مقالات

ملاحظات رابطه‌ای پیچیده در چاپ فلکسو

مرکب و فیلم به هم می‌رسند

 

ترج

ترجمه از: علی غفاری
نویسنده: Scot Pedersen
منبع: Flexo Feb. 2018
چاپ روی فیلم چالش های خاص خودش را دارد. فیلم‌هایی که ‌‌‌‌‌‌‌‌معمولاً در چاپ بسته‌بندی استفاده می‌شوند، مثلاً پلی‌اولفین‌ها (پلی‌اتیلن و پلی‌پروپیلن)، پلی‌آمید و پلی‌استر همگی خصوصیات فنی مشابهی دارند که در فرآیند چاپ و ویژگی‌های فیزیکی کارچاپی موثر هستند.

 

فیلم‌های اینگونه‌اند:
سطح غیر متخلخل آنها حلال‌ها یا هر یک از اجزای مرکب چاپ شده را جذب نمی‌کند.
سطح بی‌نهایت نرم و یکنواخت خلل و فرجی ندارد که اجزای تشکیل‌دهنده مرکب آن‌ها را پر کنند و چسبندگی مکانیکی را کاهش دهند.
انرژی سطحی خیلی کم معمولا فیلم‌های یونیزه نشده پلی‌اولفین انرژی سطحی کمتر از dyne/cm 30 دارند که مرکب خیلی دشوار بتواند سطح این فیلم ها را خیس کند.
خیلی منعطف و در مقایسه با سطوح کاغذی و مقوایی هنگام چاپ بسیار نرم هستند.
این خصوصیات منحصر به‌فرد موجب می‌شود فرمولاسیون مرکب روی فیلم‌ها خیلی چالش برانگیز و در فرآیند چاپ به صورت‌های مختلف تاثیر گذار باشد.

خیس کردن
فیلم‌هایی که عموما برای چاپ فلکسو استفاده می‌شوند دو ویژگی دارند که در حین چاپ با مرکب خیس، چالش برانگیز می‌شود. نخست، این که جاذب رطوبت نیستند. مرکب و اجزای آن خیسی را به داخل سطح فیلم چاپ شونده نفوذ نمی‌دهند و تمایل دارند روی سطح فیلم بنشینند. دوم، فیلم‌های چاپی غالبا انرژی سطحی خیلی کمی دارند. مرکب‌هایی که با حلال رقیق می‌شوند معمولا انرژی سطحی در دامنه dyne/cm 38 – 38 – 36 دارند. اگر انرژی سطحی فیلم‌های چاپی کمتر از این حد باشد، مرکب به یکنواختی و همواری روی سطح فیلم نمی‌نشیند. ظاهر مرکب چاپی سوراخ های ریزی خواهد داشت شبیه چشم ماهی ( تصویر 1 را ببینید). سوراخ‌های ریز و چشم ماهی نتیجه کشیدگی مرکب به داخل خودش است. برای رسیدن به کیفیت چاپ بی‌عیب لازم است انرژی سطحی فیلم چاپی و مرکب شبیه هم باشند. بیشتر چاپخانه‌داران از نوعی باردار کردن سطحی فیلم در امتداد ماشین استفاده می کنند. متداول‌ترین روش باردار کردن کرونا است اما گزینه‌های دیگر روش اشتعال و پلاسما هستند. هدف فرآیند باردارکردن افزایش انرژی سطحی فیلم با ایجاد اجزای محتوی اکسیژن در سطح آن است. این باردار کردن، سطح فیلم را از واکس‌ها، کمکی‌های پردازش کننده مثل کاتالیزورها و سایر مواد شیمیایی که بر کیفیت چاپ مرکب تاثیر می‌گذارند هم تمیز و پاکیزه می‌کند.
فرمول‌سازان مرکب، از تکنیک‌های ویژه‌ای برای کاهش انرژی سطحی مرکب بهره می‌برند که به چاپ بهنر، کمک می‌کند و به کارگیری حلال و ترکیبات حلالی مناسب را به منظور کاهش کشش سطحی مرکب میسر می‌سازد. مثلا فرمول‌های مرکب پایه آب، انرژی سطحی خیلی بالایی دارند زیرا آب کشش سطحی dyne/cm 72 دارد. برای غلبه بر انرژی سطحی زیاد، می‌توان مقداری الکل با نقطه جوش پایین (اغلب متانول یا ایزو پروپیل الکل ) در هنگام چاپ استفاده کرد. فرمول سازان حتی ممکن است رزین‌هایی با کشش سطحی کم را استفاده کنند که سطح فیلم‌ها را خیس خواهد کرد . رزین‌هایی با دمای انتقال شیشه‌ای کم ـ که اغلب رزین‌های نرم نامیده می‌شوند ـ بهتر از رزین‌هایی که دمای انتقال شیشه‌ای زیادی دارند و اغلب رزین‌های سخت نامیده می‌شوند، سطح فیلم‌های چاپی را خیس می‌کنند.
سرانجام، فرمولاسیون مرکب برای چاپ روی فیلم را می‌توان با اضافه کردن افزودنی‌های خاصی که کشش سطحی مرکب‌ها را پائین می‌آورند، بهبود بخشید. از این افزودنی‌ها می‌توان هم در مرکب‌های پایه آب وهم مرکب‌های پایه حلالی استفاده کرد که اغلب عوامل خیس کردن نامیده می‌شوند. این مواد به عنوان واقعیتی برای اصلاح انرژی سطحی مرکب عمل می‌کنند . همان‌طور که گفته شد، هدف از این تنظیمات فرمولی، کاستن از انرژی سطحی مرکب به منظور تطبیق آن با فیلم چاپی است.

خشک شدن
همان‌طور که گفته شد، فیلم‌ها هیچ چیزی از حلال‌های مرکب چاپ را جذب نخواهند کرد . بنابراین، خشک شدن مرکب‌های چاپ شده روی فیلم به تمامی باید از سطح آن شروع شود، که عامل محدود کننده‌ای است . وقتی چاپ روی کاغذ و مقوا انجام شود میزان قابل توجهی از حلال بوسیله خود سطح چاپ جذب خواهد شد. اما فیلم‌ها چنین خاصیتی ندارند، بنابر این موقع فرمول‌نویسی مرکب، لازم است فرآیند خشک‌شدن را در نظر داشت. حلال‌های انتخاب شده باید آنقدر سریع متصاعد شوند که مرکب بتواند با سرعت کاری ماشین، کاملا خشک شود.
ظرفیت خشک کردن اغلب عامل محدود‌کننده ای در چاپ روی فیلم است. با این وجود، پیشرفت‌های اخیر در ظرفیت خشک کردن هنگام چاپ روی فیلم، باعث سرعت‌های خیلی زیاد ماشین چاپ فلکسوشده است. در مرکب پایه آب با افزودن مقدار کمی الکل با نقطه جوش پائین، اغلب متصاعد شدن آب را افزایش می‌دهند، با توجه به این واقعیت که الکل و آب تشکیل آزئوتروپ با نقطه جوش پائینی را می‌دهند. ترکیب آب و الکل سریع‌تر از آب به تنهایی، متصاعد می‌شود. باید توجه داشت که، تمام حلال باید از سطح مرکب متصاعد شود. بنابر این فرمول مرکب‌ها باید طوری تنظیم شود که مبادا پوسته‌ای روی سطح مرکب شکل بگیرد.
«پوسته کردن» مرکب، حلال بیشتری را زیر سطح مرکب‌گیر می‌اندازد. لازم است مرکب‌ها کاملا خشک شوند تا از حداکثر مقدار متصاعد شدن حلال اطمینان یابیم. حلال‌گیر افتاده و باقیمانده از نظر چسبندگی، خصوصیات فنی فیزیکی و بو مضر است و می‌تواند بر فرآیندهای تبدیلی بعدی مثل لمینیت، تاثیر بگذارد.

چسبندگی
خشک شدن مرکب روی سطح چاپی به دو صورت امکان‌پذیر است: مکانیکی و شیمیایی. چسبندگی مکانیکی موقعی واقع می‌شود که مرکب حفره‌ها و شکاف‌های سطح فیلم چاپی را پر کند . مرکب درون حفره‌ها روان‌شده و چسبندگی با سطح چاپی را ایجاد می کند. هنگام چاپ روی سطوح خیلی زبر و ناهموار مثل کاغذ و مقوا، چسبندگی مکانیکی میسر است.
در عین حال، سطح خیلی صاف فیلم‌ها جای زیادی برای چسبندگی مکانیکی ندارند. میزان چسبندگی مکانیکی وقتی از مواد پرزدار به غیر پرزدار می‌رویم به شدت کاهش می‌یابد. چسبندگی شیمیایی می‌تواند واکنشی میان اجزای شیمیایی روی سطح چاپی و مرکب باشد. با این حال، بیشتر مرکب های مورد استفاده روی فیلم‌ها واکنشی نیستند. بنابر این، چسبندگی شیمیایی که در اینجا به آن اشاره می‌شود، مبتنی بر اثر متقابل ضعیف الکتریکی سطح چاپی و مرکب است.نام این پدیده نیروهای واندر والس است. این نیروها را می توان با مغناطیس‌های ضعیف کوچکی که بین سطح چاپی و مرکب همدیگر را جذب می‌کنند قیاس کرد.
خیس کردن سطح چاپی با مرکب نیز (همانطور که در اینجا هم مورد بحث قرار گرفته) نقش مهمی در چسبندگی و ظاهر کار ایفا می‌کند. اگر مرکب کاملا سطح چاپی را مرطوب نکند، می‌تواند شکاف‌هایی میان لایه مرکب خشک شده و سطح چاپی ایجاد کند (شکل 2 را ببینید).
این شکاف‌ها میزان چسبندگی مکانیکی را کم می‌کند بنابر خیس کردن سطح چاپی نقش خود را ایفا می‌کند. مرکب‌ها باید بتوانند سطح فیلم چاپی را تماما خیس کنند تا بیشترین حد چسبندگی بدست بیاید. باز هم تکرار می‌شود، خیس کردن فیلم‌های چاپی نسبت به کاغذ و مقوا بسیار دشوارتر است چون سطح انرژی آن پائین‌تر است پس باید هم به سطح انرژی مرکب چاپی و هم سطح انرژی رول چاپی توجه کرد. به منظور به حداکثر رساندن چسبندگی مکانیکی محدودی که فیلم ها می توانند تحمل کنند، ضروری است باردار کردن سطحی و انرژی سطحی پائین اجزای مرکب را داشته باشیم. مرکب باید روان شده و شکاف های سطحی کوچک فیلم را پر کند تا با آن پیوستگی پیدا کند . به علاوه مرکب فیلم‌ها با رزین‌های نرم فرموله و ساخته شده‌اند که باعث می‌شود مرکب روان شده و نقائص سطح فیلم را بپوشاند و پر کند. هدف هم رسیدن به حداکثر تماس سطحی بین مرکب و فیلم چاپی است.
هر سه نوع باردارکردن سطحی فیلم چاپی (کروما، پلاسما و شعله) گروه‌های محتوی اکسیژن را در سطح فیلم ایجاد می‌کنند. همان‌طور که پیش از این گفته شد، فرآیند یونیزاسیون در هوا سطح فیلم را اکسیده می‌کند . این پدیده سطح اینرسی دار را به گروه های یونیزه قطبی تبدیل می‌کند . حضور گروه‌های قطبی باعث می‌شود نیروهای وندروالس چسبندگی شیمیایی را پدید آورند. برای نتیجه گرفتن از سطح باردار شده، مرکب هم باید محتوی کروه‌های یونیزه و قطبی باشد. سطح فیلم با یونیزه شدن در هوا باردار و قطبی می شود. بیشتر مرکب‌های فیلم‌های چاپی محتوی گروه‌های آمین‌ها، آمیدها، اسیدها یا استر ها هستند. این گروه‌ها یون و قطبیت لازم برای انجام چسبندگی شیمیایی را فراهم می‌کنند . توجه به این نکته حائز اهمیت است که چسبندگی آشکارا حاصل جمع عناصر چسبنده شیمیایی و مکانیکی است. چنانچه مرکب از هر دو چسبندگی مکانیکی و شیمیایی که در دسترس هستند بهره ببرد، احتمال دستیابی به چسبندگی عالی وجود دارد.

نرمی و انعطاف‌پذیری
وقتی فیلم‌ها به خاطر گود افتادن و محکم بستن چروک می‌شوند یا وقتی به لفاف تبدیل شده باشند، مرکب نباید بترکد و پوسته پوسته شده یا از فیلم کنده شود، بلکه برعکس مرکب باید به نحوی فرموله وساخته شده باشد که با فیلمی که قرار است روی آن چاپ شود، سازگار باشد.
همان‌طور که پیش از این گفته شد، مرکب فیلم‌ها اغلب با رزین‌های دارای دمای انتقالی پائین و صیقلی، فرموله و ساخته می‌شوند تا هم خیسی و هم روانی آن را تسهیل کنند و هم کیفیت چاپ مطلوب و چسبندگی مکانیکی فراهم سازند. ویژگی رزین‌های با دمای انتقالی پائین صیقلی نرمی و انعطاف آنها در درجه حرارت محل است و معمولا برای چاپ روی فیلم ها از آنها استفاده می‌شود. رزین‌های انتقالی صیقلی بالاتر شاید خصوصیات فنی منحصر به فردی نظبر مقاومت نسبت به حرارت، مقاومت نسبت به سایش در کنار سایر ویژگی‌ها را داشته باشند که به کار بردن آنها را در مرکب‌های چاپ ضروری می‌کند.
این رزین‌های مقاوم تر را هنگام چاپ روی فیلم ها می‌توان استفاده کرد اما لازم است در ترکیب با موادی که انها را نرم و منعطف می‌کند فرموله و ساخته شوند. پلی آمیدها، پلی اورتان‌ها و آکریلیک های با دمای صیقلی پائین همگی برای چاپ روی فیلم ها بسیار متداول هستند. مرکب‌های پایه نیترو سلولز نیز رایج هستند، اما رزین‌های نیتروسلولزی به نوعی پلاستیکی می شوند تا به اندازه کافی نرم و منعطف شوند و قابلیت چسبندگی و پیچش با سطح چاپی را بیابند.

مشخصات فنی و چالش‌ها
هر روز انواع وسیعی از فیلم ها یا پلاستیک‌ها با شیوه فلکسوگرافی چاپ می‌شوند. فیلم‌ها شامل پلی اولفین‌ها، مثل پلی‌اتیلن و پلی‌پروپیلن، پلی‌آمید و پلی‌استر هستند. این سطوح چاپی بر اساس انرژی سطحی کم، سطح نرم و یکنواخت و انعطاف‌پذیری مشخص شده‌اند. این خصوصیات به آنها مزیت‌های مشخصی نسبت به کاغذ و مقوا می‌دهد. مثلا فیلم‌ها براقیت خیلی زیادی دارند و امکان تبدیل آنها به ساختارهای غیر سفت و سخت وجود دارد. این خصوصیات فنی چالش های منحصر به‌فردی را در مقابل چاپخانه‌داران می‌گذارد. انرژی سطحی کم را باید با یونیزه و باردار کردن جبران کرد. سازندگان مرکب باید با انرژی‌های سطحی کم تطبیق یابند تا بتوانند به چاپ و چسبندگی پر کیفیت برسند. سطح هموار و یکنواخت، میزان چسبندگی مکانیکی را پائین می‌آورد، در نتیجه لازم است مرکب به نحوی فرموله وساخته شود که سطوح بالاتری از چسبندگی شیمیایی را ایجاد کند. مرکب همچنین باید به نحوی فرموله وساخته شود تا انعطاف پذیری سطح چاپی را تامین کند و اطمینان یابیم که موقع خم شدن و پیچاندن محصول نهایی پوسته نمی‌بندد..

هرجا چاپخانه‌دارو مرکب‌ساز، خصوصیات فنی و چالش‌های شان را به خاطر بسپارند، کیفیت چاپ عالی و ویژگی‌های فیزیکی مطلوب را می‌توان در انواع فیلم‌های انعطاف‌پذیر به دست آورد.

در باره نویسنده مقاله
اسکات پدرسن مدیر منطقه‌ای کارخانه مرکب‌سازی زیگ ورگ. لیسانس خود را در رشته شیمی به سال 1991 از دانشگاه مرکزی آیوا، امریکا گرفت. PhD خود را سال 1996 از دانشگاه آیوا با رساله شیمی پلیمر فلورایدهای آلی اخذ نمود. در سال 1998 به بخش تحقیق و توسعه آزمایشگاه شرکت صنایع تبدیل رنگ (زیگ ورگ) پیوست. بر روی پیشرفت مرکب‌های پایه حلالی، پایه آب و یو وی و کوتینگ بررسی و کار کرد. هم اینک مدیریت پیشرفت و توسعه فرآیند، توسعه فنی و مرکز آزمایشگاه های عالی چاپ در شرکت مرکب سازی زیگ ورگ امریکا را به‌عهده دارد.

برچسب ها
نمایش بیشتر

نوشته های مشابه

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

همچنین ببینید

بستن
بستن