Hvordan vælger man gravureblæk, der er velegnet til forskellige substratmaterialer?

Forståelse af substrategenskaber og deres indflydelse på ydeevnen af gravureblæk

Rollen af substrattypen for vedhæftning og holdbarhed af gravureblæk

Sådan fungerer gravuretrykfarve i høj grad af, hvilket materiale den trykkes på. Når der arbejdes med porøse materialer som almindeligt papir, trænger farven faktisk ind i overfladen på grund af små huller, der suger den ind via kapillæraktion, og derved opstår en slags mekanisk forankring. Situationen ændrer sig fuldstændigt, når der arbejdes med ikke-porøse overflader såsom plastfolier. Her skal farven tilsvarende fastgøres kemisk, hvilket betyder, at polymermolekylerne rent faktisk skal danne en molekylær binding med det materiale, de printes på. Så har vi metalliske folier, hvor trykning stiller helt egne krav. Disse materialer kræver specielt formulerede farver, som kan bøje og strækkes under efterfølgende produktionsprocesser uden at briste eller revne på grund af foldning, formning eller andre efterfølgende trykområder.

Almindelige underlagmaterialer i gravuretryk: Papir, plastfolier og metalfolier

• PAPER : Kræver hurtigtørrende farver for at undgå udsmudging (35–45 dyne/cm overfladeenergi)
• BOPP/PET-folier : Kræver opløsningsmiddebaserede blækker (overfladeenergi ≥ 38 dyne/cm efter behandling)
• Aluminiumsfolier : Bruger specialblækker med termisk stabilitet op til 160 °C

Overfladeenergi og porøsitet: Hvordan de påvirker blækvådning og binding

Materialer med overfladeenergi under 36 dyne/cm, som f.eks. almindelig upolymret ethylen, der ikke er behandlet, frastøder generelt standard gravureblækker. Et materials porøsitet bestemmer, hvor dybt blækket trænger ind i det. F.eks. kan avispapir optage mellem 12 og 18 gram pr. kvadratmeter blæk, mens belagte kartonmaterialer typisk optager kun 4 til 6 gram pr. kvadratmeter. God vådning opnås bedst, når overfladespændingen af blækket ligger cirka 2 til 5 millinewton pr. meter under det, som underlaget selv har i overfladeenergi. Denne forskel sikrer en passende vedhæftning uden overdreven blækophobning.

Udfordring: Dårlig blækvedhæftning på materialer med lav overfladeenergi, som PE og PP

Ubearbejdede polyolefinfilm (28–31 dyne/cm) udgør ca. 60 % af alle vedhæftningsfejl ved tryk i gravure. Koronabehandling øger PP's overfladeenergi til 40–44 dyne/cm, hvilket forbedrer blæknedfæstningen med op til 300 %. Flammebehandling er en holdbar alternativ metode, der bevarer overfladeenergien over 38 dyne/cm i 8–12 uger under normale lagervilkår.

Centrale kriterier for at matche gravureblæk til substratets egenskaber

Vedhæftning, tørringshastighed og fleksibilitet: Nøglekrav til ydeevnen

At opnå gode resultater ved tryk i dybtryk afhænger virkelig af at få blankegenskaberne rigtige. Når det kommer til vedhæftning, kræver forskellige materialer forskellige tilgange. Porøse papirer fungerer bedst med blæk, der kan trænge ind i dem gennem kapillarvirkning, men plastfolier er en helt anden sag. Disse kræver specielle polære harpikser, der faktisk danner en kemisk binding med overfladen. Tørretiden er også en vigtig faktor. Papir tørrer typisk inden for et sekund eller deromkring, hvilket betyder, at vi skal bruge opløsningsmidler, der tager tid på at fordampe. Metallfolier er derimod helt anderledes og kræver noget, der hærder så hurtigt som muligt. Og så er der fleksibilitet, man skal tage højde for. For elastiske materialer som PE-folier, skal blækket kunne strækkes sammen med materialet uden at briste. De fleste fagfolk søger efter blæk, der kan klare mindst 3 % udstrækning, før de begynder at revne, når materialet deformeres.

Afhængighed af blankeformulering ift. underlagets absorption og termiske stabilitet

Denne justering forhindrer fejl som fligdannelse på belagte papirer eller opløsningsmiddelbehov i flerlagsfilm. For varmeseglede emballager skal blækket tåle 120–140 °C i varmetunneller uden at miste farven.

Ydelseskrav: Slipbesværlighed, slidstyrke og trykhårdhed

For industrielle applikationer skal ydeevnen være solid. Gravure-trykfarver skal tåle mindst 500 cyklusser på Sutherland-rubtestere i henhold til ASTM D5264-standarder. De bør heller ikke vise mere end 10 % slid efter 1.000 cyklusser i Taber-slidtests. Når det kommer til UV-stabilitet, skal sammensætningerne bevare farvekonstans, selv efter at have været udsat for lys i 500 timer. Delta E-værdien bør forblive under 2,0, hvilket i bund og grund betyder, at farverne ikke ændrer sig markant fra deres oprindelige udseende – noget der er særlig vigtigt for produkter, der anvendes udendørs. Madpapir er en helt anden udfordring. Trykfarverne her skal forblive intakte, selv efter steriliseringsprocesser ved 121 grader Celsius og 15 psi tryk i en halv time. Og selvfølgelig skal de overholde alle regler i FDA 21 CFR afsnit 175.300 om materialer til direkte kontakt med fødevarer.

Valg af harpiks og pigment til optimal kompatibilitet mellem trykfarve og underlag

Effektiv dykrulleskrivning kræver præcis justering mellem blankekemi og substratfysik. Valg af passende harpiks og pigmenter sikrer god vedhæftning, skarp gengivelse og lang levetid.

Typer af harpiks til højtydende substrater: PET, OPP og porøse film

Polyurethanbaserede harpikser foretrækkes til polyester (PET) og orenteret polypropylen (OPP) på grund af deres kemiske modstand og fleksibilitet. Modificerede acrylatcopolymerer har vist 98 % bevarelse af forbindelsesstyrke efter termisk cyklus på ikke-porøse overflader. Nitrocelluloseharpikser er fortsat udbredt til metalliske folier, hvor hurtig tørring og høj glans er afgørende.

Strategier for pigmentdispersion i vandbaserede dykrulleskrivningsblæsker på porøs papir

I vandbaserede systemer sikrer pigmentpartikler under 5¼m effektiv penetration i papirfibre uden udblanding. Avanceret maling med zirkoniumoxiddyrker opnår 95 % dispergeringseffektivitet, hvilket understøtter konstant farve ved højhastighedsløb og reducerer blugforbrug med 15–20 % i forhold til konventionelle metoder.

Carbon black-struktur og dens indvirkning på blupenetration og farvestyrke

Højstrukturerede carbon blacks (aggregatstørrelse: 200–300 nm) leverer overlegent lysabsorption og opnår L*-værdier under 1,5 på sortdensitetsskalaer. Deres forgrenede morfologi forbedrer bluoverførsel fra gravureceller, samtidig med at overpenetration minimeres – afgørende for skarp prikaftrykning på belagt papir.

Vandbaserede versus opløsningsmiddelbaserede gravureblus: Vurdering af egnethed af underlag

Fordele ved vandbaserede blus til papir- og kartonunderlag

Vandbaserede gravurefarver er blevet det foretrukne valg til tryk på papir- og kartonmaterialer på grund af deres miljømæssige fordele og effektivitet. Disse farver indeholder omkring 60 til 70 procent vand, hvilket reducerer udledningen af flygtige organiske forbindelser med op til 85 procent i forhold til traditionelle opløsningsmiddelbaserede alternativer. Deres lave viskositet på mellem 50 og 150 millipascal sekunder gør det muligt for dem at trænge ind i de porøse fibre i papirprodukter, hvilket resulterer i ensartet farveoverflade på trykfladerne, samtidig med hurtig tørring ved temperaturer mellem 80 og 100 grader Celsius. En anden stor fordel er, at disse farver er helt uden lugt og overholder både FDA-standarder og EU-regulativer vedrørende direkte kontakt med fødevarevarer, hvilket gør dem særligt velegnede til emballageapplikationer, hvor fødevaresikkerhed er en afgørende prioritet for producenter.

Hvorfor opløsningsmiddelbaserede farver yder bedst på ikke-porøse plastfolier

Gravure-ink som er baseret på opløsningsmidler, holder virkelig godt til materialer som polypropylen (PP) og polyethylen (PE)-folier, når der anvendes specifikke blanding af harper og opløsningsmidler. Når de påføres, nedbryder almindelige opløsningsmidler såsom ethylacetat eller toluen midlertidigt overfladen af disse folier. Når disse opløsningsmidler tørre i ca. 10 til måske op til 30 sekunder ved temperaturer mellem 60 og 80 grader Celsius, efterlader de små forankringspunkter, som hjælper med at fastgøre blækket bedre. Hele denne mekanisme virker imod det, der kaldes lav overfladeenergi, som typisk ligger mellem ca. 28 og 31 dynes per centimeter. Resultatet? Trækstyrketal, der overstiger 2,5 newton pr. 15 millimeter. For dem, der arbejder med glansende metalliserede PET-overflader, bevarer disse opløsningsmidler-baserede løsninger den glatte finish, samtidig med at de forhindrer blækket i at løbe eller sprede sig, hvor det ikke skal være.

Additiver, der forbedrer ydeevnen af vandbaserede blæk

Tre additivkategorier forbedrer funktionaliteten af vandbaserede blæk:

1. Overfladeaktive stoffer (0,5–1,5%) : Nedsætter overfladespænding fra 72 mN/m til 35–40 mN/m, hvilket forbedrer benætning på PE/PP-folier
2. Tyktstoffer (xanthangummi-derivater) : Justerer viskositet til 80–300 mPa·s for kontrolleret inktopsætning på belagte plader
3. Skumhæmmere (silicone/polyglykol-blends) : Forhindrer mikrobobledannelse under højhastighedsprint (300–500 m/min)

Nyeste innovationer inkluderer nano-silica-additiver, der øger slidasbestandighed med 40 % på voksbelagte materialer.

Trend: Bæredygtig emballage driver eko-inkes anvendelse

Markedet for bæredygtig emballage vokser med en CAGR på 7,2 % frem til 2030, og vandbaserede inker anvendes nu i 38 % af gravureapplikationer. Ledende virksomheder specificerer stigende grad inker med >95 % biologisk nedbrydelige komponenter og <5 % additiver indeholdende APEO. Ifølge en undersøgelse fra FlexTech Alliance fra 2023 reducerer hybrid UV-vand-systemer energiforbruget med 30 %, samtidig med at holdbarheden opretholdes på genanvendt PET.

Forbedring af inkedhæsion gennem overfladebehandlinger og kemiske forbedringer

Corona- og plasma-behandlinger: Øger overfladeenergien for bedre farvebinding

Overfladeenergien spiller en stor rolle for, hvor godt farven holder, især på de udfordrende plastmaterialer med lav energi som polyethylen (PE) og polypropylen (PP). Ved corona-behandling anvendes der højspænding på materialet, hvilket skaber et ozonrigt miljø, der ændrer overfladekemi. Denne proces kan øge overfladespændningen fra 30 til 45 dynes per centimeter afhængigt af betingelserne. Ved plasma-behandling ledes en gas gennem elektriske felter, hvilket danner ioner, der faktisk ændrer substratmolekylerne selv. Dette gør overflader meget lettere at blive vådnet, så trykkerier opnår bedre resultater med korrekt farvebinding, selv på disse udfordrende ikke-porøse filmmaterialer, som ofte anvendes i emballageindustrien i dag.

Adhæsionsfremmer og primer til polyethylen- og polypropylenfilm

Kemiske primerer løser adhæsionsproblemer på PE og PP. Silanbaserede forbedringsmidler skaber kovalente bindinger mellem underlaget og blækket, hvilket øger peelingstyrken med 30–40 %. Til fødevaresikre anvendelser tilbyder vandbaserede primerer et miljøvenligt alternativ uden kompromis for bindingsstyrke.

Kombination af overfladebehandling med funktionelle tilsætningsstoffer til holdbare tryk

Integrerede tilgange giver de bedste resultater: plasma-behandlede aluminiumsfolier, trykt med UV-bæstige gravurblækker, bevarer 95 % af farvestyrken efter 500 timers accelereret vejrudsathed. Ved at inkorporere glideadditiver (0,5–1,5 %) reduceres friktionskoefficienten med 40 %, hvilket beskytter trykkene mod slitage under transport og håndtering.

FAQ: Ofte stillede spørgsmål

Hvad påvirker gravurblækkets adhæsion og holdbarhed?

Gravurblækkets adhæsion og holdbarhed påvirkes af type underlag, overfladeenergi, porøsitet, valg af passende blæk samt overfladebehandlinger såsom corona- eller plasma-behandlinger.

Hvilke almindelige underlag bruges i gravurprint?

Almindelige bærematerialer inkluderer papir, BOPP/PET-folier og aluminiumsfolier, hver med specifikke krav til blækformulering for at sikre optimal vedhæftning og ydeevne.

Hvorfor er overfladeenergi vigtig i dykrulletryk?

Overfladeenergi påvirker, hvor godt blækket vider og binder sig til et bæremateriale. Bærematerialer med høj overfladeenergi har typisk bedre blækkevedhæftning sammenlignet med dem med lav overfladeenergi.

Hvordan adskiller opløsningsmiddelbaserede blækker sig fra vandbaserede blækker?

Opløsningsmiddelbaserede blækker er bedre egnet til ikke-porøse bærematerialer som plastfolier på grund af deres stærke vedhæftning og hurtige tørring. Vandbaserede blækker foretrækkes til porøse bærematerialer som papir på grund af deres miljømæssige fordele.

Hvilken rolle spiller tilsatsstoffer for ydeevnen af vandbaserede blækker?

Tilsatsstoffer som overfladeaktive stoffer, tyktgøringsmidler og skumhæmmere forbedrer ydeevnen af vandbaserede blækker ved at forbedre viding, viskositet og bobleforebyggelse.