مقدمه
در سالهای اخیر، روشهای سنتی و مواد مصرفی برای تیمار سطحی کاغذهای تجاری (ناب) ملزومات اداری در قبال افزایش تقاضا ها با تکنولوژی نوین روند صعودی داشته اند. برس آهار زنی اشباع چنین کاغذهایی با آهار نشاسته ، نمواد تعدیل و بهبود سطح نرمال می باشد و به طرز شگرفی نهایتاً کاغذ بادوامی با تکنیکهای قدیمی تر چاپ را نظیر لیتوگرافی و چاپ DotMatrix ارائه می دهد؛ که چاپ تماسی نامیده می شود.
ولی یکی از پیشرفتهای اصلی برای تاثیر این بخش از ضایع کاغذ در سالهای اخیر، خصوصاً اواسط دهه 1980 ، پیشرفت چاپ کامپیوتری بوده است. این مسئله تغییرات متحول کننده ای را در مسیری که این مستندات تولید می شوند، به ارمغان آورده است .اکنون کارهای چاپی را می توان از طریق تجهیزات مستقر درمنزل بر روی میز کار یا در خانه انجام داد.
اطلاعات دیجیتالی از طریق یک کامپیوتر شخصی، به سرعت و به آسانی، می تواند با استفاده از دستگاه Ubiquitous Laser و یا پرینتی جوهری تبدیل شود که چاپگر های غیر تماسی نام دارند. سوزن دستگاه پرینت با کاغذ تماس حاصل نمی کند از این رو است که واژه غیر تماسی استفاده می شود. نرخ رشد چاپگر های نصب شده و مصرف کاغذهای برش خورده افزایش زیادی داشته اند و موقعیت نشانگر تداوم برای مدتی مدید می باشد.
این تغییرات اصلی در بازار کاغذهای تجاری و اداری معایب مواد و روشهای کاربردی تیمار سطحی به روش سنتی را بر ملا می کند. به بیان کلی، ویژگیهای سطح کاغذ مورد نظر در حد هر کابرب با پرینت لیزری ، کاملا با مجموعه موارد مورد نظر برای پرینت جوهری تفاوت دارد و لزوما تیمار آهار زنی با نشاسته نیز بهترین نمی باشد. صنعت کاغذ به این تقاضا ها و درخواستها، از طریق کابرد مواد شیمیایی اهار سطحی پیشرفته و با پیگمنتهای بسیار عالی پاسخ داده است. ممکن است که این مواد در پرس آهار یا بطور موثرتری با پوشش دهی یا تکنولوژی پرس ورقه ای به منظور استقرار بیشتر آنها در سطح کاغذ، بکار برده شوند.
چاپ غیر تماسی
چاپگرهای لیزری ضرورتاً از همان تکنولوژی دستگاهههای فتوکپی استفاده می کنند، اما تولید اولیه از طریق اطلاعات دیجیتالی نمونه برداری شده و محصول نهایی از روی نمونه اصلی اولیه کپی می شود. یک درام حساس به نور در مقابل صفحه اش با یک طرح مربوط به تصویری که چاپ می شود، شارژ می گردد. نواحی شارژ شده که تصویر مواد را بر می دارند،نامیده می شوند، که از طریق تماس فیزیکی به کاغذ منتقل می گردند. Toners عموماً از مواد رزینهای پلی مری گرما نرم و ریزی تشکیل می شوند، بعنوان مثال پلی مری استارین-آکریلیک با مقادیر کمی از مولها، عوامل کنترل و کربن سیاه بعنوان پیگمنت سیاه می گردند. پس از انتقال به کاغذ ، ذرات toner با حرارت دهی تحت فشار توسط استوانه های چرخان گرم بر روی کاغذ تثبیت می شوند. برخی از چاپگرها toner صرفا با فشار حرارت می دهند اما این مورد جزو موارد نادر است. دمای رایج در چاپگرهای لیزری حدود oc200 می باشد.
چاپ جوهری فورانی
تا کنون ، سه کلاس مشخص از چاپگر جوهری وجود دارد.
* قطره ای پیوسته: این چاپگرها اکثرا در موارد کاربردی بسته بندی و برای استحکام پیش برس استفاده می شوند؛ آنها بطور خاص از جوهرهای حلال استفاده می کنند.
* چاپ جوهر ی جامد : این چاپگرها در حال حاضر نادر هستند و برای چاپگرهای شخصی ، خصوصا برای کارهای رنگی استفاده می شوند؛ جوهر بصورت مواد جامد قابل پخش و مشابه با toner مصرفی در چاپگر لیزری هستند.
* Impulse drop : برای نوشت افزار تجاری این رده از چاپگر در گذشته مرسوم بود و بهمین دلیل موردهای بحث شده در بالا جایگزین این چاپگرها شده اند؛ در این رده دو نوع چاپگر وجود دارد :
* (PE) Piezo- electric
* حرارتی
هر دو سیستم قطره ای ضربه ای با یک سیستم ink-drop-on-demand که از طریق داده دیجیتالی توسط کامپیوتر به پرینتر با متشابه سازی یک مولد قطره ای تا پاشیدن قطرات جوهر تا هنگام لزوم عمل می کند. در دستگاههای PE نراتور قطره ای یک ذره کریستالی است که تحت تاثیر یک محرک الکتریکی منبسط شده و عل می کند . ذرات کریستال نسبت به اطلاعات داده شده .اکنش نشان داده و قطرات جوهر را گرم کرده و هنگام لزوم از دهانه خارج می کند. در ماشینهای گرمایی، علامتهای وارد شده یک جریان الکتریکی را در رزیستور داخل دهانه ایجاد می کنند. گرمای تولید شده در محل جوهر را به جوش می آورد ، در نتیجه حباب بخار تولید شده بر اثر افزایش فشار در سرعت بالا باعث می شود که قطره جوهر از دهانه آن خارج شود .
پرینترهای قطره ای ضربه ای: (الف) پرینتر جوهری1 که با کریستال Pizo- electric است.
ب) پرینتر جوهر ی گرمایی
مقایسه با قطرات مداوم ، ضربه قطره ساده است، پر هزینه نیست، آرام است و از لحاظ اقتصادی برای جوهر به صرفه است؛ نقطه مقابل آن این است که این دستگاه تا حدی آهسته کار می کند، از لحاظ تنظیم جوهر محدودیت دارد، و هنوز نمی توان از آنها پرینتهای خیلی بزرگ گرفت.
جوهری لازم برای دستگاه چاپ با فوران مرکب لزوماً بر پایه ترکیب آب هستند، همچنین شامل مقدار کمی از حلالهای (مثل گلوکز) ، رنگها یا رنگدانه ها، ماده فعال سطحی و رنگینه های نافذ می باشند.
3-10 ویژگیهای شیمیایی پرینتهای غیر تماسی مواد تشکیل دهنده تصاویر
1-3-10 رنگ دهنده (toner) پرینترهای لیزری
پلی مرها ، همسپاری (کوپلیمرهای ) اکریلیک استرن مهمترین چسبها را در ترکیب فرمول شیمیایی toner تشکیل میدهند. برای اجرای تقاضاهای جدید در مورد toner ، پلی مرهای جدیدی معرفی شده اند، بطور مثال ، آنهایی که بر اساس بوتادین استرن ، اتیلن- وینیلاست، پلی استر، ئاپوکسی تشکیل شده باشند. این فرمولهای پیشرفته toner باعث تولید و پیشرفت سختی toner ها و خواص رئولوژیکی (سیال سازی) برای ایجاد حالتهای گرم شدن بهتر می شود، تغییرات کل در فرایند چاپ لیزری نظیر فشار سرد انفجاری ، نوع براق و درخشان انفجاری را مجاز یم کند.
دمای تغییر شیشه پلیمر و ضریب ذوب عوامل بحرانی در تعیین دیسکوزیته تونر (toner) در دمای معین هستند و نقطه نرم شدن تونر (60-70 ) را مشخص می کنند که در آن تونر انعطاف پذیر می شود.
– عوامل کنترل شارژ. تاثیرات اصلی این عوامل بر ویژگیهای تونر میزان شارژ کردن، عمر گدازنده (fuser) و شارژ اصطکاک الکتریکی (اصطکاک تولید شده) هستند. بطور خاص، آنها شارژ قطبی و الکترو متاتیک تونر را تنظیم می کنند . برای شارژ منفی تونر را با پیشرفت اخیر، کمپلکسی از رنگهای متالیک بطور معمول استفاده می شوند .
– کربن مشکی . معیار انتخاب برای کربن مشکی شامل درجه سیاهی ، اندازه ذرات، کارایی سطحی ، میزان اکسیژن، انرژی سطحی و اسیدیته و یک اسید سیاه می باشد که برای تونرهای منفی و یک ماده قلیایی سیاه برای تونرهای مثبت ترجیح داده می شود.
اغلب سایر مواد در مقادیر ناچیزی برای بهبود جریان، رسانایی نور مناسب و انتقال تونر اضافه می شوند.
اندازه ذرات تونر مهم است و معمولا در رنج اندازه 5 تا 10 میکرون می باشد
2-3-10 جوهرهای فورانی
جوهرهای فورانی برای چاپگرهای ضربه ای قطره ای عموما محلول در آب هستند . این جوهر های حاوی ترکیبات دیگری هستند که برای کار این مناسب اهمیت حیاتی دارند. حلالهایی نظیر دی اتیلن و آن – متیل – پیرولیدن به تاخیر تبخیر آب، جلوگیری از انسداد سوزن نازل و نیز جهت کنترل کشش سطحی و ویسکوزیته اضافه می شوند که تاثیر بزرگی کیفیت چاپ روی کاغذ دارند.
حضور اب : فرسودگی نوک پرینتر و حضور محتویات باکتری را افزایش می دهد. این جوهرها حاوی رنگهایی هستند که رنگ خاصی را مهیا می کنند، این مسدله مهمی است که رنگ و نتیجه کار جوهر خالص بوده و عاری از هر گونه مواد خاصی باشند . پیشرفت اخیر در تکنولوژی جوهر نورانی اینست که جوهر بصورت پیگمنت است که تولید کنندگان جوهر برای غلبه بر مسائل و مشکلات قابل ذکر آلاینده های خاص را بیان می کنند و چاپگر Hewlett – Packer 660 c از جوهر با پایه کربن مشکی استفاده می کند.
جوهرهای پیگمنتی در مقایسه با انواع بر پایه رنگ بدلیل دانستیه بالای اپتیکی قابل توجه و سرعت نور بهبود یافت چندین مزیت دارند که پیشنهاد می شوند ولی بدلیل حضور پیوند ضعیف پیگمنتها بدین مفهوم است که مقاومت ضعیفتر مواد لاستیکی در مقایسه با جوهر محتوی رنگ می باشد. جوهرهای رنگی پیگمنت دار بطور رایج تحت پیشرفت و توسعه هستند و کمی شک بدلیل وجود جوهرهای پیگمنتی وجود دارد که جوهرهای پیگمنتی جایگزین جوهرهای رنگی خواهند شد.
موارد کاربردی با دانستیه اپتیکی بالا، ثبات آب و ثات رنگ موارد بحرانی هستند (بعنوان مثال علامت و نشانه) که ممکن است تکنولوژی نوین همگن و هماهنگ شود.
4-10 موارد مورد نیاز کاغذ برای چاپ غیر برخوردی
متاسفانه برای فرد کاغذ ساز ، موارد مورد نیاز کاغذ برای چاپ لیزری از موارد مورد نیاز برای چاپ جوهری نورانی بسیار متفاوت اند. بازار انتظار چند کاربردی از کاغذ را با قابلیت پذیرش چاپ کیفی کم بر روی دامنه تکنولوژی های چاپ نشان می دهد. این تناقص در توسعه شدید ترکیبات کاربردی سطحی و سخت افزار نتیجه داده است و این تاثیرات در ادامه در این فصل بحث خواهند شد.
1-4-10 چاپگرهای لیزری
در واژههای کیفیت و تسخیص ویژگی چاپ ، فرآیند چاپ لیزری دوام زیاد ویژگیهای کاغذ است. ولی ماهیت فیزیکی و شیمیایی سطح کاغذ درتعیین کاربرد و اجرای فرضی بحرانی هستند. مقاومت الکتریکی کاغذ بدین جهت که بر روش اینکه تونر با عسل انفجاری بر روی کاغذ تثبیت می شود، موثر است، مهم می باشد؛ مقاومت به مقدار 10 10 الی 12 10 اهم بر متر مربع معمولا در حد اپتیسم قابل قبول است. مقاومت کاغذ تمایل به این دامنه داردو تولید کنندگان چاپگر بخش سخت افزار آنها را تاثیر گذاری حداکثر در این ناحیه طراحی کرده اند.
مشکلات کیفیت تصویر با رسانایی که در بخشهای چاپ با تفاوت های فاحش در دانستیه اپتیکی آشکار می شوند، اغلب با از دست دادن کامل و یا بخشی از خواص ایجاد می شوند. تونر که مسیر خود را بر روی ورقه کاغذ می یابد برروی سطح آن پاشیده خواهد شد. میزان رسانایی را بعنوان با تنظیم رطوبت نسبی کاغذ (رطوبت بیشتر رسانایی بیشتری را منجر می شود) و افزایش محتاطانه نمک با مخلوط رایج در برس اهار و نشاسته معمولی، اداره کرد.
شاید رایجترین و جدی ترین مشکل مشترک در میان چاپگرهای لیزری چسبندگی ضعیف تونر باشد. هنگامیکه ورقه کاغذ در امتداد محور چاپ حروف تا شود، مهمترین مورد قابل توجه است. در اکثر کاغذها این حروف چاپی با از دست دادن کامل یا قسمتی در شرایط کاملا نا رضایت بخش پوسته پوسته خواهند شد.
اگر چه خود چاپگر و یا تونر می تواند دلیل چسبندگی ضعیف تونر باشد، اغلب مواقع نیز کاغذ سبب اصلی و مقصر است. کاغذعای با گرماژ بالا (بعنوان مثال بیش از 110 گرم بر متر مکعب )ممکن است که پسبندگی سطحی ضعیف را با ماده بیشتر که با گرمای انفجاری پراکنده می شود، سبب گردد.
دو ویژگی کاغذ که اثر بیشتری دارند، صاف بودن سطح و انرژی سطحی هستند.
این عوامل همان قوانین متداول چسبندگی برای واکنشهای جامد – مایع هستند (2-1) صافی . اگر دیگر چیزها مسای باشند کاغذهای صافتر معمولا چسبندگی تونر بهتری در مقایسه با سطح های زبرتر دارند. در اینجا توجه توجه بیشتری نیاز است، درجه زبری ( در سطح یک میکرون) ممکن است که سودمند باشد، اما تفاوتها و اختلافات زیادتر در توپوگرافی سطحی ممکن است که در حد فاحشی چسبندگی را ناقص کند . زبری ریز به ذرات کوچک تونر در ایجاد چسبندگی موتور برروی کاغذ کمک می کند.
مکانیسم احیاء در چسبندگی ناشی از زبری سطح درشت نسبتا ساده است.
رول باشند، پرینتر قادر به تکمیل و تماس داخلی با تونر نیست، بنابراین پاشیدن اثر کمتری دارد. بهمین دلیل کاغذهای بافت شده اغلب چسبندگی تونر ضعیف دارند. انرژی سطحی. طبق تئوری چسبندگی ، انرژی سطحی چسبندگی کاغذ بایستی بیشتر از پیوند مایع برای چسبندگی خود جوش ایجاد گردد. این تونر در مرحله پاشیدن نرم می شود وبر روی کاغذ به صورت مایع اگر چه حتی به مدت بسیار کمی جاری می شود.
به منظور ارائه خاصیت آب گریزی با مواد پلی مری و یا رزینی ، خصوصا رزین (مشتقات اسید آبتیک) و دیمر آلکیل کتن (AKD) آهار زنی می شود. در اینجا هدف کاهش انرژی سطحی کاغذ به منظور جلوگیری از مرطوب شدن (توسط آب) است. این مطلب عملکرد آهار زنی با پلیمرهای با انرژی کم است که مشکلات پیوند با تونر لیزری را ایجاد می کند زیرا انرژی سطحی کاغذ بطور فاحش کاهش می یابد . کاغذ آهار نشده چسبندگی تونر را در حد عالی ایجاد می کند اما برای جوهرهای محلول در آب خصوصا در چاپ جوهری نورانی برای نوشتن با خودکار مناسب نیست.
آهار زنی AKD با تونر تناسب خاصی ندارد، این مطلب با ایجاد تمایل در میان کاغذسازان افزایش یافته و می تواند مسدله چسبندگی ضعیف تونر را هدایت و درجه بندی میکند. جدول 1-10 نتایج مقایسه ای برای سیستمهای آهار زنی با AKD و رزین را نشان می دهد.
بطور نسبی و رایج ، نشاسته در پرس آهار سطحی برای ایجاد اثرات مشخص عوامل درونی آهار زنی بکار برده می شود. وجود نشاسته انرژی سطحی کاغذ را افزایش داده و در نتیجه چسبندی تونر را هم زیاد می کند، هر چند که این مسئله می تواند با تعیین و تنظیم چاپ جوهری فورانی انجام شود که در بخش بعدی بحث و بررسی خواهد شد. سازگاری و تطبیق شیمیایی بین مواد شیمیایی و یا پوششهای آهار زنی سطح کاغذ و تونر بدون شک یک عامل مهم و اساسی در چسبندگی تونر است- تولید کنندگان مواد شیمیایی آهار سطحی به این مسئله توجه کرده اند و پیشرفتهای اخیر در تلاش بر ارائه این مزایا می باشد. این مسئله در بخش 1-5-10 بحث خواهد شد.
2-4-10- چاپگرهای جوهر فورانی
پرینترهای لیزری کامپیوتر اکثرا منو کروم هستند اگر چه که اولین دستگاههای رنگی در حال حاضر در بازار می باشند . برای دستگاه جوهری فورانی، دستگاههای منوکروم (تک رنگ ) و رنگی برای چند سالی بکار برده می شدند. امروزه دستگاههای جوهر فورانی رنگی را می توان با چند صد پوند استرلینگ خریداری کرد. نتیجتا، رشد این قبیل دستگاهها و کاربرد ورقه کاغذ جایگزین و در حد زیادی اجرایی شده است.
موارد مورد نیاز کاغذ برای کیفیت چاپ مناسب منو کرم (تک رنگ) واقعا در حاال یشرفت است، وجود ظرفیت رنگی با جوهرهای پیچیده تر عرصه را برای کاغذسازان سفت تر است. برخلاف چاپگر لیزری ، جوهرهای آبی مورد استفاده در نوع ضربه ای شدیدا به نوع کاغذبستگی دارند؛ این جوهرها با عمل جذب بدرون کاغذ نفوذ می کنند . عمل جذب غیر کنترلی ممکن است مشکلاتی را بهمراه داشته باشد، که برخی از آنها بصورت شماتیک در شکل 3-10 نشان داده شده اند. برای کیفیت مناسب چاپ نفوذ حداقل و اسپری جانبی جوهر مد نظر هستند. مشکلات تحت شرایط زیر ممکن است که بروز کنند: جوهر که پاشیده می شود شدیدا پخش می شود و یا فتیله ای می شود.
جوهر شدیدا در عمق نفوذ می کند و رنگ یا پیگمنت از کاغذ خارج شد و چاپ کم رنگ می شود .
یک یا بیشتر جوهرها آنقدر کند نفوذ می کنند که جوهر تراوش کرده و یا به کندی خشک می شود.
اکثرا جوهرها حاوی رنگهایی هستند که با یکدیگر نفوذپذیری را در داخل کاغذ ایجاد می کنند.
بدین مفهوم که چسبندگی جوهر ندرتا یک شکل می باشد.
جوهر فورانی تک رنگ مهمترین ویژگی کاغذ برای چاپ تک رنگ آب گریز بودن در آهار زنی داخلی است. در اینجا هدف کاهش انرژی سطحی کاغذ با کاهش مناسب کشش سطحی جوهر است. جدول 2-10 مقادیر خاصی رابرای کشش سطحی برخی از جوهرهای رایج نشان می دهد افزودن مواد فعال سطحی و مواد افزاینده نفوذ پذیری به جوهر از کشش سطحی در مقایسه با آب جلوگیری می کند. (3)
یک ورقه کاغذ آهار نشده با انرژی سطحی بالا ممکن است که چسبندگی تونر لیزری عالی داشته باشد، اما با دستگاههای چاپگر جوهر فورانی امروزی این کار نتیجه خیلی ضعیفی را بدلیل جذب زیاد و سریع جوهر بهمراه دارد. این جوهر خیلی سریع خشک می شود. اما قیمت آن کممتر خواهد بود، تصاویر مرکب پخش شده احتمالا به جوهر چسبیده و از سمت دیگر معلوم نمی باشد.
ورقه کاغذ آهار زنی شده خواص چاپ متضادی را ارائه خواهد کرد: خواص متراکم و خشک دارد اما با زمان خشک شدن کندتر .مکانیسم خشک کردن جوهر یک مخلوط از جذب و تبخیر است که به خاصیت آب گریزی کاغذ دمای زیاد و رطوبت بستگی دارد.
جوهر نورانی رنگی. وجود رنگ بطور قابل ملاحظه ای جذب جوهر در کاغذ را با جوهر فورانی دشوار کرده است. برای جوهرهای فورانی تک رنگ ما صرفا نیاز به در نظر گیری یک واکنش در داخل داریم که جوهر سیاه با کاغذ می باشد. برای رنگ ما چندین شرایط واکنش داخلی از جوهر کاغذ با رنگهای مختلف در سطح کاغذ داریم که بعد از و قبل از اینکه جوهرها بطور کامل در کاغذ جذب شوند. رنگهای اصلی جوهر زرشکی، آبی و زرد هستند که به منظور دستیابی به دامنه و سیعی از رنگ رنگهای ترکیبی با یک رنگ غالب بر روی کاغذ استفاده می شوند. جوهرهای رنگی مختلف به طور متفاوتی ترکیب می شوند وکششهای سطحی مختلفی دارند. این مسئله کنترل جذب بسیار مشکل را برای ایجاد کاغذهای رایج با آهارزنی داخلی و اهار زنی سطحی با نشاسته را ایجاد می کند.
معمولترین مشکلات مشترک چاپ با جوهر فورانی رنگی ، کم رنگ بودن ، رنگهای بیروح که ناشی از جذب شدید جوهراند، یا تراوش جوهرهای جامد به دیگر قسمتها، مرزها و خطوط مشخص نامنظم بین بخشهای هم جوار رنگی هستند. دستگاه شکل دهنده (former) می تواند با خشک کردن سریع جوهر و یا با خشک کردن کندتر رنگ اما با براقیت و نشاط بیشتر مشارکت کند .
ترشح و تراوش جوهر هنگامیکه دو رنگ و یا بیشتر د ر هم آمیخته شوند ، قبل از اینکه در سطح جذب شوند، ایجاد می گردد.
دیگر مسئله رایج بروز شده، اینست که رنگها در هم می شوند. این یک پدیده رطوبتی است که سازگاری جوهر با کاغذ در شرایط ترمودینامیکی پائین است. در این حالت زاویه تماس با هدایت به سمت شبکه بندی جوهر بر روی سطح کاغذ زیاد خواهد شد. این مسئله تاثیر قطرات حبابی شکل به سمت درهم ریختن هدایت می گردد. این یک پدیده متداول در کاغذهای آهار زنی شده مرغوب می باشد.
کاغذهای آهارزنی شده AKD تمایل به جذب رنگهای روشن اما با خشک شدن تدریجی دارند در نتیجه جوهر ترشح می کند. در این حالت یک سطح کاربردی برای تعدیل ویژگیهای سطح مرطوب لازم است: موارد کاربردی نشاسته در این مورد که در حفظ جوهر از خاصیت قوی اب گریزی AKD محافظت می کنند، موثر هستند. در رنگهای براق ترشح جوهر کمتر و خشک شدن سریعتر است.
کاغذهای آهر زنی شده با رزین معمولا یک حد میانه به لحاظ کیفیت چاپ را ارئه می دهند ک تراوش کم جوهر با رنگهای نسبتا روشن است و تقریبا سریعتر خشک می شود. در نتیجه ، سطح آهارزنی با نشاسته همیشه در بهبود عملیات چاپ با این کاغذها بیان نمی شود.
مشکل در کیفیت اجرای مناسب چاپهای جوهر فورانی رنگی مسطح و کاغذهای فاقد پوشش توسط بازار و رشد توسعه این نوع جوهر شناخته شده است که تقریبا با رشد کاغذهای مشخص برای این نوع جوهر سایه انداخته است کاغذهای با جوهر نسبتا شیمیایی و پیگمنتها برای جذب و تثبیت جوهر در سطح پوشش دهی می شوند. این محصولات با جزئیات بیشتر در بخش 2-5-10 بررسی می شوند.
5-10 تیمار سطحی برای کاغذهای چاپ غیر تماسی
واضح است که برای کاربرد لیزری یک ورقه کم آهار اتصال به کاغذ لازم است در حالیکه برای چاپ فوران مرکب یک ورقه پرآهار کیفیت چاپ بهتری میدهد . بنابراین هماهنگی و تطابق کاغذ و چاپ کار سختی است یک روش رایج بدست آوردن خاصیت آبگریزی2 با استفاده از موادی است که نسبت به مواد شیمیایی آهارزنی داخلی برای toner سازگاری و تطابق بیشتری دارند یا انرژی سطحی را کمتر هدر دهند اینگونه مواد معمولا بعنوان آهارهای سطحی پلی مریک شناخته می شوند. روش دیگر بکار بردن یک لایه بسیار نازک حدود 20-5 میکرون – از مواد حساس به آب در زمینه (سوبسترا) پرآهار یا آبگریز می باشد. این مواد می توانند پلی مریک و یا آبگریز باشند (مثل سیلیسا) و یا ترکیبی از هر دو. روش دوم هنگامیکه مواد در سطح کاغذ توسط پوشش دهی یا پرس جا گرفته باشند موثرترین روش است:
آغشته کردن یا خیس کردن با پرس آهاردهی نسبت به مواد فعالی که سرکاغذ اصلی پخش شده اند تاثیر کمتری دارد و یا ممکن است که پخش مواد روی مسطح کاغذ بطور مساوی انجام نشود.
1-5-10 عوامل آهار زنی سطوح پلی مریک
تعداد بیشماری از تهیه کنندگان مواد شیمیایی کاغذ این مواد را پیشنهاد می کنندو تا حد زیادی آنرا درمان و علاج همه بیماریها ی چاپهای غیر تماسی می دانند. برای مطمئن بودن به این قضیه ، شکی نیست که بعضی از مواد می توانند شرایط خط مرزی را به یک شرایط قابل قبول تبدیل کنند این مواد شیمیایی می توانند بطور زیر طبق بندی شوند:
* کوپلی مر های (SMA) anhyride maleic – styrene
* کوپلیمرها و ترپلی مرهای styrene- acrylate (SA)
* پلی اورتانها Polyure thanes (Pu)
کوپلی مرهای SMA تکنولوژی کاملا قدیمی هستند که با وجود پلی مرهای پیشرفته SA,PU از دور خارج شده اند. SMA ها بیشتر بعنوان حلالهای چسبناک تهیه می شوند و یا اخیرا بیشتر بعنوان پخش کننده های کولوبیدی از آنها استفاده می شود. کوپلی مرهای SA معمولا به شکل امولیسیون به اندازه یک میکرون در آب استفاده می شوند، آنها واسکوزیته پایین دارند و به اسانی پمپاژ شده براحتی استفاده می شوند. پلی مرهای Pu اغلب بعنوان پخش کننده های کولوییدی با واکسوزیته پایین استفاده می شوند.
درجه آبگریزی مواد طبق نوع و ساختار شیمیایی آنها با هم فرق می کنند بطور مثال پلی مرهای SA با ساختار متفاوت می توانند درجه های مختلف آبگریزی داشته باشند و این موضوع تاثیر قابل توجهی روی خواص کاغذ برای چاپهای غیر تماسی و حتی درجه پلیمر دارد طبق تجربه نویسنده کوپلی مرهای SMA کمترین درجه ابگریزی و Pu ها بیشترین درجه را دارا می باشند. این مواد در پرس آهار دهی ، ترکیب شده با مقدار مشخصی از نشسته آهار استفاده می شوند.
مقادیر اضافی با هم تفاوت دارند، اما یک نمونه کامل wt% 5 پلی مر برای wt% 95 آهار روی یک پایه خشک دارد. موضوع این است که این پلی مرها را روی سطح کاغذ طوری قرار دهیم که تاثیر آن به حداکثر برسد . با روشهای پرس آهار دهی مرسوم بدست آوردن این ویژگی سخت است اگر چه پیشرفتهایی که در کیفیت چاپ با فوران مرکب شده است نتایج را تا حدی رضایت بخش کرده است. استفاده از این پلی مر ها باعث تقویت و پیشرفت اهاردهی می شود، و بطور طبیعی تا حدی هم باعث کاهش مواد شیمیایی آهار دهی داخلی است. جدول 1-10 انرژی سطحی ( که با زاویه برخرد دینامیکی اندازه گیری شده است) بر کاغذ آهار دهی شده AKD را یک مقدار نرمال آهار سطحی دارد و مقدار کمی هم کوپلی مر ساز styrene- acrylic و مقدار کمی کاهش در AKD دارد را نشان میدهد. مقادیر چسبندگی toner لیزری نیز در شکل ها با cobb (60) نشان داده شده اند. کوپلی مرهای SA مقداری شیمیایی دارند که با رزین استفاده شده در toner سازگاری دارند که که معمولا ترموپلاستیک بوده و پایه آن استیرن می باشد . این مسئله به چسبندگی کمک می کند و انرژی سطحی کاغذهای پلی مر شده بالاتر است اگر چه مقدار cobb مشابه است. کاغذهای درست شده برای چاپ با فوران مرکب برای تک رنگیها تغییر نکرده باقی مانده بودند اما رنگهای پرینت نشان میداد که هوای جوهر کاهش پیدا کرده و پرینت بصورت رگه به رگه و موجی انجام شده اما سرعت خشک شدن آن بیشتر بوده است.
2-5-10 کاغذهای پوشش دار برای چاپ با فوران مرکب
کاغذهای بدون پوشش تجاری برای کارهای ساده استفاده می شوند و خیلی زود رنگ جوهر را به کیفیت مورد نیاز می رساند اما برای چاپهای گرافیکی پیچیده جائیکه تقسیمات بالا و تصویرهای رنگانگ و موج دار وجود دارد لازم است که کاغذی با ظرافت بالا استفاده شود. اینگونه کاغذها در یک طرف دارای پوشش با وزنی حدود gm-2 15-5 هستند این لایه پوشش خاصیت جذب سریع حلالهای جوهر و آب بعلاوه کمک حلالهای دیگر) دارد و از لحاظ رنگدانه و رنگ طوری ساخته شده اند که از نفوذ در شکافهای کاغذ جلوگیری می کنند. این خشک شدن سریع و وجود رنگدانه روی سطح کاغذ روشن و براقی تولید می کند که نه رگه رگه موجدار است و نه از حبابهای جوهر یا هوای مرکب اثری است . این شرایط شبیه شرایط ویژگیهای کاغذهای پوشش دار رنگدانه ای است که برای چاپ استفاده می شوند.(5)
رنگدانه ای نرم سطح کاغذ روغن معدنی موجود در جوهر را جذب می کنند و روغنی با واسکوزیته بالا و رنگدانه را در سطح پوشش دار به جا می گذارند نتیجه خشک شدن سریعتر و تصویری واضح تر است که نسبت به یک کاغذ بدون پوشش نتیجه بسیار بهتری بدست می آید . (اگرچه مکانیزم ها مشابه هستند، برای چاپ با فوران مرکب رنگدانه و پوشش باید آبگریز باشند. اما برای چاپ افست لیتوگراف باید پوشش آبگریز باشد) . برای چاپ افست لیتو لایه دریافت جوهر آبگریز است ، در حالیکه در چاپ با فوران مرکب ، لایه دریافت جوهر آبگریز است، بعلاوه بیشتر اجزا سازنده سیلیکا بعنوان رنگدانه، و تعداد کمی از هیدرولید پلی وینیل الکل (PVOH) بعنوان رنگ رنگدانه ها. رنگدانه های دیگر مثل گچ ممکن است مثل رنگهای افزودنی دیگر موجود باشند که بیشتر وینیل پیرولیدون (PVP) هستند نتیجه ویژه این خواهد شد که جوهر خیلی سریع توسط رنگ یا رنگدانه های رنگی باقی مانده در سطح جذب خواهد شد.
کاغذ پایه بسیار مهم است تا همین اواخر گرایش به سمت استفاده از کاغذهای کم آهار برای جذب سریع جوهر بود اگر چه گاهی اوقات جوهرها خیلی سریع و عمیق نفوذ می کنند و نتیجه باعث چاپی غیر قابل تصور می شود بعضی از کاغذهای پوشش دار برای چاپ با فوران مرکب بصورت پرآهار تولید می شوند. جوهر نمی تواند در لایه دریافت جوهر نفوذ کند و در نتیجه خیلی در کاغذ رخنه نمی کند.
تفاوت در دینامیک کاغذهای پوشش دار و بدون پوشش می تواند توسط بعضی سخت افزار ها، مثل Birstow wheel Hercules siting tester (8-6-4) و درحال حاضر با یک وسیله تقریبا جدید بنام اندازه گیر قابلیت نفوذ (DPM) the dynamic penetration meter اندازه گیری شود این کاربردها بدنبال روش نفوذ مایع در کاغد توسط امواج فراصوتی بدست آمده است. شکل 4-10 یک نقشه PM برای کاغذهای پوشش دار خاص برای چاپ با فوران مرکب (با پوشش کم آهار و پرآهار) را نشان میدهد و یک نمونه از کاغذ تجاری بدون پوشش AKD-sized stareh
درجه و مقدار بدون پوشش کاغذ تاخیر در نفوذ جوهر (تقریبا ms 444) می شود که بعنوان افزایش اولیه در ارسال رادیویی امواج فراصوتی است. این تاخیر نتیجه ممانعت وجود هوا در سطح کاغذ در برابر اب موجود در سطح آهار زده نشاسته ای کاغذ است. بار دیگر، تاثیر قوی آب باعث نفوذ جوهر در AKD می شود، که این مسئله توسط کاهش امواج رادیویی فراصوتی و زمان نشان داده می شود.
در مقابل کاغذهای پوشش دار چنین تاخیری در جذب جوهر ندارند که اینهم بدلیل خاصیت آبگریزی پوشش می باشد. و در نتیجه جوهر خیلی سریع جذب خواهد شد. در کاغذهای کم آهار نفوذ و جذب جوهر بدون کنترل ادامه دارد تا اینکه کاغذ بعد از 20 ثانیه خیس می شود این خاصیت جذب جوهر کاغذ برای پرینتر های رنگی استفاده می شود.
کاغذهای پر آهار، هیچ تاخیری در جذب ندارند، اما بعد از اولین مرحله جذب نفوذ ناپذیری آهسته می شود تا اب بین پوشش و سطح به هم برسند نتیجه چاپی با کیفیت بالا بدون هیچ حس یا موج می باشد.
6-10 روشهای کاربردی سطح طبق مطلوب ترین نتایج بدست امده در روشهای چاپ تماسی و غیر تماسی لازم است که رنگدانه ها رنگها یا toner ها تا حد امکان نزدیک به سطوح قرار گرفته شوند. این مطلب خصوصا برای جوهرهای مایع مثل آنهایی که برای چاپ افست لیتو یا فوران مرکب استفاده می شوند لازم است همچنین تزجیح داده می شود که سطح آهاری پلی مریک با رنگدانه های بالا را جایی که بهترین استفاده را بدهد قرار دهند که آن همان سطح کاغذ است . بدلیل این مسئله ، روش کاربرد و تیمار سطح در کیفیت چاپ تاثیر بسزایی دارد. روش قدیمی تیمار و پرس آهاردهی سطح کامل نیست و با پوشش دار کردن کاغذ نیز مرحله ای اضافی بوده که خود منجر به بالا بردن هزینه می شود . (فرض کنید که یک پوشش دهنده روی dispasal دارید) .
این نقایص به مشکلات دیگر از قبیل بالا بردن کیفیت و افزودن بر تکنولوژی چاپ اضافه شده و باعث توسعه و رشد تکنولوژی پرس – فیلم شده است.
پرس اهار دهی مدت بیشتری نسبت به پرس فیلم تحت مطالعه بوده و نقش مفیدتری بازی می کند این نقیصه با یک تراک طولانی ضبط شده مشکلی است که مسائل را خیلی واضح تر و مستندتر آشکار می سازد . با توجه به این نکته مقایسه و تضاد این دو تکنیک جالب است.
1-6-10 پرس آهار دهی
شکل اصلی و ساختار اصلی پرس اهار دهی برای خوانندگان باید اشنا باشد. این مسئله و ذکر جزئیات آن در این فصل نیم گنجد . این وسیله خود به تنهایی می تواند 3 شکل داشته باشد، عمودی، مایل، یا افقی از هر شکل آن که استفاده شود، اصول همان است پرس به تنهایی شامل دو غلتک می شود که با هم یک شکاف را شکل می دهند که غلتان از ترکیب آهار سطح می باشد. یک غلتک سخت ، معمولا فلز یا کائوچو یا پلاستیک فشرده و دیگری نرمتر که آنهم از کائوچو ساخته شده است. ابتدا از پرس آهاردهی برای آهار نشاسته روی کاغذ به منظور بالابردن مقاومت سطح و تحمل در مقابل نفوذپذیری مواد آبدار استفاده می شود، اما در حال حاضر استفاده های آن بیشتر شده است (البته نه خیلی موفقیت آمیز) که برای رنگدانه ها و برای خواص کاربردی یا پوشش قبلی قبل از پوشش نهایی استفاده می شوند.
عوامل اصلی که در برگیری3 تاثیر گذار هستند.
* رطوبت نسبی ورقه قبل از پرس آهاردهی جذب ترکیب بالاتر از رطوبت نسبی بالا است.
* محتوای جامدات ترکیبی و واسکوزیته – کنترل آنها راحتترین روش است، البته میزان بالای جامدات ترکیبی به محدودیت می انجامد زیرا لازم است که اسکوزیته زیر mpas 50 برسد برای به حداقل رساندن بخار خشک کننده لازم، محتوای جامد باید به ماکزیمم برسد.
* میزان و نوع آهاردهی داخلی – کاغذهای آهار زده شده AKD شاید بطور کامل خشک نشوند و هنگام پرس اهار دهی بیشتری در سطح در بر می گیرند. آهاردهی روزین یا (alkenyl succinic anhydride) ASA زود خشک می شوند این عوامل همچنین روی مقدار پراکندگی آهار روی ورقه کاغذ نیز تاثیر خواهد گذاشت.
* زبری وزقه – یک ورقه زبرتر ترکیب بیشتری در گودی و فرورفتگی سطح در بر می گیرد و نسبت به یک ورقه نرم فرورفتگی بیشتری دارد.
* سرعت ماشین – سرعت پایین تر در برگرفتگی را افزایش میدهد.
* فشار شکاف و سختی غلتک – فشار بالاتر و غلتکهای سخت در برگرفتگی را کاهش میدهد.
عملا رطوبت نسبی در پرس پیش آهار در حد 2 % (و یا کمتر ) جهت اطمینان همواری برگرفتن طولی و ارضی از روی شبکه حفظ می شود این مسئله به سمت هزینه های بیشتر در تقاضا برای جریان خشک تر هدایت می گردد.
بدون تحمل و دوام فوق کنترل این متغیرها برای اجرای تولید همسان با توزیع آهار سطحی بدلیل پر هزینه بودن مشکل است این مسئله با تغییر در مصرف نهایی ناشی خواهد شد علاوه بر این یک مورد در میان تیمار عملکرد آن محدود می شود که می تواند با ویسکوزیته بکار برده شود. اگر چه استثنائات خاصی وجود دارند که با جریان در مقادیر زیادتر جامد در مقایسه با حد 15 % غیر معمول است در حالیکه حد 5 % الی 10 % نرمال تر است مقدار مواد جامد کمتر بدین معناست که وزن پوشش معمول فقط در دامنه 5/0 الی 5/2 g/m2 در هر سمت است.
بدلیل سطح اشباع زیاد توری با یک پرس آهارزنی جریان ضعیف و یا وزن پایه کم ورقه های کاغذ بدون هزینه و قطع تحرک توری مشکل است این مطلب امکان پذیر می باشند اما محدودیتها در سرعت وجود دارد.
مخلوطهای پیگمنت آماده ایجاد غبار هستند . این پدیده ای است که توسط چسبندگی ضعیف پیگمنت به کاغذ ایجاد می گردد . مخلوطهایی با ویسکوزیته پایین مصرفی در پرس اهار مواد چسبنده نظیر نشاسته ، PVOH و یا لانیسهای مصنوعی نیز ترجیحا به آسانی به داخل کاغذ جذب می شوند، که پیگمنت پیوند ضعیفی را با سطح کاغذ ایجاد کرده و به آسانی جدا می شود.
2-6-10 پرس ورقه ای
چندین تولید کننده مدلهای مختلفی از این سخت افزار را پیشنهاد کرده اند، اصول اجرا شبیه به همه حالت بوده و بطور مفصل در فصل دوم این کتاب آورده شده است. پرس ورقه ای با کاربرد بیشتر یک تیمار سطحی در مقایسه با یک تیمار اشباع / سطح می باشد. ساختار اصلی که آنرا برای اجرا مجاز می کند قادر به ایجاد جریان مواد جامد بیشتر و روانی در مقایسه با آنچه در پرس آهار می شود می کند این مسئله ورقه های نسبتا ضخیمی را ایجاد می کند که با تثبیت برای خشک تر شدن مورد نظر بکار برده می شود و بیشتر به باقیمانده سطحی است . گرد وغبار پیگمنت با ویسکوزیته مخلوط بیشتر که چسبنده ها در حین خشک شدن پوشش تا مرحله تثبیت باقی خواهند ماند کمتر خواهد شد. دامنه میزان مواد جامد خاص تا حد 10 الی 60 درصد (توسط تولید کنندگان ) با توجه به وزن مواد پوششی در حد 2 اللی 10 گرم بر متر مربع در هر سمت افزایش می یابد مواد جامد بیشتر قادر به کاهش وانت در انرژی خشک تر خواهند بود. پرس آهارزنی سنجشی بایستی قادر به ایجاد توری های با گرماژ کم و یا ضعیف جهت کاهش نفوذ پذیری وسیله مخلوط کردن باشد که آب می باشد و افزایش سرعت دستگاه را مجاز می کند.
خصوصا در کاغذهای چاپ غیر تماسی قابلیت کاربرد یک پوشش سبک مثل آهارهای پلی مری خاص و پیگمنتهای خطی و مشخص در سطح ممکن است که یک روش هزینه دار برای غلبه قاطعانه موارد مورد نیاز متضاد کاغذ در چاپ لیزری و جوهر فورانی از طریق کاهش وابستگی پایه باشد.
7-10 خلاصه
مقادیر رشد زیاد مصرف کاغذ برای تکنولوژیهای جدید چاپ ، خصوصاً برای چاپگرهای لیزری و تماسی و جوهر فورانی تقاضای مضاعف بر کاغذهای نرم برای ملزومات تجاری مستقر شده اند. متاسفانه برای کاغذ ساز، چاپ لیزری کاغذ با آهار نرم را برای عملکرد چسبندگی تونر ترجیح می دهد در حالیکه چاپ جوهر فورانی بیشتر به کاغذ بستگی داشته و در زبان ساده آهارزنی بیشتر حداقل جذب جوهر ترجیح داده می شود. با یک توسعه محدود عوامل کاربرد آهارزنی پلی مری سطحی و یا پیگمنتهای چسبنده با نشاسته معممولی در پرس آهار این تضاد را کاهش می دهد.
اما کاغذهای با پوشش پیگمنتی خاص نیاز به چاپ جوهر فورانی با کیفیت بالا دارند. با پرس آهار زنی پلی مرها یا پیگمنت ها نمی توانند بطور همگن در طول طول و عرض کاغذ توزیع شوند و کاغذ زیادی از بین برده می شود. یک عملکرد همگن برای افزایش تولید انتقال محتویات سبک با این مواد شیمیایی خاص در کاربر تکنولوژی پرس ورقه ای است این مسئله قادر به کاهش وابستگی بر پایه کاغذ و ارائه اجرای ایتیسم همسان در چاپ لیزری و چاپ جوهر فورانی دارد.
سپاس و تشکر
مولف کمال تشکر خود را به Arjo wiggins Appletor جهت اجازه چاپ مواد مصرفی در این فصل ابلاغ می دارد.
1 – ink – jet pr. دستگاه چاپ با فوران مرکب : فرآیند چاپ نرم که در آن تصویرها به وسیله یک جریان پر سرعت قطره های بسیار ریز مرکب از یک سیستم مرکب ریز تحت فشار ، تولید می شود.
2 . hydrophobicity : نداشتن هیچگونه تمایل نسبت به آب مقاوم در برابر جذب رطوبت و نفوذ آب ، این خاصیت از مشخصات چربیها روغنها و مومهاست.
3 . Pick up : مقدار مواد مختلفی (مانند آب، محلول آهاردهی ، یا اندو (رنگی) که کاغذ به خود می گیرد.
—————
————————————————————
—————
————————————————————
38