Potiskování

11.3.3 Potiskování

Ing. Miloš Sova, CSc.

Vytváření barevných efektů podle zadání je předmětem povrchových úprav, které jsou společně zahrnovány pod pojem potiskování. Protože se potiskování plastů od potiskování tradičních materiálů, jako je papír nebo textil, dosti liší, jsou v této kapitole podrobněji rozebrány především rozdílné vlastnosti a jejich dopad na praktické provedení.

Předúprava povrchu pro potiskování

Plasty jsou materiály ve většině případů s kompaktním neporézním povrchem, jsou nenasákavé, obtížně rozpustné v rozpouštědlech a vykazují rozdílnou povrchovou energii. To ovlivňuje nejen volbu materiálů pro potisk, ale také způsob cílené změny charakteru povrchu před potiskováním.

Platí základní pravidlo, že pro dobré smáčení a adhezi k pevnému povrchu polymeru při jakémkoliv nanášení, tedy také při potiskování, lepení aj., musí být povrchové napětí povrchu polymeru minimálně o 10 mN/m (dříve dyn/cm) větší než povrchové napětí použité kapaliny, tj. rozpouštědla, barvy, smáčedla aj. Např. barvy nebo adheziva na bázi vody mají vyšší povrchové napětí, než je povrchová energie povrchu polyethylénu, proto nemohou smáčet povrchy na bázi tohoto polymeru. Povrch proto musí být změněn nebo upraven tak, aby byl smáčivý vodou (technologickou a materiálovou změnu vylučujeme). V tabulkách jsou uvedeny typické hodnoty povrchových energií vybraných polymerů a rozpouštědel. Současně jsou uvedeny hodnoty polarity, která je vyjádřena jako podíl polární složky povrchové energie k celkové povrchové energii. Polární složka je tvořena interakcemi dipólů v makromolekulách.

Povrchové napětí vybraných polymerů:

Povrchové energie rozpouštědel:

Metody předúpravy a její hodnocení

Pro hodnocení stupně úpravy povrchu se používá řada metod. Nejjednodušší a v praxi nejpoužívanější jsou testovací tužky či pera, která jsou dodávána s různými hodnotami povrchového napětí. Pro hodnocení úpravy polyethylénu jsou běžně používána pera s hodnotou 38 mN/m pro rozlišení, zda úprava byla, nebo nebyla provedena. Přesnější metody, podle DIN 53364 nebo ASTM 2578-84, stejně jako tužkové metody jsou založeny na principu, že směsi formamidu s glykolmonoethylétherem vykazují rozdílné hodnoty povrchového napětí. Pokusem se stanovuje ta koncentrace, při níž po aplikaci na hodnocený povrch nedojde k tvorbě izolovaných kapek zkušební kapaliny, ale naopak k tvorbě souvislého filmu.

Pro snazší identifikaci jsou zkušební kapaliny zbarveny. Obvykle jsou dodávány v sadě 12 roztoků o následujících hodnotách povrchového napětí: 34, 36, 38, 39, 40, 42, 44, 46, 48, 50, 52 a 56 mN/m; tato sada postačuje k základnímu stanovení povrchového napětí. Při měření je nutno počítat s toxicitou složek. Přesnější z uváděných metod je ta, kdy se zkušební kapalina nanáší štětečkem.

Druhá metoda, kdy se k nanesení používá chomáč vaty, nezaručuje rovnoměrnou vrstvu nánosu kapaliny. Nejpřesnější měření pak poskytují metody, které vycházejí z měření kontaktního úhlu mezi kapkou kapaliny a povrchem polymeru a metody používající tenzometry.

Požadovaná kvalita se pro jednotlivé technologie liší a tomu musí odpovídat i zvolené metody úpravy povrchu a jejich energetická náročnost. Upřesníme to na příkladu PE-LD. Následující přehled uvádí požadované hodnoty povrchového napětí pro nízkohustotní polyethylén PE-LD při různých způsobech potiskování či nanášení barev.

Požadovaná hodnota povrchového napětí PE-LD při:

• potiskování rozpouštědlovými barvami 40-42 mN/m,

• potiskování vodorozpustnými barvami 46-48 mN/m,

• nanášení v závislosti na metodě 44-54 mN/m,

• laminaci vodorozpustnými adhezivy 54-56 mN/m,

• laminaci rozpouštědlovými adhezivy 46-48 mN/m.

Použitá aditiva mohou také ovlivnit účinnost povrchové úpravy, platí to především u kluzných činidel na bázi amidů mastných kyselin a u některých antistatických přísad a protiblokovacích činidel. Úroveň povrchové úpravy s časem klesá nejvíce u aditivovaných typů, proto je vhodné, není-li další technologická operace zařazena bezprostředně po úpravě, se o její úrovni přesvědčit.

Prakticky většina metod úpravy povrchových vlastností vedoucích ke změně povrchového napětí je založena na chemické změně charakteru povrchu, tj. jeho oxidaci, dosahované buď chemicky nebo častěji energetickými metodami. Výjimkou je mechanické drásání, při němž však jde spíše o odstranění znečistěné povrchové vrstvy.

Úprava plamenem

Podstata tohoto způsobu spočívá v ožehnutí povrchu plastu oxidačním plamenem o teplotě 700-900 ⁰C. Moderní systémy oxidace povrchu plamenem jsou běžné i s inovacemi, jako jsou elekronické řízení spalování, plynné zdroje (přírodní plyn, svítiplyn, propan-butan), stlačený vzduch, systém distribuce…