EN
Γιατί Τα Συνηθισμένα Εύκαμπτα Μελάνια Αποτυγχάνουν σε Φιλμ PE και OPP
Χαμηλή Επιφανειακή Ενέργεια και Μη Πολικότητα: Το Βασικό Εμπόδιο Πρόσφυσης
Τα φιλμ πολυαιθυλενίου (PE) και προσανατολισμένου πολυπροπυλενίου (OPP) έχουν εξ ορισμού πολύ χαμηλή επιφανειακή ενέργεια, συνήθως κάτω από 35 δυνά ανά εκατοστό, και επιπλέον αποτελούνται από μη πολικά μόρια. Οι περισσότερες εκτυπωτικές μελάνες flexographic λειτουργούν δημιουργώντας δεσμούς μέσω πολικών αλληλεπιδράσεων, γεγονός που σημαίνει ότι δεν προσφύονται καλά σε αυτά τα υδρογονάνθρακες υλικά. Όταν δεν εφαρμόζεται επιφανειακή επεξεργασία, προκύπτουν μόνο ασθενείς φυσικές συνδέσεις αντί για ισχυρούς χημικούς δεσμούς μεταξύ της μελάνης και του φιλμ. Αυτό οδηγεί σε προβλήματα όπου οι εκτυπωμένοι σχεδιασμοί ξεφλουδίζουν κατά την επεξεργασία ή αποκολλώνται όταν εκτίθενται σε κανονικές μηχανικές τάσεις χειρισμού. Αυτά τα υλικά τείνουν να απωθούν τις μελάνες flexo βασισμένες σε νερό λόγω των υδροφοβικών χαρακτηριστικών τους. Παράλληλα, οι επιλογές με διαλύτες μπορούν να συρρικνώνονται καθώς στεγνώνουν, δημιουργώντας τάση στη διεπιφάνεια μεταξύ του στρώματος της μελάνης και του υποστρώματος. Για να επιτευχθεί καλή πρόσφυση, οι επιφάνειες πρέπει να φτάσουν τουλάχιστον τα 38 δυνά/cm σύμφωνα με τα βιομηχανικά πρότυπα. Δυστυχώς, τα περισσότερα μη επεξεργασμένα φιλμ PE φτάνουν μόνο τα 31 δυνά/cm, όπως αναφέρθηκε πρόσφατα στο Packaging Innovation Journal (2023), κάτι που εξηγεί γιατί είναι απαραίτητες ειδικές επεξεργασίες για την επίτευξη καλής ποιότητας εκτύπωσης.
Έλλειψη Υγρανσίας και Διεπιφανειακή Αποφλοίωση στην Εκτύπωση Flexo
Τα μελάνια flexo συχνά αντιμετωπίζουν δυσκολίες όταν εφαρμόζονται σε φιλμ χαμηλής ενέργειας, καθώς η επιφανειακή τάση τους τείνει να είναι υψηλότερη από ό,τι μπορεί να αντέξει το υπόστρωμα στο κρίσιμο σημείο του. Το αποτέλεσμα είναι προφανές για όλους όσους έχουν δουλέψει με αυτά τα υλικά: το μελάνι δεν εξαπλώνεται σωστά στην επιφάνεια. Αντ' αυτού, εμφανίζεται αυτό που όλοι αποκαλούν «φαινόμενο φλούδας πορτοκαλιού», όπου το μελάνι συρρικνώνεται σε μικρές σταγόνες αντί να δημιουργήσει το λείο και ομοιόμορφο στρώμα που επιθυμούμε. Στις υψηλές ταχύτητες εκτύπωσης που είναι συνηθισμένες στα περιβάλλοντα παραγωγής, δημιουργούνται μικροσκοπικοί χώροι ανάμεσα στο μελάνι και το ίδιο το υλικό. Αυτά τα κενά επιτρέπουν την είσοδο υγρασίας από τον περιβάλλοντα αέρα ή δημιουργούν σημεία έντασης που τελικά οδηγούν σε προβλήματα ρωγμών. Σύμφωνα με πρόσφατη έρευνα του κλάδου που δημοσιεύθηκε από την Flexographic Technical Association το 2022, περίπου το 60 τοις εκατό όλων των προβλημάτων ποιότητας που παρατηρούνται σε υποστρώματα PE και OPP οφείλεται ακριβώς σε αυτά τα προβλήματα βρεχόμενου. Οι περισσότερες συνήθεις συνταγές μελανιών απλώς δεν περιέχουν αρκετούς παράγοντες βρεχόμενου ή εκείνους τους ειδικούς δεσμευτές με χαμηλή θερμοκρασία μετάβασης γυαλιού που απαιτούνται για να προσφύγουν πραγματικά σε αυτές τις λείες, μη πολικές επιφάνειες. Και αυτό σημαίνει ότι τα προϊόντα θα αρχίσουν να αποκολλώνται πολύ νωρίς μόλις φτάσουν στις μηχανές συσκευασίας στο εργοστάσιο.
Προετοιμασία Επιφάνειας: Κρίσιμη Προ-Επεξεργασία για Αξιόπιστη Συνάφεια Μελανιών Flexo
Επεξεργασία με Κόρωνα: Στόχος Επίπεδο Dyne (38–42 dynes/cm) και Πρακτικά Όρια Διάρκειας Ζωής
Η μέθοδος της διάσπασης κόρωνας είναι ακόμη σχεδόν απαραίτητη αν θέλουμε οι εκτυπωτικές μελάνες flexo να προσφύονται σωστά σε αυτά τα φιλμ χαμηλής ενέργειας PE και OPP. Αυτό που συμβαίνει εδώ είναι ότι η διαδικασία ουσιαστικά οξειδώνει την επιφάνεια του φιλμ μέσω ηλεκτρικής ιονισμού, αυξάνοντας έτσι τα επίπεδα dyne στα 38-42 dynes ανά cm. Αυτό είναι στην πραγματικότητα το ιδανικό εύρος που απαιτείται για καλές ιδιότητες βρεχτικότητας μελάνης. Αλλά υπάρχει ένα πρόβλημα. Οι επεξεργασμένες επιφάνειες τείνουν να καταστρέφονται με την πάροδο του χρόνου λόγω φαινομένων όπως η κίνηση της αλυσίδας πολυμερούς και η μετανάστευση πρόσθετων μακριά από την επιφάνεια. Τα περισσότερα από αυτά τα φιλμ διατηρούν τις καλύτερες ιδιότητες συνάφειας για περίπου 1 έως 8 εβδομάδες μετά την επεξεργασία. Και ξέρετε τι; Οι υψηλότερες θερμοκρασίες αποθήκευσης και η υψηλότερη υγρασία επιταχύνουν πραγματικά αυτή τη διαδικασία υποβάθμισης. Για τους διευθυντές εργοστασίων, αυτό σημαίνει ότι η παρακολούθηση των χρονικών στιγμών που έγιναν οι επεξεργασίες σε σχέση με τις χρονικές στιγμές που απαιτούνται για εκτύπωση γίνεται απολύτως κρίσιμη. Διαφορετικά, κινδυνεύουν να αντιμετωπίσουν ακριβά προβλήματα συνάφειας ακριβώς στη μέση παραγωγικών διαδικασιών υψηλής ταχύτητας.
Πλασματικές και Φλογοποίησης Επεξεργασίες ως Υψηλής Απόδοσης Εναλλακτικές για Απαιτητικές Εφαρμογές Flexo
Αν η επεξεργασία με κόρωνα δεν αρκεί, οι επεξεργασίες με πλάσμα και φλόγα αποτελούν καλύτερες επιλογές για δύσκολες εργασίες τυπογραφίας flexo. Το πλάσμα λειτουργεί δημιουργώντας ιονισμένο αέριο που «χτυπά» τα υλικά, προκαλώντας πολύ βαθύτερες και ομοιόμορφες επιφανειακές αλλαγές, διατηρώντας τα επίπεδα dyne πολύ πάνω από 50 dynes ανά εκατοστό, ακόμη και σε περίπλοκα σχήματα και περιγράμματα. Η επεξεργασία με φλόγα ακολουθεί εντελώς διαφορετική προσέγγιση, χρησιμοποιώντας ελεγχόμενη φωτιά για να «κάψει» ορισμένα στρώματα του υποστρώματος, κάνοντάς την ιδιαίτερα κατάλληλη για παχιά πλαστικά φύλλα και περίπλοκα τρισδιάστατα εξαρτήματα. Αυτό που διακρίνει πραγματικά αυτές τις δύο μεθόδους από τη συνηθισμένη επεξεργασία με κόρωνα είναι η διάρκεια ζωής τους πριν χρειαστεί επανεφαρμογή, καθώς επίσης και η αντοχή τους σε μεταβολές υγρασίας και έκθεση σε χημικά στο πέρασμα του χρόνου. Οι εταιρείες συσκευασίας βασίζονται σε αυτές για προϊόντα που πρέπει να παραμένουν σωστά σφραγισμένα σε σούπερ μάρκετ και αποθήκες, ενώ οι κατασκευαστές τις χρησιμοποιούν όταν οι ετικέτες τους πρέπει να παραμένουν στερεωμένες υπό δύσκολες συνθήκες μεταφοράς και αποθήκευσης.
Εύκαμπτες Συνθέσεις Μελανιών Μηχανής για Πρόσφυση σε PE/OPP
Συστήματα Ρητίνης: Χλωριούχο Πολυπροπυλένιο (CPP), Τροποποιημένα Ακρυλικά και Υβριδικά PU-Aκρυλικά
Έχουν αναπτυχθεί ειδικές ρητίνες για να προσφύονται σε εκείνες τις δύσκολες, χαμηλής ενέργειας επιφάνειες φιλμ, όπου οι συνηθισμένες κόλλες απλώς δεν λειτουργούν. Πάρτε για παράδειγμα το χλωριούχο πολυπροπυλένιο (CPP). Όταν εφαρμόζεται, προσθέτει χλωριούχα πολικά μόρια που δημιουργούν πραγματικά χημικούς δεσμούς σε μοριακό επίπεδο ανάμεσα στο CPP και υλικά όπως το PE ή το OPP. Είναι αρκετά εντυπωσιακό. Οι τροποποιημένες ακρυλικές συνθέσεις προσφέρουν κάτι εντελώς διαφορετικό, καθώς αντέχουν σε θερμοκρασίες άνω των 130 βαθμών Κελσίου, κάνοντάς τις απαραίτητες για τη δημιουργία συσκευασιών που πρέπει να επιβιώσουν διαδικασίες αποστείρωσης. Αλλά μην ξεχνάμε ούτε τους υβριδικούς PU-ακρυλικούς. Αυτοί οι έξυπνοι συνδυασμοί ενώνουν την ευελιξία με την αντίσταση στα χημικά, χάρη στους ουρεθανικούς διασυνδετήρες. Οι κατασκευαστές τροφίμων τα προτιμούν για τη συσκευασία κατεψυγμένων προϊόντων, καθώς παραμένουν ανέπαφα κατά τη διάρκεια επαναλαμβανόμενων κύκλων κατάψυξης-απόψυξης, χωρίς να ξεφλουδίζουν ή να χάνουν την ακεραιότητά τους.
Προωθητές Συνάφειας και Δεσμευτικά με Χαμηλό Tg: Εξασφαλίζοντας Ευελιξία Χωρίς Υποχωρήσεις
Οι σύγχρονες συνθέσεις μελανιών περιλαμβάνουν προωθητές συνάφειας βασισμένους σε σιλάνια, οι οποίοι προσκολλώνται στις επιφάνειες των φιλμών σε μοριακό επίπεδο, δημιουργώντας ισχυρούς χημικούς δεσμούς ανάμεσα στα στρώματα μελανιού και σε εκείνα τα δύσκολα μη πολικά υλικά. Αυτοί οι ειδικοί ελαστικοί συνδετικοί παράγοντες με χαμηλό σημείο γυαλώδους μετάβασης (Tg) παραμένουν εύκαμπτοι ακόμα και όταν η θερμοκρασία πέφτει κάτω από το σημείο πήξης, μέχρι και στους -40 βαθμούς Κελσίου, πράγμα που εμποδίζει τη διάδοση ρωγμών κατά τη μεταφορά των προϊόντων. Όταν αυτά τα συστατικά λειτουργούν σωστά, μειώνουν τα προβλήματα αποκόλλησης του μελανιού κατά περίπου 90% σε σύγκριση με τα συνηθισμένα εκτυπωτικά μελάνια flexo. Επιπλέον, οι εκτυπωμένες εικόνες παραμένουν καθαρές και ακριβείς μετά από εκατοντάδες δοκιμές κάμψης, σύμφωνα με έρευνα που δημοσιεύθηκε από το Flexographic Technical Association το 2022. Αυτού του είδους η απόδοση κάνει πραγματική διαφορά σε εφαρμογές συσκευασίας όπου η ανθεκτικότητα είναι κρίσιμη.
Συχνές ερωτήσεις
Τι κάνει τα φιλμ PE και OPP δύσκολα για τα συνηθισμένα μελάνια flexo;
Τα πλαστικά PE και OPP έχουν χαμηλή επιφανειακή ενέργεια και μη πολικά μόρια, γεγονός που δυσκολεύει την πρόσφυση των συνήθων εκτυπωτικών μελανιών flexo, τα οποία βασίζονται σε πολικές αλληλεπιδράσεις.
Ποιος είναι ο ρόλος της επιφανειακής τάσης στα προβλήματα εκτύπωσης flexo;
Τα προβλήματα εκτύπωσης flexo, όπως το φαινόμενο «φλούδας πορτοκαλιού», εμφανίζονται όταν η επιφανειακή τάση των μελανιών flexo υπερβαίνει τη δυναμικότητα του υποστρώματος, με αποτέλεσμα την ανεπαρκή εξάπλωση του μελανιού και την αποφλοίωση.
Πώς βελτιώνουν οι επιφανειακές επεξεργασίες την πρόσφυση των μελανιών flexo;
Οι επιφανειακές επεξεργασίες, όπως η κορωνόσκονση, η πλάσμα και η φλόγωση, αυξάνουν τα επίπεδα dyne, βελτιώνοντας την πρόσφυση και μειώνοντας προβλήματα όπως η απορρόφηση υγρασίας και τα σημεία τάσης.
Ποιές είναι οι πρόσφατες εξελίξεις στις συνταγές μελανιών flexo;
Οι συνταγές μελανιών flexo περιλαμβάνουν πλέον ειδικές ρητίνες, προωθητές πρόσφυσης και δεσμευτικές ουσίες χαμηλού Tg για βελτίωση της πρόσφυσης και της ευελιξίας, ιδιαίτερα σε δύσκολα υποστρώματα χαμηλής ενέργειας.