Co je tištěný kompozitní film? Praktický průvodce typy, použití a výběr

Co přesně je tištěný kompozitní film?

Tištěná kompozitní fólie je vícevrstvý flexibilní materiál vyrobený spojením dvou nebo více jednotlivých fóliových substrátů dohromady – z nichž alespoň jeden nese tištěnou grafiku, text nebo povrchové vzory – za účelem vytvoření jediné jednotné struktury s kombinovanými funkčními a estetickými vlastnostmi. Na rozdíl od jednoduché jednovrstvé potištěné fólie čerpá kompozitní fólie ze silných stránek každé jednotlivé vrstvy: jedna vrstva může poskytnout potisknutelný povrch, další poskytuje bariérové ​​vlastnosti proti vlhkosti nebo kyslíku a třetí dodává mechanickou pevnost nebo tepelnou svařitelnost. Výsledkem je materiál navržený tak, aby splňoval požadavky, které by žádný jednotlivý typ fólie sám o sobě nedokázal splnit.

Tisk v tištěné kompozitní fólii se téměř vždy aplikuje na vnitřní vrstvu před laminací, což znamená, že inkoust je vložen mezi vrstvy substrátu a je chráněn před otěrem, chemikáliemi a vystavením okolnímu prostředí. Tato technika – známá jako reverzní tisk nebo tisk s pastmi – je to, co dává vysoce kvalitnímu flexibilnímu obalu ostrou a odolnou grafiku, která se při přepravě nebo na policích nepoškrábe ani nevybledne. Vnější povrch zůstává hladký, lesklý nebo matný v závislosti na konečné úpravě a zcela bez inkoustu.

Jak se vyrábí tištěná kompozitní fólie

Výroba tištěné kompozitní fólie zahrnuje dvě hlavní fáze: tisk a laminaci. Pochopení obou pomáhá kupujícím a specifikátorům činit informovaná rozhodnutí o kvalitě, nákladech a kompatibilitě s jejich požadavky na konečné použití.

Fáze tisku

Většina tištěné kompozitní fólie jsou vyráběny rotačním hlubotiskem nebo flexotisku na válečkovém lisu. Rotační hlubotisk je dominantním procesem pro velkoobjemové obalové aplikace, protože poskytuje výjimečnou konzistenci barev, reprodukci jemných detailů a velmi vysoké rychlosti tisku – často přesahující 300 metrů za minutu. Každá barva je nanášena rytým válcem, který přenáší inkoust přímo na filmový substrát. Flexografický tisk, i když je o něco méně schopný v jemných detailech, používá fotopolymerové desky a je ekonomičtější pro kratší tiskové náklady a pro filmy s hrubší grafikou.

Digitální tisk na kompozitní fólie v posledních letech rychle rostl, zejména u malosériových zakázkových zakázek, prototypů a personalizovaných obalů. I když se ještě nemůže rovnat rychlosti nebo ceně za jednotku hlubotisku při velkých objemech, digitální inkoustový tisk umožňuje variabilní data, rychlé změny designu a nulové náklady na desky, takže je atraktivní pro značky, které vyžadují časté aktualizace uměleckých děl nebo malosériové speciální operace.

Fáze laminace

Jakmile je tisk dokončen, potištěný substrát je spojen s jednou nebo více dalšími vrstvami filmu prostřednictvím procesu laminace. Tři nejpoužívanější metody laminace jsou laminace za sucha, laminace bez rozpouštědel a laminace vytlačováním. Při suché laminaci se na potištěnou fólii nanese lepidlo na bázi rozpouštědla, rozpouštědlo se odpaří v sušárně a fólie potažená lepidlem se potom setře spolu s druhým substrátem za tepla a tlaku. Laminace bez rozpouštědel se řídí stejným principem, ale používá 100% pevné lepidlo bez rozpouštědla, díky čemuž je rychlejší, má nižší emise VOC a je stále více preferována pro balení potravin. Extruzní laminace nataví polymerní pryskyřici – nejčastěji polyethylen – přímo na vrstvy filmu a spojí je bez samostatného lepidla. Tato metoda je nákladově efektivní pro velkoobjemové konstrukce a běžně se používá, když jednou z vrstev musí být tmel nebo bariérová pryskyřice.

Běžné kombinace substrátů u tištěných kompozitních fólií

Výběr substrátových vrstev v potištěné laminované kompozitní fólii se řídí požadavky na konečné použití. Používají se různé kombinace v závislosti na tom, zda je prioritou bariérová ochrana, mechanická pevnost, optická čirost, tepelná odolnost nebo cena. Níže uvedená tabulka uvádí nejběžnější struktury substrátů a jejich typické aplikace.

Odvětví a aplikace, které se spoléhají na tištěný kompozitní film

Tištěná kompozitní fólie je dnes jedním z nejuniverzálnějších průmyslových materiálů. Díky kombinaci schopnosti vizuální komunikace a funkčního výkonu je nepostradatelný v celé řadě odvětví.

Balení potravin a nápojů

Toto je zdaleka největší trh pro tištěné vícevrstvé kompozitní fólie. Potravinářský průmysl vyžaduje obaly, které současně komunikují identitu značky, poskytují bariérovou ochranu proti kyslíku a vlhkosti, odolávají mechanickému namáhání při plnění, těsnění a distribuci a splňují bezpečnostní předpisy pro styk s potravinami. Stojací sáčky, polštářové sáčky, obalové obaly, sáčky se čtyřmi těsněními a retortové sáčky jsou všechny vyráběny z potištěných kompozitních fólií. Potištěná vrstva nese značku produktu, nutriční informace, čárové kódy a regulační značení, zatímco funkční vrstvy chrání čerstvost a prodlužují trvanlivost.

Farmaceutické a lékařské obaly

Potištěné kompozitní fólie se široce používají při uzavírání blistrových obalů, sáčkových baleních pro jednorázové léky, sáčkových baleních pro zdravotnické prostředky a sterilních bariérových systémech. Ve farmaceutických aplikacích musí kompozitní struktura poskytovat výjimečnou vlhkost a kyslíkovou bariéru, aby chránila účinnost produktu, odolávala propíchnutí a roztržení, byla kompatibilní se sterilizačními procesy tam, kde je to požadováno, a nést přesné tištěné pokyny k dávkování, čísla šarží a regulační značky. Kompozitní struktury na bázi fólie – jako je PET/AL/PE nebo papír/AL/PE – se v tomto sektoru nejčastěji používají kvůli jejich téměř úplným bariérovým vlastnostem.

Osobní péče a kosmetika

Šamponové sáčky, sáčky na obličejové masky, obaly na vlhčené ubrousky, kosmetické sáčky na vzorky a lamináty trubek jsou všechny vyráběny z potištěných kompozitních flexibilních fólií. V tomto sektoru je vizuální přitažlivost tištěné vrstvy obzvláště kritická – k odlišení produktů na regálech se běžně používají kovové povrchové úpravy, holografické efekty, matné povrchy a úpravy s vysokým leskem. Kompozitní filmové struktury používané v obalech pro osobní péči musí také odolávat chemickému obsahu produktů, které obsahují, včetně povrchově aktivních látek, olejů, alkoholů a extrémních hodnot pH.

Průmyslové a zemědělské aplikace

Kromě spotřebitelského balení se tištěné kompozitní fólie používají v průmyslových aplikacích včetně tištěných parotěsných zábran ve stavebnictví, tištěných geomembránových vložkách s identifikačním značením, dekorativních povrchových fólií pro lamináty na nábytek a podlahy, zemědělské mulčovací fólie s tištěným značením zón a tištěné identifikační fólie pro vedení kabelů a drátů. V těchto aplikacích tisk slouží spíše k funkčnímu nebo identifikačnímu účelu než k marketingovému a kompozitní struktura je navržena především pro trvanlivost, odolnost vůči UV záření a rozměrovou stabilitu při namáhání.

Klíčové vlastnosti výkonu, které je třeba zadat při objednávání tištěné kompozitní fólie

Při získávání tištěných kompozitních fólií pro konkrétní aplikaci je nezbytné jasně sdělit své požadavky na výkon, spíše než jednoduše specifikovat strukturu substrátu jménem. Stejná struktura filmu může být vyrobena s výrazně odlišnými výsledky v závislosti na výběru lepidla, hmotnosti povlaku, kvalitě filmu a použitých procesních kontrolách. Následující vlastnosti by měly být výslovně definovány v jakékoli technické specifikaci nebo objednávce:

• Rychlost přenosu kyslíku (OTR): Měřeno v cc/m²/den udává, kolik kyslíku projde strukturou filmu za 24 hodin. Pro produkty citlivé na kyslík, jako je káva, uzeniny a léčiva, je vyžadována velmi nízká OTR – často pod 1 cc/m²/den. Fólie a metalizované vrstvy jsou primárními prostředky, jak toho dosáhnout.
• Rychlost přenosu vodní páry (WVTR): Měřeno v g/m²/den definuje odolnost fólie vůči prostupu vlhkosti. Produkty náchylné na vlhkost – jako jsou sušenky, prášky a šumivé tablety – vyžadují nízké WVTR, aby se zabránilo spékání, změkčení nebo degradaci.
• Síla těsnění a počáteční teplota těsnění: U obalových aplikací musí být vlastnosti tepelného spoje nejvnitřnější vrstvy kompatibilní s uzavíracím zařízením plnicí linky. Pevnost těsnění se měří v N/15 mm a počáteční teplota těsnění určuje, jak rychle může těsnění na výrobní lince probíhat.
• Pevnost spojení mezi vrstvami: Delaminace vrstev kompozitní fólie – buď při skladování, během plnění nebo při používání – je kritickým způsobem selhání. Pevnost spojení mezi vrstvami, měřená v N/15 mm odlupovací zkouškou, by měla splňovat minimální prahovou hodnotu definovanou pro danou aplikaci. Pro balení potravin je obvykle vyžadována pevnost spojení nad 1,5 N/15 mm; pro aplikace v náročných podmínkách může být zapotřebí 3 N/15 mm nebo vyšší.
• Přesnost registrace tisku: U vícebarevně potištěných kompozitních fólií s přísnými požadavky na registraci – jako je jemný text, QR kódy nebo složité návrhy značek – by měla být přijatelná tolerance registrace uvedena v milimetrech. Hlubotisk obvykle dosahuje soutisku ±0,3 mm až ±0,5 mm ve výrobních sériích.
• Celková tloušťka filmu a tolerance: Tloušťka přímo ovlivňuje tuhost, tvarovatelnost a objem náplně hotového obalu. Specifikujte jmenovitou tloušťku v mikronech (µm) a přijatelný rozsah tolerance, který je typicky ±5 % až ±10 % pro většinu kompozitních fólií.
• Shoda s potravinami: Pokud bude fólie v přímém nebo nepřímém kontaktu s potravinami, uveďte příslušné regulační normy – jako je nařízení EU 10/2011, FDA 21 CFR nebo GB 9685 v Číně – a požadujte od dodavatele prohlášení o shodě (DoC), které potvrzuje, že struktura kompozitní fólie splňuje všechna příslušná omezení migrace a látek.

Tištěná kompozitní fólie vs. jednovrstvá tištěná fólie: Kdy zvolit kterou

Ne každá aplikace vyžaduje kompletní kompozitní filmovou strukturu. Pro některá použití je zcela adekvátní a nákladově efektivnější jednovrstvý potištěný film – jako je potištěný BOPP nebo potištěný PET. Pochopení toho, kde kompozitní konstrukce přidává skutečnou hodnotu, zabraňuje nadměrné specifikaci a zbytečným nákladům.

Jednovrstvá potištěná fólie je vhodná tam, kde není kritická bariérová účinnost, kdy aplikace nevyžaduje tepelné utěsnění, kdy potištěný povrch nepotřebuje ochranu před otěrem nebo chemikáliemi a kdy bude fólie používána v prostředí s nízkým namáháním. Příklady zahrnují potištěné smrštitelné obaly pro etiketování lahví, potištěné přebaly pro účely vystavení a dekorativní povrchové fólie používané pod dodatečnými ochrannými povlaky.

Potištěná kompozitní fólie je nezbytná, pokud balený produkt vyžaduje ochranu před kyslíkem, vlhkostí nebo světlem; když naplněný obal musí odolat mechanickému namáhání během plnění, přepravy a maloobchodní manipulace; když je třeba tištěnou grafiku plně chránit před kontaktem s obsahem nebo vnějším otěrem; nebo když obal musí fungovat jako hermetická bariéra pro zachování sterility nebo čerstvosti. V těchto situacích jsou dodatečné náklady na kompozitní konstrukci – které obvykle zvyšují 15 % až 40 % oproti jednovrstvé potištěné fólii v závislosti na složitosti struktury – plně odůvodněny dodaným funkčním výkonem.

Trendy udržitelnosti u tištěných kompozitních fólií

Tradiční tištěné kompozitní fólie vyrobené z kombinací odlišných materiálů – jako je PET/AL/PE nebo BOPP/VMPET/PE – je obtížné nebo nemožné recyklovat, protože spojené vrstvy nelze na konci životnosti ekonomicky oddělit. Jedná se o významnou výzvu v oblasti udržitelnosti a obalový průmysl na to reaguje vlnou inovací zaměřených na zachování funkčnosti kompozitní fólie a zároveň na zlepšení recyklovatelnosti po skončení životnosti.

Monomateriálové kompozitní struktury

Jedním z nejvýznamnějších pokroků v udržitelné tištěné kompozitní fólii je posun směrem k monomateriálovým strukturám – laminátům, ve kterých jsou všechny vrstvy vyrobeny ze stejné rodiny polymerů, typicky polyethylenu (PE) nebo polypropylenu (PP). Například celo-PE kompozitní fóliovou strukturu (jako je MDO-PE / PE tmel) lze potisknout, laminovat a použít ve flexibilních obalech, přičemž je kompatibilní s recyklovanými polyetylenovými toky. Hlavní spotřebitelské značky oznámily, že se zavázaly v nadcházejících letech převést svá portfolia flexibilních obalů na monomateriálové struktury, což povede k silnému růstu v tomto segmentu.

Tiskařské inkousty na vodní bázi a bez rozpouštědel

Inkousty používané v tištěných kompozitních filmech tradičně obsahovaly nosiče na bázi rozpouštědel, které vyžadovaly sušicí pece a generovaly emise VOC. Existuje silný průmyslový trend směrem k inkoustům na vodní bázi a inkoustům vytvrditelným energií (UV nebo elektronovým paprskem), které snižují nebo eliminují emise rozpouštědel, zlepšují bezpečnost pracovníků a v některých případech zlepšují recyklovatelnost potištěného filmu tím, že se vyhýbají inkoustům, které kontaminují toky recyklované polymery. Hlubotiskové inkousty na vodní bázi jsou nyní komerčně životaschopné pro mnoho aplikací kompozitních fólií a jejich výkonnostní mezera se u systémů na bázi rozpouštědel značně zmenšila.

Bio-založené a kompostovatelné filmové substráty

Fólie na biologické bázi, jako je kyselina polymléčná (PLA), termoplastický škrob (TPS) a bio-PE odvozené z etanolu z cukrové třtiny, jsou stále častěji začleňovány do struktur tištěných kompozitních fólií jako částečná nebo úplná náhrada polymerů získaných z fosilních paliv. Plně kompostovatelné kompozitní fólie – certifikované podle EN 13432 nebo ASTM D6400 – se používají ve speciálních aplikacích, jako jsou kompostovatelné potravinářské obaly a zemědělské fólie, ačkoli jejich bariérové ​​vlastnosti a tepelná odolnost zůstávají v nejnáročnějších aplikacích horší než u konvenčních polymerních kompozitních fólií.

Jak hodnotit dodavatele tištěných kompozitních fólií

Výběr správného dodavatele pro potištěnou kompozitní fólii je stejně důležitý jako specifikace správného materiálu. Při kvalifikaci dodavatele by měla být posouzena následující kritéria:

• Technologie tisku a barevné možnosti: Potvrďte, zda dodavatel používá hlubotisk, flexotisk nebo digitální tisk, a ověřte, zda je jeho zařízení schopno reprodukovat vaše barevné profily, požadavky na registraci a povrchové efekty (např. matný lak, bodový lesk, metalické inkousty). Před zadáním výrobní zakázky si vyžádejte tištěné zkušební vzorky nebo potvrzení shody barev.
• Možnosti laminace a možnosti lepení: Zeptejte se, jaké metody laminace dodavatel používá a zda může poskytnout laminaci bez rozpouštědel, pokud je to vyžadováno pro aplikace potravin nebo citlivých produktů. Potvrďte, že dodavatel může dosáhnout požadované pevnosti spoje pro vaši aplikaci a že provádí rutinní testování pevnosti v odlupování.
• Certifikace managementu kvality: U obalů potravin, farmaceutických obalů nebo jakékoli regulované aplikace ověřte, zda je dodavatel držitelem příslušných certifikací, jako je ISO 9001, BRC/IOP Packaging, ISO 15378 (farmaceutický) nebo FSSC 22000. Tyto certifikace ukazují, že dodavatel má zdokumentované systémy kvality a prochází nezávislými audity.
• Vlastní zkušební laboratoř: Schopný dodavatel by měl být schopen testovat a hlásit OTR, WVTR, pevnost spoje, pevnost těsnění a kvalitu tisku ze své vlastní laboratoře, spíše než se spoléhat výhradně na externí testování. Schopnost interního testování znamená rychlejší zpětnovazební smyčky a lepší řízení procesu.
• Minimální objednací množství a dodací lhůty: Potištěné kompozitní fólie obvykle vyžadují výrobu válce nebo desky pro návrh tisku, což zahrnuje náklady na nástroje a čas na nastavení. Potvrďte minimální objednací množství (MOQ) dodavatele, rytinu nebo dodací lhůtu výroby desek a dobu výroby u opakovaných objednávek, aby je bylo možné zohlednit při plánování a řízení zásob.
• Dokumentace o shodě: Před konečným schválením dodavatele si vyžádejte prohlášení o shodě pro styk s potravinami, prohlášení o shodě s nařízením REACH a všechna relevantní prohlášení o omezení látek (např. potvrzení o shodě s omezenými seznamy aminů pro inkousty na balení potravin).