Η επιλογή του σωστού ιξώδους είναι κρίσιμης σημασίας για τα εκτυπωτικά μελάνια flexo όταν οι μηχανές λειτουργούν σε ταχύτητες άνω των 400 μέτρων ανά λεπτό. Τα περισσότερα μελάνια βασισμένα σε διαλύτες λειτουργούν καλά σε ιξώδες περίπου 50 έως 150 centipoise, καθώς βρίσκονται στο εύρος που τα επιτρέπει να ρέουν σωστά, παρέχοντας παράλληλα στήριξη στα χρώματα χωρίς να καθιζάνουν. Τα UV μελάνια που στερεοποιούνται με υπεριώδη ακτινοβολία χρειάζονται πιο πυκνή σύσταση, συνήθως μεταξύ 80 και 200 cP, ώστε να μην ξεκινά η στερεοποίηση πολύ νωρίς στους κυλίνδρους της μηχανής. Τα υδατικά μελάνια αποδίδουν καλύτερα σε χαμηλότερα ιξώδη, περίπου 20 έως 80 cP, καθώς τους επιτρέπουν να απορροφηθούν γρήγορα από πλαστικές μεμβράνες, καθώς τα υλικά αυτά δεν απορροφούν πολύ υγρασία. Μελέτες που δημοσιεύθηκαν από το MDPI το 2020 έδειξαν ότι η απόκλιση από τα συνιστώμενα εύρη οδηγεί σε προβλήματα, με αύξηση της εμφάνισης dot gain από 15% έως 25%, κάτι που επηρεάζει σημαντικά την ευκρίνεια των τελικών εκτυπώσεων.
Η διάτμηση είναι ουσιαστικά η στιγμή κατά την οποία ένα υλικό γίνεται λιγότερο συνεκτικό ή πιο ρέον όταν εφαρμόζεται δύναμη σε αυτό. Αυτή η ιδιότητα επιτρέπει στα φλεξογραφικά μελάνια να κινούνται εύκολα μέσα από εκτυπωτικό εξοπλισμό σε υψηλές ταχύτητες, χωρίς να χάνουν το σχήμα τους μόλις φτάσουν στην επιφάνεια εκτύπωσης. Για παράδειγμα, τα UV φλεξογραφικά μελάνια μειώνουν συνήθως το πάχος τους κατά περίπου 40 έως 60 τοις εκατό, όταν εκτίθενται σε δυνάμεις διάτμησης που υπερβαίνουν τα 5.000 αντίστροφα δευτερόλεπτα. Αυτό κάνει τη διαφορά ώστε να επιτυγχάνονται καθαρές γραμμές εκτύπωσης και μειώνεται η ενόχληση από ψεκασμούς μελανιού, που γίνονται πρόβλημα όταν οι εκτυπωτές λειτουργούν με ταχύτητα μεγαλύτερη από 600 μέτρα ανά λεπτό. Σύμφωνα με ορισμένες πρόσφατες δοκιμές που δημοσιεύθηκαν πέρυσι στο ScienceDirect, οι εκτυπωτές που ρυθμίζουν προσεκτικά τις ιδιότητες διάτμησης των μελανιών τους, καταλήγουν να σπαταλούν περίπου 18 τοις εκατό λιγότερο υλικό συνολικά, σε σχέση με αυτό που συμβαίνει με τα συμβατικά μελάνια.
Για να λειτουργεί καλά η υψηλής ταχύτητας εκτύπωση με flexo, χρειάζεται όλα τα εξαρτήματα να δουλεύουν μαζί χωρίς πρόβλημα, συμπεριλαμβανομένου του συστήματος μέτρησης της μελάνης, των σωστών προδιαγραφών του ανίλοξ κυλίνδρου και των πλακών καλής ποιότητας. Όταν οι εκτυπωτές χρησιμοποιούν αυτούς τους ανίλοξ κυλίνδρους 250 έως 400 γραμμών ανά ίντσα μαζί με τις κλειστές λεπίδες, αντιμετωπίζουν περίπου 30% λιγότερα προβλήματα με τις αλλαγές στην ιξώδης της μελάνης. Αυτό διατηρεί το πάχος της μελανοστιβάδας σχεδόν σταθερό, μέσα σε ±0,1 μικρόμετρο της μέσης τιμής. Επίσης, δοκιμές σε διάφορα τυπογραφεία έχουν δείξει κάτι ενδιαφέρον. Οι υδατικές μελάνες που εφαρμόζονται με πάχος περίπου 12 έως 15 μικρόμετρα ελέγχουν την κέρδος τελείας σε επίπεδο κάτω του 8%, ακόμα και σε ταχύτητες μέχρι 450 μέτρα ανά λεπτό. Αυτό είναι πολύ καλύτερο από τις μη βελτιστοποιημένες διαμορφώσεις, όπου η κέρδος τελείας μπορεί να φτάσει ακόμα και στο 22%. Η προσαρμογή των ιδιοτήτων της μελάνης ώστε να ταιριάζουν με τον τρόπο λειτουργίας της μηχανής κάνει πραγματική διαφορά. Οι περισσότεροι κατασκευαστές αναφέρουν ότι η σταθερότητα του χρώματος διατηρείται σε επίπεδο μικρότερο του 2% κατά τη διάρκεια μεγάλων παραγωγικών σειρών σε μέγιστες ταχύτητες.
Ο τρόπος με τον οποίο διαμορφώνεται ένα έντυπο έχει σημαντική επίδραση στην ταχύτητα στέγνωματός του καθώς και στη συνολική απόδοση της εκτυπωτικής μηχανής. Αυτό εξαρτάται κυρίως από το είδος των ρητινών που χρησιμοποιούνται, την ταχύτητα εξάτμισης των διαλυτών και την ισορροπία των διαφόρων πρόσθετων. Πρόσφατες εξελίξεις δείχνουν ότι τα σύγχρονα συστήματα βασισμένα σε διαλύτες χρησιμοποιούν ρητίνες χαμηλού ιξώδους, οι οποίες απελευθερώνουν τους διαλύτες τους περίπου 22% πιο γρήγορα σε σχέση με τις παλαιότερες συνθέσεις, σύμφωνα με την Έκθεση Τάσεων Συσκευασίας 2023. Τα υδατοδιαλυτά έντυπα έχουν σημειώσει ακόμη μεγαλύτερη πρόοδο, επιτυγχάνοντας περίπου 35% πιο γρήγορους χρόνους στέγνωματος χάρη στους σταθερούς πολυμερισμούς pH που περιέχουν. Αυτές οι εξελίξεις σημαίνουν ότι υπάρχει πολύ μικρότερη πιθανότητα για σχηματισμό λιμνάζοντος εντύπου όταν η ταχύτητα λειτουργίας ξεπερνά τα 400 μέτρα το λεπτό. Οι εκτυπωτικές επιχειρήσεις μπορούν να λειτουργούν συνεχόμενες 8ώρες βάρδιες με ελάχιστες διακοπές, καθώς το απόβλητο από προβλήματα στέγνωματος πλέον πέφτει κάτω από το μισό τοις εκατό.
Οι τελευταίες εξελίξεις στις τεχνολογίες στερεοποίησης UV, δέσμης ηλεκτρονίων (EB) και LED μετέβαλαν τον τρόπο με τον οποίο τα μελάνια στερεοποιούνται σχεδόν ακαριαία μέσω χημικών αντιδράσεων που ενεργοποιούνται από το φως. Στην περίπτωση της UV τυπογραφίας flexo, τα μελάνια αυτά σχηματίζουν τυπικά ισχυρούς δεσμούς εντός περίπου μισού δευτερολέπτου μετά την επίδραση φωτεινών κυμάτων μεταξύ 200 και 450 νανομέτρων. Αυτό επιτρέπει στους τυπογράφους να παράγουν υλικά με εντυπωσιακές ταχύτητες περίπου 750 μέτρων την ημέρα, χωρίς να παραμορφώνεται ή να καταστρέφεται το υποκείμενο υλικό. Όσον αφορά την αποδοτικότητα, τα συστήματα LED καταναλώνουν περίπου 60% λιγότερη ενέργεια σε σχέση με τα παλιά λαμπτήρια υδραργύρου, σύμφωνα με πρόσφατη έρευνα της RadTech το 2024. Υπάρχει επίσης κι ένα άλλο πλεονέκτημα με την τεχνολογία EB, καθώς δεν απαιτεί καθόλου τους χημικούς ενεργοποιητές, κάτι που την καθιστά ιδιαίτερα κατάλληλη για συσκευασία τροφίμων, όπου οι κανονιστικές προδιαγραφές ασφαλείας είναι πολύ αυστηρές.
Η σωστή θερμική ξήρανση έχει μεγάλη σημασία όταν πρόκειται να εκτελέσετε εκτύπωση με βάση διαλυτών σε υψηλές ταχύτητες, ειδικά αν θέλουμε να παραμείνουμε μέσα στους αυστηρούς περιβαλλοντικούς κανονισμούς. Πολλές σύγχρονες εκτυπωτικές μηχανές διαθέτουν πλέον έξυπνα συστήματα ξήρανσης που περιλαμβάνουν αυτό που ονομάζεται αναγεννητικοί θερμικοί οξειδωτές ή RTOs για συντομία. Αυτά τα συστήματα καταφέρνουν να ανακτήσουν περίπου το 85% της θερμότητας από τα καυσαέρια. Αυτή η προσέγγιση είναι καλή γιατί καταστρέφει σχεδόν όλα τα VOCs με αποτελεσματικότητα 99,9%, επιπλέον μειώνοντας τα έξοδα ενέργειαςς κατά 18 έως 22 δολάρια την ώρα σύμφωνα με κάποιες βιομηχανικές εκθέσεις από πέρυσι. Και το καλύτερο; Αυτή η διάταξη λειτουργεί εξαιρετικά ακόμη και όταν οι μηχανές λειτουργούν σε εντυπωσιακές ταχύτητες 600 μέτρων το λεπτό, πληρούντας όλα τα πρότυπα εκπομπών της ΕΕ χωρίς κόπο.
Τα μελάνια Flexo προσφύονται καλά σε αυτά τα δύσκολα πλαστικά χαμηλής επιφανειακής ενέργειας, όπως η πολυαιθυλένιο που έχει επιφανειακή τάση περίπου 35-38 mN/m και η πολυπροπυλένιο στα 29-31 mN/m, χάρη στην ειδικά σχεδιασμένη χημεία των ρητινών. Όταν τα συγκρίνουμε με την εκτύπωση σε χαρτί ή κοντραπλακέ, τα πλαστικά χρειάζονται πραγματικούς χημικούς δεσμούς αντί για απλή μηχανική σύνδεση. Γι' αυτό το λόγο, οι σύγχρονες συνταγές μελανιών περιλαμβάνουν συχνά τροποποιημένους πολυουρεθάνες που σχηματίζουν δεσμούς με τα ίδια τα μόρια του πλαστικού. Ορισμένοι κατασκευαστές έχουν επίσης σημειώσει μεγάλη πρόοδο με ρητίνες βασισμένες σε ακρυλικά. Αυτές μπορούν να μειώσουν τη γωνία επαφής τόσο πολύ, ώστε το μελάνι να εξαπλώνεται σωστά στην επιφάνεια ακόμα και χωρίς επεξεργασία με κορόνα. Έρευνες σχετικά με την πρόσφυση στην εκτύπωση Flexo έχουν επιβεβαιώσει ότι αυτό λειτουργεί πολύ καλά στην πράξη σε διάφορες εφαρμογές.
Παράγοντας | Επιθυμητό Εύρος | Επίδραση στην πρόσφυση |
---|---|---|
Επιφανειακή ενέργεια (μετά την επεξεργασία) | ≥40 mN/m | Επιτρέπει την εξάπλωση και την πρόσφυση της μελάνης |
Δόση κορώνας | 8–12 W·min/m·² | Οξειδώνει την επιφάνεια για να σχηματιστούν πολικές ομάδες |
Γυάλινη μετάβαση ρητίνης (Tg) | -10°C έως 25°C | Ισορροπεί ευκαμψία και αντοχή στη θερμοκρασία |
Όταν το πολυπροπυλένιο υποβάλλεται σε επεξεργασία κορώνας, η επιφανειακή του ενέργεια αυξάνεται στα 45-50 mN/m, καθώς η διαδικασία προσθέτει υδροξυλικές και καρβονυλικές ομάδες στην επιφάνεια. Αυτό καθιστά πολύ πιο εύκολη τη χημική πρόσφυση των υλικών. Για εκτύπωση με νερό σε εύκαμπτες πλακέτες, οι κατασκευαστές χρησιμοποιούν συχνά ακρυλικούς συμπολυμερισμούς που έχουν αριθμό οξέος μεταξύ 80 και 120 mg KOH ανά γραμμάριο. Αυτά βοηθούν στη δημιουργία ισχυρότερων δεσμών μέσω υδρογονομεσογειακών αλληλεπιδράσεων. Τα συστήματα βασισμένα σε διαλύτες ακολουθούν εντελώς διαφορετική προσέγγιση. Συνήθως αναμιγνύουν συστατικά πολυεστέρα και πολυουρεθάνης, όπου περίπου το 20-35% του υλικού περιέχει υδροξυλικές ομάδες. Όταν συνδυαστούν με σκληρυντικά ισοκυανικών κατά την ξήρανση, αυτά τα μείγματα παράγουν πολύ ανθεκτικές επιφάνειες που διαρκούν περισσότερο στις εκτυπωμένες επιφάνειες.
Τα εκτυπωτικά μελάνια Flexo προσφέρουν καλή πρόσφυση σε υλικά όπως PET/PE και επιστρωμένα υλικά BOPP/CPP, διατηρώντας βαθμό πρόσφυσης περίπου 4B σύμφωνα με το πρότυπο ASTM D3354, όταν χρησιμοποιούνται οι ειδικές διπλές μεθόδους στερεοποίησης. Τα εκδοχές UV flexo είναι επίσης αξιόλογες, διατηρώντας περίπου το 98% της πρόσφυσής τους ακόμη και μετά από τρεις ημέρες παραμονής σε συνθήκες 60 βαθμών Κελσίου και υγρασίας κοντά στο 95%. Αυτό επιτυγχάνεται διότι δημιουργούν δικτυωτές δομές με τις επιστρώσεις εκχύλισης. Όσον αφορά τα διαλυτικά μελάνια νιτροκυτταρίνης, αυτά λειτουργούν πολύ καλά σε σάκους ψησίματος (retort). Αντέχουν πάνω από 500 δοκιμές κάμψης χωρίς να αποτυγχάνουν, κάτι που είναι αξιοσημείωτο. Συμβαίνει αυτό διότι οι ρητίνες διαθέτουν το κατάλληλο βαθμό ευκαμψίας, με ελαστικό μέτρο που κυμαίνεται από 1,2 έως 1,8 GPa σε θερμοκρασία περιβάλλοντος.
Η επίτευξη καλών αποτελεσμάτων από την τυπογραφία σε υψηλές ταχύτητες σημαίνει την επιλογή του κατάλληλου ιξώδους μελανιού, ώστε να ταιριάζει στον τρόπο λειτουργίας της μηχανής. Πρόσφατες ερευνητικές εργασίες στην ρεολογία έδειξαν κάτι ενδιαφέρον για τα μελάνια UV flexo. Όταν αυτά τα μελάνια βρίσκονται στην περιοχή 90 έως 120 centipoise, εμφανίζουν την καλύτερη απόδοση με ανιλοξ κυλίνδρους μεταξύ 600 και 1.200 γραμμών ανά ίντσα, σύμφωνα με μια μελέτη του περασμένου έτους. Τι κάνει αυτόν τον συνδυασμό αποτελεσματικό; Ο τρόπος με τον οποίο τα μελάνια αραιώνουν υπό διατμητική τάση τους επιτρέπει να ρέουν ομαλά καθώς οι πλάκες τυπογραφίας ενώνονται γρήγορα. Ταυτόχρονα, διατηρούν καθαρές ακμές και αιχμηρές κουκκίδες, κάτι που είναι πολύ σημαντικό όταν αναπαράγονται λεπτομερείς εικόνες ή κείμενο.
Όταν λειτουργεί σε ταχύτητα άνω των 600 μέτρων την λεπτή, ο διαλύτης πρέπει να εξατμίζεται ταχύτερα από 0,8 γραμμάρια ανά τετραγωνικό μέτρο ανά δευτερόλεπτο για να αποφεύγονται προβλήματα εκτύπωσης. Σύμφωνα με το Packaging Frontiers της περσινής χρονιάς, νέα συστήματα ρητίνης έχουν μειώσει τα προβλήματα ατμοποίησης της μελάνης κατά περίπου 42%. Αυτά τα συστήματα λειτουργούν καλύτερα επειδή δημιουργούν ισχυρότερη συνοχή μεταξύ των σωματιδίων, έτσι ώστε η μελάνη να μην διασπάται όταν υποβάλλεται στις έντονες φυγοκεντρικές δυνάμεις κατά τη διάρκεια της εκτύπωσης. Οι πιο πρόσφατες υβριδικές μορφολογίες καταφέρνουν να συνδυάσουν γρήγορες ιδιότητες στέγνωματος με καλή ρευστική σταθερότητα. Αυτό σημαίνει ότι οι εκτυπωτές μπορούν να διατηρούν την ποιότητα της παραγωγής ακόμη και όταν οδηγούν τις μηχανές στα όριά τους, σε αυτές τις εξαιρετικά υψηλές ταχύτητες, χωρίς να θυσιάζεται η συνέπεια σε μεγάλες παραγωγικές διαδικασίες.
Μια μεγάλη εταιρεία αναψυκτικών πρόσφατα έφτασε σχεδόν το 98,6% χρόνο λειτουργίας της μηχανής, αφού προχώρησε στη χρήση αυτών των ειδικών υβριδικών υπεριώδους και βαφών flexographic με βάση το διαλύτη, οι οποίες λειτουργούσαν στα 610 μέτρα το λεπτό. Η νέα προσέγγιση με διπλή ξήρανση μείωσε την κατανάλωση ενέργειας του φούρνου κατά 37%, κάτι αρκετά εντυπωσιακό αν ληφθεί υπόψη ότι οι διαφορές στα χρώματα παρέμειναν κάτω από 0,3% καθ' όλη τη διάρκεια των 18ωρων βάρδιών. Αυτό αποδεικνύει ότι, όταν οι κατασκευαστές διαθέτουν τον κατάλληλο χρόνο για να ταιριάξουν σωστά τις βαφές τους με τις δυνατότητες της πολυτυπικής, μπορούν να επιτύχουν εξαιρετικές ταχύτητες χωρίς να ανησυχούν για αποκλίσεις στα χρώματα ή προβλήματα με διαφορετικά υλικά. Το συμπέρασμα; Η έξυπνη ολοκλήρωση κάνει τη διαφορά ανάμεσα στο να περνάς απλώς τη μέρα σου και στο να ξεχωρίζεις πραγματικά στην παραγωγή.
Χάρη στις βελτιώσεις στην τεχνολογία των ρητινών και στις μεθόδους ξήρανσης με υπέρυθρα, οι σημερινές υδατοδιαλυτές εκτυπωτικές μελάνια flexo μπορούν πραγματικά να αντεπεξέλθουν στην ταχύτητα ξήρανσης των μελανιών που βασίζονται σε διαλύτες. Ορισμένες νεότερες συνθέσεις λειτουργούν επίσης πολύ καλά, ξεραίνονται σε πολυαιθυλενικές μεμβράνες σε λιγότερο από 0,3 δευτερόλεπτα και εκπέμπουν περίπου τα μισά επιβλαβή χημικά στην ατμόσφαιρα σε σχέση με τις παλαιότερες εκδοχές, σύμφωνα με πρόσφατη έκθεση της βιομηχανίας με τίτλο Sustainable Printing Solutions του 2024. Η προσπάθεια για πιο πράσινα προϊόντα φαίνεται πως αποδίδει αποτελέσματα. Μόνο πέρυσι, η ευρωπαϊκή αγορά για τα είδη αυτά μελανιών εμφάνισε αύξηση περίπου 11% ετησίως, σύμφωνα με στοιχεία της Market Data Forecast για το 2024.
Ολοένα και περισσότεροι κατασκευαστές στρέφονται σε υβριδικά συστήματα στεγνώματος που συνδυάζουν UV, EB και LED τεχνολογία, καθώς αυτά μειώνουν το κόστος ενέργειας και βοηθούν στην τήρηση των διαρκώς μεταβαλλόμενων κανονισμών. Μπορείτε να εξετάσετε τις ρυθμίσεις UV-LED που λειτουργούν στα 450 μέτρα το λεπτό – αυτές μειώνουν κατά προσέγγιση 40% την κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας σε σχέση με τα παλιά λαμπτήρια ερμού. Υπάρχει επίσης το στέγνωμα με ηλεκτρονική δέσμη (EB) που εξαλείφει τους επιβλαβείς φωτοαρχικούς παράγοντες, καθιστώντας το εξαιρετική επιλογή για υλικά συσκευασίας τροφίμων που δεν μπορούν να ανεχτούν χημικά. Το καλύτερο; Αυτά τα συνδυασμένα συστήματα λειτουργούν πολύ γρήγορα σε διάφορα υλικά, όπως σε φιλμ BOPP και πλαστικά PET, χωρίς να επηρεάζουν την ταχύτητα της παραγωγικής διαδικασίας.
Τα έξυπνα μελάνια δημιουργούν κύματα στη βιομηχανία της εκτύπωσης αυτές τις μέρες. Αναφερόμαστε σε πράγματα όπως τα μελάνια ασφαλείας που αλλάζουν χρώμα και στις ειδικές συνταγές που λειτουργούν με QR κώδικες. Αυτά συνδέονται πλέον με ψηφιακές πολυγραφικές μηχανές, ώστε οι εκτυπωτές να μπορούν να ρυθμίζουν τις παραμέτρους εν κινήσει κατά τη διάρκεια γρήγορων παραγωγικών διαδικασιών. Ορισμένα δοκιμαστικά έργα έχουν δείξει περίπου 15% λιγότερα απόβλητα μελάνια όταν χρησιμοποιούνται συστήματα τεχνητής νοημοσύνης που ουσιαστικά μαντεύουν πότε θα ενεργοποιηθούν επόμενες πλάκες εκτύπωσης. Η πλήρης ενσωμάτωση της ψηφιακής τεχνολογίας με τις παραδοσιακές μεθόδους εκτύπωσης προσφέρει στους εκτυπωτές flexo πραγματικό πλεονέκτημα στην επεξεργασία συσκευασιών που απαιτούν διαφορετικά δεδομένα, χωρίς σημαντική επιβράδυνση. Οι περισσότερες ρυθμίσεις μπορούν να διατηρήσουν ταχύτητες κοντά στα 800 μέτρα το λεπτό, ακόμη και με όλα αυτά τα έξυπνα χαρακτηριστικά ενσωματωμένα.
Τα συνιστώμενα εύρη ιξώδους για τα μελάνια φλεξογραφίας ποικίλλουν ανάλογα με τον τύπο: Τα μελάνια βασισμένα σε διαλύτη θα πρέπει να είναι μεταξύ 50 έως 150 centipoise, τα μελάνια που στερεοποιούνται με UV μεταξύ 80 έως 200 centipoise και τα μελάνια βασισμένα σε νερό μεταξύ 20 έως 80 centipoise.
Η διατμητική συμπεριφορά είναι αποφασιστικής σημασίας, διότι επιτρέπει στα μελάνια να κινούνται εύκολα μέσα από εξοπλισμό υψηλής ταχύτητας χωρίς να χάνουν το σχήμα τους, κάτι που εξασφαλίζει καθαρές εκτυπώσεις και μειώνει τα απόβλητα.
Η ταχύτητα στεγνώματος του μελανιού επηρεάζεται σε μεγάλο βαθμό από τη σύστασή του, ιδιαίτερα από τον τύπο των ρητινών, των διαλυτών και των πρόσθετων που χρησιμοποιούνται, τα οποία μπορούν σημαντικά να επηρεάσουν την αποδοτικότητα της πολυγραφικής μηχανής και να οδηγήσουν σε ταχύτερο στέγνωμα.
Τα υβριδικά συστήματα στερεοποίησης που συνδυάζουν τεχνολογίες UV, EB και LED προσφέρουν αυξημένη αποτελεσματικότητα, μειωμένη κατανάλωση ενέργειας και συμμόρφωση με τους περιβαλλοντικούς κανονισμούς, καθιστώντας τα εξαιρετικά επωφελή για εκτυπωτικές εγκαταστάσεις υψηλής ταχύτητας.