400 метр минутына жететін басып шығару құрылғыларын пайдаланған кезде, флексо бояуының тиісті тұтқырлығын алу ең маңызды болып табылады. Көбінесе еріткіш негізіндегі бояулар 50-ден 150 сантипуаз дейінгі аралықта жақсы жұмыс істейді; бояу құрамындағы пигменттер шөкпей, қажетті дәрежеде ағып отыратын осы тұтқырлық деңгейі ең тиімдісі болып саналады. Ультракүлгін сәулелермен күркісуге ұшырайтын бояулардың қоюырақ болуы керек, әдетте 80-ден 200 сПс дейін, басып шығару құрылғысының валоктарында ерте күркісуін болдырмау үшін. Су негізіндегі бояулар төменгі тұтқырлықта, шамамен 20-80 сПс аралығында жақсы әрекет етеді, өйткені олар пластик пленкаларына тез сіңіп кетуге мүмкіндік береді, себебі осындай материалдар ылғалды нашар сіңіреді. 2020 жылы MDPI тарапынан жарияланған зерттеулер осы ұсынылатын аралықтан ауытқыса, нүктелердің ұлғаюы 15%-дан 25%-ға дейін артады, соған байланысты соңғы басылған өнімнің анықтығы бұзылады.
Қатты қысқарту – бұл негізінен материалға күш түсірген кезде оның тұтқырлығының немесе ағыстығының азаюы. Бұл қасиет флексографиялық бояу заттарының жоғары жылдамдықпен басып шығару құрылғылары арқылы оңай қозғалып, басып шығару бетіне түскен кезде пішінін сақтауға мүмкіндік береді. Мысалы, УК-сәулелерге тұрақты флексографиялық бояу заттары 5000 секунд⁻¹ артық болатын қырғыш күштерге ұшыраған кезде өз қалыңдығын 40-60 пайызына дейін азайтады. Бұл 600 метр минутына артық жылдамдықпен жұмыс істейтін басып шығару қондырғыларында таза сызықтарды басып шығару мен қу келетін бояу бүркіштерін азайту үшін өте маңызды. Өткен жылы ScienceDirect-те жарияланған кейбір соңғы зерттеулерге сәйкес, бояу заттарының қатты қысқару қасиеттерін дәл баптау материалды пайдалануды жалпы алғанда стандартты бояу заттарымен салыстырғанда 18 пайызға дейін азайтады.
Жоғары жылдамдықты флексо баспадан дұрыс пайдалану үшін қажетті компоненттердің барлығы жұмыс істеп, үйлесімді болуы керек: бояу өлшеу жүйесі, дұрыс анилокстық валдың сипаттамалары және сапалы баспа пластиналары. Баспагерлер 250-ден 400 дейінгі сызықтар дюйміне анилокстық валдарды және тұйық дәлдеу пышақтарын пайдаланған кезде, бояу тұтқырлығының өзгеруіне байланысты мәселелер шамамен 30 пайызға азаяды. Бұл бояу қабатының қалыңдығын тұрақты ұстап тұрады, көбінесе плюс немесе минус 0,1 микрометр аралығында. Бірнеше баспа залдарында жүргізілген өрістік сынақтар қызықты нәтиже көрсетті. Суға негізделген бояулар 12-ден 15 микрометр қалыңдықта жақсылап басылып шығарылса, 450 метр минутына дейінгі жылдамдықпен жұмыс істеу кезінде де нүктелік ұлғаю 8 пайыздан төмен болып қалады. Бұл оптимизацияланбаған жүйелерде болатын нәтижеге қарағанда анағұрлым жақсы, онда нүктелік ұлғаю 22 пайызға дейін жетуі мүмкін. Баспа машинасының жұмыс істеу тәртібіне бояу қасиеттерін сәйкестендіру нақты айтарлықтай айырмашылық жасайды. Өндірушілердің көпшілігі жоғары жылдамдықпен ұзақ өндіріс жұмыстары кезінде түс біркелкілігі 2 пайыздан аз ауытқуын байқаған.
Бояу құрамының түрі кептіру жылдамдығына және басып шығару қондырғысының жалпы жұмыс істеуіне үлкен әсер ететінін білу керек. Бұл негізінен қандай смолалар пайдаланылғанына, еріткіштердің булану жылдамдығына және әртүрлі қоспалардың тепе-теңдігіне байланысты. Соңғы жетістіктер 2023 жылғы Қаптап өнімдері туралы есепте көрсетілгендей, қазіргі заманғы еріткіш негізіндегі жүйелер ескі формулалармен салыстырғанда өз еріткіштерін 22 пайызға тезірек бөліп шығаратынын көрсетті. Су негізіндегі бояулар одан да үлкен қадам жасады, олар 35 пайызға тезірек кептіру нәтижесіне қол жеткізді, себебі олар тұрақты pH полимерлерін қамтиды. Бұл жетістіктер 400 метр минуттан астам жылдамдықпен жұмыс істеген кезде бояу тамшыларының пайда болу ықтималдығын күрт азайтты. Қазіргі кезде кепкіш ақауларынан пайда болатын қалдықтар 0,5 пайыздан төмен болғандықтан, басып шығару цехтары тәулігіне 8 сағат үздіксіз жұмыс істеуі мүмкін.
Ультракүлгін (UV), электронды сәуле (EB) және LED күріштік технологияларының соңғы жетістіктері бояу құрамындағы химиялық реакцияларды жарық арқылы тез қатты затқа айналдыру процесін тамаша өзгертті. Ультракүлгін флексографиялық баспада қолданылатын бояулар жарық толқындары 200-ден 450 нанометрге дейінгі диапазонда әсер еткен кезде, әдетте шамамен жарты секунд ішінде берік байланыстар құрайды. Бұл баспа құрылғыларына материалдың бетіне ешқандай әсер етпей, минутына шамамен 750 метр жылдамдықпен шығарып алуға мүмкіндік береді. Әрине, тиімділік тақырыбын жалғастырсақ, 2024 жылғы RadTech-тің соңғы зерттеулеріне сәйкес, LED жүйелері көне сынап буларының шамдарына қарағанда шамамен 60 пайыз кем қуат тұтынады. EB технологиясында тағы бір артықшылық бар, себебі оған химиялық инициаторлар мүлдем қажет емес, бұл қауіпсіздік нормалары өте қатаң тамақ өнімдерін орау үшін ерекше тиімді.
Термиялық кептіруді дұрыс орындау еріткіш негізіндегі флексо басып шығаруды жоғары жылдамдықпен жүргізуде үлкен рөл атқарады, әсіресе қатаң экологиялық шектеулерді сақтау қажет болған жағдайда. Көптеген заманауи баспа станоктары қазір қайта өңдеуші термиялық тотықтырғыштар немесе қысқаша айтқанда RTO деп аталатын ақылды кептіру жүйелерімен жабдықталған. Бұл жүйелер шығарынды газдардан шамамен 85 пайыз жылу энергиясын қайта пайдалануды қамтамасыз етеді. Бұл әдістің ең жақсы жағы – ол 99,9% тиімділікпен шамамен барлық ЛОС-тарды жояды, сонымен қатар энергия шығындарын сағатына шамамен 18-22 АҚШ долларына дейін азайтады, бұл өткен жылығы шаруашылық саласынан алынған деректерге сәйкес. Және ең бастысы? Бұл жүйе 600 метр минутына дейінгі жоғары жылдамдықта жұмыс істейтін машиналар үшін де өзінің тиімділігін сақтайды және ЕО шығарындыларының барлық стандарттарына оңай сәйкес келеді.
Флексо бояулары полиэтилен сияқты төменгі беттік энергиясы бар пластикаға жақсы жабысады, оның беттік керілуі шамамен 35-38 мН/м және полипропилен 29-31 мН/м шамасында болады, бұл арнайы құрылған шайыр химиясының арқасында. Қағаз немесе картонмен салыстырғанда осындай пластикаға химиялық байланыстардың болуы қажет, тек механикалық ұстау ғана емес. Сол себепті заманауи бояу құрамдарында пластика молекулаларымен нақты байланыс жасайтын модификацияланған полиуретандар жиі қолданылады. Кейбір өндірушілер акрилат негізіндегі шайырлармен де жақсы нәтижелерге қол жеткізді. Бұлар бояудың бетке толық тарай алатын шекті бұрышын төмендетеді, коронамен өңдеу болмаған жағдайда да. Флексо басып шығарудың жабысуына зерттеулер бұл әдістің әртүрлі қолданыстарда өте жақсы жұмыс істейтінін растады.
Фактор | Мақсатты диапазон | Жабысуға әсері |
---|---|---|
Беттік энергия (өңдеуден кейін) | ≥40 мН/м | Бояу таралуы мен байланысуын қамтамасыз етеді |
Коронадоз | 8–12 Вт·мин/м·² | Бетті тотықтырып полярлы топтар түзеді |
Шайыр шыныдануы (Tg) | -10°C-тан 25°C-қа дейін | Икемділік пен қызуға төзімділікті теңгереді |
Полипропилен коронадан өткенде өңдеу процесі бетіне гидроксил және карбонил топтарын қосқаны үшін оның беттік энергиясы шамамен 45-50 мН/м дейін артады. Бұл химиялық материалдардың бір-біріне жабысуын ә существенно жеңілдетеді. Сулы флексо баспада 80-ден 120 мг КОН/г дейінгі қышқыл сандары бар акрил қосполимерлерін пайдалану қажет. Олар сутектік байланыстар арқылы күштірек байланыстар түзуге көмектеседі. Еріткішті жүйелер түпкіліктей басқа бағытта әрекет етеді. Олар әдетте гидроксил топтарынан 20-35% болатын полиэфир мен полиуретан компоненттерін араластырады. Қатайтқыш изоцианаттармен қосылған кезде бұл қоспалар баспадағы беттерде ұзақ уақыт тұрақты қатты пленкалар түзеді.
Флексо бояулары әдетте PET/PE және BOPP/CPP қабатты материалдарына жақсы жабысады, екі есе күрделі әдістерді пайдаланған кезде ASTM D3354 стандарты бойынша 4B шамасында ұстап тұрады. Ультракүлгін (UV) флексо нұсқалары де сол сияқты тамаша көрсеткіштерге ие, 60 градус Цельсий температура мен 95% ылғалдылықта үш күн өткен соң да өзінің ұстап тұру қабілетінің 98% дейін сақтайды. Бұлар бұлай істеу үшін экструзиялық қаптамалармен желілік байланыстар құрады. Еріткіш нитроцеллюлозалық бояуларға келетін болсақ, олар реторттық пакеттерде өте жақсы жұмыс істейді. Олар 500-ден астам иілу сынақтарын шыдайды, бұл өте үлкен көрсеткіш. Бұл құбылыс шайырлардың қажетті мөлшерде икемділігі болғандықтан, олардың серпімділік модулі 1,2-ден 1,8 ГПа-ға дейін тербеледі.
Жоғары жылдамдықпен басып шығарудың нәтижесін алу үшін баспа машинасының жұмыс істеу тәсіліне сәйкес дәл тиісті тұтқырлықтағы бояу қосу керек. Өткен жылы жасалған зерттеу UV флексо бояулары туралы қызықты нәтиже көрсетті. Бұл бояулар 90-120 сантипуаз диапазонында болса, 600-1200 сызық/дюйм аралығындағы анилокстық цилиндрлермен ең жақсы жұмыс істейді. Осындай үйлесім неліктен тиімді? Бұл бояулардың қысу кернеуінің әсерінен жұқаруы тез басып шығару пластиналары бір-біріне түйіскен кезде олардың тегіс ағуына мүмкіндік береді. Сонымен қатар, олар таза шеттер мен үлкен дәлдікті басып шығару үшін маңызды қажетті шұңқырлар мен мәтіндерді сақтап қалады.
Минутына 600 метрден астам жылдамдықпен жұмыс істеген кезде, еріткіштің 1 секундта шаршы метріне 0,8 грамнан астам тездікпен булануы тиіс, әйтпесе ығысу мәселесі туындайды. Өткен жылы Packaging Frontiers дерек бойынша, жаңа шайыр жүйелері басып шығару кезінде интенсивті айналу күштеріне ұшыраған кезде бояу бөлшектерінің өзара тығыз байланысуын қамтамасыз етіп, бояу бөлшектену мәселесін 42% азайтты. Бұл жүйелер өзара әлдеқайда тығыз байланысу арқасында жақсырақ жұмыс істейді. Соңғы гибридті формулалар тез құрғау қасиеттерін және сұйықтық тұрақтылығын үйлестіре алады. Бұл басып шығару машиналарын өте жоғары жылдамдықпен жұмыс істеуге мәжбүр еткен кезде де, сапалы шығысты ұстап тұруға және ұзақ өндіріс жолдарында біркелкілікті сақтауға мүмкіндік береді.
Бір ірі газдалған су компаниясы соңғы hybrid УК және еріткіш негізіндегі флексографиялық бояуын қолданып, 98,6% машина ынталандыру көрсеткішіне жетті. Олардың жаңа екі рет қатайту әдісі пештегі энергияны пайдалануды 37% азайтты, бұл 18 сағаттық ұзақ сменалар барысында түстердің айырмашылығын 0,3% төмен ұстап тұрса, ерекше жетістік болып табылады. Бұл өндірушілер бояуларын басып шығару мүмкіндіктеріне дұрыс сәйкестендірген кезде, олар түстер жолынан ауытқып кетпей немесе әртүрлі материалдармен қиындықтар болмай өте жоғары жылдамдықта жұмыс істей алатынын көрсетеді. Қорытындысы: ақылды интеграция өндірісте тек жалған ғана өмір сүріп қана қоймай, шын мәнінде тамаша нәтижелерге жетуге көмектеседі.
Шайыр технологиясы мен инфрақызыл кептіру әдістерінің жетілдірілуіне байланысты қазіргі сулы флексо бояулар еріткіш негізіндегілермен бірдей жылдамдықпен кептіруге болады. Кейбір жаңа формулалар да өте жақсы жұмыс істейді, полиэтилен пленкаларында 0,3 секундтан кем уақытта кептіп, ауаға ескі нұсқаларға қарағанда пайдаланылатын химикаттардың жартысын ғана шығарады, бұны 2024 жылғы шығарылымындағы «Sustainable Printing Solutions» атты секторлық есеп растайды. Қоршаған ортаны қорғауға бағытталған тауарларға деген қысым нәтижелі екенін көруге болады. 2024 жылғы Market Data Forecast деректеріне сәйкес, өткен жылы ғана Еуропадағы мұндай бояулар үшін нарық жылдық өсу көрсеткіші 11% құрады.
Бүгінгі күні көбірек өндірушілер энергия шығындарын үнемдеуге және әрдайым өзгеріп отыратын нормаларға сәйкес келу үшін УК-сәулелер, ЭҚ және LED технологияларын қосатын гибридті күріштік жүйелерге көшеді. 450 метр минутына жұмыс істейтін УК-LED жабдықтарын қарастырыңыз – бұлар шын мәнінде ескі сынап буларымен салыстырғанда электр энергиясын 40% дейін азайтады. Ал ЭҚ-күріштік жүйесі химикаттарға төзімсіз тамақ өнімдерінің қаптамасымен жұмыс істеу үшін өте қолайлы, себебі олар фотобастауыштардан құтылады. Ең жақсысы – бұл біріктірілген жүйелер өндірістің жылдамдығын баяулатпай-ақ БОПП пленкалары мен PET пластмассалар сияқты әртүрлі материалдарда өте жылдам жұмыс істейді.
Осы күндері ақылды бояулар баспада үлкен әсер тудырып жатыр. Біз түсі өзгеретін қауіпсіздік бояулары мен QR кодтармен жұмыс істейтін арнайы формулалар туралы айтқан жөн. Қазір оларды бұлттық технологиялармен басқарылатын баспа машиналарымен қосып, баспашылар жылдам өндіріс жүргізіп жатқан кезде параметрлерді тіпті өзгерте алады. Кейбір сынақ жобалары жасанды интеллект жүйелерін пайдаланған кезде баспа пластиналарының келесі қосылуын алдын ала болжау арқылы шамамен 15 пайызға аз бояу шығындалатынын көрсетті. Цифрлық технологиялар мен дәстүрлі баспа әдістерінің араласуы деректердің әртүрлі талаптары бар орамдармен жұмыс істеуге ыңғайлы, сонымен қатар жылдамдықты аса көп төмендетпейтін флексо баспашыларға нақты артықшылық береді. Көпшілік жабдықтар әлі де осындай ақылды сипаттамаларды қолданып 800 метр минутына жақын жылдамдықпен жұмыс істей алады.
Флексо бояулары үшін ұсынылатын тұтқырлық диапазоны оның түріне байланысты әртүрлі болады: Еріткіш негізіндегі бояулар үшін 50-ден 150 сантипуаз, УҚ сәулесімен күйдірілетін бояулар үшін 80-ден 200 сантипуаз, ал су негізіндегі бояулар үшін 20-дан 80 сантипуаз дейін болуы керек.
Қайырмалы қозғалыс маңызды, себебі бұл бояулардың жоғары жылдамдықты басып шығару құрылғылары арқылы оңай қозғалуына және пішінін сақтау арқылы таза басып шығаруға және қалдықтарды азайтуға мүмкіндік береді.
Бояудың құрғау жылдамдығы оның құрамымен, әсіресе қолданылатын шайырлардың, еріткіштердің және қоспалардың түріне байланысты болады, бұл басып шығару құрылғысының өнімділігіне әсер етіп, құрғау уақытын қысқартуі мүмкін.
Ультракүлгін, электрондық сәуле және LED технологияларын үйлестіретін гибридті күйге келтіру жүйелері жоғары жылдамдықты басып шығару операциялары үшін өте пайдалы болып табылатын жоғарылатылған тиімділік, энергия тұтынуын азайту және қоршаған ортаны қорғау бойынша нормаларға сәйкестік қамтамасыз етеді.