EN
Proč běžné vodné hlubotiskové barvy selhávají na plastech – základy přilnavosti a smáčivosti
Neshoda povrchové energie: PET, PP a BOPP vs. požadavky vodou ředitelných barev
Hodnoty povrchové energie běžných plastových obalových materiálů, jako je PET (polyethylentereftalát), PP (polypropylen) a BOPP (biaxiálně orientovaný polypropylen), se typicky pohybují pod 35 mN/m, což je výrazně pod hodnotou 40 mN/m potřebnou k tomu, aby vodné hlubotiskové barvy správně smáčely povrch a přilnuly. Voda sama o sobě má poměrně vysoké povrchové napětí kolem 72 mN/m, takže když se setká s těmito nízkoenergetickými plasty, vzniká dojem okamžitého stahování z kontaktu. Tyto hladké plastové povrchy jsou zásadně odlišné od papíru nebo lepenky, protože nemají drobné póry či drsné místa, ve kterých by mohla barva skutečně najít oporu. Proto se běžné vodné barvy namísto rovnoměrného rozprostření po povrchu jednoduše odvalí. Bez vhodné adheze tištěné obrázky prostě nepřežijí běžné manipulační a dopravní procesy.
Kritické režimy poruch: Tvorba kapel, odstavování a neúplný přenos vrstvy
Rozdíl v povrchové energii přímo způsobuje tři klíčové provozní poruchy:
- Tvoření kapek : barva se shlukuje do samostatných kapiček namísto vytvoření rovnoměrných vrstev, což má za následek nerovnoměrné pokrytí.
- Odvalování : částečně přilnavá barva se během schnutí stahuje zpět, čímž odhaluje holý podklad a narušuje neprůhlednost a bariérovou funkci.
-
Nekompletní přenos : gravírovací buňky uvolňují barvu nepravidelně pod tlakem tiskárny, což vede ke stínění a ztrátě jemných detailů.
Souhrnně tyto vady zvyšují míru odpadu až o 25 % kvůli nutnosti přetisků a neplánovaným výpadkům – což je obzvláště problematické na rychloběžných linkách pro potravinářské balení, kde nespojité barevné filmy také narušují těsnost uzávěru a zajištění trvanlivosti.
Inovace pryskyřic umožňující vodné hlubotiskové tisky pro plast
Akrylátové, polyuretanové a hybridní disperze: vyvážení přilnavosti, pružnosti a odolnosti proti otěru
Dnešní vodné hlubotiskové barvy pro plastové materiály závisí na speciálně navržených pryskyřicových systémech, které zvládají obtížnou rovnováhu mezi přilnavostí, ohebností a trvanlivostí. Akrylové disperze velmi dobře působí při vazbě na obtížné povrchy, jako jsou fólie BOPP a PET, protože mají přímo integrované tyto speciální skupiny na povrchu a navíc vytvářejí vrstvy ideální pro dobré přilnutí. Dále existují polyuretanové pryskyřice, které dodávají tisku pružnost a odolnost vůči chemikáliím – což je velmi důležité, když se obaly ohýbají, mačkají během výroby nebo podléhají drsné manipulaci při přepravě. Když výrobci kombinují akryláty s polyuretany v hybridních formulacích, dosáhnou optimálního výsledku – tisku odolného vůči různým reálným namáháním. Tyto moderní systémy barev dokáží přenést více než 90 procent barvy na plasty upravené koronovým výbojem (alespoň 40 mN/m povrchového napětí) a stále splňují přísné požadavky FDA 21 CFR a nařízení EU 10/2011 pro bezpečnost styku s potravinami, i když jsou vyrobeny s nízkým obsahem těkavých látek (VOC) a musí odolávat poškození třením při běžném používání.
Příprava povrchu a integrace lisu připravené pro proces
Optimalizace koronové úpravy: dosažení stabilních hodnot dyne >40 mN/m pro konzistentní přenos inkoustu
Korónový výboj zůstává preferovaným postupem při přípravě PET, PP a BOPP na vodné aplikace hlubotiskového tisku. Při tomto procesu dochází k oxidaci povrchu polymeru, čímž vznikají požadované polární funkční skupiny. Tyto změny zvyšují hladinu dyn požadovanou nad kritickou hranicí 40 mN/m, která je v podstatě minimem nutným pro správné smáčení inkoustem a jeho přenos bez problémů. Většina úprav zvýší povrchovou energii o něco mezi 15 až 25 mN/m, ale existuje jedna nevýhoda. Účinky nejsou trvalé. Pokud jsou fólie ponechány samy sobě nebo skladovány příliš dlouho, jejich hodnoty obvykle klesnou pod hranici 38 mN/m, což vede k různým problémům, jako je zaoblování inkoustu a špatná adheze. Proto nyněkteré provozy provádějí testy povrchové energie v reálném čase spolu s automatickou regulací výkonu. Toto uspořádání udržuje úroveň úpravy stabilní během celé výrobní série i střídání směn. Balící společnosti uvádějí snížení tiskových vad přibližně o 70 %, když tento systém implementují, i když výsledky se mohou lišit v závislosti na kvalitě zařízení a dovednostech obsluhy.
Sušení, vytvrzování a řízení tahového napětí u rychloběžných hlubotiskových tiskových strojů
Správné zpracování po přenosu je velmi důležité při práci s vodně disperzními barvivy na tepelně citlivých plastových materiálech. Systémy vícezónového infračerveného sušení, které pracují přibližně mezi 60 až 80 stupni Celsia, pomáhají rychle, ale opatrně odstranit vlhkost, aniž by docházelo ke zkreslení materiálu. Zároveň pevné řízení tahového napětí udržuje během celého procesu stabilitu a udržuje tahové zatížení pásu v rozmezí zhruba půl newtonu na čtvereční milimetr. Celé zařízení zahrnuje synchronizované přítlačné válce spolu se speciálními nízkoodporovými vedeními, které výrazně snižují problémy s protažením. To umožňuje zachovat přesnou registrační přesnost i při vysokých rychlostech nad 200 metrů za minutu. Pokud jde o dobu sušení, obvykle se počítá s dobou přibližně jedna sekunda, což umožňuje úplné křížové vazby jak akrylových, tak polyuretanových pojiv. Výsledkem jsou povrchy odolné více než 500 cyklům tzv. double rub testu podle norem ASTM, a to při zachování recyklovatelnosti materiálů a jejich kompatibility s dalšími následnými výrobními kroky.
Shoda, bezpečnost a udržitelnost obalů z plastů ve styku s potravinami
Testování migrace a soulad s předpisy (EU 10/2011, FDA 21 CFR) pro vodné hlubotiskové barvy
Vytváření vodných hlubotiskových inkoustů vhodných pro plasty přicházející do styku s potravinami vyžaduje důkladné testování migrace podle nařízení EU (EU) č. 10/2011 a norem FDA 21 CFR Part 175-177. Tyto extrakční testy napodobují reálné podmínky použití tím, že měří, kolik různých látek může migrovat do simulantů potravin za různých podmínek teploty, délky a plochy kontaktu. Důležité jsou také materiály, protože PET, PP a BOPP nejsou pórovité a tedy látky snadno neabsorbují. To znamená, že veškerá migrace probíhá pouze na povrchové vrstvě, což činí volbu formulace a přilnavost inkoustu rozhodujícími faktory. Regulační orgány v poslední době výrazně zpřísnili požadavky. Například FDA nyní vyžaduje, aby byly hladiny detekce těžkých kovů a neočekávaných látek označovaných jako NIAS pod jednou částicí na miliardu. Mezitím evropské směrnice zdůrazňují nutnost úplného sledování každé složky, včetně přísad a katalyzátorů. Dodržování předpisů už není jen otázkou chemického složení. Výrobci musí zajistit, aby tyto inkoustové fólie po provedení sterilizačních procesů, ohřevu v mikrovlnné troubě nebo uložení v chladicích prostředích stále plně fungovaly. Tím se zajišťuje bezpečnost spotřebitelů při konzumaci výrobků zabalených v těchto materiálech a podporují se také recyklační úsilí kompatibilitou se stávajícími systémy nakládání s odpady.
Sekce Často kladené otázky
Q1: Proč selhávají standardní vodné hlubotiskové barvy na plastových površích?
A: Standardní vodné hlubotiskové barvy selhávají na plastu, protože tyto materiály mají nízkou povrchovou energii, což způsobuje smáčení barev nebo jejich stahování a špatnou adhezi.
Q2: Jaké inovace pomáhají vodným hlubotiskovým barvám přilnavat na plast?
A: Inovace v oblasti pryskyřic, jako jsou akrylátové, polyuretanové a hybridní disperze, zajišťují lepší adhezi, flexibilitu a odolnost, čímž barvy činí vhodnými pro plastové povrchy.
Q3: Jak zlepšuje koronová úprava přilnavost barev?
A: Koronová úprava oxiduje povrch polymerů, zvyšuje dynamické jednotky (dyne) a povrchovou energii, čímž vytváří lepší podmínky pro přilnavost barev.
Q4: Jak se provádějí testy migrace pro předpisy týkající se barev?
A: Testy migrace simulují podmínky použití, aby změřily migraci látek z barev do modelových potravin, čímž zajišťují soulad s normami EU a FDA.