औद्योगिक मुद्रण में यूवी मुद्रण स्याही के साथ कौन से सब्सट्रेट सबसे अच्छी तरह से संगत होते हैं?

यूवी प्रिंटिंग स्याही और सब्सट्रेट संगतता का मूल सिद्धांत

यूवी-क्यूरेबल स्याही रसायन विज्ञान कैसे एडहेशन और स्थायित्व को प्रभावित करता है

यूवी प्रिंटिंग स्याही विभिन्न सामग्रियों पर अच्छी तरह से चिपकती है क्योंकि इसमें विशेष रसायन होते हैं जिन्हें ओलिगोमर्स कहा जाता है, जो स्याही के जमने पर मजबूत बंधन बनाते हैं। इन स्याहियों में आमतौर पर लचीले एक्रिलेट मोनोमर्स को फोटोइनिशिएटर्स के साथ मिलाया जाता है जो उन्हें यूवी प्रकाश के तहत तेजी से कठोर बनाने में मदद करते हैं। कुछ गोंद सतहों पर सबसे अच्छा काम करते हैं जो स्वाभाविक रूप से उन्हें आकर्षित करती हैं, जैसे कांच जिसका सतह तनाव लगभग 50 से 60 डायन प्रति सेंटीमीटर होता है। चिपकने का विरोध करने वाली सामग्रियों के लिए, जैसे पॉलीथीन जिसमें लगभग 31 से 35 डायन प्रति सेंटीमीटर होता है, विभिन्न सूत्रों की आवश्यकता होती है। सिरेमिक या धातु जैसी कठिन सतहों पर मुद्रण करते समय, कई निर्माता अपनी स्याहियों में सिलेन यौगिक जोड़ते हैं। यह तकनीक उत्पादों को बार-बार हैंडलिंग के बाद भी खरोंच का सामना करने में सक्षम बनाती है, जिसे मांग वाले औद्योगिक पैकेजिंग के लिए उपयुक्त बनाती है जहां स्थायित्व सबसे महत्वपूर्ण है।

सतह ऊर्जा की भूमिका यूवी स्याही बंधन सफलता के निर्धारण में

सतहों के बीच अच्छी चिपकाव प्राप्त करने के लिए, उस सामग्री की सतह ऊर्जा जिस पर प्रिंट किया जा रहा है, आमतौर पर स्याही की तुलना में अधिक होनी चाहिए, लगभग 32 से 38 मिलीन्यूटन प्रति मीटर के आसपास। कम सतह ऊर्जा वाली सामग्री जैसे पॉलीप्रोपाइलीन केवल लगभग 29 mN/m तक मापती है, इसलिए उन्हें प्लाज्मा उजागर, कोरोना डिस्चार्ज, या यहां तक कि ज्वाला उपचार जैसे विशेष उपचारों की आवश्यकता होती है ताकि उनकी सतह ऊर्जा को 38 mN/m के दहलीज से ऊपर ले जाया जा सके। यह स्याही को सतह पर समान रूप से फैलने में मदद करता है, बजाय बूंदों के बनने के। अनुसंधान से पता चलता है कि जब एक्रिलिक को पहले उपचारित नहीं किया जाता है, तो यह पील परीक्षण के दौरान केवल 2 न्यूटन प्रति सेंटीमीटर पर बरकरार रहता है। लेकिन ज्वाला उपचार के बाद, उसी एक्रिलिक में 8.5 N/cm तक की बल सहन करने की क्षमता होती है, जो लगभग तीन गुना बेहतर प्रदर्शन का प्रतिनिधित्व करता है। ये परिणाम स्पष्ट रूप से इस बात को रेखांकित करते हैं कि सफल प्रिंटिंग परिणामों के लिए उचित सतह तैयारी कितनी महत्वपूर्ण है।

प्रवृत्ति: डिजिटल औद्योगिक प्रिंटिंग में सब्सट्रेट-अज्ञानीकृत UV स्याही की मांग

उत्पाद श्रृंखलाओं के विस्तार के साथ, आजकल लगभग दो तिहाई निर्माता अब UV स्याही को अपनी सूची में सबसे ऊपर रख रहे हैं। ये स्याही पांच अलग-अलग सामग्रियों या उससे अधिक पर काम करती हैं, बिना किसी विशेष तैयारी के। नई हाइब्रिड UV-LED स्याही वास्तव में काफी अच्छी है - यह 60 से 100 माइक्रोमीटर तक की बनावट वाली खुरदरी धातु की सतहों और भी चिपकती है और एक ही प्रिंटिंग सत्र के भीतर बुने हुए कपड़ों पर भी काम करती है। इससे क्षेत्र में देखे गए आंकड़ों के अनुसार अप्रिय स्याही परिवर्तन में लगभग 40 प्रतिशत की कमी आती है। इसके अलावा हाल ही में एक प्रकार के एम्फीफिलिक ओलिगोमर्स भी चर्चा में हैं। वे सिर्फ एक प्रकार की स्याही को पूरी तरह से अलग-अलग सतह विशेषताओं पर उपयोग करने योग्य बनाते हैं। इसलिए कारखानों में सीधे ही सामान्य पीवीसी प्लास्टिक और कांच की सतहों पर प्रिंट किया जा सकता है, जिनका पृष्ठ तनाव क्रमशः लगभग 33 मिलीन्यूटन प्रति मीटर और 50 mN/m होता है, बिना किसी उपचार के। यह व्यस्त विनिर्माण वातावरण में सबकुछ सुचारु रूप से संचालित करने में सक्षम बनाता है।

कठोर सब्सट्रेट्स पर यूवी स्याही का प्रदर्शन: कांच, धातु और सिरेमिक्स

उच्च-सतह-ऊर्जा सामग्री पर एडहेसन तंत्र

यूवी स्याही उन कठिन, उच्च सतह ऊर्जा वाली सामग्री के साथ बहुत अच्छी तरह से चिपकती है, जैसे कांच जिसकी सतह ऊर्जा लगभग 50 से 60 mN/m और विभिन्न धातुएं जो 45 से 55 mN/m के बीच आती हैं। पराबैंगनी प्रकाश के संपर्क में आने पर अणु स्तर पर कुछ रोचक प्रक्रिया होती है, जहां एक्रिलेट ओलिगोमर वास्तव में पॉलिमराइज़ होना शुरू कर देते हैं और इन सतहों पर प्राकृतिक रूप से पाए जाने वाले हाइड्रॉक्सिल समूहों के साथ मजबूत रासायनिक बंधन बनाते हैं। परिणाम? कुछ वास्तव में शानदार एडहेसन गुण। औद्योगिक परीक्षणों से पता चला है कि टेम्पर्ड ग्लास पर मुद्रित होने पर, ये स्याही 4.2 न्यूटन प्रति वर्ग सेंटीमीटर से अधिक के बल का प्रतिरोध कर सकती हैं। उत्पादन सुविधाओं में इस तरह की शक्ति का बहुत महत्व होता है जहां टिकाऊपन बिल्कुल महत्वपूर्ण है।

कांच और सिरेमिक्स पर मुद्रण: उपचार की दक्षता और स्क्रैच प्रतिरोध

इन दिनों, आधुनिक यूवी क्यूरेबल स्याही 98 प्रतिशत के लगभग ठीक होने की दर दर्ज कर सकती है, जब 395 एनएम तरंगदैर्ध्य पर संचालित एलईडी यूवी सिस्टम के साथ कांच की सतहों पर लगाई जाती है। इसका व्यावहारिक रूप से क्या मतलब है? खैर, मुद्रित सामग्री ASTM D4060-14 मानक के अनुसार लगभग पांच हजार घर्षण परीक्षणों का सामना कर सकती है। ऐसी स्थायित्व के कारण यह मुद्रण बर्तनों जैसी चीजों के लिए आदर्श है जो बार-बार डिशवॉशर से गुजरते हैं या इमारतों में उपयोग किए जाने वाले सजावटी कांच पैनलों के लिए भी। एक और बड़ा फायदा यह है कि नए स्याही फॉर्मूले वास्तव में साफ सतहों पर काफी अच्छा काम करते हैं और उन्हें प्राइमर की आवश्यकता नहीं होती। इससे उत्पादन में एक अतिरिक्त कदम खत्म हो जाता है और निर्माण लागत में 12 से 18 प्रतिशत तक कमी आती है, जिसकी तुलना पुरानी सिरेमिक डीकल तकनीकों से की जाती है, जिनमें कई परतों और अतिरिक्त प्रसंस्करण चरणों की आवश्यकता होती है।

धातु और एल्युमीनियम अनुप्रयोग: प्लाज्मा और कोरोना उपचारों का प्रभाव

उपकरण इंजीनियरिंग में 2023 के नवीनतम अनुसंधान से पता चलता है कि वायुमंडलीय प्लाज्मा उपचार से एल्यूमीनियम सतहों पर UV स्याही की चिपकाव शक्ति में लगभग 38% की वृद्धि होती है। उपचार के बाद प्रति वर्ग सेंटीमीटर 3.1 N से बढ़कर बंधन शक्ति 4.3 N प्रति वर्ग सेमी तक पहुंच जाती है। स्टील की सतहों के लिए, लगभग 12 से 15 वाट मिनट प्रति वर्ग मीटर पर लगाई गई कोरोना डिस्चार्ज भी कमाल का काम करती है। यह प्रक्रिया स्याही के लिए सतह को तैयार कर देती है जबकि सामग्री को जंग और क्षरण से सुरक्षित रखती है। निर्माताओं के लिए इसका क्या मतलब है? ये उन्नत उपचार अब कार के पुर्जों और घरेलू उपकरणों जैसी चीजों पर सीधे डिजिटल प्रिंटिंग तकनीकों की अनुमति देते हैं। अब पुरानी पैड प्रिंटिंग विधियों की आवश्यकता नहीं है जिनके लिए बहुत अधिक मैनुअल श्रम और सेटअप समय की आवश्यकता होती थी। लागत में कमी और तकनीक में सुधार के साथ उद्योग धीरे-धीरे इन अधिक कुशल समाधानों की ओर बढ़ रहा है।

केस स्टडी: कांच पर UV स्याही का उपयोग करके पेय पदार्थ की बोतलों की उच्च गति वाली लेबलिंग

एक यूरोपीय बोतल निर्माण सुविधा ने सिलेंड्रिकल कांच के कंटेनरों के लिए UV-क्यूरेबल स्याही में बदलाव के बाद प्रति घंटे 24,000 इकाइयों तक उत्पादन बढ़ा दिया। तत्काल सूखने से संभालने के दौरान धब्बों को रोका गया, जिससे दोष दर 2.1% से घटकर 0.4% रह गई। ठंडे भंडारण के 12 महीने बाद, मुद्रित लेबलों ने 2.2 से अधिक प्रकाशिक घनत्व बनाए रखा, जो पेय उद्योग के टिकाऊपन परीक्षणों में घुलनशील-आधारित विकल्पों की तुलना में बेहतर प्रदर्शन कर रहा था।

लचीले और कम-सतह-ऊर्जा वाले पदार्थों के साथ UV स्याही सुसंगतता

PVC, विनाइल और पतली-फिल्म बहुलकों पर मुद्रण में चुनौतियाँ

पीवीसी, विनाइल और उन पतली फिल्म बहुलकों जैसी कई सामान्य सामग्रियों की सतह ऊर्जा में 32 डायन/सेमी या उससे कम होने की प्रवृत्ति होती है। इससे यूवी स्याही के साथ काम करते समय समस्या उत्पन्न होती है, क्योंकि आमतौर पर सतहों पर समान रूप से फैलने के लिए इन्हें 35 से 45 डायन/सेमी की आवश्यकता होती है। क्या होता है? स्याही समान रूप से फैलने के बजाय बूंदों के रूप में इकट्ठा हो जाती है, और हमें वांछित आवरण की तुलना में 30% से 40% तक कम आवरण देखने को मिलता है। हालांकि, ओलिगोमर प्रौद्योगिकी में आई नवीनतम प्रगति ने इसके खेल के नियम बदल दिए हैं। ये नए सूत्र स्याही के पृष्ठीय तनाव को 28 डायन/सेमी तक कम कर देते हैं। यह उपचारित नहीं किए गए एलडीपीई फिल्मों पर भी लगभग पूर्ण चिपकाव (लगभग 95%) प्राप्त करना संभव बनाते हैं। रहस्य बेहतर परिणामों के लिए एक्रिलेट रसायन विज्ञान में बदलाव करने में निहित है, बिना किसी विशेष सतह उपचार की आवश्यकता के।

तनाव के अधीन लचीले सब्सट्रेट प्रदर्शन: खींचना और मोड़ना

आधुनिक यूवी फ्लेक्सो स्याही में 500+ बेंड साइकिल के बाद वाहन रैप पर 95% चिपकाव को बरकरार रखा जाता है, जो सॉल्वेंट स्याही की तुलना में 3:1 के अनुपात में बेहतर है। यह स्थिरता निम्नलिखित के माध्यम से प्राप्त की जाती है:

• 15–20% एलोंगेशन को समायोजित करने वाले इलास्टोमेरिक राल मैट्रिक्स
• 150% स्ट्रेच अनुपात पर पूर्ण उपचार की अनुमति देने वाले नैनो-आकार के फोटोइनिशिएटर
• दरार या डीलैमिनेशन के बिना 18 महीने की बाहरी स्थायित्व

ट्राइटेनâ¢, प्लास्टिक और कपड़ों के लिए अनुकूलित यूवी स्याही

अब विशेष सूत्रीकरण पहले कठिन सब्सट्रेट्स को संबोधित करते हैं:

केस स्टडी: लचीले यूवी-क्यूरेबल इंक के साथ टिकाऊ व्हीकल रैप ग्राफिक्स

एक वाणिज्यिक बेड़े ऑपरेटर ने कम प्रवासी यूवी इंक का उपयोग करके 18 महीनों में 98% ग्राफिक संधारण प्राप्त किया, जिससे पुनः लपेटने की लागत में प्रतिवर्ष $74,000 की बचत हुई। इंक सिस्टम ने 85°F से -20°F तक थर्मल साइक्लिंग का सामना किया और ASTM D3363 स्क्रैच प्रतिरोध में 4.3/5 रेटिंग बनाए रखी।

यूवी इंक एडहेशन को बढ़ाने के लिए सतह प्रीट्रीटमेंट तकनीकें

कोरोना, प्लाज्मा और ज्वाला उपचार: विधियाँ और प्रभावशीलता

यूवी स्याही को ठीक से चिपकाने के लिए सही सतह ऊर्जा संतुलन होना बहुत महत्वपूर्ण है। कोरोना उपचार प्रक्रिया के माध्यम से पॉलिएथिलीन सतह ऊर्जा स्तरों को लगभग 31 से लेकर लगभग 52 डायन प्रति सेंटीमीटर तक बढ़ाया जा सकता है, जो ASTM मानकों के अनुसार है, जिसका अर्थ है कि अब निर्माताओं को अतिरिक्त प्राइमर परतों की आवश्यकता नहीं होती। ऑटोमोटिव अनुप्रयोगों के लिए, प्लाज्मा प्रणालियाँ आयन बमबारी तकनीकों के माध्यम से 72 डायन/सेमी तक की ऊर्जा पहुंच बनाती हैं। वहीं, फ्लेम उपचार पॉलिप्रोपाइलेन सामग्री पर अलग तरीके से काम करता है लेकिन उतना ही प्रभावी होता है, जहां सतहों को लगभग 1,500 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर आधे सेकंड के भीतर ऑक्सीकृत किया जाता है। पिछले वर्ष SPE Antec में प्रस्तुत उद्योग परीक्षणों ने दिखाया कि ये विभिन्न उपचार नियमित अनुपचारित सामग्री की तुलना में वेटेबिलिटी विशेषताओं में 40% से 60% तक सुधार करते हैं।

आदर्श परिणामों के लिए उपचार के बाद सतह ऊर्जा परिवर्तनों का मापन

अधिकांश उद्योगों में अभी भी डायन परीक्षण को स्वर्ण मानक माना जाता है, हालांकि कुछ सामान्यतः स्वीकृत बेंचमार्क्स हैं। कठोर प्लास्टिक्स के लिए हम आमतौर पर 38 से 42 डायन प्रति सेंटीमीटर के आसपास अच्छे परिणाम देखते हैं, जबकि धातुओं के लिए आमतौर पर 46-52 डायन/सेमी के करीब कुछ चाहिए। नए हैंडहेल्ड कॉन्टैक्ट एंगल उपकरणों ने पिछले कुछ समय में चीजों को काफी बदल दिया है। वे प्लस या माइनस 2 डायन/सेमी के भीतर काफी सटीक डिजिटल पठन प्रदान करते हैं और पूरा करने में केवल लगभग 15 सेकंड लगते हैं, जो बड़े बैचों की जांच करते समय अस्थिरता को काफी कम करने में मदद करता है। कुछ हालिया अध्ययनों में पाया गया है कि 45 डायन/सेमी से अधिक ऊर्जा स्तर वाली सतहों में यूवी स्याही के साथ बेहतर काम करने की प्रवृत्ति होती है, जो यूरोपीय कोटिंग्स जर्नल में पिछले साल प्रकाशित अनुसंधान के अनुसार इन कारकों के बीच लगभग 0.93 का सहसंबंध दर्शाती है।

ओवर-ट्रीटमेंट से बचना: डायन स्तर और प्रिंट गुणवत्ता का संतुलन स्थापित करना

पीईटी फिल्मों पर 60 डायन/सेमी से अधिक होने पर 5% विस्तार के तहत तनाव दरारें उत्पन्न हो सकती हैं (इंटरग्राफ 2022)। इष्टतम पूर्व उपचार के लिए सटीक मापदंडों की आवश्यकता होती है:

• bOPP फिल्मों के लिए 3–5 किलोवाट प्लाज्मा शक्ति
• hDPE कंटेनरों के लिए 15 मिमी ज्वाला टॉर्च दूरी
• pVC शीट्स के लिए 50 वाट/वर्ग मीटर कोरोना खुराक
  ये सेटिंग्स थर्मल साइक्लिंग (-40°C से 85°C) के दौरान किनारे के उठने को रोकती हैं और ISO 15184 के अनुसार 4H पेंसिल कठोरता बनाए रखती हैं।

सामग्री-विशिष्ट यूवी इंक फॉर्मूलेशन और उपचार अनुकूलन

कठिन सब्सट्रेट्स पर सुधरी एडहेसन के लिए रासायनिक समायोजन

जब पॉलीप्रोपाइलीन और पॉलीएथिलीन जैसी कठिन सामग्रियों के साथ काम किया जाता है, तो यूवी स्याही में रासायनिक रूप से कुछ विशेष समायोजन की आवश्यकता होती है। लगभग 8% सांद्रता पर फॉस्फेट एस्टर एडहेशन प्रमोटर डालने से इन स्याही को उन सतहों पर बेहतर ढंग से चिपकने में मदद मिलती है, जो प्राकृतिक रूप से उन्हें प्रतिकर्षित करती हैं। इसके साथ ही, ओलिगोमर्स के कुछ प्रकार स्याही को अतिरिक्त लचीलापन प्रदान करते हैं बिना ही इसकी कठोर रसायनों का सामना करने की क्षमता को प्रभावित किए। पिछले साल के हालिया शोध में एक दिलचस्प बात और भी सामने आई। जब निर्माता अपने सूत्रों में 12 से 15 प्रतिशत एक्रिलेटेड मोनोमर्स शामिल करते हैं, तो वे वास्तव में इलाज के दौरान होने वाले सिकुड़ने को लगभग चालीस प्रतिशत तक कम कर देते हैं। यह कार के पुर्जों या खाद्य पैकेजिंग जैसी चीजों पर मुद्रण करते समय बहुत फर्क पैदा करता है, जहां हमेशा छिलका उतरने की चिंता रहती है।

कम्पोजिट्स, लैमिनेट्स और लकड़ी के आधारित सामग्रियों पर इलाज का प्रदर्शन

लकड़ी के वीनियर और संयुक्त सामग्री के मामले में, UV-LED सिस्टम लगभग 385 से 405 नैनोमीटर की रेंज में लगभग 98% पॉलिमराइज़ेशन दर प्राप्त करते हैं। पारंपरिक पारा लैंप इसके साथ मुकाबला नहीं कर पाते, केवल लगभग 75% प्रभावशीलता ही हासिल कर पाते हैं। यहां मुख्य लाभ यह है कि ये LED सिस्टम कम गर्मी उत्पन्न करते हैं, इसलिए प्रसंस्करण के दौरान नाजुक सामग्री को ज्यादा नुकसान नहीं पहुंचता। इसके अलावा निर्माताओं ने बताया कि लैमिनेटेड फर्श के उत्पादों के निर्माण के समय उत्पादन की गति में लगभग 30% की बढ़ोतरी होती है। हालांकि मध्यम घनत्व फाइबरबोर्ड एक अलग चुनौती प्रस्तुत करता है। MDF की छिद्रपूर्ण प्रकृति स्याही को सोख लेती है, लेकिन स्मार्ट निर्माताओं ने विशेष डुअल क्यूर सूत्रों का विकास किया है। ये UV प्रकाश सक्रियण के साथ-साथ नमी से उत्प्रेरित रासायनिक प्रतिक्रियाओं को जोड़ते हैं, अवांछित स्याही प्रवेश के खिलाफ एक बाधा पैदा करते हुए भी सतह पर उचित उपचार की अनुमति देते हैं।

केस स्टडी: कार्डबोर्ड और लकड़ी पर मुद्रण के लिए हाइब्रिड UV-LED स्याही

एक पैकेजिंग कंपनी ने अपने सॉर्टेड कार्डबोर्ड उत्पादों के लिए हाइब्रिड यूवी-एलईडी इंक का उपयोग करने पर क्यूरिंग ऊर्जा की लागत लगभग आधी कर दी। इन नए स्याही में बहुत कम फोटोइनिशिएटर सामग्री होती है (लगभग 3% या उससे कम) जिसका अर्थ है उत्पादन के दौरान परेशान करने वाली गंध नहीं, फिर भी वे दो सेकंड से भी कम समय में सूख जाते हैं। जब कठोर लकड़ी की सतहों पर भी परीक्षण किया गया तो यह स्याही निर्माण 4 एच पेंसिल कठोरता रेटिंग तक पहुंच गई, जो नियमित यूवी स्याही को लगभग 60% से अधिक कर देती है। प्रदर्शन का यह स्तर दर्शाता है कि ये सामग्री विभिन्न सब्सट्रेट्स पर अच्छी तरह से काम करते हैं और गुणवत्ता और दक्षता दोनों में वास्तविक सुधार प्रदान करते हैं।

सामान्य प्रश्न अनुभाग

यूवी स्याही चिपकाव में सतह ऊर्जा का क्या महत्व है?

यूवी स्याही चिपकाव में सतह ऊर्जा महत्वपूर्ण है क्योंकि अधिक सतह ऊर्जा वाली सामग्री स्याही की तुलना में बेहतर फैलाव और बंधन की अनुमति देती है। कम सतह ऊर्जा वाली सामग्री को स्याही आवेदन के लिए प्रीट्रीटमेंट की आवश्यकता होती है।

लचीले सब्सट्रेट्स पर यूवी स्याही कैसे काम करती है?

यूवी स्याही, विशेष रूप से आधुनिक सूत्रों, में तनाव के तहत लचीले सब्सट्रेट्स पर उच्च चिपकाव रहता है, घुलनशील स्याही की तुलना में उत्कृष्ट प्रदर्शन प्रदान करता है। वे लंबाई में वृद्धि और पर्यावरणीय परिस्थितियों में प्रभावी ढंग से अनुकूलित होते हैं।

यूवी-एलईडी क्यूरिंग सिस्टम का उपयोग करने के क्या लाभ हैं?

यूवी-एलईडी क्यूरिंग सिस्टम कम ऊष्मा उत्पादन के साथ तेज़ पॉलिमरिज़ेशन दर प्रदान करते हैं, जो कमज़ोर सामग्री के लिए आदर्श हैं। वे दक्षता में सुधार करते हैं, ऊर्जा व्यय को कम करते हैं और उत्पादन गति में सुधार करते हैं।