أساسيات الحبر

الحبر مادة أساسية تُستخدم في الطباعة، فهو المادة التي تُشكّل المعلومات النصية والرسومية أثناء عملية الطباعة. وهو يُحدد مباشرةً درجة اللون والوضوح وجوانب أخرى للصور على المنتج المطبوع. ومع تطور تكنولوجيا الطباعة، يتزايد تنوع الأحبار باستمرار، وتتعدد طرق تصنيفها.

شركة LD PACK هي شركة ذات خبرة تزيد عن 30 عامًا، تستخدم الطباعة الحفرية والطباعة الفليكسوغرافية والطباعة الرقمية. جميع منتجاتنا مطابقة للمعايير الصينية ومعايير إدارة الغذاء والدواء الأمريكية، مع إشراف دقيق بدءًا من المصدر، بما في ذلك المواد الخام مثل الأفلام والأحبار والمذيبات وغيرها.

إذا صُنِّفت الأحبار حسب طريقة الطباعة، فإنها تُقسَّم عادةً إلى عدة فئات: أحبار طباعة الأوفست، وأحبار الطباعة الحفرية ، وأحبار الطباعة الفليكسوغرافية، وأحبار طباعة الشاشة، والحبر الرقمي، والأحبار الخاصة، وغيرها. أما إذا صُنِّفت حسب طريقة التجفيف، فتُصنَّف الأحبار عمومًا إلى تجفيف تشكيل الأغشية، والتجفيف بالنفاذية، والتجفيف المتطاير، والتجفيف الإشعاعي، وأنواع تجفيف أخرى. ونظرًا لاختلاف أنواع ونسب عوامل الربط في الحبر، غالبًا ما يتم التجفيف من خلال مزيج من شكلين أو أكثر.

بالنسبة للأحبار المستخدمة في منتجات الأفلام المركبة، فإن معظمها أحبار تجفيف متطايرة، حيث يتكون عامل الربط من راتنج صلب وكمية كبيرة من مذيب متطاير منخفض اللزوجة. يذوب الراتنج الصلب في المذيب، مما يؤدي إلى توزيع الصبغة في عامل الربط بالتساوي. بعد الطباعة على السطح، يتبخر المذيب ويجف بسرعة، مكونًا طبقة رقيقة. في آلات الطباعة المجهزة بأجهزة تسخين وتجفيف، يمكن للمذيب أن يتبخر بسرعة، مما يسمح بالطباعة على ركائز غير ماصة مثل الأفلام البلاستيكية.

حاليًا، تُستخدم الطباعة الحفرية في طباعة الأفلام البلاستيكية بشكل شائع، مع اعتماد بعض الشركات للطباعة الفليكسوغرافية في السنوات الأخيرة. يُصنف حبر الطباعة الحفرية وحبر الطباعة الفليكسوغرافية عادةً إلى حبر قائم على المذيبات وحبر قائم على الماء. تتناول هذه المقالة بشكل رئيسي حبر الطباعة الحفرية وحبر الطباعة الفليكسوغرافية.

خصائص الحبر:

حبر الطباعة بالحفر هو حبر سائل. أثناء الطباعة بالحفر، يعتمد الحبر على سيولته الذاتية، وقدرته على الالتصاق، وقدرته على التعبئة، وطبقته على نقوش أسطوانة الحفر. فقط الأنظمة ذات اللزوجة المنخفضة، أي الأنظمة الرقيقة نسبيًا، يمكنها إظهار هذه الخصائص. في فترة قصيرة، يجب أن يملأ الحبر التجاويف في الأسطوانة. إذا كانت اللزوجة عالية جدًا، فسيكون من الصعب ملء التجاويف، وستكافح شفرة الطبيب لإزالة الحبر من المناطق غير المصورة. من ناحية أخرى، إذا كانت اللزوجة منخفضة جدًا، فقد يؤدي اكتساب النقاط الناتج عن الضغط أثناء الطباعة إلى ضعف إنتاج النموذج. بالإضافة إلى ذلك، في الطباعة بالحفر، تُستخدم شفرة الطبيب لإزالة الحبر من المناطق غير المصورة، مما يؤدي إلى عودة الحبر المتبقي إلى محبرة الحبر الأصلية. حتى الحبر الموجود في النقوش يحتاج إلى ملامسة الحبر الأصلي بشكل متكرر. يمكن إزالة السوائل ذات اللزوجة المنخفضة فقط بسهولة وتتمتع بقدرة جيدة على إعادة الذوبان، ودرجة منخفضة من الالتصاق، وقيم إنتاجية منخفضة، وتتكيف بشكل جيد مع الطباعة الحفرية.

تكوين الحبر:

عمومًا، تتكون أحبار الحفر من أربعة مكونات رئيسية: الراتنج، والصبغة، والمذيب، والمواد المضافة. ويعتمد اختيار الراتنج عادةً على الغرض من استخدامه. ويحدد راتنج الحبر العديد من خصائصه، مثل مقاومة التآكل، واللمعان، والالتصاق بالسطح. بمعنى آخر، يُحدد راتنج الحبر خصائصه الرئيسية. تشمل الراتنجات النموذجية المستخدمة عادةً ما يلي:

الأصباغ

تُحدَّد درجة لون الحبر، وتركيزه، وثباته للضوء، ومقاومته للأحماض والقلويات، وغيرها من خصائصه بواسطة الأصباغ. كما تؤثر الأصباغ بشكل ما على سيولة الحبر ولمعانه. يُدرَج في الجدول أدناه أنواع الأصباغ التمثيلية:

بالنسبة للمنتج المطبوع النهائي، ترتبط خصائص الصبغة ارتباطًا وثيقًا بقضايا المتانة، مثل مقاومة انتقالها عبر مواد ومحتويات التغليف المختلفة، ومقاومة الحرارة، ومقاومة المواد الكيميائية، وثبات اللون. ومن أكثر هذه القضايا شيوعًا ثبات اللون.

المذيبات

في أحبار الحفر، يُعدّ المذيب المكون الأكثر استخدامًا. عادةً، يعتمد اختيار نوع المذيب على الراتنج المُختار للحبر، وتُجرى التعديلات اللازمة بناءً على المشاكل المحتملة التي قد تظهر أثناء استخدام الحبر.

يجب أن يكون المذيب المثالي فعالاً، اقتصادياً، وغير ضار. الماء هو الخيار الأمثل، إذ يُقلل انبعاثات المركبات العضوية المتطايرة بشكل كبير، ويمنع تلوث الهواء، ولا يُسبب أي ضرر لصحة الإنسان، كما أنه غير قابل للاشتعال. ومع ذلك، يواجه الماء أيضاً قيوداً تُقيد استخدامه كمذيب. في السنوات الأخيرة، شهد استخدام الماء كمذيب للأحبار تطوراً ملحوظاً.

في النظام الصناعي الحالي، نظرًا لفعاليتها العالية وتوافرها السهل، لا تزال المذيبات العضوية ضرورية لإنتاج أحبار عالية الجودة. بعد استخدامها وفحصها على نطاق واسع، تشمل هذه المذيبات بشكل رئيسي البنزين والكيتونات والكحولات والإيثرات والمبردات. في السنوات الأخيرة، تم تقييد استخدام البنزين والكيتونات لأسباب تتعلق بالسلامة والصحة. نظرًا لحاجة الأحبار الفليكسوغرافية والحفرية إلى التطاير، تكون درجة غليانها أقل، وعادةً ما تتراوح بين 70 و150 درجة مئوية، بينما تتمتع أحبار نفث الحبر بدرجة غليان أعلى، وعادةً ما تتراوح بين 150 و260 درجة مئوية.

معدل التبخر: قيمة محددة في نظام مفتوح مع ضبط أسيتات الن-بيوتيل على 100. (℃)

*1 دليل المذيبات، الطبعة السادسة، بقلم شوزو أساهارا (1985)

*2 دليل مستخدم Shell BLENDOPRO 4.0، الوحدة: [cal/cm;]1/2

*3 نظرة عامة على الطلاء، الطبعة الرابعة، لجنة تحرير نظرة عامة على الطلاء (1971)

هنا، تبدو خصائص الماء مختلفةً اختلافًا كبيرًا مقارنةً بالمذيبات الأخرى. من الناحية الجزيئية، يبلغ الوزن الجزيئي للماء (H2O) 18 فقط، ويتميز بقطبية عالية، مما يجعله بطبيعته مادةً فعّالة للغاية. ومع ذلك، توجد روابط هيدروجينية قوية بين جزيئات الماء، تُشبه المغناطيس، تُجمّع الماء السائل معًا بإحكام. في الواقع، تتغير جزيئات الماء من H2O إلى (H2O)، مما يعني أن جزيئات الماء تُصبح أكبر حجمًا وأكثر ثقلًا.

هذا هو السبب الرئيسي وراء الخصائص الفريدة للماء. وتحديدًا، يتميز بما يلي:

يتطلب التبخر امتصاصًا حراريًا كبيرًا: تبلغ الحرارة الكامنة لتبخر الماء 539 (سعرة حرارية/جم)، بينما تبلغ الحرارة الكامنة للإيثانول النموذجي 204 (سعرة حرارية/جم)، وأسيتات البوتيل 74 (سعرة حرارية/جم). وتبلغ الحرارة الكامنة لتبخر الماء أضعاف الحرارة الكامنة لتبخر المذيبات الأخرى الشائعة الاستخدام.

التجفيف بطيء: معدل التبخر هو حوالي 1/5 من معدل الإيثانول و 2/5 من معدل أسيتات البوتيل.

قدرة ضعيفة على الترطيب: تواجه التطبيقات على ركائز منخفضة القطبية صعوبات كبيرة، وغالبًا ما يكون للمواد المضافة لحل هذه المشكلة آثار جانبية وتواجه قيودًا على المركبات العضوية المتطايرة.

بالإضافة إلى ذلك، فإن الماء له قدرة تزييت ضعيفة، مما يؤثر على ملاءمة شفرة الطبيب، وبالتالي يؤثر على عمر الأسطوانة اللوحية أو الأسطوانة الأنيلوكس.

إذا أخذنا كل هذه الجوانب بعين الاعتبار بشكل شامل، فإن استخدام الماء كمذيب يعد بلا شك مهمة صعبة.

المواد المضافة

في حين أن مساحيق الصبغة والراتنجات والمذيبات تشكل البنية الأساسية للحبر، فإنه لا يزال من الضروري تخصيص الحبر وفقًا لاستخدامه المقصود ومتطلبات العملاء.

عملية تصنيع الحبر

يجب خلط مكونات الحبر المختلفة بطريقة مناسبة. عندما تكون الأصباغ أصباغًا خاصة غير متكتلة، عادةً ما يكفي التحريك عالي السرعة للخلط. أما عندما تكون الأصباغ متكتلة، فيجب استخدام معدات طحن عالية الطاقة للتكرير. تتضمن عملية تصنيع الحبر عادةً الخطوات التالية:

1. الصياغة والخلط المسبق، ويتم ذلك عادة باستخدام خلاط.

2. الطحن: استخدام قوى القص والتأثير لطحن المواد، ويتم ذلك عادة باستخدام مطحنة الخرز.

3. التعديل: ضبط خصائص الحبر لضمان الخصائص الفيزيائية.

4. الترشيح والتعبئة والتغليف والتفتيش والتخزين.

الخطوة الأهم هي الطحن، حيث تُستخدم مطحنة خرز عالية الكثافة للصدمات والقص على نطاق واسع في الأحبار السائلة. ونظرًا لارتفاع تطاير الأحبار القائمة على المذيبات، تُستخدم عادةً مطحنة خرز مغلقة. وبشكل عام، تُعد المعدات المتطورة وعمليات التشغيل ذات أهمية متساوية للحصول على النتيجة النهائية.

الخلاط: خلط المواد والتشتيت المسبق.

مطحنة الخرز: تشتيت المواد ذات اللزوجة المتوسطة والمنخفضة (التصادم والقص مع الوسائط عالية الكثافة، التشغيل المغلق، استخدام واسع النطاق).

طحن الخرز هو عملية طحن جزيئات الصبغة بدقة لتحقيق تغليف كامل للراتنج. يجب أن تكون درجة النعومة ودرجة الحرارة مناسبتين، ويكون مؤشر نعومة الحبر عند خروجه من المصنع عادةً هو الحد الأقصى لحجم الجسيمات.

خصائص الحبر والمواصفات

بعد اكتمال إنتاج الحبر، تُختبر مؤشرات المصنع المتعددة. ومع ذلك، كجزء من تصميم الحبر نفسه، يجب مراعاة مؤشرات تصميم مختلفة ومعايرتها أثناء تصميم التركيبة. يوضح الجدول أدناه بعض الأمثلة:

تتطلب هذه المؤشرات معدات متخصصة، ومعظمها معروف. علاوة على ذلك، يجب مراعاة القيود غير التقليدية بناءً على اللوائح القانونية المطبقة على الاستخدام النهائي، مثل المعادن الثقيلة، والأمينات العطرية، والملدنات، ومركبات عضوية متطايرة محددة، إلخ. يجب معالجة هذه القيود في مرحلة تصميم التركيبة، ويُجرى الاختبار النهائي للتحقق فقط. تعتمد الجودة الممتازة على التصميم أكثر من الفحص. وينطبق هذا بشكل خاص على صناعة الأحبار.