Какие флексографические краски подходят для печати упаковки бумажных стаканчиков большими тиражами?

Соответствие флексографских чернил для пищевой упаковки требованиям безопасности при использовании на бумажных стаканчиках

Соответствие стандартам FDA 21 CFR и Пластикового регламента ЕС при прямом контакте с пищевыми продуктами

Для производителей бумажных стаканчиков правильный подбор флексографских чернил имеет решающее значение, поскольку они должны соответствовать строгим требованиям к материалам, контактирующим с пищевыми продуктами. В Соединённых Штатах действует норматив FDA 21 CFR Part 175.300, регулирующий взаимодействие материалов с пищей. По сути, содержание компонентов чернил, контактирующих с жирными закусками или водянистыми напитками, должно оставаться ниже определённых уровней. Ситуация в Европе не сильно отличается. Полимерное регулирование ЕС № 10/2011 устанавливает строгие ограничения на количество веществ, которые могут мигрировать из упаковки в пищевые продукты. Например, фотонициаторы ограничены всего 0,01 мг на кг согласно испытаниям, проведённым в условиях, приближенных к реальному использованию — при контакте с горячими жидкостями при температуре от 60 до 90 градусов Цельсия и длительном хранении. Если чернила не соответствуют требованиям, химические вещества могут выделяться в опасных концентрациях свыше 10 частей на миллиард, что может повлечь за собой санкции против компаний или даже принудительное изъятие продукции с полок. Осознанные производители заранее проводят анализ своей продукции методом газовой хроматографии–масс-спектрометрии (GC-MS), чтобы убедиться в соответствии всем стандартам, следуя рекомендациям американских и европейских органов по безопасности пищевых продуктов в отношении надлежащих методов анализа.

Оценка рисков миграции по сравнению с сокращением выбросов ЛОС в высокоскоростной объемной флексографской печати

Масштабные печатные операции одновременно сталкиваются с двумя серьезными проблемами: необходимо предотвратить перемещение химических веществ и контролировать назойливые летучие органические соединения (ЛОС). Риск особенно возрастает при высокоскоростной флексографической печати свыше 300 метров в минуту, поскольку при неполном отверждении остаются различные реакционноспособные компоненты, такие как олигомеры и фотoinitiаторы, которые просто находятся там, ожидая, когда начнут выделяться. УФ-отверждаемые чернила снижают содержание ЛОС примерно на 60–70 процентов по сравнению с традиционными растворителями, но для достижения полимеризации более 95 процентов, необходимой до начала миграции, требуется довольно точное количество энергии светодиодного света — обычно около 800 миллиджоулей на квадратный сантиметр или более. Водные системы практически не имеют проблем с миграцией и полностью устраняют риски, связанные с ЛОС, однако они сопряжены со своими трудностями, поскольку требуют больше времени на высыхание, что ограничивает скорость производственных линий примерно 250 метрами в минуту, а мелкие детали часто искажаются легче. Достижение оптимального результата зависит от нахождения баланса между тремя основными факторами: степенью отверждения материалов, поддержанием уровня ЛОС ниже 25 граммов на квадратный метр и обеспечением того, чтобы миграция оставалась в безопасных пределах, составляющих половину от установленных нормативов. Большинство современных крупнотоннажных типографий теперь используют встроенные спектрофотометры вместе со специальными низкомиграционными чернилами, соответствующими стандартам FDA 21 CFR и требованиям Европейского союза по 10/2011, в рамках своего обычного рабочего процесса.

Работа флексографических красок, специфичных для подложки, на материалах для стаканчиков

Покрытые, непокрытые, с полиэтиленовым покрытием и с покрытием PLA бумаги: поглощение, адгезия и растяжение точки

Свойства бумаги для бумажных стаканчиков оказывают большое влияние на поведение флексографских чернил при крупносерийной печати. При работе с не покрытой бумагой она, как правило, быстро впитывает чернила, поэтому печатникам необходимо использовать чернила с низкой вязкостью и быстрым высыханием, чтобы избежать преждевременного высыхания и засорения сопел во время продолжительных производственных циклов. Покрытая бумага впитывает меньше, но имеет свои особенности, требующие тщательного контроля характеристик потока чернил, чтобы предотвратить неравномерное распределение цвета и нестабильную толщину пленки на отпечатанных поверхностях. Бумага с полиэтиленовым покрытием часто выбирается для упаковки жидкостей, однако хорошее сцепление требует контроля уровня поверхностной энергии. Исследования показывают, что если поверхностная энергия таких материалов превышает 38 дин/см, что обычно достигается методом коронного разряда, устойчивость к расслоению увеличивается примерно на 40%. Бумага с покрытием PLA обеспечивает экологические преимущества, но создает трудности с качеством печати. Ее естественно водоотталкивающая поверхность вызывает растекание точек примерно на 15% больше по сравнению со стандартным полиэтиленом при разрешении 150 линий на дюйм, что требует корректировки объема ячеек анилоксовых валов и точной настройки липкости чернил. Согласно тестам на миграцию, важным фактором является не только состав самих чернил, но и их совместимость с конкретным материалом основы. Это подчеркивает необходимость всестороннего тестирования всей системы — включая материалы, чернила и условия обработки — для минимизации рисков загрязнения.

Реология флексографских чернил и стабильность процесса для массового производства

Оптимизация вязкости, структурно-вязких свойств и стабильности красочного аппарата при 120–180 LPI

Правильная реология имеет большое значение при массовом производстве бумажных стаканчиков. При работе с разрешением около 120–180 линий на дюйм, чернила должны оставаться в определённом диапазоне вязкости, чтобы избежать таких проблем, как растяжение точек, и при этом обеспечивать чёткое изображение. Поведение чернил под нагрузкой также отличается — они становятся менее вязкими при воздействии высокоскоростных сил сдвига от аналоксовых валов, вращающихся со скоростью более 2500 с⁻¹, а затем быстро восстанавливаются после нанесения на материал. Такое поведение способствует эффективному выведению чернил без образования тумана или брызг. Поддержание требуемой толщины плёнки становится особенно важным по мере увеличения скорости машин свыше 150 метров в минуту. Устойчивость красочного аппарата — ещё одна серьёзная проблема. Качественные чернила должны выдерживать длительную циркуляцию, не изменяя сильно своих свойств, не расслаиваясь и не образуя избыточной пены — всё это может привести к сбоям в производстве, которое должно выпускать миллионы единиц продукции без остановок. Согласно отраслевым данным, компании, тонко настраивающие профили реологии, обычно наблюдают снижение растяжения точек на 12 % и даже до 18 % по сравнению с обычными ньютоновскими жидкостями. Кроме того, им удаётся продлить время работы оборудования без технического обслуживания, иногда увеличивая продолжительность производственных циклов примерно на 30 %. Эти улучшения напрямую приводят к повышению выхода годной продукции и более стабильной цветопередаче в больших партиях печатной продукции.

Альтернативные системы флексографских чернил: выбор между УФ-отверждаемыми и водными

Выбор подходящей флексографской краски для массового производства бумажных стаканчиков — это сложный процесс для производителей, которым необходимо выбирать между УФ-отверждаемыми составами и традиционными водными системами. Почему УФ-краски так привлекательны? Они почти мгновенно высыхают под воздействием ультрафиолетового света, что позволяет печатным машинам работать примерно на 30–40 процентов быстрее по сравнению с водными аналогами. Кроме того, по данным отрасли, такие краски сокращают энергопотребление примерно вдвое. Быстрое высыхание также помогает контролировать растискивание точек при разрешении печати 120–180 линий на дюйм и обеспечивает точность приводки даже при длительных циклах производства. Однако есть и подводные камни. Внедрение УФ-технологии требует значительных первоначальных инвестиций в специализированные системы отверждения на основе светодиодов или ртутных ламп. И не стоит забывать и о документации: производители обязаны тщательно проверять миграцию фотoinициаторов в соответствии с требованиями FDA (21 CFR Part 175.300) и стандартами Европейского союза (EU 10/2011). Эти проверки на соответствие нормативным требованиям — задача непростая.

Водные чернила вообще не выделяют ЛОС и, как правило, требуют меньших затрат на модификацию существующего оборудования, что делает их привлекательными для предприятий, озабоченных качеством воздуха в помещениях и соблюдением стандартов EHS. Новое поколение каталитических гибридных чернил действительно обеспечивает лучшую устойчивость к химическим воздействиям и более высокую скорость высыхания по сравнению с традиционными вариантами, однако они всё ещё сохнут примерно на 15–20 процентов дольше, чем УФ-системы. Это может значительно замедлить процесс при попытке достичь высоких показателей объёмов производства — около 20 тысяч стаканчиков в час или более. Что касается прямой печати на поверхностях, контактирующих с пищевыми продуктами, водные чернила, как правило, представляют меньший риск миграции компонентов, особенно при использовании соответствующим образом сертифицированных низкомиграционных смол и пигментных смесей. Тем не менее, выбор между этими вариантами — не такая простая задача. Предприятию необходимо учитывать фактические объёмы производства, типы материалов, на которых осуществляется печать, нормативные требования, действующие на их рынках, а также степень приверженности целям устойчивого развития, прежде чем принимать решение, какой вариант лучше всего подойдёт для их конкретной ситуации.

Раздел часто задаваемых вопросов

Что означает соответствие флексографических чернил для бумажных стаканчиков?

Соответствие флексографических чернил для бумажных стаканчиков означает, что используемые чернила безопасны при непосредственном контакте с пищевыми продуктами и соответствуют таким нормативам, как FDA 21 CFR и Европейский регламент по пластмассам.

В чем разница между УФ-отверждаемыми чернилами и водными флексографическими чернилами?

УФ-отверждаемые чернила мгновенно высыхают под воздействием ультрафиолетового света и обеспечивают высокую скорость печати, тогда как водные чернила не выделяют ЛОС, но требуют больше времени для высыхания.