سیستم جوهر بر پایه آب در چاپ اسکرین

به گزارش سرویس اطلاع‌رسانی نساجی امروز،  با این حال ایجاد تعادل بین کیفیت، زمان، هزینه و مصرف انرژی در این روش می تواند بسیار پیچیده و دقیق باشد. عوامل زیادی در چاپ اسکرین دخیل هستند مانند نوع زیرلایه، نوع جوهر، تعداد لایه ها، زمان و دمای پخت که یعنی تقریبا همیشه به هم خوردن تعادل بین این عوامل نادیده گرفته می شود. یک گروه در کمپانی Twinery by MAS ثابت کردند که این موردی نیست که باعث نگرانی شود و راهکاری ارایه دادند که باعث کاهش چشمگیر زمان چاپ، هزینه هر واحد و مصرف انرژی می شود بدون این که جنبه های کیفیت و پایداری جوهرهای بر پایه آب را قربانی کند.

چاپ اسکرین روش متداول قرار دادن طرح ها و تزیینات بر روی لباس است. در صورت استفاده از جوهرهای بر پایه آب برای چاپ اسکرین بر روی منسوجات به چند مورد باید توجه کرد از جمله انتخاب جوهر یا خمیر مناسب، تعیین تعداد لایه های چاپ و ترکیبات شیمیایی هر لایه. نوع جوهر به نیاز شما در انتهای چاپ و اولویت های کاربر بستگی دارد. در این مقاله به بررسی توسعه یک فرمول جدید برای جوهرهای بر پایه آب می پردازیم چون این جوهرها زیست سازگار و غیرسمی برای انسان بوده و همچنین پارچه چاپ شده با آن ها دارای زیردست خوب و تنفس پذیری می باشد.

چاپ بر پایه آب از قدیم از سه لایه تشکیل می شد:

1. لایه بیس که معمولا حاوی یک پلیمر بر پایه اکریلیک و قابل حل در آب است.
2. لایه ضد مهاجرت
3. لایه پیگمنت

معمولا به هر لایه یک تثبیت کننده اضافه می شود تا چسبندگی جوهر به پارچه به درستی انجام شود چون تثبیت کننده باعث ایجاد اتصالات عرضی بین زنجیرهای پلیمری می شود. این فرایند همچنین به عنوان فرایند پخت نیز شناخته شده و باعث تسریع در بالا رفتن دما می شود.

معمولا در چاپ اسکرین بر پایه آب به چند لایه برای چاپ نیاز است تا بتوان پوشش دهی خوبی را به دست آورد چون جوهرهای بر پایه آب دارای کدری بالایی نیستند. این بدان معناست که هر کدام از سه لایه فوق باید چند بار به کار گرفته شوند که نیازمند مصرف حجم زیادی از ماده اولیه در مساحت واحد است. بر اساس دستورالعمل ها پارچه باید در خشک کن در معرض دمای حدود c° 140 قرار بگیرد. خشک کن به تبخیر آب کمک کرده و حرارت دهی باعث پخت جوهر می شود. حرارت دهی جدا از مصرف انررژی دارای اثرات منفی نظیر مهاجرت رنگزاها و جمع شدگی پارچه به ویژه در پارچه های مصنوعی مانند پلی استر می باشد. دمای پخت c° 140 بالاتر از دمای انتقال شیشه ای پلی استر است. به محض خنک شدن پارچه و هم دما شدن آن با دمای اتاق جمع شدگی رخ می دهد چون آرایش یافتگی مجدد فیبریل های پلی استر در دمای بالاتر از دمای انتقال شیشه ای آن رخ می دهد. نتیجه جمع شدگی یا مهاجرت رنگزا دور ریختن فوری پارچه و راهی شدن آن به زمین های دفن زباله است که باعث آلودگی های زیست محیطی می شود.

دانشمندان Twinery by MAS موفق شدند مشکلات مربوط به چاپ اسکرین بر پایه آب را که در بالا به آن اشاره شد، حل کنند. سه موضوع اصلی که تمرکز نوآوری ارایه شده بیشتر بر روی آن ها بود عبارتند از:

1. کاهش تعداد لایه های به کاررفته در چاپ
2. پخت جوهر در دمای اتاق
3. جلوگیری از مهاجرت رنگزا

در این روش از سه لایه در چاپ استفاده می شود، لایه شفاف، لایه ضدمهاجرت و لایه بالایی.

از طریق افزایش درصد وزنی مواد افزودنی به منظور کاهش تعداد کلی لایه های چاپ شده ترکیبات هر لایه به دقت تغییر داده شده است. با کاهش تعداد لایه ها در زمان، نیروی کار و مواد شیمیایی صرفه جویی شده و در نهایت هزینه ها کاهش پیدا می کند.

هر کدام از سه لایه حاوی دو جزء اصلی می باشد: پلیمر اکریلیک قابل حل در آب به همراه یک تثبیت کننده. هدف از استفاده از تثبیت کننده ایجاد اتصالات عرضی بین زنجیرهای پلیمر است. تثبیت کننده اصلاح شده با وسواس زیادی انتخاب شده است تا اتصالات عرضی به خوبی و به نحوی موثر تشکیل شوند. تثبیت کننده دارای یک گروه عامل به نام کربودی آمید می باشد. هرکدام از این گروه ها قابلیت ایجاد سه اتصال با زنجیر پلیمری را دارند که باعث افزایش تراکم اتصالات عرضی و در نتیجه افزایش قدرت چسبندگی لایه ها به یکدیگر و به پارچه می شود. اتصال دهنده های کربودی آمید این قابلیت را دارند تا در دمای اتاق این اتصالات را ایجاد کنند که باعث می شود دیگر نیازی به دماهای بالا برای انجام فرایند پخت نباشد و در نتیجه مصرف انرژی در طول فرایند کاهش پیدا کند. علاوه بر آن پخت در دمای اتاق از جمع شدگی پارچه جلوگیری می کند و در نتیجه ضایعات پارچه را کاهش می دهد.

لایه ضد مهاجرت حاوی کربن فعال شده است که در حین مهاجرت یا تصعید رنگزا به عنوان یک مانع عمل می کند. معمولا مهاجرت یا تصعید رنگزاها در دماهای بالاتر شایع تر است. با این حال از آن جایی که پخت ترکیبات جوهر در دمای اتاق انجام می شود، مهاجرت و تصعید رنگزا به حداقل خواهد رسید. بنابراین حجم پارچه هایی که قرار بود دور ریخته شده و راهی زمین های دفن زباله شوند، کاهش پیدا خواهد کرد. لایه بالایی نیز حاوی پیگمنت هایی است که باعث رنگ دادن به چاپ می شود.

هرچند که قابلیت پخت در دمای اتاق یک مزیت برای این سیستم به شمار می رود اما باید در فرایند فرمولاسیون جوهر دقت کرد تا از ایجاد اتصالات عرضی بین خود پلیمر جلوگیری شود. این موضوع توجه ما را به چهارمین عنصر مهم در این نوآوری جلب کرد و آن افزایش پات لایف یا زمان کاربری بود تا بتوانیم مانع از ایجاد اتصالات عرضی در مخلوط پیش از به کارگیری آن شویم. این کار با تغییر غلظت هر جزء در مخلوط انجام شد.

نوآوری جدید علاوه بر مزایایی که در بالا به آن ها اشاره شد باعث ماندگاری بالای چاپ، کدری و شفافیت مطلوب، زیردست خوب، قابلیت چاپ انبوه و انتخاب های رنگی گسترده می شود. تمامی مواد به کارگرفته شده در فرمولاسیون جوهر چاپ اسکرین بر پایه آب مطابق با استانداردهای ZDHC(تخلیه صفر مواد شیمیایی خطرناک) می باشند. علاوه بر آن جوهر جدید را می توان بر روی انواع پارچه چه طبیعی و چه مصنوعی به کار گرفت. همچنین از آن جایی که ترکیبات آن برای هر شکلی از سطح پارچه مناسب است پس می توان بر روی پارچه های توری و غیر توری نیز از آن استفاده کرد.

نوآوری فوق دارای چندین مزیت غیرمستقیم نیز هست از جمله ردپای کربن پایین تر، کاهش هزینه مربوط به مواد شیمیایی، کاهش ضایعات مواد اولیه، کاهش SMV(مقدار دقیقه استاندارد) و استفاده کمتر از نیروی کار. چاپ های متداول بر پایه آب به هفت تا ده لایه برای چاپ نیاز داشتند. با این نوآوری تعداد لایه ها کاهش پیدا کرده و به میانگین پنج لایه رسیده است. در نتیجه میانگین هزینه ها 30 درصد کمتر شده است. چاپ اسکرین در دمای اتاق پایدارتر و از نظر مصرف انرژی موثرتر بوده و ضایعات کمتری تولید می کند.

مرجع:

Jasmine Threadwell, “Water-based Ink System for Screen Printing”, WTIN, July 2023