Как бутилковият струйно-махов принтер отпечатва директно върху пластмасови и стъклени бутилки?

Фундаменталният въпрос, който се задава във всяка фабрика

Влезте в която и да е опаковъчна инсталация, която разглежда директното печатане върху бутилки, и ще чуете един и същи въпрос: какво всъщност прави мастилото да се закрепи върху стъкло и пластмаса? Звучи просто, но отговорът включва повърхностна химия, динамика на капките и динамика на отвръзването — неща, за които повечето оператори никога не мислят, докато не възникне проблем.

Принтерът за струйно печатане върху бутилки не печата по начина, по който го прави настолен принтер. Той не разчита на абсорбция в подложката, тъй като стъклото и повечето пластмаси не абсорбират мастило. Вместо това използва комбинация от подготовка на повърхността, прецизно позициониране на капките и моментално отвръзване, за да създаде издръжливо изображение върху материали, които по своята същност са непроницаеми. .

Процесът се разделя на три отделни фази: предварителна обработка, печатане и отвръзване. Всяка фаза има собствени променливи и всяка трябва да се контролира в рамките на специфични параметри, за да отговаря крайният резултат на стандартите за качество.

Предварителна обработка: Подготовка на повърхността за приемане на мастилото

Преди мастилото да докосне бутилката, повърхността трябва да бъде подготвена. Това не е опция за повечето пластмаси и много видове стъкло. Повърхностната енергия на субстрата определя колко добре мастилото ще се разпръсне и ще се разпредели равномерно. Материали с ниска повърхностна енергия като полиетилен и полипропилен предизвикват образуване на капчици мастило вместо гладка филмова пленка.

Предварителната обработка увеличава повърхностната енергия чрез физическа или химична модификация. Плазмената обработка е разпространена в промишлените системи за печат върху бутилки. тя действа чрез обстрелване на повърхността с йонизиран газ, който разрушава молекулни връзки и въвежда полярни групи, които повишават повърхностната енергия. Ефектът е временен — повърхностната енергия започва да намалява в рамките на няколко часа — затова предварителната обработка трябва да се извърши непосредствено преди печата.

Обработката с пламък е друга възможност, особено за пластмасови бутилки. Контролиран пламък преминава над повърхността, окислявайки я и повишавайки повърхностната енергия. Този процес е добре изучен и икономически ефективен, макар да изисква внимателен контрол, за да се избегне повреждане на подложката.

За стъклени бутилки предварителната обработка често изисква различен подход. Стъклото по природа има висока повърхностна енергия, затова проблемите с адхезията произлизат от замърсяване или от наличието на агенти за отделяне, останали от процеса на формиране. Почистването и понякога нанасянето на тънък праймерен слой подготвят повърхността за струйно печатане.

Фазата на печатане: как капките попадат върху извита повърхност

Собственото печатане се осъществява чрез пьезоелектрична струйна технология. Печатните глави съдържат стотици или хиляди микроскопични дюзи, всяка от които може да изстрелва капки мастило по запитване. електричен сигнал кара пьезоелектричен кристал да се деформира, създавайки налягане, което изхвърля капка от дюзата. Капката се движи през въздуха и кацва върху повърхността на бутилката.

Това звучи просто, но извитата повърхност води до усложнения. Разстоянието от печатащата глава до повърхността на бутилката се променя, докато бутилката се върти, особено ако тя не е напълно кръгла. Струйният принтер за бутилки компенсира това чрез реалновременни корекции в момента на изстрелване на капките и понякога чрез регулиране на височината на печатащата глава. .

Самата формула на мастилото е от решаващо значение. Мастилата, отвердяващи под ултравиолетови лъчи, съдържат мономери, олигомери, фотозапочващи агенти и пигменти. При излагане на ултравиолетова светлина фотозапочващите агенти предизвикват реакция на полимеризация, която превръща течното мастило в твърда полимерна филмова пленка. това е принципно различно от разтворителните мастила, които изсъхват чрез изпаряване и оставят след себе си твърдо остатъчно вещество.

Размерът и разположението на капките определят качеството на изображението. Промишлените печатащи глави могат да произвеждат капки в обем от 3 до 20 пиколитра. по-малките капки осигуряват по-фини детайли, но изискват повече прохода, за да се постигне желаната плътност. Главата за печат изстрелва капките с честоти, измервани в килогерци, като нанася милиони капки в секунда по цялата печатна площ.

Затвърдяване: Фиксиране на изображението на място

Затвърдяването е стадият, на който се случва „магията“ — и където възникват много от проблемите при печата. Веднага щом капките мастило попаднат върху повърхността, те трябва да бъдат затвърдени. УФ-лампи, разположени непосредствено след главите за печат, излагат още мокрото мастило на интензивна ултравиолетова светлина.

Процесът на затвърдяване има два етапа: пининг и пълно затвърдяване. Пинингът използва УФ-светлина с по-ниска интензивност, за да частично затвърди мастилото и да го фиксира на място, така че да не се разпръсва или размазва. Пълното затвърдяване използва по-висока интензивност, за да завърши полимеризацията и да създаде крайния издръжлив филм. Този двуетапен подход е особено важен при неабсорбиращи повърхности като стъкло и пластмаса, където мастилото няма възможност да се втълпи и стабилизира.

Параметрите за отвръзване трябва да се настройват според различните субстрати. Стъклото отразява ултравиолетовата светлина, което може да намали ефективността на отвръзването, ако лампите не са разположени правилно. Тъмните пластмаси поглъщат повече топлина, което може да повлияе върху кинетиката на отвръзването. Контролната система на струйния принтер за бутилки управлява тези променливи автоматично, но операторът трябва да разбира принципите, за да диагностицира проблемите при възникване на такива.

Резултатът от правилното отвръзване е отпечатан образ, който е устойчив на драскания, химикали и избледняване. Мастилото става част от повърхността, а не остава върху нея, което обяснява защо отпечатаните с UV мастило изображения върху бутилки издържат механична обработка и миене, при които отпечатъците с разтворими мастила биха се унищожили. .

Разликите, зависещи от материала, които имат значение

Отпечатването върху пластмаса не е същото като отпечатването върху стъкло, а струйният принтер за бутилки трябва да работи с двата материала. Разликите надхвърлят само повърхностната енергия и засягат термичните свойства, оптичните характеристики и химическата съвместимост.

Пластмасовите бутилки са чувствителни към топлина, което ограничава интензивността на отвръзването, която може да се приложи. Излишната топлина може да деформира бутилката или да повлияе върху нейната структурна цялост. Системата за отвръзване трябва да доставя достатъчно ултравиолетова енергия, за да отвърже мастилото, без да прегрява подложката. Затова UV-LED отвръзването е станало популярно за печат върху пластмасови бутилки – то произвежда по-малко топлина в сравнение с традиционните живачни лампи .

Стъклените бутилки отвеждат топлината от повърхността бързо, което може да забави реакцията на отвръзване. УФ-лампите може да се нуждаят от по-близко разположение до повърхността или по-висока интензивност, за да се компенсира това. Стъклото също отразява УФ-светлината, затова проектът на системата за отвръзване трябва да взема предвид отразената енергия, която би могла да повлияе върху съседни компоненти.

Наблюдение от реална производствена среда

Контрактно предприятие за декориране в югоизточната част на страната обработвало смес от стъклени и пластмасови бутилки чрез един и същи струйно-машина за бутилки. Линията за стъклени бутилки работела безупречно. Линията за пластмасови бутилки имала периодични проблеми с адхезията — отпечатъците минавали първоначалната проверка за качество, но не издържали теста с лепкава лента след 24 часа.

Разследването установи, че проблемът се дължи на непоследователност в предварителната обработка. Плазмената единица беше поставена на фиксирано разстояние от бутилките, но пластмасовите бутилки имаха леки отклонения в диаметъра. Тези отклонения променяха разстоянието между плазменото сопло и повърхността на бутилката, което водеше до промяна в интензитета на обработката. След като предварителната обработваща единица беше нагласена така, че да компенсира отклоненията в диаметъра, и беше добавена обратна връзка за наблюдение на ефективността на обработката, проблемите с адхезията спряха.

Този пример илюстрира по-широк принцип: печатането върху бутилки чрез струйна технология е система, а не самостоятелен процес. Предварителната обработка, печатането и отвръзката трябва да работят заедно, като всеки компонент влияе върху останалите. Промяна в който и да е параметър — диаметър на бутилката, тип материал, формула на мастилото — се отразява в цялата система.

Какво трябва да знае операторът

Успешното струйно печатане върху бутилки зависи не по-малко от разбирането на оператора, отколкото от възможностите на оборудването. Операторът не е длъжен да е химик, но трябва да може да разпознава признаците на често срещани проблеми и да знае кои параметри трябва да коригира.

Затварянето на печатащите глави с мастило е най-честият проблем, свързан с поддръжката. УФ-мастилото се полимеризира при излагане на светлина, което означава, че може да се полимеризира и вътре в дюзите, ако не се управлява правилно. циклите за почистване на печатащите глави, процедурите за изпразване и капачните системи предотвратяват това, но операторът трябва да спазва графика за поддръжка.

Грешките в регистрацията възникват, когато въртенето на бутилката не е синхронизирано с активирането на печатащата глава. Това се проявява като деформирани изображения или шевове, където началото и краят на отпечатъка не се съвпадат. Операторът коригира параметрите за синхронизация чрез софтуера за управление на принтера.

Съвместимостта на цветовете зависи от температурата на мастилото, състоянието на печатащата глава и последователността на процеса на отвръхчване. Операторите следят тези параметри чрез диагностичните дисплеи на принтера и правят необходимите корекции.

Фундаменталната инженерна основа, която осигурява работата му

Възможността на струйния принтер за бутилки да отпечатва директно върху пластмаса и стъкло се дължи на инженерните решения, взети на системно ниво. Механизмът за въртене трябва да задържа бутилката здраво и да я върти гладко. Каретката с печатащата глава трябва да се движи с висока прецизност. Системата за отвръхчване трябва да осигурява последователен UV изход.

Тези подсистеми са интегрирани чрез архитектура за управление, която координира действията им. Енкодери отчитат позицията и скоростта на въртене. Сензори следят температурата на печатащата глава и потока на мастилото. Софтуерът за управление преобразува цифровото изображение в команди за активиране на всеки сопл.

Инженерните компромиси са реални. По-високото разрешение изисква по-малки капки, което означава повече преминавания или по-бавни скорости. По-високите скорости изискват по-високи честоти на изстрелване, които могат да повлияят върху стабилността на капките. Най-добрите струйни принтери за бутилки балансират тези фактори, за да осигурят надеждна производителност в широк спектър от приложения.

NOVA Inkjet Technology е разработила платформите си за струйни принтери за бутилки с акцент върху системната интеграция, като признава, че отделните компоненти имат по-малко значение от начина, по който те работят заедно. Подходът на компанията към избора на печатни глави, формулирането на мастило и проектирането на системи за отвръхчаване отразява практическия опит относно това какво се случва на производствения под, когато бутилки от различни материали се обработват в една и съща машина .