری در انبار، حدود 90 درصد مقاومت در برابر سایش را حفظ می‌کنند که تقریباً 40 درصد بهتر از روش‌های سنتی چاپ مبتنی بر حلال است. مزیت دیگر این است که این روش کاملاً انتشار ترکیبات آلی فرار (VOC) را از چرخه خارج می‌کند که امری است مطابق با مقررات آینده اتحادیه اروپا که از سال 2025 ترکیبات آلی فرار را به کمتر از 1 گرم در هر متر مربع محدود می‌کند. بسیاری از تولیدکنندگان از این روش استفاده می‌کنند نه تنها به این دلیل که الزامات قانونی را برآورده می‌کند، بلکه به این علت که عملکرد بهتری در عمل دارد.

جوهرهای آبی در مقابل جوهرهای حلالی: تعادل بین عملکرد و عوامل زیست‌محیطی

مزایای زیست‌محیطی و ایمنی جوهرهای چاپ آبی

استفاده از جوهرهای پایه‌آبی در مقایسه با گزینه‌های سنتی مبتنی بر حلال، تقریباً ۸۰٪ از انتشار ترکیبات آلی فرار (VOC) را کاهش می‌دهد. این امر شرایط ایمن‌تری را در محیط کار چاپخانه‌ها فراهم می‌کند و به شرکت‌ها کمک می‌کند تا با مقررات زیست‌محیطی سازگار بمانند. از آنجا که آب در اصل همان H2O است، جایگزین تمام مواد شیمیایی مضری می‌شود که قبلاً در طول عملیات چاپ، هوای محیط را آلوده می‌کردند. بسیاری از کسب‌وکارها نیز این تغییر را مفید یافته‌اند. بر اساس یک مطالعه اخیر از گزارش ایمنی چاپ صنعتی ۲۰۲۴، واحدهایی که این تغییر را اعمال کرده‌اند، حدود ۴۵٪ کاهش در مشکلات مرتبط با قرار گرفتن کارکنان در معرض مواد شیمیایی را تجربه کرده‌اند. البته همه بلافاصله این تغییر را انجام نمی‌دهند، اما در اغلب موارد اعداد خودشان گویای این موضوع هستند.

چسبندگی عالی جوهرهای مبتنی بر حلال بر روی سطوح مقاوم شیمیایی

هنگام کار با موادی مانند پلی‌اتیلن که انرژی سطحی پایینی دارند، جوهرهای حلال‌پایه به خوبی عمل می‌کنند، زیرا پیوندهای شیمیایی قوی ایجاد می‌کنند. آزمایش‌های سال گذشته نشان داد که چسبندگی این جوهرها حدود ۹۸ درصد است که در واقع حدود ۶۲ درصد بهتر از جایگزین‌های آب‌پایه است. این سطح از چسبندگی باعث می‌شود آن‌ها برای کاربردهایی مانند بیلبوردها یا برچسب‌های بسته‌بندی که باید در برابر باران، آسیب ناشی از نور خورشید و سایر فرسودگی‌های طولانی‌مدت مقاوم باشند، عالی عمل کنند. اما از سوی دیگر، تولیدکنندگان باید نکته مهمی را در نظر بگیرند: این محصولات حلال‌پایه ترکیبات آلی فرار بیشتری را به هوا آزاد می‌کنند، بنابراین سیستم‌های تهویه مناسب برای رعایت استانداردهای زیست‌محیطی و مقررات بهداشتی فعلی ضروری است.

تعادل بین سازگاری با محیط زیست و عملکرد در کاربردهای صنعتی

راهکارهای ترکیبی مانند جوهرهای اکو-حلال، ۳۰ تا ۵۰ درصد محتوای VOC کمتری نسبت به جوهرهای حلال سنتی دارند و در عین حال چسبندگی قابل اعتمادی را روی سطوح چالش‌برانگیز حفظ می‌کنند. انواع آب‌پایه قابل‌سخت‌شدن با UV در حال ظهور هستند که مصرف انرژی در فرآیند پخت را تا ۲۵ درصد کاهش می‌دهند. در بسته‌بندی با حجم بالا، حلال‌های مبتنی بر مواد زیستی که از منابع تجدیدپذیر تولید می‌شوند، دوامی قابل مقایسه با ردپای کربنی ۶۰ درصد کوچک‌تر فراهم می‌کنند.

نیازمندی‌های دوام بر اساس محیط کاربرد

انتخاب فرمولاسیون مناسب جوهر نیازمند تطبیق مقاومت فیزیکی با عوامل استرس محیطی است، در حالی که کیفیت بصری در کاربردهای متنوع حفظ می‌شود.

مقاومت در برابر پوسیدگی و کیفیت آرشیوی برای چاپ هنر تجسمی و عکس

چاپ‌های درجه موزه به جوهرهای پیگمنتی متکی هستند که از پایداری آرشیوی برخوردارند و بیش از ۱۰۰ سال، ۹۸ درصد یکنواختی رنگ را تحت نورپردازی کنترل‌شده حفظ می‌کنند. پیگмент‌های کپسوله‌شده با آکریلیک اکنون مقاومت در برابر پوسیدگی با رتبه‌بندی کمتر از ΔE<2 پس از قرارگیری در معرض ۵۰۰ لوکس/سال را به دست آورده‌اند و این امر معیارهای سختگیرانه حفاظت را برآورده می‌کند.

مقاومت در برابر آب و مواد شیمیایی برای نشانه‌های بیرونی و برچسب‌های محصول

کاربردهای بیرونی به جوهرهای مقاوم در برابر رطوبت، تابش فرابنفش و آلودگی نیاز دارند. جوهرهای مبتنی بر حلال با پایدارکننده‌های UV یکپارچه، در آزمون‌های محیطی ساحلی ۸۵٪ مقاومت آب‌وهوایی بهتری نشان می‌دهند. در مواجهه با مواد شیمیایی، رزین‌های اصلاح‌شده با اپوکسی که به روش صفحه‌نگاری چاپ شده‌اند، در برابر تخریب ناشی از روغن‌های خودرو و مواد تمیزکننده صنعتی مقاوم هستند.

تناقض براقی: جذابیت زیبایی بالا در مقابل کاهش حفاظت در برابر UV

اگرچه سطوح براق، شدت رنگ را افزایش می‌دهند، اما از طریق شکست نور، تخریب ناشی از UV را افزایش می‌دهند. جوهرهای مات قابل سخت‌شدن با UV حفاظت بهتری ارائه می‌دهند و پس از ۲۰۰۰ ساعت آزمون QUV، ۹۰٪ استحکام چسبندگی خود را حفظ می‌کنند؛ در حالی که معادل براق آن تنها ۶۳٪ است.

موارد استفاده: بنرها، بسته‌بندی مواد غذایی، اسناد اداری و برچسب‌های فروشگاهی

• بنرهای فروشگاهی : جوهرهای مبتنی بر حلال با دوام بیرونی ۳ ساله
• بسته‌بندی مواد غذایی : جوهرهای فلکسوی آبی سازگار با FDA
• اسناد اداری : تونرهای چاپگر لیزری خشک‌شونده سریع
• برچسب‌های دارویی : ریبون‌های انتقال حرارت مقاوم در برابر الکل

مقاومت در برابر دما و رطوبت در محیط‌های لجستیک و انبارداری

جوهرهای خشک‌شونده با اشعه ماوراء بنفش به‌طور قابل اعتمادی در محدوده دمایی 40- تا 80+ درجه سانتی‌گراد عمل می‌کنند و بر اساس تحقیقات MDPI در سال 2023، در آزمون‌های چرخه رطوبتی 40٪ عملکرد بهتری نسبت به جوهرهای معمولی دارند. فرمولاسیون‌های اصلاح‌شده با سیلیکون از ترک خوردن در تغییرات سریع دما جلوگیری می‌کنند و این ویژگی آن‌ها را به گزینه‌ای ایده‌آل برای لجستیک زنجیره سرد تبدیل می‌کند، جایی که محصولات از محیط‌های انجماد به دمای اتاق منتقل می‌شوند.

بخش سوالات متداول

تفاوت بین زیرلایه‌های متخلخل و غیرمتخلخل چیست؟

زیرلایه‌های متخلخل، مانند کاغذ و مقوا بدون پوشش، دارای منافذ ریزی هستند که اجازه می‌دهند جوهرها به سرعت جذب شوند، در حالی که زیرلایه‌های غیرمتخلخل، مانند وینیل و پلاستیک، به دلیل انرژی سطحی پایین‌تر، در برابر جذب مایعات مقاومت می‌کنند.

چرا جوهرهای پایه آبی برای زیرلایه‌های متخلخل ترجیح داده می‌شوند؟

جوهر های آب دار به دلیل عملکرد موی کششی که لبه های تیز، خشک شدن سریع و کاهش هزینه های انرژی مرتبط با سیستم های خشک کردن خارجی را تضمین می کند، با زیربناهای متخلخل کار می کنند.

چاپ بر روی مواد غیر متخلخل چه چالش هایی را به همراه دارد؟

زیربناهای غیر متخلخل مانند وینیل و پلاستیک نیاز به جوهر مبتنی بر حلال و درمان سطح دارند تا چسبندگی جوهر را بهبود بخشند، زیرا انرژی سطحی پایین دارند که جوهر مبتنی بر آب را دفع می کند.

عوامل محیطی چگونه بر انتخاب جوهر تاثیر می گذارند؟

عوامل استرس زا محیطی مختلف، مانند قرار گرفتن در معرض اشعه UV و رطوبت، نیاز به فرمول های جوهر مخصوص برای دوام دارند، مانند جوهر های مبتنی بر حلال برای علائم بیرونی و جوهر های UV-curable برای پلاستیک های سخت.