Флексографічні та глибокодрукарські фарби на основі розчинників широко застосовуються у галузях виробництва гнучкої упаковки та друку етикеток. Система зв'язувальних речовин безпосередньо визначає чіткість друку, стійкість до стирання та стабільність пігменту під час зберігання. Етилцелюлоза (EC) — неіонний ефір целюлози, розчинний у органічних розчинниках, — має чудові плівкоутворювальні властивості, здатність до вивільнення розчинника, здатність до регулювання реології та стабільність дисперсії пігменту. Вона широко використовується у флексографічних фарбах, фарбах для глибокого друку на пластику, фарбах для трафаретного друку та спеціальних фарбах для харчової упаковки. У цій статті розглядаються молекулярні характеристики етилцелюлози, її основні функції у фарбових системах, вибір класу в’язкості, типові застосування рецептур та поширені технологічні проблеми, при цьому основна увага приділяється наданню рекомендацій щодо розробки рецептур флексографічних фарб.

Основні фізико-хімічні властивості етилцелюлози

Етилцелюлоза отримується шляхом етоксилювання — етерифікації рафінованої бавовняної целюлози. Вона має вигляд білого порошку, нерозчинного у воді, але розчинного у більшості змішаних органічних розчинників, таких як спирти, ефіри, кетони та ароматичні вуглеводні. У комерційних продуктах, призначених для виробництва чорнил, переважний вміст етоксильних груп коливається в діапазоні від 48,0 % до 49,5 %.

Основні переваги

1. Термопластичний полімер, з якого виготовляють прозорі та гнучкі плівки, стійкі до крихкості в умовах низьких температур.​

2. Виняткова стійкість до жиру, спирту та води, а також чудові антизаклинювальні властивості.​

3. Відмінна сумісність з нітроцелюлозою, поліамідною смолою, акриловою смолою та малеїновою смолою.​

4. Чисте згоряння та розкладання без залишків золи.​

5. Ефект стеричного перешкоджання для стабілізації систем пігментних дисперсій.

Комерційні марки класифікуються за в’язкістю розчину (розчин 5 % у толуолі/етанолі у співвідношенні 8:2, 25 ℃): EC N10, N50, N100, N200. EC N100 є найпоширенішим сортом для флексографічних фарб для пластику та основним тестовим сортом для латиноамериканських виробників фарб.

П’ять основних функцій етилцелюлози в чорнильних системах

1. Високоефективне плівкоутворювальне сполучне для підвищення стійкості покриття

EC можна використовувати як самостійно, так і в суміші з іншими смолами в якості сполучного для друкарських фарб. Після випаровування розчинника він утворює суцільні, щільні та прозорі плівки, які надійно інкапсулюють частинки пігменту та міцно прилягають до таких підкладок, як плівки PE, BOPP, PET, папір та алюмінієва фольга. – Стійкість плівок чорнила до стирання та подряпин; менша схильність до знебарвлення та подряпин під час штабельованого зберігання друкованих виробів.​- Антиблокувальні (антиадгезійні) властивості, що запобігають перенесенню чорнила під час намотування при високошвидкісному друку.​- Помірні бар’єрні властивості, що покращують водостійкість та стійкість до рослинних олій, що робить її придатною для використання у гнучкій харчовій упаковці.

2. Модифікатор реології для оптимізації друкованості (основна перевага для флексографії)

Етилцелюлоза надає фарбам псевдопластичність (властивість розрідження під дією зсуву): під дією високошвидкісного зсуву від друкарських валів в’язкість знижується, що забезпечує рівномірне нанесення фарби; після виходу з-під друкарської форми, коли зсувна сила зникає, в’язкість швидко відновлюється.

✅ Вирішені проблеми галузі:

– Розбризкування фарби, провисання та збільшення крапки під час флексографічного та глибокого друку.​

– Осадження пігменту та фазове розділення під час статичного зберігання чорнила.

​- Недостатня чіткість точок при друку з глибокими та світлими кольорами на високошвидкісних друкарських машинах.

3. Стабілізатор пігментної дисперсії для запобігання флокуляції та агломерації

Полімерні ланцюги EC адсорбуються на поверхнях неорганічних та органічних пігментів і утворюють шари, що створюють стеричні перешкоди, які запобігають взаємному зближенню та агломерації частинок пігменту. Переваги: підвищена стабільність при зберіганні подрібнених кольорових паст із зниженою схильністю до грубішання; вища насиченість кольору та стабільний відтінок фарб; менша доза окремих диспергаторів та покращена стійкість систем до спирту.

4. Регулювання швидкості випаровування розчинника для підвищення ефективності висихання

У порівнянні з поліамідною смолою та нітроцелюлозою етилцелюлоза забезпечує збалансоване вивільнення розчинника. У розчинникових системах на основі спирту та ефіру вона запобігає утворенню поверхневої плівки, затримці розчинника всередині матеріалу та пов’язаним з цим дефектам, таким як бульбашки, мікроотвори та проблеми з повільним висиханням, що робить її придатною для флексографічних виробничих ліній середньої та високої швидкості

5. Покращити сумісність системи та усунути недоліки змішаних смол

Фарби на основі чистого поліаміду мають недостатню термостійкість; фарби на основі нітроцелюлози, як правило, є крихкими та легко тріскаються. Композитні системи EC дозволяють:

‑ Зменшити дозу нітроцелюлози та знизити ризик пожовтіння фарбових плівок;

‑ Підвищити термічну стабільність чорнил на основі поліаміду та поліпшити їхню сумісність із подальшими процесами ламінування.

Рішення з підбору паперу для різних технологій друку

1. Флексографічні друкарські фарби (основні сфери застосування у клієнтів)

Підходящі матеріали: плівка BOPP, плівка PE, паперово-пластикові етикетки, гнучка упаковка

✅ Рекомендовані марки: EC N50 / EC N100

‑ N50: Низька в’язкість, підвищений вміст твердих речовин та хороша текучість; підходить для високошвидкісних фарб світлих відтінків, що наносяться на неглибокий анілоксовий валик.

‑ N100 (базовий сорт, що користується найбільшою популярністю): Збалансовані показники в’язкості, міцності плівки та стійкості до осадження для кольорових флексографічних фарб загального призначення.

Рекомендована доза добавки: 3 %‑12 % від загального обсягу суміші (регулюйте відповідно до бажаної в’язкості).

2. Фарби для глибокого друку на пластику

Високов'язкі сорти N100 та N200 рекомендуються для глибокого друку на середніх та низьких швидкостях. Високов'язкий сорт EC підвищує міцність плівки та покращує стійкість до стирання.

3. Фарби для трафаретного друку та спеціальні фарби для маркування

Для оптимізації вирівнювальних властивостей та запобігання засміченню сита рекомендується використовувати матеріали N10 / N50 з низькою в’язкістю.

⚠ Основні принципи вибору: Більша в’язкість забезпечує сильніший загущувальний ефект і вищу міцність плівки при однаковій кількості добавки; надмірно висока в’язкість може спричинити надмірну початкову в’язкість фарби та ускладнити подрібнення. Оптимальна розчинність та прозорість досягаються, коли вміст етоксигруп залишається в межах 48–49,5 %.

Висновок

У системах фарб на основі розчинників етилцелюлоза є не просто загущувальною смолою, а багатофункціональною сировиною, що поєднує в собі плівкоутворювальні, диспергувальні, реологічні та антиблокувальні властивості. У випадку флексографічних фарб для гнучкої упаковки правильний клас в’язкості (промисловий клас N100), оптимізоване співвідношення додавання та система розчинників можуть одночасно покращити друкованість та довговічність кінцевої фарбової плівки. Це є важливим рішенням для розробників фарб, що дозволяє вирішити такі проблеми, як втрата чіткості точок, осідання та низька стійкість до стирання.