عوامل مؤثر بر آماده‌سازی سطح فیلم و چسبندگی مرکب

گروه پژوهش

فیلم‌های مورد استفاده در صنعت لیبل از لحاظ خواص مکانیکی و همچنین نحوه چاپ با هم تفاوت دارند. عوامل بسیاری بر چسبندگی مرکب روی سطح فیلم لیبل اثر می‌گذارند و یکی از مهم‌ترین آن‌ها نوع کوتینگ سطح فیلم است. این عامل نه‌تنها بر ظاهر لیبل تأثیر می‌گذارد بلکه چالش هایی در هنگام چاپ ایجاد می‌کند.

در بسیاری از موارد، سازندگان باید برخی از خواص و ویژگی‌های لیبل را در اولویت قرار داده و هنگامی‌که یک کوتینگ برای رویه لیبل می‌سازند، این اولویت‌ها را مدنظر قرار دهند.

خواص و ویژگی‌های فیلم لیبل که برای چاپ با کیفیت و جذابیت بصری آن ضروری است:

• کنترل دقیق اندازه نقطه (مساحت و ضخامت لایه مرکب)
• دنسیته یکپارچه در رنگ‌های چاپ ‌شده
• عدم چسبندگی لیبل (چسبندگی کوتینگ رویه به پشت مواد لاینر روی رول)
• مقاومت در مقابل تمام عوامل محیطی بر اساس نوع کاربرد لیبل
• کارایی و عملکرد یکپارچه و دوام سطح چاپ‌پذیر در طول زمان
• عملکرد فراگیر و همه‌جانبه و نه‌تنها برای یک روش چاپی و یا یک کاربرد خاص

فیلم‌های عمده مورداستفاده برای لیبل امروز شامل BOPP، PE و PET می‌شوند. این فیلم ها از جنبه خواص مکانیکی و کیفیت چاپ با یکدیگر تفاوت دارند.

نشاندن یک لایه کوتینگ مناسب روی فیلم در بسیاری موارد باعث بهبود چاپ و در برخی موارد استفاده از کوتینگ تنها راه‌حل دستیابی به یک نتیجه رضایت‌بخش است.

پلی‌اتیلن یا PE به‌عنوان متریال لیبل هم با کوتینگ و هم بدون کوتینگ به فروش می‌رسد. دلیل استفاده از کوتینگ افزایش طول عمر لیبل در قفسه‌های انبار است.

BOPP عمدتاً همراه با کوتینگ به فروش می‌رسد زیرا با مرور زمان عملیات جرقه‌زنی ماده BOPP دشوارتر می‌شود در عین حال کوتینگ باعث می‌شود BOPP کیفیت خود را برای زمان بیشتری حفظ کنند.

خیس‌سازی و چسبندگی

خواص قابل‌اندازه‌گیری و تئوری‌هایی برای فرایند خیس‌سازی و چسبندگی وجود دارد (منظور از خیس‌سازی یا ترشوندگی توانایی یک مایع در برقراری تماس با سطح جامد است). چند مفهوم کلی نیز چگونگی ارتباط آن‌ها با چاپ لیبل را توضیح می‌دهند. (شکل ۱)

برای اینکه چسبندگی خوبی بین بایندر مرکب و کوتینگ رویه رخ دهد، تماس نزدیک در سطح مولکولی باید برقرار شود. برای اینکه چنین چیزی رخ دهد، انرژی سطحی فیلم، کشش سطحی مرکب و ویسکوزیته/رئولوژی باید دست‌به‌دست هم داده و باعث انجام این فرایند شوند.

انرژی سطحی از طریق مقایسه خیس‌سازی با مایعات استاندارد یا از طریق اندازه‌گیری زاویه تماس محاسبه می‌شود.

هنگامی‌که صحبت از مایعات می‌شود ریسک آلودگی از طریق سطح می‌تواند دقت اندازه‌گیری را کاهش دهد. دقت و اندازه‌گیری از طریق زاویه تماس نیز بستگی به نوع الگوریتمی دارد که برای محاسبه مورداستفاده قرار می‌گیرد. نتایج اندازه‌گیری بر اساس روش محاسبه تغییر می‌کند.

واحد اندازه‌گیری برای انرژی سطحی و کشش سطحی، میلی‌متر بر نانومتر یا دین بر سانتی‌متر است و هر دو واحد اندازه‌گیری ارزش یکسان دارند.

معمولاً انرژی سطحی کوتینگ رویه بین ۳۸ تا ۴۵ m/Nm است و برای اینکه خیس‌سازی به‌صورت خود به خودی انجام شود مرکب باید کشش سطحی کمتری از سطح چاپ پذیر داشته باشد. فرایند خیس‌سازی مطلوب در صورتی رخ می‌دهد که زاویه تماس کمتر از ۶۰ درجه باشد.

سطوح چاپ پذیر با انرژی سطحی کم را در صورتی می‌توان چاپ کرد که نبود خیس‌سازی خود به خودی را بتوان از طریق روش چاپ جبران کرد. در این روش چاپ از سیلندرهایی استفاده می‌شود که کل انرژی سطح را کاهش می‌دهند. مکانیسم‌های متعددی برای اینکه چسبندگی ایجاد شود وجود دارد. این مکانیسم‌ها شامل موارد زیر می‌شوند:

• پیوند کووالانسی
• پیوند هیدروژنی
• نیروهای پراکندگی
• در هم قفل شدن مکانیکی
• انتشار (نفوذ)

با انتخاب خواص شیمیایی یکسان در بایندر مرکب و کوتینگ رویه می‌توان عملکرد یک فیلم دارای کوتینگ را در مقایسه با فیلم فاقد کوتینگ تا حد زیادی بهبود بخشید.

عملکرد مطلوب نهایی همواره حاصل آمیزه‌ای از خواص و فرمولاسیون مرکب است. اگر این آمیزه تنها پیوند با یکی از لایه‌ها را ایجاد کند چسبندگی خوبی حاصل نمی‌شود. به همین خاطر روش چاپ و نوع مرکب بهترین مکانیسم چسبندگی را تعیین می‌کند.

روش‌های چاپ و مرکب‌ها

کوتینگ‌های رویه را می‌توان برای آمیزه خاصی از یک روش چاپی و مرکب طراحی و تولید کرد. یک کوتینگ رویه برای فیلم لیبل معمولاً در صورت استفاده از مرکب‌های یووی با روش های چاپی فلکسو، لترپرس، سیلک اسکرین و جوهرافشان نتیجه خوبی می‌دهد. فلکسو آب‌پایه نیز با استفاده از کوتینگ‌های استاندارد، چاپ خوبی ارائه می‌دهد، ولی کوتینگ‌های رویه برای جوهرهای چاپ توسط سیستم جوهر افشان آب‌پایه، معمولاً با استفاده از پیگمنت‌هایی ساخته می‌شوند که قطرات مرکب را روی سطح چاپ‌پذیر تثبیت کنند، آب را توسط یک ماتریس جذب و سپس آن را رها ‌کنند،

سیستم‌های تونر مایع مثل ماشین چاپ دیجیتال ایندیگو ساخت HP از کوتینگ‌های ویژه تونر استفاده می‌کنند. این کوتینگ ها به‌صورت این‌لاین در ماشین چاپ به کار می‌روند.

سیستم‌هایی که از تونر خشک استفاده می‌کنند معمولاً از حساسیت کمتری برخوردارند. ولی باید در مقابل حرارت فیوزینگ مقاوم باشند. برای گراور حلالی، فیلم‌های فاقد کوتینگ مزیت بیشتری دارند، زیرا ریسک اینکه حفره‌ها توسط مواد حل‌شده کوتینگ گرفته شوند، زیاد است.

چالش‌های پیچیده

سازندگان، مواد خام و فیلم کوتینگ‌های رویه مناسب برای انواع کاربردها و روش‌های چاپی ساخته اند، ولی چالش‌هایی نیز وجود دارد که در فرایند چاپ به‌راحتی می‌توان به آن‌ها پرداخت. انرژی سطحی بسیار بالا برای اینکه مایع بتواند به‌خوبی با سطح فیلم تماس برقرار کند، بسیار مفید است ولی چاپ فونت نگاتیو بسیار کوچک را دچار مشکل می‌کند.

مرکب‌های یووی می‌توانند به خاطر مکانیسم تثبیت مولکولی باعث جمع شدن و چروک شدن سطح چاپ پذیر شوند که به سهم خود باعث ایجاد تنش در کوتینگ و کاهش توان چسبندگی مرکب خواهد شد.

همان‌گونه که پیشتر به آن اشاره شد بهترین وضعیت، سازگاری بین کوتینگ رویه و مرکب مصرفی است.