Как выбрать подходящие печатные краски для различных материалов?

Как пористость влияет на поглощение и адгезию краски

Бумага и необработанный картон имеют крошечные отверстия на микроскопическом уровне, которые позволяют чернилам проникать сквозь них вертикально, а также распределяться по боковым направлениям в эти тупиковые полости. Из-за такой уникальной структуры чернила высыхают примерно на 30–50 процентов быстрее, чем на поверхностях без таких пор, согласно различным исследованиям, изучающим влияние размера пор на фильтрацию. Чем глубже поры, тем лучше сцепление. Материалы с действительно глубокими сквозными порами удерживают внутри себя примерно на 23 % больше чернил, что означает значительно меньшее размазывание при работе принтеров на максимальной скорости.

Капиллярное действие в бумаге и картоне: почему хорошо работают водные чернила

Капиллярное действие втягивает водные чернила в фибриллы пористых материалов, обеспечивая более четкие края и равномерное распределение цвета. Например, картон 90# поглощает 1,2 мл/м² водных чернил в течение 0,8 секунды, минимизируя растекание точек. Такое быстрое впитывание снижает зависимость от внешних систем сушки, уменьшая энергозатраты на 15–20% в процессах упаковки.

Проблемы поверхностной энергии с непористыми материалами, такими как винил и пластик

Материалы, не впитывающие жидкости, такие как ПВХ с поверхностной энергией около 34 дин/см или полипропилен с показателем около 29 дин/см, как правило, отталкивают водные чернила, поскольку их поверхностной энергии недостаточно. Чтобы обеспечить качественную печать на таких поверхностях, большинство пользователей прибегают к применению растворных чернил с поверхностным натяжением менее 25 дин/см. Существует и другой способ — обработка поверхности, которая может значительно повысить адгезию чернил к таким материалам, иногда улучшая сцепление на 40%–60%. Подобная проблема не является уникальной: аналогичные трудности возникают и при попытке печати на гладких камнях или других труднообрабатываемых поверхностях в промышленных условиях.

Пример из практики: Водные чернила для гофрокартона в упаковочной промышленности

Испытание 2023 года с использованием гофрокартона класса E-flute показало, что водные краски сокращают выбросы ЛОС на 98% по сравнению с растворителями, обеспечивая при этом 99,5% непрозрачность печати. Пористая структура гофрированного слоя поглощает избыток краски, устраняя необходимость в антиадгезионных порошках и экономя 0,04 доллара США за квадратный фут в стоимости материалов.

Тренд: растущий спрос на быстросохнущие водные печатные краски с низким запахом

Под воздействием целей соответствия стандарту ISO 14001, 37% производителей упаковки теперь используют водные краски на пористых основах. Достижения в области акриловых модифицированных смол сократили время сушки до 1,2 секунды — по сравнению с 2,8 секундами в 2020 году — что позволяет осуществлять прямую печать на переработанных гофрированных материалах без предварительного нанесения покрытия.

Соответствие типов красок распространенным материалам для печати

Бумага и картон: баланс между впитываемостью краски и четкостью печати

Большинство бумажной печати основано на использовании водных чернил, поскольку они хорошо работают с пористой структурой бумажных волокон и могут обеспечивать очень четкие детали. Последние данные исследований бумажных основ показывают, что при работе с не покрытым картоном многие печатники фактически разбавляют свои чернила примерно на 18–22 процента. Это помогает избежать неприятного эффекта растекания, когда чернила слишком сильно расходятся, достигая правильного баланса между степенью впитывания в бумагу и сохранением высокой интенсивности цвета. Что касается покрытых бумаг, ситуация немного меняется. Печатные мастерские предпочитают использовать специальные гибридные водные составы, смешанные с акриловыми компонентами. Такие комбинации лучше сцепляются с поверхностями, но при этом позволяют бумаге оставаться перерабатываемой. В последнее время около трети всех коммерческих печатных операций перешли на использование именно таких составов.

Винил и гибкие пластики: Преимущества растворных печатных чернил

Растворительные чернила хорошо работают на материалах, которые слабо впитывают жидкость, таких как ПВХ и полипропилен. Чернила сохнут быстро — обычно в течение 10–25 секунд при температуре около 20 градусов Цельсия, что способствует образованию прочных пленочных слоев. Согласно исследованию, опубликованному в прошлом году в журнале Flexographic Printing Journal, такие чернила сохраняли свою липкость на уровне около 98 % даже после более чем 500 часов пребывания на открытом воздухе. Это довольно впечатляющий результат по сравнению с водными аналогами, которые плохо переносят влагу: по данным тех же испытаний, растворительные чернила демонстрируют примерно на 53 % лучшую устойчивость к влажности. Благодаря высокой стойкости к химическим веществам и повреждениям от солнечного света, многие производители предпочитают использовать растворительные чернила для таких изделий, как автомобильные наклейки и крупные рекламные щиты, которым необходимо выдерживать различные погодные условия.

Ткани и текстиль: сравнение сублимационных и пигментных чернил

При нагревании до температуры около 190–210 градусов Цельсия сублимационные красители фактически проникают в полиэфирные волокна, создавая цвета, охват которых примерно на 120% больше, чем у пигментных чернил. Однако, когда речь идет о хлопковых смесях, рынок по-прежнему доминируют пигментные чернила — их доля составляет около 72%, поскольку они лучше сохраняются после многократной стирки. Кроме того, не требуется никакой специальной предварительной обработки, что особенно важно для одежды, проходящей более пятидесяти циклов промышленной стирки. Новое поколение гибридных латексных чернил также набирает популярность: они сохраняют около 85% яркости цвета на синтетических тканях и при этом основаны на водной формуле. Эти инновации постепенно сокращают разрыв между различными технологиями печати в текстильной промышленности.

Жесткие пластики: почему УФ-отверждаемые чернила обеспечивают долговечность и устойчивость к царапинам

При воздействии светодиодного света с длиной волны 395 нм УФ-отверждаемые чернила затвердевают практически мгновенно, образуя прочные сшитые пленки, выдерживающие испытание на твердость карандашом 4H в соответствии со стандартами ISO. Практические испытания показывают, что отпечатки, выполненные этими чернилами на поверхностях из поликарбоната, сохраняют около 90 процентов устойчивости к истиранию даже после хранения на складах в течение 18 месяцев, что примерно на 40 процентов выше по сравнению с традиционными методами печати на основе растворителей. Еще одним большим преимуществом является то, что данный метод полностью исключает выбросы ЛОС, что полностью соответствует предстоящим требованиям ЕС, установленным на 2025 год, ограничивающим содержание летучих органических соединений менее чем 1 грамм на квадратный метр. Многие производители уже переходят на этот метод не только потому, что он соответствует юридическим требованиям, но и потому, что на практике он просто работает лучше.

Водные и растворительные чернила: компромисс между производительностью и экологичностью

Экологические и безопасные преимущества водных печатных чернил

Переход на водные чернила сокращает выбросы вредных ЛОС примерно на 80% по сравнению с традиционными растворителями. Это обеспечивает более безопасные условия труда в типографиях и помогает компаниям соблюдать экологические нормы. Поскольку вода — это по сути H2O, она заменяет все те вредные химикаты, которые ранее загрязняли воздух во время печатных процессов. Многие компании также отмечают выгоду от этого перехода. Согласно недавнему исследованию из Отчёта по промышленной печати 2024 года, предприятия, перешедшие на водные чернила, зафиксировали снижение проблем, связанных с химическим воздействием на персонал, примерно на 45%. Конечно, не все сразу переходят на водные чернила, но в большинстве случаев цифры говорят сами за себя.

Превосходная адгезия растворительных чернил к химически стойким поверхностям

Когда речь идет о соединении с материалами, такими как полиэтилен, имеющими низкую поверхностную энергию, растворные чернила действительно проявляют себя с лучшей стороны, поскольку создают мощные химические связи. Испытания прошлого года показали, что сцепление этих чернил составляет около 98 процентов, что на самом деле примерно на 62 процента выше по сравнению с водными аналогами. Такая прочность сцепления означает, что они отлично подходят для таких применений, как рекламные щиты или этикетки для упаковки, которым необходимо выдерживать дождь, повреждение от солнечного света и общее изнашивание с течением времени. С другой стороны, производителям следует учитывать один важный момент. Эти продукты на основе растворителей выделяют большее количество летучих органических соединений в атмосферу, поэтому надлежащие системы вентиляции становятся абсолютно необходимыми, если компании хотят соответствовать действующим экологическим стандартам и нормам безопасности.

Сочетание экологичности и производительности в промышленных приложениях

Гибридные решения, такие как экосольвентные чернила, содержат на 30–50% меньше ЛОС по сравнению с традиционными сольвентными чернилами, сохраняя при этом надежное сцепление с трудными поверхностями. Появляются УФ-отверждаемые водные варианты, снижающие энергозатраты на отверждение на 25%. В высокотиражной упаковке биооснованные растворители, полученные из возобновляемых источников, обеспечивают сопоставимую долговечность при снижении углеродного следа на 60%.

Требования к долговечности в зависимости от условий эксплуатации

Выбор подходящей формулы чернил требует согласования физической стойкости с воздействующими внешними факторами при одновременном сохранении визуального качества в различных условиях использования.

Устойчивость к выцветанию и архивные характеристики для печати произведений изобразительного искусства и фотографий

Печать музейного класса основана на пигментных чернилах с архивной стабильностью, сохраняющих 98% цветовой точности более 100 лет при контролируемом освещении. Современные пигменты в акриловой оболочке обеспечивают устойчивость к выцветанию с показателем ниже ΔE<2 после воздействия 500 люкс/год, что соответствует строгим стандартам консервации.

Водостойкость и устойчивость к химическим веществам для наружной рекламы и этикеток на продуктах

Для наружного применения требуются чернила, устойчивые к влаге, ультрафиолетовому излучению и загрязнениям. Растворные чернила с интегрированными УФ-стабилизаторами демонстрируют на 85 % лучшую устойчивость к атмосферным воздействиям при испытаниях в прибрежных условиях. Для защиты от химических воздействий используются шелкографические эпоксидно-модифицированные смолы, устойчивые к деградации под действием автомобильных жидкостей и промышленных чистящих средств.

Парадокс глянца: высокая эстетическая привлекательность против снижения УФ-защиты

Хотя глянцевые покрытия усиливают яркость цвета, они увеличивают УФ-деградацию за счёт преломления света. Матовые УФ-отверждаемые чернила обеспечивают превосходную защиту, сохраняя 90 % прочности сцепления после 2000 часов испытаний в камере QUV по сравнению всего с 63 % у глянцевых аналогов.

Области применения: баннеры, упаковка продуктов питания, офисные документы и торговые этикетки

• Торговые баннеры : растворные чернила с трехлетней стойкостью на открытом воздухе
• Упаковка для продуктов питания : водные флексографические чернила, соответствующие требованиям FDA
• Офисные документы : быстросохнущие тонеры для лазерных принтеров
• Фармацевтические этикетки : Термотрансферные ленты, устойчивые к воздействию спирта

Стойкость к температуре и влажности в условиях логистики и хранения

УФ-отверждаемые чернила надежно работают в диапазоне от -40 °C до 80 °C и превосходят традиционные чернила на 40 % по результатам тестов при циклическом изменении влажности, согласно исследованию MDPI 2023 года. Чернила с силиконовой модификацией предотвращают растрескивание при резких перепадах температуры, что делает их идеальными для холодовой цепи, где продукты перемещаются из морозильных камер в помещения с комнатной температурой.

Раздел часто задаваемых вопросов

В чём разница между пористыми и непористыми основами?

Пористые основы, такие как бумага и не покрытый картон, имеют крошечные микроскопические отверстия, которые позволяют чернилам быстро впитываться, тогда как непористые основы, такие как винил и пластик, препятствуют впитыванию жидкости из-за более низкой поверхностной энергии.

Почему для пористых основ предпочтительны водные чернила?

Водные чернила хорошо работают с пористыми материалами благодаря капиллярному действию, которое обеспечивает четкие края, быстрое высыхание и снижение затрат на энергию, связанных с внешними системами сушки.

С какими трудностями связано нанесение изображения на непористые материалы?

Для непористых материалов, таких как винил и пластик, требуются растворяющие чернила и обработка поверхности для улучшения сцепления чернил, поскольку они обладают низкой поверхностной энергией, отталкивающей водные чернила.

Каким образом экологические факторы влияют на выбор чернил?

Различные экологические воздействия, такие как ультрафиолетовое излучение и влажность, требуют специальных составов чернил для обеспечения долговечности, например, растворяющих чернил для наружной рекламы и УФ-отверждаемых чернил для жестких пластиков.