Запечатываемые материалы и их подготовка к тампонной печатиСвойства синтетических материалов Подготовка материалов к печати Особенности печати на некоторых материалах Металл, стекло, фарфор, хромированная сталь
Тампонная печать характеризуется наиболее широким спектром запечатываемых материалов по сравнению с другими технологиями, что обусловливает сложности при выборе способа подготовки запечатываемых материалов и изделий к процессу печатания и при подборе красок и режимов их закрепления. Свойства синтетических материаловПрименяемые в тампонной печати для изготовления упаковки и различных изделий синтетические материалы можно разделить на три группы: термопласты, термореактивные пластмассы и термоэласты (синтетические каучуки). Наибольшее применение находят термопласты — недорогие и легко обрабатываемые материалы, которые являются макромолекулярными соединениями с линейной структурой. При нагревании термопласты приобретают способность к пластической деформации, причем могут многократно расплавляться и вновь отверждаться после придания им новой формы. К термопластам относятся: нитрат целлюлозы (CN), ацетат целлюлозы (СА), бутилацетат целлюлозы (СВА), прорионат целлюлозы (СР), этилцеллюлоза (ЕС), поливинилхлорид (РVС), полиэтилен (РЕ), полипропилен (РР), политетрафторэтен (PTFE), поливиниловый спирт (PVAL), поливинилацетат (PVAC), полиметилметакрилат (PMMA), поликарбонат (РС), полиамид (РА), полиэфиртерефталат (РЕТР), полистирол (PS), полиакрилонитрил (PAN). Термореактивные пластмассы, имеющие трехмерную сетчатую структуру, нерастворимы и не могут быть переформированы. В эту группу входят: фенолформальдегид (PF), мочевиноформальдегидная смола (VF), меламинформальдегид (MF), полиэфир (UP), эпоксидные смолы (EP), полиуретан (PUR). Термоэласты, называемые также эластомерами, по своим свойствам занимают промежуточную позицию между термопластами и реактивными пластмассами. К термоэластам относятся синтетические каучуки: стиренбутадиеновый каучук (SBR), нитриловый каучук (NBR), бутиловый каучук (BS), силикон (SI), изопреновый каучук (IR).
Изделия, на которых печатают тампонным способом Многие синтетические материалы обладают лучшими свойствами, чем натуральные: они стабильны, водостойки, могут иметь различную твердость. Однако некоторые их свойства, например плохое красковосприятие, накапливание на поверхности статического заряда, высокая эластичность, миграция пластификатора и др. затрудняют запечатывание. Ниже приведены краткие характеристики основных свойств наиболее часто применяемых синтетических материалов.
Производные целлюлозыМетодом тампопечати, как правило, запечатываются две производные целлюлозы: ацетат целлюлозы и бутилацетат целлюлозы. Ацетат целлюлозы недорог, имеет запах пластификатора, растворяется в некоторых растворителях, например в ацетоне. Более дорогой бутилацетат целлюлозы, отличающийся большей физической стойкостью, обладает постоянным блеском и небольшим статическим зарядом. Другие производные целлюлозы, такие как этилцеллюлоза и метилцеллюлоза, в тампопечати используются значительно реже. Для идентификации производных целлюлозы может использоваться пламенная проба. Ацетат целлюлозы — вещество быстро сгорающее, самогасящееся; при горении он дает мало сажи, стекает каплями, причем капли сгорают и появляется запах пластификатора или горящей бумаги. У бутилацетата целлюлозы при пламенной пробе признаки такие же, за исключением запаха: при его горении появляется запах масляной кислоты.
ПолиолефиныВажнейшие материалы из группы полиолефинов — полиэтилен и полипропилен. Полиэтилен широко используется для упаковки, из него изготовляются пробки, крышки, разнообразная тара. Он имеет молочно-белый исходный цвет и характеризуется высокой непроницаемостью для водяного пара. Высокоплотный полиэтилен низкого давления (HDРЕ) — твердый материал с высокой химической стойкостью, который применяется для изготовления бутылок, ведер, а также пленки (в частности, для упаковки замораживаемых продуктов). Низкоплотный полиэтилен высокого давления (LDРЕ) отличается высокой эластичностью и используется в основном для изготовления упаковочной пленки. В составе многослойных материалов, в качестве ламината для бумаги, картона или алюминиевой фольги этот материал применяется также при изготовлении коробок и пакетов. Перед печатью полиэтиленовая поверхность должна пройти специальную обработку.
Вверху – поверхностное натяжение материала ниже, чем у жидкости, внизу – поверхностное натяжение материала выше, чем у жидкости Полипропилен имеет различные степени прозрачности, а его окраска варьируется от бесцветной до коричневой. Материал отличается твердостью, ударопрочностью, высокой непроницаемостью для водяного пара, низким удельным весом (0,9-0,91 кг/дм2, вследствие чего применяется для изготовления пленки, коробок с шарнирами и емкостей для масел. Перед печатью полипропилен должен быть обработан. Для идентификации полиолефинов может использоваться пламенная проба. Полипропилен отличается от полиэтилена более сильным запахом при горении.
Виниловые полимерыСамым известным виниловым полимером является поливинилхлорид (ПВХ), который хорошо формуется и запечатывается способом как тампонной, так и трафаретной печати. Различают два вида ПВХ: твердый и мягкий. В мягком ПВХ доля пластификатора больше, чем в твердом, и может составлять от 10 до 60%. Пластификаторами служат такие вещества, как фталевая кислота, адипиновая кислота и хлорированный парафин, включение которых в состав синтетических материалов делает их эластичными. При печати эти пластификаторы могут быть причиной так называемой миграции пластификатора, в результате которой краска будет растекаться по поверхности материала. Существует и самоклеящая ПВХ-пленка из мягкого ПВХ, которая выпускается разных цветов и толщины (от 0,05 до 0,2 мм) с глянцевой или матовой поверхностью. Из нее изготовляются разнообразные наклейки и этикетки. Следует иметь в виду, что при высоких температурах, например при сушке красочного слоя, на поверхности ПВХ появляются морщины, а также значительно снижается химическая стойкость материала. Для маркировки иногда используются намагниченные пластины, покрытые слоем ПВХ. Подобные пластины прикрепляются к стальным поверхностям (например, к кузовам автомобилей), а после употребления могут быть без труда удалены. Отличительные признаки ПВХ при пламенной пробе — быстрое сгорание, стойкий запах соляной кислоты. Другими известными виниловыми полимерами, точнее производными продуктами полимеризации, являются поливинилацетат и поливиниловый спирт. Поливиниловый спирт изготавливается посредством фильтрации поливинилацетата в щелочной среде и является водорастворимым материалом. Поливинилацетат вместе с поливиниловым спиртом используется для изготовления фотошаблонов. Кроме того, поливинилацетат служит базовым материалом для сетчатых наполнителей.
ПолистиролПолистирол — прозрачный, хрупкий, блестящий материал, с высокой химической стойкостью. Из него, в частности, изготовляют корзины для продуктов. Хрупкость полистирола может быть уменьшена путем сополимеризации с акрилнитрилом, в результате чего получают ударостойкий полистирол. Сополимером стирола является акрилонитритбутадиенстирол (АВS), а также и полистиролтемпекс, широко применяемый для изготовления упаковки. При пламенной пробе полистирол быстро сгорает, дает много сажи и имеет фруктовый запах.
Акриловые полимерыПолиметилметакрилат, более известный как плексиглас, — прозрачный, как стекло, материал (светопроницаемость около 92%), обладающий очень хорошими оптическими свойствами. Используется в качестве заменителя стекла, например в корпусах светильников. Другие полимеры акрила применяются в производстве красок и клеев.
Установка обработки коронным разрядом VersaDyne компании ITW Trans Tech Отличительные признаки при пламенной пробе — быстрое горение, самогашение, желто-голубое пламя, почти без сажи и имеет фруктовый запах.
ПолиамидПолиамид, называемый также нейлоном, – отличается прочностью, вязкостью, эластичностью и стойкостью к растворителям, применяемым в тампопечати. Исходный цвет материала — бежевый или молочно-белый. Разогретый полиамид хорошо формуется и обрабатывается. При пламенной пробе полиамид сгорает медленно и является самогасящимся; пламя голубое, без сажи, запах горелого рога.
ПоликарбонатПоликарбонат — прозрачный материал желтоватой окраски, отличающийся от других термопластов высокой термостойкостью и характеризующийся очень хорошими механическими качествами и ударопрочностью. Однако этот материал весьма дорогой и очень чувствительный к щелочным материалам. Кроме того при печати на поверхности поликарбоната очень быстро накапливается электростатический заряд.
Принципиальная схема установки обработки коронным разрядом Пламенная проба показывает следующее: горит умеренно быстро, в большинстве случаев самогасящийся, пламя желтое и сильно коптящее, запах горелого рога.
ПолиэфирПолиэфиры делятся на две группы — алкидные смолы и ненасыщенный полиэфир (его обычно называют просто полиэфиром). Алкидные смолы используются как связующее в красках для тампонной и трафаретной печати. Ненасыщенный полиэфир получают в процессе поликонденсации (образование макромолекул при одновременном замещении). Полиэфир отличается механической стабильностью, стойкостью к хлору, разбавленным кислотам и щелочам, свету и плесени. Он используется в виде пленок, нитей или пластин. Полиэфирная пленка может поставляться в виде прозрачного, одноцветного или металлизированного самоклеящегося материала. Отличительные признаки при пламенной пробе — медленное горение, в большинстве случаев самогасящийся, желтое коптящее пламя, запах фруктов.
Фено- и аминопластыСамым известным фенопластом является фенолформальдегид, или бакелит, имеющий желто-коричневый цвет. Из фенолформальдегида изготовляются различные предметы обихода, например корпуса радиоприемников. Также он используется для ламинирования некоторых сортов бумаги. Среди наиболее распространенных аминопластов следует назвать мочевиноформальдегидную смолу и меламиноформальдегидную смолы. Меламиноформальдегид — прозрачный, жесткий и достаточно хрупкий материал с поверхностью похожей на апельсиновую корку. Этот материал находит применение в электротехнической промышленности. При пламенной пробе указанные фено- и аминопласты горят медленно, самогасящиеся; пламя желтое. При горении мочевиноформальдегида появляется запах «Magyc», при горении меламиноформальдегида — мочевинной смолы.
Эпоксидные смолыЭти материалы используются в красочной и лаковой промышленности, и по сравнению с другими синтетическими материалами они очень дороги. В большинстве случаев обрабатываются в виде пластин. Применяются также для изготовления ламинированных материалов. Эпоксидные смолы отличаются очень хорошими механическими свойствами и высокой химической стойкостью. Отличительные признаки при пламенной пробе — медленное возгорание, самогашение, слегка коптящее желтое пламя, сладковатый запах.
ПолиуретаныПолиуретан стоек к ацетону, бензину и бензолу и набухает в метиленхлориде и этилацетате. Наиболее широкое применение находит в текстильной промышленности для покрытия тканей. Полиуретан выпускается также в виде пены (мольтопрен). При пламенной пробе медленно возгорается, самогасящийся, желто-голубое коптящее пламя, сладко-кислый запах.
Подготовка материалов к печатиПоверхность упаковки или изделия, на которой осуществляется печатание, не должна содержать жира, смазки и иных загрязнений и должна быть чистой. Печатание следует производиться в помещении с нормальной температурой и влажностью, а все используемые в процессе печатания материалы и изделия должны быть акклиматизированы. Кроме того, достижению хорошего качества печати могут препятствовать статическое электричество, накопленное на поверхности запечатываемого изделия или упаковки, а также высокая инертность этой поверхности. Накопление статического электричества возникает вследствие неравновесного электрического заряда в глубине и на поверхности изделия. Статический заряд возникает прежде всего в результате трения. Синтетические материалы — очень плохие электрические проводники, причем их поверхностное сопротивление благодаря увлажнению значительно меньше сопротивления внутри материала. Материалы с поверхностным сопротивлением ниже Ом не несут электрического заряда. Материал не считается электрически заряженным, если его поверхностное сопротивление при температуре 23 °С и относительной влажности 50% не превышает Ом. Большинство синтетических материалов обладают высоким поверхностным сопротивлением, а в результате трения, в процессе печатания, могут возникнуть электростатические заряды, которые при неблагоприятных климатических условиях, например при низкой влажности воздуха, будут препятствовать процессу печатания. Электростатические заряды также могут возникать при определенных условиях и на тампоне, что приводит к «брызгам» краски и быстрому загрязнению тампона частицами пыли. Для устранения проблем, связанных со статическим электричеством, используют антистатики для синтетических материалов и краски, а также применяют установки ионизированной обработки для снятия статического электричества. Антистатические средства можно нанести на запечатываемое изделие, тампон или ввести в краску. К сожалению, этот метод может привести к снижению качества, а для двухкомпонентных красок антистатики вообще нельзя применять. Поэтому чаще всего антистатики используются только для обработки тампона. Ионизирующая установка состоит из ионизирующегося электрода и приспособления для подачи электрически заряженного потока воздуха, который может снять (нейтрализовать) электрический заряд на материале или изделии. Кроме того, подающийся воздух проходит через очищающий фильтр. Для снятия заряда с тампона используется ионизационный стержень, который устанавливают между формой и изделием. При использовании ионизирующих установок необходимо следить за тем, чтобы обдув не затрагивал печатной формы, поскольку это приводит к быстрому высыханию краски. С целью уменьшения инертности поверхности запечатываемого изделия ее активируют в процессе предварительной обработки. Такие материалы, как полиэтилен и полипропилен, являются неполярными, и их поверхность может смачиваться только полярными жидкостями. У этих материалов поверхностное натяжение довольно низкое и составляет около 35,5 дин/см. Опыт показывает, что для смачивания и закрепления краски поверхностное натяжение должно быть в интервале 38-40 дин/см. При необходимости можно определить поверхностное натяжение, измеряя краевой угол смачивания поверхности. Для этого испытываемый образец помещают в прибор, наносят на поверхность каплю воды и направляют на каплю луч источника света так, чтобы капля с помощью системы линз проецировалась на матовое стекло экрана. По проекции капли на экране с помощью транспортира определяется угол между касательной, проведенной к контуру капли, и измеряемой поверхностью. По величине угла смачивания судят о свойствах поверхности запечатываемого изделия. На практике часто поверхностные свойства материала оценивают в основном с помощью специальных фломастеров, заполненных тестовой жидкостью. Интервал измерений поверхностного натяжения составляет от 32 до 50 дин/см с шагом 2 дин/см. Для измерения поверхностного натяжения с помощью такого фломастера на поверхность наносится пленка тестовой жидкости. Если она собирается в каплю менее чем за 2 с — поверхностное натяжение материала ниже, чем у жидкости, если за 2 с или больше — поверхностное натяжение материала такое же или выше, чем у жидкости. Смысл активации поверхности запечатываемого изделия заключается в повышении ее поверхностного натяжения до величины, необходимой для хорошего смачивания и закрепления краски на данной поверхности. Предварительная обработка предусматривает физико-химическое изменение свойств поверхности. Следует отметить, что в зависимости от вида обработки поверхность в той или иной степени может терять блеск. Полиэтилен, особенно низкого давления, содержит наполнители и другие добавки. Такие добавки, как пластификаторы и антистатики, могут отрицательно влиять на эффективность предварительной обработки, поскольку они мигрируют на поверхность и образуют там тонкую пленку. Для полиэтиленов низкого давления предварительная обработка через 8 дней после изготовления уже не оказывает должного воздействия, и не обеспечивает удовлетворительного закрепления печатной краски, поэтому рекомендуется проводить предварительную обработку как можно быстрее после изготовления изделия. Наибольшего эффекта можно достичь в том случае, если активация поверхности производится тогда, когда изделие еще теплое. Обработка в этот период требует минимальных затрат энергии и позволяет получить оптимальную величину поверхностного натяжения материала. На практике используются три вида предварительной обработки: химическая, открытым пламенем и коронным разрядом. Химическая обработка производится веществом, которое повышает адгезию. Его наносят марлевым тампоном на место, требующее обработки. Этот способ рентабелен только для малых тиражей и требует обязательно хорошей местной вентиляции. Предварительная обработка открытым газовым пламенем упаковки и изделий из синтетических материалов является универсальным и эффективным способом. Пламя сглаживает разницу уровней поверхности, вследствие чего можно обрабатывать изделия неправильной формы. По сравнению с обработкой коронным разрядом стоимость обработки пламенем ниже, так как расход газа минимальный. Установка обработки коронным разрядом состоит из высокочастотного генератора переменного тока и электрода, на который подается высокое напряжение. При обработке коронным разрядом происходит бомбардировка поверхности изделия образовавшимися электронами и ионами, изменяющая физико-химические свойства запечатываемой поверхности. В результате оксидации подавляющее большинство неполярных молекул поверхности переходит в полярные группы, что обусловливает повышение поверхностного натяжения и, как следствие, адгезии краски. Поскольку мощность электродов невозможно увеличить, при высоких скоростях работы используют несколько электродов. При обработке коронным разрядом выделяется озон, поэтому на больших установках обязательно устанавливают местную вытяжку.
Особенности печати на некоторых материалахОсобенности запечатывания различных упаковок и изделий зависят от свойств материалов, из которых они изготовлены. Для получения хорошей адгезии красочных пленок необходимо производить соответствующую подготовку поверхности, правильно выбирать краску и режимы ее отвержения.
АкрилгласАкрилглас — прозрачный материал, очень устойчивый к изменению климатических условий, деформирующийся под действием тепла, стойкий к кислотам, щелочам, жирам и маслам. Благодаря этим свойствам он используется для изготовления наружной рекламы, корпусов различной аппаратуры и т. п. Предметы из акрилгласа изготовляются посредством экструдирования или напыления с последующим быстрым охлаждением. Чтобы предупредить образование трещин, параметры процесса охлаждения следует тщательно контролировать. Для печати на акрилгасе можно применять однокомпонентные краски на базе алкидной смолы и двухкомпонентные краски.
Бакелит, меламиновая смолаБакелит и меламиновая смола являются тяжелыми материалами для печати. На них печатают двухкомпонентными красками. Обработка материала пламенем до или после печати может уменьшать адгезию краски.
Металл, стекло, фарфор, хромированная стальДля этих материалов в большинстве случаев требуется последующая термическая обработка. Для стекла используются специальные краски, которые обжигаются в течение 30 мин при температуре 120 °С (не путать с красками для керамики, которые обжигаются при 550 °С!).
ПолиацетатПолиацетат, известный под торговыми названиями «дерлин» и «хостаформ С», применяется для изготовления корпусов вентиляторов, реле, а также зажигалок. Материал обладает хорошей стойкостью к обычным растворителям. Для печати на полиацетате, как правило, применяются двухкомпонентные краски на базе эпоксидной смолы. Адгезия краски, однако, может быть достигнута только после термообработки — после обдува горячим воздухом или обработки открытым пламенем.
ПоликарбонатПоликарбонат используется прежде всего для изготовления прозрачных футляров, розеток, клемм, изоляционных частей, корпусов для небольших приборов, предметов домашнего обихода и т.п. Поликарбонат растворяется краской, что может вызвать появление трещин на материалах, полученных методом экструзии, и оказать отрицательное влияние на их сопротивление к удару. На поликарбонате печать производится однокомпонентными красками, а также двухкомпонентными красками на основе эпоксидной смолы.
ПолистиролПолистирол стоек к кислотам, щелочам, воде, маслам и жирам, но не отличается стойкостью к органическим растворителям, поэтому растворяется краской, что ведет к образованию мелких трещин. Для полистирола подходят однокомпонентные краски. Благодаря растворению происходит смешивание краски с основным материалом, и это способствует хорошему закреплению красочной пленки.
Полиэтилен, полипропиленЭти материалы особенно стойки к кислотам, щелочам, воде и растворителям. Из-за высокого поверхностного натяжения необработанной поверхности данных термопластов краска с нею не сцепляется, поэтому необходима предварительная обработка материалов коронным разрядом или пламенем. Обычно на полиэтилене и полипропилене печатают двухкомпонентными красками на основе эпоксидной смолы.
ПолиэфирПолиэфир — твердый, стойкий к истиранию и органическим растворителям, стабильный по размеру материал. Он выдерживает температуру до 180 °С, поэтому на полиэфире можно печатать термозакрепляющимися красками. В большинстве случаев для печати используют двухкомпонентные краски на основе эпоксидной смолы. Если требуется очень высокая стойкость к истиранию, то печатают сублимационными красками, которые после печати сублимируются в процессе нагревания. |
Всё об этикетках
