Ktoré vodné hltné atramenty sú vhodné pre plastové balenie?

Prečo bežné vodné hltné atramenty zlyhávajú na plastoch – základy adhézie a zmáčateľnosti

Nesúlad povrchovej energie: PET, PP a BOPP voči požiadavkám vodných atramentov

Úrovne povrchovej energie bežných plastových obalových materiálov, ako je PET (polyetylén tereftalát), PP (polypropylén) a BOPP (biaxiálne orientovaný polypropylén), sa zvyčajne pohybujú pod hodnotou 35 mN/m, čo je výrazne pod hranicou 40 mN/m potrebnou na to, aby vodné inkousty do hlbokej tlače mohli povrch správne zmáčať a priľnúť. Voda sama o sebe má pomerne vysoké povrchové napätie okolo 72 mN/m, takže keď príde do kontaktu s týmito nízkoenergetickými plastmi, vzniká dojem okamžitého odmietania kontaktu. Tieto hladké plastové povrchy sú zásadne odlišné od papiera alebo lepenky, pretože nemajú mikroskopické póry ani drsné miesta, kde by sa atrament mohol zachytiť. Preto sa bežné vodné atramenty len zošmyknú namiesto rovnomerného rozprestretia po povrchu materiálu. Bez správneho priľnavosti tištenej vrstvy jednoducho nevydržia bežné manipulačné a prepravné procesy.

Kritické spôsoby porúch: tvorba kvapiek, odlupovanie a neúplný prenos vrstvy

Rozdiel v povrchovej energii priamo spôsobuje tri kľúčové prevádzkové zlyhania:

• Tvorenie kvapiek : Farba sa zlučuje do samostatných kvapiek namiesto tvorby rovnomerných vrstiev, čo vedie k nerovnomernému pokrytiu.
• Odlepenie : Čiastočne priľnavá farba sa počas sušenia stiahne späť, čím odhalí nepokrytý podklad a ohrozuje nepriehľadnosť a bariérovú funkciu.
• Nekompletný prenos : Gravírozové bunky uvoľňujú farbu nepravidelne pod tlakom tlače, čo spôsobuje jav tieňovania a stratu jemných detailov.
  Spoločne tieto chyby zvyšujú mieru výrobného odpadu až o 25 % kvôli opakovanému tlačeniu a neplánovaným výpadkom – najmä problematické to je na rýchlych linkách na potravinársky obalovací materiál, kde prerušované farbivé vrstvy navyše oslabujú tesniacu funkciu a zaručenie trvanlivosti.

Inovácie v pryskyričiach umožňujúce vodné intaglio tlačidlá na plast

Akrylátové, polyuretánové a hybridné disperzie: vyváženie priľnavosti, pružnosti a odolnosti proti odteraniu

Súčasné vodné intaglio atramenty pre plastové materiály závisia od špeciálne navrhnutých systémov žív, ktoré zvládajú jemnú rovnováhu medzi lepiacou schopnosťou, ohybnosťou a trvalou kvalitou. Akrilové disperzie sa veľmi dobre hodia na spojovanie s náročnými povrchmi, ako sú fólie BOPP a PET, pretože majú priamo zabudované tieto špeciálne skupiny na povrchu a navyše tvoria vrstvy optimálne pre dobrú adhéziu. Existujú tiež polyuretánové živice, ktoré tlači dodávajú pružnosť a odolnosť voči chemikáliám – čo je veľmi dôležité, keď sa obaly ohýbajú, zalamujú počas výroby alebo s nimi drsne manipulujú počas prepravy. Keď výrobcovia kombinujú akriláty s polyuretánmi v hybridných zloženiach, dosiahnu to najlepšie z oboch svetov – tlač, ktorá vydrží všetky druhy reálnych zaťažení. Tieto moderné systémy atramentov dokážu preniesť viac ako 90 percent atramentu na plasty ošetrené korónovým výbojom (aspoň 40 mN/m povrchového napätia) a stále spĺňajú prísne predpisy FDA 21 CFR a nariadenie EÚ 10/2011 pre bezpečnosť pri kontakte s potravinami, aj keď sú vyrobené s nízkym obsahom VOC a musia odolávať poškodeniu trením pri každodennom používaní.

Integrácia prípravy povrchu a lisovania pripravených na proces

Optimalizácia korónneho ošetrenia: dosiahnutie stabilných hodnôt dyne >40 mN/m pre konzistentný prenos farby

Korónový výboj zostáva najčastejšie používanou metódou pri príprave PET, PP a BOPP na vodné aplikácie hĺbkovej tlače. Pri tomto procese dochádza k oxidácii povrchu polyméru, čím vznikajú požadované polárne funkčné skupiny. Tieto zmeny zvyšujú hodnoty dynam (dyne) nad kritickú hranicu 40 mN/m, ktorá je v podstate minimom potrebným na správne zmáčanie a prenos farby bez problémov. Väčšina ošetrení zvýši povrchovú energiu približne o 15 až 25 mN/m, no existuje jedna nevýhoda. Účinky nie sú trvalé. Ak sa materiály ponechajú bez užitia alebo uskladnia príliš dlho, ich povrchová energia klesá späť pod hranicu 38 mN/m, čo vedie k rôznym problémom, ako je hladké stekanie farby alebo slabá adhézia. Preto mnohé prevádzky teraz vykonávajú merania dynam v reálnom čase spolu s automatickými úpravami výkonu. Tento systém zabezpečuje stabilnú úroveň ošetrenia počas celého výrobného behu aj pri výmene smien. Balenie spoločnosti uvádzajú pokles tlačových chýb približne o 70 % po zavedení tohto systému, hoci výsledky sa môžu líšiť v závislosti od kvality zariadenia a zručností obsluhy.

Sušenie, vytvrdzovanie a regulácia napätia pri vysokorýchlostných hltných tlačiarnach

Správne spracovanie po prenose je veľmi dôležité pri práci s vodnými farbami na týchto teplom citlivých plastových materiáloch. Viaczónové systémy sušenia infračerveným žiarením, ktoré pracujú pri teplote približne medzi 60 až 80 stupňami Celzia, pomáhajú rýchlo a jemne odstrániť vlhkosť, aby nedošlo ku skresleniu materiálu. Súčasne pevné ovládanie napätia udržiava celý proces stabilný, pričom napätie dráhu zostáva v hraniciach približne polovice newtona na štvorcový milimeter. Celé zariadenie obsahuje synchronizované valce a špeciálne vodidlá s nízkym trením, ktoré výrazne znížia problémy so ťahanim. To umožňuje zachovať presnú registračnú presnosť aj pri pôsobivých rýchlostiach vyšších než 200 metrov za minútu. Pokiaľ ide o časy sušenia, zvyčajne sa snažíme dosiahnuť približne jednu sekundu plus mínus, čo umožňuje úplné prepojenie akrylátových i polyuretánových väzobných systémov. Výsledkom sú povrchy odolné viac ako 500 dvojitých testov podľa ASTM noriem, a to pri zachovaní recyklovateľnosti materiálov a ich kompatibility s ďalšími procesmi výroby.

Spĺňanie predpisov, bezpečnosť a udržateľnosť obalov z plastu v kontakte s potravinami

Testovanie migrácie a zhoda s predpismi (EU 10/2011, FDA 21 CFR) pre vodné intaglio atramenty

Vytváranie vodných gravírovacích farieb vhodných na kontakt s potravinami zahŕňa dôkladné testovanie migrácie v súlade s nariadením EÚ (EÚ) č. 10/2011 ako aj normami FDA 21 CFR časť 175-177. Tieto extrakčné testy napodobňujú to, čo sa deje v reálnych podmienkach používania, a merajú, koľko rôznych látok môže prejsť do simulantov potravín pri rôznych teplotách, trvaní a ploche kontaktu. Dôležité sú aj samotné materiály, keďže PET, PP a BOPP nie sú pórovité a preto prakticky nepohlcujú látky. To znamená, že akákoľvek migrácia prebieha iba vo vrchných vrstvách, čo robí výber formulácie a prilnavosť farby kritickými faktormi. Regulačné orgány v poslednej dobe výrazne zpřísnili svoje požiadavky. Napríklad FDA teraz vyžaduje úroveň detekcie ťažkých kovov a neočakávaných látok známych ako NIAS pod 1 časťou na miliardu. Medzitým európske smernice zdôrazňujú úplné sledovanie každej použitej zložky až po prísady a katalyzátory. Dodržiavanie predpisov už nejde len o chemické zloženie. Výrobcovia musia tiež zabezpečiť, aby tieto farby vydržali sterilizačné procesy, ohrev v mikrovlnnej rúre alebo dlhodobé skladovanie v chladených prostrediach. Tým sa zabezpečuje bezpečnosť spotrebiteľov pri konzumácii výrobkov zabalených v týchto materiáloch a zároveň sa podporujú recyklačné úsilie kompatibilitou so stávajúcimi systémami nakladania s odpadmi.

Číslo FAQ

Q1: Prečo zlyhávajú štandardné vodné hlbové tlačidlá na plastových povrchoch?

A: Štandardné vodné hlbové tlačidlá na plastoch zlyhávajú, pretože tieto materiály majú nízku povrchovú energiu, čo spôsobuje sústredenie farby do kvapiek alebo jej stiahnutie, čím vzniká slabá adhézia.

Q2: Aké inovácie pomáhajú vodným hlbovým tlačidlám priľnavo pôsobiť na plaste?

A: Inovácie v oblasti živíc, ako napríklad akrylátové, polyuretánové a hybridné disperzie, ponúkajú zlepšenú adhéziu, flexibilitu a odolnosť, čo umožňuje použitie tlačidiel na plastových povrchoch.

Q3: Ako zvyšuje korónová úprava priľnavosť tlačidiel?

A: Korónová úprava oxiduje povrch polymérov, čím zvyšuje hodnoty dyne a povrchovú energiu, a tak vytvára lepšie podmienky pre priľnavosť tlačidiel.

Q4: Ako sa vykonávajú testy migrácie pre predpisy týkajúce sa tlačidiel?

A: Testy migrácie simulujú podmienky používania, aby mohli zmerať migráciu látok z tlačidiel do simulantov potravín a zabezpečili tak dodržiavanie noriem EÚ a FDA.