Wpływ technologii obróbki powierzchni folii PP na efekt druku

Folia polipropylenowa, jako ważny materiał opakowaniowy, znajduje szerokie zastosowanie w przemyśle spożywczym, medycznym i chemicznym. Według statystyk wielkość światowego rynku folii polipropylenowej przekroczyła 20 miliardów dolarów, sektor opakowań stanowił ponad 60%. Jednakże jakość druku na folii polipropylenowej jest ograniczona przez jej właściwości powierzchniowe, słabą przyczepność farby drukarskiej, niewystarczającą trwałość druku i inne problemy, co powoduje łuszczenie się farby drukarskiej, rozmycie i inne problemy, poważnie wpływające na efekt opakowania produktu i konkurencyjność na rynku. Dlatego kluczem do poprawy jakości druku folii polipropylenowej stało się zbadanie wpływu technologii obróbki powierzchni na efekt druku oraz opracowanie wydajnej i przyjaznej dla środowiska metody obróbki powierzchni.
Charakterystyka powierzchni folii PP i ich wpływ na druk
Niepolarna-struktura molekularna
Folie polipropylenowe składają się z łańcuchów węglowodorowych i nie zawierają grup polarnych w łańcuchu molekularnym, co skutkuje niską energią powierzchniową (zwykle 29-31 mN/m), znacznie poniżej energii powierzchniowej wymaganej dla materiałów drukarskich, takich jak tusze i kleje (większą lub równą 40 mN/m). Ta niepolarna właściwość utrudnia równomierne rozproszenie cząsteczek atramentu na powierzchni folii polipropylenowych, tworząc jednolitą warstwę atramentu, która wpływa na jakość druku.
Niska energia powierzchniowa
Energia powierzchniowa jest ważnym wskaźnikiem pomiaru zwilżalności powierzchni materiału. Niska energia powierzchniowa folii polipropylenowej oznacza, że ​​jej napięcie powierzchniowe jest małe, co utrudnia cząsteczkom atramentu utworzenie stabilnej warstwy adsorpcyjnej na jej powierzchni. Prowadzi to do słabego transferu atramentu i nierównej grubości warstwy atramentu w procesie drukowania, co dodatkowo wpływa na reprodukcję kolorów i klarowność druków.
Migracja addytywna
W procesie produkcji folii polipropylenowej często dodaje się-środek antypoślizgowy,-antystatyczny i stabilizator, aby poprawić jej wydajność przetwarzania i użytkowania. Dodatki te stopniowo migrują na powierzchnię podczas procesu tworzenia filmu, tworząc warstwę oleju o niskiej masie cząsteczkowej, co dodatkowo zmniejsza energię powierzchniową tworzenia się filmu, zapobiegając bezpośredniemu kontaktowi farby z tworzeniem się filmu i wpływając na efekt drukowania.
Wysoka krystaliczność
Folie polipropylenowe charakteryzują się wysoką krystalicznością i ciasno ułożonymi łańcuchami molekularnymi. Utrudnia to cząsteczkom atramentu penetrację folii i tworzenie mechanicznego efektu zakotwiczenia. Dodatkowo wysoka krystaliczność sprawia, że ​​powierzchnia folii jest gładka, zmniejszając powierzchnię styku farby z folią, dodatkowo zmniejszając przyczepność farby.
Technologie obróbki powierzchni folii PP i ich wpływ na efekty drukowania
Technologia obróbki koronowej
Obróbka koronowa jest najpowszechniej stosowaną obróbką powierzchni folii polipropylenowej. Pomysł polega na wykorzystaniu pola elektrycznego-o wysokim napięciu do jonizacji powietrza w celu wytworzenia-elektronów i strumieni jonów o wysokiej energii, które bombardują powierzchnię folii, rozrywając łańcuchy molekularne i tworząc grupy polarne, takie jak grupy hydroksylowe i karboksylowe, jednocześnie zwiększając chropowatość powierzchni i poprawiając energię powierzchniową.
Mechanizmy udarowe:
Poprawa energii powierzchniowej: Obróbka koronowa może zwiększyć energię powierzchniową folii polipropylenowych z 29-31 mN/m do 38-40 mN/m, spełniając wymagania dotyczące zwilżania atramentu.
Zwiększanie chropowatości powierzchni: obróbka koronowa powoduje powstawanie szorstkich struktur w skali mikro- i nano- na powierzchni folii, zwiększając powierzchnię kontaktu między farbą a folią i wzmacniając efekt mechanicznego zakotwiczenia.
Wprowadzone grupy polarne: grupy polarne powstałe w wyniku obróbki koronowej mogą tworzyć wiązania wodorowe lub wiązania chemiczne z cząsteczkami atramentu, wzmacniając wiązanie chemiczne między atramentem a folią.
Praktyczne zastosowania:
Przedsiębiorstwo zajmujące się pakowaniem żywności wykorzystało technologię obróbki koronowej do obróbki folii BOPP. Po obróbce napięcie powierzchniowe folii osiągnęło wartość ponad 38 mN/m, co znacznie zwiększyło przyczepność farby drukarskiej. Zadrukowany produkt przeszedł test na przecięcie poprzeczne (przyczepność 0) i zwiększył odporność na ścieranie o 30%.
3.2 Technologie obróbki plazmowej
Obróbka plazmowa to nowa technologia obróbki powierzchni. Działa poprzez wykorzystanie zasilania-o wysokiej częstotliwości do wytwarzania wzbudzonych gazów (takich jak powietrze, tlen i azot) bogatych w-elektrony o wysokiej energii, wolne rodniki, jony i plazmę wzbudzonych cząsteczek. Plazma jest następnie wykorzystywana do fizycznego bombardowania i reakcji chemicznej na powierzchni folii, co skutkuje czyszczeniem, wytrawianiem i aktywacją.
Mechanizmy udarowe:
Czyszczenie i odtłuszczanie: Plazma skutecznie usuwa zanieczyszczenia organiczne, takie jak tłuszcz i środki antyadhezyjne z powierzchni folii, zapewniając czyste podłoże do druku.
Trawienie powierzchni: Plazma powoduje trawienie na powierzchni folii w skali mikro i nanometrowej, zwiększając chropowatość powierzchni i wzmacniając efekt mechanicznego zakotwiczenia.
Aktywacja chemiczna: Plazma wprowadza grupy polarne, takie jak grupy hydroksylowe, karboksylowe i aminowe, które mogą znacząco poprawić energię powierzchniową i wzmocnić wiązanie chemiczne pomiędzy farbą a folią.
Praktyczne zastosowania:
Przedsiębiorstwo zajmujące się dekoracją wnętrz pojazdów wykorzystuje atmosferyczne urządzenie do czyszczenia plazmowego do obróbki ramy tablicy przyrządów z PP. Po obróbce napięcie powierzchniowe warstwy lakieru wzrosło do ponad 60 mN/m, a przyczepność farby wzrosła 2-5 razy. Wskaźnik powrotu do przeróbek spadł z 8% do poniżej 0,3%, co pozwoliło zaoszczędzić ponad 1 milion dolarów rocznie.
3.3 Technologia obróbki chemicznej
Obróbka chemiczna polega na nałożeniu środka do obróbki chemicznej (takiego jak środek do obróbki PP) na powierzchnię folii w celu poprawy właściwości powierzchniowych folii i zwiększenia przyczepności atramentu. Środki do obróbki polipropylenu zwykle zawierają grupy polarne i składniki aktywne, które mogą reagować z powierzchnią folii, tworząc wiązania chemiczne i zwiększając chropowatość powierzchni.
Mechanizmy udarowe:
Grupy polarne: Grupy polarne w środku do obróbki polipropylenu mogą tworzyć wiązania chemiczne z powierzchnią folii i wzmacniać wiązanie chemiczne pomiędzy farbą a folią.
Zwiększanie chropowatości powierzchni: Środek do obróbki polipropylenu na powierzchni folii w celu utworzenia nanocząstek, zwiększenia chropowatości powierzchni, wzmocnienia efektu mechanicznego zakotwiczenia, poprawy wilgotności: środek do obróbki polipropylenu może zmniejszyć napięcie powierzchniowe folii, zwiększyć wilgotność atramentu, promować równomierne rozproszenie atramentu.
Praktyczne zastosowania:
Przedsiębiorstwo produkujące materiały medyczne stosuje środek do obróbki polipropylenu w celu aktywacji powierzchni polipropylenowych worków infuzyjnych. Po obróbce można na niej bezpośrednio wydrukować bardzo precyzyjną etykietę bez konieczności dodawania podkładu, co upraszcza proces. Jednocześnie produkty drukowane przeszły testy wytrzymałościowe, testy odporności i odporności chemicznej oraz spełniają rygorystyczne wymagania opakowań medycznych.
Kompleksowy wpływ technologii obróbki powierzchni na efekty druku
Trwałość druku
Technologia obróbki powierzchni może poprawić trwałość drukowania folii polipropylenowych. Obróbka koronowa, obróbka plazmowa i obróbka chemiczna zwiększają odporność na ścieranie, ścieranie, wodoodporność, odporność chemiczną materiałów drukowanych poprzez zwiększenie energii powierzchniowej, wprowadzenie grup polarnych i zwiększenie chropowatości powierzchni. Chropowatość powierzchni zwiększa przyczepność chemiczną i efekt mechanicznego zakotwiczenia pomiędzy farbą a folią.
Reprodukcja kolorów
Technologia obróbki powierzchni może poprawić reprodukcję kolorów podczas drukowania na folii polipropylenowej. Techniki te poprawiają energię powierzchniową i chropowatość powierzchni, sprzyjają równomiernemu rozproszeniu atramentu, zmniejszają grubość nierównej grubości warstwy atramentu, aby poprawić nasycenie kolorów i przejrzystość druków.
Wydajność drukowania
Technologia obróbki powierzchni może poprawić wydajność drukowania folii PP. Obróbkę koronową i obróbkę plazmową można przeprowadzać w czasie rzeczywistym na linii produkcyjnej, a przetwarzanie przebiega szybko i nie wpływa na rytm produkcji. Chociaż obróbka chemiczna wymaga dodatkowego etapu powlekania, upraszcza ona późniejsze procesy drukowania (np. eliminuje potrzebę stosowania podkładu) i ogólnie poprawia wydajność drukowania.
Wnioski i perspektywy
Charakterystyka powierzchni folii PP ma istotny wpływ na efekt drukowania. Nie-polarna struktura molekularna, niska energia powierzchniowa, migracja dodatków i wysoka krystaliczność to główne przyczyny niskiej jakości druku. Obróbka koronowa, obróbka plazmowa i obróbka chemiczna mogą znacznie poprawić efekt drukowania folii polipropylenowych poprzez zwiększenie energii powierzchniowej, wprowadzenie grup polarnych, zwiększenie chropowatości powierzchni, zwiększenie trwałości druku, reprodukcji kolorów i wydajności drukowania.
W przyszłości, wraz z poprawą wymagań środowiskowych i technologii druku, technologia obróbki powierzchni folii polipropylenowej będzie się rozwijać w kierunku wysokiej wydajności, ochrony środowiska i inteligencji. Oczekuje się, że technologia atmosferycznego czyszczenia plazmowego stanie się głównym nurtem metody obróbki powierzchni ze swoimi zaletami w postaci działania atmosferycznego, modułowej konstrukcji i inteligentnego sterowania. Technologia obróbki chemicznej wymaga opracowania bardziej przyjaznych dla środowiska i wydajnych środków do obróbki, aby spełnić wymagania ekologicznego druku. Jednocześnie głębokie połączenie technologii obróbki powierzchni i technologii drukowania jeszcze bardziej poprawi jakość druku na folii polipropylenowej, aby sprostać zapotrzebowaniu-rynku opakowań z najwyższej półki.