Cam Ambalaj Baskısında Mürekkep Yapışkanlığına Genel Bakış
Cam, plastik ve kağıt ürünlerinin yanı sıra kozmetikte en çok kullanılan ambalaj malzemelerinden biridir. Cam eşyalara baskı yapmak, cam alt tabakaya güçlü bir şekilde yapışan mürekkebin kullanılmasını gerektirir; böylece basılan mürekkep katmanının günlük kullanım sırasında soyulmaması veya çözünmemesi sağlanır.
I. Genel Bakış
1. Tanım
Camın birincil ürün olduğu bir baskı yöntemi.
2. Yüzey
Çeşitli cam ürünleri ve cam eşyalar.
3. Yazdırma Yöntemi
Serigrafi baskı (birincil yöntem).
Sebepler:
Cam yüzey pürüzsüz, sert ve kırılgandır; aşırı baskı basıncı uygulanamaz, bu da yumuşak-temaslı serigrafi baskıyı tek uygun seçenek haline getirir.
Cam genellikle baskıdan sonra fırınlamayı gerektirir ve serigrafi baskının en iyi sağladığı belirli bir mürekkep katmanı kalınlığı ve ısı direnci gerektirir.
Özellikler:Özel mürekkepler, uygun serigrafi baskı teknikleri ve gerekli-baskı sonrası işlemler (pişirme) kullanılması.
II. Yüzey Malzemesi
1. Yüzey
Cam, ham maddelerin eriyik duruma kadar ısıtılması ve daha sonra soğutulmasıyla yapılan amorf bir katıdır. Bileşen kimyasal bileşenleri arasında sabit bir orantılı ilişki yoktur. Ana hammaddeler belirli elementlerin oksitleridir, örneğin: SiO₂, Al₂O₃, Fe₂O₃, CaO, MgO, Na₂O, K₂O, PbO, B₂O₃, P₂O₅, vb.
Bu nedenle, cam baskıdaki temel zorluk, mürekkebin cam yüzeyine yapışmasını iyileştirmektir. Züccaciye üzerine yüksek-kaliteli baskı elde etmenin anahtarı, özel mürekkeplerin doğru şekilde seçilmesi, gerekli-sonraki işlemlerin yapılması ve uygun serigrafi baskı yöntemlerinin kullanılmasında yatmaktadır.
2. Cam Yüzeyin Basılabilirliği
Cam yüzey pürüzsüz ve hidrofilik olduğundan basılabilirlik zayıftır. Basılabilirliği arttırmak için oleofilik işlem gerektirir.
{0}Baskı öncesi işlem:Yüzey yağlayıcı işlemi → Geliştirilmiş lipofiliklik → Geliştirilmiş basılabilirlik.
3. Matbaa Mürekkebi
Cam eşya üzerine baskı yapabilmek için en önemli koşul, kullanılan mürekkebin cama güçlü yapışma özelliğine sahip olmasıdır. Ayrıca baskılı cam ürünlerdeki mürekkep tabakasının günlük kullanım sırasında soyulmaması veya çözünmemesi gerekir; bu da mürekkebin iyi bir kimyasal ve fiziksel dayanıklılığa sahip olması gerektiği anlamına gelir. Bu nedenle cam emayeleri veya cam rengi fritleri olarak da bilinen özel cam baskı mürekkeplerinin seçilmesi gerekir.
1) Kompozisyon
Cam baskı mürekkebine renkli frit de denir. Bir renklendiricinin düşük-erime- noktalı cam frit tozuyla karıştırılması ve öğütülmesi, ardından bunun bir bağlayıcı (sentetik reçine) ve organik çözücüler ile iyice karıştırılarak renk friti oluşturulmasıyla yapılır. Bu mürekkep türünün ara renkleri yoktur; tüm renkler spot renklerdir.
Renklendirici:Renklendirici, bir akının katılımıyla en az 500 derecelik sıcaklıklarda pişirilmelidir. Bu nedenle renklendiricinin düşük sıcaklıklarda ayrışmaması ve flux ile kolayca kimyasal reaksiyona girmeyen bir madde olması gerekmektedir.
Yaygın renklendiriciler şunları içerir:
Yeşil: Krom oksit veya akı içinde çözünmüş bakır oksit.
Mavi: Kobalt mavisi veya akı içinde çözünmüş kobalt oksit.
Sarı: Uranyum tuzları, kadmiyum sülfür.
Kahverengi: Demir oksit, manganez tuzları.
Kırmızı: Kurşun kromat, demir oksit, katı selenyum kadmiyum sülfit (%6-%7).
Siyah: Karışık demir kromat veya kobalt ve manganez tuzları veya iridyum oksit.
Beyaz: Kalay oksit, zirkonyum oksit, kaolin.
Akı:Akı, renkli fritin erime noktasını düşürür ve sıkı bir yapışma için pişirme sırasında yumuşatıcı cama nüfuz etmesine olanak tanır. Yaygın olarak kullanılan eriticiler arasında kurşun oksit ve bor oksit (düşük sıcaklıklarda iyi su direnci), titanyum oksit (asit-dirençli), zirkonyum oksit (alkali-dirençli) vb. yer alır. Akının en önemli özellikleri, erime noktasının ve termal genleşme katsayısının, basılan camınkine yakın olması gerektiğidir. Önemli bir uyumsuzluk, pişirme sonrasında soyulmaya neden olabilir.
Bağlayıcı:Cam emayesi toz halinde olduğundan "silecek yağı" ile karıştırılarak baskı macunu oluşturulur. Yazdırmayı kolaylaştırmak ve yazdırma sonrasında çizgi bulanıklığını önlemek için silecek yağı kullanımı en aza indirilmelidir. Baskılı cam eşya pişirme için fırına girmeden önce, silecek yağının bir kısmı buharlaşır, geri kalanı ise pişirme sıcaklığına ulaşmadan tamamen buharlaşmalıdır. Mürekkep bağlayıcı esas olarak sentetik reçinelerden ve organik çözücülerden oluşur. Bağlayıcının temel gereksinimi, cam malzemesi eridiğinde kalıntılardan kaçınmak için buharlaşmayı, süblimleşmeyi ve yanmayı düşük sıcaklıklarda tamamlayabilmesidir. Aksi halde yazdırılan yüzey kabarabilir ve pürüzsüzlüğünü kaybedebilir.
Hazırlık, önce akı ve renklendiricinin eşit şekilde karıştırılmasını (akı: %85-%94, renklendirici: %6-%15) ardından karışıma uygun miktarda bağlayıcının yavaş yavaş eklenmesini ve baskı için uygun viskoziteye sahip bir macun halinde karıştırılmasını içerir.
2) Sınıflandırma
İki-bileşenli reaktif mürekkep:Kullanmadan önce karıştırılan iki ayrı olarak saklanan bileşenden oluşur. Kozmetik şişeler için uygundur.
Cam rengi fritleri:Pişirme sıcaklığına göre sınıflandırılır:
Düşük-sıcaklık friti(pişirme sıcaklığı ~550 derece): Daha düşük baskı kalitesi gereksinimi olan ince cam eşyalar ve cam ürünler için kullanılır.
Orta-sıcaklık friti(ateşleme sıcaklığı. ~580 derece): Bardak, sofra takımı, kozmetik şişeleri ve genel cam baskıda yaygın olarak kullanılır. Düşük sıcaklıktaki fritlerden-daha iyi kimyasal direnç sunar.
Yüksek-sıcaklık friti(ateşleme sıcaklığı ~600 derece): Asit, alkali ve hidrojen sülfite karşı daha güçlü bir dirence sahiptir, bu da onu içecek şişeleri için en uygun hale getirir.
Forma göre sınıflandırma:
Frit yapıştırın:Uzun süre depolandığında çökelebilir ve sertleşerek kullanılamaz hale gelebilir.
Toz frit:Sprey baskı için macun haline getirilebilir. İsrafı önleyerek miktar ve tonun serbestçe ayarlanmasına olanak tanır.
Termoplastik frit:Oda sıcaklığında katı ve mumsu, 75-80 dereceye kadar ısıtıldığında macun kıvamına gelir ve baskı anında katılaşır. Isıtılıp eritilirken basılmıştır.
Emaye parlak frit (Çatlak sır):Desen üzerinde buz-çatırtı efekti oluşturur.
Baskı özelliklerine göre sınıflandırma:
Termoplastik mürekkep:Bağlayıcıda termoplastik reçineler veya balmumu bulunur; Oda sıcaklığında katı halde, baskı için macun kıvamına gelinceye kadar ısıtılıyor.
Altın, gümüş sıvıları ve altın macunu:Mürekkep bağlayıcıya çeşitli metal organik bileşiklerin eklenmesiyle yapılır.
Emaye parlak pigmenti:Cam üzerine baskı yapıldıktan ve havada-kurutulduktan sonra, frit tamamen kurumadan fazla pigment dış kuvvetle uzaklaştırılır.
Yanardöner frit:Kalay, bizmut vb. organik maddeler içeren cam pigmentlerinin sıvı bir bağlayıcıya eklenmesiyle elde edilen mürekkep.
3) Kalite Gereksinimleri
① Uygun pişirme (erime) sıcaklığı.
② Pişirmeden sonra emaye tabakası asit, alkali ve suya karşı yeterli dirence ve çözünmezliğe sahip olmalıdır.
③ Renkli frit, kolay baskı için uygun viskoziteye sahip olmalıdır.
④ Pişirmeden sonra, basılan renkli frit soyulmamalı veya kabarmamalıdır.
III. Yazdırma Süreci
1. Önemli Noktalar
Çökelmeyi önlemek için mürekkebi oda sıcaklığında (20-23 derece) saklayın.
Tiner ekleyerek ve düşük-hızlı bir karıştırıcı kullanarak viskoziteyi ayarlayın.
Viskoziteyi standart sıcaklıkta (21 derece) ölçün.
Seyreltme ve karıştırma işleminden sonra, karıştırma sırasında oluşan kabarcıkları ortadan kaldırmak için mürekkebi (süspansiyonu) 30 dakika bekletin.
Cam temiz, kuru ve baskı odasıyla aynı sıcaklıkta olmalıdır.
Renk farklılıklarını önlemek için her zaman camın aynı tarafına (kalaylı tarafa veya-kalaysız tarafa) yazdırın.
Tutarlılığı sağlamak için baskı kalınlığını ölçün; varyasyonlar renk değişikliklerine neden olabilir.
Tozun yapışmasını önlemek için baskıdan hemen sonra kurulayın.
Üst baskı için, ikinci rengi yazdırmadan önce camın oda sıcaklığına dönmesini bekleyin.
2. Yaygın Sorunlar
Pişirmeden sonra zayıf yapışma
Neden:-Ateşleniyor.
Karşı önlem: Ateşleme sıcaklığını/süresini artırın.
İğne delikleri
Neden: Ekran tıkanması.
Karşı önlem: Tiner ekleyin, daha yavaş-kuruyan solvente geçin.
Neden: Kirlenme.
Karşı önlem: Camı temiz tutun.
Kabarcıklar
Sebep: Çökelmeden karıştırma, solvent değişimi.
Düşük opaklık
Neden: İnce baskı katmanı.
Karşı önlem: Baskı kalınlığını artırın.
Neden: Mürekkepte yetersiz frit içeriği.
Karşı önlem: Daha az tiner ekleyin.
Neden: Mürekkepte yetersiz pigment.
Karşı önlem: Mürekkebi değiştirin.
Ateşlemeden sonra donuk mürekkep
Neden:-Ateşleniyor.
Karşı önlem: Ateşleme sıcaklığını/süresini artırın; daha düşük-ateşleme-sıcaklıklı mürekkebe geçin.
Çatlama
Neden: Cam ve mürekkep arasındaki termal genleşme katsayısındaki uyumsuzluk.
Karşı önlem: Mürekkebi veya camı değiştirin.
Renk değişimi
Neden: Teneke tarafa basılmış mürekkep; farklı cam bileşimi.
Karşı önlem: Hava tarafına yazdırın; aynı bileşime sahip bardak kullanın.
Sebep: Pişirme sıcaklığındaki değişiklik.
Karşı önlem: Sabit sıcaklığı koruyun.
Sebep: Fırın atmosferi sorunu.
Karşı önlem: Havalandırmayı iyileştirin.
3. Züccaciye Baskısı
Esas olarak silindirik ve konik biçimli nesnelere, çoğunlukla kavisli yüzeyli serigrafi baskı makineleri kullanılarak yapılan baskıyı ifade eder. Plaka yapımında öncelikle doğrudan ve dolaylı yöntemler kullanılır ve çoğunlukla metal elekler kullanılır. Orta/yüksek-çoklu-renkli yazdırma için dolaylı yöntem tercih edilir. İnce şablonların tercih edildiği altın baskı haricinde, genellikle cam eşyalar için kalın film şablonları kullanılır.
Yüzey:Kavisli yüzeyli serigrafi baskı makineleri kullanılarak silindirik ve konik formlu nesneler.
1) Cam Yüzey İşlemi
Cam, iyi kimyasal stabiliteye sahip, pürüzsüz, sert bir yüzeye sahip ve çoğunlukla şeffaf olan inorganik bir malzemedir. Mürekkebin içindeki organik sentetik reçine bağlayıcılarla minimum düzeyde bağlanma kuvvetine sahiptir ve temel yapışma ve dayanıklılık gereksinimlerini karşılayamaz.
Amaç:İlk olarak yüzey kaplamalarını ve kirleticileri gidermek için; ikincisi, yüzey aktivitesini ıslanma ve bağlanmayı destekleyecek şekilde değiştirmek.
2) Plaka Yapımı:
Fotomekanik yöntemleri kullanır (doğrudan ve dolaylı).
Seçilen mürekkep ve yazdırma nesnesine göre ekran ağını seçin.
Alt tabaka şekli ve baskı gereksinimlerine göre baskı ekipmanını seçin ve özel ekran çerçeveleri ve alt tabaka destek cihazları üretin.
3) Baskı Ekipmanları
Alt tabaka şekline göre uygun serigrafi ekipmanını seçin. Cam yüzeyler düz ve kavisli tiplerde gelir.
Kavisli cam nesneler çoğunlukla silindirik ve koniktir.
İçinsilindiriknesneler: Ekran ve alt tabaka arasındaki tahrik mekanizmasına göre sürtünme tahrikli ve pozitif tahrik türlerine ayrılan silindirik kavisli yüzeyli ekran yazıcılarını seçin.
İçinkoniknesneler: Konik kavisli yüzeyli serigrafi yazıcıları seçin.
4. Fikstür ve Silecek Paralelliğini Hizalama Yöntemi
Bağlantı elemanının düz olduğunu doğruladıktan sonra, sileceği, bağlantı elemanına hemen temas edecek bir konuma ayarlayın.
Tespit elemanı ile silecek arasına bir parça kopya kağıdı (fikstürle aynı genişlikte) yerleştirin. Hafif bir baskı uygulayın ve kağıdı iki elinizle yavaşça sileceğin hareket yönünde çekin.
Çekme sırasında eşit olmayan çekme kuvveti tespit edilirse vidaları ayarlayın ve çekme kuvveti eşitlenene kadar 2. adımı tekrarlayın.
5. Ekran Tutucu ile Fikstür Arasındaki Boşluğu Ayarlama Yöntemi
Armatürü ekran tutucunun altına taşıyın.
Armatürün sağ tarafına istenilen aralık kalınlığında bir ayar sacı yerleştirin. Elek tutucunun alt yüzeyinin yüksekliğini, ayar sacının üst kısmı ile aynı hizada olacak şekilde ayarlayın.
Benzer şekilde armatürün sol tarafına bir ayar sacı yerleştirin ve ekran tutucunun yüksekliğini buna göre ayarlayın.
Doğrulama için 2-3. adımları tekrarlayın.
6. Mürekkep Doğrulama Noktaları
Bitmiş ürünün katman yapısını kontrol ederek yapışmanın-sorunsuz olduğunu doğrulayın.
Mürekkebin opaklığı doğrulandı mı?
Mürekkep seyreltme viskozitesinin işlenebilirlik ve görünüm üzerindeki etkisi dikkate alındı mı?
Kurutma sıcaklığı prosesin işlenebilirliği ve yapışması dikkate alınarak ayarlandı mı?
Mürekkep reçinesi ve malzemeleri verimlilik dikkate alınarak seçildi mi?
Doğal kurutmanın gerekliliği ve süresi doğrulandı mı?
Mürekkep reçinesi ve malzemeleri müşteri gereksinimlerini karşılıyor mu (zararlı maddeler içermiyor)?
Mürekkebi karıştırırken açıldıktan sonraki raf ömrüne, seyrelmeye, portakal kabuğu etkisine, iğne deliklerine ve diğer görünüm kusurlarına dikkat edin.
Mürekkep partikül çapını göz önünde bulundurun ve filtrelemenin gerekliliğini doğrulayın.
IV. Serigrafi Baskı Süreçleri
1. Düz Cam Serigrafi Baskı
2. Sıcak Serigrafi Baskı Süreci
Cam sıcak serigrafi mürekkebinde kullanılan bağlayıcı oda sıcaklığında katıdır. Baskı sırasında ekranın ısıtılması bağlayıcıyı eriterek frit rengi tozunu eşit bir şekilde sıvı bir duruma dağıtır. Mürekkep cama aktarıldıktan hemen sonra katılaşarak bir film haline gelir.
Sıcak serigrafi baskı için ekran elektrik akımı veya kızılötesi yoluyla ısıtılabilir.
Cam sıcak baskı için paslanmaz çelik elekler, soğuk baskı için olanlardan daha incedir, genellikle 200-250 mesh.
Sıcak baskı başlamadan önce mürekkebin sıcaklık-kontrollü bir elektrikli fırında eritilmesi gerekir. Erimiş mürekkep ekrana uygulanmadan önce eşit şekilde karıştırılmalıdır. Optimum sonuçlar için atölye sıcaklığının 10 derecenin altında olmaması ve camın aynı sıcaklıkta, temiz ve kuru olması gerekir.
3. Düzensiz-Şekilli Cam Ürünler için Çıkartma Baskısı
1) Sıradan Günlük-Züccaciye Ekran Baskılı Çıkartmalar Kullanın
Bu tür öğeler için süreç, şekillendirme ve çıkartma pişirmeyi içerir. Dekoratif desen etkisi ancak pişirildikten sonra elde edilir.
Çıkartma, halihazırda-oluşturulmuş cam eşyanın yüzeyine uygulandığından, pişirme sırasında deformasyonu önlemek için, çıkartma pigmentlerinin pişirme sıcaklığı, cam eşyanın yumuşama sıcaklığını, genellikle 550–600 dereceyi aşmamalıdır.
Züccaciye şeffaftır. İnce baskılı mürekkep filmi zayıf renk efektine neden olurken, kalın, katı katman canlı, göz alıcı ve parlak renkler üretir. Serigrafi baskı bu özelliğe sahip çıkartmalar üretir. Kalın serigrafi-baskılı katman daha fazla pigment içerir. Mürekkep formülasyonunda bağlayıcı oranı daha küçük, pigment ise daha fazladır. Serigrafi pigmentleri iyi bağlanma özelliklerine sahiptir, pişirildikten sonra yoğun camsı bir yapı oluşturur ve parlak, parlak çıkartmalarla sonuçlanır.
Sıradan günlük-kullanılan cam eşya çıkartmaları için pişirme işlemi, önce çıkartmanın uygulanmasını, ardından fırında pişirilmesini içerir. Çıkartma kuruduktan sonra ürün fırına yüklenebilir ve istenilen sıcaklıkta pişirilebilir. Ön ısıtma/karbonizasyon aşamasında sıcaklık artışı çok hızlı olmamalıdır.
2) Özel Günlük-Kullanım Gereçleri Çıkartmaları
Bu çıkartmalar şekillendirmeden önce düz cam levhalar üzerinde kullanılır. Çıkartma modelinin pişirilmesi, cam eşyanın şekillendirilmesiyle eş zamanlı olarak gerçekleşir ve her ikisi de tek adımda tamamlanır. Düz cam levha yüksek sıcaklıkta yumuşadığında ve şekillendirilmiş bir ürün oluşturmak üzere bir kalıba battığında, dekoratif desen de fırınlanır.
Sıradan çıkartmalardan farklı olarak pigmentlerin pişme sıcaklığı camın yumuşama sıcaklığına uygun olmalıdır.
V. Ateşleme
1. Amaç
Mürekkebin cam yüzeye sıkı bir şekilde yapışmasını sağlamak, mürekkep katmanının pürüzsüz, canlı renkli ve parlak olmasını sağlamak.
2. Etkileyen Faktörler
Sıcaklık, dağıtım, pişirme süresi. Pişirme sıcaklığı ve süresi öncelikle cam malzemesinin erime sıcaklığına ve cam ürününün yumuşama sıcaklığına bağlıdır.
Tipik Ateşleme Sıcaklığı Eğrisi:
20–100 derece: Fırına girdikten sonra cam malzemesi büyük ölçüde değişmeden kalır.
100–200 derece: Çözücüdeki uçucu bileşenler buharlaşmaya başlar.
200–500 derece: Çözücü daha da buharlaşır, yanma/karbonizasyona uğrar ve gazlaşarak tamamen yok olur.
500–580 derece : Fritte düşük-ergiyen cam erimeye başlar ve cam alt tabakanın yüzeyi hafifçe yumuşar.
580–600 derece : Düşük-ergiyen cam malzemesi tamamen erir, renklendirici pigment rengini geliştirir, cam alt tabaka yüzeyi yumuşar ve renkli cam malzemesiyle birleşir ve renk çok canlı hale gelir.
620–520 derece: Cam ürün için gerilim giderme sıcaklığı.
520–20 derece : Cam ürün yavaş yavaş soğuyarak pişirme işlemini tamamlar.
4. Kilit Noktaları İşleyin
Pişirme fırını içindeki sıcaklığı, ısıtma süresini ve soğutma hızını kontrol edin.
Ateşleme sıcaklığı:Yaklaşık 600 derece, cam ürünün yumuşama sıcaklığına hemen hemen eşittir.
Ateşleme süresi:En az 1 saat, cam pigment mürekkebi erimeden önce solventin tamamen yanmasını sağlar.
Soğutma hızı:Uygun tavlamaya uygun olmalıdır.
5. Önlemler
Cam fritleri ağır metal oksitler (kurşun, krom, kadmiyum, arsenik, bor vb.) içerir. Sızıntıyı önlemek için mürekkepteki ağır metal içeriği kontrol edilmelidir. Yiyecek/içecek cam eşyaları üzerine baskı için, düzenlemeler genellikle kapların/bardakların iç yüzeyine ve ağzının belirli bir aralık altına baskı yapılmasını yasaklar.
6. Ekipman
Pişirim Fırını
Bileşenler: Isı kaynağı, gaz kontrol vanası, ısıtma/ateşleme odası, otomatik sıcaklık kontrol cihazı ve ürün taşıma bandı.