Vai ūdenī šķīstoša intaļo krāsa plastikātā labi saistās ar plastmasas virsmām?

Iepazīstoties ar ūdenī šķīstošu intaļģo spiedtinti un tās lietošanu plastmasā

Kas raksturo ūdenī šķīstošu intaļģo spiedtinti plastmasai?

Ūdenī bāzēts intaļo drukas krāsainis lieliski darbojas ar plastmasām, jo sajaukt ūdens bāzes formulu ar sarežģītām gravēšanas metodēm, kas rada ļoti asus un ilgstošus nospiedumus uz gludām polimēru virsmām, piemēram, polietilēna vai polipropilēna. Atšķirība no vecajiem šķīdinātāju tipa krāsainiem ir tāda, kā tie faktiski darbojas. Nevis vienkārši paliekot virsmā, šie krāsaini tiek pārnesti caur speciāli izgrieztām cilindriskām virsmām, kas iegrūž krāsu sīkās rievās drukas plāksnes virspusē. Labi rezultāti lielā mērā ir atkarīgi no krāsaina konsekves pareizas regulēšanas. Materiālam jābūt pietiekami biezam, lai aizpildītu mikroskopiskos atvērumus, bet vienlaikus jāspēj brīvi atbrīvoties, kad nepieciešams. Vairums pieredzējušu drukātāju zina, ka šīs viskozitātes līdzsvara kontrole ir tas, kas šodien rūpniecībā atdala pieņemamus drukas rezultātus no patiešām izcilajiem.

Ūdenī bāzētu krāsainu sastāvs un vides priekšrocības

Mūsdienu ūdenī bāzēti intaļo krāsaini sastāv no trim pamatkomponentiem:

• Ūdens (60–75%): Kalpo kā galvenais pārnēsātājs šķidrums
• Akrilāta/poliuretāna sveķi (15–25%): Nodrošina stipru saistīšanos ar plastmasas pamatnēm
• Funkcionālie piedevu vielas (5–10%): Uzlabo mitrināšanu, žūšanu un plūdīgumu

Šādas formulējumi samazina piesārņojošos organiskos savienojumus (VOS) par 70–90% salīdzinājumā ar UV cietējiem vai šķīdinātāju bāzes analogiem (EHS žurnāls, 2023), veicinot atbilstību vides aizsardzības noteikumiem, piemēram, ASV Vides aizsardzības aģentūras (EPA) par kaitīgām vielām. Šo materiālu ūdenī šķīstamība vienkāršo iekārtu tīrīšanu un atbalsta pārstrādes pasākumus ilgtspējīgā iepakojuma ražošanā.

Kā intaļģo drukāšana atšķiras no citām metodēm polimēra pamatnēs

Intaļģo drukāšana atšķiras no fleksogrāfijas un spiedogdrukāšanas ar savu unikālo krāsas pārnese mehānismu:

Processs sasniedz zem 0,1 mm precizitāti, hidrodinamiski ieslēdzot krāsu iegravētajās šūnās—tas padara to par ideālu drošības drukai un metāliskiem pārklājumiem priekšmetos, piemēram, kredītkartēs. Jaunākie rotogravīras tehnoloģijas sasniegumi demonstrē 95 % krāsas pārnēsāšanas efektivitāti apstrādātos PET plēvēs, pārsniedzot sitigrāfijas tipisko 65–75 % iznākumu.

Zinātne aiz tintes saistīšanās ar plastmasas virsmām

Virsmas enerģijas un virsmas spraiguma attiecība tintes saistīšanā

Laba saistīšanās ar ūdenī bāzētu intaļģo tinti ir atkarīga no virsmas enerģijas pielāgošanas starp drukājamo materiālu un pašu tinte. Strādājot ar polimēriem, kuru virsmas enerģija pārsniedz aptuveni 40 dīnas kvadrātcentimetru, mēs novērojam daudz labāku saistīšanos, jo divu materiālu saskarē rodas mazāk sprieguma. Tinte dabiskāk izplatās pa virsmu, nevis veido pilienus vai atdalās. Šis sakritības līmenis ir ļoti svarīgs, jo tas ietekmē tās saistīšanās stiprumu ar pamatni gan caur mehāniskiem fiksācijas mehānismiem, gan ķīmiskām reakcijām, kas notiek robežslānī starp abiem materiāliem.

Šķidrumu veltēšana uz cietām virsmām: loma ūdenī bāzētas tintes darbībā

Lai nodrošinātu pareizu saistīšanos, ūdenī šķīstošiem tintes materiāliem jāsasniedz kontaktleņķis zem 90°, lai nodrošinātu pietiekamu izplatīšanos. Pētījumi no Flexogrāfiskās tehnoloģijas asociācijas parāda, ka nepietiekama samitrināšana rada defektus, piemēram, zivs acis, īpaši uz zema enerģijas poliolefīniem, piemēram, polietilēnu. Virsmas apstrāde palielina polaritāti, uzlabojot ūdenī bāzētu tinteņu uzsūkšanos par 60–80% rūpnieciskos apstākļos.

Kritiskie virsmas enerģijas slieksņi efektīvai tinteņu saistīšanai

Lielākajai daļai ūdenī bāzētu gliefa sistēmu nepieciešami materiāli, kuru virsmas enerģija pārsniedz 36 din/cm², lai nodrošinātu uzticamu drukas izturību. Tā kā neatstrādāts polipropilēns un LDPE parasti atrodas zem šī sliekšņa, virsmas modifikācija ir būtiska.

Saistīšanās problēmas uz zemas virsmas enerģijas plastmasām un to risinājumi

Plastmasas ar zemu virsmas spraigumu (apmēram 34 dīnas kvadrātcentimetru vai zemāk) parasti atgrūž ūdenī bāzētas krāsas, jo tās pēc būtības ir ūdensizturīgas. Kad tiek piemērota liesmas apstrāde, virsmai tiek pievienoti skābekļa molekulas, kas paaugstina polipropilēna materiālu virsmas enerģiju līdz aptuveni 45–50 dīnām kvadrātcentimetrā mazāk nekā pussekundē. Materiāliem, kas nespēj izturēt lielu siltumu, lieliski darbojas arī koronas izlāde, padarot saistības aptuveni trīs reizes stiprākas, neizkropļojot un nemainot materiāla izmērus. Pēc jebkuras apstrādes veikšanas dyne testu veikšana saskaņā ar ISO 8296 standartu palīdz uzturēt kvalitātes kontroli, lai katrs serija no ražošanas līnijas darbotos uzticami no viena cikla uz otru.

Galvenie faktori, kas ietekmē ūdenī šķīstošu glabējkrāsu pielipību

Veiksmīga saistīšanās ir atkarīga no trim savstarpēji saistītiem faktoriem: bāzes materiāla saderības, tintes ķīmijas un žāvēšanas dinamikas. Kopā tie nosaka, vai pēdējais drukas slānis paliek neskarts vai arī atdalās, kad tas tiek pakļauts slodzei.

Plastmasas bāzes materiāla veida ietekme uz tintes saistīšanās efektivitāti

Dažādu plastmasu virsmas enerģija diezgan daudz atšķiras, kas ievērojami ietekmē šķidrumu izplatīšanos pa tām. Materiāli ar augstu enerģijas līmeni, piemēram, PET, ir aptuveni 45 dine/cm vai vairāk, kas padara tos par lielisku iespēju tintes uzklāšanai. Savukārt polipropilēns saskaras ar grūtībām, jo tā rādītāji ir zemāki par 34 dine/cm. Tiem, kas strādā ar materiāliem, kuri nav labi pārklājami, ir veidi, kā atrisināt šo problēmu. Plazmas apstrāde lieliski darbojas uz polietilēna virsmām, paaugstinot to dinu līmeni no aptuveni 31 līdz gandrīz 60 dine/cm, kā norādīts 2023. gadā Plastmasas inženierijas biedrības publicētajos pētījumos. Šāda veida virsmas modifikācija palīdz pārvarēt grūtības, cenšoties nodrošināt pienācīgu saistību starp materiāliem.

Tintes formulējuma ietekme uz lipīgumu pret neporainiem pamatnēm

Uz ūdeni balstītas intaļo krāsas ietver akrilāta sveķus (35–50% pēc svara), virsmaktīvās vielas un līmēšanu uzlabojošus komponentus. Elastīgas sveķu ķēdes pielāgojas virsmas mikrostruktūrām, savukārt kationiskās virsmaktīvās vielas veido elektrostatiskas saites ar aktivētiem pamatnes materiāliem. Vadošie ražotāji precīzi regulē pH (8,5–9,2) un viskozitāti (1200–1800 cP), lai optimizētu plūsmu un plēves koheziju, nekaitējot pārnesei.

Žāvēšanas mehānismi un plēves veidošanās ūdens intaļo sistēmās

Kontrolēta iztvaikošana novērš pāragru apseguma veidošanos, kad strauja virsmas žūšana ieslēdz mitrumu un vājina līmēšanos. Ideāla žāvēšana notiek 65–75 °C temperatūrā un 40–50% mitruma apstākļos, ļaujot procesam norisināties posmos:

1. Ūdens iztvaikošana (0–90 sekundes)
2. Sveķu koalescence (90–180 sekundes)
3. Šķērssaistīšana (180–300 sekundes)

Šī secība nodrošina pilnīgu plēves veidošanos, ievērojot jutīgu plastmasas pamatņu termālos ierobežojumus.

Virsmas aktivizācijas metodes, lai uzlabotu plastmasu drukāšanu

Atmosfēras plazmas apstrāde plastmasas drukāšanas uzlabošanai

Kad polimēru virsmām tiek piemērota atmosfēras plazmas apstrāde, būtībā tās tiek bombardētas ar jonizētu gāzi, kas uz materiāla izveido dažādas reaģējošas vietas. Šis process faktiski ievērojami palielina virsmas enerģiju, palielinot to no mazāk nekā 40 līdz vairāk nekā 55 dinām kvadrātcentimetram saskaņā ar Enercon Industries pētījumu pagājušajā gadā. Ko tas nozīmē? Nu, tas ļauj daudz labāku saistīšanos, izmantojot ūdenī šķīstošu intaļo tinti materiālos, piemēram, polietilēnā vai PET plēvēs. Un šeit sākas interesantāk salīdzinājumā ar tradicionālajām metodēm. Ķīmiskie gruntējumi parasti atstāj aiz sevis atlikumus, kas vēlāk var izraisīt problēmas. Bet ar plazmas apstrādi pēc procesa absolūti nekas nepaliek pāri. Turklāt runa ir par virsmas enerģijas sasniegšanu, kas līdzinās stiklam — aptuveni 72 din/cm —, neiesaistoties nevienā no vides problēmām, kuras rodas kopā ar ķīmisko apstrādi.

Uguns apstrāde un tās ietekme uz poliolēnu virsmas enerģiju

Kad mēs piemērojam uguns apstrādi poliolēnu materiāliem, notiek kontrollēta sadegšana, kas izraisa oksidāciju virsmā, kā rezultātā veidojas svarīgas hidroksilu un karbonilgrupas. Konkrēti polipropilēna traukiem pat īss eksponēšanas laiks no aptuveni 0,02 līdz 0,04 sekundēm var ievērojami palielināt dinu līmeni — no aptuveni 29 līdz 45. Tas ir ievērojami virs 38 dinu uz centimetru sliekšņa, kas nepieciešams, lai nodrošinātu pienācīgu ūdenī šķīstošu krāsu saistīšanos. Vēl viena minama priekšrocība ir tā, ka šī metode faktiski rada nelielu virsmas raupjumu, kura Ra vērtība parasti svārstās no 0,5 līdz 1,2 mikrometriem. Šis mikroskopiskais reljefs palīdz uzlabot mehānisko saistīšanu, kad vēlāk tiek uzklāti plēves materiāli.

Korona vs. plazma: virsmas aktivizācijas efektivitātes salīdzinājums

2023. gada virsmas aktivizācijas pētījums parādīja, ka plazmas apstrādātam HDPE pēc 500 mitruma cikliem saglabājās 94% krāsas saistīšanās, salīdzinot ar 78% koronas apstrādātiem paraugiem.

Dinu līmeņa mērīšana pēc apstrādes, lai nodrošinātu krāsas saistīšanos

Virsmas aktivizāciju var pārbaudīt uzreiz, izmantojot dinu testšķidrumus, kuru vērtības parasti svārstās no 30 līdz 60 dinām uz centimetru. Strādājot ar ūdenī šķīstošām krāsām, lielākā daļa operatoru poliolefīna virsmām cenšas sasniegt vismaz 42 dynes/cm un materiāliem, piemēram, PEEK un citām inženierplastmasām, aptuveni 50 dynes/cm vai vairāk. Jaunākā tehnoloģija ražošanas līnijās ir ienesusi reāllaika UV redzamās spektroskopijas metodi, kas ļauj ražotājiem procesa laikā uzraudzīt skābekļa līmeni virsmās. Šādiem rādījumiem parasti jāpaliek robežās no aptuveni 15% līdz 22% atomārā skābekļa saturā. Šāda veida uzraudzība palīdz agrīnā stadijā noteikt potenciālas problēmas, lai tās nerastos pēc tam, kad drukāšanas process jau darbojas.

Reālās darbības rādītāji un optimizācijas stratēģijas

Ūdens bāzes intaglspieda krāsa labi pieturas pie plastmasas virsmām, ja tiek izvēlēta atbilstoša virsmas apstrāde, kas saskan ar materiāla īpašībām. To redzējām praksē ar PET plēvēm, kuras bija apstrādātas ar atmosfēras plazmu. Šie paraugi pēc uzklāšanas saglabāja aptuveni 95 procentus no krāsas pieturības, savukārt paraugi bez jebkādas apstrādes pat neizturēja vienkāršu līmlentes pārbaudi pielipīgumam. Tas pats notika arī ar polipropilēna traukiem. Bez pienācīgas virsmas sagatavošanas krāsa pilnībā nolupa jau pirmajā dienā, jo tai neizdevās pareizi samitrināt virsmu.

Ilgtermiņa testēšana apstiprina sistēmas izturību: apstrādāts polietilēns saglabāja 85% krāsas integritāti pēc 1000 mitruma cikliem (40°C / 90% relatīvais mitrums) un atbilst ASTM D5264 berzes izturības standartiem. Galvenās optimizācijas stratēģijas ietver:

• Virsmas enerģijas sakritība : Mērķis 40–50 dinas/cm poliolēniem, izmantojot liesmu vai plazmu
• Reoloģijas korekcijas : Uzturiet tintes viskozitāti diapazonā no 12 līdz 18 Pa·s, lai nodrošinātu līdzsvarotu plūsmu un plēves veidošanos
• Žāvēšanas protokoli : Izmantojiet daudzposmu infrasarkano staru žāvēšanu 60–80 °C temperatūrā, lai novērstu pūslu veidošanos

Kvalitātes nodrošināšanai ražotāji arvien biežāk kombinē režģa testu (ISO 2409) ar digitāliem līmēšanas stiprības analizatoriem, lai kvantitatīvi noteiktu saistīšanās stiprumu. Ir pierādīts, ka šādi integrēti pieejas samazina līmēšanai saistīto atkritumu daudzumu par 34 % liela apjoma iepakošanas ražošanā.

Bieži uzdotos jautājumus

Kādi ir vides priekšumi, izmantojot ūdenī bāzētas intāļa tintes?

Ūdenī bāzētas intāļa tintes samazina piesārņojošos organiskos savienojumus (VOC) par 70–90 % salīdzinājumā ar tradicionālajām šķīdinātāju bāzes tintēm. Tādējādi tās ir videi draudzīga izvēle, kas atbalsta atbilstību regulācijām, piemēram, ASV Vides aizsardzības aģentūras (EPA) Par bīstamām vielām likumam.

Kā virsmas apstrāde ietekmē tintes pielipību?

Virsmas apstrāde ir ļoti svarīga, lai uzlabotu krāsas saistīšanos, jo īpaši uz plastmasām ar zemu virsmas enerģiju. Tehnikas, piemēram, liesmas un plazmas apstrāde, palielina virsmas enerģiju, ļaujot labāk saistīt krāsu.

Kāpēc viskozitāte ir svarīga intaļo drukā?

Viskozitāte ir būtiska intaļo drukā, jo tā nodrošina, ka krāsa ir pietiekami bieza, lai aizpildītu mikroskopiskās telpas drukas plāksnē, bet vienlaikus pietiekami šķidra, lai pareizi atdalītos. Pareiza viskozitātes līdzsvara ievērošana var atšķirt izcilas drukas no viduvējām.