EN
Dlaczego standardowe farby flexo nie przylegają do folii PE i OPP
Niska energia powierzchniowa i niemetaliczność: podstawowa bariera przylegania
Folie z polietylenu (PE) i polipropylenu orientowanego (OPP) naturalnie charakteryzują się bardzo niską energią powierzchniową, zazwyczaj poniżej 35 dyn/cm, a ponadto składają się z cząsteczek niepolarnych. Większość farb flexograficznych działa poprzez tworzenie wiązań za pomocą oddziaływań polarnych, co oznacza, że słabo przylegają do tego typu materiałów opartych na węglowodorach. Gdy nie ma obróbki powierzchni, powstają jedynie słabe połączenia fizyczne zamiast silnych wiązań chemicznych pomiędzy farbą a folią. Skutkuje to problemami, gdy nadruki zacierają się podczas przeróbki lub odspajają się pod wpływem zwykłych naprężeń wynikających z użytkowania. Te materiały mają tendencję do odpychania farb flexograficznych na bazie wodnej ze względu na swoje wodoodporne właściwości. Tymczasem opcje oparte na rozpuszczalnikach mogą ulegać skurczowi podczas schnięcia, powodując naprężenia na granicy warstwy farby i podłoża. Aby zapewnić odpowiednie przyleganie, powierzchnie muszą osiągnąć wartość co najmniej 38 dyn/cm zgodnie z normami branżowymi. Niestety, większość nieobrobionych folii PE osiąga tylko około 31 dyn/cm, jak ogłoszono ostatnio w czasopiśmie Packaging Innovation Journal (2023), co wyjaśnia, dlaczego specjalne zabiegi są niezbędne dla uzyskania wysokiej jakości druku.
Niedostateczne zwilżanie i delaminacja na powierzchni w druku flexo
Farby flexograficzne często sprawiają problemy, gdy są nanoszone na folie o niskiej energii powierzchniowej, ponieważ ich napięcie powierzchniowe jest zazwyczaj wyższe niż to, co podłoże może wytrzymać w punkcie krytycznym. Co się dzieje dalej, jest dość oczywiste dla każdego, kto miał już styczność z tym materiałem: farba nie rozlewa się prawidłowo po powierzchni. Zamiast tego pojawia się tzw. efekt pomarańczowej skórki, przy którym farba cofa się w drobne kropelki, zamiast tworzyć gładką, równomierną warstwę. Przy typowych, wysokich prędkościach drukowania występujących w środowiskach produkcyjnych, między farbą a samym materiałem powstają mikroskopijne przestrzenie. Te szczeliny pozwalają wilgoci z otaczającego powietrza przedostać się do wnętrza lub powodują punkty naprężenia, które z czasem prowadzą do pęknięć. Zgodnie z najnowszymi badaniami branżowymi opublikowanymi przez Flexographic Technical Association w 2022 roku, około 60 procent wszystkich problemów jakościowych występujących na podłożach PE i OPP wynika właśnie z trudności zwilżania. Większość standardowych receptur farb po prostu nie zawiera wystarczającej ilości środków zwilżających ani specjalnych spoiw o niskiej temperaturze szklenia, niezbędnych do skutecznego przylegania do tych śliskich, niemieszkalnych powierzchni. Oznacza to, że wyroby zaczną odspajać się zbyt wcześnie, gdy tylko trafią na maszyny pakujące na hali fabrycznej.
Przygotowanie powierzchni: Krytyczne wstępnego traktowanie dla niezawodnej przylegania farby flexo
Traktowanie koronowe: Docelowy poziom dyn (38–42 dyn/cm) i praktyczne limity trwałości
Metoda wyładowania koronowego jest wciąż dość konieczna, jeśli chcemy, aby farby flexograficzne dobrze przylegały do tych niskowartościowych folii PE i OPP. W tym procesie powierzchnia folii ulega utlenieniu poprzez jonizację elektryczną, co podnosi poziom dyn na poziomie około 38–42 dyn/cm. To właśnie optymalny zakres potrzebny do uzyskania dobrych właściwości zwilżania farbą. Istnieje jednak haczyk. Przetworzone powierzchnie mają tendencję do degradacji z biegiem czasu z powodu ruchu łańcuchów polimerowych oraz migracji dodatków ze strefy powierzchniowej. Większość tych folii zachowuje swoje najlepsze właściwości adhezyjne przez okres około 1–8 tygodni po obróbce. A co więcej? Wyższe temperatury przechowywania i większa wilgotność znacznie przyspieszają ten proces degradacji. Dla menedżerów zakładów oznacza to, że śledzenie daty przeprowadzenia obróbki w porównaniu z terminem drukowania staje się absolutnie kluczowe. W przeciwnym razie ryzykują wystąpienie kosztownych problemów z przyleganiem bezpośrednio w trakcie szybkobieżnych produkcji.
Plazma i obróbka płomienna jako alternatywy o wysokiej wydajności dla wymagających zastosowań flexo
Jeśli obróbka koronowa nie daje satysfakcjonujących rezultatów, obróbka plazmą i płomieniem stają się lepszymi alternatywami w trudnych zadaniach druku fleksograficznego. Plazma działa poprzez bombardowanie materiałów jonizowanym gazem, co powoduje znacznie głębsze i bardziej jednorodne zmiany powierzchniowe, utrzymujące poziom energii powierzchniowej (wartość dyn) na poziomie znacznie przekraczającym 50 dyn/cm² – nawet przy kształtach o skomplikowanej geometrii i konturach. Obróbka płomieniem to zupełnie inne podejście: wykorzystuje kontrolowany płomień do częściowego spalenia warstw podłoża, co czyni ją szczególnie skuteczną przy grubychn płytach plastycznych oraz skomplikowanych elementach trójwymiarowych. To, co rzeczywiście wyróżnia te dwie metody w porównaniu do standardowej obróbki koronową, to znacznie dłuższy czas utrzymywania efektu przed koniecznością ponownej aplikacji oraz znacznie lepsza odporność na takie czynniki jak wahania wilgotności czy ekspozycja na substancje chemiczne w trakcie długotrwałej eksploatacji. Firmy zajmujące się opakowaniami szeroko stosują je w przypadku produktów, które muszą pozostawać szczelnie zamknięte w sklepach spożywczych i magazynach, natomiast producenci korzystają z tych metod obróbki zawsze, gdy etykiety muszą skutecznie przyczepić się mimo intensywnego obciążenia mechanicznego podczas transportu i przechowywania.
Formuły atramentów flexo zaprojektowane pod kątem przylegania do PE/OPP
Systemy żywic: chlorowany polipropylen (CPP), modyfikowane akrylowe oraz hybrydy PU-akrylowe
Specjalne żywice zostały opracowane, aby przylegać do trudnych, niskojonowych powierzchni folii, gdzie tradycyjne kleje nie dają rady. Weźmy na przykład chlorowany polipropylen (CPP). Po zastosowaniu wprowadza on opartą na chlorze polaryzację, która na poziomie cząsteczkowym tworzy wiązania chemiczne między CPP a materiałami takimi jak PE czy OPP. To naprawdę imponujące. Zmodyfikowane formuły akrylowe oferują coś zupełnie innego – potrafią wytrzymać temperatury powyżej 130 stopni Celsjusza, co czyni je absolutnie niezbędnymi przy produkcji opakowań przeznaczonych do procesów sterylizacji. Nie możemy również pominąć hybryd PU-akrylowych. Te pomysłowe kombinacje łączą w sobie zarówno elastyczność, jak i odporność na chemikalia dzięki wiązaniom sieciowym uretanowym. Producenci żywności bardzo je cenią w opakowaniach produktów mrożonych, ponieważ dobrze znoszą wielokrotne cykle zamrażania i rozmrażania, nie odspajając się i nie tracąc integralności.
Promotory przylegania i lepiszcza o niskiej temperaturze szklistości: umożliwiają elastyczność bez kompromisów
Nowoczesne formuły atramentów zawierają promotory przylegania oparte na silanach, które rzeczywiście przyczepiają się do powierzchni folii na poziomie cząsteczkowym, tworząc silne wiązania chemiczne między warstwami atramentu a tymi trudnymi materiałami niemającymi polaryzacji. Te specjalne niskotopliwe spoiwa pozostają elastyczne nawet przy temperaturach poniżej zera, aż do minus 40 stopni Celsjusza, co zapobiega rozprzestrzenianiu się pęknięć podczas transportu produktów. Gdy te składniki działają razem poprawnie, zmniejszają problem odklejania się atramentu o prawie 90% w porównaniu do standardowych atramentów flexograficznych. Dodatkowo, druki zachowują wyraźność i ostrość przez setki testów gięcia, według badań opublikowanych przez Flexographic Technical Association w 2022 roku. Taka wydajność ma istotne znaczenie w zastosowaniach opakowaniowych, gdzie trwałość jest kluczowa.
Często zadawane pytania
Co sprawia, że folie PE i OPP są trudne do drukowania standardowymi atramentami flexo?
Filmy PE i OPP mają niską energię powierzchniową i niepolaryczne cząsteczki, co utrudnia przyleganie standardowych farb flexo opartych na oddziaływaniach polarnych.
Jaka jest rola napięcia powierzchniowego w problemach z drukowaniem flexo?
Problemy z drukowaniem flexo, takie jak efekt skórki pomarańczy, występują, gdy napięcie powierzchniowe farby flexo przekracza pojemność podłoża, co uniemożliwia prawidłowe rozprzestrzenianie się farby i prowadzi do odwarstwienia.
W jaki sposób obróbka powierzchni poprawia przyleganie farb flexo?
Obróbki powierzchniowe, takie jak koronowe, plazmowe i palnikowe, zwiększają poziom dyn, poprawiając przyczepność i minimalizując problemy takie jak pochłanianie wilgoci i miejsca naprężeń.
Jakie są nowości w formulacjach farb flexo?
Formulacje farb flexo obejmują obecnie specjalistyczne żywice, promotorów przyczepności oraz spoiwa o niskiej temperaturze szklenia (low-Tg), aby poprawić przyczepność i elastyczność, szczególnie na wymagających podłożach o niskiej energii.