Cerneala de ambalare arată perfect, dar se transferă sau se dezlipește după sigilarea termică

Durabilitate flexibilă a cernelii pentru ambalaje

O folie de ambalare flexibilă imprimată care arată perfect la livrare - imagine clară, culoare corectă, suprafață netedă - poate dezvolta pierderi de cerneală, delaminare parțială sau deteriorare a imaginii după sigilarea termică, laminarea sau procesarea pe retortă. Acest mod de defectare este deosebit de comun în ambalajele alimentare, pungile pentru băuturi și ambalajele flexibile farmaceutice, unde sistemul de cerneală trebuie să supraviețuiască nu doar imprimării, ci fiecărei condiții de conversie și utilizare finală în aval pe care o întâlnește pachetul.

De ce calitatea normală a imprimării nu garantează durabilitatea sigilării termice

Aderența în repaus - legătura dintre cerneală și substrat în condiții ambientale - și aderența termomecanică - legătura sub căldură și presiune combinate - sunt proprietăți diferite ale aceluiași sistem de cerneală-substrat. Testele standard de tragere și frecare cu bandă măsoară cele dintâi; nu pot reproduce condițiile unei fălci de termoetanșare care aplică presiunea la 150–200°C pentru fracțiuni de secundă sau temperatură și presiune combinate ale unui ciclu de sterilizare a retortei.

Cele mai multe teste de aderență a cernelii sunt efectuate la temperatura camerei și umiditatea ambiantă. Etanșarea termică introduce simultan o temperatură ridicată și o presiune mecanică - o combinație care poate dezvălui slăbiciuni ale interfeței care sunt complete invizibile în condițiile standard de testare.

Mecanismul transferului de cerneală prin termosigilare

Fălcile de etanșare termică contactează filmul

Falcă de etanșare aplică căldură și presiune peste zona de etanșare. Substratul se înmoaie sau se topește în zona de etanșare; stratul de cerneală din zona de etanșare este supusă atât temperaturii ridicate transmise prin substrat, cât și presiunii mecanice a falcii.

Temperatura stratului de cerneală crește

Pe măsură ce substratul se înmoaie, filmul de cerneală de la interfață absoarbe căldură. Temperatura de tranziție sticloasă (Tg) sau punctul de înmuiere al rășinii de liant de cerneală este un prag critic - odată ce cerneală se înmoaie, proprietățile sale mecanice se schimbă fundamental.

Legătura interfacială slăbește sub căldură și presiune

La temperatură ridicată, interacțiunile adezive de la interfața cerneală-substrat suferă sau tranziție termică. În funcție de chimia cernelii, unele mecanisme adezive devin mai puțin eficiente la temperaturi ridicate - în special cele care depind de legăturile de hidrogen sau de adsorbția fizică, mai degrabă decât de legăturile chimice.

Presiunea aplică efort de forfecare peste interfață

Presiunea mecanică a fălcii de etanșare nu este pur compresivă - include componente de forfecare, în special la marginile zonei de etanșare, unde etanșarea trece la zona neetanșată. Aceste forțe de forfecare acționează asupra interfeței slăbite în momentul exact în care legătura adeziv este cel mai compromisă termic.

Cerneala se transferă pe suprafața opusă sau delaminate

Dacă interfața slăbită la temperatura maxilarului de etanșare nu poate rezista la forfecarea aplicată, cerneala se ridică de pe substrat în zona de etanșare - transferându-se pe fața opusă a etanșării, rămânând lipită de falcă etanșării sau delaminând la separarea suprafețelor de etanșare după răcire.

Deteriorarea imaginii devine vizibilă după sigilare

Odată ce pachetul este sigilat și falcă eliberată, cerneală transferată, deplasată sau delaminată este vizibilă ca culoare lipsă, imagini fantomă pe fața sigiliului sau margini de cerneală zdrențuite la limita sigiliului.

Factori care determină rezistența la etanșare în cernelurile pentru ambalaje

Liant de cerneală Tg și punct de înmuiere	Temperatura la care liantul de cerneală trece de la o stare rigidă la o conformă este determinantul principal al rezistenței termice - cernelurile cu lianți cu Tg mai mare mențin integritatea mecanică mai mult timp la temperaturi de etanșare.
Energie de suprafață a substratului și tratament corona	Nivelul adecvat de tratament corona creează mai multe locuri de legare chimică la interfața cerneală-substrat - legături care sunt mai puțin sensibile la temperatură decât numai aderența fizică
Uniformitatea grosimii filmului de cerneală	Depozitele de cerneală mai groase la nivel local din zonele cu acoperire intensă au o masă termică mai mare și se înmoaie mai lent, dar au și un volum total mai mare pentru a fi deplasat sub presiune - uniformitatea contează mai mult decât grosimea medie.
Densitatea de reticulare a cernelii	Densitatea de reticulare mai mare în cernelurile UV sau EB întărite mecanic crește Tg efectiv și îmbunătățește rezistența la forfecare la temperatură ridicată
Temperatura de etanșare și timpul de repaus	O temperatură mai mare de etanșare și un timp mai lung de păstrare a crește încărcătura termică pe stratul de cerneală - funcționarea condițiilor minime efective de etanșare reduce solicitarea cernelii fără a compromite integritatea etanșării.
Acoperire de cerneală a zonei de etanșare	Proiectarea aspectului de imprimare pentru a minimiza acoperirea cu cerneală în zona de etanșare a căldurii este modalitatea cea mai directă de a reduce riscul de transfer de cerneală - acolo unde este posibil, zonele de etanșare ar trebui să nu aibă cerneală sau să utilizeze lac de supraimprimare rezistentă la căldură.

Unde defecțiunea cernelii de termosigilare este cea mai frecventă

Zone de cerneală cu acoperire ridicată la sigiliu

Culorile închise, blocurile solide grele și cernelurile metalice din sau în apropierea zonei de etanșare sunt zonele cu cel mai mare risc - grosimea și masa lor mai mari a filmului de cerneală creează mai multe oportunități de transfer sub căldură și presiune.

Structuri laminate cu cerneală între straturi

În filmele laminate imprimate invers, stratul de cerneală se află între substrat și adeziv de laminare - stresul termic de la termoetanșarea se transmite prin laminat la interfață, în special atunci când adeziv de laminare are o rezistență termică mai mică.

Aplicații de retortă la temperatură înaltă

Sterilizarea retortei la 120-135°C pentru perioade îndelungate combină temperatura ridicată cu presiunea aburului - condiții mult mai severe decât etanșarea la căldură singură și necesită sisteme de cerneală specială pentru rezistența la retortă.

Sigilați zonele de margine și colț

Trecerea de la zonele etanșate la cele neetanșate la marginile etanșării concentrează efortul de forfecare în timpul separării fălcilor. Chiar și atunci când cerneala zonei de etanșare este reținută în timpul etanșării, zonele de margine sunt mai probabil să prezinte micro-delaminare la deschiderea pachetului.

Întrebări frecvente

Dacă cerneala trece testul de aderență la apă clocotită, înseamnă că va trece și testul de a etanșare la cald?

Nu neapărat - testele de aderență la apă clocotită evaluează stabilitatea legăturii cerneală-substrat sub stres termic și umiditate fără presiune mecanică. Etanșarea termică adaugă o componentă semnificativă de presiune care acționează simultan cu stresul termic. Acestea sunt moduri diferite de defecțiune și necesită o evaluare separată.

Zona de termoșare ar trebui să fie întotdeauna lipsită de cerneală?

Acolo unde designul ambalajului permite, menținerea zonei de etanșare fără cerneală este cea mai fiabilă abordare. În practică, acest lucru nu este întotdeauna realizabil cu modelul cu purjare completă - în aceste cazuri, sistemul de cerneală utilizat în zona de etanșare ar trebui să fie evaluat în mod specific pentru rezistența la etanșare și documentat în raportul cu condițiile de etanșare utilizate în producție.

Poate un lac de supraimprimare să protejeze stratul de cerneală din zona de etanșare de transfer de căldură?

Un lac de imprimare rezistentă la căldură aplicată peste cerneală în zona de etanșare poate crește rezistența termică prin adăugarea unui strat cu Tg mai mare deasupra cernelii. Eficacitatea depinde de proprietățile termice ale lacului, de aderența acestuia la tipul specific de cerneală și de compatibilitate cu condițiile de etanșare. Nu este o soluție universală, dar poate fi eficientă în aplicații specifice.

Este mai probabil transferul de cerneală pe anumite tipuri de substrat?

Da — substraturile care se înmoaie la temperaturi mai scăzute (unele poliolefine, polietilenă de joasă densitate) transmit mai multă energie termică stratului de cerneală în timpul etanșării, crescând riscul. Substraturile cu energie de suprafață mai mare și compatibilitate chimică mai bună cu liantul de cerneală oferă legături inițiale mai puternice, care sunt mai rezistente la slăbirea termică.

Cheie la pachet

Transferul de cerneală și delaminarea după etanșarea termică este sau eroare de aderență termomecanică, nu un defect de imprimare - cerneala a fost aplicată corect, dar legătura dintre cerneală și substratul nu a fost proiectată pentru a rezista la combinația de căldură și presiunea aplicată în timpul etanșării.

Testele de aderență în repaus nu prezic durabilitatea etanșării termice - temperatură și presiune împreună creează condițiile de eșec care nu sunt prezente în testele standard cu bandă sau frecare.
Liantul de cerneală Tg, densitatea de reticulare și chimia suprafeței substratului sunt variabile principale ale formulării pentru rezistența la termoetanșare.
Acoperirea cu cerneală a zonei de sigilare, temperatura de sigilare și timpul de păstrare sunt principalele variabile ale procesului.
Zonele de cerneală cu acoperire mare și marginile de etanșare sunt în mod constant locații cu cel mai mare risc pentru eșecul transferului de cerneală.

Întâmpinați transferul de cerneală, delaminare sau deteriorarea imaginii după sigilarea termică în ambalaje flexibile? Echipa noastră tehnică poate ajuta la evaluarea sistemului de cerneală și compatibilitatea proceselor pentru condițiile dvs. specifice de etanșare.