Устранение проблем с плохой адгезией флексографских красок на водной основе к пленочным подложкам

Такие плёночные материалы, как БОПП, ПЭТ и ПЭ, широко используются в высококачественной упаковке для продуктов питания, фармацевтических препаратов и средств личной гигиены благодаря своим превосходным барьерным свойствам и химической стойкости. Однако низкая адгезия флексографских красок на водной основе к плёнкам долгое время была проблемой для полиграфической промышленности.

Статистика показывает, что почти 30% жалоб на качество печати на плёнках напрямую связаны с недостаточной адгезией . Плохая адгезия не только приводит к легкому отслоению и размазыванию отпечатанной графики, но и может привести к значительным экономическим потерям.

В этой статье представлено комплексное руководство по устранению проблем с плохой адгезией флексографских красок на водной основе к плёнкам — от диагностики симптомов до анализа основных причин и внедрения системных решений. Статья призвана служить практическим техническим справочником для производителей упаковочной продукции и производителей упаковочных материалов.

1. Диагностика нарушений адгезии

Плохая адгезия может проявляться по-разному. Точное определение типа дефекта — первый шаг к эффективному устранению неполадок.

Распространенные симптомы неисправности

• Полное расслоение : слой краски можно полностью снять, оставив поверхность пленки чистой.

• Частичная потеря краски : происходит случайное отслоение краски по краям, в полутоновых точках или на больших сплошных участках.

• Отслоение краски после обработки : отпечатки изначально проходят испытания на адгезию, но теряют адгезию после ламинирования, изготовления пакетов или горячего тиснения.

• Низкая долговечность : адгезия снижается во время хранения или использования из-за изменений окружающей среды, таких как влажность, температура или воздействие ультрафиолета.

Стандартные методы испытаний

• Тест на решетчатую сетку (ASTM D3359) : нарежьте сетку размером 10×10 квадратов площадью 1 мм², наклейте ленту 3M 610 и быстро снимите. Адгезия оценивается по шкале от 0B (наихудшая) до 5B (наилучшая, без отслоения). Для печати на пленке обычно требуется адгезия ≥4B.

• Тест с клейкой лентой : наклейте ленту непосредственно на отпечаток и отделите вертикально, чтобы проверить перенос чернил.

• Испытание на истирание : потрите поверхность сухой или влажной белой тканью под нагрузкой 500 г в течение 50 циклов и наблюдайте за удалением чернил.

• Испытание на изгиб : сложите отпечатанный образец на 180° несколько раз и проверьте наличие трещин или отслоения краски вдоль сгиба.
  
  
   

2. Анализ первопричин

Плохая адгезия красок на водной основе к пленкам является результатом множества факторов, которые можно объединить в четыре категории:

1. Свойства поверхности подложки

• Низкое поверхностное натяжение : неполярные пленки (BOPP, PE) обычно имеют поверхностную энергию всего 28–32 дин/см без обработки, что намного ниже минимального значения 38 дин/см, необходимого для чернил на водной основе.

• Поверхностное загрязнение : скользящие вещества, антистатики или технологические масла вместе с пылью или жиром создают барьерный слой, который препятствует связыванию краски.

• Высокая кристалличность : некоторые пленки (например, полипропиленовые) имеют плотно упакованные молекулярные структуры с небольшим количеством полярных групп, что затрудняет проникновение смолы.

2. Проблемы с составом чернил

• Несовместимые смоляные системы : стандартные акриловые смолы, используемые в чернилах на водной основе, обладают слабой адгезией к неполярным плёнкам. Без усилителей адгезии прочное соединение затруднено.

• Избыточная концентрация пигмента : Высокая концентрация пигмента препятствует полной инкапсуляции частиц пигмента смолой, ослабляя связь пленки с подложкой.

• Неправильный контроль pH : слишком низкий или слишком высокий pH ухудшает образование пленки и адгезию.

3. Параметры процесса печати

• Неправильная сушка : слишком быстрая или слишком медленная сушка приводит к неполному отверждению, что снижает адгезию.

• Неправильное давление : чрезмерное давление повреждает слой краски; слишком слабое давление препятствует полному контакту краски с подложкой.

• Неправильный выбор анилокса : неподходящий объем ячейки или линиатура растра приводит к неправильному переносу краски, что влияет на толщину слоя краски и адгезию.

4. Факторы окружающей среды

• Плохой контроль температуры и влажности : при температуре <20°C текучесть и смачиваемость краски снижаются; влажность >65% увеличивает время высыхания и ухудшает углы смачивания.

• Статическое электричество : электростатические заряды вызывают неравномерное распределение чернил и дефекты адгезии.

3. Системные решения по устранению неполадок

Для решения проблем адгезии необходимо принять меры по обработке подложки, разработке рецептуры чернил, оптимизации процесса и контролю окружающей среды .

1. Предварительная обработка субстрата

• Усиленная обработка коронным разрядом :

• Убедитесь, что поверхностное натяжение пленки достигает 38–42 дин/см .

• Используйте плотность мощности 30–50 Вт·мин/м² .

• Обработанные пленки следует печатать в течение 24 часов, чтобы избежать снижения поверхностной энергии.

• Химическая предварительная обработка :

• Для сложных оснований, таких как полиэтилен, используйте усилители адгезии (например, хлорированный полипропилен, полиуретановые грунтовки).

• Плотность покрытия: 0,1–0,3 г/м² для равномерного покрытия.

• Очистка поверхности :

• Для удаления пыли и жира используйте ионизированный воздух или безворсовые салфетки.

• Плазменная очистка может еще больше повысить чистоту поверхности.

2. Корректировка рецептуры чернил

• Оптимизация системы смолы :

• Используйте смолы с лучшей адгезией, например, модифицированные акриловые смолы с хлорированным полипропиленом или гибридные полиуретан-акрил.

• Добавьте усилители адгезии, такие как силановые или титанатные связующие агенты.

• Объемная концентрация пигмента (PVC) :

• Поддерживайте объем пигмента на уровне 70–80% от критического ПВХ , обычно не превышая 40%.

• Для лучшей совместимости со смолой используйте мелкодисперсные пигменты.

• Контроль pH и вязкости :

• Поддерживайте pH чернил в пределах 8,0–8,5 , регулируя его с помощью аминов, таких как AMP-95.

• Отрегулируйте вязкость до 20–35 сП при 25 °C в зависимости от скорости печати и анилоксового валика.

3. Оптимизация процесса

• Профиль сушки :

• Этап 1: 40–50°С (начальное испарение).

• Этап 2: 50–60°С (средний этап отверждения).

• Этап 3: 60–70°С (окончательное затвердевание).

• Общее время задержки: 1–3 секунды .

• Давление печати :

• Установите в диапазоне 1,5–3,0 бар в зависимости от пластины и подложки.

• Монитор с датчиками стабильности.

• Выбор анилоксового валика :

• Мелкий текст и полутона: 600–800 линий на дюйм.

• Общая графика: 400–600 lpi.

• Крупные частицы: 300–400 линий на дюйм.

• Регулярно очищайте ролики ультразвуком.

4. Контроль окружающей среды

• Температура и влажность :

• Поддерживайте в помещении пресс-центра температуру 23±2°C и относительную влажность 50±5% .

• Статическое исключение :

• Установите ионизаторы перед и после пресса.

• Поддерживайте напряжение на поверхности подложки <500 В.

• Обеспечьте надлежащее заземление пресса (сопротивление <4 Ом).

4. Пример: Решение проблем адгезии при печати на BOPP-пленке

Предыстория:
Китайская компания по упаковке пищевых продуктов использовала флексографские краски на водной основе для печати на БОПП-пленках для печенья. Возникли серьёзные проблемы с адгезией: адгезия при поперечных штрихах была оценена только на 2B , при этом наблюдались значительные потери краски в тестах на клейкую ленту, что привело к 15%-ному проценту отходов .

Диагноз

1. Подложка: Поверхностное натяжение всего 32 дин/см , ниже требуемых 38 дин/см.

2. Чернила: pH измерен как 7,5 ; смоляная система представляла собой чистый акрил без усилителей адгезии.

3. Процесс: Обработка коронным разрядом при мощности всего 20 Вт·мин/м² ; сушка при температуре 70°C с выдержкой 0,8 с .

4. Окружающая среда: влажность 75% , температура колеблется в пределах 18–28°C.

Решения

1. Подложка : усиленная обработка коронным разрядом до 40 Вт·мин/м² , достигающая 40 дин/см; пленки используются в течение 12 часов.

2. Чернила : добавлено 1,5% силанового усилителя адгезии; отрегулирован pH до 8,2 с помощью AMP-95; вязкость увеличена с 25 сП до 30 сП.

3. Процесс : скорректированный профиль сушки (45°C → 55°C → 65°C) со временем выдержки 1,5 с; давление печати увеличено с 2,0 бар до 2,5 бар.

4. Окружающая среда : установлены осушители воздуха для снижения относительной влажности до 50%; стабилизирована температура в помещении на уровне 23°C; добавлены антистатические устройства.

Результаты

• Адгезия при перекрестной штриховке улучшилась до 5B .

• При испытании на клейкую ленту чернила не удаляются.

• Испытание на истирание (нагрузка 500 г, 50 циклов) не выявило видимых потерь чернил.

• Уровень отходов снизился с 15% до менее 0,5% , что позволило сэкономить около 12 000 долларов США в месяц .

Заключение

Плохая адгезия флексографских красок на водной основе к плёнкам — сложная техническая проблема, связанная с факторами, связанными с подложкой, краской, процессом печати и окружающей средой. Для решения проблем адгезии необходим системный подход, сочетающий предварительную обработку подложки, оптимизацию состава краски, корректировку параметров процесса и строгий контроль окружающей среды .

В долгосрочной перспективе производителям упаковки также следует инвестировать в надёжные системы контроля качества, технические инновации и обучение операторов. Только так отрасль сможет в полной мере использовать экологические преимущества флексопечати на водной основе, одновременно соблюдая строгие требования к качеству, предъявляемые к рынкам премиальной упаковки.

Если в вашем производстве возникли проблемы с адгезией флексографских красок на водной основе, наша техническая команда готова оказать профессиональную поддержку и разработать индивидуальные решения.