كيمياء الحبر الذي لا يترك أثرًا

تعتمد معظم عمليات الطباعة على أحبار تترك أثرًا طويل الأمد، وعلى الرغم من أن بعض المطبوعات صُممت لتدوم لعقود أو أكثر –وقد طوّرنا بالفعل تقنيات مذهلة لتحقيق ذلك– فإن كثيرًا من المطبوعات الأخرى لا تتطلب سوى عمر قصير للأحبار. لهذا، يُعد تطوير الأحبار القابلة للتحلل الحيوي ضرورة ملحة، وعنصرًا أساسيًا في سعينا نحو أهدافنا للاستدامة والابتكار العلمي داخل مركز البحث والتطوير لدى شركة Canon Production Printing‏ (CPP).

ويشرح توم فان ديكمان، قائد برنامج تطوير التكنولوجيا في Canon Production Printing، قائلاً "ما نعمل عليه هو ابتكار فئة جديدة تمامًا من الكيمياء". يشارك توم في هذا العمل زميلاه إرنست أوليرسما وبيتر وتيجينز، وهم الثلاثة ممثلين عن Canon Production Printing ضمن اتحاد يضم كبرى الشركات والجامعات التي ترى في الأحبار والطلاءات المستدامة تحديًا مشتركًا. ويضيف قائلاً: "بالتعاون مع مؤسسات مثل AkzoNobel وEvonik، وعدد من الشركاء الجامعيين، أطلقنا مشروع "SusInkCoat" لاستكشاف كيمياء ومواد وعمليات إنتاج جديدة". وعلى الرغم من أن جميع أعضاء الاتحاد يشتركون في هذا الهدف، فبالنسبة إلينا نؤمن بوجود ثلاثة محاور بالغة الأهمية يمكن أن تقود الطباعة نحو مستقبل مستدام.

مواد الربط

هي العناصر التي تجعل جزيئات الصبغات متماسكة وتثبتها على السطح. يوضح توم قائلاً: "هناك تناقض في الأمر". "فمن ناحية، نريد أن يظل الحبر ثابتًا على المطبوعات طوال فترة استخدامه حتى نصل إلى مرحلة إعادة تدوير الورق، وحينها سنحتاج إلى أن تتم إزالته بطريقة صديقة للبيئة. ولذلك، يتعين علينا ابتكار نوع من الكيمياء يتضمن "مفتاحًا"، يمكنه فك ترابط هذه المواد حين الحاجة". تشبه معادلة الكيمياء هذه بناء قلعة رملية ذات هيكل متماسك عند الضرورة، لكن تجرفها المياه بسلاسة عندما لا تعود مطلوبة.

ويضيف توم: "في عالم مثالي، نرغب في أن يكون هذا جزءًا من الدورة الطبيعية. فنحن نعلم أن المواد المطبوعة لا ينتهي بها المطاف دائمًا إلى مسار إعادة التدوير على الرغم من سعينا جميعًا لتحقيق هذا". يمكن تحقيق هذا الهدف من خلال العمل على إيجاد حل قائم على المواد الحيوية، ما يعني إنشاء تركيبة دائرية تكون مستمدة من الطبيعة ثم تعود إليها عند التخلص منها.

الأصباغ

يشرح توم: "في الوقت الحالي، تعتمد كيمياء الأصباغ بشكل كامل على مصادر أحفورية، وعادةً ما تُنتِج مواد غير قابلة للتحلل الحيوي على الإطلاق أو ذات قدرة محدودة للغاية على التحلل". تم تصميم أصباغ الحبر في الأساس لتدوم طويلاً، ولكن يمكن لهذا أن يجعلها ذات أثر بيئي كبير سواء عند إنتاجها أو التخلص منها. ويضيف: "نرغب في اكتشاف تركيبات كيميائية تتيح لنا إنتاج اللون الأبيض، على سبيل المثال، من دون الحاجة إلى ثاني أكسيد التيتانيوم، أو اكتشاف تركيبات تمنحنا القدرة على إضفاء لمعة معدنية من دون استخدام معادن قد تتحول في النهاية إلى جسيمات نانوية."

وقد نجد الإجابة في الطبيعة ذاتها. يقول توم: "إذا نظرنا إلى جناح فراشة أو طائر، فسنجد أن ألوانه لا تأتي من الأصباغ، بل من بنية المواد التي تعمل على كسر الضوء وتوزيعه. ونحن نريد توظيف الفكرة نفسها للحصول على اللون الأبيض أو التأثيرات المعدنية باستخدام مواد غير ضارة".

المواد الخافضة للتوتر السطحي

هي المواد الكيميائية التي تتم إضافتها إلى الأحبار والدهانات لمساعدتها في الانسياب بسلاسة فوق الأسطح، إذ من دونها قد تتجمع في شكل كتل صغيرة. اختيار المادة المناسبة الخافضة للتوتر السطحي يتيح تكوين طبقة رقيقة وموحّدة تتوزع بانسيابية حيثما وُضعت. لكن المشكلة أن معظم هذه المواد اليوم مشتقة من كيمياء قائمة على الوقود الأحفوري. يقول توم: "على الرغم من الفعالية الفائقة لهذه المواد، فإن تصميمها يجعلها أيضًا شديدة الثبات". وهذا يعني أنها إذا تسربت إلى الطبيعة، فلن تتحلل بسهولة بواسطة الميكروبات أو الأشعة فوق البنفسجية.

لكن يكمن الخطر الأكبر في إمكانية تأثير هذه المواد الخافضة للتوتر السطحي بشكل سلبي في الخلايا عند إضافتها إلى الطبيعة. ويضيف توم: "كل خلية لها "غلاف" طبيعي يحيط بها، وهذا الغلاف يحمي المياه التي تحتوي على كل الهياكل التي تكون مصدر الحياة، وقد تتضرر هذه الأغلفة بسبب المواد الخافضة للتوتر السطحي". ولهذا، يسابق أعضاء اتحاد SusInkCoat الزمن لإيجاد نوع جديد من الكيمياء يمكن أن يوفر الخصائص نفسها للمواد الخافضة للتوتر السطحي، لكن يمكن التخلص منها عند الحاجة. ويختتم توم قائلاً: "أؤكد مرة أخرى أننا نبحث عن مفتاح". "حيث نريد التوصل إلى مواد خافضة للتوتر السطحي تعمل على تدفق الحبر حتى يثبت في مكانه، ثم يمكننا لاحقًا تفكيكه لتقليل أثرها البيئي".

مواد جديدة لمستقبل أفضل للجميع

سواء تعلق الأمر بعلوم المواد أو ابتكار تقنيات متقدمة للبصريات والطباعة، فإن فرق البحث والتطوير لدينا تتبع دومًا فلسفة شركتنا "العيش والعمل معًا من أجل الصالح العام". ويمثل اتحاد SusInkCoat مثالاً رائعًا على التفكير طويل المدى وروح التعاون التي نعتمدها في تطوير المنتجات وتحقيق أهداف الاستدامة لدينا كمؤسسة. يضيف توم: "هذه رحلة نخوضها مع عملائنا جنبًا إلى جنب". "ومن خلال الاستفادة من التقنيات التي نطورها، نستطيع ابتكار منتجات تدوم لعقود كاملة وليس لمجرد سنوات قليلة فحسب".

اكتشف المزيد حول Canon Production Printing.