نقش سرعت خشککننده در عملکرد جوهر حلال و بهرهوری چاپ
چگونه سرعت خشککننده کیفیت چاپ، چسبندگی و بهرهوری تولید را تحت تأثیر قرار میدهد
سرعت خشک شدن جوهر حلال در دستیابی به کیفیت چاپ خوب، چسبندگی مناسب و نگه داشتن تولید بدون وقفه نقش بزرگی دارد. وقتی جوهر خیلی سریع خشک شود، مثلاً در کمتر از ۱۵ ثانیه، اغلب به اندازه کافی به فیلمهای پلیاتیلنی که با آنها کار میکنیم نمیچسبد و این امکان وجود دارد که جوهر هنگام دست زدن به مواد چاپ شده پاک شود. مشکلاتی هم زمانی رخ میدهد که جوهر بیش از ۳۰ ثانیه طول بکشد تا خشک شود. این اتفاق در ماشینهای چاپ فلکسو با سرعت بالا بسیار رایج است و ما شاهد ایجاد لکههای زیادی روی محصولاتمان هستیم. کاهش سرعت به دلیل این مشکلات میتواند تولید ما را تا حدود ۴۰ درصد کاهش دهد، به خصوص زمانی که چندین بار عبور از ماشین چاپ در حال انجام است.
تفاوتهای رفتار خشک شدن بین جوهرهای استاندارد و جوهرهای حلال زیستمحیطی روی پلیاتیلن
جُوهرهای استاندارد حلال، که معمولاً بر پایه تولوئن یا زایلن هستند، در مقایسه با جوهرهای حلال سازگار با محیط زیست روی LDPE تیمار نشده ۲۰ تا ۲۵ درصد سریعتر خشک میشوند. با این حال، جوهرهای حلال سازگار با محیط زیست روی فیلمهای دارای تیمار کورونا عملکرد بهتری دارند، هرچند نقطه جوش آنها بالاتر است (۱۳۰ تا ۱۶۰ درجه سانتیگراد نسبت به ۹۰ تا ۱۲۰ درجه سانتیگراد)، و سازشی عملی بین انتشار کمتر VOC و عملکرد قابل اعتماد خشک شدن ارائه میدهند.
تعادل بین خشک شدن سریع و خطر عیوب: پوسته شدن، گرفتگی و مهای شدن
وقتی خشککننده بیش از حد لازم فشار داده میشود، سه مشکل بزرگ ایجاد میشود. اول از همه، پوستپوسته شدن زمانی اتفاق میافتد که یک لایه نازک روی سطح جوهر تشکیل شود (حدود نیم تا دو میکرومتر ضخامت). این لایه یک مانع ایجاد میکند که حلالها را در زیرش نگه میدارد و در نتیجه باعث ایجاد حباب میشود. یک مشکل دیگر انسداد نازل است. مطالعات نشان میدهند که این انسدادها در حدود چهار پنجم از خرابیهای هدر چاپ در سیستمهایی که خشککننده در آنها به سرعت انجام میشود، به دلیل این است که رزینها در داخل نازلها شروع به سفت شدن میکنند. مشکل دیگری نیز مربوط به جریان هوا است. اگر سرعت هوا درون تونلهای خشککننده از ۳٫۲ متر بر ثانیه بیشتر شود، مه تشکیل میشود. ذرات بسیار کوچک جوهر به هوا وارد میشوند (کمتر از ده میکرومتر) و در نهایت باعث آلودگی موادی که روی آنها چاپ انجام میشود و همچنین خود ماشینها میشوند.
پنجره خشککننده بهینه معمول: ۱۵ تا ۳۰ ثانیه در دمای ۶۰ تا ۸۰ درجه سانتیگراد برای فلکسو و روتاگراور
مطالعات نشان دادهاند که خشک کردن جوهر انحلالی روی فیلمهای پلیاتیلنی به ضخامت ۴۰ تا ۶۰ میکرومتر، بهترین نتیجه را در دمای حدود ۷۰ به علاوه یا منهای ۵ درجه سانتیگراد در مدت زمان ۲۲ تا ۲۸ ثانیه دارد. هنگام خشک کردن در این محدوده، بیشتر حلال به طور کامل تبخیر شده و تنها مقدار بسیار کمی رطوبت (کمتر از ۰٫۳ درصد) باقی میماند. همچنین، وضعیت سطح به خوبی حفظ میشود و تغییرات براقی در محدوده ۵ درصد از یک دسته به دسته دیگر باقی میماند. در عملیات چاپ گراور، فرآیند کمی سریعتر اتفاق میافتد، زیرا لایههای جوهر بسیار نازکتری (حدود ۸ تا ۱۲ میکرومتر) استفاده میشود. این سیستمها معمولاً تنها به ۱۵ تا ۲۰ ثانیه نیاز دارند. اما در چاپ فلکسو، زمان بیشتری لازم است، زیرا لایههای جوهر ضخیمترند و معمولاً برای خشک شدن مناسب روی فیلمهایی به ضخامت ۱۵ تا ۲۰ میکرومتر، ۲۵ تا ۳۰ ثانیه زمان لازم است. متخصصان صنعتی که از نظارت مادون قرمز در طول تولید استفاده میکنند، بهبودهای قابل توجهی را گزارش کردهاند. آنها مشاهده کردهاند که نرخ دوباره کاری به میزان تقریبی دو سوم نسبت به زمانی که پارامترهای خشک کردن به خوبی بهینه نشدهاند، کاهش مییابد.
ویژگیهای بستر و تأثیر آنها بر خشکشدن جوهرهای حلالی
چالشهای انرژی سطحی در فیلمهای LDPE و HDPE
فیلمهای LDPE و HDPE به دلیل داشتن انرژی سطحی پایین (30–34 داین/سانتیمتر) با مشکلات چسبندگی مواجه هستند که منجر به ترک نخوردن سطح بهخوبی و مشکلاتی مانند ایجاد حفرههای سوزنی و کاهش چگالی رنگ میشود. برای غلبه بر این مشکل، جوهرهای حلالی باید دارای کشش سطحی برابر یا بیشتر از 30 میلینیوتن/متر باشند. حتی در این صورت نیز، دوام بلندمدت در برابر تنشهای مکانیکی بدون انجام پیشتیمار سطحی محدود است.
سطوح پرایمرده و غیرپرایمرده: تأثیرات بر جذب جوهر و یکنواختی خشکشدن
فیلمهای پرایمرده 40–60% بهبود در یکنواختی خشکشدن نسبت به فیلمهای غیرپرایمرده ایجاد میکنند، این امر به دلیل وجود لایههای میکرومتخلخل است که جذب حلال را کنترل میکنند. در سطوح غیرپرایمرده، 70% از حلال از طریق لایه جوهر بهصورت عمودی تبخیر میشود که خطر تشکیل حباب را افزایش میدهد. در مقابل، بسترهای پرایمرده انتشار جانبی را تسهیل میکنند و خشکشدن یکنواختتر و استحکام بیشتر فیلم را فراهم میکنند.
افزایش کارایی خشکشدن از طریق تیمار کورونا و اصلاح سطح
هنگامی که ما درمان کورونا را به مواد LDPE یا HDPE اعمال میکنیم، سطح انرژی آنها از طریق فرآیندهای اکسیداسیون بین ۳۸ تا ۴۲ داین بر سانتیمتر افزایش مییابد. این امر باعث میشود که این سطوح در سطح مولکولی بهتر با جوهرهای پایهحلال پیوند شوند. آزمایشهای ما در چاپ فلکسوگرافی نتایج قابل توجهی را زمانی که درمان کورونا در حدود ۵۰ وات بر متر مربع اعمال شود، نشان دادند. زمان خشککنی تقریباً یکچهارم کاهش یافت، چسبندگی تقریباً یکسوم بهبود یافت و معایب تقریباً ۳۰ درصد کاهش یافتند. درمان شعلهای نیز کاربرد دارد اما بهبود عملکردی یکسانی را ارائه نمیدهد. برای عملیات چاپ کیسه با سرعت بالا، ترکیب پیشتیمار پلاسمایی با حلالهای خاص با قطبیت بالا میتواند در واقع ۳۰ تا ۴۵ ثانیه از چرخههای خشککنی کم کند بدون اینکه استانداردهای کیفیت نوری (کمتر از ۲٪ هیز همچنان قابل قبول است) را تحت تأثیر قرار دهد.
شرایط زیستمحیطی و فرآیندی که بر خشککنی جوهرهای پایهحلال تأثیر میگذارند
کنترل دمای محیط و رطوبت در محیطهای چاپ سریع
حفظ شرایط محیطی در محدوده 22–24 درجه سانتیگراد و رطوبت نسبی 45–55 درصد، عملکرد خشککنندگی یکنواخت را تضمین میکند. رطوبت بالا تبخیر را کند میکند و باعث جمعشدن جوهر روی پلیاتیلن میشود، در حالی که رطوبت پایین خشکشدن را تسریع میکند و خطر انسداد را افزایش میدهد. محیطهای تحت کنترل آبوهوایی باعث کاهش 18–22 درصدی معایب چاپ نسبت به فضاهای بدون کنترل میشوند. حسگرهای در زمان واقعی امکان تنظیمات پویا برای تغییرات فصلی را فراهم میکنند و زمان توقف را به حداقل میرسانند.
بهینهسازی جریان هوا در تونلهای خشککننده به منظور جلوگیری از انسداد و پاشش جوهر
کنترل خوب جریان هوا، مشکلات مربوط به ایجاد میست (ذرات ریز) جوهر را کاهش میدهد که این امر میتواند در عملیات چاپ گراور ۱۲ تا ۱۵ درصد از مواد را از بین ببرد. وقتی نازلها به درستی در جای خود قرار گرفتهاند، به گسترش یکنواخت هوا بر روی سطح کمک میکنند، بنابراین زمان خشکشدن تقریباً ثابت باقی میماند، با حداکثر دو ثانیه اختلاف. سیستم عبوری (کراسفلو) موفق میشود حلالها را حدوداً سی درصد سریعتر از سیستمهای جریان عمودی سنتی از بین ببرد، بدون اینکه خاصیت چسبندگی را دچار مشکل کند. همچنین برای کسانی که با مواد LDPE با انرژی پایین کار میکنند، بسیار مهم است که سطح آشفتگی زیر پنج درصد حفظ شود، زیرا در غیر این صورت لایه جوهر به شدت دچار پیچش میشود.
خشککننده مادون قرمز در مقابل هوای داغ: معاوضه بین کارایی مصرف انرژی و یکنواختی خشکشدن
خشککنندههای مادون قرمز در واقع حدود ۳۰ تا ۴۰ درصد انرژی کمتری نسبت به سیستمهای سنتی هوای گرم مصرف میکنند، زیرا لایه جوهر را بهصورت مستقیم گرم میکنند، بجای آنکه کل محیط را گرم کنند. اما یک مشکل زمانی پیش میآید که سطوح ناهموار باشند. این سطوح میتوانند باعث شوند برخی نقاط بیش از حد گرم شوند و گاهی دمای آنها از ۹۰ درجه سانتیگراد بگذرد، که ممکن است در عین حال رزین را آسیب ببیند. بسیاری از فرآیندها اکنون از رویکردهای ترکیبی استفاده میکنند که در آن مادون قرمز مرحله اولیه خشککردن را انجام میدهد و سپس سیستم به هوای گرم برای مراحل پایانی تغییر میکند. این ترکیب معمولاً سطح رطوبت را در محدودهای با تفاوت ۵ درصدی در سراسر محصول حفظ میکند و حدود یکچهارم از هزینههای انرژی را نیز صرفهجویی میکند. قابل ذکر است که مادون قرمز بهویژه روی موادی که قبلاً بهخوبی پرایم شدهاند به خوبی عمل میکند. هوای گرم نیز معمولاً روی آن دسته از فیلمهایی که سطح آنها تیمار کورونایی شده و کشش سطحی آنها بالاتر از ۳۸ داین بر سانتیمتر باشد، عملکرد بهتری دارد.
راهبردهای فرمولبندی جوهر برای کنترل سینتیک خشکشدن
تنظیم مخلوط حلالها: اجزای تبخیرسریع، متوسط و کند
دستیابی به کنترل خوب خشکشدن در واقع به پیدا کردن ترکیب مناسب حلالها بستگی دارد. سه دسته اصلی وجود دارند: حلالهای سریع مانند استون، گزینههای با سرعت متوسط مثل استات اتیل و حلالهایی که کند تبخیر میشوند، از جمله پروپیلن گلایکول متیل اتر. بیشتر افراد دریافتهاند که ترکیب آنها در حدود 70/20/10 معمولاً به خوبی کار میکند تا سطوح در مدت 15 تا 30 ثانیه خشک شوند، بهویژه وقتی که با پلیاتیلن در دمای حدود 60 درجه سانتیگراد کار میکنید. حلالهای سریع خشکشدن فرآیند را روی سطح شروع میکنند، اما در واقع اجزای کندتر هستند که کار اصلی را در زیر سطح انجام میدهند. آنها با اینکه به حلالهای محبوس شده اجازه خارج شدن تدریجی میدهند، از پدیدهای که ما اصطلاحاً پوستهای شدن (skinning) مینامیم جلوگیری میکنند و از ایجاد مشکلات بعدی جلوگیری میکنند.
انتخاب رزین و رنگدانه برای دستیابی به پراکنش پایدار در شرایط خشکشدن سریع
راتینهای آکریلیک و نیتروسلولز به دلیل پایداری خود در شرایط خشککننده سریع ترجیح داده میشوند و پراکندگی رنگدانه را حتی در نرخ تبخیر بالای 0/5 گرم/متر²·ثانیه حفظ میکنند. رنگدانههای ریزشده (کمتر از 5 میکرون) نسبت به درجات معمولی 40٪ از تهنشینی کاسته و رنگیکسان را در طول تولید با سرعت بالا تضمین میکنند.
افزودنیهایی که خشکشوندگی را بدون از دست دادن براقی یا انعطافپذیری دقیق تنظیم میکنند
افزودنیهای اصلاحشده سیلیکونی (0/5 تا 1/5 درصد وزنی) هموارسازی را بهبود میدهند و زمان باز بودن را 8 تا 12 ثانیه افزایش میدهند. افزودنیهای اورتانی اصلاحشده بیش از 85 واحد براقی را حفظ کرده و استحکام کششی 200٪ را در شکست حفظ میکنند که برای بستهبندی انعطافپذیر با دوام ضروری است.
کاهش گرفتگی نازل و پوستهای شدن در سیستمهای جوهر حلال خشککننده سریع
برای کاهش تشکیل رسوبات در صفحه نازل، جوهرهای حلالی با کارایی بالا باید دارای کمتر از 3٪ VOC باشند. مشتقات سیکلوهگزانون که به عنوان حلالهای مکمل استفاده میشوند، تعداد موارد ایجاد پوسته روی جوهر را در ماشینهای چاپ گراور با سرعت 200 متر/دقیقه تا 60٪ کاهش میدهند. حفظ دمای جوهر در محدوده 45–55 درجه سانتیگراد از افزایش ناگهانی ویسکوزیته جلوگیری میکند که میتواند منجر به عیوب چاپی شود.
اندازهگیری و بهینهسازی عملکرد خشککن برای دستیابی به نتایج یکنواخت
پایش بهروز با استفاده از حسگرهای مادون قرمز و آنالایزرهای رطوبت
حسگرهای مادون قرمز و آنالایزرهای رطوبت خازنی، بازخورد مداومی درباره پیشرفت خشککنندگی فراهم میکنند و سطح حلالهای باقیمانده را با دقت 0.5٪ تشخیص میدهند. این سیستمها بهصورت خودکار دمای خشککن (±5 درجه سانتیگراد) و سرعت نوار نقاله را تنظیم میکنند و به این ترتیب توقفهای تولید ناشی از مشکلات بلوکه شدن یا چسبندگی را نسبت به بازرسی دستی 18–22٪ کاهش میدهند.
استفاده از طراحی آزمایشها (DOE) برای بهینهسازی پارامترهای خشککنندگی
استفاده از روشهای آماری مانند طراحی آزمایشها (DOE) به تولیدکنندگان کمک میکند تا فرآیندهای خشککن خود را بهصورت ساختاریافته تنظیم کنند. تحقیقات اخیر منتشر شده در سال 2024 در نشریه فرآیندهای چاپ صنعتی بهطور خاص این موضوع را در مورد کیسههای پلیاتیلن بررسی کرده است. آنها از آنچه روش سطح پاسخ نامیده میشود استفاده کردند تا بهترین پارامترها را پیدا کنند: حدود 68 درجه سانتیگراد برای دمای هوا، تقریباً 2.2 متر بر ثانیه سرعت جریان هوا، و نگهداشتن این کیسهها به مدت تقریباً 23 ثانیه قبل از ادامه فرآیند. نتایج بسیار قابل توجهی نیز حاصل شد؛ این تنظیمات مصرف انرژی را نسبت به روشهای استاندارد تقریباً به میزان یکسوم کاهش داد. در همان زمان، استانداردهای بسیار خوب کیفیت حفظ شدند و چسبندگی جوهر به کیسهها تا 99.2 درصد پس از دوازده ساعت کار مداوم بدون کاهش کیفیت حفظ شد.
ارزیابی بهرهوری خشککنی در سرعتهای مختلف چاپ و چگالیهای جوهر
چاپگران با آزمایش عملکرد جوهرهای حلال در سرعتهای مختلف چاپ (۱۵۰ تا ۵۵۰ فوت در دقیقه) و ضخامتهای مختلف جوهر (۱/۸ تا ۲/۵ میکرون) پایههای استاندارد را تعیین میکنند. دادهها نشان میدهند که در سرعتهای بالای ۴۰۰ فوت در دقیقه، کاهش چگالی جوهر به میزان ۰/۳ گرم بر متر مکعب، موجب جلوگیری از میستینگ (تشکیل ذرات ریز جوهر) بدون کاهش پوششدهندگی میشود و مصرف حلال را ۱۹٪ کاهش میدهد. این معیارها به افزایش ظرفیت تولید بدون کاهش کیفیت خشکشوندگی کمک میکنند.
پرسشهای متداول (FAQs)
زمان بهینه خشکشدن جوهرهای حلالی چقدر است؟
زمان بهینه خشکشدن جوهرهای حلالی، بهویژه روی فیلمهای پلیاتیلنی، معمولاً بین ۱۵ تا ۳۰ ثانیه است که به روش چاپ و ضخامت فیلم بستگی دارد.
تیمار کورونا چگونه بر خشکشدن جوهر تأثیر میگذارد؟
تیمار کورونا انرژی سطحی فیلمهایی مانند LDPE و HDPE را افزایش میدهد و این امر به بهبود چسبندگی جوهر و کاهش قابل توجه زمان خشکشدن کمک میکند.
خطرات خشکشدن سریع جوهر چیست؟
خشکشدن سریع جوهر ممکن است منجر به مشکلاتی مانند ایجاد پوسته، گرفتگی و میستینگ شود که میتواند کیفیت چاپ را تحت تأثیر قرار دهد و نگهداری ماشین را افزایش دهد.
چرا کنترل شرایط اتمسفری در چاپ مهم است؟
حفظ سطوح خاص دما و رطوبت اتمسفری، عملکرد خشککننده را منظم نگه میدارد و باعث کمینه شدن عیوب چاپ و بهینهسازی کارایی تولید میشود.
فهرست مطالب
-
نقش سرعت خشککننده در عملکرد جوهر حلال و بهرهوری چاپ
- چگونه سرعت خشککننده کیفیت چاپ، چسبندگی و بهرهوری تولید را تحت تأثیر قرار میدهد
- تفاوتهای رفتار خشک شدن بین جوهرهای استاندارد و جوهرهای حلال زیستمحیطی روی پلیاتیلن
- تعادل بین خشک شدن سریع و خطر عیوب: پوسته شدن، گرفتگی و مهای شدن
- پنجره خشککننده بهینه معمول: ۱۵ تا ۳۰ ثانیه در دمای ۶۰ تا ۸۰ درجه سانتیگراد برای فلکسو و روتاگراور
- ویژگیهای بستر و تأثیر آنها بر خشکشدن جوهرهای حلالی
- شرایط زیستمحیطی و فرآیندی که بر خشککنی جوهرهای پایهحلال تأثیر میگذارند
- راهبردهای فرمولبندی جوهر برای کنترل سینتیک خشکشدن
- اندازهگیری و بهینهسازی عملکرد خشککن برای دستیابی به نتایج یکنواخت
- پرسشهای متداول (FAQs)