رفتار مرکب، روي فيلم‌هاي پلاستيک

0
23
چاپ روتوگراور

چاپ روي فيلم‌هاي پلاستيکي به طور معمول مشکلاتي را به همراه دارد که روي سطوح جاذب مثل کاغذ ديده نمي‌شود. براي کاهش اين مشکلات لازم است مرکب چاپ به گونه‌اي فرموله شود که حداکثر چسبندگي بين مرکب و سطح صاف و غيرمتخلخل پلاستيک را تضمين کند

بعضي موارد براي فيلم‌هايي مانند پلي الفين‌ها (مثل پروپيلن و پلي اتيلن‌ و غيره) به دليل خنثي بودن سطح از لحاظ شيميايي، آماده‌سازي اوليه فيلم ضروري است. از طرف ديگر چسبندگي بيش از حد به سطح نيز مي‌تواند موجب مشکلاتي مانند تاول زدن، کاهش خواص مکانيکي و چسبناکي بيش از حد شود.

مرکب‌ها علاوه بر چسبندگي به سطح چاپ‌شونده، بايد از چسبندگي و انسجام خوبي نيز برخوردار باشند.

علاوه بر اين، خواصي ديگر مانند انعطاف، براقي و مقاومت در برابر دوخت حرارتي براي مرکب‌هاي روي فيلم پلاستيکي ضروري است.

در بيشتر موارد اين فيلم‌ها براي بسته‌بندي مواد غذايي به کار مي‌رود و يکي از مهم‌ترين ويژگي‌هاي اين مرکب‌ها عاري بودن از مواد شيميايي قابل نفوذ به داخل فيلم است که به سرعت ماهيت محتويات بسته را تغيير مي‌دهد و فاسد مي‌کند.

البته بسته به نوع مصرف فيلم، برخي از خواص ذکر شده قابل صرف‌نظر کردن است. براي مثال در مورد مرکب‌هايي که براي لايه‌هاي داخلي به کار مي‌روند تمايل و جذب لايه چسب ضروري است، ولي براقي اهميت چنداني ندارد.

ترکيبات مرکب براي چاپ روي پلاستيک علاوه بر خواص نهايي، وابسته به روش چاپي نيز مي‌شود.

مواد جامد

براي مثال درصد مواد جامد در مرکب روتوگراور از 21 تا 54 درصد و براي مرکب‌هاي فلکسوگرافي از 22 تا 49 درصد متغير است. نکته ديگر اينجاست که در ماشين‌ چاپ روتوگراور، سيلندر به طور مستقيم مرکب را روي فيلم منتقل مي‌کند، در حالي که در ماشين چاپ فلکسو، مرکب پس از طي چندين مرحله روي فيلم انتقال مي‌يابد. اين تفاوت باعث مي‌شود که مرکب فلکسو به درصد بالاتري از مواد جامد نياز داشته باشد.

حلال‌ها

تفاوت مهم ديگري که مرکب‌هاي گراور را از فلکسو متمايز مي‌کند، سيستم حلال‌هاي اين دو مرکب است. انتخاب حلال‌ها در مرحله اول به خواص ذاتي حلال مانند قابليت حل کردن رزين و مدت زمان خشک شدن آن برمي‌گردد. از طرف ديگر کيفيت سطح چاپ‌ شده بستگي به کيفيت حلال باقيمانده در لايه مرکب چاپ شده دارد و در چاپ روي سطوح غيرجاذب مانند فيلم‌هاي پلاستيکي، مرکب يک لايه يکنواخت و صاف بايد تشکيل دهد.

به همين دليل خواص رئولوژيکي و سياليت مرکب اهميت فراواني دارد. با فرمولاسيون درست و سياليت مناسب مي‌توان مشکلات زيادي را برطرف ساخت.

مراحل ديگري که انتخاب سيستم حلالي مرکب را تعيين مي‌کند، قوانين تبخير و رهاسازي حلال‌ها در فضاي چاپخانه است.

براي نمونه در ايتاليا قوانين جدي بازيافت حلال، سازندگان را مجبور مي‌سازد که از سيستم تک حلالي براي مرکب روتوگراور استفاده کنند. به طور معمول اتيل استات خالص براي چاپ روتوگراور انتخاب مناسبي است که مي‌توان در پايان فرآيند چاپ آن را بازيافت کرد. بعضي وقت‌ها براي کاهش سرعت تبخير مرکب مي‌توان به آن 4 تا 8 درصد اتيل الکل يا ايزوپروپيل الکل هم اضافه کرد.

در روش چاپ فلکسوگرافي، سرعت چاپ اغلب کمتر از روتوگراور است و لازم مي‌شود فيلم مدت بيشتري در معرض هوا باشد تا تبخير حلال‌ها يکنواخت‌تر و لايه مرکب چاپ شده يک‌دست‌تر شود. بنابراين در مرکب‌هاي فلکسو به طور معمول از سيستم دو حلالي استفاده مي‌شود.

اگر پليت فلکسو (کليشه) از جنس لاستيکي باشد، ترکيبي از دو حلال استات و اتيل الکل به نسبت 30 به 70 يا 20 به 80 انتخاب مناسبي خواهد بود.

همان‌طور که ذکر شد، قوانين مصرف حلال در کشورها متفاوت است، ولي به طور کلي مصرف استرها در مرکب‌هاي مخصوص بسته‌بندي غذايي محدوديت‌هايي دارد.

به طور مثال نسبت استات به اتيل الکل در اسپانيا 20 به 80 است.

بسياري از اين قوانين و محدوديت‌ها، چاپخانه‌ها و مراکز تکميلي را به سوي مرکب‌هاي پايه‌ آب يا مرکب‌هاي آب و الکلي سوق داده است.

متاسفانه به خاطر سرعت بالا در چاپ بسته‌بندي‌هاي منعطف در روتوگراور (200 تا 300 متر در دقيقه) و فلکسوگرافي (100 تا 150 متر در دقيقه)، استفاده از حلالي که در عين سلامت، داراي سرعت تبخير بسيار پايين (مثل آب) باشد، غيرممکن به نظر مي‌رسد.

براي خشک کردن سطح چاپ شده در زمان قابل قبول به ناچار بايد از حرارت استفاده کرد که به نوبه خود به فيلم‌هاي نازک پلاستيکي آسيب مي‌رساند.

بنابراين فرمولاسيون‌هاي پايه آبي در وهله اول براي سطوح جاذب مانند کاغذ مورد توجه قرار مي‌گيرد. در چاپ فلکسوگرافي، ترکيب آب و الکل در موارد محدودي قابل استفاده است، ولي در مورد روتوگراور با توجه به سرعت بالاي آن، استفاده از آب غيرممکن است.

همان‌طور که در جدول 2 ملاحظه مي‌شود تفاوت قابل ملاحظه‌اي بين مقادير پيگمنت در مرکب‌هاي سفيد و رنگي ديده مي‌شود.

مقدار پيگمنتي که در مرکب فرموله مي‌شود، بستگي مستقيم به عواملي مانند شفافيت، شدت رنگي، تن و تمايل پيگمنت به محمل دارد.

از ميان عوامل ديگر مي‌توان خواصي نظير حلاليت پيگمنت، اثرات آن بر سياليت و تاثيرات پيگمنت بر محصول نهايي را نام برد. براي مثال پيگمنت‌هاي زرد به دليل تاثيراتشان بر بالا بردن ويسکوزيته مرکب نمي‌توانند بيش از 6 تا 5/6 درصد در فرمول به کار گرفته شوند.

به طور کلي ميزان مصرف پيگمنت سفيد دي اکسيد تيتانيم در فرمولاسيون مرکب‌هاي پلاستيک 30-25 درصد است و مصرف پيگمنت‌هاي رنگي (‌به‌طور معمول مواد آلي) 9-6 درصد براي چاپ روتوگراور و از 7-5/6 يا 15-12 درصد براي چاپ فلکسوگرافي است.گاهي لازم است که به فرمولاسيون، نمک‌هاي آلي اضافه شود تا توزيع ذرات پيگمنت تيتان دي‌اکسيد تسهيل شود و نيز يکنواختي رنگي، يکدستي لايه چاپ شده و در نتيجه براقيت مرکب افزايش يابد.

رزين‌ها

رزين نيتروسلولز يکي از رزين‌هاي اصلي براي توليد مرکب‌هاي فيلم پلاستيک است. اين رزين چه به صورت يک جزيي (براي مرکب‌هاي ترموپلاست) و چه دو جزيي (با هاردنر يا کاتاليست براي مرکب‌هاي ترموسيت) به خاطر خواصي مانند سهولت خشک شدن، تشکيل فيلم، اقتصادي بودن، مقاومت حرارتي، حلاليت خوب در مخلوط الکل و اتر، استرها، کتن‌ها و قابليت رقيق شدن توسط هيدروکربن‌ها، به فراواني در مرکب‌سازي استفاده مي‌شود. رزين نيتروسلولز بوي کمي دارد و پايداري ابعادي آن خوب است، ولي مقاومت آن در برابر اسيدها و بازها کم است. به دليل خشکي اين رزين، بايد 3-1 درصد نرم‌کننده به فرمولاسيون اضافه شود.

نرم‌کننده‌هاي نيتروسلولزي را به دو گروه تقسيم مي‌کنند:

1-نرم‌کننده‌هاي اوليه يا ژله‌اي

اين نرم‌کننده‌ها ترکيبات شيميايي- قطبي هستند که مي‌توانند نيتروسلولز را حل کنند. فتالات‌ها مثال خوبي از اين دسته نرم‌کننده‌ها هستند که در گذشته به فراواني استفاده مي‌شدند، ولي به دليل قوانين بين‌المللي امروزه مصرف آنها بسيار محدود شده است و سيترات‌ها و آدييات‌ها جايگزين آن شده‌اند، ولي مصرف در نوع نرم‌کننده اخير از مقاومت حرارتي و چسبندگي رزين مي‌کاهد.

2- نرم‌کننده‌هاي ثانويه يا غيرژله‌اي:

اين نرم‌کننده‌ها ترکيباتي با قطبيت ضعيف هستند و به‌طور معمول به صورت روغن‌هايي با زنجيرهاي آليفاتيک هستند؛ مانند استئاريک استر.

به طور معمول متخصصان باتجربه ترکيبي از نرم‌کننده‌هاي اوليه و ثانويه را در فرمولاسيون به کار مي‌برند تا به بهترين خواص براقيت، چسبندگي و مهم‌تر از همه رهاسازي حلال برسند. در حقيقت بعضي از نرم‌کننده‌ها با ايجاد حالت پپتيدي باعث کاهش اندازه ريزساختارهاي مولکولي در مرکب مي‌شوند که اين‌ به نوبه خود باعث آزادسازي بهتر حلال‌ها مي‌شود.

همين کاهش اندازه ذرات باعث بالا رفتن براقيت در فيلم چاپ شده نيز مي‌شود. مشابه اين حالت و کاهش اندازه ذرات مواد رنگ‌زا در مرکب‌هاي محلول با مواد رنگ‌زاي حل شونده ديده مي‌شود.

همانطور که گفته شد، بهبود براقيت توسط افزودن 3-2 درصد رزين‌هاي کتني هم امکان‌پذير است.

از مهم‌ترين عوامل در فرمولاسيون مرکب براي چاپ فيلم‌هاي پلاستيکي، انتخاب حامل مناسب است. اين انتخاب بايد بر مبناي ترکيبي متناسب از خواص زير باشد:

– پخش و ديسپرسيون خوب پيگمنت

– امکان لمينيت کردن کار چاپ شده

– آزادسازي سريع حلال و نگهداري مقدار کم حلال در فيلم چاپ شده

– حلاليت خوب رزين در سيستم حلالي

همانطور که در توضيح فرمولاسيون مرکب در ابتداي مطالب ديده مي‌شود، يکي از مناسب‌ترين رزين‌ها براي چاپ روي پلاستيک، رزين پلي يورتان است. اين رزين‌ها از نوع ترموپلاستيک است و خواص انعطاف و ارتجاعي خوب و مقاومت حرارتي مطلوبي (به خصوص رزين‌هاي پلي يورتان با وزن مولکولي متوسط به بالا) دارند. مهم‌تر از همه اين رزين‌ها چسبندگي خوبي به فيلم پلاستيکي دارند.پلي يورتان‌هايي با وزن مولکولي کم و ويسکوزيته پايين به نوعي نقش نرم‌کننده را ايفا مي‌کنند، در حالي که رزين‌هايي با وزن مولکولي بالا خشک‌تر بوده و حلال را بيشتر در خود نگه مي‌دارند. ولي در عوض براي بهبود چسبندگي و کاهش مهاجرت و نفوذ به فيلم پلاستيکي به کار مي‌روند.

از مشخصه‌هاي مرکب‌هاي پلي يورتاني مخصوص پلاستيک، براقيت پايين و پشت پوشاني آنها است. درجه براقيت را مي‌توان با مصرف دقيق و متعادل رزين کتني جبران کرد.

رزين‌هاي کتني حتي حلاليت رزين پلي يورتان را در سيستم‌هاي حلالي آن بهبود مي‌بخشد.

براي دستيابي به براقيت‌هاي خيلي بالا مي‌توان به مرکب‌هاي پلي يورتاني کمي رزين مالئيک افزود. اين رزين به بهبود خواص تيکسوتروپي مرکب نيز کمک مي‌کند. (ويژگي مرکب‌هاي نيمه خميري که با هم زدن روان مي‌شوند و چنانچه به حال خود باقي گذارده شوند، به حالت ژله‌اي و سفت برمي‌گردند.).بالا بردن براقيت مرکب با استفاده از رزين‌هاي پلي آميدي هم امکان‌پذير است.

اين رزين‌ها مقاومت بالا و قابليت چاپ بسيار خوبي دارند. اشکال اين رزين‌ها بوي زياد، خاصيت تيکسوتروپي و نامناسب بودن براي مراحل ديگر مثل لمينيت کردن و ساير عمليات حرارتي با دماي بالا است.

مرکب‌هاي بسيار براق با مقاومت حرارتي خيلي بالا و مقاومت زياد در مقابل  خراش از ترکيبي از دو رزين اکريليک و پلي استر، همراه با هاردنر ايزوسيانات تهيه مي‌شوند.

رزين‌هاي اکريليک چسبندگي خوبي روي فيلم‌هاي کوت شده PVDC دارند و براي  فرمولاسيون‌هاي پايه آبي به کار مي‌روند.

مقاومت نوري

مرکب‌هايي که بر پايه نيترو-يورتان هستند، مقاومت نوري بالايي ندارند و در حقيقت نيتروسلولز و يورتان‌هاي آروماتيک به راحتي در نور تغيير رنگ داده و زرد مي‌شوند. در صورت استفاده از يورتان‌هاي آليفاتيک خطي، زردشدگي کمتر اتفاق مي‌افتد. در کل پلي يورتان‌هاي آليفاتيک با اين ويژگي شناخته مي‌شوند که نسبت به ترکيب‌هاي آروماتيک آنالوگ، نرمي بيشتر و چسبندگي کمتري دارند.

پايدارکننده

ماده ديگري که در بيشتر فرمولاسيون‌هاي مرکب مخصوص پلاستيک ديده مي‌شود، پايدارکننده است. اين ماده جهت جلوگيري از اکسيداسيون ناخواسته به کار مي‌رود. از جمله رايج‌ترين پايدارکننده‌ها که در قديم بسيار مورد استفاده قرار مي‌گرفت مي‌توان به BHT اشاره کرد. بتاهيدروکسيل تالوئن که متاسفانه در واکنش با اکسيژن سبب زردي ترکيبات کتني مي‌شود و مهاجرت و نفوذ بالا از معايب مشخصه اين ترکيب است.

امروزه از پايدارکننده‌هايي که از مولکول‌هاي بزرگ‌تر (مانند دو يا چند حلقه آروماتيک) تشکيل شده‌اند (مانند Irganox محصول CIBA) بيشتر استفاده مي‌شوند. اين مواد مهاجرت و نفوذ کمتري دارند و پايداري بيشتري به مرکب مي‌دهند.

به جز مرکب‌هاي برپايه پلي يورتان، مي‌توان انواع ديگري فرمولاسيون بر پايه رزين‌هايي چون مالئيک، اکريليک، کتني، پلي آميد و پلي وينيل طراحي کرد. مورد آخر يعني پلي وينيل‌ها براقيت و مقاومت حرارتي بسيار خوبي دارند.

مالئيک يا فوماريک رزين‌هاي اسيدي، مرکب‌هايي با چسبندگي و براقيت بسيار عالي مي‌دهند، ولي متاسفانه نقطه نرم شدن‌شان پايين است.

رزين‌هاي اکريليک و رزين‌هاي کتني هم به طور مشابه چسبندگي و براقيت بسيار خوبي دارند، اما مقاومت حرارتي‌شان پايين است و حلال را زياد نگه مي‌دارند.

Leave a reply

Please enter your comment!
Please enter your name here