जल-आधारित मुद्रण स्याही में वीएई इमल्शन के लाभ

वीएई इमल्शन क्या है और जल-आधारित स्याही निर्माण में यह क्यों आवश्यक है

जल-आधारित स्याही प्रणालियों में वीएई इमल्शन की परिभाषा और भूमिका

वीएई, जिसका मतलब विनाइल एसीटेट एथिलीन है, मूल रूप से एक प्रकार का जल-आधारित बहुलक है जो विनाइल एसीटेट को एथिलीन मोनोमर्स के साथ सह-बहुलकीकरण नामक प्रक्रिया द्वारा मिलाने पर बनता है। जब जल-आधारित स्याही में मुख्य बंधक एजेंट के रूप में उपयोग किया जाता है, तो यह पदार्थ सामान्य कागज, गत्ते के डिब्बे, विभिन्न प्रकार के प्लास्टिक सामग्री, चमकदार धातु फॉयल सहित सभी प्रकार की सतहों पर अच्छी तरह चिपकने वाली बहुत लचीली और मजबूत फिल्में बनाता है, बिना पारंपरिक मुद्रण विधियों के साथ जुड़े हानिकारक वीओसी के आवश्यकता के। वीएई के इतना अच्छा काम करने का कारण इसकी स्थिर कोलॉइडल संरचना है जो स्याही मिश्रण में रंजकों को समान रूप से फैलाने में मदद करती है, जिससे यह सुनिश्चित होता है कि प्रिंटर उत्पादन चक्र के दौरान अधिकतम गति तक बढ़ाने पर भी सब कुछ लगातार प्रदर्शन करे।

जलीय वातावरण में रासायनिक संरचना और स्थिरता

वीएई इमल्शन नमी वाले वातावरण में बहुत अच्छा काम करते हैं क्योंकि वे विनाइल एसीटेट और एथिलीन के बीच सही संतुलन बनाए रखते हैं, जहां विनाइल एसीटेट चीजों को बेहतर ढंग से चिपकाने में मदद करता है और एथिलीन सामग्री को बहुत कठोर होने से रोकता है। अधिकांश कण 500 नैनोमीटर से छोटे होते हैं, जिससे इन इमल्शन को स्थिर रहने में मदद मिलती है जब इन्हें थोड़ा अम्लीय से लेकर उदासीन पीएच (लगभग 4.5 से 6.5) वाले क्षेत्रों में संग्रहित किया जाता है। इसका मतलब है कि शेल्फ पर रखे रहने पर गांठें बनने या खराब होने की संभावना कम होती है। निर्माताओं को यह स्थिरता पसंद है क्योंकि यह शेल्फ जीवन को 12 महीने से अधिक तक बढ़ा देती है। यह वास्तव में पिछले वर्ष पॉलिमर विज्ञान पत्रिकाओं में प्रकाशित अनुसंधान के आधार पर पारंपरिक एक्रिलिक बाइंडरों की तुलना में लगभग 40 प्रतिशत अधिक है।

अन्य बाइंडरों की तुलना: एक्रिलिक, स्टायरीन और सॉल्वेंट-आधारित राल

एक्रिलिक राल पराबैंगनी क्षति के खिलाफ अच्छा प्रदर्शन करते हैं, लेकिन इसमें एक समस्या है कि आमतौर पर उन्हें प्लास्टिकाइज़र की आवश्यकता होती है जिससे रीसाइक्लिंग में वास्तविक परेशानी होती है। धातु फॉयल जैसी सतहों पर चिपकने की क्षमता के मामले में, उद्योग द्वारा देखे गए अनुसार, स्टाइरीन बाइंडर VAE प्रणालियों की तुलना में लगभग 23% पीछे रह जाते हैं। विलायक आधारित विकल्प अपने VAE समकक्षों की तुलना में 5 से 8 गुना अधिक VOCs छोड़ते हैं, जो उन्हें EU Directive 2004/42/CE जैसे कठोर पर्यावरणीय नियमों के विपरीत खड़ा करता है। इन सभी कारकों को ध्यान में रखते हुए, अधिकांश स्याही निर्माता VAE निलंबनों पर स्विच कर रहे हैं। लगभग दो तिहाई निर्माता इन निलंबनों की ओर बढ़ चुके हैं, केवल इसलिए क्योंकि वे बेहतर ढंग से काम करते हैं और बिना अत्यधिक लागत के आधुनिक स्थिरता मानकों को पूरा करते हैं।

VAE निलंबनों के साथ सुधारित चिपकाव और मुद्रण की स्थायित्व प्राप्त

मजबूत सब्सट्रेट बंधन और फिल्म अखंडता के पीछे विज्ञान

वीएई इमल्शन सब्सट्रेट के साथ वास्तव में मजबूत बंधन बनाते हैं क्योंकि उनमें लचीली पॉलिमर श्रृंखलाएँ होती हैं जो वास्तव में सहसंयोजक बंधन बनाती हैं, जबकि फिल्म को पर्याप्त मजबूत बनाए रखती हैं। जब उन कठोर बाइंडर्स के साथ तुलना की जाती है जो हम आमतौर पर देखते हैं, तो विनाइल एसीटेट एथिलीन कॉपोलिमर अलग तरीके से काम करता है। सूखने की प्रक्रिया के दौरान, यह अनुकूलन करता है और क्रॉस लिंक बनाता है, जिसके परिणामस्वरूप ऐसे तंग आण्विक नेटवर्क बनते हैं जो आसानी से टूटते नहीं हैं। 2024 के हालिया शोध में भी कुछ काफी प्रभावशाली बात दिखाई गई। परीक्षणों में पता चला कि धातु की सतहों पर परखने पर वीएई के साथ बने स्याही नियमित एक्रिलिक विकल्पों की तुलना में लगभग 42 प्रतिशत बेहतर पील मजबूती प्रदान करते हैं। वह तरह का प्रदर्शन अंतर वास्तविक दुनिया के अनुप्रयोगों में बहुत बड़ा अंतर डालता है जहाँ टिकाऊपन सबसे अधिक महत्वपूर्ण होता है।

पारगम्य (कागज, गत्ता) और अपारगम्य (प्लास्टिक, फॉयल) सब्सट्रेट पर प्रदर्शन

केस अध्ययन: लचीले पैकेजिंग में मुद्रण गुणवत्ता और स्थायित्व में सुधार

एक यूरोपीय कन्वर्टर ने VAE इमल्शन स्याही पर स्विच करने के बाद स्टैंड-अप पाउच पर स्याही के घिसावट में 57% की कमी की सूचना दी, जिसे ISTA 3A पारगमन अनुकरण के तहत मान्यता प्राप्त थी। सूत्रीकरण की 18% अधिक वर्णक-भराव क्षमता लचीलेपन में कमी के बिना रंग फैलने को रोकती थी—5,000 मोड़ चक्रों के बाद भी—खाद्य-ग्रेड पैकेजिंग के लिए FDA आवश्यकताओं को पूरा करते हुए।

वास्तविक दुनिया की स्थितियों के तहत घर्षण, नमी और बुढ़ापे के प्रति दीर्घकालिक प्रतिरोध

त्वरित मौसम परीक्षण (ASTM G154) दिखाते हैं कि VAE फिल्में पराबैंगनी किरणों के 1,200 घंटों के उजागर होने के बाद प्रारंभिक चमक का 91% संरक्षित रखती हैं, जो स्टायरीन-एक्रिलिक संकरों की तुलना में 23 प्रतिशत अंक अधिक है। उनकी जल-अपघटन स्थिरता उच्च-नमी वाले वातावरण (>85% RH) में श्यानता परिवर्तन को रोकती है, जो उष्णकटिबंधीय जलवायु में संचालन के लिए उन्हें आदर्श बनाती है।

VAE-आधारित स्याही के पर्यावरणीय लाभ और नियामक सुसंगतता

कम VOC उत्सर्जन और वैश्विक पर्यावरणीय मानकों के साथ संरेखण

वीएई तकनीक पर आधारित स्याही के सूत्रों में वाष्पशील कार्बनिक यौगिक उत्सर्जन को पारंपरिक विलायक विकल्पों की तुलना में लगभग 80% तक कम कर दिया जाता है। इससे वे संयुक्त राज्य ईपीए द्वारा क्लीन एयर एक्ट और ईयू के रीच नियमों जैसे महत्वपूर्ण पर्यावरण कानूनों के अनुपालन में आते हैं। जल आधारित प्रणालियों में आमतौर पर इन हानिकारक रसायनों का उत्सर्जन 50 ग्राम प्रति लीटर से कम होता है, जो विलायक आधारित उत्पादों के लिए निर्धारित 250 ग्राम की सीमा से काफी कम है। उत्सर्जन के निम्न स्तर से कारखानों में स्वच्छ वायु बनी रहती है और उन मजदूरों के लिए स्वास्थ्य संबंधी समस्याएं कम हो जाती हैं, जो अपने काम के दौरान प्रिंटिंग उपकरणों के पास लंबे समय तक रहते हैं। कई निर्माताओं ने इन पर्यावरण के अनुकूल विकल्पों में स्थानांतरित कर दिया है क्योंकि वे अपने कर्मचारियों और पर्यावरण दोनों की रक्षा करना चाहते हैं, बिना प्रिंट गुणवत्ता के त्याग के।

विलायक आधारित स्याही तकनीकों की तुलना में कम कार्बन फुटप्रिंट

वीएई इमल्शन पुराने पेट्रोलियम आधारित राल की तुलना में लगभग 30 से 40 प्रतिशत कम ग्रीनहाउस गैसें उत्पन्न करते हैं जिनका उपयोग हम लंबे समय से कर रहे हैं। क्यों? खैर, सबसे पहले, इनके उत्पादन में बहुत कम ऊर्जा की आवश्यकता होती है क्योंकि अत्यधिक गर्म उपचार प्रक्रियाओं की आवश्यकता नहीं होती। इसके अलावा, अब किसी को घृणित विलायकों को जलाने की आवश्यकता नहीं है। और सबसे बढ़कर, ये इमल्शन हमारी आधुनिक ऊर्जा-कुशल सुखाने की प्रणाली के साथ बहुत अच्छा काम करते हैं। स्थायी पैकेजिंग गठबंधन द्वारा 2023 में किए गए एक हालिया अध्ययन में भी कुछ काफी प्रभावशाली बात सामने आई। जब कंपनियां वीएई आधारित स्याही पर स्विच करती हैं, तो उनकी आपूर्ति श्रृंखला उत्पादन के प्रत्येक चक्र में लगभग 2.1 मेट्रिक टन कार्बन उत्सर्जन कम कर देती है। इसे संदर्भ में रखें तो, यह हर वर्ष लगभग पाँच सौ सामान्य कारों को सड़क से हटाने के बराबर है।

जीवन चक्र विश्लेषण: पारंपरिक मुद्रण प्रणालियों की तुलना में स्थिरता में लाभ

पूर्ण जीवन चक्र मूल्यांकन से पुष्टि होती है कि VAE इमल्शन स्याही, प्रमुख स्थिरता मापदंडों पर दोनों विलायक-आधारित और यूवी-उपचारित प्रणालियों की तुलना में बेहतर प्रदर्शन करती है:

इसके अतिरिक्त, प्रिंटिंग संयंत्रों में VAE प्रणालियाँ बंद-लूप जल पुनर्चक्रण का समर्थन करती हैं और औद्योगिक खाद शर्तों के तहत 98% बायोडिग्रेडेबिलिटी प्राप्त करती हैं।

आधुनिक प्रिंटिंग तकनीकों में VAE इमल्शन की बहुमुखी प्रकृति

फ़्लेक्सोग्राफ़िक प्रिंटिंग अनुप्रयोगों के लिए VAE इमल्शन का अनुकूलन

फ्लेक्सोग्राफिक प्रिंटिंग के लिए VAE एमल्शन बहुत अच्छी तरह से काम करते हैं क्योंकि उन्हें श्यानता के लिए समायोजित किया जा सकता है और वे काफी तेजी से सूख जाते हैं। जब फॉर्मूलेटर्स लगभग 0.1 से 0.5 माइक्रॉन के पॉलिमर कण आकार और लगभग 45 से 55 प्रतिशत ठोस सामग्री को समायोजित करते हैं, तो इससे एनिलॉक्स रोलर्स के माध्यम से स्पष्ट छवि की स्पष्टता खोए बिना बेहतर स्याही स्थानांतरण में मदद मिलती है। यह दिलचस्प है कि इस तरह के समायोजन से पिछले साल वास्तविक प्रिंटिंग प्रेस पर किए गए परीक्षणों के अनुसार नियमित एक्रिलिक प्रणालियों की तुलना में लगभग 40 प्रतिशत तक स्याही के छींटे रोकने में कमी आती है।

ग्राव्यूर और डिजिटल इंकजेट प्रिंटिंग प्रक्रियाओं में अनुकूलन

वीएई इमल्शन रासायनिक रूप से तटस्थ होते हैं, जिससे वे ग्रेव्योर और डिजिटल इंकजेट प्रिंटिंग दोनों अनुप्रयोगों के लिए काफी विश्वसनीय बन जाते हैं। विशेष रूप से ग्रेव्योर प्रिंटिंग की बात करें, तो ये सामग्री जिसे 'छद्म-तरल व्यवहार' (pseudoplastic behavior) कहा जाता है, वह प्रदर्शित करते हैं, जो आमतौर पर 20 से 40 माइक्रोमीटर गहराई वाले उन छोटे उत्कीर्णित सेल्स से स्याही निकालते समय स्थिरता बनाए रखने में मदद करता है। इंकजेट बाजार में भी कुछ दिलचस्प विकास देखे गए हैं। निर्माता अब वीएई सूत्रों में संशोधन करना शुरू कर दिए हैं ताकि वे इंकजेट प्रणालियों के साथ बेहतर ढंग से काम कर सकें। इन संशोधित संस्करणों का सतह तनाव 35 मिलीन्यूटन प्रति मीटर से कम होना चाहिए ताकि नोजल्स में अवरोध न हो। और यह समायोजन वास्तव में प्रिंटर्स को विशेष प्रकार के कागज और अन्य गैर-मानक सब्सट्रेट्स पर 1200 डीपीआई के आसपास का प्रभावशाली रिज़ॉल्यूशन प्राप्त करने में सक्षम बनाता है, जिसकी आजकल कई ग्राहकों की मांग होती है।

विविध सब्सट्रेट्स और औद्योगिक प्रदर्शन की आवश्यकताओं के लिए अनुकूलन

2024 के बाजार विश्लेषण से पता चलता है कि बहु-सामग्री अनुप्रयोगों में उनकी अनुकूलनीय चिपकने की प्रवृत्ति के कारण 78% औद्योगिक प्रिंटर VAE-आधारित स्याही का उपयोग करते हैं:

प्रवृत्ति जानकारी: उच्च-गति और औद्योगिक प्रिंटिंग क्षेत्रों में बढ़ते स्तर पर अपनाना

स्थायी विनिर्माण प्रवृत्तियों ने 600 मीटर/मिनट से अधिक की गति पर काम करने वाली पैकेजिंग लाइनों में VAE इमल्शन की मांग में वर्ष-दर-वर्ष 62% की वृद्धि को प्रेरित किया है। प्रमुख स्याही विकसितकर्ताओं ने VAE के दोहरे लाभ—शून्य VOC अनुपालन और दृढ़ यांत्रिक प्रदर्शन—को प्रमुख प्रेरक के रूप में उद्धृत किया है, विशेष रूप से भोजन-सुरक्षित लचीली पैकेजिंग में जहां UV-उपचार योग्य प्रणालियों में सीमाएं हैं।

VAE इमल्शन के साथ उच्च-प्रदर्शन जल-आधारित स्याही का निर्माण

मुख्य सूत्रीकरण पैरामीटर: बाइंडर अनुपात, पीएच, और कोलेसिंग एजेंट

VAE इमल्शन को अपना सर्वश्रेष्ठ प्रदर्शन दिखाने के लिए, बाइंडर की सांद्रता लगभग 15 से 25 प्रतिशत के बीच रहनी चाहिए। यह सीमा अच्छी चिपकने की क्षमता और आवश्यक लचीलेपन के बीच संतुलन बनाए रखने में मदद करती है। pH स्तर एक अन्य महत्वपूर्ण कारक है। इसे लगभग 8.0 से 9.0 के बीच रखने से उन झंझट भरी कोलॉइडल स्थिरता की समस्याओं को रोका जा सकता है। और चलो टेक्सानॉल® जैसे कोएलेसिंग एजेंट्स को न भूलें, जिन्हें आमतौर पर 2% से 5% के स्तर पर मिलाया जाता है। ये पदार्थ फिल्म निर्माण प्रक्रिया के दौरान बहुलकों के वास्तविक रूप से एक साथ जुड़ने की क्षमता में सुधार करके बहुत मदद करते हैं। जब ये मान अनुशंसित सीमा से बाहर हो जाते हैं, तो समस्याएं उभरने लगती हैं, जैसे सामग्री बहुत भंगुर हो जाती है या उनकी चमकदार परत खो जाती है। हाल ही में लचीले पैकेजिंग अनुप्रयोगों के लिए किए गए कुछ परीक्षणों ने एक दिलचस्प बात दिखाई। पॉलीएथिलीन की सतहों पर लगभग 18% बाइंडर की मात्रा के परिणामस्वरूप चिपकने की दर 95% तक पहुंच गई। ऐसे प्रदर्शन से यह साबित होता है कि व्यावहारिक उत्पादन स्थितियों में इन सभी मापदंडों पर नजर रखना महत्वपूर्ण है।

श्यानता, सुखाने का समय और फिल्म निर्माण विशेषताओं का नियंत्रण

VAE इमल्शन निर्माताओं को अणुभार को समायोजित करके लगभग 200 से 2,000 mPa·s तक की श्यानता स्तर पर अच्छा नियंत्रण प्रदान करते हैं। यह फ्लेक्सोग्राफी प्रिंटिंग के दौरान स्याही को सुचारु रूप से प्रवाहित रखने में मदद करता है, साथ ही प्रेस मशीनों पर उच्च गति से चलाने के दौरान धुंध बनने को भी कम करता है। कुछ त्वरित सुखाने वाले संस्करणों में विशेष सर्फैक्टेंट मिश्रण शामिल होते हैं जो लगभग 70 डिग्री सेल्सियस तापमान पर गर्म करने पर केवल 20 से 40 सेकंड में सूखने की अनुमति देते हैं। यह त्वरित सुखाने की अवधि कई प्रिंट रन के दौरान रंगों को सही ढंग से संरेखित करने के लिए काफी महत्वपूर्ण है। उचित ढंग से बनाई गई VAE फिल्में वास्तव में 90 प्रतिशत से अधिक पारदर्शी हो सकती हैं, जिससे वे एक्रिलिक राल की तुलना में काफी स्पष्ट होती हैं, जिनमें सामान्यतः पारदर्शिता स्तर 75 से 80 प्रतिशत के बीच होता है। यह अंतर कुछ पैकेजिंग अनुप्रयोगों में काफी महत्वपूर्ण होता है जहां स्पष्टता आवश्यक है।

VAE प्रणालियों में प्रभावी रंजक विसरण और कोलॉइडल स्थिरता

वीएई पॉलिमर्स में पाए जाने वाले कार्बोक्सिलेट समूह टाइटेनियम डाइऑक्साइड और फ्थालोसायनीन जैसे पिगमेंट्स को स्थिर रखने में मदद करते हैं, जो इलेक्ट्रोस्टैटिक बलों के माध्यम से होता है, जिससे लगभग या 5 माइक्रोन से कम के वाले बेहद छोटे कणों का आकार संभव होता है। यही छापों में स्पष्ट विवरण प्रदान करता है। जब बात रेओलॉजी मॉडिफायर्स की आती है, तो ये -30 से -50 मिलीवोल्ट्स के बीच ज़ेटा स्थिरांक को बनाए रखकर पिगमेंट कणों को एक साथ जमा होने से रोकते हैं। इसके परिणामस्वरूप हमें काफी अच्छी कोलॉइडल स्थिरता भी प्राप्त होती है। अधिकांश सूत्रों में आधे साल तक खड़े रहने के बाद विस्कोसिटी में 3% से भी कम परिवर्तन दिखाई देता है। इसकी तुलना स्टायरीन-एक्रिलिक प्रणालियों से कीजिए, जहां विस्कोसिटी में समान अवधि के दौरान 8 से 12% तक का अंतर आता रहता है। यही लंबे समय तक प्रदर्शन में बड़ा अंतर उत्पन्न करता है।

सामान्य प्रश्न

वीएई पायस क्या है?

वीएई, या विनाइल एसीटेट एथिलीन, जल-आधारित पॉलिमर की एक प्रकार है जो स्याही में बाइंडिंग एजेंट के रूप में कार्य करता है और विभिन्न सतहों पर लचीलापन और मजबूत चिपकाव प्रदान करता है।

क्यों वीएई इमल्शन को विलायक-आधारित रालों पर प्राथमिकता दी जाती है?

वीएई इमल्शन को पसंद किया जाता है क्योंकि यह कम वाष्पशील कार्बनिक यौगिक (VOCs) उत्सर्जित करता है, बेहतर चिपकाव प्रदान करता है, और कठोर पर्यावरणीय नियमों के अनुरूप होता है।

वीएई-आधारित स्याही के उपयोग के पर्यावरणीय लाभ क्या हैं?

पारंपरिक विलायक-आधारित स्याही की तुलना में वीएई-आधारित स्याही वाष्पशील कार्बनिक यौगिकों के उत्सर्जन में महत्वपूर्ण कमी करती है, ऊर्जा खपत कम करती है, और कार्बन फुटप्रिंट छोटा करती है।

वीएई का प्रदर्शन छिद्रित और गैर-छिद्रित सब्सट्रेट्स के बीच कैसे भिन्न होता है?

वीएई छिद्रित सब्सट्रेट्स पर तंतु प्रवेश और बंधन शक्ति में सुधार करता है, जबकि इसका कम सतह तनाव गैर-छिद्रित सामग्री पर एकरूप कवरेज सुनिश्चित करता है।