EN
Prečo štandardné flexografické farby zlyhávajú na fóliách PE a OPP
Nízka povrchová energia a nepolarita: hlavná bariéra adhézie
Filmy z polyetylénu (PE) a orientovaného polypropylénu (OPP) majú prirodzene veľmi nízku povrchovú energiu, zvyčajne pod 35 dyn/cm, a navyše sú zložené z nepolárnych molekúl. Väčšina flexografických farieb funguje vytváraním väzieb cez polárne interakcie, čo znamená, že sa k týmto uhľovodíkovým materiálom neviažu dostatočne dobre. Ak nedôjde k žiadnej povrchovej úprave, vzniknú len slabé fyzikálne priľnavosti namiesto silných chemických väzieb medzi farbou a fóliou. To spôsobuje problémy, keď sa potlačené motívy odierajú počas spracovania alebo odlupujú pri bežnom manipulovaní. Tieto materiály majú tendenciu odpudzovať vodné flexografické farby kvôli svojim vodoodpudivým vlastnostiam. Medzitým sa rozpúšťadlové farby pri schnutí môžu skutočne zmršťovať, čo spôsobuje napätie na rozhraní medzi vrstvou farby a podkladom. Na dosiahnutie správnej priľnavosti musia povrchy dosiahnuť podľa priemyselných noriem aspoň 38 dyn/cm. Bohužiaľ, väčšina neupravených PE fólií dosahuje len približne 31 dyn/cm, ako bolo nedávno uvedené v časopise Packaging Innovation Journal (2023), čo vysvetľuje, prečo sú na dosiahnutie kvalitného tlače nevyhnutné špeciálne povrchové úpravy.
Nedostatočné zmáčanie a medzivrstvové odlúpenie pri flexografickom tlači
Flexo farby často zlyhávajú, keď sa aplikujú na nízkoenergetické fólie, pretože ich povrchové napätie má tendenciu byť vyššie, než dokáže podklad vydržať vo svojom kritickom bode. Čo sa stane ďalej, je celkom zrejmé pre každého, kto s týmto materiálom už pracoval: farba sa po povrchu neroztečie správne. Namiesto toho dostaneme takzvaný efekt oranžovej škrupiny, pri ktorom sa farba stiahne späť do malých kvapôčok namiesto vytvorenia hladkého rovnomerného povrchu, ktorý chceme. Pri týchto vysokých rýchlostiach tlače bežných v produkčných prostrediach sa medzi farbou a samotným materiálom skutočne vytvoria malé medzery. Tieto medzery vpustia vlhkosť zo vzduchu okolo alebo vytvoria miesta namáhania, ktoré nakoniec povedú ku vzniku trhlín. Podľa najnovších odvetvových výskumov publikovaných Flexografickou technickou asociáciou v roku 2022 približne 60 percent všetkých problémov s kvalitou pozorovaných na PE a OPP podkladoch súvisí práve s týmito problémami zmáčania. Väčšina štandardných zložiek farieb jednoducho neobsahuje dostatočné množstvo zmáčacích prísad ani špeciálne väzidlá s nízkou teplotou skelného prechodu, ktoré sú potrebné na skutočné priľnutie k týmto hladkým nepolárnym povrchom. A to znamená, že výrobky začnú oddeľovať príliš skoro, hneď ako sa dostanú na balenie do balicích strojov v továrni.
Príprava povrchu: Kritická predúprava pre spoľahlivé priľnavosti flexografických farieb
Korónová úprava: Cieľová hodnota dyne (38–42 dyn/cm) a praktické obmedzenia doby uchovávania
Metóda korónového výboja je stále takmer nevyhnutná, ak chceme, aby sa flexografické farby správne priľnili k tým nízkoenergetickým fóliám z PE a OPP. Pri tomto procese dochádza k oxidácii povrchu fólie prostredníctvom elektrickej ionizácie, čo zvyšuje hodnoty dynam na približne 38–42 dyn/cm. To je vlastne optimálna úroveň potrebná pre dobré zmáčanie farbou. Ale existuje jedna chyba. Spracované povrchy majú tendenciu sa časom rozkladať kvôli pohybu polymérnych reťazcov a migrácii aditív smerom preč od povrchu. Väčšina týchto fólií udrží svoje najlepšie lepiace vlastnosti približne 1 až 8 týždňov po spracovaní. A viete čo? Vyššie teploty skladovania a vyššia vlhkosť tento degradačný proces výrazne urýchľujú. Pre prevádzkových manažérov to znamená, že sledovanie dátumu spracovania vo vzťahu k plánovanému termínu tlače je absolútne kritické. Inak hrozí riziko drahých problémov s priľnavosťou uprostred vysokorýchlostných tlačových behov.
Plazmové a plamenné úpravy ako vysokovýkonné alternatívy pre náročné flexografické aplikácie
Ak koronová úprava nepomáha, plazmová a plameňová úprava prichádzajú ako lepšie možnosti pre náročné flexografické tlačové práce. Plazmová úprava funguje tak, že materiál bombarduje ionizovaným plynom, čím vytvára hlbšie a rovnomernejšie zmeny povrchu, ktoré udržiavajú hodnoty dyne ďaleko nad 50 dyn/cm, aj pri práci s komplikovanými tvarmi a kontúrami. Plameňová úprava zase zvolí úplne iný prístup – používa presne riadený oheň, ktorý vlastne spáli niekoľko vrstiev substrátu, čo ju robí obzvlášť vhodnou pre prácu s hrubými plastovými doskami a komplikovanými trojrozmernými dielmi. To, čo tieto dve metódy skutočne odlišuje od bežnej koronovej úpravy, je ich dlhšia trvanlivosť pred opätovným nanesením, a tiež výrazne lepšia odolnosť voči kolísaniu vlhkosti a chemickému pôsobeniu v priebehu času. Balíkové spoločnosti na ne silno spoľahujú pri výrobkoch, ktoré musia zostať správne uzatvorené v potravinách a skladoch, zatiaľ čo výrobcovia sa obracajú na tieto úpravy vždy, keď musia mať ich štítky odolávať rôznym druhom namáhania počas prepravy a skladovania.
Formulácie flexografických farieb navrhnuté pre adhéziu na PE/OPP
Smolové systémy: chlorovaný polypropylén (CPP), modifikované akryláty a hybridy PU-akrylátov
Boli vyvinuté špeciálne živice, ktoré sa viažu na tie problematické povrchy s nízkou povrchovou energiou, kde bežné lepidlá jednoducho nefungujú. Vezmite si napríklad chlorovaný polypropylén (CPP). Po nanesení pridáva chlorom založenú polaritu, ktorá skutočne vytvára chemické väzby na molekulárnej úrovni medzi CPP a materiálmi ako PE alebo OPP. To je dosť pôsobivé. Upravené akrylátové zloženie ponúkajú niečo iné – dokážu odolávať teplotám vyšším než 130 stupňov Celzia, čo ich robí nevyhnutnými pri výrobe obalov, ktoré musia prežiť sterilizačné procesy. A nemali by sme zabudnúť ani na hybridy PU-akrylátov. Tieto chytrá kombinácia spojuje ohevnosť a odolnosť voči chemikáliám vďaka močovinovým sieťovacím väzbám. Výrobcovia potravín ich milujú pre balenie zmrazených výrobkov, pretože vydržia opakované cykly zmrazovania a rozmrazovania bez odlepenia sa alebo straty integrity.
Adhézne promotory a nízkotavné väzby: Zabezpečujú ohevnosť bez kompromisov
Moderné zloženie atramentov obsahuje adhézne prídavné látky na báze silánov, ktoré sa priamo viažu na povrch fólie na molekulárnej úrovni a vytvárajú pevné chemické väzby medzi vrstvami atramentu a týmito problematickými nepolárnymi materiálmi. Tieto špeciálne viazacie látky s nízkou skelnou prechodovou teplotou (Tg) si zachovávajú pružnosť aj pri teplotách pod bodom mrazu, až po mínus 40 stupňov Celzia, čím bránia vzniku trhlín počas prepravy výrobkov. Keď tieto zložky správne spolupracujú, znížia problémy s odlupovaním atramentu takmer o 90 % vo porovnaní so štandardnými flexografickými atramentmi. Navyše, podľa výskumu publikovaného Flexografickou technickou asociáciou v roku 2022, tlačené obrázky zostávajú jasné a ostré aj po stovkách ohybových testov. Takýto výkon má skutočný význam v balení, kde je rozhodujúca odolnosť.
Často kladené otázky
Čo robí fólie PE a OPP problematickými pre štandardné flexografické atramenty?
Filmy PE a OPP majú nízku povrchovú energiu a nepolárne molekuly, čo komplikuje adhéziu štandardných flexografických farieb, ktoré závisia od polárnych interakcií.
Aká je úloha povrchovej napätosti pri problémoch s flexografickým tlačením?
Problémy pri flexografickom tlačení, ako je efekt oranžovej škrupiny, vznikajú, keď povrchové napätie flexografickej farby presiahne kapacitu podkladu, čo bráni správnemu roztiahnutiu farby a vedie k delaminácii.
Ako zlepšujú povrchové úpravy adhéziu flexografickej farby?
Povrchové úpravy, ako korónová, plazmová a plameňová úprava, zvyšujú dyne úroveň, čím zlepšujú adhéziu a minimalizujú problémy ako absorpcia vlhkosti a miesta mechanického namáhania.
Aké pokroky existujú vo formuláciách flexografických farieb?
Formulácie flexografických farieb teraz obsahujú špecializované živice, prostriedky na zlepšenie adhézie a viazacie látky s nízkou Tg, ktoré zlepšujú adhéziu a pružnosť, najmä na náročných podkladoch s nízkou energiou.