หมึกอินทากลิโอแบบน้ำชนิดใดที่เหมาะกับบรรจุภัณฑ์พลาสติก

เหตุใดหมึกพิมพ์อินทาลิโอแบบน้ำมาตรฐานจึงล้มเหลวบนพลาสติก—หลักการพื้นฐานด้านการยึดเกาะและการเปียกตัว

ความไม่สอดคล้องกันของพลังงานผิว: PET, PP และ BOPP เทียบกับข้อกำหนดของหมึกพิมพ์ที่ใช้น้ำเป็นฐาน

ระดับพลังงานผิวของวัสดุบรรจุภัณฑ์พลาสติกทั่วไป เช่น PET (โพลีเอทิลีน เทอรีฟทาเลต), PP (พอลิโพรพิลีน) และ BOPP (ไบแอ็กเซียลลีออริเอนเต็ด พอลิโพรพิลีน) โดยทั่วไปจะต่ำกว่า 35 mN/m ซึ่งอยู่ต่ำกว่าเกณฑ์ 40 mN/m ที่จำเป็นสำหรับหมึกพิมพ์อินทากลิโอชนิดน้ำในการแพร่กระจายและยึดเกาะบนพื้นผิวได้อย่างเหมาะสม ตัวน้ำเองมีแรงตึงผิวสูงประมาณ 72 mN/m ดังนั้นเมื่อสัมผัสกับพลาสติกพลังงานต่ำเหล่านี้ จะเห็นปรากฏการณ์คล้ายการถดถอยทันทีจากการสัมผัส พื้นผิวเรียบของพลาสติกเหล่านี้แตกต่างโดยพื้นฐานจากกระดาษหรือกล่องกระดาษแข็ง เพราะไม่มีรูเล็กๆ หรือพื้นผิวขรุขระที่หมึกสามารถแทรกซึมและยึดเกาะได้ นี่คือสาเหตุที่หมึกน้ำทั่วไปไม่สามารถแผ่ตัวออกอย่างสม่ำเสมอ แต่จะไหลหลุดออกไปแทน หากไม่มีการยึดเกาะที่เหมาะสม ภาพพิมพ์จะไม่สามารถคงทนต่อกระบวนการจัดการและการขนส่งตามปกติ

รูปแบบความล้มเหลวที่สำคัญ: การหยดตัว, การแยกตัวออกจากพื้นผิว, และการถ่ายโอนฟิล์มไม่สมบูรณ์

ช่องว่างของพลังงานผิวโดยตรงเป็นตัวขับเคลื่อนความล้มเหลวในการดำเนินงานสามประการหลัก:

• การเกิดหยด : หมึกจะรวมตัวกันเป็นหยดแยกจากกันแทนที่จะสร้างชั้นฟิล์มอย่างสม่ำเสมอ ส่งผลให้การเคลือบไม่เรียบทั่วถึง
• การหลุดลอกจากพื้นผิวบางส่วน : หมึกที่ยึดติดเพียงบางส่วนหดตัวกลับระหว่างกระบวนการแห้ง ทำให้พื้นผิวฐานโผล่ออกมา และส่งผลเสียต่อความสามารถในการบังแสงและการป้องกัน
• การถ่ายเทที่ไม่สมบูรณ์ : เซลล์กราเวอร์ปล่อยหมึกอย่างไม่สม่ำเสมอภายใต้แรงกดของเครื่องพิมพ์ ส่งผลให้เกิดภาพซ้อนและสูญเสียรายละเอียดเล็กๆ
  โดยรวมแล้ว ข้อบกพร่องเหล่านี้ทำให้อัตราของของเสียเพิ่มขึ้นได้สูงถึง 25% เนื่องจากการพิมพ์ซ้ำและการหยุดทำงานกะทันหัน—ซึ่งเป็นปัญหาที่รุนแรงโดยเฉพาะในสายการบรรจุภัณฑ์อาหารความเร็วสูง โดยฟิล์มหมึกที่ไม่ต่อเนื่องยังส่งผลเสียต่อความแข็งแรงของการปิดผนึกและอายุการเก็บรักษาสินค้า

นวัตกรรมเรซินที่ทำให้หมึกพิมพ์อินทากลิโอชนิดน้ำสำหรับพลาสติกใช้งานได้

แอคริลิก โพลียูรีเทน และการกระจายตัวแบบไฮบริด: การสร้างสมดุลระหว่างการยึดเกาะ ความยืดหยุ่น และความทนทานต่อการขีดข่วน

หมึกอินทากลิโอชนิดน้ำในปัจจุบันสำหรับวัสดุพลาสติกขึ้นอยู่กับระบบเรซินที่ได้รับการออกแบบเป็นพิเศษ ซึ่งสามารถจัดสมดุลที่ละเอียดอ่อนระหว่างพลังการยึดเกาะ ความยืดหยุ่น และคุณภาพที่คงทนได้อย่างมีประสิทธิภาพ การกระจายตัวของอะคริลิกทำงานได้ดีมากในการยึดติดกับพื้นผิวที่ยากต่อการยึดจับ เช่น ฟิล์ม BOPP และ PET เนื่องจากมีหมู่พื้นผิวพิเศษในตัว และยังสามารถสร้างฟิล์มได้อย่างเหมาะสมเพื่อให้เกิดการยึดเกาะที่ดี อีกทั้งยังมีเรซินโพลียูรีเทนที่ช่วยให้ภาพพิมพ์มีความยืดหยุ่นและทนต่อสารเคมี ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญมากเมื่อหีบห่อต้องถูกพับ รอยขณะผลิต หรือถูกจัดการอย่างรุนแรงระหว่างการขนส่ง เมื่อผู้ผลิตผสมผสานอะคริลิกกับโพลียูรีเทนในสูตรไฮบริด จะได้ข้อดีทั้งสองด้าน ทำให้ภาพพิมพ์สามารถทนต่อความเครียดต่างๆ ในโลกแห่งความเป็นจริงได้ ระบบหมึกทันสมัยเหล่านี้สามารถถ่ายโอนหมึกไปยังพลาสติกที่ผ่านการปล่อยประจุคอรอน่า (แรงตึงผิวไม่น้อยกว่า 40 mN/m) ได้มากกว่า 90 เปอร์เซ็นต์ และยังคงเป็นไปตามข้อกำหนดที่เข้มงวดของ FDA 21 CFR และระเบียบข้อบังคับของสหภาพยุโรป 10/2011 สำหรับความปลอดภัยของการสัมผัสอาหาร แม้จะผลิตด้วยปริมาณ VOC ต่ำ และต้องทนต่อความเสียหายจากการถูหรือเสียดสีจากการใช้งานประจำวัน

การเตรียมพื้นผิวและบูรณาการเครื่องอัดเพื่อกระบวนการผลิตที่พร้อมใช้งาน

การปรับแต่งการบำบัดด้วยโคโรน่า: ให้ระดับไดน์มีเสถียรภาพมากกว่า 40 มิลลิ Newton/เมตร เพื่อการถ่ายโอนหมึกอย่างสม่ำเสมอ

การรักษาด้วยการปล่อยประจุโคโรนา (Corona discharge treatment) ยังคงเป็นวิธีที่นิยมใช้มากที่สุดเมื่อต้องเตรียมพื้นผิว PET, PP และ BOPP สำหรับการพิมพ์แบบออฟเซ็ตด้วยหมึกน้ำ สิ่งที่เกิดขึ้นคือ การเกิดออกซิเดชันที่ผิวของพอลิเมอร์ ทำให้เกิดกลุ่มฟังก์ชันเชิงขั้วที่เราต้องการ การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้จะช่วยเพิ่มระดับไดน์ (dyne level) เกินกว่าเกณฑ์สำคัญที่ 40 mN/m ซึ่งถือเป็นระดับขั้นต่ำที่จำเป็นต่อการแพร่กระจายและการถ่ายเทหมึกอย่างเหมาะสมโดยไม่มีปัญหา โดยทั่วไปการรักษานี้จะช่วยเพิ่มพลังงานผิวขึ้นประมาณ 15 ถึง 25 mN/m แต่ก็มีข้อจำกัดอยู่ตรงที่ผลลัพธ์ดังกล่าวไม่คงทนถาวร หากปล่อยทิ้งไว้นานหรือเก็บรักษานานเกินไป ฟิล์มเหล่านี้มักจะมีค่าพลังงานผิวลดลงต่ำกว่า 38 mN/m ส่งผลให้เกิดปัญหามากมาย เช่น หมึกเป็นหยด (ink beading) และการยึดเกาะที่อ่อนแอ ด้วยเหตุนี้ หลายโรงงานจึงเริ่มใช้การตรวจสอบค่าไดน์แบบเรียลไทม์ควบคู่ไปกับการปรับกำลังไฟอัตโนมัติ ระบบนี้ช่วยรักษาความสม่ำเสมอของระดับการรักษาตลอดกระบวนการผลิตและกะการทำงานต่างๆ บริษัทบรรจุภัณฑ์รายงานว่า เมื่อนำระบบนี้มาใช้ จะเห็นอัตราข้อบกพร่องจากการพิมพ์ลดลงประมาณ 70% แม้ว่าผลลัพธ์อาจแตกต่างกันออกไปตามคุณภาพของอุปกรณ์และความชำนาญของผู้ปฏิบัติงาน

การอบแห้ง การทำให้แข็งตัว และการควบคุมแรงตึงในเครื่องพิมพ์อินทากลิโอความเร็วสูง

การดำเนินการประมวลผลหลังการถ่ายโอนให้ถูกต้องมีความสำคัญอย่างยิ่งเมื่อทำงานกับหมึกน้ำบนวัสดุพลาสติกที่ไวต่อความร้อน เครื่องระบบอบแห้งด้วยรังสีอินฟราเรดแบบหลายโซนมีอุณหภูมิระหว่างประมาณ 60 ถึง 80 องศาเซลเซียส ช่วยขจัดความชื้นได้อย่างรวดเร็วแต่ระมัดระวัง เพื่อป้องกันปัญหาการบิดงอ ในขณะเดียวกัน การควบคุมแรงตึงที่แม่นยำช่วยรักษาความเสถียรภาพของกระบวนการ โดยรักษาระดับแรงตึงของแผ่นวัสดุไว้ที่ประมาณครึ่งหนึ่งของนิวตันต่อตารางมิลลิเมตร ระบบทั้งหมดประกอบด้วยลูกกลิ้งแน่นประสานการทำงานกันอย่างสมมาตร พร้อมกับตัวนำพิเศษที่มีแรงเสียดทานต่ำ ซึ่งช่วยลดปัญหาการยืดตัวของวัสดุได้อย่างมาก ส่งผลให้สามารถรักษาความแม่นยำในการจัดตำแหน่งได้อย่างเหมาะสม แม้จะทำงานที่ความเร็วสูงเกิน 200 เมตรต่อนาที กับเวลาในการอบแห้ง เราโดยทั่วไปจะกำหนดไว้ที่ประมาณหนึ่งวินาที บวกลบเล็กน้อย ซึ่งเพียงพอสำหรับการเกิดพันธะข้าม (cross linking) อย่างสมบูรณ์ทั้งในระบบแอคริลิกและโพลียูรีเทน ทำให้พื้นผิวที่ได้มีความทนทานต่อการถูถากมากกว่า 500 รอบ ตามมาตรฐาน ASTM และยังคงรักษาน้ำยาให้สามารถรีไซเคิลได้ และเข้ากันได้กับกระบวนการผลิตขั้นตอนถัดไป

ความสอดคล้อง ความปลอดภัย และความยั่งยืนสำหรับบรรจุภัณฑ์พลาสติกที่สัมผัสอาหาร

การทดสอบการแพร่เคลื่อนและการปรับให้สอดคล้องตามข้อบังคับ (EU 10/2011, FDA 21 CFR) สำหรับหมึกพิมพ์อินทากลิโอชนิดละลายน้ำ

การสร้างหมึกพิมพ์อินทากลิโอชนิดน้ำที่เหมาะสมสำหรับพลาสติกที่สัมผัสกับอาหาร จำเป็นต้องมีการทดสอบการแพร่ซึมอย่างละเอียดตามระเบียบข้อบังคับของสหภาพยุโรป (EU) ฉบับที่ 10/2011 รวมถึงมาตรฐาน FDA 21 CFR ส่วน 175-177 การทดสอบการสกัดเหล่านี้เลียนแบบสิ่งที่เกิดขึ้นจริงในสถานการณ์การใช้งาน โดยวัดปริมาณของสารต่าง ๆ ที่อาจแพร่ซึมเข้าสู่ตัวอย่างอาหารภายใต้เงื่อนไขที่แตกต่างกัน เช่น อุณหภูมิ ระยะเวลา และพื้นที่สัมผัส วัสดุที่ใช้มีความสำคัญเช่นกัน เนื่องจาก PET, PP และ BOPP ไม่ดูดซับสารได้ง่ายเพราะไม่มีรูพรุน หมายความว่าการแพร่ซึมจะเกิดขึ้นเพียงแค่ชั้นผิวเท่านั้น ทำให้การเลือกสูตรผสมและการยึดเกาะของหมึกมีความสำคัญอย่างยิ่ง หน่วยงานกำกับดูแลได้เพิ่มความเข้มงวดในข้อกำหนดอย่างมากเมื่อเร็วๆ นี้ ตัวอย่างเช่น FDA ต้องการให้ระดับการตรวจจับโลหะหนักและสารที่ไม่คาดคิดซึ่งเรียกว่า NIAS ต่ำกว่า 1 ส่วนในพันล้านส่วน ในขณะที่แนวทางของยุโรปเน้นการติดตามตรวจสอบส่วนประกอบทุกตัวที่ใช้ ลงไปจนถึงสารเติมแต่งและตัวเร่งปฏิกิริยาที่ใส่ไว้ การปฏิบัติตามข้อกำหนดจึงไม่ใช่แค่เรื่ององค์ประกอบทางเคมีเท่านั้น อีกต่อไป ผู้ผลิตจำเป็นต้องแน่ใจว่าฟิล์มหมึกเหล่านี้ยังคงทนทานอยู่หลังจากผ่านกระบวนการฆ่าเชื้อ ถูกให้ความร้อนในไมโครเวฟ หรือถูกเก็บในสภาพแวดล้อมเย็นจัด สิ่งนี้ช่วยให้มั่นใจในความปลอดภัยของผู้บริโภคเมื่อรับประทานผลิตภัณฑ์ที่ห่อด้วยวัสดุดังกล่าว และยังสนับสนุนการรีไซเคิลด้วยการดำเนินการภายในระบบจัดการขยะที่มีอยู่

ส่วน FAQ

คำถามที่ 1: เหตุใดหมึกอินแทลโยมาตรฐานชนิดน้ำจึงไม่สามารถยึดติดกับพื้นผิวพลาสติกได้

คำตอบ: หมึกอินแทลโจชนิดน้ำมาตรฐานไม่สามารถยึดติดกับพลาสติกได้เนื่องจากวัสดุดังกล่าวมีพลังงานผิวต่ำ ทำให้หมึกเกิดการเป็นหยดหรือหดตัว ส่งผลให้ยึดติดได้ไม่ดี

คำถามที่ 2: นวัตกรรมใดบ้างที่ช่วยให้หมึกอินแทลโยชนิดน้ำยึดติดกับพลาสติกได้

คำตอบ: นวัตกรรมเรซิน เช่น อะคริลิก พอลียูรีเทน และการกระจายตัวแบบไฮบริด ช่วยเพิ่มความสามารถในการยึดติด ความยืดหยุ่น และความต้านทาน ทำให้หมึกเหมาะสมต่อการใช้งานบนพื้นผิวพลาสติก

คำถามที่ 3: การบำบัดด้วยไฟฟ้าคอรอน่า (Corona treatment) ช่วยเพิ่มการยึดติดของหมึกได้อย่างไร

คำตอบ: การบำบัดด้วยไฟฟ้าคอรอน่าจะทำให้ผิวโพลิเมอร์เกิดการออกซิเดชัน ซึ่งช่วยเพิ่มระดับไดน์และพลังงานผิว ส่งผลให้เกิดสภาพที่เอื้อต่อการยึดติดของหมึกได้ดีขึ้น

คำถามที่ 4: การทดสอบการแพร่ซึม (Migration tests) เพื่อตรวจสอบข้อกำหนดหมึกดำเนินการอย่างไร

คำตอบ: การทดสอบการแพร่ซึมจะจำลองสถานการณ์การใช้งาน เพื่อวัดปริมาณสารที่แพร่ซึมจากหมึกเข้าสู่ตัวอย่างจำลองอาหาร โดยเพื่อให้มั่นใจว่าเป็นไปตามมาตรฐานของสหภาพยุโรป (EU) และสำนักงานคณะกรรมการอาหารและยาแห่งสหรัฐอเมริกา (FDA)