Чи зникне друк на пластикових чашках для чаювання?

Вицвітання друку на одноразовихпластикові чашки для чаюванняє поширеною проблемою, з якою споживачі стикаються під час щоденного використання. З підвищенням обізнаності про безпеку харчових продуктів люди приділяють більше уваги безпеці та стабільності друку на одноразовихпластикові чашки для чаювання. Згідно з останніми галузевими стандартами та даними випробувань, на вицвітання друку на одноразових пластикових чашках для чаювання впливають різні фактори, зокрема тип процесу друку, умови навколишнього середовища та характер рідин, які контактують із чашкою. У цій статті буде детально розглянуто проблему вицвітання друку на одноразовому пластикучашки для чаювання, від технічних принципів до сценаріїв практичного застосування.

1.1 Основні типи та характеристики процесу друку

Процеси друку одноразових пластикових чашок для чаювання в основному включають трафаретний друк, тамподрук, друк з теплопередачею та УФ-друк. Кожен процес має свої унікальні технічні характеристики та застосовні сценарії.

Трафаретний друк є одним із найбільш традиційних і широко використовуваних процесів друку. Його принцип полягає в перенесенні фарби на поверхню підкладки через трафарет. Для отримання складних візерунків можна накладати кілька кольорів. Основними перевагами трафаретного друку є його товстий шар чорнила та сильна непрозорість, що робить його особливо придатним для друку одно-колірних логотипів, а також відносно низька вартість; багато{4}}кольоровий друк може досягти візерунків високої-насиченості. Однак трафаретний друк також має значні недоліки, головним чином відображені в поганих ефектах градієнта та обмеженій виразній силі візерунків, що вимагають переходів кольорів.
Тамподрук особливо підходить для друку на пластикових чашках неправильної форми для чаювання. Його принцип роботи полягає у використанні силіконової подушечки для набирання чорнила для глибокої друку та перенесення його на вигнуту поверхню. Найбільшою перевагою тамподруку є його висока адаптованість до вигнутих поверхонь, що робить його особливо придатним для друку на нерівних ділянках, таких як обідки та ручки чашок. Цей процес особливо підходить для локального друку на пластикових чашках неправильної форми для чаювання, наприклад, виготовлених із AS та Tritan. Однак тамподрук також має свої обмеження; точність багато-кольорового друку залежить від стабільності обладнання, а технічні вимоги вищі.

Теплообмінний друк широко використовується для друку пластикових стаканчиків, особливо для друку складних візерунків і багато{0}}колірного друку. Його процес складається з двох основних етапів: спочатку малюнок друкується на перекладній плівці, а потім плівка наноситься на корпус чашки. Завдяки нагріванню та тиску термопреса візерунок переноситься з плівки на корпус чашки. Перевагами термотрансферного друку є дрібні візерунки, насичені кольори та придатність для складних візерунків і велико-виробництва. Однак вартість переказної плівки вища, а перенесення на вигнуті корпуси пляшок складніше. УФ-друк стає все більш популярним у сучасному виробництві завдяки його характеристикам швидкого затвердіння, особливо на високо-швидкісних виробничих лініях. УФ-друк підходить для різних пластикових матеріалів, таких як PP і PET, і використовується для конічних чашок, пінопластових чашок та інших виробів. Під час сушіння пластикових чашок для чаювання температура для УФ-друку зазвичай контролюється від 70 до 100 градусів. Основною перевагою УФ-друку є його швидка швидкість затвердіння, що значно підвищує ефективність виробництва, але витрати на обладнання вищі.

1.2 Типи матеріалів для друку та технічні вимоги

Тип чорнила, що використовується для друку одноразових пластикових чашок для чаювання, безпосередньо впливає на якість друку та стійкість кольору. Зараз на ринку в основному використовуються чорнила на основі етанолу, які є екологічно чистими. Характерною рисою чорнила на основі етанолу є те, що воно тьмяніє під впливом спирту через фізичне розчинення чорнила чистим спиртом.
З точки зору вимог до якості друку, друкарська фарба, яка використовується для паперових стаканчиків, повинна відповідати декільком показникам ефективності. Згідно з галузевими стандартами, друкарська фарба повинна мати гарну стійкість друку, а друкований продукт повинен мати гарну стійкість до дії кислоти, лугу, води, температури та світла без вицвітання, зміни кольору або відшарування через ці фактори. Крім того, друкований продукт також повинен мати гарну стійкість до подряпин, глянцевий, напів-матовий і матовий вигляд.

1.3 Відповідні галузеві стандарти та вимоги до якості

Китай встановив суворі національні стандарти та галузеві правила для друку одноразових пластикових чашок для чаювання. Серія стандартів GB 4806 є основним стандартом безпеки для матеріалів, що контактують з харчовими продуктами, серед яких GB 4806.7-2016 «Національний стандарт безпечності харчових продуктів для пластикових матеріалів і продуктів, які контактують з харчовими продуктами», зокрема містить детальні правила щодо безпеки пластикового посуду.
Щодо специфікацій положення друку, національний стандарт GB/T 27590-2011 «Паперові стаканчики» чітко визначає, що друк не можна виконувати в межах 15 мм від краю чашки та в межах 10 мм від дна чашки. Ця постанова спрямована на те, щоб споживачі не проковтнули друкарську фарбу під час використання чашок, а також на те, щоб друк на дні чашки не терся об внутрішню частину іншої чашки, коли вони складаються в стопку.
Що стосується вимог до стійкості кольору, національний стандарт визначає конкретні технічні показники: стійкість кольору до тертя більше або дорівнює 4 класу та світлостійкість більше або дорівнює 6 класу, щоб запобігти вицвітанню та забрудненню. Ці стандартні значення є важливими критеріями для визначення відповідності якості друку одноразових пластикових чашок для чаювання.
Щодо вимог щодо безпечності харчових продуктів, друкарські чорнила мають використовувати харчові-чорнила на водній-основі. Ці чорнила не містять шкідливих речовин, таких як бензол і важкі метали, і не виділяють шкідливих речовин навіть при нагріванні. Крім того, чорнило дозволяється друкувати лише на зовнішній стороні чашки, щоб уникнути прямого контакту з напоєм.

2.1 Сценарій подачі напою нормальної температури

Подача напоїв при кімнатній температурі (20-25 градусів Цельсія) є найпоширенішим сценарієм використання одноразових пластикових чашок для чаювання. Згідно з галузевими стандартами та фактичними відгуками користувачів, одноразові пластикові чашки для чаювання високої якості мають відносно стабільний друкований шар за звичайних умов використання при кімнатній температурі та не схильні до значного зміни кольору.
Відповідно до національних стандартів, усі друковані барвники вицвітають, але ступінь вицвітання поділяється на 1-5 рівнів, причому рівень 3 є кваліфікованим стандартом, а рівень 5 вицвітання практично не видно неозброєним оком. За звичайних температурних умов продукти, надруковані пігментними фарбами, можуть досягати рівня вицвітання 3-4, що зазвичай не спричиняє значного візуального впливу під час звичайного використання.
Однак деякі фактори можуть призвести до зміни кольору під час фактичного використання. При недостатньому висиханні чорнила малюнок легко стирається при подальшій обробці або використанні; занадто швидке висихання може перешкодити повному проникненню фарби у волокна паперу, що також впливає на адгезію. Крім того, важливий контроль в’язкості чорнила. Якщо в’язкість чорнила занадто висока, текучість є поганою, і чорнило не може бути належним чином перенесено на поверхню чашки під час друку, що призводить до неповного та нестабільного друку малюнка; занадто низька в'язкість може призвести до розтікання чорнила, розмивання малюнка та полегшення його відклеювання після висихання.

2.2 Звичайне поводження та укладання

Одноразові пластикові чашки для чаювання під час щоденного використання неминуче піддаються механічним діям, таким як транспортування та складання, і ці фактори також впливають на стабільність друкованого шару. У нормальних процесах обробки та укладання, якщо якість друку відповідає вимогам, суттєвої зміни кольору, як правило, не буде.
Однак ситуація змінюється, коли надрукований шаблон знаходиться в межах 15 мм від краю чашки або в межах 10 мм від дна чашки. Відповідно до національних стандартів, друк не повинен бути в межах 15 мм від краю та в межах 10 мм від основи чашки. Однак у реальному виробництві деякі продукти все ще порушують це правило. Наприклад, деякі споживачі скаржилися на те, що весь корпус одноразових паперових стаканчиків, які вони придбали, був нанесений візерунками, що не відповідає стандартним вимогам.
Коли чашки складаються стопою для зберігання, якщо на відстані 10 мм від основи є надруковані візерунки, колір може легко стертися на внутрішній стінці іншої чашки під час укладання. Це означає, що споживачі можуть проковтнути чорнило з друкованих візерунків під час вживання алкоголю, особливо бензол-містять чорнила, які становлять певний ризик для здоров’я.

2.3 Відмінності у вицвітанні кольорів різних пластикових матеріалів

Одноразові пластикові чашки для чаювання, виготовлені з різних матеріалів, демонструють значні відмінності у вицвітанні кольору друку. Звичайні пластикові стаканчики на ринку включають PET (поліетилентерефталат), PP (поліпропілен), PS (полістирол) і PC (полікарбонат), кожен з яких має різну сумісність із друкарськими фарбами.
ПЕТ-матеріал характеризується невеликою вагою, прозорістю, хімічною стійкістю та можливістю переробки, і широко використовується в упаковці для напоїв. ПЕТ відносно чутливий до ультрафіолетового світла, і довготривалий-опромінення може призвести до розриву молекулярного ланцюга та подальшого старіння. Що стосується друку, ПЕТ-матеріал потребує спеціальної обробки поверхні для досягнення хорошої адгезії чорнила.
PP – це єдиний пластик, який можна розігріти в мікрохвильовій печі, з температурою плавлення 167 градусів, і його зовнішня упаковка зазвичай позначена номером PP # 5, має відносно добру стійкість до ультрафіолетового випромінювання, але він все одно старіє під -тривалим впливом. ПП-матеріал має помірну поверхневу енергію та добру сумісність із чорнилом, що забезпечує відносно стабільну адгезію друку.
PS матеріал не підходить для гарячих напоїв, оскільки він легко деформується та чутливий до певних хімічних речовин. PS-матеріал має низьку поверхневу полярність і вимагає модифікації поверхні, наприклад обробки коронним розрядом, щоб досягти хороших результатів друку.
Хоча ПК-матеріал має високу міцність і хорошу прозорість, його поступово замінили інші матеріали через потенційне вивільнення бісфенолу А. ПК-матеріал має високу поверхневу енергію та добру сумісність із чорнилом, але під впливом високих температур можуть виникнути проблеми.

3.1 Аналіз впливу середовища з високою-температурою

Висока-температура середовища є одним із важливих факторів, що впливають на вицвітання одноразових пластикових чашок для чаювання з друкованими малюнками. Відповідно до фактичних даних випробувань, одноразові пластикові чашки для чаювання можуть зазнавати хімічних змін і виділяти добавки в напої, коли температура перевищує 60 градусів.
Різні типи одноразових пластикових чашок для чаювання демонструють суттєві відмінності у своїй стійкості до високих температур:

Чашки з восковим- покриттям є типом проблем, які найбільше схильні до високих температур. Через низьку температуру плавлення парафінового воску (зазвичай не перевищує 60 градусів), якщо паперові стаканчики з парафіновим покриттям використовуються для зберігання гарячих напоїв або їжі, парафін розплавиться і просочиться в чашку або призведе до розм’якшення та витоку паперової чашки, а також призведе до відшаровування друкованого шару.
Чашки з PE-покриттям наразі є основним продуктом, покриті харчовою-ПЕ поліетиленовою плівкою та можуть витримувати температуру до 100 градусів, що робить їх відносно безпечними для заварювання чаю чи пиття гарячого супу. У цьому температурному діапазоні друкований шар чашок з ПЕ- покриттям є відносно стабільним і не легко виявляє значну зміну кольору.
Стаканчики з ПП мають найкращу -температурну стійкість із температурою плавлення до 167 градусів і є єдиним типом пластикових контейнерів для харчових продуктів або одноразових контейнерів, які можна розігріти в мікрохвильовій печі. Друкований шар стаканчиків із PP-матеріалу стабільно працює за високих температур, але слід зазначити, що навіть із PP-матеріалом, якщо процес друку є неналежним або якість чорнила погана, знебарвлення може статися після багаторазового використання високої-температури.
Механізми впливу високих температур на друкований шар в основному включають: по-перше, високі температури прискорюють випаровування розчинників у чорнилі, що може призвести до усадки чорнила та розтріскування; по-друге, високі температури впливають на хімічний зв'язок між чорнилом і пластиковою підкладкою, знижуючи адгезію; і по-третє, високі температури можуть розм'якшити пластикову підкладку, збільшуючи ризик відшарування друкованого шару.

3.2 Вплив високої вологості середовища

Вплив -середовища з високою вологістю на друк одноразових пластикових чашок для чаювання в основному відображається у двох аспектах: сповільнена швидкість висихання та знижена адгезія. Згідно з галузевими стандартами, вологість навколишнього середовища повинна контролюватися в межах від 40% до 60% під час формування паперових стаканчиків (гофрування та склеювання).
Якщо вологість навколишнього середовища занадто висока (понад 65%), можуть виникнути такі проблеми:

Папір вбирає вологу, а шар чорнильної плівки легко розм'якшується, що впливає на швидкість висихання та кінцевий ефект друку.
Випаровування води в чорнилі відбувається повільно, що може призвести до відділення шару чорнила від основи.
У середовищі з високою{0}}вологістю мікроорганізми схильні до розмноження, що може спричинити пошкодження друкованого шару.

Вплив середовища з високою-вологістю особливо помітний під час транспортування та зберігання. Необроблений папір для паперових стаканчиків має сильну гігроскопічність. Якщо транспортне середовище вологе (наприклад, дощові дні або конденсат у вагоні), або упаковка погано герметична, папір вбере вологу, що призведе до розм’якшення корпусу чашки, втрати опори та навіть стане непридатним для використання. У той же час візерунки або текст на зовнішній поверхні паперового стаканчика треться об внутрішню стінку упаковки та прилеглих паперових стаканчиків під час транспортування, що легко призводить до відшарування чорнила та розмитості візерунків.
Для пластикових чашок для чаювання, виготовлених зі спеціальних матеріалів, таких як TPE, вплив середовища з високою-вологістю є ще серйознішим. У -середовищі з високою вологістю швидкість висихання чорнила на матеріалах TPE значно сповільнюється, що може призвести до серйозного зниження адгезії.
Щоб впоратися з впливом середовища з високою{0}}вологістю, виробники зазвичай вживають таких заходів:
Контролюйте вологість виробничого середовища у відповідному діапазоні 40%-60%.
Зміцніть герметичність упаковки та використовуйте вологостійкі пакувальні матеріали.
Додайте до чорнила вологонепроникні агенти, щоб покращити вологостійкість чорнила.
Збільште час і температуру процесу висихання, щоб переконатися, що чорнило повністю висохло.

3.3 Вплив хімічного контакту

Хімічний контакт є найбільш прямим фактором, що спричиняє знебарвлення друку на одноразових пластикових стаканчиках, особливо контакт з алкогольними напоями. Численні експерименти підтвердили, що паперові стаканчики, надруковані екологічно чистими чорнилами на основі-етанолу, значно змінюють колір під впливом спирту.
Механізм знебарвлення, спричинений спиртом, полягає у фізичному розчиненні чорнила чистим спиртом. Експерименти показують, що коли чистий спирт наливають в одноразовий паперовий стакан, зовнішня сторона стаканчика стає червоною через десять хвилин, тоді як дно та шви паперового стаканчика, що містить лікер, стають темно-жовтими. Це пояснюється тим, що візерунки, надруковані на паперових стаканчиках, використовуються чорнило на основі-етанолу, екологічно чисте чорнило, яке знебарвлюється під час контакту зі спиртом.

Крім спирту, на друкований шар впливають і інші хімічні речовини:

Варто зазначити, що національні стандарти передбачають використання екологічно чистих чорнил для одноразових паперових стаканчиків, але на таких стаканчиках має бути чітке маркування «Не для використання з алкогольними напоями». Однак у реальному житті багато споживачів не помічають цього попередження.
Окрім спирту, деякі органічні розчинники, як-от речовини на основі-бензолу, ще сильніше впливають на друкований шар. Експерименти показують, що протирання паперових стаканчиків розчинником бензолу спричиняє знебарвлення менш ніж за півхвилини, що вказує на те, що в деяких паперових стаканчиках досі використовуються бензол{2}}чорнило. У яскраво забарвлених паперових стаканчиках часто використовується чорнило,-що містить бензол, і зміна кольору є сильнішою. Якщо упаковка паперового стаканчика має сильний запах після відкриття, проблема може бути через погану якість чорнила.

4.1 Особливий вплив алкогольних напоїв

Найбільш значний вплив на друк одноразових пластикових чашок для чаювання мають алкогольні напої, що в основному пов’язано зі складом друкарської фарби. Згідно з експериментальними даними та професійним аналізом, чим вища концентрація спирту, тим сильніший ефект розчинення на друкованому шарі та тим очевидніша зміна кольору.
Специфічний прояв зміни кольору,-спричиненої алкоголем, залежить від концентрації алкоголю:

Алкоголь із високою-концентрацією (понад 95%) має найсильніший вплив. Експерименти показують, що якщо налити чистий спирт в одноразовий паперовий стакан, зовнішня сторона стаканчика стане червоною через десять хвилин. Це пов’язано з тим, що спирт із високою-концентрацією має сильний ефект розчинення, який може швидко зруйнувати молекулярну структуру чорнила, спричиняючи швидку міграцію чорнила на поверхню чашки.
Лікер (40-60% алкоголю) діє відносно м'якше, але все одно призводить до помітного знебарвлення. Під час експерименту дно та шви паперових стаканчиків із лікером стали темно-жовтими. Це пов’язано з тим, що хоча концентрація алкоголю в байцзю (китайському лікері) не така висока, як у чистому спирті, він все одно може спричинити фізичне розчинення чорнила, особливо в слабких місцях паперового стаканчика, таких як дно та шви.
Дія медичного спирту (75%) знаходиться між рівнем дії чистого спирту та байцзю. Завдяки хорошому дезінфікуючому ефекту він широко використовувався під час пандемії, але він також має значний вплив на друкований шар.

Механізми, за допомогою яких алкоголь викликає знебарвлення чорнила, в основному включають:

• Фізичне розчинення: Спирт, як органічний розчинник, може розчиняти органічні компоненти чорнила.
• Проникнення: спирт може проникати в друкований шар, руйнуючи зв’язок між чорнилом і основою.
• Розширення: Спирт викликає розширення друкованого шару, зменшуючи його адгезію до основи.
• Міграція: розчинені компоненти чорнила мігрують на поверхню чашки разом зі спиртом.

Щоб перевірити це явище, професійна установа провела порівняльні експерименти. Паперові стаканчики з тієї ж партії наповнювали чистою водою, байцзю та чистим спиртом, і спостерігали їх зміну кольору. Результати показали, що паперові стаканчики, наповнені чистою водою, не показали істотних змін; паперові стаканчики, наповнені байцзю, почали незначно змінювати колір через 2 години; і паперові стаканчики, наповнені чистим спиртом, показали очевидне червоне проникнення протягом 10 хвилин.

4.2 Газовані напої та кислі рідини

Вплив газованих напоїв і кислих рідин на друк одноразових пластикових чашок для чаювання є відносно складним, головним чином через два механізми: кислотну корозію та тиск газу.
Газовані напої містять вуглекислий газ і певні кислотні речовини, тому тривалий контакт може призвести до зміни кольору країв друкованого шару. Незважаючи на те, що кислотність газованих напоїв відносно слабка (значення рН зазвичай становить 2,5-4,5), через велику кількість вуглекислого газу, який вони містять, у закритому середовищі створюється тиск, що може прискорити міграцію чорнила.
Кислі фруктові соки, такі як лимонний сік і апельсиновий сік, зазвичай мають значення рН між 2-3, що є дуже кислим. Вплив цих рідин на друкований шар в основному проявляється в:

• Тривалий контакт призводить до поступового вицвітання країв надрукованого малюнка.
• Кислотні речовини можуть вступати в хімічну реакцію з певними компонентами чорнила.
• Сильно кисле середовище може вплинути на стійкість чорнила.

Згідно з галузевими стандартами, друкарські фарби повинні мати хорошу кислотостійкість, щоб запобігти значному вицвітанню, знебарвленню чи лущенню під час контакту з кислотними рідинами. Однак фактичне тестування показало, що деякі -продукти нижчої якості все одно змінювали колір після контакту з кислотними рідинами.

4.3 Молочні продукти та кавові/чайні напої

Молочні продукти, кава та чайні напої мають відносно незначний вплив на друк одноразових пластикових чашок для чаювання, але проблеми все одно можуть виникнути за певних умов.
Молочні продукти включають молоко, йогурт, чай з молоком тощо, із значенням рН, як правило, між 6,5 і 7,5, що є слабокислими або нейтральними. Ці напої мають відносно незначний прямий вплив на друкований шар, але важливо зазначити, що:

Молочні продукти можуть легко залишати залишки на стінках чашки, що може вплинути на зовнішній вигляд друку після висихання.
Деякі молочні продукти можуть містити емульгатори та інші інгредієнти, які можуть впливати на друкований шар при тривалому контакті.
Кавові та чайні напої містять такі речовини, як кофеїн і теофілін, а також мають певні пігменти. Вплив цих напоїв на друкований шар в основному проявляється в:

• Темні-кава та чай можуть спричинити плями на стінках чашки, що вплине на візуальний ефект друку.
• Кофеїн і теофілін можуть мати певний хімічний вплив на чорнило.
• Висока-температура кави (зазвичай 80-90 градусів) може прискорити старіння чорнила.

Особливе занепокоєння викликають проблеми з якістю друку деяких чашок для чаю з молоком. Згідно з відгуками промисловців, проблема зміни кольору чашок для чаю з молоком в основному пов’язана з такими факторами:

Цукор у молочному чаї може кристалізуватися на стінках чашки, вплинувши на зовнішній вигляд друку.
Деякі добавки до молочного чаю можуть хімічно впливати на друкований шар.
Чашки для чаю з молоком зазвичай потрібно тривалий час зберігати в теплі, а висока-температура середовища прискорює старіння друку.

З підвищенням обізнаності споживачів щодо безпеки та постійним вдосконаленням відповідних стандартів якість друку одноразових пластикових чашок для чаювання поступово покращується. Вважається, що в майбутньому, з розвитком технології екологічно чистих чорнил і застосуванням нових матеріалів, проблема зміни кольору одноразових пластикових чашок для чаювання буде краще вирішена, забезпечуючи споживачів більш безпечними та надійними продуктами.