วิธีเลือกหมึกพิมพ์ที่เหมาะสมสำหรับวัสดุต่าง ๆ

วิธีที่ความพรุนส่งผลต่อการดูดซับและการยึดติดของหมึก

กระดาษและกล่องกระดาษที่ไม่ผ่านการเคลือบมีรูเล็กจิ๋วในระดับจุลภาค ซึ่งทำให้หมึกพิมพ์สามารถซึมลงไปในแนวตั้งได้ ขณะเดียวกันก็แผ่ขยายออกไปในแนวข้างเข้าสู่ช่องว่างปลายตันเหล่านี้ ด้วยโครงสร้างพิเศษนี้ หมึกจะแห้งเร็วขึ้นประมาณ 30 ถึง 50 เปอร์เซ็นต์ เมื่อเทียบกับพื้นผิวที่ไม่มีรูพรุนเหล่านี้ ตามผลการศึกษาหลายชิ้นที่ตรวจสอบว่าขนาดของรูพรุนต่างๆ มีผลต่อการกรองอย่างไร ยิ่งรูพรุนลึกลงไปมากเท่าใด การยึดเกาะก็จะดีขึ้นตามไปด้วย วัสดุที่มีรูพรุนลึกจริงๆ จะกักเก็บหมึกไว้ภายในได้มากขึ้นประมาณ 23% ซึ่งหมายความว่าจะเกิดการเลอะเลือนน้อยลงอย่างมากเมื่อเครื่องพิมพ์ทำงานที่ความเร็วสูงสุด

แรงดึงดูดของเส้นเล็กในกระดาษและกล่องกระดาษ: เหตุใดหมึกที่ละลายน้ำจึงทำงานได้ดี

แรงดูดซึมแบบคอลัมน์ดึงหมึกที่ละลายน้ำเข้าสู่เส้นใยของวัสดุพรุน ทำให้ได้ขอบคมชัดและการกระจายสีที่สม่ำเสมอ ตัวอย่างเช่น กระดาษคราฟท์เบอร์ 90 ดูดซับหมึกน้ำได้ 1.2 มิลลิลิตรต่อตารางเมตร ภายใน 0.8 วินาที ช่วยลดการขยายตัวของจุดพิมพ์ การดูดซึมนี้อย่างรวดเร็วช่วยลดความจำเป็นในการใช้ระบบอบแห้งภายนอก ทำให้ต้นทุนพลังงานในกระบวนการบรรจุภัณฑ์ลดลง 15–20%

ปัญหาพลังงานผิวสัมผัสกับวัสดุไม่พรุน เช่น ไวนิล และพลาสติก

วัสดุที่ไม่ดูดซับของเหลว เช่น พีวีซี ซึ่งมีพลังงานผิวประมาณ 34 ไดน์ต่อเซนติเมตร หรือพอลิโพรพิลีนที่ประมาณ 29 ไดน์ต่อเซนติเมตร มักจะผลักหมึกที่เป็นน้ำออกไป เนื่องจากพลังงานผิวไม่เพียงพอ สำหรับวัสดุเหล่านี้ เพื่อให้สามารถพิมพ์ได้อย่างเหมาะสม ผู้ใช้ส่วนใหญ่จึงต้องใช้หมึกที่ละลายในตัวทำละลาย ซึ่งมีแรงตึงผิวต่ำกว่า 25 ไดน์ต่อเซนติเมตร นอกจากนี้ยังมีเทคนิคอีกอย่างหนึ่ง คือ การทำปฏิกิริยาที่ผิววัสดุ ซึ่งสามารถช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการยึดเกาะของหมึกกับวัสดุเหล่านี้ได้อย่างมาก บางครั้งอาจเพิ่มขึ้นได้ตั้งแต่ 40% ถึงแม้กระทั่ง 60% ปัญหานี้ไม่เกิดขึ้นเฉพาะกับวัสดุเหล่านี้เท่านั้น ปัญหาในลักษณะเดียวกันก็เกิดขึ้นเช่นกันเมื่อพยายามพิมพ์บนหินเรียบ หรือพื้นผิวอื่นๆ ที่ยากต่อการจัดการในสภาพแวดล้อมอุตสาหกรรม

กรณีศึกษา: การใช้หมึกที่เป็นน้ำในการพิมพ์บนกระดาษลูกฟูกในบรรจุภัณฑ์

การทดลองในปี 2023 โดยใช้แผ่นลูกฟูกชนิด E-flute พบว่าหมึกพิมพ์ที่ละลายน้ำได้ช่วยลดการปล่อยสาร VOC ลงได้ถึง 98% เมื่อเทียบกับระบบหมึกที่ใช้ตัวทำละลาย และยังให้ค่าความทึบแสงของงานพิมพ์สูงถึง 99.5% โครงสร้างลูกฟูกที่มีรูพรุนของแผ่นดังกล่าวสามารถดูดซับหมึกส่วนเกินได้ จึงไม่จำเป็นต้องใช้ผงป้องกันการติดคราบ (anti-setoff powders) และช่วยประหยัดต้นทุนวัสดุได้ 0.04 ดอลลาร์สหรัฐต่อตารางฟุต

แนวโน้ม: ความต้องการหมึกพิมพ์น้ำที่แห้งเร็วและมีกลิ่นต่ำเพิ่มสูงขึ้น

จากเป้าหมายในการปฏิบัติตามมาตรฐาน ISO 14001 ผู้ผลิตบรรจุภัณฑ์จำนวน 37% ปัจจุบันใช้หมึกพิมพ์ที่ละลายน้ำได้บนวัสดุพื้นฐานที่มีรูพรุน การพัฒนาเรซินที่ปรับปรุงด้วยอะคริลิกช่วยลดเวลาการแห้งเหลือเพียง 1.2 วินาที จากระดับ 2.8 วินาทีในปี 2020 ทำให้สามารถพิมพ์โดยตรงบนวัสดุลูกฟูกที่ผ่านการรีไซเคิลได้โดยไม่ต้องเคลือบล่วงหน้า

การเลือกประเภทหมึกพิมพ์ให้เหมาะสมกับวัสดุพิมพ์ทั่วไป

กระดาษและกระดาษแข็ง: การสมดุลระหว่างการดูดซับหมึกและการคมชัดของงานพิมพ์

การพิมพ์บนกระดาษส่วนใหญ่พึ่งหมึกที่ใช้น้ำเป็นฐาน เนื่องจากหมึกประเภทนี้ทำงานได้ดีกับลักษณะพรุนของเส้นใยกระดาษ และสามารถสร้างรายละเอียดที่คมชัดมาก ข้อมูลล่าสุดจากการศึกษาเกี่ยวกับวัสดุพื้นฐานอย่างกระดาษ ระบุว่าเมื่อทำงานกับกระดาษลูกฟูกแบบไม่เคลือบ ผู้พิมพ์จำนวนมากจะเจือจางหมึกของตนลงประมาณ 18 ถึง 22 เปอร์เซ็นต์ เพื่อหลีกเลี่ยงปัญหาการซึมกระจายของหมึก (feathering) ที่ทำให้หมึกแผ่กว้างเกินไป ซึ่งวิธีนี้ช่วยให้เกิดสมดุลที่เหมาะสมระหว่างปริมาณหมึกที่ถูกดูดซึมเข้าสู่กระดาษและรักษาความเข้มของสีไว้ได้ดี ส่วนกระดาษที่ผ่านการเคลือบแล้ว สถานการณ์จะแตกต่างออกไปเล็กน้อย ร้านพิมพ์มักเลือกใช้สูตรหมึกผสมชนิดพิเศษที่เป็นน้ำเป็นฐานผสมกับสารแอคริลิก ซึ่งส่วนผสมเหล่านี้ยึดเกาะกับพื้นผิวได้ดีกว่า แต่ยังคงทำให้กระดาษนำกลับมาใช้ใหม่ได้ เมื่อเร็วๆ นี้ มีการเปลี่ยนมาใช้สูตรประเภทนี้ในงานพิมพ์เชิงพาณิชย์ประมาณหนึ่งในสามของทั้งหมด

ไวนิลและพลาสติกยืดหยุ่น: ข้อดีของหมึกพิมพ์ที่ใช้ตัวทำละลาย

หมึกที่ใช้ตัวทำละลายเป็นฐานทำงานได้ดีมากกับวัสดุที่ดูดซับของเหลวได้น้อย เช่น PVC และพอลิโพรพิลีน หมึกประเภทนี้แห้งเร็วเช่นกัน โดยปกติจะใช้เวลาประมาณ 10 ถึง 25 วินาที เมื่ออุณหภูมิอยู่ที่ประมาณ 20 องศาเซลเซียส ซึ่งช่วยให้เกิดชั้นฟิล์มที่แข็งแรง ตามการวิจัยที่ตีพิมพ์ในวารสารการพิมพ์ฟเล็กโซกราฟิกเมื่อปีที่แล้ว หมึกประเภทนี้ยังคงความสามารถในการยึดติดได้ประมาณ 98% แม้จะถูกทิ้งไว้นอกอาคารเป็นเวลานานกว่า 500 ชั่วโมง ซึ่งถือว่าน่าประทับใจมากเมื่อเทียบกับหมึกที่ใช้น้ำเป็นฐาน ที่มีปัญหาเรื่องความชื้น โดยจากการทดสอบเดียวกันพบว่าหมึกตัวทำละลายมีความต้านทานต่อความชื้นได้ดีกว่าประมาณ 53% เนื่องจากทนต่อสารเคมีและแสงแดดได้ดี ผู้ผลิตจำนวนมากจึงนิยมใช้หมึกตัวทำละลายสำหรับผลิตภัณฑ์ เช่น สติกเกอร์รถยนต์ และป้ายโฆษณาขนาดใหญ่ ที่ต้องทนต่อสภาพอากาศทุกแบบ

ผ้าและสิ่งทอ: การเปรียบเทียบหมึกพิมพ์แบบซับลิเมชันและหมึกพิมพ์แบบพิกเมนต์

เมื่อถูกให้ความร้อนที่ประมาณ 190-210 องศาเซลเซียส หมึกพิมพ์ซับลิเมชันจะแทรกซึมเข้าไปในเส้นใยโพลีเอสเตอร์อย่างแท้จริง ทำให้เกิดสีสันที่กว้างขึ้นประมาณ 120% เมื่อเทียบกับหมึกพิกเมนต์ แต่ในกรณีของผ้าผสมฝ้าย หมึกพิกเมนต์ยังคงครองตลาดด้วยการใช้งานราว 72% เพราะสามารถคงทนได้ดีกว่าหลังจากการซักซ้ำหลายครั้ง นอกจากนี้ยังไม่จำเป็นต้องมีการเตรียมพื้นผิวล่วงหน้าพิเศษ ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญมากสำหรับเสื้อผ้าที่ต้องผ่านกระบวนการซักอุตสาหกรรมมากกว่าห้าสิบรอบ หมึกไฮบริดแลเท็กซ์รุ่นใหม่ก็เริ่มสร้างผลกระทบเช่นกัน โดยสามารถรักษาระดับความสดของสีได้ประมาณ 85% บนผ้าสังเคราะห์ ขณะที่ใช้สูตรที่เป็นน้ำเป็นฐาน สิ่งประดิษฐ์เหล่านี้กำลังค่อยๆ ลดช่องว่างระหว่างเทคโนโลยีการพิมพ์ที่แตกต่างกันในอุตสาหกรรมสิ่งทอ

พลาสติกแข็ง: เหตุใดหมึกที่แห้งด้วยแสง UV จึงช่วยให้มั่นใจในความทนทานและทนต่อรอยขีดข่วน

เมื่อสัมผัสกับแสง LED ที่ความยาวคลื่น 395 นาโนเมตร หมึกเรซินที่แข็งตัวด้วยรังสี UV จะแข็งตัวเกือบในทันที โดยสร้างชั้นฟิล์มที่ยึดเกาะแน่นเป็นพิเศษและสามารถผ่านการทดสอบความแข็งของดินสอ 4H ตามมาตรฐาน ISO การทดสอบจริงแสดงให้เห็นว่า สิ่งพิมพ์ที่ใช้หมึกชนิดนี้บนพื้นผิวโพลีคาร์บอเนตยังคงทนต่อการสึกหรอได้ประมาณ 90 เปอร์เซ็นต์ แม้จะเก็บอยู่ในคลังสินค้าเป็นระยะเวลา 18 เดือน ซึ่งดีกว่าวิธีการพิมพ์แบบโซเวนต์แบบดั้งเดิมประมาณ 40 เปอร์เซ็นต์ อีกหนึ่งข้อดีสำคัญคือ เทคนิคนี้ช่วยกำจัดการปล่อยสาร VOC ออกไปจากระบบอย่างสิ้นเชิง ซึ่งสอดคล้องกับกฎระเบียบใหม่ของสหภาพยุโรปที่จะมีผลในปี 2025 ที่กำหนดให้ปริมาณสารอินทรีย์ระเหยง่าย (VOC) ต้องต่ำกว่า 1 กรัมต่อตารางเมตร ผู้ผลิตจำนวนมากจึงเริ่มเปลี่ยนมาใช้วิธีนี้ไม่เพียงแต่เพราะสามารถปฏิบัติตามข้อกำหนดทางกฎหมายได้ แต่ยังเพราะประสิทธิภาพในการใช้งานจริงที่ดีกว่า

หมึกพิมพ์น้ำ vs หมึกพิมพ์โซเวนต์: สมรรถนะและการแลกเปลี่ยนด้านสิ่งแวดล้อม

ประโยชน์ด้านสิ่งแวดล้อมและความปลอดภัยของหมึกพิมพ์ที่ใช้น้ำเป็นฐาน

การเปลี่ยนมาใช้หมึกที่ละลายน้ำได้ช่วยลดการปล่อยสาร VOC ที่เป็นอันตรายลงประมาณ 80% เมื่อเทียบกับตัวเลือกหมึกชนิดโซเวนต์แบบดั้งเดิม สิ่งนี้ทำให้สภาพแวดล้อมในการทำงานในร้านพิมพ์ปลอดภัยมากขึ้น และช่วยให้บริษัทต่างๆ ปฏิบัติตามกฎระเบียบด้านสิ่งแวดล้อมได้อย่างมีประสิทธิภาพ เนื่องจากน้ำโดยพื้นฐานคือ H2O จึงสามารถแทนที่สารเคมีอันตรายจำนวนมากที่เคยก่อให้เกิดมลพิษทางอากาศระหว่างกระบวนการพิมพ์ หลายธุรกิจพบว่าการเปลี่ยนแปลงนี้มีประโยชน์เช่นกัน จากการศึกษาล่าสุดในรายงานความปลอดภัยของการพิมพ์อุตสาหกรรมปี 2024 ระบุว่าสถานประกอบการที่เปลี่ยนมาใช้หมึกประเภทนี้มีปัญหาจากการสัมผัสสารเคมีลดลงประมาณ 45% อย่างไรก็ตาม ไม่ใช่ทุกคนที่จะเปลี่ยนมาใช้ทันที แต่ตัวเลขต่างๆ ก็บ่งชี้ถึงความสำเร็จอย่างชัดเจนในกรณีส่วนใหญ่

การยึดติดที่เหนือกว่าของหมึกชนิดโซเวนต์บนพื้นผิวที่ทนต่อสารเคมี

เมื่อพูดถึงการยึดติดกับวัสดุเช่น โพลีเอทิลีน ซึ่งมีพลังงานผิวต่ำ หมึกพิมพ์ชนิดละลายในตัวทำละลายจะแสดงศักยภาพได้อย่างโดดเด่น เนื่องจากสามารถสร้างพันธะทางเคมีที่แข็งแรงได้ ผลการทดสอบเมื่อปีที่แล้วแสดงให้เห็นว่า หมึกชนิดนี้มีอัตราการยึดเกาะอยู่ที่ประมาณ 98 เปอร์เซ็นต์ ซึ่งสูงกว่าทางเลือกที่ใช้น้ำเป็นฐานประมาณ 62 เปอร์เซ็นต์ ความเหนียวแน่นนี้ทำให้หมึกชนิดนี้เหมาะสำหรับการใช้งาน เช่น ป้ายโฆษณาขนาดใหญ่ หรือฉลากบรรจุภัณฑ์ ที่ต้องทนต่อฝน แสงแดด และการสึกหรอในระยะยาว อย่างไรก็ตาม มีประเด็นสำคัญที่ผู้ผลิตจำเป็นต้องพิจารณา ผลิตภัณฑ์ที่ใช้ตัวทำละลายเหล่านี้จะปล่อยสารอินทรีย์ระเหยง่าย (VOCs) ออกมาในปริมาณมาก ดังนั้นระบบระบายอากาศที่เหมาะสมจึงจำเป็นอย่างยิ่ง หากบริษัทต้องการปฏิบัติตามมาตรฐานสิ่งแวดล้อมและข้อกำหนดด้านสุขภาพในปัจจุบัน

การสมดุลระหว่างความเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมและประสิทธิภาพในการประยุกต์ใช้งานอุตสาหกรรม

โซลูชันแบบไฮบริด เช่น หมึกอีโคโซเวนต์ มีปริมาณ VOC ต่ำกว่าหมึกโซเวนต์แบบดั้งเดิม 30–50% ขณะที่ยังคงความสามารถในการยึดเกาะได้อย่างน่าเชื่อถือบนพื้นผิวที่ท้าทาย ปัจจุบันมีการพัฒนาหมึกชนิดกาวแข็งตัวด้วยรังสี UV ที่ใช้น้ำเป็นฐาน ซึ่งช่วยลดการใช้พลังงานในการทำให้แห้งลงได้ 25% ในงานบรรจุภัณฑ์ที่ผลิตจำนวนมาก ตัวทำละลายจากแหล่งชีวภาพที่ได้จากทรัพยากรหมุนเวียนสามารถให้ความทนทานในระดับใกล้เคียงกัน แต่มีคาร์บอนฟุตพรินต์น้อยลงถึง 60%

ข้อกำหนดด้านความทนทานตามสภาพแวดล้อมของการใช้งาน

การเลือกสูตรหมึกที่เหมาะสมจำเป็นต้องพิจารณาความทนทานทางกายภาพให้สอดคล้องกับปัจจัยเสี่ยงจากสิ่งแวดล้อม พร้อมทั้งรักษาคุณภาพของภาพให้คงอยู่ในหลากหลายกรณีการใช้งาน

ความต้านทานการซีดจางและคุณภาพสำหรับงานพิมพ์ศิลปะและภาพถ่าย

งานพิมพ์ระดับพิพิธภัณฑ์อาศัยหมึกที่ใช้เม็ดสี ซึ่งมีความเสถียรสำหรับการเก็บรักษายาวนาน โดยรักษาความสมบูรณ์ของสีไว้ได้ 98% เป็นเวลาเกินกว่า 100 ปีภายใต้แสงไฟที่ควบคุมได้ ปัจจุบันเม็ดสีที่ห่อหุ้มด้วยเรซินอะคริลิกสามารถต้านทานการซีดจางได้ในระดับ ΔE<2 หลังได้รับแสง 500 ลักซ์/ปี ซึ่งเป็นไปตามมาตรฐานการอนุรักษ์ที่เข้มงวด

ความต้านทานน้ำและสารเคมีสำหรับป้ายกลางแจ้งและฉลากผลิตภัณฑ์

การใช้งานกลางแจ้งต้องการหมึกที่ต้านทานความชื้น รังสี UV และมลพิษ หมึกชนิดโซเวนต์ที่มีตัวช่วยเพิ่มความคงทนต่อรังสี UV ในตัวแสดงให้มีความทนทานต่อสภาพอากาศดีขึ้นถึง 85% ในการทดสอบในสภาพแวดล้อมชายฝั่ง สำหรับการสัมผัสกับสารเคมี เรซินที่ปรับปรุงด้วยอีพ็อกซี่ที่พิมพ์ด้วยระบบกรองสามารถต้านทานการเสื่อมสภาพจากของเหลวในยานยนต์และน้ำยาทำความสะอาดอุตสาหกรรมได้

ปฏิทรรศน์ของความมันวาว: ความน่าดึงดูดทางสายตาสูง แต่ลดการป้องกันรังสี UV

แม้ว่าพื้นผิวแบบเงาจะช่วยเพิ่มความสดใสของสี แต่กลับเพิ่มการเสื่อมสภาพจากรังสี UV จากการหักเหของแสง หมึกประเภท UV-curable แบบด้านให้การป้องกันที่เหนือกว่า โดยยังคงยึดเกาะได้ 90% หลังจากการทดสอบ QUV เป็นเวลา 2,000 ชั่วโมง เมื่อเทียบกับเพียง 63% สำหรับแบบเงา

การประยุกต์ใช้งาน: ป้ายโฆษณา บรรจุภัณฑ์อาหาร เอกสารสำนักงาน และฉลากค้าปลีก

• ป้ายโฆษณาค้าปลีก : หมึกชนิดโซเวนต์ที่มีอายุการใช้งานกลางแจ้งได้นาน 3 ปี
• บรรจุภัณฑ์อาหาร : หมึกฟลิโอบนฐานน้ำที่เป็นไปตามมาตรฐาน FDA
• เอกสารสำนักงาน : โทนเนอร์เครื่องพิมพ์เลเซอร์ที่แห้งเร็ว
• ฉลากยา : เทปถ่ายโอนความร้อนที่ทนต่อแอลกอฮอล์

ความทนทานต่ออุณหภูมิและความชื้นในสภาวะการจัดเก็บและโลจิสติกส์

หมึกที่ผ่านการอบด้วยรังสี UV สามารถทำงานได้อย่างเชื่อถือได้ในช่วงอุณหภูมิ -40°C ถึง 80°C และมีประสิทธิภาพดีกว่าหมึกทั่วไปถึง 40% ในการทดสอบภายใต้สภาวะความชื้นเปลี่ยนแปลงตามการศึกษาจาก MDPI ปี 2023 สูตรหมึกที่ปรับปรุงด้วยซิลิโคนช่วยป้องกันการแตกร้าวเมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็ว ทำให้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับโลจิสติกส์แบบแช่เย็น ซึ่งสินค้าต้องเคลื่อนย้ายจากสภาพแช่แข็งไปยังสภาพอุณหภูมิห้อง

ส่วน FAQ

ต่างกันอย่างไรระหว่างพื้นผิวที่มีรูพรุนและพื้นผิวที่ไม่มีรูพรุน?

พื้นผิวที่มีรูพรุน เช่น กระดาษและกล่องกระดาษที่ไม่ได้เคลือบ มีรูเล็กๆ ขนาดจุลภาคที่ช่วยให้หมึกซึมเข้าไปได้อย่างรวดเร็ว ในขณะที่พื้นผิวที่ไม่มีรูพรุน เช่น ไวนิลและพลาสติก จะต้านทานการดูดซึมของของเหลวเนื่องจากพลังงานผิวต่ำกว่า

ทำไมหมึกที่ละลายน้ำจึงเหมาะกับพื้นผิวที่มีรูพรุน?

หมึกที่ใช้น้ำเป็นฐานทำงานได้ดีกับวัสดุพื้นฐานที่มีรูพรุน เนื่องจากแรงดูดซึมแบบแคปิลลารีที่ช่วยให้ขอบคมชัด แห้งเร็ว และลดต้นทุนพลังงานที่เกี่ยวข้องกับระบบการอบแห้งภายนอก

วัสดุพื้นฐานที่ไม่มีรูพรุนสร้างความท้าทายอะไรบ้างในการพิมพ์

วัสดุพื้นฐานที่ไม่มีรูพรุน เช่น ไวนิลและพลาสติก ต้องใช้หมึกที่มีตัวทำละลายและกระบวนการปรับผิวเพื่อเพิ่มการยึดติดของหมึก เนื่องจากวัสดุเหล่านี้มีพลังงานผิวต่ำ จึงผลักดันหมึกที่ใช้น้ำเป็นฐาน

ปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อมมีผลต่อการเลือกหมึกอย่างไร

ปัจจัยเครียดจากสิ่งแวดล้อมต่างๆ เช่น การสัมผัสรังสี UV และความชื้น ต้องการสูตรหมึกเฉพาะเพื่อความทนทาน เช่น หมึกที่มีตัวทำละลายสำหรับป้ายกลางแจ้ง และหมึกที่แข็งตัวด้วยแสง UV สำหรับพลาสติกแข็ง