Atrament do sitodruku wygląda na czysty — dlaczego po upieczeniu pojawiają się pęcherze

Atrament do sitodruku / Kontrola defektów po utwardzeniu

Płytka drukowana lub panel szklany wychodzący z drukarki sitowej z czystym, ostrym osadem atramentu — bez zacieków, z prawidłową krawędzią i jednolitym kolorem — a następnie po etapie wypalania pojawiają się pęcherze, dziurki lub wypukłości, wykazuje jeden z najbardziej frustrujących defektów atramentu do zdiagnozowania: problem, który jest niewidoczny w momencie drukowania, ale pojawia się dopiero po podgrzaniu. Wydruk nie jest punktem awarii. Problem polega na tym, co dzieje się z gazem i rozpuszczalnikiem uwięzionymi w warstwie farby, gdy wzrasta temperatura piekarnika.

Dlaczego na wizualnie czystym wydruku pojawiają się defekty po upieczeniu?

Farby do sitodruku nakłada się w postaci mokrej warstwy zawierającej rozpuszczalniki, powietrze resztkowe uwięzione podczas mieszania farb i drukowania, a w niektórych przypadkach składniki o niskiej temperaturze wrzenia, które pozostają płynne w temperaturze pokojowej. Wydruk wygląda na czysty, ponieważ są one rozmieszczone w folii tam, gdzie nie są widoczne. Piec zmienia wszystko: rosnąca temperatura powoduje odparowanie rozpuszczalników i rozszerza uwięzione powietrze, wytwarzając wewnętrzne ciśnienie w folii, która jednocześnie próbuje płynąć, wyrównywać się i sieciować. Kiedy ciśnienie rośnie szybciej, niż folia jest w stanie je upuścić, tworzą się pęcherze. Kiedy powierzchnia folii ulega żelowaniu, zanim gaz będzie mógł całkowicie uciec, pozostają po niej dziury.

Sekwencja, która prowadzi do pęcherzy i dziur

Rozpuszczalnik i uwięzione powietrze obecne w mokrej powłoce

Każda zadrukowana warstwa farby zawiera rozpuszczony rozpuszczalnik i pewną ilość powietrza uwięzionego podczas przygotowania farby, przejścia rakla i kontaktu z podłożem.

Temperatura piekarnika wzrasta

Gdy podłoże wchodzi do pieca, temperatura folii wzrasta. Prężność par rozpuszczalnika gwałtownie wzrasta; uwięzione powietrze rozszerza się wraz ze wzrostem temperatury.

Lepkość filmu spada, a następnie wzrasta

Warstwa atramentu początkowo staje się mniej lepka w miarę ogrzewania – jest to okno, przez które musi uciekać gaz. Gdy rozpoczyna się sieciowanie, lepkość gwałtownie wzrasta, zamykając okno ucieczki.

Ciśnienie gazu przekracza wytrzymałość filmu

Jeżeli szybkość wytwarzania gazu przekracza zdolność folii do odpowietrzania – albo z powodu wzrostu lepkości, albo z powodu zbyt dużej objętości gazu – ciśnienie wewnętrzne wzrasta powyżej wytrzymałości spójności folii.

Formy blistrowe lub otworkowe

Pęcherze powstają, gdy folia rozwarstwia się lub tworzy kopułę nad uwięzioną kieszenią gazową. Kiedy gaz ulatnia się, tworzą się dziury, ale powierzchnia folii jest już częściowo zżelowana i nie może ponownie wypłynąć i zamknąć kanału wylotowego.

Różnica między pęcherzem a dziurką polega na czasie: powstawanie pęcherzy oznacza, że gaz jest nadal uwięziony podczas utwardzania folii; dziury oznaczają, że gaz uleciał, ale powierzchnia zastygła już zbyt mocno, aby samoczynnie się zagoiła po odpowietrzeniu.

Czynniki zwiększające ryzyko wad po upieczeniu

Mieszanie atramentu / wprowadzanie powietrza	Mieszanie przy wysokim ścinaniu bez odpowiedniego odpowietrzenia powoduje wprowadzenie mikropęcherzyków, które nie są widoczne w mokrym tuszu, ale znacznie rozszerzają się pod wpływem ciepła w piekarniku
Skład rozpuszczalnika	Wysokowrzące rozpuszczalniki, które nie ulatniają się odpowiednio przed rozpoczęciem żelowania folii, wytwarzają ciśnienie wewnętrzne podczas późniejszych etapów utwardzania
Grubość folii	Grubsze osady zawierają większą całkowitą objętość rozpuszczalnika i uwięzionego powietrza, a wewnętrzne warstwy mają dłuższą drogę do powierzchni, co zwiększa ryzyko powstawania pęcherzy
Szybkość narastania piekarnika	Bardzo szybka rampa temperaturowa powoduje szybkie odparowanie rozpuszczalnika, zanim folia będzie miała szansę odpowietrzyć się – wolniejsze rampy umożliwiają bardziej kontrolowane uwalnianie rozpuszczalnika
Etap wstępnego pieczenia (odparowania).	Pozostawienie zadrukowanej folii w umiarkowanej temperaturze przed całkowitym utwardzeniem pozwala na ucieczkę rozpuszczalnika, zanim powierzchnia folii zacznie żelować — pominięcie tego etapu znacznie zwiększa ryzyko defektów w przypadku grubych osadów
Obecność i skuteczność środka przeciwpieniącego	Skuteczny środek przeciwpieniący zmniejsza objętość powietrza uwięzionego w mokrej folii przed pieczeniem — mniej powietrza oznacza mniejsze ciśnienie spowodowane rozszerzaniem podczas cyklu utwardzania

Nieodpowiednie odpowietrzenie / brak odparowania

Duża ilość powietrza uwięzionego w mokrej powłoce
Szybkie odparowanie rozpuszczalnika zatrzymuje ciśnienie pod żelującą skórą
Pęcherze pojawiają się w strefach grubych osadów
Po upieczeniu widoczne dziurki, z których zbyt późno uleciał gaz
Wskaźnik defektów wzrasta w przypadku grubszych oczek lub wydruków wieloprzebiegowych

Utwardzanie zoptymalizowane pod kątem kontrolowanego odpieniania

Mniejsza ilość uwięzionego powietrza od początku
Etap odparowania umożliwia opuszczenie rozpuszczalnika przed rozpoczęciem żelowania
Powierzchnia folii pozostaje otwarta wystarczająco długo, aby gaz mógł swobodnie uchodzić
Pęcherze i dziury znacznie zmniejszone lub wyeliminowane
Spójne wyniki przy różnych grubościach osadzania

Często zadawane pytania

Jeśli atrament wygląda na idealnie wydrukowany, dlaczego pęcherze pojawiają się tylko w niektórych obszarach panelu?

Lokalizacja wady zazwyczaj koreluje z lokalną grubością powłoki, stanem powierzchni podłoża lub rozkładem ciepła w piecu. Wgłębienia, obszary projektowe, w których gromadzi się większa ilość atramentu oraz strefy o nieco niższym przepływie powietrza w piekarniku, to najczęstsze miejsca powstawania pęcherzy lub dziurek, nawet jeśli otaczający wydruk wygląda prawidłowo.

Czy dodanie większej ilości rozpuszczalnika w celu rozcieńczenia atramentu zmniejsza powstawanie pęcherzy?

Nie jest to niezawodne — zmniejszenie lepkości może pomóc w lepszym przepływie folii podczas drukowania, ale dodanie wysokowrzącego rozpuszczalnika może zwiększyć całkowitą objętość rozpuszczalnika, który musi zostać uwolniony podczas pieczenia, i pogorszyć problem. Stosowanie odpowiedniej mieszanki rozpuszczalników dla profilu utwardzania jest ważniejsze niż samo zmniejszenie stężenia.

Czy zawsze można bezpiecznie dodać do procesu dłuższe odparowanie przed wypiekiem?

W większości przypadków umiarkowany odparowanie (temperatura pokojowa lub łagodne ciepło, kilka minut) jest korzystne w celu ograniczenia powstawania pęcherzy w grubych warstwach bez wpływu na definicję druku lub przyczepność. Bardzo długie czasy odparowania w środowiskach o wysokiej wilgotności mogą umożliwiać wchłanianie wilgoci, co stwarza własne problemy. Temperaturę i czas odparowania należy sprawdzić dla konkretnego systemu farbowego i podłoża.

Czy można naprawić dziury w utwardzonym tuszu?

W przypadku farb funkcjonalnych na płytkach drukowanych lub podłożach technicznych dziurki są zazwyczaj wadą funkcjonalną wymagającą dodatkowej obróbki — nadruk na wadliwie utwardzonej warstwie bez przygotowania powierzchni zwykle skutkuje słabą przyczepnością wydruku naprawczego. Zapobieganie poprzez optymalizację procesów jest znacznie bardziej niezawodne niż naprawa.

Klucz na wynos

Pęcherze i dziury po wypalaniu w farbach do sitodruku to wady ciśnienia gazu — powstają, gdy opary rozpuszczalnika lub uwięzione powietrze nie mogą uciec z folii, zanim zacznie ona żelować pod wpływem ciepła. Jakość druku w momencie aplikacji nie ma znaczenia dla tego trybu awarii.

Uwięzione powietrze i rozpuszczalnik rozszerzają się podczas pieczenia i muszą uciec, zanim folia ulegnie żelowaniu
Pęcherze oznaczają, że po utwardzeniu gaz nadal pozostaje uwięziony; dziurki oznaczają ulatnianie się gazu, ale warstwa nie może się samozagoić
Odpienianie atramentu zmniejsza początkową objętość uwięzionego powietrza
Kontrolowany etap odparowania przed wypiekiem jest jednym z najbardziej niezawodnych sposobów ograniczenia obu typów wad produkcyjnych

Czy występują pęcherze lub dziury po wypieczeniu w farbach do sitodruku pomimo czystej jakości druku? Nasz zespół może pomóc w ocenie doboru środka przeciwpieniącego i profilu utwardzania dla konkretnej kombinacji atramentu i podłoża.