گروه چاپ و تبلیغات بهرنگ ، ارائه مطالب و فیلم های آموزش چاپ
لنز یا عدسی چیست؟
2016-04-02
محاسبه و بررسی کاغذها و مقواها
محاسبه و بررسی کاغذها و مقواها
2016-04-02
Show all

مقوای خوب برای جعبه سازی

مقوای خوب برای جعبه سازی

جعبه دارو، جعبه شکلات و شیرینی‌جات، جعبه عطر و لوازم آرایشی، جعبه سیگار، ‌جعبه بسته‌بندی حبوبات و آجیل، جعبه سیگار، جعبه غذاهای منجمد، پاکت آبمیوه و شیر و بسیاری محصولات دیگر، هر کدام می‌بایست ساختمانی خاص و خواص ویژه‌ای برای کاربرد مورد نظر داشته باشند. برای بسته‌بندی این موارد از مقواهای جعبه‌ای استفاده می‌شود که به‌طور معمول به صورت دولایه، سه لایه و چندلایه تهیه می‌شوند و برای داشتن ویژگی‌های ظاهری و چاپی مناسب، سطح آنها یک تا سه بار پوشش داده می‌شود.

تعریف مقوا: در منابع مختلف از گراماژ، ضخامت یا تلفیقی از این دو برای تعیین مرز بین مقوا با کاغذ و تعریف آن استفاده می‌شود. بر اساس یکی از این تعاریف ورق‌هایی را که بیش از ۱۵۰ گرم بر متر مربع وزن دارند، می‌توان جزو مقواها دسته‌بندی کرد. در یکی دیگر از تعاریف: هر فرآورده کاغذی ضخیم و سنگین که ضخامت آن بیش از ۳/۰ میلی‌متر باشد، هم جزو مقواها دسته‌بندی می‌شود. همچنین در تعریفی دیگر برخی اوراق با گراماژی در محدوده ۱۰۰ تا ۲۰۰ گرم را جزو «کاغذ مقوا»ها و بالای ۲۰۰ گرم و با ضخامت بیش از ۳/۰ میلی‌متر را جزو مقواها دسته‌بندی می‌کنند. همین بیان گراماژ و ضخامت، تا حدی بیان‌کننده میزان ویژگی‌های مورد نیاز مانند ویژگی‌های مکانیکی و مقاومتی، به ویژه سفتی مناسب برای بسته‌بندی است. به هر حال یک مرز قطعی و تعیین شده مشخص از نظر میزان گراماژ بین کاغذ و مقوا وجود ندارد و تعاریف گفته شده رایج و مورد توافق است.

مقواهای جعبه‌ای به صورت دولایه یا چندلایه ساخته می‌شوند و از ترکیب لایه‌های شیمیایی و مکانیکی استفاده می‌شود. به‌طور معمول در لایه‌های رویی و زیری از خمیرهای شیمیایی که مقاومت‌های مکانیکی بالاتری دارند استفاده می‌شود. از جمله این خاصیت‌های مکانیکی، ضرایب الاستیسیته بالا و مقاومت‌های کششی مناسب است.

لایه‌های میانی هم می‌بایست به اندازه کافی حجیم باشند که به این منظور از خمیرهای مکانیکی حجیم استفاده می‌شود. رعایت همه این موارد برای دستیابی به سفتی (stiffness) بالا مهم است که یکی از ویژگی‌های خیلی مهم در مقواهای جعبه‌ای است. به عبارت دیگر هر چه ضرایب الاستیسیته لایه رویی و زیری بیشتر باشد و لایه میانی حجیم‌تر باشد، سفتی یا سختی مقوا بیشتر خواهد بود. زیرا سفتی مقوا تابعی از مدول الاستیسیته و توان سوم ضخامت است. اما معنی سفتی (که در برخی منابع سختی نام برده شده) مورد بحث، به‌طور دقیق چیست؟

 

تعریف سفتی

بسیاری از خواص مقوا همچون زیردست یا پشت دست، سختی انعطاف، سختی خمش، شقی و صلبیت و ایستایی، صدای تق‌تق، مقاومت به خمش در مقابل فشارهای وارده ناشی از بار و در نتیجه جلوگیری از شکم‌دادگی و تحدب دیواره‌های جعبه‌ها، قابلیت عبور در ماشین‌های تبدیل و بسته‌بندی جهت جلوگیری از قوس برداشتن، چین خوردگی و موج‌دار شدن آنها و جلوگیری از گیر کردن یا کاهش سرعت در دستگاه‌های تبدیل و بسته‌بندی، مربوط به سفتی مقوا است. البته رعایت جهت LG یا SG یا همان راه الیاف در زمان انتخاب مقوا برای چاپ نیز بسیار مهم است. به‌طور طبیعی سفتی مقوا و مقاومت آن در مقابل خمش و شکم‌دادگی و قوس برداشتن در هنگامی که نیرو در جهت موازی با راستای قرارگیری الیاف وارد می‌شود، بسیار بیشتر از هنگامی است که نیرو عمود بر راستای قرارگیری الیاف یا همان راه کاغذ وارد می‌شود.

بنابراین در هنگام انتخاب مقوا در فرآیند چاپ به‌طور حتم باید الزامات مورد نیاز از نظر LG و SG بودن مقوا و تاثیر آن در فرآیندهای بعدی (از جمله خط تا زدن، جعبه‌سازی، پر کردن) و در محیط مصرف (مثلا جایی که فشارهای مکانیکی ناشی از چیدن جعبه‌ها روی هم و یا محیط‌های مرطوب) در نظر گرفت.

یکی دیگر از مشکلاتی که به شدت میزان سختی مقوا را تحت تاثیر قرار می‌دهد، رطوبت بالاست. زیرا رطوبت بالا با کاهش مدول الاستیسیته مقوا، میزان سفتی یا سختی آن را کاهش می‌دهد. بنابراین در سالن‌های چاپ و بسته‌بندی، دما و رطوبت می‌بایستی در حد استاندارد قرار داشته باشد و همچنین اگر در مسیر حمل و یا در محیط مصرف، رطوبت بالا وجود دارد، مقوا را با پوشش‌های مناسب نسبت به تبادل رطوبتی، نفوذناپذیر نماییم. به طور تقریبی میزان سختی از رطوبت ۱۰% تا ۹۰% به صورت خطی کاهش می‌یابد.

اندازه‌گیری سفتی

در استانداردهای مختلف و با آزمونگرهای متفاوت امکان‌پذیر است. از جمله در استاندارد TAPPI (انجمن فنی صنایع خمیر و کاغذ ایالات متحده آمریکا) با آزمونگرهای Taber، Gurley و Clark است. (توضیح کامل روش آزمون و کارکرد دستگاه آزمونگر به آزمون‌های شماره T451، T489 و T453 در استاندارد TAPPI وجود دارد.) همچنین در استاندارد ISO در شماره ۴۲۹۳:۹۲ هم می‌توان با استفاده از آزمونگر (L&W (Lorentzen & Wettre سفتی را اندازه‌گیری کرد.

قابلیت تاخوری و دوام تاخوری

مقوایی که در ساخت جعبه‌های تاشو یا تاخور استفاده می‌شود، باید بدون این که هیچ‌گونه ترک سطحی و شکافی در لایه‌های فوقانی آن مشاهده شود بتواند تحت یک زاویه ۱۸۰ درجه تا بخورد. به‌طور معمول در ماشین‌های بسته‌بندی مقوا یا کاغذ از محل مورد نظر یک یا دو بار شدیدا تا می‌خورد. این خاصیت قابلیت تاخوری یا خمش‌پذیری مقوا نامیده می‌شود. مقوایی را دارای قابلیت خمش‌پذیری بالایی است، می‌گوییم که در فرآیندهای خط تازنی (شکن‌‌دهی) و تاکنی بدون تخریب رویه یا لایه فوقانی انجام شود. این خاصیت از آن جهت بسیار مهم است که شکستگی و ترک در لایه سطحی یا فوقانی که رویه سفیدی هم دارد بیفتد، به ویژه در زمانی که در محل تا، چاپ انجام شده باشد. این شکستگی و الیاف نمایان شده لایه میانی از محل تاخوری همچون یک خط سفید مشخص می‌شود و ظاهر بسیار نامطلوبی در جعبه ایجاد می‌کند. از نظر علمی برای به حداقل رسیدن ترک و شکاف، باید مقاومت کششی لایه فوقانی تا حد امکان زیاد باشد تا در هنگام تاخوری گسیخته و پاره نشود. همچنین مقاومت به کشش مقوا در جهت Z (مقاومت به کشش در دو جهت عمود بر سطح مقوا) نباید بیش از حد زیاد باشد تا لایه حجیم میانی بتواند بدون این‌که شکسته شود لایه لایه شده و به راحتی تا بخورد و مقوا پاره نشود. در این مورد مناسب بودن یا نبودن مقوا را با خمش دادن با دست هم می‌توان مشخص کرد.

تا اینجا صحبت درباره قابلیت تاخوری مقوا بود. اما در برخی کاربردها تعدد تاخوری هم مطرح است و مقاومت به فرسودگی طی دفعات متعدد تاخوری اهمیت دارد. در اینجا دوام در حالت تاخوری یا مقاومت به تاخوری مطرح می‌شود که به طور سنتی به صورت تعداد جفت تاهای مورد نیاز تا پارگی نمونه تحت یک کشش اندک بیان می‌شود که با آزمونگرهای Schopper و MIT مطابق با دستورالعمل‌های ذکر شده در آزمون‌های شماره T423 و T511 در استاندارد TAPPI انجام می‌شود.

البته به طور کلی در بحث‌های مربوط به تاخوری همواره باید به این نکته توجه داشت که این ویژگی کاملا وابسته به راستای قرارگیری الیاف (راه کاغذ و مقوا) است. برای تا زدن یک ورقه در جهت عمود به راستای الیاف، به‌طور طبیعی نیروی بیشتری نسبت به تاخوری در امتداد موازی با جهت قرارگیری الیاف نیاز است. اما تای به دست آمده در حالت عمود بر الیاف منظم‌تر و صاف‌تر و صحیح‌تر انجام می‌شود و عملکرد دستگاه‌های بسته‌بندی را راحت‌تر می‌کند. یکی از ویژگی‌های بسیار مهم دیگر که در اینجا حایز اهمیت است، میزان مقاومت مقوا به خمش در محل خط تا و در حین حرکت و عملیات دستگاه‌های تبدیل، بسته‌بندی و پرکنی است. به عبارتی نیروی برگشت مقوایی که به میزان ۹۰ درجه از محل خط تا خمیده شده، اندازه‌گیری می‌شود که این نیرو باید در حد استانداردی باشد، چرا که در قابلیت حرکت مقوا و سرعت عملکرد دستگاه‌های پرکنی و بسته‌بندی بسیار اهمیت دارد. همچنین میزان رطوبت هم تاثیر اساسی روی نتایج آزمون‌ها دارد. به این ترتیب که با افزایش رطوبت نسبی محیط تا حدود ۶۰ و ۶۵ درصد مقاومت تاخوری و دوام آن افزایش می‌یابد و طبیعتا هر چه به سمت رطوبت‌های پایین‌تر می‌رویم، الیاف‌ ترد و شکننده شده و امکان گسست و پارگی بیشتر است.

در رطوبت‌های بالاتر از این مقادیر هم به علت سست شدن پیوند بین الیاف، مقاومت و دوام تاخوری (به ویژه از مرز بالای رطوبت نسبی ۸۰ درصد) به شدت کاهش می‌یابد. بنابراین آزمون‌ها را باید روی نمونه‌های دارای رطوبت استاندارد و در شرایط رطوبت نسبی و دمای محل آزمایش که به صورت استاندارد باشد، انجام داد.

رعایت شرایط رطوبتی استاندارد در سالن‌های چاپخانه‌ و جعبه‌سازی هم به دلایل گفته شده حایز اهمیت است.

مقاومت چسبندگی داخلی

(internal bond strength)

یکی از نیازهای چاپی مهم مقواهای جعبه‌ای، چسبندگی داخلی آن یا مقاومت اتصال لایه‌ها یا همان مقاومت به کشش در جهت Z (کشش عمود بر سطوح کاغذ یا در ضخامت جهت تفکیک لایه‌ها) است که در حقیقت بیان‌کننده میزان استحکام اتصال لایه‌های داخلی مقواها نسبت به همدیگر است. در مورد مقواهای مختلف و کاربردهای متفاوت، این مقاومت باید حد معینی داشته باشد. در فرایند چاپ افست که اکثر مقواهای جعبه‌ای با آن چاپ می‌شوند، به ویژه در موارد زیر که در حین چاپ اتفاق می‌افتد، امکان تفکیک لایه‌ها و یا ضعیف شدن اتصال داخلی آنها و ایجاد مشکلات بعدی در مراحل بسته‌بندی و محیط مصرف وجود دارد:

– کار با مرکب‌های با ویسکوزیته بالا و چسبندگی زیاد یا در دماهای پایین

– تغذیه زیاد مرکب و زیاد بودن مقدار مرکب بر روی زینک و لاستیک

– فشار بیش از اندازه بین لاستیک و سیلندر، کثیف بودن لاستیک و نرمی بیش از حد آن

– قطر کم نورد لاستیک و زاویه رهاسازی زیاد (که نیروی بیشتری را به سطح مقوا اعمال می‌کند)

– سرعت بالای ماشین چاپ و چاپ با ماشین‌های دو رو چاپ لاستیک به لاستیک همزمان

– چسبناکی زیاد از حد کوتینگ کاغذ

– تغذیه زیاد آب و تجمع آن روی لاستیک‌ها

– ضعیف شدن اتصال لایه‌ها در اثر فشار و تبخیر رطوبت ناشی از حرارت خشک‌‌کن‌های ماشین چاپ

بنابراین می‌بینیم در صورت ضعف در اتصال داخلی، امکان لایه لایه شدن مقوا در فرآیند چاپ وجود دارد. سست شدن چسبندگی لایه‌های داخلی مقوا طی مراحل بعدی تبدیل و بسته‌بندی و یا در محیط مصرف، هم دردسرآفرین است. از طرفی قبلا در بحث مربوط به تاخوری مطرح شد چسبندگی بیش از حد لایه‌های میانی، باعث پاره شدن مقوا در حین فرآیند تاکنی می‌شود.

اندازه‌گیری مقاومت چسبندگی داخلی

حال برای اندازه‌گیری اتصال لایه‌ها می‌توانیم در استاندارد TAPPI از آزمون شماره T451 جهت انجام سنجش استفاده کنیم. در برخی منابع هم از این ویژگی تحت عنوان مقاومت اتصال اسکات (Sctott bond)- که دستگاه اندازه‌گیری آن است- نام برده می‌شود. اساس انجام آزمون، قرارگیری لایه مقوا بین دو صفحه فلزی چسب خورده است. آنگاه پس از باز شدن صفحات فلزی، نیروی لازم جهت لایه لایه کردن مقوا اندازه‌گیری می‌شود.

مقاومت سطحی

(Surface Strength)

همان نیروهایی که در بحث مربوط به مقاومت چسبندگی داخلی مطرح شدند، در مورد این بحث هم در فرآیند چاپ و هنگام جدا شدن سطح چاپ‌کننده (مثل لاستیک در ماشین افست) از روی ورقه مقوا، در جهت عمود بر سطح آن تنش کششی وارد می‌کنند. حال اگر این تنش یا نیروی کشش بیش از نیروی چسبندگی مابین پیگمنت‌های کوتینگ (مواد پوشش‌دهنده) سطحی کاغذ با الیاف رویی باشد، باعث پدیده کنده شدن یا پرزکن شدن (Picking) می‌شود. البته همانطور که پیشتر عنوان شد، میزان قدرت این نیروی کششی بر روی سطح کاغذ به عوامل خاصی مانند سرعت دستگاه، چسبناکی مرکب، فشار لاستیک‌ها و … بستگی دارد. بنابراین سطح مقوا باید بتواند تنش‌های متعدد را تحمل کند. برای اندازه‌گیری این ویژگی،‌ روش‌های مختلفی از «موم‌کنی» (waxpick test) آزمونگر کنش LTE، آزمونگر چاپ هرکولس – بروک فیلد، آزمونگر کنش والدون، آزمونگر چاپ وندرکوک و از همه مهم‌تر آزمونگر قابلیت چاپ IGT وجود دارد.

البته هیچ یک از این آزمون‌ها به طور قطعی و کاملاً دقیق کارکرد مقوا در چاپ را ندارند. بنابراین معتبرترین آزمون، چاپ در یک ماشین چاپ با شرایط آزمونی یکنواخت است. اما در هر حال یکی از معتبرترین ابزارها، آزمونگر قابلیت چاپ IGT است که در حقیقت شرایط چاپ را در سیستم‌های مختلف مثل افست، فلکسو و روتوگراور بازسازی می‌کند. نحوه کار هم به این ترتیب است که سرعت چرخش و فشار زیاد می‌شود و نیروی اعمال شده توسط لایه مرکب به سطح کاغذ افزایش پیدا می‌کند تا به کندگی یا پرزدهی برسیم. سرعت و فشار دستگاه در این لحظه نشان‌دهنده میزان سرعت یا نیروی لازم برای وقوع پدیده پرزدهی و کنده شدن است.

در برخی منابع آمده چنانچه شاخص IGT بیش از ۳۰۰ متر بر ثانیه باشد، حاکی از مقاومت سطحی بالا و مناسب مقوا برای چاپ افست است.

البته در چاپ گراور مقاومت به فشار یا کشش در جهت z (عمود بر سطح) همانند چاپ افست یا فلکسو مهم نیست، در حالی که صافی سطح مقوا برای داشتن کار چاپی خوب بسیار حیاتی است.

روش آزمون IGT در استاندارد TAPPI UM 591 توضیح داده شده است. روش‌های دیگر اندازه‌گیری مقاومت سطحی، مستلزم استفاده از یک سری متوالی از چندین مرکب است که چسبندگی هر کدام از آنها اندکی بیش از قبلی باشد. در این حالت آن مرکبی که باعث وقوع پدیده کنده‌شدن سطحی یا پرزدهی می‌شود، میزان مقاومت سطحی را تعیین می‌کند.

البته لازم به ذکر است که مدل‌های مختلف دستگاه‌های IGT قابلیت‌های دیگری از جمله تست چسبناکی مرکب و یا پیش‌بینی کیفیت رنگ تولید شده در چاپ از نظر دانسیته، Lab، براقیت، پشت زدن، لکه آوردن، سرعت جذب و انتقال مرکب و پدیده عبور جوهر، مقاومت به سایش و مواد شیمیایی و … را هم دارد و از جمله دستگاه‌های با توانایی‌های بسیار بالا جهت تست قابلیت چاپ‌پذیری و پیش‌بینی معایب چاپی در انواع سطوح چاپ‌شونده است.

محمد فیض آبادی فراهانی
محمد فیض آبادی فراهانی

کارشناس در زمینه طراحی گرافیک و چاپ با 10 سال سابقه فعالیت |
متخصص و مشاور در زمینه تبلیغات کاغذی و اینترنتی |
مشاور در زمینه طراحی سایت و سئو

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *