جهان به سرعت در حال تغییر است و در این جهانی شدن نیازها و محرکه های کلیدی تجارت به طور گسترده ای افزایش یافته است. این عوامل همچون فن آوری UV و EB به شدت بر بسته بندی های انعطاف پذیر که یکی از فاکتورهای کاربردی در صنعت و مرتبط با روش های زندگی مدرن می باشد اثرگذار بوده است.
سازگاری با محیط زیست، کاهش مصرف انرژی، استفاده از مواد قابل بازیافت و بی اثر برای محیط زیست، افزایش ایمنی در بسته بندی، مواد غذایی، افزایش ایمنی در واحدهای اولیدی، کیفیت چاپ بالا، کاربر پسند بودن فرآیندهای چاپی، برخی از الزامات مورد نیاز در بسته بندی است که از اهمیت زیادی برخور دارند. استفاده از فن آوری UV و EB در بسته بندی برای تحقق همین عوامل رو به گسترش است.
تاریخچه
اولین اختراع ثبت شده در تکنولوژی UV در سال ۱۹۴۶ در رزین های پلی استر اشباع نشده برای استفاده در مرکب های UV بوده است. در واقع اولین استفاده تجاری از UV در حدود ۱۵ سال بعد در اوایل دهه ۱۹۶۰ در زمانی آغاز شد که UV در مرکب های اسکرین استفاده می شده است. در اوایل دهه ۱۹۷۰ اولین واحد EB بمنظور استفاده در مرکب های پیگمانته چندلایه ظاهر می شود.
از اویل دهه ۱۹۹۰ UV و EB بطور گسترده ای در مرکب های چاپ، پوشش دهی چوب پلاستیک و الکترونیک مورد استفاده قرار می گیرد. در این دو فرآیند عمل انعقاد بدون استفاده از حلال و رزین خشک کننده با انرژی UV و EB صورت می گیرد. مرکب های UV شامل مونومرها، پری پلیمرهای سیر نشده و آغازگرهای نوری هستند. انعقاد در این روش با استفاده از پرتوی ماوراءبنفش در طول موج خاصی از ۲۴۰ تا حدود ۴۲۰ نانومتر انجام می شود.
مرکب های EB دارای انرژی بیشتری با پرتوی الکترونی بدون استفاده از آغازگر نوری هستند. در این فرآیند پلیمرازیسیون با الکترون های پرشتاب در محدوده انرژی از ۹۰ تا ۲۵۰ KEV (کیلو الکترون ولت) صورت می گیرد. این فرآیندهت در کسری از ثانیه پس از این که ورنی یا مرکب روی سطح قرار گرفت با تابش اشعه منعقد کننده صورت می گیرد.
تکنولوژی انعقاد با UV و EB در مرکبها، ورنی ها و پوشش ها (لمینیت) در بخش های خاصی در صنعت بسته بندی مثل کارتون های تاشو، لیبل، کیسه های چندلایه و بسته بندی مواد غذایی بوجود آمده است. همچنین علاقه به این تکنولوژی ها در بسته بندی های انعطاف پذیر رو به گسترش است.
مشخصه های اجرایی مواد UV و EB نسبت به مواد دیگر از نظر ظاهری، براقیت، مقاومت های سایشی و شیمیایی، بازده بلاتر فرآیند، کاهش مصرف انرژی، پاکسازی آسان و کاهش تولید ترکیبات آسیب زای ارگانیک قابل مقایسه و رقابت است.
همچنین استفاده ترکیبی از UV و EB در فرآیندهای چاپی در حال گسترش است که مزایای این ترکیب شامل توانایی انعقاد و سخت کردن لایه های مرکب با مصرف انرژی کمتر در مقایسه با انعقاد با UV به تنهایی، اطمینان از انعقاد کامل لایه های مرکب در مرحله نهایی با EB (پرتویی الکترونی) سخت می شوند و همچنین ظرفیت استفاده در بسته بندی مواد غذایی با بکارگیری میزان کمتری آغازگرهای نوری و ایمنی بیشتر مواد غذایی می باشد. استفاده از این تکنولوژی (ترکیب UV و EB) در چاپ فلکسوگرافی مزیت هایی ایجاد کرده که چالش ها و مسائل انعقاد مرکب به روش UV را بهبود داده است.
برخی از این مسائل شامل نفوذ ترکیبات آغازگرهای شیمیایی نوری به داخل بسته بندی مواد غذایی، تاثیر حرارت حاصل لامپ روی درام سیلندر مرکزی می باشد. درصورت استفاده از فن آوری ترکیب UV و EB میزان آغازگر نوری در مرکب ها به کمتر از ۱۰ درصد کاهش می یابد و همچنین لامپ های داخلی در کمتر از ۳۰۰ وات بر اینچ از برق ورودی انعقاد را انجام می دهند. سیستم با بهره گیری یک واحد EB که بعد از آخرین واحد چاپ یا ورنی زنی قرار می گیرد، برای تکمیل انعقاد تمامی لایه های مرکب استفاده می شود.
دیودهای انتشار نور UV LED، انعقاد داخلی را قبل از انعقاد پایانی با EB فراهم می کنند. افزودنی هایی که یک نوع عملکرد تسریع کننده در سخت شدن مرکب UV دارند، باعث پلیمر شدن مرکب و یا ورنی UV از طریق جذب نور UV می شوند. این امکان وجود دارد که برخی لایه های مرکب به انعقاد در ایستگاه های داخلی قبل از انعقاد پایانی با EB احتیاجی نداشته باشند. گاهی هم مرکب ها می توانند پس از انعقاد اولیه با UV با کمتر از ۳ درصد آغازگر نوری بطور موثر با EB سخت شوند.
در زیر به خلاصه ای از مزیت های استفاده ی ترکیبی از UV و EB در فلکسوگرافی اشاره شده است:
- بهبود کیفیت چاپ در مقایسه با مرکب پایه آب و پایه حلال ناشی از چاقی ترام کمتر
- استفاده از انرژی کمتر در مقایسه با خشک کردن به روش حرارتی
- حذف حلال و حذف تجهیزات اکسیدکننده ی حرارتی
- کاهش تاثیرات حرارت للامپ ها روی سطوح چاپ و تجهیزات
- استفاده از هم پوشانی خشک که نسبت به هم پوشانی خیس مرکب ها استحکام بیشتری دارد
- انعقاد کامل مرکب های با چگالی نوری بالا در انعقاد نهایی با EB قابل اجرا است
- سرعت بالاتر در مقایسه با روش UV به تنهایی
- مناسب برای بسته بندی مواد غذایی با عبور و نفوذ جزیی اغازگرهای نوری
- اطمینان در انعقاد کامل لایه های مرکب به علت استفاده از EB در پایان فرآیند
- امکان چاپ بر خط (این لاین) و چاپ سیلندری مرکزی
با وجود این مزایا استفاده از این تکنولوژی محدود است که تا حدی ناشی از انحصاری بودن اختراعات و عدم دردسترس بودن مرکب ها و تجهیزات ماشین چاپ برای نمایش و آزمایش این سیستم هاست.
نمونه هایی از بسته بندی های انعطاف پذیر با UV و EB (مرکب و یا ورنی)
– بسته بندی مواد غذایی حیوانات
– بسته بندی غذاهای منجمد
– بسته بندی غذاهای میان وعده ای و تنقلات
– پاکت های سس
– بسته بندی غذاهای کنسروی
– کیسه های کاغذی
– بسته بندی شرینک
– بسته بندی موادغذایی خشک
– بسته بندی مواد شوینده و …
دلیل استفاده از مواد EB و UV برای بسته بندی
– به عنوان جایگزینی مناسب برای لمینت و روکش و صرفه جویی در هزینه ها
– مقاومت های شیمیایی بالا
– مقاومت به خراش و ساییدگی بالا
– چاپ با وضوح بالا و کیفیت خوب
– چسبندگی خوب فیلم های مرکب
– انتشار آلودگی کم و فناوری پاک برای محیط زیست
– عدم نیاز به خشک کن با هوای گرم
تکنولوژی انعقاد با EB و UV در فرآیندهای مختلفی در چاپ و بسته بندی بکار می رود که هر یک به تنهایی دارای معایب و مزایایی است. این مزایا ئ معایب به محور تکامل فرآیندها چاپی EB و UV تبدیل شده اند.
مقایسه بین روش های EB و UV
مشخصه های عملکردی EB و UV
UV
– برج های انعقاد مرکب با ایستگاه هایی در داخل ماشین با لامپ هایی بعد از هر برج چاپی (چاپ خشک)
– بدون استفاده از نیتروژن
– تولید گرما و حرارت توسط لامپ ها
– انعقاد مرکب با بهره گیری از آغازگرها
– امکان تغذیه رول یا ورق (رول برای بسته بندی فلکسو)
– اندازه ی تجهیزات نسبتاً کوچک و جمع و جور و به هم متصل
– توان عملیاتی محدود (برای سرعت های بالا، لامپ های چندگانه مورد نیاز است)
– شستشو با حلال
EB
– انعقاد و یک واحد پرتودهی در بخش پایانی فرآیند (چاپ خیس)
– استفاده از نیتروژن برای انعقاد
– عدم تولید گرما و حرارت و انعقاد در دمای محیط
– عدم استفاده از آغازگرهای نوری و مناسب برای بسته بندی مواد غذایی
– امکان تغذیه فقط بصورت رول (تاکنون)
– اندازه تجهیزات بزرگ
– توان عملیاتی با سرعت زیاد (یک دویستم فوت در دقیقه)
– قابلیت شستشو با آب (آلودگی کم و صرفه جویی در هزینه)
– فرآیند عاری از آلاینده های voc
– تولید بوی کم
– عدم وجود فن های دمنده و کاهش سر و صدا در فضای چاپخانه
UV
– نفوذ به چگالی نوری مواد بستگی دارد
– نفوذ خوب در سطوح شفاف و نفوذ محدود در مواد توپر و مات
– توانایی انعقاد فیلم های نازک مرکب
– توانایی روکش کردن مواد شفاف
EB
– نفوذ به چگالی حجمی مواد بستگی دارد
– به آسانی در مواد شفاف، توپر و مات نفوذ می کند
– توانایی انعقاد مرکب هایی با پیگمنت سنگین و فیلم های مرکب و یا ورنی های با ضخامت زیاد
– توانایی روکش کردن مواد غیرشفاف و مات
مزایای استفاده از پوشش ها و مرکب های انعقاد پذیر با EB و UV
– سرعت عملکردی بالا و بهره وری بالاتر
– کاهش هزینه های بیمه و کاهش خطرات حمل و نقل و احتمال
آتش سوزی
– قابل استفاده برای پوشش دهی مواد حساس به حرارت مثل پلاستیک؛ چوب و کاغذ
– تکنولوژی های مطابق با قوانین بین الملی در محدویت تولید ترکیبات ارگانیک سمی و آلاینده های خطر آفرین هوا
– کاهش قابل توجه در هزینه های مصرف انرزی (صرفه جویی)
– تکنولوژی اثبات شده در سراسر جهان
– صرفه جویی در فضا
مقایسه ای بین مرکب های EB و UV با مرکب های پایه حلال و پایه آب
مواردی که در بسته بندی مواد غذایی باید مورد توجه قرار بگیرد
– سیستم ها باید بدرستی تنظیم شده باشند که میزان کمی رنگ و بو را تولید کنند و یا هیچ میزان رنگ و بویی به مواد غذایی منتقل نکنند
– نفوذ و انتقال ذراتی که سخت نشده باقی مانده اند به داخل موادغذایی باید مورد توجه قرار بگیرد
– به نفوذ آغازگرهای نوری داخل مواد غذایی باید توجه شود
– استفاده از سیستم های جدید که نفوذ را کاهش می دهد مانند آغازگرهای نوری پلیمری، آغازگرهای نوری واکنش و رزین هایی که به عنوان آغازگر استفاده می شوند. برخی از این سیستم ها هنوز فاقد مشخصه های اجرایی مورد نیاز برای کاربردهای علمی هستند.
– مشارکت بین تولیدکنندگان مرکب و ماشین آلات چاپ لازم است
– فرمولاسیون مرکب باید متناسب با تجهیزات ماشین باشد.
بیشتر بخوانید: نگاهی به مرکب های یو وی و ترکیبی
سنجش انتخاب روش EB یا UV و یا تلفیق، هر دو
– هدف استفاده
– هزینه و سرمایه
– هزینه های عملیاتی
– مشخصه های استفاده و کاربرد نهایی
– سازگاری داشتن با بسته موادغذایی
– درنظر گرفتن زیر لایه و سطح چاپی
EB و UV تکنولوژی سازگار با محیط زیست هستند که روش هایی مناسب در چاپ و بسته بندی بشمار می روند (البته برای رسیدن به نتیجه مطلوب آشنایی کامل یا فرآیند و رعایت همه جانبه شرایط و استانداردهای هر یک از روش ها الزامی است).
انتخاب هر کدام باید مبنی بر کاربرد و هدف نهایی صورت گیرد. در برخی از کاربردها انتخاب قطعی و مناسب تر الزامی بوده و آنالیز و تحلیل همه جانبه در انتخاب صحیح هر روش احتیاج است. دلایل استفاده از این مرکب ها در صنعت شامل کاهش هزینه ها در تجهیزات و عملیات، مناسب بودن برای محیط زیست به علت کاهش مصرف انرژی و گازهای voc، عملیات زود بازده به دلیل انعقاد سریع و تسریع در فرآیند چاپ است.
منبع: صنعت چاپ
