Как выбрать подходящие чернила для разных материалов?

Чернила на основе растворителей (МЭК / Ацетон)

Как они работают: Растворитель испаряется или впитывается в подложку, оставляя пигмент или краситель связанным с поверхностью. Чернила на основе МЭК сохнут быстрее всего благодаря высокому давлению паров.

Лучше всего подходит для: Непористые поверхности — пластмассы (ПЭ, ПП, ПЭТ, ПВХ), металл, стекло, бумага с покрытием, резина, кабели.

Ограничения: Обладает сильным запахом, легковоспламеняем, может вызывать коррозию или растрескивание некоторых видов пластмасс (поликарбоната, акрила, полистирола).

Чернила на спиртовой основе (этанол/изопропиловый спирт)

Как они работают: Более мягкие растворители, высыхающие за счет испарения. Сохнут медленнее, чем МЭК, но гораздо бережнее воздействуют на чувствительные субстраты.

Лучше всего подходит для: Пористые и полупористые поверхности — бумага, картон, дерево, некоторые виды бумаги с покрытием и пластмассы, чувствительные к воздействию МЭК.

Ограничения: Плохая адгезия на непористых поверхностях, таких как необработанное стекло или металл. Более низкая скорость линии.

Чернила на водной основе

Как они работают: В качестве основного носителя используется вода. Высыхает преимущественно за счет впитывания в субстрат, с некоторым испарением.

Лучше всего подходит для: Пористые поверхности — гофрированный картон, бумага без покрытия, пакеты для хлеба, коробки из-под яиц, некоторые виды текстиля.

Ограничения: Очень медленно сохнет на непористых поверхностях. Чувствителен к замерзанию. Требует тщательного контроля pH и электропроводности. Не подходит для невпитывающих оснований.

Чернила на основе пигментов

Как они работают: Твердые частицы пигмента (обычно сажа) взвешены в носителе. Носитель испаряется, оставляя пигмент на поверхности.

Лучше всего подходит для: Области применения, требующие высокой устойчивости к УФ-излучению, термостойкости или износостойкости: автомобильные детали, наружные кабели, промышленные трубопроводы, сталь, высокотемпературные среды.

Ограничения: Для того чтобы пигмент со временем оседал, необходима циркуляция чернил и перемешивание. Это дороже, чем чернила на основе красителей.

Чернила с низкой миграцией / пищевого качества

Как они работают: Специально разработанная формула содержит фотоинициаторы с низкой миграцией и пигменты, соответствующие требованиям законодательства в отношении материалов, контактирующих с пищевыми продуктами (EU 10/2011, FDA 21 CFR, Swiss Ordinance).

Лучше всего подходит для: Упаковка для пищевых продуктов — полиэтиленовые пленки, фольга, бумага с покрытием, используемые для непосредственного контакта с пищевыми продуктами или в случаях, когда чернила могут проникать сквозь упаковку.

Ограничения: Требуется строгий контроль цепочки поставок. Более высокая стоимость. Ограниченный выбор цветов (обычно только черный или белый).

Пластмассы

Пластмассы представляют собой наиболее сложную категорию материалов, поскольку поверхностная энергия сильно варьируется:

• Полиэтилен (ПЭ) / Полипропилен (ПП): Низкая поверхностная энергия. Требуется использование чернил на основе МЭК или ацетона. Для обеспечения адгезии часто необходима обработка поверхности (коронный разряд, пламенная обработка, плазма).
• ПЭТ / Полиэстер: Умеренная поверхностная энергия. Хорошо подходят стандартные сольвентные чернила. Пигментные чернила обеспечивают высокую термостойкость.
• ПВХ / Винил: Хорошая адгезия с большинством сольвентных чернил. Некоторая миграция пластификатора может привести к размягчению чернил со временем.
• Поликарбонат / Акрил: Высокий риск воздействия растворителей (растрескивание/образование трещин). Используйте чернила на спиртовой основе или специальные чернила с низкой агрессивностью.
• Нейлон / Полиамид: Впитывает некоторые растворители. Стандартные чернила на основе растворителей или спирта подходят, но может потребоваться тестирование на термостойкость.

Металл и стекло

Непористые материалы с высокой поверхностной энергией. Адгезия полностью зависит от способности чернил смачивать поверхность и образовывать механическую или химическую связь:

• Алюминий, сталь, олово: Чернила на основе МЭК/ацетона для быстрого высыхания и высокой адгезии. Пигментные чернила для устойчивости к воздействию окружающей среды и истиранию. Предварительная очистка для удаления масел имеет решающее значение.
• Стекло: Для работы требуются специальные чернила для стекла с усилителями адгезии. Стандартные сольвентные чернила легко стираются. Белые или цветные пигментные чернила обеспечивают контраст на прозрачных поверхностях.
• Поверхности с порошковым покрытием: Сложность заключается в низкой поверхностной энергии покрытия. Часто требуется коронная обработка или специальные высокоадгезионные чернила.

Бумага и картон

Пористые подложки, впитывающие чернила. Выбор зависит от типа покрытия и скорости нанесения:

• Немелованная бумага / гофрированный картон: Чернила на водной или спиртовой основе. Быстрое впитывание, отсутствие проблем с высыханием. Самый экономичный вариант.
• Мелованная бумага / глянцевая: Покрытие снижает впитываемость. Для высыхания поверхности используйте чернила на основе растворителя МЭК/ацетона. Спиртовые чернила могут размазываться.
• Крафт-бумага: Обладают высокой впитываемостью. Чернила на водной основе хорошо подходят, но могут вызывать набухание волокон. Чернила на основе растворителей обеспечивают более четкие изображения.

Резина и эластомеры

Шины, резиновые шланги, силиконовые прокладки. Чернила должны изгибаться вместе с подложкой, не растрескиваясь:

• Натуральный каучук / EPDM: Быстросохнущие сольвентные чернила с составом, устойчивым к пластификаторам.
• Силикон: Чрезвычайно низкая поверхностная энергия. Требуются специальные силиконовые маркировочные чернила или обработка поверхности (коронный разряд/УФ-излучение). Стандартные чернила будут скатываться в капли.
• Шиновая резина (наполненная углеродом): Высокотемпературные пигментные чернила, устойчивые к вулканизации и износу на дорогах.

Изоляция кабелей и проводов

Высокоскоростное производство со специфическими требованиями к долговечности:

• ПВХ-изоляция: Стандартные сольвентные чернила. Должны быть устойчивы к миграции пластификаторов.
• Сшитый полиэтилен (XLPE): Высокотемпературные пигментные чернила для силовых кабелей, подвергающихся термоотверждению.
• ПТФЭ / Тефлон: Требуется специальная обработка методом травления и высокоадгезивные чернила. Стандартные чернила не обеспечивают сцепления.
• Покрытия для оптоволоконных кабелей: Использование низкоагрессивных спиртосодержащих красок позволяет избежать повреждения покрытия.

Материалы для упаковки пищевых продуктов

Основной движущей силой является соблюдение нормативных требований:

• Пленки из БОПП, ПЭТ, ПЭ: Чернила с низкой миграцией необходимы для прямого контакта с пищевыми продуктами или в случаях, когда чернила находятся на непечатаемой стороне.
• Алюминиевая фольга: Маломиграционные сольвентные чернила с высокой термостойкостью для процессов автоклавирования и стерилизации.
• Мелованный картон: В зависимости от того, контактирует ли область печати с пищевыми продуктами, можно использовать чернила с низкой миграцией или стандартные чернила.

Поверхностная энергия (смачиваемость)

Для того чтобы чернила прилипли, их поверхностное натяжение должно быть ниже поверхностной энергии подложки, измеряемой в динах/см. Материалы с низкой энергией (ПЭ ~30 дин/см, ПП ~29, силикон ~22) требуют либо обработки поверхности, либо специальных чернил. Простой тест с помощью ручки, измеряющей дин, может определить, нуждается ли ваша подложка в обработке.

Скорость сушки и скорость линии

Чернила должны высохнуть до того, как продукт достигнет следующей точки обработки (упаковка, штабелирование, транспортировка). Высокоскоростные линии (более 200 изделий в минуту) на непористых подложках требуют быстроиспаряющихся чернил на основе МЭК или ацетона. Пористые подложки обеспечивают большую гибкость при использовании чернил на спиртовой или водной основе. Всегда согласовывайте время высыхания чернил со скоростью вашей линии — влажные коды размазываются и отбраковываются.

Среда конечного пользователя

Учтите, с чем столкнется печатная продукция:

• Нагревать: Запекание, стерилизация, горячее нанесение → пигментные или термостойкие чернила
• Влага/Химические вещества: Конденсация, промывка, воздействие химических веществ → чернила на основе растворителей или пигментов с высокой химической стойкостью
• Истирание: Транспортировка, погрузка, трение → быстросохнущие сольвентные чернила или пигментные чернила с защитой от истирания
• Воздействие УФ-излучения: Хранение на открытом воздухе, солнечный свет → пигментные чернила (сажа обладает естественной устойчивостью к УФ-излучению)
• Контакт с пищевыми продуктами: Прямое или непрямое нанесение → только чернила с низкой миграцией

Загрязнение субстрата

Масла, пыль, разделительные составы для пресс-форм, антистатические покрытия и влага на поверхности подложки являются основными причинами нарушения адгезии чернил. Во многих случаях диагноз «неправильные чернила» на самом деле указывает на проблему загрязнения. Предварительная очистка изопропиловым спиртом или использование коронного разряда в процессе печати устраняют большинство этих проблем.

Цвет и контраст

Черные чернила Белый пигментный цвет является стандартным для большинства применений, но доступны также белый, синий, красный, желтый и зеленый цвета. Белые пигментные чернила необходимы для темных поверхностей (черные кабели, темный пластик, цветной металл). Убедитесь, что непрозрачность чернил достаточна для цвета вашей поверхности — одного слоя белых чернил может быть недостаточно на темном фоне без специальной рецептуры.

Соблюдение нормативных требований

Различные отрасли и регионы предъявляют специфические требования:

• Упаковка продуктов питания: Регламент ЕС 10/2011, FDA 21 CFR 175.300, Швейцарское постановление
• Фармацевтические препараты: Требования ЕС к надлежащей производственной практике (GMP), надлежащей производственной практике (cGMP) Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA), а также требования к отслеживаемости.
• Автомобильная промышленность: Спецификации, разработанные производителями оригинального оборудования (OEM), по устойчивости к растворителям и долговечности.
• Электроника: Соответствие требованиям RoHS, REACH, низкое содержание галогенов.
• Косметика: Регламент ЕС о косметических средствах, маркировка косметических средств FDA.

Использование чернил МЭК на поликарбонате или акриле

МЭК агрессивно воздействует на поликарбонат и акрил, вызывая видимое растрескивание (микротрещины), что ослабляет материал и ухудшает его внешний вид. Для этих пластмасс всегда используйте чернила на спиртовой основе или специально разработанные низкоагрессивные чернила.

Если предположить, что "чернила на основе растворителя" подходят для всех видов пластика, то это означает, что они работают на всех видах пластика.

Для печати полиэтиленом (PE) и полипропиленом (PP) требуются быстро испаряющиеся растворители на основе кетоновых соединений (метилэтилкетон, ацетон). Чернила на основе более медленно испаряющихся растворителей могут образовывать капли или слишком долго сохнуть на таких поверхностях с низкой энергией испарения. Совместимость с растворителями у каждого типа пластика различна.

Игнорирование загрязнения поверхности

Многие проблемы с адгезией чернил, которые приписывают самим чернилам, на самом деле вызваны невидимыми разделительными составами для пресс-форм, антистатическими покрытиями или технологическими маслами на подложке. Простой тест с помощью изопропилового спирта может выявить, является ли причиной загрязнения.

Игнорирование ограничений скорости линии

Чернила, идеально работающие при скорости 50 изделий в минуту, могут оказаться неэффективными при 200 изделиях в минуту из-за слишком длительного времени сушки. Всегда проводите тестирование при фактической скорости производства, а не в условиях замедленной работы в лаборатории.

Выбор чернил, основываясь исключительно на цене.

Самые дешевые чернила, которые «более-менее работают», в долгосрочной перспективе обойдутся дороже из-за брака, остановок линии для очистки печатающих головок и жалоб клиентов на неразборчивые коды. Правильный выбор чернил для вашего материала всегда является наиболее экономически выгодным решением.