ماشین چاپ لیوان پلاستیکی در مقابل ماشین چاپ لیوان کاغذی: تفاوت‌های کلیدی

ترکیب مواد و چالش‌های زیرلایه در مورد ماشین چاپ لیوان پلاستیکی

پلاستیک PET در مقابل کاغذ پوشش‌دار پلی: تفاوت‌های ساختاری و شیمیایی

ماشین‌های چاپ برای لیوان‌های پلاستیکی با مشکلات بسیار خاصی مواجه می‌شوند، به ویژه وقتی با ماشین‌های مورد استفاده برای محصولات کاغذی مقایسه شوند، زیرا مواد مختلف رفتارهای کاملاً متفاوتی دارند. به عنوان مثال، پلاستیک PET سطحی بسیار صاف و غیرجاذب دارد که انرژی سطحی آن حدود ۳۵ تا ۴۰ داین بر سانتی‌متر است. این موضوع کاملاً با ورق‌های پلی‌پوشش‌دار متفاوت است که در واقع از چندین لایه تشکیل شده‌اند، از جمله الیاف سلولزی همراه با پوشش‌های LDPE به ضخامت حدود ۴۵ تا ۵۰ میکرومتر. از آنجا که PET به طور طبیعی آب را دفع می‌کند، چاپگرها به جوهرهای حلال‌پایه خاصی نیاز دارند تا به درستی چسبیده شوند. در مقابل، کاغذ با جوهرهای آب‌پایه عالی کار می‌کند، زیرا پوشش آن اجازه نفوذ جوهر را می‌دهد. این تفاوت بنیادین در نحوه تعامل این مواد با جوهر، در واقع عامل اصلی بیشتر تصمیمات مهندسی در طراحی تجهیزات چاپ مدرن است.

فناوری‌های پوشش‌دهی در لیوان‌های کاغذی و انرژی سطحی در پلاستیک‌ها

امروزه تجهیزات چاپ لیوان کاغذی معمولاً پلی‌اتیلن را با استفاده از روش اکستروژن و در دمایی بین ۱۸۰ تا ۲۰۰ درجه سانتی‌گراد روی سطوح پوشش می‌دهند، که به ایجاد لایه‌های ضروری ضد رطوبت کمک می‌کند. اما در مورد مواد پلاستیکی، شرایط متفاوت است. اکثر سیستم‌های پلاستیکی به فرآیندی معروف به درمان کرونایی متکی هستند که معمولاً در محدوده ۲ تا ۴ کیلووات بر متر مربع انجام می‌شود. این فرآیند انرژی سطحی مواد PET را حدود ۴۰ درصد افزایش می‌دهد و اطمینان حاصل می‌شود که جوهر هنگام چاپ به خوبی چسبیده شود. بدون این درمان، چسبندگی PET معمولی حدود ۲۵ درصد کمتر است، مطابق آزمون استاندارد ASTM D3359-23 که همه به آن ارجاع می‌دهند. به همین دلیل اکثر تولیدکنندگان هرچند قدم اضافی را قبل از چاپ انجام می‌دهند.

تأثیر ویژگی‌های ماده بر چسبندگی و دوام چاپ

تفاوت در دوام بین مواد به‌وضوح مشهود است. چاپ‌هایی که با نور ماوراء بنفش روی پلاستیک سخت می‌شوند، می‌توانند حدود ۵۰ چرخه شست‌وشوی صنعتی را قبل از نشان دادن علائم فرسودگی طی کنند، درحالی‌که کاغذ با پوشش‌های زیست‌تخریب‌پذیر آن به‌همان اندازه در برابر سایش مقاوم نیست. با بررسی اعداد عملکرد دستگاه‌های چاپ فلکسوگرافی از گزارش FTA در سال ۲۰۲۳، بهره‌وری انتقال جوهر حدود ۹۴٪ هنگام کار با کاغذ پوشش‌دار و تنها ۸۲٪ بر روی پلاستیک‌های معمولی مشاهده می‌شود. به دلیل این چالش‌ها، اکثر تجهیزات مدرن چاپ لیوان‌های پلاستیکی دارای واحدهای درمان پلاسما یا ماژول‌های کرونایی هستند که مستقیماً درون سیستم تعبیه شده‌اند. این افزودنی‌ها به حفظ کیفیت خوب چاپ علیرغم دشواری‌های ذاتی چاپ روی سطوح پلاستیکی کمک می‌کنند.

فناوری‌های چاپ برای لیوان‌های پلاستیکی و کاغذی

چاپ فلکسوگرافی و جوهرافشان در ماشین چاپ لیوان پلاستیکی سیستم ها

امروزه اکثر تجهیزات چاپ روی لیوان‌های پلاستیکی به فناوری فلکسوگرافی یا جوهرافشان متکی هستند. سیستم‌های فلکسو انتخاب اصلی برای عملیات بزرگ‌مقیاس هستند، زیرا به خوبی با پلاستیک‌های رایجی مانند پلی‌اتیلن و پلی‌پروپیلن کار می‌کنند. این دستگاه‌ها می‌توانند طبق گزارش Packaging World در سال گذشته، بیش از ۱,۲۰۰ لیوان در هر دقیقه تولید کنند که دلیل علاقه کارخانه‌ها به آن‌ها برای تولید انبوه است. از سوی دیگر، چاپگرهای صنعتی جوهرافشان نیز مزایای خود را دارند. این چاپگرها از هد‌های چاپ پیزوالکتریک خاصی استفاده می‌کنند که تصاویری شاداب و با کیفیت عکس را مستقیماً روی لیوان ایجاد می‌کنند. علاوه بر این، این چاپگرها قادر به چاپ اطلاعات متغیر هستند، بنابراین شرکت‌ها می‌توانند بدون دردسر زیاد، طرح‌های محدودی را برای اهداف بازاریابی خود تولید کنند.

تعدیل‌ها برای جوهرهای پایه آبی و زیرلایه‌های کاغذی روکش‌دار

چاپ روی لیوان‌های کاغذی نیاز به تنظیمات خاصی دارد، زیرا سطح آنها متخلخل اما پوشیده از پلی‌کوت است. قبل از چاپ، بیشتر تأسیسات از واحدهای پیش‌پوشش استفاده می‌کنند که مواد درزگیر را اعمال می‌کنند تا از نفوذ جوهرهای قابل حل در آب به داخل الیاف جلوگیری شود. این موضوع چیزی است که گزارش بسته‌بندی پایدار سال ۲۰۲۴ واقعاً به عنوان یک عامل مهم برای کنترل کیفیت برجسته می‌کند. اما در مورد لیوان‌های پلاستیکی، تولیدکنندگان با چالش‌های متفاوتی روبرو هستند. آنها معمولاً از مواد افزایش‌دهنده چسبندگی استفاده می‌کنند، زیرا پلاستیک‌ها به طور طبیعی اجازه نمی‌دهند جوهر به سطح آنها بچسبد. در همین اواخر تحولات جالبی نیز رخ داده است. اکنون جوهرهای ترکیبی وجود دارند که هم روی مواد کاغذی و هم پلاستیکی ظاهر مناسبی دارند و به سرعت نمی‌روند. علاوه بر این، این فرمول‌های جدید حدود ۱۸ تا ۲۲ درصد از انتشار ترکیبات آلی فرار مضر را در مقایسه با انواع قدیمی‌تر مبتنی بر حلال کاهش می‌دهند. این امر زمانی معنا پیدا می‌کند که شرکت‌ها فرآیندهای تولید پاکیزه‌تری را بدون قربانی کردن کیفیت چاپ می‌خواهند.

مکانیسم‌های پیش‌درمانی و خشک‌کن: بهبود کیفیت چاپ

آماده‌سازی سطح و عمل‌آوری در مواد مختلف به طور قابل توجهی متفاوت است:

• لیوان‌های پلاستیکی تحت فرآیند پرداخت کرونایی (3.8 - 4.2 کیلووات/متر²)، که سطح دین را از 30-34 به 40-44 افزایش می‌دهد تا چسبندگی مطمئن جوهر فراهم شود
• دستگاه‌های لیوان کاغذی از تونل‌های خشک‌کننده مادون قرمز (70-90°C) برای عمل‌آوری جوهرها بدون تغییر شکل دیواره‌های نازک استفاده می‌کنند
• عمل‌آوری با UV-LED مصرف انرژی را تا حد 37%در چاپگرهای دو زیرلایه‌ای (کنسرسیوم EcoPrint 2023)

این فرآیندهای بهینه‌سازی شده اجازه می‌دهند دستگاه‌های چاپ لیوان پلاستیکی مقاومت به خراش را در آزمون سایش از 500 چرخه فراتر ببرند، در حالی که ایمنی تماس با مواد غذایی مطابق با FDA در سیستم‌های کاغذی حفظ می‌شود.

انعطاف‌پذیری طراحی و قابلیت‌های برندسازی سفارشی

گرافیک تمام‌پوش در لیوان‌های پلاستیکی در مقابل برندسازی در لیوان‌های کاغذی

ماشین‌های چاپ برای لیوان‌های پلاستیکی می‌توانند چاپ 360 درجه‌ای روی مواد PET انجام دهند، زیرا سطح آن جوهر را جذب نمی‌کند و در نتیجه تصاویر با وضوح بالا و بدون تَرشیدگی حفظ می‌شوند. اما در مورد لیوان‌های کاغذی، شرایط کمی پیچیده می‌شود. چاپگرها باید با سطوح پوشیده شده با پلی‌کت کار کنند که خشک شدن آن‌ها طولانی‌تر است و طبق تحقیقات شرکت FlexoTech در سال گذشته، این موضوع سرعت چاپ را حدود 32 درصد کاهش می‌دهد. برای شرکت‌هایی که می‌خواهند برندشان برجسته شود، استفاده از پلاستیک قطعاً بهتر است. طرح‌های تمام‌پوشش روی پلاستیک حدود 98 درصد دقت رنگی را در تمام سطوح حفظ می‌کنند، در حالی که در مورد کاغذ این مقدار تنها حدود 76 درصد است، به‌ویژه وقتی صحبت از چاپ‌های جزئی است که بیشتر برندها با آن کفایت می‌کنند.

وضوح چاپ، وفاداری رنگ و گزینه‌های سفارشی‌سازی

بهترین دستگاه‌های چاپ روی لیوان پلاستیکی بخاطر فناوری جوهر سخت‌شده با اشعه ماوراء بنفش (UV)، قادر به تولید تصاویر با وضوح حدود 1200 نقطه در اینچ (dpi) هستند که امکان ایجاد اثرات متالیک براق و گرادیان‌های نرم را فراهم می‌کند؛ این اثرات در سطح زبر کاغذ به خوبی قابل دستیابی نیستند. هنگامی که به سیستم‌های مبتنی بر کاغذ که از چاپ فلکسوگرافی استفاده می‌کنند نگاه می‌کنیم، معمولاً آنها به وضوح حدود 600 dpi می‌رسند و محدوده رنگی آنها تقریباً ۱۸ درصد کوچک‌تر است، زیرا کاغذ مقدار زیادی از جوهر را جذب می‌کند. اما امروزه تولیدکنندگان خلاقیت بیشتری دارند. تجهیزات چاپ پلاستیک اکنون گزینه‌های تجزیه‌پذیر زیستی را برای دوستدار محیط زیست بودن در بر می‌گیرند، در حالی که بسیاری از سیستم‌های کاغذی از پیش‌تیمار لیزری قبل از چاپ استفاده می‌کنند تا چسبندگی جوهر به سطوح را بهبود بخشند که طبق آزمایش‌های اخیر، تقریباً بهبودی حدود ۴۰ درصدی در چسبندگی ایجاد شده است.

ادراک مصرف‌کننده: برچسب‌زنی زیست‌محیطی در مقابل قابلیت واقعی بازیافت

اگرچه طبق گزارش اکوپک در سال ۲۰۲۳ حدود ۶۷٪ از مردم فکر می‌کنند که لیوان‌های کاغذی سبز هستند، اما واقعیت بسیار متفاوت است. تنها ۱۲ لیوان از هر ۱۰۰ لیوان کاغذی روکش‌دار پلی‌آمید بازیافت می‌شوند، در حالی که لیوان‌های پلاستیکی PET به اندازه حدود ۲۹٪ بازیافت می‌شوند. با این حال، صنعت دارد راه‌های جدیدی را امتحان می‌کند. اکنون بسیاری از افرادی که دستگاه‌های چاپ لیوان پلاستیکی را مدیریت می‌کنند، کدهای QR را روی محصولات خود قرار می‌دهند تا مشتریان بتوانند بفهمند پس از دور ریختن آن‌ها چه اتفاقی می‌افتد. شرکت‌ها نتایج بهتری نیز مشاهده کرده‌اند؛ اعتماد مشتریان حدود ۲۲٪ افزایش یافته است وقتی این کدها توضیح می‌دهند که محصولات کجا پایان می‌یابند. با این حال، همچنان باید توجه داشت که ظاهر در تصمیمات خرید ناگهانی بسیار مهم است. تقریباً نیمی از تمام خریدهای ضربه‌ای به شدت به جذابیت ظاهری محصول در نگاه اول بستگی دارد.

مقایسه کارایی تولید، هزینه و پایداری

سرعت تولید، ظرفیت تولید و قابلیت‌های یکپارچه‌سازی

دستگاه‌های چاپ لیوان پلاستیکی بخاطر سیستم‌های چاپ فلکسوی دوار، می‌توانند هر دقیقه بین ۱,۲۰۰ تا ۱,۵۰۰ لیوان تولید کنند. این دستگاه‌ها نسبت به نمونه‌های کاغذی خود حدود ۲۵ تا ۳۰ درصد عملکرد بهتری دارند، چون پلاستیک در فرآیند تولید رفتار بهتری از خود نشان می‌دهد. سیستم‌های کاغذی نیز با سرعت بالا کار می‌کنند، اما هنگام کار با مواد روکش‌دار نیاز به تنظیم بسیار دقیق دارند که این امر خروجی آن‌ها را به حدود ۹۰۰ تا ۱,۱۰۰ لیوان در دقیقه کاهش می‌دهد. دستگاه‌هایی که هر دو نوع لیوان را پردازش می‌کنند، اکنون مجهز به بازوی رباتیک داخلی هستند. این ساختار زمان مورد نیاز برای تغییر بین مواد مختلف را حدود چهل درصد کاهش می‌دهد و طبق تحقیقات اخیر انجام شده توسط ScienceDirect در سال ۲۰۲۳، عملیات را به‌طور کلی بسیار انعطاف‌پذیرتر می‌کند.

مصرف انرژی و ردپای کربن در تولید لیوان

در مورد تولید فنجان‌ها، استفاده از پلاستیک در مقایسه با محصولات کاغذی حدود ۴۰ درصد انرژی کمتری مصرف می‌کند. با این حال، هنگام بررسی انتشار کربن، تفاوتی وجود دارد. فنجان‌های پلاستیکی در هر ۱۰۰۰ عدد تولید شده، حدود ۲٫۱ کیلوگرم معادل دی‌اکسید کربن آزاد می‌کنند، در حالی که فنجان‌های کاغذی طبق تحقیقات منتشر شده در مجله Journal of Cleaner Production در سال ۲۰۲۳، این مقدار را به ۱٫۴ کیلوگرم می‌رسانند. دلیل این تفاوت عمدتاً در نحوه پردازش کاغذ قبل از تبدیل به فنجان نهفته است. کاغذ نیازمند پوشش‌های پرانرژی در حین تولید است، در حالی که مشکلات زیست‌محیطی پلاستیک از وابستگی به سوخت‌های فسیلی از ابتدا ناشی می‌شود. با این حال، برخی از تولیدکنندگان شروع به استفاده از فناوری خشک‌کن حرارتی خورشیدی کرده‌اند که به طور متوسط حدود ۱۸ درصد از مصرف کلی انرژی بسته نظر به اینکه با مواد پلاستیکی یا کاغذی کار می‌کنند، کاسته می‌شود.

تحلیل هزینه در مقیاس: ماشین‌آلات چاپ فنجان پلاستیکی در مقابل کاغذی

در حجم ۱۰ میلیون عددی، هزینه چاپ روی لیوان کاغذی به دلایل زیر ۱۸٪ بیشتر از لیوان پلاستیکی است:

• زیرساخت خشک‌کننده جوهر پایه آبی (مبلغ اضافی ۲۲۰هزار تا ۳۵۰هزار دلار)
• دستگاه‌های اعمال پوشش پلی‌اتیلن که نیازمند ۳۰٪ نگهداری بیشتر هستند
• ضرر بیشتر در بستر مواد اولیه (۶٫۲٪ در مقابل ۴٫۱٪ برای پلاستیک)

سیستم‌های دو ماده‌ای هزینه هر واحد را در نسبت ۶۰/۴۰ کاغذ به پلاستیک، ۱۲٪ کاهش می‌دهند (ScienceDirect 2023).

روندهای پایداری: پوشش‌های قابل تجزیه و مواد ترکیبی

نوآوری‌های سال ۲۰۲۴ شامل:

• لایه‌های قابل تجزیه مبتنی بر PLA که ۸۲٪ از پلی‌اتیلن در لیوان‌های کاغذی را جایگزین می‌کنند
• ترکیبات ترکیبی الیاف-PET که دوامی شبیه به پلاستیک با ۵۰٪ محتوای بیولوژیکی ارائه می‌دهند
• خشک‌کننده UV-LED که ۹۰٪ از انتشار حلال‌ها را حذف می‌کند

تحلیل چرخه حیات سال 2023 نشان می‌دهد که مواد نسل جدید می‌توانند تا سال 2026 اثر کربن فرآیند چاپ روی لیوان‌ها را به میزان 34٪ از طریق تقویت‌کننده‌های نانوالیاف سلولزی و جوهرهای مشتق‌شده از جلبک کاهش دهند.

رهبران بازار و نوآوری‌ها در چاپ دو زیرلایه‌ای

ZHEJIANG GUANGCHUAN MACHINERY CO LTD: راهکارهای یکپارچه لیوان‌های پلاستیکی و کاغذی

شرکت ZHEJIANG GUANGCHUAN MACHINERY CO LTD به یکی از بازیگران اصلی در فناوری زیرلایه دوگانه تبدیل شده است و سیستم‌های ترکیبی ایجاد کرده است که تولید لیوان‌های پلاستیکی روکش‌دار و لیوان‌های کاغذی روکش‌دار پلیمری را بر روی یک پلتفرم واحد ادغام می‌کنند. طراحی خاص نازل این شرکت باعث می‌شود که حدود ۹۸ درصد از مواد مصرفی استفاده شود، که این امر به دلیل توانایی آن در تنظیم خودکار ضخامت جوهر و دمای پخت بر اساس نیازهای لحظه‌ای است، همان‌طور که در آخرین یافته‌های بازار فناوری چاپ سال ۲۰۲۴ ذکر شده است. آنچه این سیستم را واقعاً برجسته می‌کند، کاهش تعویض‌های مکرر و وقت‌گیر هد چاپگر است که قبلاً بسیار زمان‌بر بود. زمان‌های راه‌اندازی حدود ۴۰ درصد کاهش می‌یابد که به معنای راه‌اندازی سریع‌تر خطوط تولید است. و برای شرکت‌های نوشیدنی با اندازه متوسط، این امر به معنای صرفه‌جویی در حدود ۳۲ تن ضایعات در سال نسبت به روش‌های سنتی است.

دستگاه‌های نوظهور چاپ لیوان دو زیرلایه‌ای و چشم‌انداز آینده

آخرین سیستم‌ها مجهز به هوش مصنوعی هستند که انواع مختلف زیرلایه‌ها را تشخیص می‌دهد، بنابراین می‌توانند به صورت خودکار بین پلاستیک و کاغذ بدون نیاز به تنظیم مجدد دستی تغییر کنند. به عنوان مثال، دستگاه‌های ترکیبی با خشک‌کننده UV LED در مقایسه با سیستم‌های قدیمی مادون قرمز، حدود ۲۷ درصد سریع‌تر روی کاغذهای پوشیده از موم خشک می‌شوند و همچنان موفق به دستیابی به رزولوشن ۱۲۰۰ dpi روی مواد PET می‌شوند. بر اساس پیش‌بینی بسته‌بندی پایدار ۲۰۲۴، پوشش‌های قابل تجزیه زیستی PLA تا سال ۲۰۲۷ ممکن است حدود ۵۸ درصد از بازار لیوان‌های کاغذی را به خود اختصاص دهند. به همین دلیل، تولیدکنندگان به شدت در حال توسعه جوهرهای مبتنی بر مواد زیستی هستند که با فیلم‌های پلیمری و الیاف سلولزی هر دو سازگاری خوبی دارند. صنعت به این نوع انعطاف‌پذیری و پایداری نیاز دارد بدون آنکه سرعت تولید کاهش یابد.

‫سوالات متداول‬

برای چاپ روی پلاستیک PET و کاغذ پوشش‌دار پلی، از چه نوع جوهرهایی نیاز است؟

پلاستیک PET به دلیل سطح صاف و غیرجاذب خود به جوهرهای حلالی نیاز دارد، در حالی که کاغذ پوشش‌دار پلی با جوهرهای آبی کارایی خوبی دارد.

درمان کرونایی چگونه بر ماشین چاپ فنجان پلاستیکی PET تأثیر می‌گذارد؟

درمان کرونایی انرژی سطحی پلاستیک PET را حدود 40 درصد افزایش می‌دهد، که به بهبود چسبندگی جوهر کمک می‌کند.

آیا فنجان‌های پلاستیکی از فنجان‌های کاغذی دوستدار محیط زیست‌تر هستند؟

اگرچه تولید فنجان‌های پلاستیکی نیاز به انرژی کمتری دارد، اما بیشتر از فنجان‌های کاغذی، دی‌اکسید کربن تولید می‌کنند. با این حال، تنها 12 درصد از فنجان‌های کاغذی روکش‌دار پلی‌مری بازیافت می‌شوند، در مقایسه با 29 درصد از فنجان‌های PET.