با مرکب چاپ و کاربرهای آن اشنا شوید

در این مقاله میخوانیم… :

طیف وسیعی از مواد به صورت خالص (عنصر)، ترکیب و مخلوط در صنعت چاپ برای تولید مورد استفاده قرار می گیرد که به عنوان مواد شیمیایی مورد استفاده در صنعت چاپ شناخته می شوند. تنوع مواد مصرفی به سبب پیشرفت ها و فناوری های متعددی است که در این صنعت و به ویژه در چاپ افست به وجود آمده است.

آشنایی و شناخت مواد به دلیل ایجاد ارتباط میان فناوری چاپ، فرایند تولید، عوامل اقتصادی، نیاز بازار و مواد زیست محیطی بسیار اهمیت دارد. مواد شیمیایی در صنعت چاپ نقش مهمی ایفا می کنند؛ کشف مواد با خصوصیات جدید ممکن است باعث تغییرات عمده در صنعت شود. مانند: افزایش کیفیت، کاهش هزینه و عوامل اقتصادی تولید، افزایش سرعت تولید.

مخلوط پراکنده ای از رنگدانه ها در داخل یک سیال حامل و یا محلولی از یک جوهر در آن که محصول نهایی، سیال، خمیر و یا پودری است که باید روی سطحی قرار گرفته و خشک شود. مركب‌های تحریر، علامت‌گذاری، نقشه کشی و چاپ، به روشهای گوناگونی روی کاغذ، فلز، پلاستیک، چوب، شیشه، پارچه یا مواد دیگر انتقال می یابند.

مرکب ها

اغلب مرکب‌ها وظیفه انتقال اطلاعات یا مطالب، تزئین و زیباسازی و یا حتی محافظت را به عهده دارند.

مرکب چاپ را می توان بر اساس ترکیب و بافت، کاربرد و همچنین کاربردهای نهایی و نوع روش خشک کردن آن تقسیم بندی کرد. ترکیب و بافت مرکب می توانند به یکی از انواع زیر باشند : مرکب روغنی یا مرکب خمیری،

• مرکب حلال
• مرکب مایع (مرکب اتیلنی)
• مركب‌های مخصوص

رزین نیتروسلولز یکی از رزین‌های اصلی برای تولید مرکب‌های فیلم پلاستیک است. این رزین چه به صورت یک جزیی (برای مرکب‌های ترموپلاست) و چه دو جزیی (با هاردنر یا کاتالیست برای مرکب‌های ترموست) به خاطر خواصی مانند سهولت خشک شدن، تشکیل فیلم، اقتصادی بودن، مقاومت حرارتی، حلالیت خوب در مخلوط الکل و اتر، استرها، کتن‌ها و قابلیت رقیق شدن توسط هیدروکربن‌ها، به فراوانی در مرکب‌سازی استفاده می‌شود.

رزین نیتروسلولز بوی کمی دارد و پایداری ابعادی آن خوب است، ولی مقاومت آن در برابر اسیدها و بازها کم است. به دلیل خشکی این رزین، باید 3-1 درصد نرم‌کننده به فرمولاسیون اضافه شود.

نرم‌کننده‌های نیتروسلولزی را به دو گروه تقسیم می‌کنند:

1-نرم‌کننده‌های اولیه یا ژله‌ای
این نرم‌کننده‌ها ترکیبات شیمیایی- قطبی هستند که می‌توانند نیتروسلولز را حل کنند. فتالات‌ها مثال خوبی از این دسته نرم‌کننده‌ها هستند که در گذشته به فراوانی استفاده می‌شدند، ولی به دلیل قوانین بین‌المللی امروزه مصرف آنها بسیار محدود شده است و سیترات‌ها و آدییات‌ها جایگزین آن شده‌اند، ولی مصرف در نوع نرم‌کننده اخیر از مقاومت حرارتی و چسبندگی رزین می‌کاهد.
2- نرم‌کننده‌های ثانویه یا غیرژله‌ای:
این نرم‌کننده‌ها ترکیباتی با قطبیت ضعیف هستند و به‌طور معمول به صورت روغن‌هایی با زنجیرهای آلیفاتیک هستند؛ مانند استئاریک استر.
به طور معمول متخصصان باتجربه ترکیبی از نرم‌کننده‌های اولیه و ثانویه را در فرمولاسیون به کار می‌برند تا به بهترین خواص براقیت، چسبندگی و مهم‌تر از همه رهاسازی حلال برسند. در حقیقت بعضی از نرم‌کننده‌ها با ایجاد حالت پپتیدی باعث کاهش اندازه ریزساختارهای مولکولی در مرکب می‌شوند که این‌ به نوبه خود باعث آزادسازی بهتر حلال‌ها می‌شود.

همین کاهش اندازه ذرات باعث بالا رفتن براقیت در فیلم چاپ شده نیز می‌شود. مشابه این حالت و کاهش اندازه ذرات مواد رنگزا در مرکب‌های محلول با مواد رنگزای حل شونده دیده می‌شود.
همانطور که گفته شد، بهبود براقیت توسط افزودن 3-2 درصد رزین‌های کتنی هم امکان‌پذیر است.

از مهم‌ترین عوامل در فرمولاسیون مرکب برای چاپ فیلم‌های پلاستیکی، انتخاب حامل مناسب است. این انتخاب باید بر مبنای ترکیبی متناسب از خواص زیر باشد:

-پخش و دیسپرسیون خوب پیگمنت
-امکان لمینیت کردن کار چاپ شده
-آزادسازی سریع حلال و نگهداری مقدار کم حلال در فیلم چاپ شده
-حلالیت خوب رزین در سیستم حلالی

همانطور که در توضیح فرمولاسیون مرکب در ابتدای مطالب دیده می‌شود، یکی از مناسب‌ترین رزین‌ها برای چاپ روی پلاستیک، رزین پلی یورتان است. این رزین‌ها از نوع ترموپلاستیک است و خواص انعطاف و ارتجاعی خوب و مقاومت حرارتی مطلوبی (به خصوص رزین‌های پلی یورتان با وزن مولکولی متوسط به بالا) دارند.

مهم‌تر از همه این رزین‌ها چسبندگی خوبی به فیلم پلاستیکی دارند.پلی یورتان‌هایی با وزن مولکولی کم و ویسکوزیته پایین به نوعی نقش نرم‌کننده را ایفا می‌کنند، در حالی که رزین‌هایی با وزن مولکولی بالا خشک‌تر بوده و حلال را بیشتر در خود نگه می‌دارند.

ولی در عوض برای بهبود چسبندگی و کاهش مهاجرت و نفوذ به فیلم پلاستیکی به کار می‌روند.
از مشخصه‌های مرکب‌های پلی یورتانی مخصوص پلاستیک، براقیت پایین و پشت پوشانی آنها است. درجه براقیت را می‌توان با مصرف دقیق و متعادل رزین کتنی جبران کرد.
رزین‌های کتنی حتی حلالیت رزین پلی یورتان را در سیستم‌های حلالی آن بهبود می‌بخشد.

براقیت‌های خیلی بالا

برای دستیابی به براقیت‌های خیلی بالا می‌توان به مرکب‌های پلی یورتانی کمی رزین مالئیک افزود. این رزین به بهبود خواص تیکسوتروپی مرکب نیز کمک می‌کند. (ویژگی مرکب‌های نیمه خمیری که با هم زدن روان می‌شوند و چنانچه به حال خود باقی گذارده شوند، به حالت ژله‌ای و سفت برمی‌گردند.).بالا بردن براقیت مرکب با استفاده از رزین‌های پلی آمیدی هم امکان‌پذیر است.

این رزین‌ها مقاومت بالا و قابلیت چاپ بسیار خوبی دارند. اشکال این رزین‌ها بوی زیاد، خاصیت تیکسوتروپی و نامناسب بودن برای مراحل دیگر مثل لمینیت کردن و سایر عملیات حرارتی با دمای بالا است.
مرکب‌های بسیار براق با مقاومت حرارتی خیلی بالا و مقاومت زیاد در مقابل خراش از ترکیبی از دو رزین اکریلیک و پلی استر، همراه با هاردنر ایزوسیانات تهیه می‌شوند.

رزین‌های اکریلیک چسبندگی خوبی روی فیلم‌های کوت شده PVDC دارند و برای فرمولاسیون‌های پایه آبی به کار می‌روند.

تفاوت مهم دیگری که مرکب‌های گراور را از فلکسو متمایز می‌کند، سیستم حلال‌های این دو مرکب است. انتخاب حلال‌ها در مرحله اول به خواص ذاتی حلال مانند قابلیت حل کردن رزین و مدت زمان خشک شدن آن برمی‌گردد. از طرف دیگر کیفیت سطح چاپ‌ شده بستگی به کیفیت حلال باقیمانده در لایه مرکب چاپ شده دارد و در چاپ روی سطوح غیرجاذب مانند فیلم‌های پلاستیکی، مرکب یک لایه یکنواخت و صاف باید تشکیل دهد.

به همین دلیل خواص رئولوژیکی و سیالیت مرکب اهمیت فراوانی دارد. با فرمولاسیون درست و سیالیت مناسب می‌توان مشکلات زیادی را برطرف ساخت.
مراحل دیگری که انتخاب سیستم حلالی مرکب را تعیین می‌کند، قوانین تبخیر و رهاسازی حلال‌ها در فضای چاپخانه است.

قوانین بازیافت در ایتالیا

برای نمونه در ایتالیا قوانین جدی بازیافت حلال، سازندگان را مجبور می‌سازد که از سیستم تک حلالی برای مرکب روتوگراور استفاده کنند. به طور معمول اتیل استات خالص برای چاپ روتوگراور انتخاب مناسبی است که می‌توان در پایان فرآیند چاپ آن را بازیافت کرد. بعضی وقت‌ها برای کاهش سرعت تبخیر مرکب می‌توان به آن 4 تا 8 درصد اتیل الکل یا ایزوپروپیل الکل هم اضافه کرد.

در روش چاپ فلکسوگرافی، سرعت چاپ اغلب کمتر از روتوگراور است و لازم می‌شود فیلم مدت بیشتری در معرض هوا باشد تا تبخیر حلال‌ها یکنواخت‌تر و لایه مرکب چاپ شده یک‌دست‌تر شود. بنابراین در مرکب‌های فلکسو به طور معمول از سیستم دو حلالی استفاده می‌شود.

اگر پلیت فلکسو (کلیشه) از جنس لاستیکی باشد، ترکیبی از دو حلال استات و اتیل الکل به نسبت 30 به 70 یا 20 به 80 انتخاب مناسبی خواهد بود.
همان‌طور که ذکر شد، قوانین مصرف حلال در کشورها متفاوت است، ولی به طور کلی مصرف استرها در مرکب‌های مخصوص بسته‌بندی غذایی محدودیت‌هایی دارد.

مرکب های پایه آب

به طور مثال نسبت استات به اتیل الکل در اسپانیا 20 به 80 است.
بسیاری از این قوانین و محدودیت‌ها، چاپخانه‌ها و مراکز تکمیلی را به سوی مرکب‌های پایه‌ آب یا مرکب‌های آب و الکلی سوق داده است.
متاسفانه به خاطر سرعت بالا در چاپ بسته‌بندی‌های منعطف در روتوگراور (200 تا 300 متر در دقیقه) و فلکسوگرافی (100 تا 150 متر در دقیقه)، استفاده از حلالی که در عین سلامت، دارای سرعت تبخیر بسیار پایین (مثل آب) باشد، غیرممکن به نظر می‌رسد.
برای خشک کردن سطح چاپ شده در زمان قابل قبول به ناچار باید از حرارت استفاده کرد که به نوبه خود به فیلم‌های نازک پلاستیکی آسیب می‌رساند.

بنابراین فرمولاسیون‌های پایه آبی در وهله اول برای سطوح جاذب مانند کاغذ مورد توجه قرار می‌گیرد. در چاپ فلکسوگرافی، ترکیب آب و الکل در موارد محدودی قابل استفاده است، ولی در مورد روتوگراور با توجه به سرعت بالای آن، استفاده از آب غیرممکن است.

رنگدانه های آلی

رنگدانه های آلی شامل ترکیبات از هیدروژن و اکسیژن هستند که از نفت خام به دست می­آیند. زغال سنگ، چوب، چربی های حیوانی و روغن های گیاهی نیز از جمله مواد موجود برای تولید رنگدانه های آلی هستند. به طور کلی در مقایسه با رنگدانه های آلی ، رنگدانه های معدنی از وسعت انتخاب بیشتری به جهت صفت رنگی برخوردار هستند.

رنگدانه های معدنی ترکیباتی شیمیایی هستند. این نوع رنگدانه ها از رسوب دهی در ترکیبات شیمیایی بین دو یا چند ماده شیمیایی حاصل می شوند. در رنگدانه های معدنی، رنگ رنگدانه به وسیله نسبت سهم مواد شیمیایی ای که در ساخت رنگدانه نقش دارن، تعیین می شود.

به عنوان مثال زرد کادمیم شامل ترکیبی از سولفید کادمیم با سولفید روی است. مرکب ساخته شده به وسیله رنگدانه های معدنی ارزان تر از مرکب های ساخته شده به وسیله رنگدانه های آلی هستند. این نوع مرکب ها قدرت پوشانندگی خوبی دارند اما با این وجود فاقد فاکتورهایی هستند که در مرکب های با رنگدانه آلی ساخته می شوند. به عنوان مثال در یان باره می توان به شفافیت اشاره نمود.

4 عنصر کلیدی در ساختمان و ساختار مرکب نقش دارند. این 4 عامل عبارتند از:

·        رنگدانه ( pigment )

·        حلال ( solvent )

·        حامل (  vehicles )

·        افزودنی  ( additive )

در مرکب چاپ فلکسو حلال ها از سه بخش اصلی تشکیل می شود: 

ایزو پروپانول 

اتیل گلیکل 

اتیل استات 

انتخاب درصد ترکیب حلال بنا به نوع مرکب ، زمان چا، دمای محیط و نوع فیلم چاپ شونده متغییر می‌باشد. 

 

3-1 ایزو پروپانول

حلال اصلی و پایه چاپ فلکسو که وظیفه رقق کردن مرکب و نگهداری آن در ویسکوزیته مناسب را دارد این حلال قابلیت تمیز کردن سریع مرکب از روی کلیشه را داشته و اثر بسیار کمی بر روی کلیشه می‌گذارد.

3-2اتیل گلیکل

حلالی است تقریبا چرب با خاصیت نفوذ بالا در بین تراکم ها که در مواقع پر کردن تصاویر و ترام ها مورد استفاده قرار می گیرد و سرعت خشک شدن را کاهش می دهد.

3-3اتیل استات

حلالی بسیار سریع و قو ی می باشد که برای افزایش سرعت خشک شدن مورد استفاده قرار می‌گیرد ودارای خواص تمیزکنندگی بسیار بالا است ودر هنگام خشک شدن آنیلوکس مورداستفاده قرار می‌گیرد. 

مواد اصلی تشکیل دهنده مرکب های پایه آب عبارتند از :‌ 

رزین اکریلیکیAcrylic resin 

امولسیون اکریلیکیAcrylic emulsion 

آبweter 

حلال هاSolvents 

مواد خنثی کنندهNeutralizing agents 

پیگمنتPigments 

افزودنی‌هاAdditives مرکب های پایه آب باید با سرعت خاص چاپ شود. در صورت بی توجهی به سرعت چاپ مرکب در سلولهای آنیلوکس خشک می شود و موجب عدم انتقال صحیح مرکب می گردد علاوه بر آن باید تبخیر شدن حلال کنترل گردد زیرا با کم شدن مقدار حلال چاپ نهایی مقاومت کمتری در برابر آب دارد.