Ako vybrať vhodné hlborezné tlačidlo pre rôzne typy podkladov?

Pochopenie vlastností podkladu a ich vplyvu na výkon ofsetového tlačidla

Úloha typu podkladu pri priľnavosti a trvanlivosti ofsetového tlačidla

Spôsob, akým funguje ofsetová farba, závisí výrazne od druhu materiálu, na ktorý sa tlačí. Pri práci s pórovitými materiálmi, ako je bežný papier, farba sa v dôsledku kapilárnej sily dostáva do povrchu cez malé otvory, čím vzniká určitý mechanický záster. Situácia sa radikálne mení pri práci s nepórovitými povrchmi, ako sú plastové fólie. Tu sa farba musí pripevniť chemicky, čo znamená, že polymérne molekuly sa musia na molekulárnej úrovni skutočne viazať k podkladu, na ktorý sú nanášané. Potlač fólií z kovov potom prináša vlastné výzvy. Tieto materiály vyžadujú špeciálne formulované farby, ktoré dokážu ohyb a natiahnutie počas následných výrobných krokov bez toho, aby sa rozpadli alebo praskli pod napätím spôsobeným ohýbaním, tvarovaním alebo inými operáciami po tlači.

Bežné materiály podkladu pri ofsetovej tlači: papier, plastové fólie a kovové fólie

• Papier : Vyžaduje rýchlo suchnúce farby na zabránenie rozmazaniu (povrchová energia 35–45 dyne/cm)
• BOPP/PET fólie : Vyžaduje riešivové atramenty (povrchová energia ≥ 38 dyne/cm po úprave)
• Hliníkové fólie : Používa špecializované atramenty s tepelnou stabilitou až do 160 °C

Povrchová energia a pórovitosť: Ako ovplyvňujú zmáčanie atramentom a jeho priľnavosť

Materiály s povrchovou energiou pod 36 dyne/cm, ako napríklad bežný netretovaný polyetylén, zvyčajne odpudzujú štandardné ofsetové atramenty. Pórovitosť materiálu určuje, ako hlboko do neho atrament prenikne. Napríklad novinový papier dokáže vsiaknuť medzi 12 a 18 gramov atramentu na meter štvorcový, zatiaľ čo potlačené dosky zvyčajne vsiaknu iba 4 až 6 gramov na meter štvorcový. Dobré zmáčanie sa dosahuje najlepšie vtedy, keď je povrchové napätie atramentu približne o 2 až 5 milinewtonov na meter nižšie ako povrchová energia samotného substrátu. Tento rozdiel umožňuje správnu adhéziu bez nadmerného hromadenia atramentu.

Výzva: Zlá priľnavosť atramentu na filmoch s nízkou povrchovou energiou, ako sú PE a PP

Neupravené polyolefínové fólie (28–31 dyne/cm) zodpovedajú približne za 60 % adhéznych zlyhaní pri glatovej tlači. Korónová úprava zvyšuje povrchovú energiu PP na 40–44 dyne/cm, čím sa výsledná prilnavosť farby zvyšuje až o 300 %. Plamenná úprava ponúka trvalú alternatívu, ktorá udržiava povrchovú energiu nad 38 dyne/cm po dobu 8–12 týždňov za bežných podmienok uskladnenia.

Základné kritériá pre zhodu glatovej farby s vlastnosťami podkladu

Adhézia, rýchlosť sušenia a flexibilita: Kľúčové požiadavky na výkon

Dosiahnutie dobrých výsledkov pri hĺbkotlači skutočne závisí od správnych vlastností farby. Keď ide o adhéziu, rôzne materiály vyžadujú odlišný prístup. Porézne papierové podklady najlepšie fungujú s farbami, ktoré dokážu prenikať dovnútra kapilárnou akciou, no plastové fólie si vyžadujú úplne iný postup. Tie potrebujú špeciálne polárne živice, ktoré sa skutočne chemicky viažu na povrch. Dôležitý je aj faktor času sušenia. Papier sa zvyčajne osuší do jednej sekundy, čo znamená, že musíme použiť rozpúšťadlá, ktoré sa vyparujú pomalšie. Kovové fólie sú však úplne iné – tie potrebujú niečo, čo sa vytvrdzuje čo najrýchlejšie. A potom tu je ešte otázka flexibility. Pri elastických materiáloch ako PE fólie musí byť farba schopná rovnako sa natiahnuť bez toho, aby praskla. Väčšina odborníkov hľadá farby, ktoré vydržia aspoň 3 % predĺženia, než začnú praskat' pri deformácii materiálu.

Prispôsobenie zloženia farby absorpcii podkladu a tepelnej stabilite

Toto zarovnanie zabraňuje chybám, ako je odlupovanie na potlačených papieroch alebo zadržiavanie rozpúšťadiel vo viacvrstvových fóliách. Pri tepelne uzatvárateľném obale musia atramenty vydržať teplotu 120–140 °C v tepelných tuneloch bez zažltnutia.

Požiadavky na výkon: odolnosť voči treniu, odolnosť voči opotrebovaniu a trvanlivosť tlače

Pre priemyselné aplikácie musí byť výkon neochvejne spoľahlivý. Tlačové farby pre hlbokotlač musia vydržať aspoň 500 cyklov na skúšobných prístrojoch Sutherland podľa štandardu ASTM D5264. Po prejdení 1 000 cyklov pri skúške odolnosti proti opotrebeniu Taber nesmú vykazovať viac ako 10 % opotrebenia. Pokiaľ ide o UV stabilitu, formulácie musia udržať konzistentnú farebnosť aj po 500 hodinách pôsobenia svetla. Hodnota Delta E by mala zostať pod 2,0, čo znamená, že sa farby veľmi neodchýlia od svojho pôvodného vzhľadu – čo je dôležité najmä pre výrobky používané vonku. Obalovanie potravín predstavuje úplne inú výzvu. Farby nanášané tu musia zostať na povrchu aj po sterilizačnom procese pri teplote 121 °C a tlaku 15 psi počas pol hodiny. A samozrejme musia spĺňať všetky predpisy uvedené v dokumente FDA 21 CFR kapitola 175.300 týkajúce sa materiálov v priamom kontakte s potravinami.

Výber živice a pigmentu pre optimálnu kompatibilitu farby a podkladu

Efektívny hlborez vyžaduje presné zosúladení chémie atramentu a fyziky podkladu. Výber vhodných pryskyríčok a pigmentov zabezpečuje silnú adhéziu, ostré prenesenie obrazu a dlhodobú trvanlivosť.

Typy pryskyríčok pre vysokovýkonné podklady: PET, OPP a nepriepustné fólie

Polyuretánové pryskyričky sú uprednostňované pri použití na polyetylén tereftalát (PET) a orientovaný polypropylén (OPP) v dôsledku ich odolnosti voči chemikáliám a flexibility. Modifikované akrylátové kopolyméry preukázali udržanie väzobnej pevnosti na úrovni 98 % po tepelnom cyklovaní na nepriepustných povrchoch. Nitrocelulózové pryskyričky sa naďalej široko používajú pri kovových fóliách, kde sú nevyhnutné rýchle sušenie a vysoký lesk.

Stratégie disperzie pigmentov pre vodné atramenty do hlborezu na pórovitý papier

V systémoch na báze vody pigmentové častice pod 5¼m zabezpečujú účinné prenikanie do vlákien papiera bez rozmazania okrajov. Pokročilé mletie pomocou korundových guľôčok dosahuje 95 % účinnosť disperzie, čo zaisťuje konzistentnú farbu pri vysokorýchlostných tlačových behoch a zníženie spotreby atramentu o 15–20 % oproti bežným metódam.

Štruktúra sadzy a jej vplyv na prenikanie atramentu a intenzitu farby

Sadze s vysokou štruktúrou (veľkosť agregátu: 200–300 nm) poskytujú vynikajúce pohlcovanie svetla a dosahujú hodnoty L* pod 1,5 na stupnici hustoty čiernej farby. Ich vetvená morfológia zlepšuje prenos atramentu z gravírovacích buniek a zároveň minimalizuje nadmerné prenikanie – čo je kľúčové pre ostré reprodukovanie bodov na potlačovaných papieroch.

Vodné a rozpúšťadlové gravírovacie atramenty: Posúdenie vhodnosti podkladov

Výhody vodných atramentov pre papierové a kartónové podklady

Vodné gravírovacie farby sa stali preferovanou voľbou na tlač na papier a kartón vzhľadom na ich environmentálne výhody a vysokú účinnosť. Tieto farby obsahujú približne 60 až 70 percent vody, čo znižuje emisie prchavých organických zlúčenín až o 85 percent v porovnaní s tradičnými riečivovými alternatívami. Ich nízka viskozita v rozmedzí 50 až 150 milipascalových sekúnd umožňuje, aby sa farba dostatočne prelievala do pórových vlákien papierových výrobkov, čím sa dosahuje rovnomerné farebné pokrytie po celých potlačených plochách a rýchle vysušenie pri teplotách medzi 80 a 100 stupňami Celzia. Ďalšou veľkou výhodou je, že tieto farby sú úplne bez zápachu a spĺňajú štandardy FDA aj predpisy Európskej únie týkajúce sa priameho kontaktu s potravinami, čo ich robí obzvlášť vhodnými pre balenie, kde je bezpečnosť potravín pre výrobcov najvyššou prioritou.

Prečo sa riečivové farby osvedčili pri tlači na nepriepustné plastové fólie

Gravírovacie farby na báze rozpúšťadiel sa veľmi dobre priľnú k materiálom ako sú polypropylénové (PP) a polyetylénové (PE) fólie, keď sa použijú špecifické zmesi živíc a rozpúšťadiel. Pri aplikácii bežné rozpúšťadlá, ako napríklad etylacetát alebo toluén, dočasne rozložia povrch týchto fólií. Keď sa tieto rozpúšťadlá vyschnú približne za 10 až možno až 30 sekúnd pri teplotách medzi 60 a 80 stupňami Celzia, vytvoria drobné kotviace body, ktoré pomáhajú lepšiemu priľnutiu farby. Tento celý mechanizmus pôsobí proti tzv. nízkej povrchovej energii, ktorá sa zvyčajne pohybuje okolo 28 až 31 dyn/cm. Výsledkom sú hodnoty pevnosti pri odlepení vyššie než 2,5 newtona na 15 milimetrov. Pre tých, ktorí pracujú s lesklými metalizovanými povrchmi PET, tieto rozpúšťadlové varianty zachovávajú lesklý vzhľad a zároveň zabraňujú roztiekaniu alebo šíreniu farby tam, kde by nemala byť.

Prísady zvyšujúce výkon vodných farieb

Tri kategórie prísad zlepšujú funkčnosť vodných farieb:

1. Povrchovo aktívne látky (0,5–1,5 %) : Nižšia povrchová napätie od 72 mN/m na 35–40 mN/m, čo zlepšuje zmáčanie PE/PP fólií
2. Zhustňovadlá (deriváty ksylové gumy) : Upraviť viskozitu na 80–300 mPa·s pre kontrolované nanášanie farby na potlačené dosky
3. Prenášače púz (zmesi na báze kremíka/polyglykolu) : Zabrániť tvorbe mikrobieliek počas vysokorýchlostného tlačenia (300–500 m/min)

Medzi najnovšie inovácie patrí použitie prísad na báze nano-siliky, ktoré zvyšujú odolnosť proti odieraniu o 40 % na podkladoch s voskovým povlakom.

Trend: Trh udržateľného balenia podporuje prijímanie ekologickej tlačivej farby

Trh udržateľného balenia rastie tempom 7,2 % p.a. do roku 2030, pričom vodné farby sa teraz používajú v 38 % gravírovacích aplikácií. Poprední výrobcia stále častejšie špecifikujú farby obsahujúce viac ako 95 % biologicky rozložiteľných zložiek a menej ako 5 % aditív obsahujúcich APEO. Podľa štúdie FlexTech Alliance z roku 2023 hybridné UV-vodné systémy znížili spotrebu energie o 30 % a zároveň zachovávajú trvanlivosť na recyklovanom PET.

Zlepšovanie priľnavosti tlačivej farby prostredníctvom úprav povrchu a chemických zlepšení

Korona a plazmové spracovanie: Zvyšovanie povrchovej energie pre lepšie priľnavosti atramentu

Povrchová energia zohráva dôležitú úlohu pri tom, ako dobre sa atrament uchytil, najmä na tých problematických plastoch s nízkou energiou, ako je polyetylén (PE) a polypropylén (PP). Pri koronovom spracovaní sa na materiál aplikuje vysoké napätie, čo vytvára ozónom bohaté prostredie, ktoré mení povrchovú chémiu. Tento proces môže zvýšiť hodnoty povrchového napätia od 30 do 45 dyn/cm v závislosti od podmienok. Potom existuje plazmové spracovanie, pri ktorom sa plyn vedie elektrickými poľami, čím vznikajú ióny, ktoré skutočne menia samotné molekuly substrátu. Tým sa povrchy stanú omnoho ľahšie zmáčateľnými, takže tlačiarne dosahujú lepšie výsledky s riadnym priľnutím atramentu, aj keď ide o tieto náročné nepriepustné fóliové materiály bežne používané v balíkárskom priemysle dnes.

Adhézne prídavné látky a základné nátery pre fólie z polyetylénu a polypropylénu

Chemické základné nátery riešia problémy so suchým spojením na PE a PP. Silánové aktívátory vytvárajú kovalentné väzby medzi podkladom a farbou, čím zvyšujú pevnosť odlepenia o 30–40 %. Pre aplikácie v kontaktu s potravinami ponúkajú vodné základné nátery ekologickú voľbu bez poškodenia integrity spojenia.

Kombinovanie úpravy povrchu s funkčnými prísadami pre trvalé tlače

Komplexné prístupy prinášajú najlepšie výsledky: hliníkové fólie upravené plazmou a potlačené UV-odolnými hltnými farbami zachovávajú 95 % farebnej intenzity po 500 hodinách umelej expozície. Pridaním prostriedkov na zníženie trenia (0,5–1,5 %) sa koeficient trenia zníži o 40 %, čo chráni tlače pred opotrebovaním počas prepravy a manipulácie.

Často kladené otázky (FAQ)

Aké faktory ovplyvňujú priľnavosť a trvanlivosť hltných farieb?

Priľnavosť a trvanlivosť hltných farieb sú ovplyvnené druhom podkladu, povrchovou energiou, pórovitosťou, použitím vhodných farieb a úpravou povrchu, ako je korónová alebo plazmová úprava.

Aké sú bežné podklady používané pri hltnom tlačení?

Bežné podložky zahŕňajú papier, fólie BOPP/PET a hliníkové fólie, pričom každá má špecifické požiadavky na zloženie atramentu, aby sa zabezpečilo optimálne priľnavosť a výkon.

Prečo je povrchová energia dôležitá pri hlborezie?

Povrchová energia ovplyvňuje, ako dobre atrament zmáča a viaže sa k podložke. Podložky s vysokou povrchovou energiou majú zvyčajne lepšiu priľnavosť atramentu v porovnaní s tými s nízkou povrchovou energiou.

Ako sa líšia rozpúšťadlové atramenty od vodných atramentov?

Rozpúšťadlové atramenty sú vhodnejšie pre nepriepustné podložky, ako sú plastové fólie, vďaka svojej silnej priľnavosti a rýchlemu schnutiu. Vodné atramenty sa uprednostňujú pri priepustných podložkách, ako je papier, kvôli ich environmentálnym výhodám.

Akú úlohu hrajú prísady pri výkone vodných atramentov?

Prísady, ako sú povrchovo aktívne látky, zahusťovače a potlačovače penu, zlepšujú výkon vodných atramentov zlepšením zmáčania, viskozity a prevencie tvorby bublín.