Zuhause / Nachrichten / Branchennachrichten / Die Druckqualität hat alle Prüfungen bestanden – Warum überträgt sich die Tinte nach dem Heißsiegeln oder blättert ab?
Branchennachrichten
Haltbarkeit der flexiblen Verpackungstinte
Bei einer bedruckten flexiblen Verpackungsfolie sieht die Lieferung perfekt aus – scharfes Bild, korrekte Farbe, glatte Oberfläche – kann es nach Heißsiegelung, Laminierung oder Retortenverarbeitung zu Tintenverlust, teilweiser Delaminierung oder Bildschäden kommen. Dieser Fehlermodus tritt besonders häufig bei Lebensmittelverpackungen, Getränkebeuteln und flexiblen Arzneimittelverpackungen auf, bei denen das Tintensystem nicht nur den Druck, sondern auch alle nachgelagerten Verarbeitungs- und Endverwendungsbedingungen, denen die Verpackung ausgesetzt ist, überstehen muss.
Warum die normale Druckqualität keine Garantie für die Haltbarkeit der Heißsiegelung ist
Adhäsion im Ruhezustand – die Bindung zwischen Tinte und Substrat unter Umgebungsbedingungen – und thermomechanische Adhäsion – die Bindung unter kombinierter Hitze und Druck – sind unterschiedliche Eigenschaften desselben Tinten-Substrat-Systems. Standardmäßige Bandzug- und Reibtests messen Ersteres; Sie können die Bedingungen einer Heißsiegelbacke, die für Bruchteile einer Sekunde Druck bei 150–200 °C ausübt, oder die kombinierte Temperatur und den Druck eines Retortensterilisationszyklus nicht nachbilden.
Die meisten Tintenhaftungstests werden bei Raumtemperatur und Umgebungsfeuchtigkeit durchgeführt. Beim Heißsiegeln werden gleichzeitig erhöhte Temperatur und mechanischer Druck eingesetzt – eine Kombination, die Grenzflächenschwächen aufdecken kann, die unter Standardtestbedingungen völlig unsichtbar sind.
Der Mechanismus der Heißsiegel-Tintenübertragung
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Die Heißsiegelbacke berührt die Folie
Die Siegelbacke übt Hitze und Druck auf die gesamte Siegelzone aus. Der Untergrund erweicht oder schmilzt im Dichtungsbereich; Die Farbschicht in der Siegelzone ist sowohl der durch das Substrat übertragenen erhöhten Temperatur als auch dem mechanischen Druck der Rückseite ausgesetzt.
2
Die Temperatur der Tintenschicht steigt
Wenn das Substrat weicher wird, absorbiert der Farbfilm an der Grenzfläche Wärme. Die Glasübergangstemperatur (Tg) oder der Erweichungspunkt des Tintenbindeharzes ist ein kritischer Schwellenwert – sobald die Tinte weich wird, ändern sich ihre mechanischen Eigenschaften grundlegend.
3
Die Grenzflächenbindung wird unter Hitze und Druck schwächer
Bei erhöhter Temperatur vollziehen die adhäsiven Wechselwirkungen an der Grenzfläche zwischen Tinte und Substrat einen thermischen Übergang. Abhängig von der Chemie der Tinte werden einige Klebemechanismen bei erhöhter Temperatur weniger effektiv – insbesondere solche, die auf Wasserstoffbrückenbindungen oder physikalischer Adsorption statt auf chemischen Bindungen beruhen.
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Durch Druck wird eine Scherspannung auf die Grenzfläche ausgeübt
Der mechanische Druck der Siegelbacke ist nicht rein kompressiv – er umfasst Scherkräfte, insbesondere an den Rändern der Siegelzone, wo die Siegelung in den unversiegelten Bereich übergeht. Diese Scherkräfte wirken genau in dem Moment auf die geschwächte Grenzfläche ein, in dem die Klebeverbindung thermisch am stärksten beeinträchtigt ist.
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Tinte wird auf die gegenüberliegende Oberfläche übertragen oder blättert ab
Wenn die geschwächte Grenzfläche bei der Temperatur der Siegelbacke der ausgeübten Scherung nicht standhalten kann, löst sich die Tinte vom Substrat in der Siegelzone – sie wird auf die gegenüberliegende Siegelfläche übertragen, bleibt an der Siegelbacke haften oder löst sich bei der Trennung der Siegelflächen nach dem Abkühlen auf.
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Bildschäden werden nach der Versiegelung sichtbar
Sobald die Verpackung versiegelt und die Rückseite gelöst ist, ist die übertragene, verdrängte oder delaminierte Tinte als fehlende Farbe, Geisterbilder auf der Siegelfläche oder ausgefranste Tintenkanten an der Siegelgrenze sichtbar.
Faktoren, die die Heißsiegelbeständigkeit von Verpackungsmaterialien bestimmen
| Tg des Tintenbindemittels und Erweichungspunkts | Die Temperatur, bei der das Tintenbindemittel von einem Starren in einen nachgiebigen Zustand übergeht, ist der wichtigste Faktor für die Wärmebeständigkeit – Tinten mit Bindemitteln mit höherer Tg behalten ihre mechanische Integrität bei Versiegelungstemperaturen länger bei |
| Substratoberflächenenergie und Koronabehandlung | Durch eine angemessene Koronabehandlung entstehen mehr chemische Bindungsstellen an der Grenzfläche zwischen Tinte und Substrat – Bindungen, die weniger temperaturempfindlich sind als die physikalische Haftung allein |
| Gleichmäßige Farbschichtdicke | Lokale dickere Tintenablagerungen in Zonen mit stärkerer Deckung haben mehr thermische Masse und erweichen langsamer, aber sie haben auch ein größeres Gesamtvolumen, das unter Druck verdrängt werden kann – Gleichmäßigkeit ist wichtiger als die durchschnittliche Dicke |
| Vernetzungsdichte der Tinte | Eine höhere Vernetzungsdichte in ausgehärteten UV- oder EB-Tinten erhöht die effektive Tg und verbessert die mechanische Scherfestigkeit bei erhöhter Temperatur |
| Siegeltemperatur und Verweilzeit | Eine höhere Siegeltemperatur und eine längere Verweilzeit erhöhen beide die thermische Belastung der Tintenschicht – der Betrieb im minimalen effektiven Siegelzustand reduziert die Belastung der Tinte, ohne die Integrität der Siegelung zu beeinträchtigen |
| Tintenabdeckung der Siegelzone | Die Gestaltung des Drucklayouts zur Minimierung der Tintenabdeckung in der Heißsiegelzone ist der direkteste Weg, das Risiko einer Tintenübertragung zu verringern – wenn möglich sollten die Siegelzonen tintenfrei sein oder hitzebeständigen Überdrucklack verwenden |
Wo ein Versagen der Heißsiegeltinte am häufigsten auftritt
Hochdeckende Farbzonen am Siegel
Dunkle Farben, schwere Volltonblöcke und metallische Tinten in oder in der Nähe der Versiegelungszone sind die Bereiche mit dem höchsten Risiko – ihre größere Farbfilmdicke und -masse bieten mehr Möglichkeiten für die Übertragung unter Hitze und Druck.
Laminierte Strukturen mit Tinte zwischen den Schichten
Bei rückseitig bedruckten Laminatfolien befindet sich die Farbschicht zwischen dem Substrat und dem Laminierklebstoff – die thermische Belastung durch die Heißversiegelung überträgt sich durch das Laminat auf die Grenzfläche, insbesondere wenn der Laminierklebstoff einen geringeren Wärmewiderstand aufweist.
Hochtemperatur-Retortenanwendungen
Die Retortensterilisation bei 120–135 °C über einen längeren Zeitraum kombiniert mit erhöhter Temperatur und Dampfdruck – Bedingungen, die weitaus stärker sind als das bloße Heißsiegeln und erforderliche Tintensysteme, die speziell für die Retortenbeständigkeit entwickelt wurden.
Rand- und Eckbereiche abdichten
Der Übergang von versiegelten zu unversiegelten Bereichen an den Dichtungskanten konzentriert die Scherspannung während der Backentrennung. Selbst wenn die Tinte in der Siegelzone während des Siegelns zurückgehalten wird, ist es wahrscheinlicher, dass die Randzonen beim Öffnen der Packung eine Mikrodelaminierung aufweisen.
Häufig gestellte Fragen
Wenn die Tinte einen Haftungstest mit kochendem Wasser besteht, bedeutet das, dass sie auch den Heißsiegeltest besteht?
Nicht unbedingt – Haftungstests mit kochendem Wasser bewerten die Stabilität der Tinte-Substrat-Bindung unter thermischer und feuchtigkeitsbedingter Belastung ohne mechanischen Druck. Beim Heißsiegeln kommt eine besondere Druckkomponente hinzu, die gleichzeitig mit der thermischen Belastung wirkt. Dabei handelt es sich um unterschiedliche Fehlermodi, die eine besondere Bewertung erfordern.
Sollte die Heißsiegelzone immer frei von Tinte sein?
Wenn das Verpackungsdesign dies zulässt, ist es am zuverlässigsten, die Siegelzone frei von Tinte zu halten. In der Praxis ist dies bei vollflächigen Designs nicht immer erreichbar. In diesen Fällen sollte das in der Siegelzone verwendete Tintensystem speziell auf seine Heißsiegelbeständigkeit untersucht und im Vergleich zu den in der Produktion verwendeten Siegelbedingungen dokumentiert werden.
Kann ein Überdrucklack die Farbschicht in der Siegelzone vor Wärmeübertragung schützen?
Ein hitzebeständiger Überdrucklack, der über der Tinte in der Siegelzone aufgetragen wird, kann die Wärmebeständigkeit verbessern, indem über der Tinte eine Schicht mit höherer Tg hinzugefügt wird. Die Wirksamkeit hängt von den thermischen Eigenschaften des Lacks, seiner Haftung auf dem jeweiligen Tintentyp und seiner Kompatibilität mit den Versiegelungsbedingungen ab. Es handelt sich nicht um eine universelle Lösung, sie kann jedoch in bestimmten Anwendungen wirksam sein.
Ist die Tintenübertragung bei bestimmten Substrattypen wahrscheinlicher?
Ja – Substrate, die bei niedrigeren Temperaturen weich werden (einige Polyolefine, Polyethylen niedrigerer Dichte), übertragen beim Versiegeln mehr Wärmeenergie auf die Farbschicht, was das Risiko erhöht. Substrat mit höherer Oberflächenenergie und besserer chemischer Kompatibilität mit dem Tintenbindemittel ergeben stärkere Anfangsbindungen, die widerstandsfähiger gegen thermische Schwächung sind.
Schlüssel zum Mitnehmen
Die Übertragung und Delaminierung der Tinte nach dem Heißsiegeln ist ein thermomechanischer Haftungsfehler und kein Druckfehler – die Tinte wurde korrekt aufgetragen, aber die Verbindung zwischen Tinte und Substrat war nicht darauf ausgelegt, der Kombination aus Hitze und Druck beim Versiegeln standzuhalten.
- Haftfestigkeitstests im Ruhezustand geben keine Auskunft über die Haltbarkeit der Heißsiegelung – Temperatur und Druck führen zusammen zu Fehlerbedingungen, die bei Standardklebeband- oder Reibtests nicht auftreten
- Die Tg des Tintenbindemittels, die Vernetzungsdichte und die Chemie der Substratoberfläche sind die wichtigsten Formulierungsvariablen für die Heißsiegelbeständigkeit
- Die Farbdeckung der Siegelzone, die Siegeltemperatur und die Verweilzeit sind die wichtigsten Prozessvariablen
- Farbzonen mit hoher Deckkraft und Siegelkanten sind durchweg die Stellen mit dem höchsten Risiko für Farbübertragungsfehler
Treten nach dem Heißsiegeln in flexiblen Verpackungen Farbübertragungen, Delaminationen oder Bildschäden auf? Unser technisches Team kann Ihnen bei der Bewertung der Tintensystem- und Prozesskompatibilität für Ihre spezifischen Versiegelungsbedingungen helfen.
