هل الأحبار السائلة النافثة للأشعة فوق البنفسجية القابلة للمعالجة بالأشعة فوق البنفسجية السائلة خطرة؟

أحدثت الأحبار السائلة النافثة للحبر القابلة للمعالجة بالأشعة فوق البنفسجية السائلة ثورة في الطباعة الرقمية من خلال تمكين الطباعة عالية السرعة والدقة في صناعات مثل التغليف والمنسوجات والتصنيع الصناعي. تتصلب هذه الأحبار على الفور تحت ضوء الأشعة فوق البنفسجية، مما يقلل من استهلاك الطاقة والهدر مقارنة بالبدائل القائمة على المذيبات. ومع ذلك، أثارت تركيبتها الكيميائية وعملية المعالجة تساؤلات حول المخاطر الصحية والبيئية المحتملة.

تعتبر أحبار نفث الحبر السائلة القابلة للمعالجة بالأشعة فوق البنفسجية آمنة بشكل عام عند التعامل معها بشكل صحيح، ولكن يمكن أن تشكل مكونات معينة - مثل البادئات الضوئية والمونومرات غير المعالجة - مخاطر إذا أسيء التعامل معها. تعمل التهوية المناسبة ومعدات الحماية والالتزام ببروتوكولات السلامة على تخفيف هذه المخاطر.

في حين أن الأحبار القابلة للمعالجة بالأشعة فوق البنفسجية توفر مزايا الاستدامة مثل انخفاض انبعاثات المركبات العضوية المتطايرة (VOC)، فإن سلامتها تعتمد على فهم خصائصها الكيميائية وإجراءات المناولة والامتثال التنظيمي. تستكشف هذه المقالة مخاطرها المحتملة، وتقارنها بالأحبار التقليدية، وتقدم إرشادات عملية للاستخدام الآمن.

1. التركيب الكيميائي وملامح السلامة للأحبار القابلة للمعالجة بالأشعة فوق البنفسجية

تحتوي الأحبار القابلة للمعالجة بالأشعة فوق البنفسجية على مونومرات وأوليغومرات ومبدئات ضوئية، والتي تتطلب معالجة دقيقة لتجنب تهيج الجلد أو مشاكل الجهاز التنفسي.

تُصنع الأحبار القابلة للمعالجة بالأشعة فوق البنفسجية من ثلاثة مكونات أساسية:

1. المونومرات/الأوليغومرات: تعمل المركبات القائمة على الأكريلات (مثل ثنائي بروبيلين غليكول ثنائي الأكريلات) كعوامل ربط. وتتيح هذه السوائل منخفضة اللزوجة إمكانية النفث الدقيق ولكن يمكن أن تسبب تهيج الجلد إذا لم يتم معالجتها.
2. البادئات الضوئية: المواد الكيميائية مثل أملاح سلفونيوم الأريل السلفونيوم تحفز البلمرة تحت ضوء الأشعة فوق البنفسجية. وتطلق بعض البادئات الضوئية الجذور الحرة التي قد تهيج العينين أو الرئتين إذا تم استنشاقها.
3. المضافات: تعمل المثبتات والأصباغ (مثل الأصباغ اللونية الضوئية) على تعزيز الأداء ولكنها قد تؤدي إلى السمية إذا تمت معالجتها بشكل غير صحيح.

وقد أبرزت دراسة أجريت على الأحبار الفوتوكرومية القابلة للمعالجة بالأشعة فوق البنفسجية أن التقلبات في درجات الحرارة أثناء النفث يمكن أن تغير لزوجة الحبر، مما يزيد من مخاطر التعرض أثناء الصيانة4. تقلل التركيبات منخفضة المركبات العضوية المتطايرة، مثل أنظمة الإيبوكسي الإيبوكسي السيكلو-ألفوماتيكية، من المخاطر المحمولة جواً ولكنها لا تزال تتطلب احتياطات.

فهم هذه المكونات أمر بالغ الأهمية، لكن المخاطر تتصاعد أثناء التعامل غير السليم. يفحص القسم التالي المخاطر المحددة في سير العمل.

2. المخاطر المحتملة أثناء المناولة والمعالجة

تشمل المخاطر الرئيسية ملامسة الجلد للراتنجات غير المعالجة واستنشاق الجسيمات المحمولة في الهواء والمعالجة غير الكاملة التي تؤدي إلى سمية متبقية.

التعرض أثناء الطباعة النافثة للحبر

• تلامس الحبر غير المعالج: قد يتعرض المشغلون الذين يتعاملون مع رؤوس الطباعة أو تنظيف الفوهات للحبر السائل. وقد وجدت دراسة أجريت عام 2020 أن تعرض الجلد لفترات طويلة للأكريلات يسبب التهاب الجلد لدى 12% من العمال.
• الجسيمات المتطايرة: يمكن أن يولد النفث عالي السرعة قطرات دقيقة. فعلى سبيل المثال، تتطلب ورنيش الأشعة فوق البنفسجية والأشعة فوق البنفسجية والورنيشات، على سبيل المثال، أنظمة مغلقة لتقليل مخاطر الاستنشاق.

المخاطر المتبقية بعد المعالجة

• البلمرة غير المكتملة: إذا تعطلت مصابيح الأشعة فوق البنفسجية أو كانت طبقات الحبر سميكة للغاية، فقد تبقى المونومرات غير المتفاعلة. ويمكن أن تتسرب هذه البقايا إلى مواد التعبئة والتغليف، مما يؤدي إلى تلويث الأغذية أو المنتجات الطبية.
• التدهور الحراري: قد يؤدي ارتفاع درجة الحرارة أثناء المعالجة (على سبيل المثال، أكثر من 40 درجة مئوية) إلى تحلل البادئات الضوئية، مما يؤدي إلى إطلاق منتجات ثانوية متطايرة.

يتطلب التخفيف من هذه المخاطر بروتوكولات صارمة، كما هو موضح أدناه.

3. بروتوكولات السلامة للتخزين والتطبيق

تنفيذ معدات الوقاية الشخصية (القفازات والنظارات الواقية) وأنظمة التهوية ومراقبة المعالجة في الوقت الحقيقي لضمان السلامة.

تدابير السلامة في مكان العمل

• معدات الحماية الشخصية (PPE): قفازات النتريل والنظارات الواقية من الأشعة فوق البنفسجية إلزامية عند التعامل مع الأحبار.
• التهوية: تعمل أنظمة تهوية العادم المحلية (LEV) على تقليل تركيزات المونومر المحمول في الهواء إلى أقل من عتبة 10 جزء في المليون التي حددتها إدارة السلامة والصحة المهنية.

أفضل الممارسات التشغيلية

• التحقق من صحة المعالجة: استخدام مقاييس الإشعاع للتحقق من شدة مصباح الأشعة فوق البنفسجية. أظهرت دراسة أجريت عام 2015 على أقمشة PLA أن الأحبار غير المعالجة بشكل كافٍ تقلل من قوة المادة بمقدار 30%.
• إدارة الانسكاب: يجب أن تكون المواد الماصة مثل هلام السيليكا متاحة بسهولة. يجب تنظيف الأسطح الملوثة بكحول الأيزوبروبيل.

كما يضمن الامتثال للوائح العالمية الاستخدام الآمن.

4. المعايير والشهادات التنظيمية

يجب أن تتوافق الأحبار القابلة للمعالجة بالأشعة فوق البنفسجية مع معايير REACH وFDA وISO 10993 للتوافق الحيوي، اعتمادًا على التطبيق.

اللوائح الرئيسية

• ريتش (الاتحاد الأوروبي): يقيد مونومرات الأكريلات مثل DPGDA إذا تجاوزت التركيزات 0.1%.
• هيئة الغذاء والدواء الأمريكية 21 CFR: تتطلب الأحبار الملامسة للأغذية اختبار المواد القابلة للاستخراج في ظروف استخدام محاكاة.
• ISO 10993: يجب أن تجتاز أحبار الدرجة الطبية اختبارات السمية الخلوية لضمان التوافق الحيوي.

برامج الشهادات

• ECO PASSPORT من OEKO-TEX: اعتماد الأحبار لسلامة المنسوجات، وتغطي أكثر من 300 مادة خطرة.
• UL ECOLOGO: التحقق من صحة انبعاثات المركبات العضوية المتطايرة المنخفضة وممارسات التصنيع المستدامة.

توضح المقارنة بين الأحبار القابلة للمعالجة بالأشعة فوق البنفسجية والبدائل القائمة على المذيبات مزايا السلامة.

5. السلامة المقارنة: أحبار الأشعة فوق البنفسجية القابلة للمعالجة بالأشعة فوق البنفسجية مقابل الأحبار القائمة على المذيبات

تُعد الأحبار القابلة للمعالجة بالأشعة فوق البنفسجية أكثر أماناً من الأحبار القائمة على المذيبات بسبب قربها من الصفر من المركبات العضوية المتطايرة وانخفاض قابليتها للاشتعال.

أظهرت تجربة أُجريت عام 2015 على الأقمشة القابلة للتحلل الحيوي أن الأحبار المعالجة بالأشعة فوق البنفسجية حافظت على مرونة النسيج، بينما تسببت الأحبار القائمة على المذيبات في تدهور الألياف.

الخاتمة

تمثل الأحبار النافثة للحبر السائلة القابلة للمعالجة بالأشعة فوق البنفسجية السائلة مخاطر يمكن التحكم فيها عندما يلتزم المستخدمون بإرشادات السلامة والمعايير التنظيمية. ويجعلها محتواها المنخفض من المركبات العضوية المتطايرة والمعالجة السريعة بديلاً مستدامًا للأحبار القائمة على المذيبات، خاصة في تغليف المواد الغذائية والمنسوجات الطبية. من خلال إعطاء الأولوية لمعدات الوقاية الشخصية والتهوية والامتثال، يمكن للشركات الاستفادة من مزاياها بأمان في تطبيقات الطباعة عالية الأداء.