چاپ روی فیلم های پلاستیکی به طور معمول مشکلاتی را به همراه دارد که روی سطوح جاذب مثل کاغذ دیده نمی شود. برای کاهش این مشکلات لازم است مرکب چاپ به گونه ای فرموله شود که حداکثر چسبندگی بین مرکب و سطح صاف و غیر متخلخل پلاستیک را تضمین کند. در این موارد از مرکب های پلی یورتان استفاده می شود.
بعضی از موارد برای فیلم هایی پلی الفین ها ( مثل پروپیلن و پلی اتیلن و غیره ) به دلیل خنثی بودن سطح از لحاظ شیمیایی، آماده سازی اولیه فیلم ضروری است. از طرف دیگر چسبندگی بیش از حد به سطح نیز می تواند موجب مشکلاتی مانند تاول زدن، کاهش خواص مکانیکی و چسبناکی بیش از حد شود.
مرکب ها علاوه بر چسبندگی به سطح چاپ شونده، باید از چسبندگی و انسجام خوبی نیز برخوردار باشند.
علاوه بر این، خواصی دیگر مانند انعطاف، براقی و مقاومت در برابر دوخت حرارتی برای مرکب های روی فیلم پلاستیکی ضروری است. در بیشتر موارد این فیلم ها برای بسته بندی مواد غذایی به کار می رود و یکی از مهم ترین ویژگی های این مرکب ها عاری بودن از مواد شیمیایی قابل نفوذ به داخل فیلم است که به سرعت ماهیت محتویات بسته را تغییر می دهد و فاسد می کند.
البته بسته به نوع مصرف فیلم، برخی از خواص ذکر شده قابل صرف نظر کردن است. برای مثال در مورد مرکب هایی که برای لایه هایی داخلی بکار می روند تمایل و جذب لایه چسب ضروری است، ولی براقی اهمیت چندانی ندارد.
مواد جامد
برای مثال درصد مواد جامد در مرکب روتوگراور از ۲۱ تا ۵۴ درصد و برای مرکب های فلکسوگرافی از ۲۲ تا ۴۹ درصد متغیر است. نکته دیگر اینجاست که در ماشین چاپ روتوگراور، سیلندر به طور مستقیم مرکب را روی فیلم منتقل می کند، در حای که در ماشین چاپ فلسکو، مرکب پس از طی چندین مرحله روی فیلم انتقال می یابد. این تفاوت باعث می شود که مرکب فلسکو به درصد بالاتری از مواد جامد نیاز داشته باشد.
حلال ها
تفاوت مهم دیگری که مرکب های گراور را از فلکسو متمایز می کند، سیستم حلال های این دو مرکب است. انتخاب حلال ها در مرحله اول به خواص ذاتی حلال مانند قابلیت حل کردن رزین و مدت زمان خشک شدن آن بر می گردد. از طرف دیگر کیفیت سطح چاپ شده بستگی به کیفیت حلال باقی مانده در لایه مرکب چاپ شده دارد و در چاپ روی سطوح غیر جاذب مانند فیلم های پلاستیکی، مرکب یک لایه یکنواخت و صاف باید تشکیل دهد.
به همین دلیل خواص رئولوژیکی و سیالیت مرکب اهمین فراوانی دارد. با فرمولاسیون درست و سیالیت مناسب می توان مشکلات زیادی را برطرف ساخت.
مراحل دیگری که انتخاب سیستم حلالی مرکب را تعیین می کند، قوانین تبخیر و رهاسازی حلال ها در فضای چاپخانه است.
برای نمونه در ایتالیا قوانین جدی بازیافت حلال، سازندگان را مجبور می سازد که از سیستم تک حلالی برای مرکب روتوگراور استفاده کنند.بطور معمول اتیل استات خالص برای چاپ روتوگراور انتخاب مناسبی که می توان در پایان فرآیند چاپ آن را بازیافت کرد. بعضی وقت ها برای کاهش سرعت تبخیر مرکب می توان به آن ۴ تا ۸ درصد اتیل الکل یا ایزوپروپیل الکل هم اضافه کرد.
در روش چاپ فلکسوگرافی، سرعت چاپ اغلب کمتر از روتوگراور است و لازم می شود فیلم مدت بیشتری در معرض هوا باشد تا تبخیر حلال ها یکنواخت تر و لایه مرکب چاپ شده یک دست تر شود. بنابراین در مرکب های فلکسو بطور معمول از سیستم دو حلالی استفاده می شود.
اگر پلیت فلکسو ( کلیشه ) از جنس لاستیکی باشد، ترکیببی از دو حلال استات و اتیل الکل به نسبت ۳۰ به ۷۰ یا ۲۰ به ۸۰ انتخاب مناسبی خواهد بود.
همان طور که ذکر شد، قوانین مصرف حلال در کشورها منتفاوت است، ولی بطور کلی مصرف استرها در مرکب های مخصوص بسته بندی غذایی محدودیت هایی دارد. به طور مثال نسبت استات و اتیل الکل در اسپانیا ۲۰ به ۸۰ است. بسیاری از این قوانین و محدویت ها، چاپخانه ها و مراکز تکمیلی را بسوی مرکب های پایه آب یا مرکب های آب و الکی سوق دده است.
بسته بندی های منعطف در روتوگراور ( ۲۰۰ تا ۳۰۰ متر در دقیقه ), استفاده از حلالی که در عین سلامت، دارای سرعت تبخیر بسیار پایین ( مثل آب ) باشد، غیرممکن بنظر می رسد.
برای خشک کردن سطح چاپ شده در زمان قابل قبول به ناچار باید از حرارت استفاده کرد که به نوبه خود به فیلم های نازک پلاستیکی آسیب می رساند.
بنابراین فرمولاسیون های پایه آبی در وهله اول برای سطوح جاذب مانند کاغذ مورد توجه قرار می گیرد. در چاپ فلکسو گرافی، ترکیب آب و الکل در موارد محدودی قابل استفاده است، ولی در مورد روتوگراور با توجه به سرعت بالای آن، استفاده از آب غیرممکن است.
مقدار پیگمنتی که در مرکب فرموله می شود، بستگی مستقیم به عواملی مانند شفافیت، شدت رنگی، تن و تمایل پیگمنت به محمل دارد.
از میان عوامل دیگر می توان خواصی نظیر حلالیت پیگنمت، اثرات آن بر سیالیت و تاثیرات پیگمنت بر محصول نهایی را نام برد. برای مثال پیگمنت های زرد به دلیل تاثیراتشان بر بالا بردن ویسکوزیته مرکب نمی توانند بیش از ۶ تا ۶.۵ درصد در فرمول به کار گرفته شوند. بطور کلی میزان مصرف پیگمنت سفید دی اکسید تیتانیم در فرمولاسیون مرکب های پلاستیک ۳۰ – ۲۵ درصد است و مصرف پیگمنت های رنگی ( به طور معمول مواد آلی ) ۹ – ۶ درصد برای چاپ روتوگراور ۷ – ۶.۵ یا ۱۵ – ۱۲درصد برای چاپفلکسوگرافی است.
گاهی لازم است که به فرمولاسیون، نمک های آلی اضافه شود تا توزیع ذرات پیگمنت تیتان دی اکسید تسهیل شود و نیز یکنواختی رنگی، یکدستی لایه چاپ شده و در نتیجه براقیت مرکب افزایش یابد.
بیشتر بخوانید: معرفی انواع مرکب های چاپ امنیتی
رزین ها
رزین نیتروسلولز یکی از رزین های اصلی برای تولید مرکب هاب فیلم پلاستیک است. این رزین چه به صورت یک جزئی ( برای مرکب های ترمولاست ) و چه دو جزئی ( با هاردنر یا کاتالیست برای مرکب های ترموسیت ) بخاطر خواصی مانند سهولت خشک شدن، تشکیل فیلم، اقتصادی بودن، مقاومت حرارتی، حلالیت خوب در مخلوط الکل و اتر، استرها، کتن ها و قابلیت رقیق شدن توسط هیدروکربن ها، به فراوانی در مرکب سازی استفاده می شود. رزین نیتروسلولز بوی کمی دارد و پایداری ابعادی آن خوب است، ولی مقاومت آن در برابر اسیدها و بازها کم است. به دلیل خشکی این رزین، باید ۳ – ۱ درصد نرم کننده به فرمولاسیون اضافه شود.
انواع نرم کننده های نیتروسلولزی
نرم کننده های نیتروسلولزی را به دو گروه نرم کننده های اولیه یا ژله ای و نرم کننده های ثانویه یا غیر ژله ای تقسیم می شوند.
-
نرم کننده های اولیه یا ژله ای
این نرم کننده ها ترکیبات شیمیایی – قطبی هستند که می توانند نیتروسلولز را حل کنند. فتالات ها مثال خوبی از این دسته نرم کننده ها هستند که در گذشته به فراوانی استفاده می شدند، ولی به دلیل قوانین بین المللی امروزه مصرف آنها بسیار محدود شده است و سیترات و آدییات ها جایگزین آن شده اند، ولی مصرف در نوع نرم کننده اخیر از مقاومت حرارتی و چسبندگی رزین کاهد.
-
نرم کننده های ثانویه یا غیر ژله ای
این نرم کننده ها ترکیباتی با قطبیت ضعیف هستند و به طور معمول به صورت روغن هایی با زنجیرهایی آلیفاتیک هستند، مانند استئاریک استر.
به طور معمول متخصصان با تجربه ترکیبی از نرم کننده های اولیه و ثانویه را در فرمولاسیون بکار می برند تا به بهترین خواص براقیت، چسبندگی و مهمتر از همه رها سازی حلال برسند. درحقیقت بعضی از همه رها سازی حلال برسند. در حقیقت بعضی از نرم کننده ها با ایجاد حالت پپتیدی باعث کاهش اندازه ریز ساختارهای مولکولی در مرکب می شوند که این به نوبه خود باعث آزادسازی بهتر حلال ها می شود.
همین کاهش اندازه ذرات باعث بالا رفتن براقیت در فیلم چاپ شده نیز می شود. مشابه این حالت و کاهش اندازه ذرات مواد رنگ زا در مرکب های محلول با مواد رنگ زای حل شونده دیده می شود.
همانطور که گفته شد، بهبود براقیت توسط افزودن ۳ – ۲ درصد رزین های کتنی هم امکان پذیر است.
عوامل مهم در فرمولاسیون مرکب چاپ فیلم های پلاستیکی
از مهم ترین عوامل در فرمولاسیون مرکب برای چاپ فیلم های پلاستیکی، انتخاب حامل مناسب است. این انتخاب باید بر مبنای ترکیبی متناسب از خواص زیر باشد:
– پخش و دیسپرسیون خوب پیگمنت
– امکان لمنینت کردن کار چاپ شده
– آزاد سازی سریع حلال و نگهداری مقدار کم حلال در فیلم چاپ شده
– حلالیت خوب زرین در سیستم حلالی
مشخصه های مرکب های پلی یورتانی
همان طور که در توضیح فرمولاسیون مرکب در ابتدای مطالب دیده می شود، یکی از مناسب ترین رزین ها برای چاپ روی پلاستیک، رزین پلی یورتان است. این رزین ها از نوع ترموپلاستیک است و خواص انعطاف و ارتجاعی خوب و مقاومت حرارتی مطلوبی ( بخصوص رزین های پلی یورتان با وزن مولکولی متوسط به بالا ) دارند.
مهم تر از همه این رزین ها چسبندگی خوبی به فیلم پلاستیکی دارند. پلی یورتان هایی که با وزن مولکولی کم و ویسکوزیته پایین به نوعی نفش نرم کننده را ایفا می کنند، در حالی که رزین هایی با وزن مولکولی بالا خشک تر بوده و حلال را بیشتر در خود نگه می دارند. ولی در عوض برای بهبود چسبندگی و کاهش مهاجرت و نفوذ به فیلم پلاستیکی بکار می روند.
از مشخصه های مرکب های پلی یورتانی مخصوص پلاستیک، براقیت پایین و پشت پوشانی آنها است. درجه براقیت را میتوان با مصرف دقیق و متعادل رزین کتنی جبران کرد. رزین های کتنی حتی حلالیت رزین پلی یورتان را در سیستم های حلالی آن بهبود می بخشد.
برای دستیابی به براقیت های خیلی بالا می توان به مرکب های پلی یورتانی کمی رزین مالئیک افزود. این رزین به بهبود خواص تیکسوتروپی مرکب نیز کمک می کند. ( ویژگی مرکب های نیمه خمیری که با هم زدن روان می شوند و چنانچه به حال خود باقی گذارده شوند؛ به حالت ژله ای و سفت بر می گردند ) . بالا بردن براقیت مرکب با استفاده از رزین های پلی آمیدی هم امکان پذیر است .
این رزین ها مقاومت بالا و قابلیت چاپ بسیار خوبی دارند. اشکال این رزین ها بوی زیاد، خاصیت تیکسوتروپی و نامناسب بودن برای مراحل دیگر مثل لمینیت کردن و سایر عملیات حرارتی با دمای بالا است.
مرکب های بسیار براق با مقاومت زیاد در مقابل خراش از ترکیبی از دو رزین اکریلیک و پلی استر، همراه با هاردنر ایزوسیانات تهیه می شوند.
مقاومت نوری
مرکب هایی که بر پایه نیترو – یورتان هستند، مقاومت نوری بالایی ندارند و در حقیقت نیتروسلولز و یورتان های آرواتیک به راحتی در نور تغییر رنگ داده و زرد می شوند. در صورت استفاده از یورتان های آلیفاتیک خطی، زرد شدگی کمتر اتفاق می افتد. در کل پلی یورتان های آلفاتیک با این ویژگی شناخته می شوند که نسبت به ترکیب های آروماتیک آنالوگ؛ نرمی بیشتر و چسبندگی کمتری دارند.
پایدار کننده
ماده دیگری که در بیشر فرمولاسیون های مرکب مخصوص پلاستیک دیده می شود، پایدار کننده است. این ماده جهت جلوگیری از اکسداسیون ناخواسته بکار می رود. از جمله رایج ترین پایدارکننده ها که در قدیم بسیار مورد استفاده قرار می گرفت می توان به BHT اشاره کرد. بتاهیدروکسیل تالوئن که متاسفانه در واکنش با اکسیژن سبب زردی ترکیبات کتنی می شود و مهاجرت و نفوذ بالا از معایب مشخصه این ترکیب است.
منبع: صنعت چاپ
