أي ألوان الفلكسو مناسبة للطباعة الجماعية لتغليف الأكواب الورقية؟

امتثال أحبار الفلكسو الآمنة للأغذية الخاصة بالأكواب الورقية

الوفاء بمتطلبات FDA 21 CFR ولوائح البلاستيك في الاتحاد الأوروبي للتلامس المباشر مع الغذاء

بالنسبة لمنتجي أكواب الورق، فإن تحقيق دقة في أحبار الفلكسوغرافي أمر بالغ الأهمية، لأنها يجب أن تلتزم بقواعد صارمة تتعلق بالتواصل مع المواد الغذائية. في جميع أنحاء الولايات المتحدة، توجد لوائح تُعرف باسم FDA 21 CFR الجزء 175.300 التي تنظم ما يحدث عندما تتلامس المواد مع الطعام. وبشكل أساسي، يجب أن تظل مستويات الحبر دون حدود معينة عند ملامسته لأطعمة مثل الوجبات الخفيفة الدهنية أو المشروبات المائية. وفي أوروبا، الوضع ليس مختلفًا كثيرًا. حيث يحدد اللائحة الخاصة بالبلاستيك EU رقم 10/2011 حدودًا صارمة لكمية المواد التي يمكن أن تنتقل من التغليف إلى المنتجات الغذائية. على سبيل المثال، تقتصر مادة المبادئ الضوئية (photoinitiators) على 0.01 ملغ لكل كيلوجرام وفقًا لاختبارات تُجرى في ظروف مشابهة للظروف الفعلية للاستخدام التي تشمل السوائل الساخنة بين 60 و90 درجة مئوية بالإضافة إلى فترات تخزين طويلة. إذا لم يمتثل الحبر بشكل صحيح، فقد تتسرب مواد كيميائية بمستويات خطرة تزيد عن 10 أجزاء في البليون، مما قد يؤدي إلى اتخاذ إجراءات ضد الشركات أو حتى إجبارها على سحب منتجاتها من الأسواق. ويقوم المصنعون الأذكياء باختبار موادهم مسبقًا باستخدام تقنية كروماتوغرافيا الغاز-مطياف الكتلة (GC-MS) للتحقق من توافق كل شيء مع المعايير، متبعين التوصيات الصادرة عن هيئات سلامة الأغذية الأمريكية والأوروبية فيما يتعلق بأساليب التحليل المناسبة.

تقييم مخاطر الهجرة مقابل تقليل المركبات العضوية المتطايرة في الطباعة الفلكسوغرافية السريعة بكميات كبيرة

تواجه عمليات الطباعة على نطاق واسع مشكلتين كبيرتين في آن واحد: منع المواد الكيميائية من الانتشار والحفاظ على مركبات المذيبات العضوية المتطايرة (VOCs) تحت السيطرة. تزداد المخاطر سوءًا أثناء عملية الطباعة الفلكسوغرافية عالية السرعة التي تتجاوز 300 متر في الدقيقة، لأنه إذا لم تُكتمل عملية التصلب، تبقى مواد تفاعلية عديدة مثل الأوليغومرات ومُعدِّلات الاستنبات الضوئي عالقة وتنتظر فقط أن تتسرب. تقلل أقلمة الحبر العامل بالأشعة فوق البنفسجية (UV) من انبعاثات المركبات العضوية المتطايرة بنسبة تتراوح بين 60 إلى 70 بالمئة مقارنةً بالخيارات التقليدية القائمة على المذيبات، لكنها تتطلب كميات دقيقة جدًا من طاقة الضوء LED، وعادة ما تكون حوالي 800 ميلي جول لكل سنتيمتر مربع أو أكثر، للوصول إلى درجة بلمرة تفوق 95 بالمئة قبل أن تبدأ أي هجرة للمواد. أما الأنظمة القائمة على الماء فليس لديها تقريبًا أي مشاكل تتعلق بالهجرة، وتزيل تمامًا قلق وجود المركبات العضوية المتطايرة، لكنها تأتي مع تحدياتها الخاصة لأنها تستغرق وقتًا أطول في التجفيف، ما يعني أن خطوط الإنتاج لا يمكنها العمل بأكثر من 250 مترًا في الدقيقة كحد أقصى، كما أن التفاصيل الدقيقة غالبًا ما تتعرض للتلف بسهولة أكبر. يعود تحقيق التوازن الصحيح إلى إيجاد النقطة المثالية بين ثلاثة عناصر رئيسية: مدى جودة تصلب المواد، والحفاظ على مستويات المركبات العضوية المتطايرة أقل من 25 غرامًا لكل متر مربع، والتأكد من أن الهجرة تبقى بأمان ضمن نصف الحد المسموح به وفقًا للمعايير التنظيمية. تعتمد معظم ورش الطباعة الحديثة الكبيرة الآن على أجهزة مطياف الطيف الضوئي المدمجة (inline spectrophotometers) إلى جانب أقلمة حبر مصممة خصيصًا ذات هجرة منخفضة تتوافق مع معايير إدارة الغذاء والدواء الأمريكية (FDA 21 CFR) ومع متطلبات الاتحاد الأوروبي بموجب التوجيه 10/2011 كجزء من سير عملها المنتظم.

أداء حبر الفلكسوغرافي المخصص للرقاقة على أنواع أوراق الأكواب

الأوراق المطلية، غير المطلية، والمغلفة بطبقة البولي إيثيلين والمرشوشة بطبقة PLA: الامتصاص، التصاق، وزيادة النقطة

تؤثر خصائص ورق أكواب القهوة تأثيرًا كبيرًا على أداء أحبار الفلكسوغرافي أثناء عمليات الطباعة الكبيرة. عند العمل مع الأوراق غير المطلية، فإنها تمتص الحبر بسرعة نسبيًا، وبالتالي يحتاج الطابعون إلى استخدام أحبار منخفضة اللزوجة وسريعة الجفاف لمنع جفاف الحبر قبل الأوان وانسداد الفوهات خلال دورات الإنتاج الكبيرة. لا تمتص الأوراق المطلية كميات كبيرة من الحبر، لكنها تأتي مع تحدياتها الخاصة التي تتطلب التحكم الدقيق في خصائص تدفق الحبر لتجنب توزيع غير متساوٍ للألوان وسمك غير منتظم للغشاء على الأسطح المطبوعة. ويتم اختيار الأوراق المغلفة ببولي إيثيلين بشكل شائع لاحتواء السوائل، ولكن تحقيق التصاق جيد يتطلب الانتباه إلى مستويات طاقة السطح. تشير الاختبارات إلى أنه عندما تتجاوز طاقة سطح هذه المواد الأساسية 38 داين/سنتيمتر، وهي حالة يتم تحقيقها عادةً من خلال المعالجة بالتيار الكهربائي (corona treatment)، فإن مقاومة التقشير تزداد بنسبة تقارب 40%. وتُعد الأوراق المطلية بـ PLA مفيدة من حيث الفوائد البيئية، لكنها تسبب صعوبات في جودة الطباعة. فالأسطح ذات الخصائص الطبيعية المقاومة للماء تؤدي إلى انتشار النقاط بنسبة أكثر بحوالي 15% مقارنة بطبقة البولي إيثيلين القياسية عند 150 خطًا في البوصة، ما يستدعي تعديل حجوم خلايا الأنيلاكس وضبط لزوجة الحبر بدقة. وما يهم حقًا وفقًا لاختبارات الانتقال ليس فقط محتوى الحبر نفسه، بل أيضًا مدى توافقه مع المادة الأساسية المطبوعة عليه، مما يبرز أهمية إجراء اختبارات شاملة للنظام بأكمله بما في ذلك المواد والأحبار وظروف المعالجة لتفادي مخاطر التلوث.

اللزوجة والثباتية العملية للحبر الفلكسي لانتاج الكمي

تحسين اللزوجة، وسلوك التدفق القصيفي، واستقرار الخزانة عند 120–180 خط في البوصة

إن إتقان الخواص الريولوجية أمر بالغ الأهمية عند إنتاج أكواب الورق بكميات كبيرة. وعند العمل بدقة تصل إلى نحو 120 حتى 180 خطًا في البوصة، يجب أن تبقى الحبر ضمن نطاقات معينة من اللزوجة لتفادي مشكلات مثل زيادة حجم النقطة (dot gain)، مع الحفاظ في الوقت نفسه على جودة الصور الواضحة. كما يتصرف الحبر بشكل مختلف تحت الضغط الميكانيكي – إذ يصبح أقل لزوجة عند التعرّض لقوى القص العالية الناتجة عن بكرات الأنيلاكس التي تدور بأكثر من 2500 دورة في الدقيقة، ثم يعود سريعًا إلى حالته الأصلية بعد انتقاله إلى السطح المستهدف. ويساعد هذا السلوك في نقل الحبر بكفاءة دون التسبب في مشكلات مثل تناثر الحبر أو تكون ضباب. ويكتسب الحفاظ على سماكة الفيلم هذه أهمية متزايدة مع ارتفاع سرعة الآلات لتتجاوز 150 مترًا في الدقيقة. أما استقرار خزان الحبر (Fountain stability) فهو أيضًا مصدر قلق كبير. ينبغي أن تكون ألوان الحبر عالية الجودة قادرة على تحمل فترات طويلة من الدوران دون أن تتغير صفاتها كثيرًا، أو تنفصل إلى مراحل مختلفة، أو تُنتج رغوة غير مرغوب فيها – وكلها عوامل يمكن أن تُحدث خللاً كبيرًا في عمليات الإنتاج التي يجب أن تستمر لطباعة ملايين الوحدات دون انقطاع. ووفقًا للبيانات الصناعية، فإن الشركات التي تقوم بضبط ملفاتها الريولوجية بدقة تشهد عادةً انخفاضًا في زيادة حجم النقطة بنسبة تتراوح بين 12٪ وقد تصل حتى 18٪ مقارنة بالسوائل النيوتونية التقليدية. كما أنها تميل إلى الاستمرار في التشغيل لفترات أطول قبل الحاجة إلى فترات صيانة، ما يتيح أحيانًا تمديد عمليات الإنتاج بنحو 30٪. وتنعكس هذه التحسينات مباشرةً في تحسين معدلات الناتج وجودة الألوان بشكل أكثر اتساقًا عبر دفعات كبيرة من المنتجات المطبوعة.

أنظمة الحبر الفلكسوغرافية البديلة: المفاضلة بين الأنواع المعالجة بالأشعة فوق البنفسجية والأنواع القائمة على الماء

اختيار حبر الفلكسو المناسب للإنتاج الضخم لأكواب الورق هو توازن دقيق يواجهه المصنعون بين خيارات الأحبار القابلة للعلاج بالأشعة فوق البنفسجية وأنظمة الأحبار التقليدية القائمة على الماء. ما الذي يجعل أحبار الأشعة فوق البنفسجية جذابة إلى هذا الحد؟ إنها تجف فورًا تقريبًا عند تعريضها لضوء الأشعة فوق البنفسجية، مما يعني أن المطبوعات يمكن أن تعمل بسرعة أكبر بنسبة 30 إلى 40 بالمئة مقارنةً بنظيراتها القائمة على الماء. علاوة على ذلك، تقلل هذه الأحبار من استهلاك الطاقة بنحو النصف، وفقًا للبيانات الصناعية. كما أن زمن الجفاف السريع يساعد في التحكم بمشاكل تمدد النقاط عند إعدادات تتراوح بين 120 و180 خطًا في البوصة، ويحافظ على دقة تسجيل الطباعة حتى أثناء التشغيل الإنتاجي الطويل. ولكن هناك جانبًا يستحق النظر. يتطلب البدء بتقنية الأشعة فوق البنفسجية استثمارًا كبيرًا مقدمًا لشراء آلات العلاج المتخصصة مثل مصابيح LED أو البخار الزئبقي. ولا ينبغي نسيان الجانب الإداري أيضًا؛ إذ يجب على المصنّعين إجراء اختبارات شاملة حول انتقال المواد المُحسِّبة للضوء وفقًا لقواعد إدارة الغذاء والدواء الأمريكية (FDA) (الجزء 175.300 من اللائحة 21) ومعايير الاتحاد الأوروبي (EU 10/2011). وهذه الفحوصات المتعلقة بالامتثال ليست بمهمة بسيطة.

لا تطلق الأحبار القائمة على الماء مركبات عضوية متطايرة (VOCs) إطلاقاً، وعادةً ما تكون أقل تكلفة من حيث تعديل المعدات الحالية، مما يجعلها جذابة للمنشآت التي تهتم بجودة الهواء الداخلي والامتثال لمعايير الصحة والسلامة البيئية (EHS). توفر الجيل الجديد من الأحبار الهجينة المحفزة مقاومة كيميائية أفضل وسرعات تجفيف أسرع مقارنة بالخيارات التقليدية، لكنها لا تزال تستغرق وقتًا أطول بنسبة 15 إلى 20 بالمئة تقريبًا مقارنة بأنظمة الأشعة فوق البنفسجية (UV). ويمكن أن يؤدي هذا إلى إبطاء العمليات بشكل كبير عند محاولة تحقيق أهداف الإنتاج المرتفعة التي تبلغ حوالي 20 ألف كوب في الساعة أو أكثر. أما بالنسبة للطباعة مباشرة على الأسطح التي تتلامس مع الطعام، فإن الأحبار القائمة على الماء عادةً ما تمثل خطر انتقال أقل بشكل عام، خاصة عند استخدامها مع راتنجات وأصباغ منخفضة الانتقال والحاصلة على الشهادات المناسبة. ومع ذلك، فإن اختيار أحد هذه الخيارات ليس أمراً بسيطاً يخضع للحسابات الرياضية فقط. يجب على المنشأة أن تُقيّم حجم الإنتاج الفعلي، وأنواع المواد التي تقوم بالطباعة عليها، واللوائح التنظيمية السارية في أسواقها، ومدى جديتها تجاه أهداف الاستدامة قبل اتخاذ قرار بشأن الخيار الأنسب لوضعها الخاص.

قسم الأسئلة الشائعة

ما هو التزام حبر الفلكسو للأكواب الورقية؟

يشير التزام حبر الفلكسو للأكواب الورقية إلى ضمان أن يكون الحبر المستخدم آمنًا على الاتصال المباشر مع الطعام من خلال الالتزام بلوائح مثل FDA 21 CFR ولوائح البلاستيك الأوروبية.

كيف يختلف حبر التصلب بالأشعة فوق البنفسجية عن حبر الفلكسو القائم على الماء؟

يُجفف حبر التصلب بالأشعة فوق البنفسجية فورًا عند التعرض للضوء فوق البنفسجي ويوفر سرعات طباعة سريعة، في حين لا يطلق الحبر القائم على الماء مركبات عضوية متطايرة ولكنه يستغرق وقتًا أطول ليجف.