Zadruk folii z tworzyw sztucznych

W przeszłości w druku offsetowym prowadzonym na foliach z tworzyw sztucznych stosowano najczęściej farby drukarskie, których środki wiążące bazują na olejach mineralnych. Jednakże na przestrzeni ostatnich lat wymagania lepszej wydajności doprowadziły do tego, że lepszą alternatywą dla farb olejowych jest technologia UV. Dlatego warto poznać innowacje w dziedzinie obu tych typów farb drukarskich.

Coraz częściej w przemyśle opakowaniowym i poligraficznym, zwłaszcza w technikach offsetowych, stosowane są substraty syntetyczne, takie jak folie z tworzyw sztucznych. Wymagania dla dobrej farby offsetowej przeznaczonej do tych zastosowań to przede wszystkim dobra zadrukowalność, polepszenie właściwości transportowych dla coraz szybciej pracujących maszyn drukujących oraz pewna przyczepność i odporność na zadrapania na niechłonych podłożach drukowych. W przeciwieństwie do większości substratów papierowych i kartonowych typowe folie z tworzyw sztucznych posiadają taką strukturę powierzchni, która nie pozwalana wsiąkanie farb drukarskich.

Pomoc w suszeniu i przyczepności przez odfiltrowanie substratu jest niemożliwa. Poza tym obecność zwilżaczy redukuje w przypadku farb olejowych proces suszenia.

Kluczowym czynnikiem jest więc wyważony balans farbowo-wodny, wpływający na schnięcie farb. Dla substratów syntetycznych, takich jak folie z tworzyw sztucznych stworzono specjalne farby olejowe, spełniające szczególne wymagania techniczne co do jakości produktu poligraficznego. Jednakże z farbami olejowymi bardzo trudno jest uzyskać dobry kompromis między szybkością schnięcia, bezpieczeństwem stosu, przyczepnością i odpornością na ścieranie. Dlatego zaleca się wykorzystanie takich zalet utwardzania UV, jak natychmiastowe utwardzanie warstwy farby, niewielki wpływ ilości zwilżacza oraz szybka dostępność do dalszej obróbki.

Przy wprowadzaniu farb UV do przemysłu poligraficznego i opakowaniowego głównymi punktami krytycznymi było ich bezproblemowe zachowanie w druku offsetowym oraz jakość przyczepności. Dzięki nowym surowcom i innowacyjnym formułom farbowym obie te właściwości udało się z wyeliminować.

Powierzchnia nie chłonnych podłoży drukowych, jak folii z tworzyw sztucznych, nie wchłania środków nawilżających. Farby UV pierwszych generacji miały ze względu na zbyt duże wchłanianie zwilżaczy i związaną z nim utratę ciągłości oraz tendencję do pozostawania na wałkach drukujących, płytach. Dzięki optymalizacji balansu farbowo-wodnego uzyskano poprawę zadrukowalności farb. Farby nowej generacji wykazują dzięki zoptymalizowanemu wchłanianiu i oddawaniu roztworu nawilżającego o wiele większą rozpiętość między granicą wilgotności, a granicą tonalności.

Od kilku lat panuje trend druku bezalkoholowego, który stale przybiera na sile. Zwłaszcza przy zadrukowywaniu folii stosowanie izopropanolu, któremu towarzyszy redukcja napięcia powierzchniowego zwilżacza dla optymalnego druku i wyważonego balansu farbowo-wodnego okazuje się lepszym wyborem. IPA można zastąpić zamiennikami alkoholowymi, w zależności od konfiguracji maszyny, form drukujących itd.

Aktualnie udało się przezwyciężyć ograniczone rezultaty zadruku folii farbami UV dzięki nowym surowcom i zoptymalizowanej formule farbowej. Ważnym warunkiem jest jednak brak zawartości w PCW zmiękczaczy, antystatyków i innych substancji, mogących negatywnie wpływać na przyczepność.

Dla tworzywa PCW zaleca się napięcie powierzchniowe 35 mN/m. W przypadku podłoży drukowych z takich tworzyw jak ABS, PP, PET, PE i PS bezwzględnie konieczne jest napięcie powierzchniowe powyżej 40 mN/n. Również i tu obowiązuje zasada braku zawartości problematycznych dodatków, takich jak antystatyki, aby nie zaburzać równomiernej przyczepności farb w wyniku ich oddzielenia. Podczas dłuższego przechowywania folii napięcie powierzchniowe może się z powrotem zmniejszyć, tak że potrzebne będzie ponowne koronowanie bezpośrednio w arkuszowej bądź zwojowej maszynie drukującej. Ewentualność ta jest korzystna również wówczas, gdy ze względu na koszty nie używa się folii wcześniej koronowanych. Również struktura molekularna utwardzonego filmu farby drukarskiej ma duży wpływ na właściwości przyczepne, elastyczność i odporność farby na zadrapania.

Farby i lakiery UV wykazują tendencję do kurczenia się w trakcie procesu utwardzania. Im większa jest grubość warstwy farby, a zwłaszcza lakieru UV, tym większa ich objętość może ulec skurczeniu. Skutkiem jest zmniejszona przyczepność. W szczególności w testach taśmą klejącą z cięciem sieciowym siła przyklejenia taśmy klejącej może być większa niż siła przyklejenia farby do podłoża drukowego, czyli folii z tworzyw sztucznych. Objawia się to uniesieniem warstwy farby/lakieru od podłoża drukowego. Jakość przyczepności wykazuje jednak silną zależność od stosowania bardzo elastycznych środków wiążących farb i lakierów, które zmniejszają ich kurczliwość. Zróżnicowane właściwości przyczepne mogą również wpływać na przyczepność warstwy farby/lakieru. Jeżeli farba nie utwardzi się całkowicie, w określonych okolicznościach niedostateczne usieciowanie warstwy farby/lakieru negatywnie wpłynie na przyczepność. W rzadkich wypadkach nadmierne utwardzenie warstwy może też wywołać silne skurczenie się i popękanie warstwy. A to z kolei prowadzi do zmniejszenia elastyczności i redukcji stopnia przyczepności.

Jakość utworzonego filmu z farb UV może być wyraźnie podniesiona poprzez stosowanie lamp domieszkowanych lub atmosfery azotowej (UV obojętne). Tak zwane zimne systemy UV redukują promieniowanie ciepła oraz temperaturę stosu, zapobiegając w ten sposób zmianom wymiarów folii z tworzyw sztucznych, jednakże redukcji ulega wówczas również szybkość polimeryzacji w farbach i lakierach UV. Jeżeli sieciowanie to następuje w obecności azotu, można produkować z większą prędkością.

Zadrukowane folie można użyć np. jako folie do owijania, folie kurczliwe, opakowania na kosmetyki, etykiety itd. Niektóre z tych zastosowań wymagają odpowiednich dla ich przeznaczenia specyfikacji farb i lakierów UV: słabego zapachu, braku wpływu na smak zawartości opakowania, braku migracji do wnętrza opakowania i jego zawartości.

Ze względu na stale rosnące wymagania konsumentów, producenci farb drukarskich muszą sprostać wciąż nowym wyzwaniom. Farby są formułowane na bazie specjalnych surowców, minimalizujących działanie organoleptyczne, tzn. pobudzanie receptorów czuciowych (nerwów zapachowych i smakowych w śluzówce) oraz redukujących migrację. Zoptymalizowane systemy fotoinicjatorów, stosowanie czystych monomerów i oligomerów o dużym ciężarze cząsteczkowym i odpowiedniej formule prowadzi do uzyskania bardzo niskiej migracji i pozwala sprostać nowym wymaganiom.

Poza farbami drukarskimi i lakierami na wartości organoleptyczne i migrację wpływa cały szereg dalszych parametrów, wykraczających poza zakres odpowiedzialności producenta farb. W szczególności są to odpowiednie środki czyszczące i dodatki do środków nawilżających. Poza tym podłoża drukowe mogą wydzielać własną woń po napromieniowaniu promieniami UV. Ponadto należy pamiętać o ostrożnej obsłudze i przechowywaniu wydrukowanych nakładów.

Zadrukowywanie coraz bardziej wymagających podłoży drukowych o zamkniętych powierzchniach - od folii z tworzyw sztucznych przez metalizujące podłoża drukowe po tafle blachy - wymaga od dostawców farb stałego rozwijania swoich produktów.

Zwłaszcza rosnące prędkości produkcji maszyn drukujących i skracające się wraz z nimi czasy suszenia stanowią prawdziwe wyzwanie. Systemy bazujące na olejach będą nadal używane do zastosowań specjalnych ze względu na brak skłonności do kurczenia się. Jednakże technologia UV zajmuje coraz bardziej znaczącą pozycję w przemyśle opakowaniowym poligraficznym, ponieważ receptury i obróbka farb (zwłaszcza pod względem właściwości organoleptycznych) oraz sterowanie wartościami tonalnymi w przygotowalni i fizyczne właściwości radiacyjne będą stale polepszane.