کدام جوهرهای فلکسو چسبندگی قوی روی فیلم‌های PE/OPP دارند؟

چرا جوهرهای استاندارد فلکسو روی فیلم‌های PE و OPP شکست می‌خورند

انرژی سطحی پایین و غیرقطبی بودن: مانع اصلی چسبندگی

لایه‌های پلی‌اتیلن (PE) و پلی‌پروپیلن جهت‌دار (OPP) به‌طور طبیعی دارای انرژی سطحی بسیار پایینی هستند، معمولاً کمتر از ۳۵ داین بر سانتی‌متر، علاوه بر اینکه از مولکول‌های غیرقطبی تشکیل شده‌اند. اکثر جوهرهای فلکسوگرافی از طریق برقراری پیوندهای قطبی عمل می‌کنند، بدین معنا که به خوبی به این مواد مبتنی بر هیدروکربن چسبیده نمی‌شوند. در صورت عدم انجام پردازش سطحی، تنها اتصالات فیزیکی ضعیفی بین جوهر و فیلم ایجاد می‌شود نه پیوندهای شیمیایی قوی. این امر منجر به مشکلاتی می‌شود که طرح‌های چاپی در حین فرآیند تولید پاک شده یا در اثر تنش‌های معمول دست‌زدن جدا می‌شوند. این مواد به دلیل خاصیت دافعه آب، تمایل دارند جوهرهای فلکسوی مبتنی بر آب را دفع کنند. در همین حال، گزینه‌های مبتنی بر حلال ممکن است در هنگام خشک شدن منقبض شوند و باعث ایجاد تنش در مرز مشترک لایه جوهر و زیرلایه شوند. برای ایجاد چسبندگی مناسب، سطوح باید حداقل به ۳۸ داین/سانتی‌متر برسند که این مقدار مطابق استانداردهای صنعتی است. متأسفانه، بیشتر فیلم‌های PE تصفیه‌نشده تنها به حدود ۳۱ داین/سانتی‌متر می‌رسند، همان‌گونه که اخیراً در مجله نوآوری در بسته‌بندی (۲۰۲۳) گزارش شده است، که توضیح می‌دهد چرا انجام پردازش‌های ویژه برای دستیابی به کیفیت چاپ مناسب ضروری باقی می‌ماند.

کمبود تر شدن و جدایش بین‌وجهی در چاپ فلکسو

مرکب‌های فلکسوگرافی اغلب در هنگام استفاده روی فیلم‌های با انرژی پایین با مشکل مواجه می‌شوند، زیرا کشش سطحی آنها معمولاً بالاتر از حد بحرانی قابل تحمل زیرلایه است. نتیجه‌ای که به دنبال آن رخ می‌دهد برای هر کسی که قبلاً با این مواد کار کرده باشد کاملاً آشکار است: مرکب به درستی روی سطح پخش نمی‌شود. بلکه به آنچه همگان اثر پوست پرتقال می‌گویند منجر می‌شود، جایی که مرکب به جای ایجاد لایه‌ای صاف و یکنواخت، به قطرات کوچکی جمع می‌شود. در سرعت‌های چاپ بالایی که در محیط‌های تولید رایج است، فضاهای بسیار ریزی بین خود مرکب و ماده پایه ایجاد می‌شود. این شکاف‌ها اجازه ورود رطوبت از هوای اطراف را می‌دهند یا نقاط تنش ایجاد می‌کنند که در نهایت منجر به ترک‌خوردگی در آینده می‌شوند. طبق تحقیقات اخیر صنعتی که توسط انجمن فنی فلکسوگرافی در سال ۲۰۲۲ منتشر شده است، حدود ۶۰ درصد از تمام مشکلات کیفی مشاهده شده روی زیرلایه‌های PE و OPP به همین مشکلات تر شدن (wetting) برمی‌گردد. بیشتر فرمول‌های استاندارد مرکب حاوی عوامل ترکنندگی کافی یا رزین‌های ویژه با دمای انتقال شیشه‌ای پایین (low glass transition temperature) مورد نیاز برای چسبیدن واقعی به این سطوح غیرقطبی و صیقلی نیستند. و این بدین معناست که محصولات پس از رسیدن به ماشین‌های بسته‌بندی در خط تولید، خیلی زود شروع به جدا شدن می‌کنند.

آماده‌سازی سطح: پیش‌تیمار حیاتی برای چسبندگی قابل اعتماد جوهر فلکسو

درمان کرونایی: هدف سطح دین (38 تا 42 دین بر سانتی‌متر) و محدودیت‌های عملی عمر نگهداری

اگر بخواهیم جوهرهای فلکسو به درستی به فیلم‌های کم‌انرژی PE و OPP بچسبند، روش تخلیه کرونا هنوز تقریباً ضروری است. آنچه در اینجا اتفاق می‌افتد این است که این فرآیند اساساً سطح فیلم را از طریق یونیزاسیون الکتریکی اکسیده می‌کند و باعث افزایش سطح داین به حدود ۳۸ تا ۴۲ داین بر سانتی‌متر می‌شود. این مقدار دقیقاً نقطه مناسب مورد نیاز برای خاصیت مرطوب‌شدن خوب جوهر است. اما یک مشکل وجود دارد. سطوح درمان‌شده تمایل به تخریب شدن با گذشت زمان دارند، به دلیل عواملی مانند حرکت زنجیرهای پلیمری و مهاجرت مواد افزودنی از سطح دور شوند. اکثر این فیلم‌ها تنها حدود ۱ تا ۸ هفته پس از درمان، خواص چسبندگی بهینه خود را حفظ می‌کنند. و حدس بزنید چه؟ دمای بالاتر نگهداری و رطوبت بالا واقعاً این فرآیند تخریب را تسریع می‌کنند. برای مدیران کارخانه، این بدین معناست که ردیابی زمان انجام درمان‌ها در مقایسه با زمان مورد نیاز برای چاپ، کاملاً حیاتی می‌شود. در غیر این صورت، خطر بروز مشکلات گران‌قیمت چسبندگی در میانهٔ چاپ‌های پرسرعت تولیدی را خواهند داشت.

تیمارهای پلاسما و شعله به عنوان جایگزین‌های با عملکرد بالا برای کاربردهای فلکسوی پیچیده

اگر درمان کرونا موثر نباشد، درمان‌های پلاسما و شعله به عنوان گزینه‌های بهتری برای کارهای دشوار چاپ فلکسو قدم برمی‌دارند. پلاسما با تاباندن گاز یونیزه به مواد، تغییرات سطحی عمیق‌تر و یکنواخت‌تری ایجاد می‌کند که سطح دین را به خوبی بالاتر از ۵۰ دین بر سانتیمتر نگه می‌دارد، حتی زمانی که با اشکال و لبه‌های پیچیده سروکار داریم. درمان شعله رویکردی کاملاً متفاوت دارد و از آتش کنترل‌شده برای سوزاندن لایه‌هایی از زیرلایه استفاده می‌کند و بنابراین به ویژه برای کار با ورق‌های ضخیم پلاستیکی و قطعات سه‌بعدی پیچیده مناسب است. چیزی که این دو روش را واقعاً از درمان معمولی کرونا متمایز می‌کند، مدت زمان طولانی‌تری است که قبل از نیاز به اعمال مجدد دوام می‌آورند، همچنین مقاومت به مراتب بهتری در برابر عواملی مانند نوسانات رطوبت و قرار گرفتن در معرض مواد شیمیایی در طول زمان دارند. شرکت‌های بسته‌بندی به شدت به این روش‌ها متکی هستند تا محصولات به درستی در فروشگاه‌های مواد غذایی و انبارها در بسته‌بندی خود باقی بمانند، در حالی که تولیدکنندگان هر زمان که برچسب‌هایشان باید در تمام شرایط سخت حمل و نقل و ذخیره‌سازی تحمل کنند، به این درمان‌ها روی می‌آورند.

فرمول‌بندی جوهر فلکسو که برای چسبندگی به PE/OPP طراحی شده است

سیستم‌های رزین: پلی‌پروپیلن کلریده (CPP)، آکریلیک‌های اصلاح‌شده و ترکیب‌های هیبریدی PU-Acrylic

راتنج‌های خاصی توسعه یافته‌اند که می‌توانند به سطوح فیلم‌های پرانرژی پایین و مشکل‌ساز بچسبند جایی که چسب‌های معمولی عمل نمی‌کنند. به عنوان مثال، پلی‌پروپیلن کلریدار (CPP). هنگام استفاده، قطبیت مبتنی بر کلر ایجاد می‌کند که در واقع پیوندهای شیمیایی را در سطح مولکولی بین CPP و موادی مانند PE یا OPP ایجاد می‌کند. این واقعاً چیزی چشمگیر است. فرمول‌های آکریلیک اصلاح‌شده چیز دیگری ارائه می‌دهند؛ آنها می‌توانند دماهای بالای ۱۳۰ درجه سانتی‌گراد را تحمل کنند که این امر آنها را برای تولید بسته‌بندی‌هایی که باید فرآیندهای ضدعفونی را تحمل کنند، ضروری می‌سازد. و نباید از ترکیبات ترکیبی PU-آکریلیک نیز غافل شد. این ترکیبات هوشمندانه با استفاده از پیوندهای عرضی اورتان، هم انعطاف‌پذیری و هم مقاومت در برابر مواد شیمیایی را فراهم می‌کنند. تولیدکنندگان مواد غذایی از این نوع چسب‌ها برای بسته‌بندی محصولات منجمد استقبال می‌کنند زیرا در طول چرخه‌های مکرر انجماد و ذوب بدون جدا شدن یا از دست دادن یکپارچگی، عملکرد مناسبی دارند.

افزاینده‌های چسبندگی و چسب‌های با دمای انتقال شیشه‌ای پایین: فراهم‌کردن انعطاف‌پذیری بدون از دست دادن کیفیت

فرمول‌بندی‌های جدید مرکب اکنون شامل مواد افزودنی بهبوددهنده چسبندگی مبتنی بر سیلان است که در سطح مولکولی به سطوح فیلم می‌چسبند و پیوندهای شیمیایی قوی بین لایه‌های مرکب و آن مواد غیرقطبی مشکل‌ساز ایجاد می‌کنند. این رزین‌های ویژه با دمای انتقال شیشه‌ای پایین (Low-Tg) حتی در دماهای زیر نقطه انجماد، تا حدود منفی ۴۰ درجه سانتی‌گراد نیز انعطاف‌پذیر باقی می‌مانند و از گسترش ترک‌ها در حین حمل و نقل محصولات جلوگیری می‌کنند. هنگامی که این اجزا به‌درستی با هم کار می‌کنند، مشکلات بلندشدگی مرکب را نسبت به مرکب‌های فلکسوگرافی معمولی تقریباً ۹۰ درصد کاهش می‌دهند. علاوه بر این، تصاویر چاپ‌شده طبق تحقیقات منتشرشده توسط انجمن فنی فلکسوگرافی در سال ۲۰۲۲، پس از صدها بار تست خمش، همچنان شفاف و تیز باقی می‌مانند. این سطح از عملکرد تفاوت واقعی در کاربردهای بسته‌بندی ایجاد می‌کند که در آن‌ها دوام نقش تعیین‌کننده دارد.

سوالات متداول

چه چیزی باعث می‌شود فیلم‌های PE و OPP برای مرکب‌های فلکسوی استاندارد چالش‌برانگیز باشند؟

فیلم‌های PE و OPP دارای انرژی سطحی پایین و مولکول‌های غیرقطبی هستند که چسبندگی جوهرهای استاندارد فلکسو را که به برهمکنش‌های قطبی وابسته‌اند، با چالش مواجه می‌کنند.

نقش کشش سطحی در مشکلات چاپ فلکسو چیست؟

مشکلات چاپ فلکسو، مانند اثر پوست پرتقال، زمانی رخ می‌دهد که کشش سطحی جوهرهای فلکسو از ظرفیت بستر بیشتر شود، باعث جلوگیری از پخش مناسب جوهر و در نتیجه منجر به لایه‌لایه شدن (دلامیناسیون) می‌شود.

پرداخت‌های سطحی چگونه چسبندگی جوهر فلکسو را بهبود می‌بخشند؟

پرداخت‌های سطحی مانند کرون، پلاسما و شعله، سطح داین را افزایش داده و چسبندگی را بهبود می‌بخشند و از مشکلاتی مانند جذب رطوبت و نقاط تنش جلوگیری می‌کنند.

پیشرفت‌های موجود در فرمول‌بندی جوهرهای فلکسو چیست؟

فرمول‌بندی جوهرهای فلکسو اکنون شامل رزین‌های تخصصی، مواد افزایش‌دهنده چسبندگی و باندرهای با دمای شیشه‌ای پایین (low-Tg) است تا چسبندگی و انعطاف‌پذیری را به ویژه روی بسترهای با انرژی پایین بهبود بخشد.