Поверхневий натяг фарби та плівок
Поверхневий натяг (змочування)
- Вплив коронної обробки на фарбу
Ефекти поверхневого натягу грають у флексографському друку дуже велику роль і часто є причиною багатьох дефектів друку. Змочуваність є основною умовою для адгезії друкарських фарб, праймерів та лаків на штучних матеріалах, папері. Друкарська фарба повинна добре змочувати розкатну систему друкарської машини, друкарську форму і запечатуваний матеріал, щоб відбулася передача фарби з барвистого резервуара до матеріалу, що запечатується, і отримати бездоганний відбиток на підкладці.
- Як уникнути проблеми з адгезією?
Більшість плівок, які використовуються при виробництві гнучкої упаковки хімічно інертні, не пористі та мають відносно низький поверхневий натяг. Через це дані матеріали не мають адгезії до фарб, покриття та клеїв. Попередня обробка необхідна для отримання достатньої змочуваності і потрібного ступеня адгезії друкарської фарби до поверхні, що запечатується невпитувального матеріалу перед печаткою, ламінацією або лакуванням. Тобто. простою мовою: при недостатній обробці можливе відшарування фарби, перелипання фарби на інший бік матеріалу. Особливу увагу слід звернути на активацію при ламінації рулонних матеріалів, створюються передумови для деламінації або розшаровування плівок.
- Перевірка пакетів на активацію
Спосіб перевірки поліетиленових пакетів здійснюється за допомогою тестового олівця 38 mN/m. За допомогою олівця для перевірки активації можливе проведення вибіркової перевірки безпосередньо під час виробничого процесу.
- Вплив розчинника на поверхневий натяг
Основні плівки, наприклад, поліетилен абополіпропілен мають зазвичай рівень поверхневої енергії в діапазоні 29-32Дін. Обробка коронним розрядом підвищує поверхневу енергію. Додаванням у фарбу розчинників, таких як ефіри або кетони можна досягти зниження рівня.
- Повторна обробка плівки?
Досвід показує, що для підвищення поверхневого натягу на дану величину повторна обробка попередньо обробленої плівки вимагає меншої щільності потоку енергії, ніж обробка плівки, яка не піддавалася попередньої обробки.
Сил, з допомогою яких відбувається зближення окремих молекул рідини, частково теж усередині самої рідини. Розчинники для флексофарбування. Кут змочування фарби в поліграфії.
*Коефіцієнт натягу, Мн/м (Дін/см)
| Значення поверхневого натягу | |
| Розчинник | Значення |
| Вода | 73 mN/m |
| Ізопропанол | 21 mN/m |
| Етанол | 23 mN/m |
| н-пропанол | 24 mN/m |
| Етилацетат | 25 mN/m |
| Етоксіпропанол | 27 mN/m |
| Метоксипропанол | 28 mN/m |
| Друкарські фарби | 25-30 mN/m |
| Матеріал, Плівка | Значення |
| Поліетилен | див. нижче |
| Поліпропілен | див. нижче |
| Політетрафторетилен | |
| Полістирол | |
| Поліетлентерефталат | |
| Полівінілхлорид | |
| Полікарбонат | |
| Залізо | 1200 |
| Мідь | 1850 |
| Алюміній | 2550 |
Особливу увагу в названому ланцюжку слід приділити його останньому ланці – матеріалу, що запечатується. Якщо його поверхневе натяг дуже мало відрізняється від поверхневого натягу фарби, з'являться проблеми типу "переливів", "кратерів", непропечатка растрових точок або проблеми з адгезією фарби. Рух фарби в пресі / Ідеальні передумови для якісного друку:
| Друкована фарба | Барвистий вал | Растровий вал | Кліше | Матеріал |
| 30 mN/m | 32 mN/m | 34 mN/m | 36 mN/m | 38 mN/m |
Перевірити активацію - використовуючи спеціальний маркер, якщо значення 38 можна рекомендувати застосування фарб на базі розчинників з близькими значеннями поверхневого натягу. Тоді буде забезпечено повне змочування поверхні плівки флексографськими фарбами. Інший шлях - підвищити поверхневу енергію плівок за рахунок нанесення на поверхню ВОРР або РЕ полімерних шарів з вищою поверхневою енергією, тобто більш гідрофільних.
Рівень активації поверхні та адгезійної здатності плівок не постійний у часі та в процесі зберігання активованої плівки будь-якого типу ефект від обробки знижується. Експерименти показують, що через 5-10 діб поверхнева енергія зменшується на 30-50%. Тому найбільший ефект активації плівки коронним розрядом досягається безпосередньо перед печаткою. Властивості полімерних плівок та особливості флексо друку та нанесення лаків, бар'єрів та клеїв (джерело: журнал publish).
Зайва коронація – негативний ефект
Надмірна коронація може призвести до появи надлишкової кількості окислених матеріалів, які можутьперешкоджати адгезії фарби. Фарба "обсипається" погана адгезія до матеріалу (тест скотч).
- Фізичний ефект: поява мікрошорсткості, видалення воскових добавок, забруднень та води-конденсату;
- Хімічний ефект: поява на поверхні полярних груп та підвищення поверхневого натягу, що важливо для гарного змочування та закріплення фарби;
- Надмірне коронування ПЕ плівки (вище 43 Дін) = різке погіршення водостійкості барвистого шару;
- Оптимальне значення 38-40 Дін/див.
| при друкуванні \ тип фарб | сольвентні | водорозчинні | УФ-фарби | |
| Поліпропілен (PP, OPP, BOPP) | 29-31 mN/m | 36-40 Dyne | 38-44 Dyne | 40-50 Dyne |
| Поліетилен (PE) | 31-33 mN/m | 38-40 Dyne | ||
| ПВД поліетилену високого тиску | 36-40 Dyne | 39-44 Dyne | 40-50 Dyne | |
| ПНД поліетилен високої щільності | 35-40 Dyne | 38-44 Dyne | 38-50 Dyne | |
| Поліамід (OPA) | У порівнянні з фарбою на основі розчинників застосування УФ-фарб вимагає значно більшого поверхневого натягу на поверхні субстрату для забезпечення достатньої адгезії. При використанні водорозчинних фарб поверхневе натяг слід тримати в обмеженому діапазоні. Це є наслідком зворотних реакцій зшивання та десорбції молекул води при сушінні. Також необхідною умовою при нанесенні на поверхню плівкиУФ-лаку потрібно, щоб величина коронного заряду була не менше 36 Дін/см. При тисненні фольгою значення щонайменше 28 Дин/см. Найчастіше флексографським способом іфарбами запечатують поліетилен (ПЕ, PE) та поліпропілен (ПП, PP). Обидва види цих плівок потребують обробки, оскільки є не полярні поліолефіни з рівнем активації поверхні (поверхневою енергією) 30-32 дин/см. Для підвищення поверхневої енергії плівки/матеріалів використовуються системи обробки коронним розрядом, полум'ям та плазмою. Порівняно з коронацією, плазма активує матеріал або плівки рівномірніше і збільшує мікрошорсткість поверхні. Поверхневу енергію можна змінити і нанесенням ґрунтовки/праймера. Фарби на водній основі Вимоги до водних фарб для друку на нематеріальних матеріалах більш жорсткі, ніж до фарб для запечатування паперу та картону. Ключ до високих друкованих властивостей - хороша змочуваність, що забезпечується вищим (приблизно на 10 дин/см), ніж у барвистої плівки, поверхневим натягом матеріалу, що запечатується. Легко вирішуване для сольвентних фарб завдання, коли розчинник має поверхневий натяг близько 25 дин/див. А для води 73 дин/см, тоді як поверхнева енергія плівок, що обробляються, — в діапазоні 38—42 дин/см. Знижують поверхневий натяг водних фарб додаванням поверхнево-активних речовин (ПАР) або спиртів. Але спирти входять у протиріччя з екологією, а ПАР зменшують водостійкість відбитка. Та й падіння поверхневого натягу фарби сприяє її спіненню.  Для забезпечення процесу друку завдяки поверхневому натягу вода на формі має вигляд сферичних крапель, і, щоб отримати поверхню, наближену до плівки, додають до води різні добавки, наприклад ізопропіловий спирт або його замінники,для зниження поверхневого натягу води. Витримки з інструкцій: УФ фарбиSERICOL для рольового трафаретного друку: "..для отримання хорошої стійкості відбитків на найбільш поширених (оброблених коронним розрядом або мають поверхневе покриття) пластиках з силою поверхневого натягу від 38 дин/см і вище. Однак наполегливо рекомендується проводити тестування" "При трафаретному друкуванні на матеріалах завжди виходять відбитки високої якості за умови, що величина поверхневої енергії матеріалу повинна бути більше 38 дин/см". Деякі виробники спеціальних фарб (Coates Screen, Sericol) пропонують чорнило з гарною друкувальною здатністю навіть за низьких значень величини поверхневої енергії або за відсутності обробки поверхні коронним розрядом. Дуже добре лягає друк при використанні методу УФ-офсет за допомогою чорнила фірм-виробників Zeller+Gmelin та Hostmann Steinberg. Величина поверхневої енергії має бути більше 42 дин/см. Оцінка обробки поверхні проводиться за допомогою визначення рівня поверхневого натягу,за допомогою тестового чорнила і маркерів. |