Ako vybrať vhodné tlačové farby pre rôzne materiály?

Ako ovplyvňuje pórovitosť absorpciu a priľnavosť farieb

Papier a neleštený kartón majú na mikroskopickej úrovni malé otvory, ktoré umožňujú tlačovým farbám prenikať vertikálne cez ne, zároveň sa šíria aj do strán do týchto slepých vreciek. Vďaka tejto jedinečnej štruktúre sa farba podľa rôznych štúdií skúmajúcich vplyv veľkosti pórov na filtráciu vysúša približne o 30 až 50 percent rýchlejšie ako na povrchoch bez takýchto pórov. Čím hlbšie sú póry, tým lepšia je adhézia. Materiály s naozaj hlbokými priepustnými pórmi udržia vo vnútri až približne 23 % viac farby, čo znamená, že pri tlači na najvyššej rýchlosti dochádza k omnoho menšiemu rozmazávaniu.

Kapilárna akcia v papieri a kartóne: Prečo dobre fungujú vodné farby

Kapilárna akcia vtiahne vodné farby do fibríl pórovitých podkladov, čo zabezpečuje ostrejšie okraje a rovnomerné rozloženie farby. Napríklad 90# kraftový papier absorbuje 1,2 ml/m² vodnej farby do 0,8 sekundy, čím sa minimalizuje zväčšovanie bodov. Toto rýchle nasávanie zníži závislosť od vonkajších sušiacich systémov a v prevádzkach na balenie tak ušetrí 15–20 % energie.

Výzvy týkajúce sa povrchovej energie pri nepórovitých podkladoch ako vinyl a plast

Materiály, ktoré nepohlcujú kvapaliny, ako napríklad PVC s povrchovou energiou približne 34 dyn/cm alebo polypropylén s hodnotou okolo 29 dyn/cm, majú tendenciu odpudzovať vodné farby, pretože jednoducho nemajú dostatočnú povrchovú energiu. Aby bolo možné tieto povrchy správne potlačiť, väčšina ľudí používa rozpúšťadlové farby s povrchovým napätím pod 25 dyn/cm. Existuje však aj iný trik – povrchové úpravy môžu výrazne zlepšiť priľnavosť farby k týmto materiálom, niekedy až o 40 % až 60 %. Takýto problém nie je výnimočný; podobné ťažkosti vznikajú aj pri pokuse o tlač na hladké kamene alebo iné ťažko trelátovateľné povrchy v priemyselných podmienkach.

Štúdia prípadu: Vodné farby na vlnitej lepenke vo výrobe obalov

V roku 2023 sa pri pokuse s vlnitou doskou typu E-flute zistilo, že vodné farby znížili emisie VOC o 98 % v porovnaní so systémami na báze rozpúšťadiel a dosiahli pritom 99,5 % neprerezivosť tlače. Vlnitá štruktúra dosky vstrebala prebytočnú farbu, čím sa eliminuje potreba použitia protitlakového prášku a ušetrí sa 0,04 USD na štvorcový stopu v nákladoch na materiál.

Trend: Stúpajúca poptávka po rýchlo suchnúcich, nízko vôňavých vodných tlačových farbách

Podnetom sú ciele dodržiavania noriem ISO 14001, v súčasnosti 37 % výrobcov obalov používa vodné farby na pórovitých podkladoch. Pokroky v akrylátovo modifikovaných živiciach skrátili čas schnutia na 1,2 sekundy – oproti 2,8 sekundám v roku 2020 – čo umožňuje priamu tlač na recyklované vlnité kartóny bez predtlače.

Priradenie typov farieb k bežným tlačovým materiálom

Papier a lepenka: Vyváženie vstrebateľnosti farby a kvality tlače

Väčšina tlače na papieri sa opiera o vodné atramenty, pretože dobre spolupracujú s pórovitou štruktúrou papierových vlákien a dokážu vytvoriť veľmi ostré detaily. Najnovšie údaje z výskumov papierových podkladov uvádzajú, že pri práci s nepotlačeným kartónom mnohí tlačiari riedia atrament približne o 18 až 22 percent. To pomáha vyhnúť sa neprijemnému efektu roztekania, keď sa atrament príliš rozširuje, a umožňuje dosiahnuť správnu rovnováhu medzi množstvom atramentu absorbovaného do papiera a zachovaním dostatočnej intenzity farby. Pri potlačených papieroch je situácia trochu iná. Tlačiarne často používajú špeciálne hybridné vodné zmesi zmiešané s akrylátmi. Tieto kombinácie lepšie prilnavajú k povrchom, ale stále umožňujú recyklovať papier. Asi jedna tretina všetkých komerčných tlačových operácií v poslednej dobe prešla na tento typ zmesí.

Vinyl a flexibilné plasty: Výhody rozpúšťadlových tlačových farieb

Rozpúšťadlové atramenty veľmi dobre fungujú na materiáloch, ktoré nepohlcujú veľa kvapaliny, ako napríklad PVC a polypropylén. Atrament tu tiež rýchlo vyschne, zvyčajne približne za 10 až 25 sekúnd pri teplote okolo 20 stupňov Celzia, čo pomáha vytvoriť pevné vrstvy fólie. Podľa výskumu publikovaného v časopise Flexografický tlačiarenský žurnál minulý rok tieto typy atramentov udržali svoju lepkavosť približne na úrovni 98 %, aj keď boli viac ako 500 hodín vystavené vonkajším podmienkam. To je dosť pôsobivé v porovnaní s vodnými alternatívami, ktoré majú problémy s vlhkosťou a podľa rovnakých testov preukázali približne o 53 % horšiu odolnosť voči vlhkosti. Keďže tieto atramenty tak dobre odolávajú poškodeniu chemikáliami a slnečným svetlom, mnohé výrobné spoločnosti uprednostňujú rozpúšťadlové atramenty pre veci ako autonálepky a veľké reklamné plochy, ktoré musia vydržať všetky druhy poveternostných podmienok.

Textil a látka: Porovnanie sublimačných a pigmentových atramentov

Keď sa zahrejú na približne 190–210 stupňov Celzia, sublimačné farby skutočne preniknú do polyestrových vlákien a vytvárajú odtiene, ktoré pokrývajú približne o 120 % viac ako pigmentové farby. Pri zmesiach bavlny však pigmentové farby stále dominujú trhu s približne 72-percentným podielom, pretože lepšie odolávajú opakovanému praniu. Nie je potrebná ani žiadna špeciálna predúprava, čo je veľmi dôležité pre odevy, ktoré prejdú cez viac ako päťdesiat priemyselných pračiek. Aj novšia generácia hybridných lateksových farieb spôsobuje dojem, keď dokáže udržať približne 85 % farebnej živosťi na syntetických tkaninách pri použití vodou riedených zložiek. Tieto inovácie postupne znižujú rozdiely medzi jednotlivými technológiami tlače v textilnom priemysle.

Tuhe plasty: Prečo UV-vytvrdzovacie farby zabezpečujú trvanlivosť a odolnosť proti škrabaniam

Keď sú vystavené svetlu 395 nm LED, UV tuhnúce atramenty zatvrdnú takmer okamžite a vytvárajú silné prepojené vrstvy, ktoré splňujajú test tvrdosti ceruziek 4H podľa noriem ISO. Reálne testovanie ukazuje, že tlače vyrobené týmito atramentmi na povrchoch z polykarbonátu udržia približne 90 percent odolnosti voči opotrebeniu, aj keď boli uložené na sklade počas 18 mesiacov, čo je približne o 40 percent lepšie ako pri tradičných riečivových tlačových metódach. Ďalšou veľkou výhodou je, že táto technika úplne eliminuje emisie VOC, čo dokonale zodpovedá nadchádzajúcim predpisom EÚ pre rok 2025, ktoré obmedzujú prchavé organické zlúčeniny na menej ako 1 gram na štvorcový meter. Mnoho výrobcov už tento spôsob prevziať nielen pre splnenie právnych požiadaviek, ale aj preto, že v praxi jednoducho funguje lepšie.

Vodné a riečivové atramenty: Výkonnostné a environmentálne kompromisy

Environmentálne a bezpečnostné výhody vodných tlačových atramentov

Prechod na vodné farby zníži emisie škodlivých VOC približne o 80 % v porovnaní s tradičnými rozpúšťadlovými alternatívami. To zlepšuje bezpečnosť pracovných podmienok vo tlačiarňach a pomáha firmám dodržiavať environmentálne predpisy. Keďže voda je v podstate len H2O, nahrádza všetky tie škodlivé chemikálie, ktoré dovtedy znečisťovali vzduch počas tlačových operácií. Túto zmenu považujú za prospešnú aj mnohé spoločnosti. Podľa najnovšej štúdie z Ročenky priemyselnej bezpečnosti tlače z roku 2024 prevádzky, ktoré prešli na vodné farby, zaznamenali približne o 45 % menej problémov s expozíciou na chemikálie medzi zamestnancami. Samozrejme, nie každý sa k tomu hneď pridáva, ale čísla vo väčšine prípadov hovoria samé za seba.

Vynikajúca adhézia rozpúšťadlových farieb na chemicky odolných povrchoch

Keď ide o spojovanie materiálov, ako je polyetylén, ktoré majú nízku povrchovú energiu, rozpúšťadlové atramenty vynikajú, pretože vytvárajú silné chemické väzby. Testy z minulého roka ukázali priľnavosť týchto atramentov približne na úrovni 98 percent, čo je o 62 percent lepšie v porovnaní s vodnými alternatívami. Tento druh priľnavosti znamená, že sú vynikajúce pre použitie napríklad na billboardoch alebo obalových štítkoch, ktoré musia odolávať dažďu, poškodeniu spôsobenému slnečným žiarením a všeobecnému opotrebeniu v priebehu času. Na druhej strane však výrobcovia musia zvážiť jednu dôležitú vec. Tieto rozpúšťadlové výrobky uvoľňujú do ovzdušia viac prchavých organických látok, preto sú nevyhnutné vhodné vetracie systémy, ak chcú podniky dodržiavať platné environmentálne normy a zdravotné predpisy.

Vyváženie ekologickej prijateľnosti a výkonu v priemyselných aplikáciách

Hybridné riešenia, ako sú atramenty s eko-rozpúšťadlami, ponúkajú o 30 až 50% nižší obsah VOC ako tradičné atramenty s rozpúšťadlami a zároveň udržiavajú spoľahlivú adhéziu na náročných povrchoch. Vznikávajú UV-léčiteľné varianty na báze vody, ktoré znižujú spotrebu energie na vyliečenie o 25%. V balení s veľkým objemom poskytujú rozpúšťadlá na biobáze získané z obnoviteľných zdrojov porovnateľnú trvanlivosť s o 60% nižšou uhlíkovou stopa.

Požiadavky na trvanlivosť na základe prostredia použitia

Výber správnej farbivovej zložky si vyžaduje prispôsobenie fyzickej odolnosti voči environmentálnym stresom pri zachovaní vizuálnej kvality v rôznych prípadoch použitia.

Odolnosť voči vyblednutiu a kvalita archívu pre výtvarné umenie a fototisk

Museálne tlače sa spoliehajú na farby na báze pigmentov s archiválnou stabilitou, udržiavajú 98% integritu farieb po viac ako 100 rokov pod kontrolovaným osvetlením. Akrylovými pigmentmi sa teraz dosiahne odolnosť voči vyblednutiu nižšia ako ΔE<2 po expozícii 500 luxov/rok, čo spĺňa prísne normy ochrany.

Voda a chemická odolnosť vonkajších značiek a etiket výrobkov

V vonkajších priestoroch je potrebné, aby farby odolávali vlhkosti, UV žiareniu a znečisteniu. Farby na báze rozpúšťadiel s integrovanými UV stabilizátormi preukazujú 85% lepšiu odolnosť voči poveternostným podmienkam pri skúšaní pobrežného prostredia. Pri expozícii chemikáliám sú epoxidovo modifikované živice s štítom odolné voči degradácii automobilovými kvapalinami a priemyselnými čistiacimi prostriedkami.

Paradox lesku: vysoká estetická príťažlivosť versus znížená ochrana pred UV žiarením

Hoci vysoko lesklé povrchy zvyšujú žiarivosť farieb, zvyšujú degradáciu UV žiarenia prostredníctvom lúčenia svetla. Matné UV-vytvrditeľné atramenty ponúkajú vynikajúcu ochranu, pričom si zachovávajú 90% pevnosť adhézie po 2000 hodinách testovania QUVv porovnaní s iba 63% pre lesklé ekvivalenty.

Použitie: Plakáty, obaly potravín, kancelárske dokumenty a etikety

• Maloobchodné transparenty : Tinta na báze rozpúšťadiel s trvanlivosťou 3 roky na vonkajšej ploche
• Balenie potravín : Flexové atramenty na vodnej báze, ktoré spĺňajú požiadavky FDA
• Úradné dokumenty : Tonery na rýchle sušenie na laserové tlačiarne
• Farmaceutické štítky : Tepelné pásy na prevod odolné voči alkoholu

Odolnosť voči teplote a vlhkosti v prostredí logistických a skladovacích zariadení

Podľa výskumu MDPI z roku 2023 UV-trené atramenty fungujú spoľahlivo v rozmedzí od -40 °C do 80 °C a v testoch cyklu vlhkosti prekonávajú konvenčné atramenty o 40%. Silikónom modifikované prípravky zabraňujú prasknutí pri rýchlych teplotných zmenách, čo ich robí ideálnymi pre logistiku chladiaceho reťazca, kde sa výrobky pohybujú z mrazničky do prostredia pri izbovej teplote.

Číslo FAQ

Aký je rozdiel medzi pórovitými a neproporitými substrátmi?

Porozné substráty, ako je papier a nekrytá lepenka, majú malé mikroskopické otvory, ktoré umožňujú atramentom rýchlo absorbovať, zatiaľ čo neporozné substráty, ako je vinyl a plast, odolávajú absorpcii tekutín kvôli nižšej povrchovej energii.

Prečo sa preferujú farby na vodnej báze pre pórové substráty?

Farby na vodnej báze fungujú dobre s pórovitými substrátmi vďaka kapilárnemu pôsobeniu, ktoré zabezpečuje ostré okraje, rýchle sušenie a zníženie nákladov na energiu spojených s externými sušenkami.

Aké problémy prinášajú neporózne substráty pri tlači?

Neporozité substráty, ako sú vinyl a plast, vyžadujú atramenty na báze rozpúšťadiel a povrchové ošetrenie na zlepšenie adhézie atramentu, pretože majú nízku povrchovú energiu, ktorá odráža atramenty na báze vody.

Ako ovplyvňujú faktory životného prostredia výber atramentov?

Rôzne environmentálne stresory, ako je vystavenie UV žiareniu a vlhkosť, si vyžadujú špecifické farbivá farieb na trvanlivosť, ako sú farby na báze rozpúšťadiel pre vonkajšie značky a UV-vytvrditeľné farby pre tuhé plasty.