Produkcja opakowań giętkich to ogromna częć produkcji przemysłu poligraficznego.
Przy ich wytwarzaniu dominujš farby na bazie rozpuszczalników powszechnie używane we wklęsłodruku i fleksografii. Mimo corocznie pojawiajšcych się nowych, doskonalszych technologii ulepszajšcych farby rozpuszczalnikowe, alternatywne produkty bazujšce na technologii UV lub wodnej zyskujš coraz większš popularnoć oraz udział w rynku.
Farbom UV stosowanym do produkcji opakowań giętkich stawia się inne wymagania niż w przypadku dotychczasowych zastosowań. Z tego względu wady i zalety farb UV w tym nowym zastosowaniu muszš być jasno okrelone.
Kilka danych dotyczšcych rynku opakowań giętkich i farb UV
Szacowane zużycie farb do produkcji opakowań w Europie wynosi ponad 80 tys. ton rocznie. Z tego 60% to nadruki powierzchniowe, a 40% Đ nadruki międzywarstwowe (laminaty).
Jeli chodzi o zastosowanie, to 80% stanowiš opakowania do żywnoci, a 20% inne, np.: wyroby tytoniowe, kosmetyki, detergenty, torby sklepowe i reklamowe.
Jasno widać, że w większoci zastosowań opakowania giętkie muszš spełniać wysokie wymagania dotyczšce organoleptyki, higieny i nietoksycznoci.
Z kolei 10 tys. ton farb UV zużywanych rocznie w Europie pokrywa szerszy zakres zastosowań:
Ľ opakowania do żywnoci (np. opakowania do mleka, soków),
Ľ opakowania luksusowe (np. kosmetyki),
Ľ detergenty, chemia gospodarcza,
Ľ etykiety samoprzylepne,
Ľ nadruki na tworzywach sztucznych (np. płyty CD),
Ľ formularze cišgłe.
Drukowanie i produkcja opakowań giętkich
Rynek jest zdominowany przez międzynarodowe firmy, takie jak: Alcan Group (w tym Lawson Mardon), Amcor (w tym Danisco Flexible i R Flexible) czy VAW, Huhtamaki, Pechiney, Tenneco, Nordenia, Frantschach. Niemniej spora częć produkcji dostarczana jest przez dużych i redniej wielkoci producentów lokalnych.
Duże wytwórnie opakowań mogš zużywać nawet ponad 500 ton farb rocznie. W Europie popularne sš dwie techniki drukowania opakowań giętkich: wklęsłodruk i fleksografia. Pierwszy wyranie przeważa w południowej częci kontynentu, natomiast im bardziej na północ, tym bardziej dominuje fleksografia.
W ostatnich latach fleksografia przeżywa zdecydowany rozwój, mimo że wklęsłodruk wcišż uważany jest za technikę dajšcš lepszš jakoć druku. Fleksografia pozostaje jednak technikš tańszš, co przy cišgłej poprawie jakoci decyduje o wzrocie jej popularnoci. Jej główne zalety to: niższe koszty w porównaniu z wklęsłodrukiem (koszty cylindrów), mniejszy nakład energii, preferowana do mniejszych nakładów.
Zastosowanie farb UV do produkcji opakowań w zasadzie ogranicza się do fleksografii. Jednym z powodów jest stosowanie we wklęsłodruku farb o niskiej lepkoci trudnych do osišgnięcia w wersji UV. Typowe składniki używane przy produkcji farb UV dajš produkt o doć wysokiej lepkoci.
Techniczne aspekty opakowań giętkich
Istotš produkcji opakowań giętkich jest różnorodnoć stosowanych podłoży syntetycznych. Wielu wytwórców nie tylko drukuje, ale również produkuje folie lub pozostaje w bliskiej zależnoci od producentów podłoży. Konsekwencjš tego jest uniwersalnoć farb, jeli chodzi o przyczepnoć do różnych podłoży (różne typy OPP, PET, OPA, PE).
Dodatkowo oczekuje się takich własnoci, jak: zdolnoć do laminacji (duże siły wišzania między zadrukowanš foliš i laminowanš foliš), odpornoć na warunki pasteryzacji lub sterylizacji i odpornoć na temperatury zgrzewania.
Farby i lakiery (spełniajšce w opakowaniu funkcje informacyjnš i dekoracyjnš) nanoszone na odpowiedni materiał (stanowišcy barierę dla gazów i zapachów oraz zapewniajšcy łatwoć otwierania i wytrzymałoć mechanicznš) nie mogš osłabiać opakowania, a nawet oczekuje się, że poprawiš własnoci opakowań, jeli chodzi o zmniejszenie ryzyka delaminacji czy odbarwiania. Prócz tego składniki farb nie mogš szkodzić zawartoci opakowania.
Aspekty zdrowotne i higieniczne współczesnych opakowań giętkich
Opakowania giętkie przeznaczone sš głównie do żywnoci i innych wrażliwych produktów (tytoń, kosmetyki). W tych zastosowaniach szczególnš uwagę zwraca się na:
Migrację składników: kilka lat temu uwaga była skupiona na retencji rozpuszczalników, co doprowadziło do wyeliminowania toluenu z farb produkowanych w Europie, natomiast obecnie wytwórcy opakowań i żywnoci zwracajš uwagę nawet na lady substancji mogšcych powodować zagrożenia, np. pozostałoci katalizatorów używanych w syntezie żywic. Substancje szkodliwe albo w ogóle nie mogš znaleć się w farbie (tzw. substancje wykluczone, np. z listy Synoptic 7), albo sš limitowane (np. na poziomie 10 ppm).
Własnoci organoleptyczne: opakowania sš formowane i napełniane substancjami symulujšcymi żywnoć w celu sprawdzenia stabilnoci ich własnoci lub przeprowadzenia testów nowych opakowań; zespół przeszkolonych osób przeprowadza następnie test zapachowy, test smaku lub test Robinson.
Powody poszukiwania alternatyw dla farb rozpuszczalnikowych w produkcji opakowań giętkich
Regulacje prawne: w większoci krajów (nie tylko Europy Zachodniej) wzrastajš opłaty za emisje do atmosfery.
Odzyskiwanie rozpuszczalników:
Ľ destylacja octanów jest kosztowna i technicznie trudna w warunkach drukarni,
Ľ dopalacze sš kosztowne w eksploatacji i stanowiš dodatkowe ródło emisji CO2,
Ľ nowe linie produkcyjne z wyposażeniem do odzyskiwania sš drogie, gdyż muszš spełniać rosnšce wymagania dotyczšce bezpieczeństwa,
Ľ duże iloci rozpuszczalników to potencjalne zagrożenie wybuchem lub pożarem.
Obecne zastosowanie technologii UV w drukowaniu opakowań giętkich
Farby UV mogš być alternatywš dla farb rozpuszczalnikowych, ponieważ stanowiš one najbardziej dopracowany system gwarantujšcy brak emisji do atmosfery oraz zapewniajš wysokš drukownoć/produktywnoć.
Stosuje się dwa systemy farb UV: kationowy i rodnikowy.
Zadruk folii aluminiowej to obecnie znaczšca częć produkcji opakowań giętkich (platynki aluminiowe do produktów mleczarskich, ăblistryÓ do farmaceutyków, opakowania karmy dla zwierzšt).
Folie aluminiowe sš szczególnie preferowanym podłożem dla farb UV, ponieważ odbijajšca powierzchnia ułatwia utrwalanie farb promieniami UV, dzięki czemu można uzyskać doskonałe parametry w drukowaniu (prędkoć, odpornoć mechanicznš i chemicznš).
Farby i lakiery UV do produkcji opakowań giętkich
Jakoć druku: jakoć drukowania farbami UV uwidocznia się szczególnie w wydrukach rastrowych, głównie dzięki wyższej lepkoci i natychmiastowemu utrwaleniu. Połysk zwykle jest wyższy niż w przypadku farb rozpuszczalnikowych.
W którym kierunku muszš pójć udoskonalenia: tendencja do używania aniloksów o wyższej liniaturze będzie wymagała wzrostu koncentracji pigmentów w farbach; farby metaliczne jeszcze nie pozwalajš uzyskiwać oczekiwanych rezultatów (jakoci wklęsłodruku); farby białe kryjšce flekso kluczowe w drukowaniu opakowań wcišż nie sš doskonałe w technologii UV z powodów: nieprzezroczystoci, absorpcji promieni UV i kosztów (specjalne fotoinicjatory).
Istotne bariery, które blokujš powszechne stosowanie technologii UV do produkcji opakowań giętkich, to: adhezja do różnorodnych podłoży, która musi ulec poprawie oraz zdolnoci do laminacji i odpornoć na warunki sterylizacji, zależne od przyczepnoci do podłoża, a także koniecznoć stosowania specjalnych klejów do zastosowań UV.
Wymagania opakowań do żywnoci
Pomimo istotnych udoskonaleń zapach farb utrwalanych UV musi zostać ograniczony, aby rynek opakowań giętkich otworzył się na nie w pełni. Aby osišgnšć ăzeroÓ zapachu, musi powstać nowa generacja fotoinicjatorów o następujšcej charakterystyce:
Ľ większa efektywnoć: im mniejsza iloć fotoinicjatora, tym mniejsze ryzyko obcego zapachu,
Ľ niska migracja,
Ľ niskozapachowe jako molekuły (nieprzereagowane czšsteczki pozostajšce w warstwie farby) oraz po nawietleniu UV (break-down products).
Potrzebne sš nowe typy oligomerów i monomerów, aby poprawić adhezję farb UV do podłoży, a tym samym polepszyć laminację i odpornoć na sterylizację oraz zwiększyć reaktywnoć spoiw, aby stosować mniejszš koncentrację fotoinicjatorów.
Dodatkowo należy zoptymalizować warunki utrwalania farb UV, ponieważ receptury niskozapachowe nie majš zastosowania bez wydajnego wyposażenia do nawietlania promieniowaniem UV.
Ľ Wysoko wydajne lampy UV ŕ optymalna dawka UV.
Ľ Utrwalanie farb UV w atmosferze azotu ŕ niższe dawki fotoinicjatorów.
Ľ Obróbka cieplna/nadmuch ciepłego powietrza.
Podsumowanie
Z powodu swoich zalet (brak emisji, wysoka jakoć druku, produktywnoć) technologia UV szybko staje się atrakcyjnš kosztowo i pewnš alternatywš w stosunku do farb rozpuszczalnikowych w produkcji opakowań, szczególnie przy małych i rednich nakładach. Dalszy postęp technologiczny z pewnociš pozwoli na szersze zastosowanie farb UV w tej dziedzinie.
Opracował Jerzy Parzonka
Artykuł dostarczony przez firmę Sicpa Polska
