Kalvomateriaalien painatuskelpoisuuden toteaminen.
1 Tekninen artikkeli 04.2004 ⏐ Pakkauspainaminen⏐ Flekso KALVOMATERIAALIN PAINATUSKELPOISUUDEN TOTEAMINEN Taustaa Kalvomateriaalien laadun vaihtelu asettaa merkittävän haasteen painatuksen laadun hallitsemiseen. Tässä artikkelissa kuvataan kalvomateriaalin ja painovärin ominaisuuksien vaikutusta värin siirtymiseen ja tartuntaan ja sitä kautta myös painatustulokseen. Huono tasoittuminen ja ankkuroituminen aiheuttavat ongelmia esimerkiksi päällekkäispainatuksessa (trapping), sävynhallinnassa, mekaanisissa kestoissa sekä värin kiillossa. Värin siirtyminen ja painomateriaalin tarttuminen Keskeiset painovärin siirtymiseen vaikuttavat tekijät ovat painolaatta, painoväri ja painettava materiaali. Jotta painoväri siirtyy tasaisesti ja määrällisesti riittävänä kalvomateriaaliin on materiaalin pintaenergian (dyne/cm) oltava suurempi kuin painovärin pintajännityksen (dyne/cm). Pintaenergian ja pintajännityksen eron kasvaessa väri tasoittuu paremmin ja myös värin adheesio kalvomateriaaliin paranee. http://www.exxonmobilchemical.com/Public_Files/OPPFilms/Oriented_PP_Films/NorthAmerica/Test_ Method_Wetting_tension_and_contact_angle.pdf Mitä tarkoitetaan 'pintajännityksellä'? Nesteen pintajännitys voidaan mitata suoraan sellaisen, annostelukärjestä riippuvan pisaran muodosta, joka on juuri putoamaisillaan. Pintajännitystä voidaan pitää 'kokoonvetävänä voimana', joka muovipussin tavoin pitää nestemolekyylit yhdessä. Samalla tavalla näytteen pinnalla on 'vapaa' pintaenergia, 'vetovoima', mikä pyrkii voittamaan nestepisaran koossapitävän voiman. Nesteen pintajännitys ja näytepinnan 'vapaa' pintaenergia tuottavat yhdessä nestepisaran ja näytepinnan välisen kontaktikulman. 'Kokonaiskastuminen' tapahtuu silloin kun 'vapaa' pintaenergia on yhtä suuri tai suurempi kuin nesteen pintajännitys ja kontaktikulma pienenee nollaksi. Kun nestepisara, jolla on suuri pintajännitys (esim. vesi) pannaan alhaisen pintaenergian pinnalle (esim. Teflon) saadaan suuri kontaktikulma. Jos nesteeseen lisätään pinta-aktiivista ainetta (esim. pesuainetta), nesteen pintajännitys alenee ja pisara leviää helpommin näytepinnalle. Tämän seurauksena havaitaan pienempi kontaktikulman arvo. http://www.pocketgoniometer.com/main.php?cont=surfacetension&lang=fi Hostmann-Steinberg Suomi Oy • Petikontie 16-18 • FIN-01720 Vantaa • Puh. +358 (0)9-8946 250 • [email protected] 1 Tekninen artikkeli 04.2004 ⏐ Pakkauspainaminen⏐ Flekso Mitä tarkoitetaan 'vapaalla pintaenergialla'? Vapaata pintaenergiaa (surface 'free' energy = SFE) voidaan luonnehtia pinnan 'vetovoimana'. Kun vesipohjainen painoväri painetaan pinnalle, jolla on matala vetovoima (esim. ekstruusio-PEpäällystys), adheesio on liian alhainen ja väri voidaan pyyhkäistä pinnalta pois. Pintaenergiaa voidaan kasvattaa korona- tai liekkikäsittelyllä mikä lisää pinnalla olevien mahdollisten sidosten määrää, kun pinnalla olevat pitkät molekyyliketjut katkeavat. Tämän seurauksena kontaktikulma alenee ja saadaan riittävä värin adheesio. Sama periaate toimii myös liuotinohenteisissa väreissä. http://www.pocketgoniometer.com/main.php?cont=surfacetension&lang=fi Kuvassa 1 pieni kontaktikulma ja suuri pintaenergia suhteessa pintajännitykseen. Painoväri tasoittuu ja ankkuroituu paremmin. Kuvassa 2 suuri kontaktikulma ja pieni Materiaalin pintaenergia suhteessa painovärin Pintajännitykseen. Painoväri tasoittuu ja ankkuroituu heikosti. Näytepinnan vapaata pintaenergiaa (surface free energy, SFE) ei voida suoraan mitata. Sensijaan tämä voidaan määritellä yhdellä tai useammalla täysin karakterisoidulla testinesteellä tehdyllä kontaktikulmamittauksella. Yksinkertaisimmillaan voidaan käyttää puhdasta vettä ja muuntaa kontaktikulmalukema dyne/cm-arvoksi (pintajännityksen yksikkö) standardisoidun taulukon avulla. Esimerkiksi polyolefiinipinnalla olevan veden 90 asteen kontaktikulma vastaa SFE-tasoa 32 dyne/cm. Suurempi kontaktikulma (esim. 100 astetta) indikoi alhaisempaa pintaenergiatasoa (tässä esimerkissä SFE = 29 dyne/cm) vastaten noin yhden dyne/cm muutosta kontaktikulman jokaisen kolmen asteen muutosta kohden. Kontaktikulman mittaamiseen on tarjolla ratkaisuja eri laite- ja ohjelmistotoimittajilla. http://www.pocketgoniometer.com/main.php?cont=surfacetension&lang=fi Hostmann-Steinberg Suomi Oy • Petikontie 16-18 • FIN-01720 Vantaa • Puh. +358 (0)9-8946 250 • [email protected] 1 Tekninen artikkeli 04.2004 ⏐ Pakkauspainaminen⏐ Flekso PAINOVÄRIEN PINTAJÄNNITYS JA KALVOMATERIAALIEN PINTAENERGIAT Yllä olevassa kuvassa on esitetty eri kalvomateriaalien pintaenergioita ja eräiden liuottimien pintajännityksiä (dyne/cm). Tyypillisiä liuotinohenteisen painovärin liuottimia ovat alkoholit ja asetaatit, joidenka pintajäänitykset vaihtelevat 20-25 dyne/cm. Liuotinohenteisen painovärin pintajännitys on 2030 dyne/cm. Koska PE- ja PP-kalvojen pintajännitys on noin 30 dyne/cm, on ne käsiteltävä ennen painatusta yli 38 dyne/cm pintaenergiatasolle hyvän värin tasoittumisen ja ankkuroitumisen varmistamiseksi. Hostmann-Steinberg Suomi Oy • Petikontie 16-18 • FIN-01720 Vantaa • Puh. +358 (0)9-8946 250 • [email protected] 1 Tekninen artikkeli 04.2004 ⏐ Pakkauspainaminen⏐ Flekso KALVOMATERIAALIN KÄSITTELYMENTELMÄT Kalvomateriaalit käsitellään valmistusvaiheessa joko koronoimalla (corona treatment) tai liekki – käsittelyllä (flame treatment). Esimerkiksi OPP –kalvojen pintaenergiaa nostetaan käsittelyllä tasolle 35-55 dyne/cm. Kalvon painettavuus ja adheesio-ominaisuudet niin painovärin kuin laminointiliimankin osalta paranevat tätä kautta. Käsittely voidaan toistaa painokoneeseen integroidulla käsittelyyksiköllä. Kolmas menetelmä on kalvon praimerointi. Koronoinnissa painoradalla liikkuva filmi altistetaan plasmapurkauksille. Plasma on purppuran sävyistä ionisoitua ilmaa, joka reagoi kemiallisesti kalvomateriaalin kanssa. Hapettumiessa kalvon polaariset ryhmät lisääntyvät ja pintaenergia kasvaa. Liekki –käsittelyssä painoradalla liikkuva filmi altistetaan riittävän korkean lämpötilan omaavalle liekille, joka muodostaa plasman happi- ja typpiatomeista, elektroneista ja ioneista. Plasma reagoi kemiallisesti samaan tapaan kuin koronoinnissa. Praimeroinnissa kalvo painetaan ohuella kerroksella materiaalikohtaista praimeria, jonka päälle väri painetaan. Menetelmää käytetään erityisesti metalloituihin polypropeenikalvoihin. Lisätietoa käsittelymenetelmistä: http://www.enerconind.com/treating/flame.html http://www.pillartech.com/whatsnew_corona2003_2.html Hostmann-Steinberg Suomi Oy • Petikontie 16-18 • FIN-01720 Vantaa • Puh. +358 (0)9-8946 250 • [email protected] 1 Tekninen artikkeli 04.2004 ⏐ Pakkauspainaminen⏐ Flekso KALVON MITTAUSMENETELMÄT Kalvon pintaenergiaa voidaan mitata pintajännityskynillä, dyne –liuostestillä tai nestepisaran kontaktikulman mittauksella. Pintajännityskynä on nopea ja helppo tapa todeta kalvon pintaenergiataso. Tulos on suuntaa antava ja vaihtelee kynän kunnon mukaan. Dyne –liuostesti on myös nopea ja helppo tapa mitata kalvon pintaenergiaa. Dyne -liuostesti on tarkempi testimentelmä kuin pintajännityskynä, mutta tulokseen sisältyy tulkintaa. Alla on esitetty Dyne –liuosten koostumus eri pintaenergiatasojen mukaan. Liuos valmistetaan ja säilötään esimerkiksi pieniin pulloihin. Hostmann-Steinberg Suomi Oy • Petikontie 16-18 • FIN-01720 Vantaa • Puh. +358 (0)9-8946 250 • [email protected] 1 Tekninen artikkeli 04.2004 ⏐ Pakkauspainaminen⏐ Flekso Dyne -liuos levitetään kalvomateriaalille ja seurataan liuoksen käyttäytymistä. Alla olevassa kuvassa on havainnollistettu tulosten tulkinta. 1= hyvä käsittelytaso - testiliuos asettuu kalvolle tasaiseti muodostaen yhtenäisen pinnan. Kalvon pintaenergia on yhtä suuri tai suurempi kuin testiliuoksen pintjännitys. 2 = ei käsittelyä - väri pisaroi. Kalvon pintaenergia on selvästi alle testiliuoksen pintajännityksen. 3 = osittain käsitelty – väri tasoittuu osittain ja kertyy erityisesti reuna-alueille. Materiaalin pintaenergia on lievästi alle testiliuoksen pintajännityksen. Lisätietoa: http://www.shermantreaters.co.uk/news06.htm Hostmann-Steinberg Suomi Oy • Petikontie 16-18 • FIN-01720 Vantaa • Puh. +358 (0)9-8946 250 • [email protected] 1 Tekninen artikkeli 04.2004 ⏐ Pakkauspainaminen⏐ Flekso Nestepisaran kontaktikulman mittaus Kontaktikulman mittaus suoritetaan tarkoitukseen valmistetulla mittalaitteella ja ohjelmistolla. Monet laitteista perustuvat videokuva-analyysiin pisaran asettumisesta kalvomateriaalille alla olevan kuvan mukaisesti. Kontaktikulman mittauksen etuna muihin menetelmiin verrattuna on tulosten tarkkuus. Toisaalta laitteiston hankintakustannukset ovat korkeat. Kontaktikulman mittaamisen tarkoitettuja laitteita markkinoivat esimerkiksi: http://www.pocketgoniometer.com/main.php?cont=products&lang=fi http://www.dataphysics.de/english/produkte.htm http://www.thwingalbert.com/DAT.htm http://www.thermo.com/com/cda/product/detail/0,1055,19220,00.html MUITA LÄHTEITÄ http://www.accudynetest.com/ http://www.flexography.org http://pffc-online.com/flexpack/index.htm http://www.inkworldmagazine.com/ http://www.flexoexchange.com/ http://testequipment.globalspec.com/SpecSearch/Suppliers/Labware_Test_Measurement/Product_Material_Te sting/Surface_Tension_Measuring_Instruments Hostmann-Steinberg Suomi Oy • Petikontie 16-18 • FIN-01720 Vantaa • Puh. +358 (0)9-8946 250 • [email protected]
© Copyright 2024