EN
Waarom standaard flexo-inkten mislukken op PE- en OPP-folies
Lage oppervlakte-energie en niet-polariteit: De kernbarrière voor hechting
Polyethyleen (PE) en georiënteerd polypropyleen (OPP) hebben van nature een zeer lage oppervlakte-energie, meestal onder de 35 dynes per centimeter, en bestaan bovendien uit niet-polare moleculen. De meeste flexografische inktsoorten werken door bindingen te vormen via polaire interacties, wat betekent dat ze niet goed hechten aan dit soort koolwaterstofmaterialen. Wanneer er geen oppervlaktebehandeling plaatsvindt, ontstaan er slechts zwakke fysieke hechtingen in plaats van sterke chemische bindingen tussen inkt en folie. Dit leidt tot problemen waarbij bedrukte ontwerpen tijdens verwerking kunnen uitwrijven of afbladderen bij normale mechanische belasting. Deze materialen stoten watergedragen flexo-inkten af vanwege hun waterafstotende eigenschappen. Ondertussen kunnen oplosmiddelhoudende varianten daadwerkelijk krimpen tijdens het drogen, waardoor spanning ontstaat aan de grens tussen inktlaag en substraat. Voor een goede hechting moeten oppervlakken volgens de industrienorm minstens 38 dynes/cm bereiken. De meeste onbehandelde PE-foliën halen echter slechts ongeveer 31 dynes/cm, zoals onlangs gemeld in Packaging Innovation Journal (2023), wat verklaart waarom speciale behandelingen noodzakelijk blijven voor een goede drukkwaliteit.
Wetgevingsgebrek en interfaciale delaminatie bij flexodruk
Flexo-inkten hebben vaak moeite wanneer ze worden aangebracht op films met een laag energieniveau, omdat hun oppervlaktespanning meestal hoger is dan wat het substraat kan verdragen op zijn kritisch punt. Wat er vervolgens gebeurt, is duidelijk voor iedereen die hier al eerder mee heeft gewerkt: de inkt verspreidt zich niet goed over het oppervlak. In plaats daarvan krijgen we wat algemeen bekendstaat als het 'orange peel'-effect, waarbij de inkt zich terugtrekt in kleine druppeltjes in plaats van die gladde, gelijkmatige laag te vormen die we willen. Bij de hoge afdruksnelheden die veelvoorkomen in productieomgevingen, ontwikkelen zich minuscule ruimtes tussen de inkt en het materiaal zelf. Deze openingen laten vocht uit de omgevingslucht binnen of creëren spanningspunten die uiteindelijk kunnen leiden tot barstproblemen. Volgens recent sectoronderzoek gepubliceerd door de Flexographic Technical Association in 2022, komt ongeveer 60 procent van alle kwaliteitsproblemen op PE- en OPP-substraten direct voort uit deze natmakingsproblemen. De meeste standaard inktsamenstellingen bevatten eenvoudigweg niet genoeg natmakingsmiddelen of die speciale bindmiddelen met een lage glastovertgangstemperatuur die nodig zijn om echt aan deze gladde, apolaire oppervlakken te hechten. En dat betekent dat producten al te vroeg gaan losschilferen zodra ze de verpakkingsmachines op de fabrieksvloer bereiken.
Oppervlaktevoorbereiding: Kritische voorbehandeling voor betrouwbare hechting van flexografiedrukinkt
Coronabehandeling: Doel Dyne-niveau (38–42 dyne/cm) en praktische houdbaarheidslimieten
De corona-ontladingsmethode is nog steeds vrijwel noodzakelijk als we willen dat flexodrukinkten goed hechten aan die PE- en OPP-folies met een lage oppervlakte-energie. Wat hier gebeurt, is dat het oppervlak van het folie door elektrische ionisatie wordt geoxideerd, waardoor de dyne-waarden stijgen naar ongeveer 38-42 dyne per cm. Dat is eigenlijk het ideale bereik voor goede natmakende eigenschappen van de inkt. Maar er zit een addertje onder het gras: behandelde oppervlakken nemen in de loop van tijd af door fenomenen als beweging van polymeerketens en migratie van additieven vanaf het oppervlak. De meeste van deze folies behouden hun optimale hechtingskwaliteit slechts zo'n 1 tot 8 weken na behandeling. En raad eens? Hogere opslagtemperaturen en vochtigheid versnellen dit degradatieproces flink. Voor fabrieksmanagers betekent dit dat het bijhouden van de datum van behandeling versus de benodigde drukmomenten absoluut kritiek is. Anders lopen ze het risico op dure hechtingsproblemen middenin een snelle productierun.
Plasma- en flammbehandelingen als hoogwaardige alternatieven voor veeleisende flexo-applicaties
Als corona-behandeling niet voldoende is, treden plasma- en vlambehandelingen op als betere opties voor lastige flexodrukwerkzaamheden. Plasma werkt door materialen te behandelen met geïoniseerd gas, waardoor veel diepere en gelijkmatigere oppervlakteveranderingen ontstaan, die de dyne-niveaus ver boven de 50 dyne per centimeter houden, zelfs bij lastige vormen en contouren. Vlambehandeling hanteert een geheel andere aanpak, waarbij zorgvuldig gecontroleerd vuur wordt gebruikt om bepaalde substraatlagen weg te branden, wat het bijzonder geschikt maakt voor dikke kunststofplaten en complexe driedimensionale onderdelen. Wat deze twee echt onderscheidt van reguliere corona-behandeling, is de levensduur voordat herhaling nodig is, en bovendien zijn ze veel beter bestand tegen factoren zoals vochtigheidsschommelingen en chemische blootstelling over tijd. Verpakkingsbedrijven zijn sterk afhankelijk van deze methoden voor producten die goed verzegeld moeten blijven in supermarkten en magazijnen, terwijl fabrikanten deze behandelingen inzetten wanneer hun etiketten stand moeten houden onder ruw gebruik tijdens transport en opslag.
Flexodrukformuleringen ontwikkeld voor hechting op PE/OPP
Harsystemen: gechloreerd polypropyleen (CPP), gemaalde acrylaten en PU-acrylaathybriden
Speciale harsen zijn ontwikkeld om te hechten op lastige oppervlakken met een laag energieniveau, waar gewone lijmen niet werken. Neem bijvoorbeeld gechloreerd polypropyleen (CPP). Wanneer dit wordt aangebracht, voegt het chloorgebaseerde polariteit toe, waardoor er op moleculair niveau daadwerkelijk chemische bindingen worden gevormd tussen CPP en materialen zoals PE of OPP. Dat is behoorlijk indrukwekkend. Gewijzigde acrylformules bieden echter iets heel anders: ze kunnen temperaturen boven de 130 graden Celsius weerstaan, wat ze absoluut noodzakelijk maakt bij het maken van verpakkingen die sterilisatieprocessen moeten doorstaan. En laten we ook de PU-acrylaathybriden niet vergeten. Deze slimme combinaties combineren flexibiliteit met weerstand tegen chemicaliën dankzij de urethaandwarsverbindingen. Voedingsmiddelenfabrikanten zijn dol op deze materialen voor de verpakking van bevroren producten, omdat ze standhouden tijdens herhaalde invries- en ontdooicycli zonder los te laten of hun integriteit te verliezen.
Hechtingsverhogers en bindmiddelen met laag Tg: flexibiliteit mogelijk maken zonder compromissen
Moderne inktformuleringen bevatten tegenwoordig silaanbasierte hechtingsmiddelen die op moleculair niveau daadwerkelijk aan folieoppervlakken hechten en sterke chemische bindingen vormen tussen de inktlagen en die lastige niet-polare materialen. Deze speciale bindmiddelen met een laag glasperktemperatuur (low-Tg) blijven flexibel, zelfs bij temperaturen onder het vriespunt, tot wel min 40 graden Celsius, waardoor scheuren worden voorkomen tijdens het vervoer van producten. Wanneer deze componenten goed samenwerken, verminderen ze problemen met inktloslating met bijna 90% ten opzichte van standaard flexografische inkt. Bovendien blijven afgedrukte beelden duidelijk en scherp na honderden buigtesten, volgens onderzoek dat in 2022 werd gepubliceerd door de Flexographic Technical Association. Dit soort prestaties maakt echt verschil in verpakkingsapplicaties waar duurzaamheid cruciaal is.
Veelgestelde vragen
Wat maakt PE- en OPP-folie lastig voor standaard flexo-inkt?
PE- en OPP-folies hebben een lage oppervlakte-energie en niet-polare moleculen, wat de hechting van standaard flexodrukinkten die afhankelijk zijn van polaire interacties, bemoeilijkt.
Wat is de rol van oppervlaktespanning bij flexodrukproblemen?
Flexodrukproblemen, zoals het 'sinaasappelschil'-effect, treden op wanneer de oppervlaktespanning van flexodrukinkten de capaciteit van het substraat overschrijdt, waardoor een goede uitspreiding van de inkt wordt verhinderd en delaminatie kan optreden.
Hoe verbeteren oppervlaktebehandelingen de hechting van flexodrukinkt?
Oppervlaktebehandelingen zoals corona-, plasma- en vlambehandelingen verhogen de dyne-niveaus, verbeteren de hechting en verminderen problemen zoals vochtabsorptie en spanningspunten.
Welke vooruitgang is er in flexodrukinktformuleringen?
Flexodrukinktformuleringen bevatten tegenwoordig gespecialiseerde harsen, hechtingsverbeteraars en bindmiddelen met een laag glaspunt (low-Tg) om de hechting en buigzaamheid te verbeteren, met name op veeleisende substraatmaterialen met een lage oppervlakte-energie.