การพิมพ์บรรจุภัณฑ์ด้วยเทคโนโลยีการพิมพ์ออฟเซต (2)
ดร.อนันต์ ตันวิไลศิริ รองคณบดีฝ่ายวิชาการและวิจัย
คณะเทคโนโลยีสื่อสารมวลชนมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลธัญบุรี
เทคโนโลยีการพิมพ์ออฟเซต เป็นเทคโนโลยีการพิมพ์ที่นิยมใช้ในการผลิตบรรจุภัณฑ์กล่องกระดาษทั่วไป เช่น กล่องบรจุภัณฑ์อาหาร กล่องยาสีฟัน เป็นต้น นอกจากนี้ยังสามารถใช้ในการผลิตกล่องบรรจุภัณฑ์ที่ทำจากวัสดุประเภทพลาสติกหรือกระดาษเคลือบฟอยล์อีกด้วย วัสดุประเภทนี้ ลักษณะผิวของวัสดุจะมีความเรียบ มีความมันเงาสูง และไม่สามารถพิมพ์ด้วยหมึกพิมพ์ออฟเซตแบบทั่วไปได้ ดังนั้นจะนิยมใช้หมึกพิมพ์ที่แห้งตัวด้วยแสงยูวีในการผลิต ซึ่งจะมีข้อกำหนดในการผลิตงานพิมพ์ที่แตกต่างกัน
เทคโนโลยีการพิมพ์ออฟเซตด้วยหมึกพิมพ์ที่แห้งตัวด้วยแสงยูวี
การผลิตงานพิมพ์ด้วยระบบการพิมพ์ออฟเซตได้มีการนำหมึกพิมพ์ที่แห้งตัวด้วยแสงยูวี หรือที่เรียกกันว่า หมึกพิมพ์ยูวี (UV Ink) มาใช้ในการผลิตงานพิมพ์บนวัสดุประเภทพลาสติกหรือกระดาษเคลือบฟอยล์ เนื่องจากวัสดุพิมพ์ดังกล่าว ไม่สามารถดูดซับหมึกพิมพ์ได้ ทำให้ไม่สามารถใช้หมึกพิมพ์ออฟเซตทั่วไปในการพิมพ์ หมึกพิมพ์ยูวี จะมีการแห้งตัวจากการได้รับแสงยูวี และเกิดปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชั่น (polymerization) ทำให้หมึกพิมพ์เปลี่ยนสภาวะจากของเหลวเป็นของแข็งในทันที ทำให้ในการพิมพ์งานด้วยหมึกพิมพ์ยูวี จะลดการใช้แป้งในการช่วยการแห้งตัวของหมึกพิมพ์ ทำให้การผลิตสีในงานพิมพ์จะได้สีที่สดมากขึ้น การพัฒนาเทคโนโลยีการพิมพ์งานด้วยหมึกพิมพ์ยูวี จะเป็นการพัฒนาการผลิตหลอดไฟยูวี และหมึกพิมพ์ยูวี ควบคู่กันไป โดยมีวัตถุประสงค์ในการพัฒนาให้หมึกพิมพ์มีการแห้งตัวได้รวดเร็วมากขึ้น เหมาะสมกับความเร็วของเครื่องพิมพ์ที่สูงขึ้น
การแห้งตัวของหมึกพิมพ์ออฟเซตโดยทั่วไป จะมีการแห้งตัวจากการเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชั่นกับอากาศ รวมถึงการซึมตัวลงไปในวัสดุที่ใช้พิมพ์ สำหรับหมึกพิมพ์ยูวี จะเกิดการแห้งตัวจากการเกิดปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชั่น โดยสามารถแสดงได้ในรูปที่ 1 และการเกิดปฏิกริยาพอลิเมอรไรเซชั่น สามารถแสดงได้ในรูปที่ 2
ข้อดีของการใช้หมึกพิมพ์ยูวีในการผลิตงาน คือ เป็นเทคนิคการพิมพ์งานที่ได้สีที่มีความอิ่มตัวสีสูง เนื่องจากหมึกพิมพ์มีการแห้งโดยทันทีเมื่อผ่านแสงยูวี ไม่มีการระเหยของน้ำมันหรือตัวทำละลายในหมึกพิมพ์ การแห้งตัวของหมึกพิมพ์หลังจากการพิมพ์ในแต่ละป้อมพิมพ์ ทำให้การทับซ้อนกันของหมึกพิมพ์ (ink trapping) จะเป็นการทับซ้อนแบบเปียกทับแห้ง (wet on dry printing) ซึ่งทำให้การผลิตสีในงานพิมพ์มีความสมบูรณ์ และเหมาะสำหรับการพิมพ์งานบนวัสดุที่ไม่สามารถดูดซึมหมึกพิมพ์ได้ ประเภทของงานพิมพ์ที่นิยมใช้หมึกพิมพ์ยูวีในการผลิต จะประกอบด้วย บรรจุภัณฑ์สุรา เครื่องสำอาง งานพิมพ์บนกระดาษเคลือบฟอยล์ต่างๆ
ลักษณะของเครื่องพิมพ์ออฟเซตและวัสดุที่ใช้สำหรับการพิมพ์งานด้วยหมึกพิมพ์ยูวี
เครื่องพิมพ์ออฟเซตป้อนแผ่นที่ใช้ในการผลิตงานด้วยหมึกพิมพ์ยูวี ดังรูปที่ 3 จะต้องมีการออกแบบและติดตั้งอุปกรณ์ต่างๆ เพื่อรองรับการพิมพ์งานด้วยหมึกพิมพ์ยูวี โดยสามารถแบ่งได้ตามส่วนของเครื่องพิมพ์ดังต่อไปนี้
1. ส่วนป้อนกระดาษ ควรมีการติดตั้งอุปกรณ์ป้องกันการเกิดไฟฟ้าสถิตย์ เนื่องจากการพิมพ์พลาสติกด้วยการพิมพ์ออฟเซตป้อนแผ่น ปัญหาสภาพการเดินกระดาษไม่ดี เกิดจากพลาสติกที่นำมาพิมพ์ไม่สามารถแยกตัวกันได้ในระหว่างป้อนเข้าสู่เครื่องพิมพ์ โดยปกติไม่ว่าการพิมพ์กระดาษที่มีผิวลื่นมาก ๆ ประเภทกระดาษที่เคลือบฟอยล์หรือพลาสติก ปัญหาการเดินกระดาษเข้าเครื่องพิมพ์จะเกิดขึ้น เนื่องจากในกองกระดาษเองจะเกิดไฟฟ้าสถิตเกิดขึ้น ทำให้กระดาษหรือแผ่นพลาสติกไม่สามารถแยกตัวออกจากกันได้ การแก้ไขปัญหาในลักษณะนี้ ควรติดตั้งเครื่องลดการเกิดไฟฟ้าสถิตย์ที่หน่วยป้อนของเครื่องพิมพ์ เพื่อช่วยให้ไฟฟ้าสถิตในกองกระดาษลดลง และทำให้หัวลมดูดและหัวลมเป่าในหน่วยป้อนกระดาษสามารถทำงานได้ และจะสามารถเดินกระดาษได้ดีขึ้น ดังแสดงในรูปที่ 4 และ 5
สภาพแวดล้อมในโรงพิมพ์เป็นปัจจัยอีกอย่างหนึ่งที่สำคัญ การควบคุมอุณหภูมิและความชื้นสัมพัทธ์ในห้องพิมพ์เป็นสิ่งที่สำคัญมาก เนื่องจากจะส่งผลต่อวัสดุที่นำมาใช้พิมพ์ และต่อการแห้งตัวของหมึกพิมพ์อีกด้วย นอกจากนี้หากมีอุณหภูมิและความชื้นสัมพัทธ์ไม่เหมาะสม จะทำให้มีการเกิดไฟฟ้าสถิตเกิดขึ้นอีกด้วย อุณหภูมิที่เหมาะสมในห้องพิมพ์ คือ 22 – 24 องศาเซลเซียส ความชื้นสัมพัทธ์ที่เหมาะสมจะประมาณ 50 – 55 % ดังนั้นนอกจากตัววัสดุที่นำมาพิมพ์เองมีไฟฟ้าสถิต สภาพแวดล้อมก็เป็นปัจจัยที่ส่งผลทำให้เกิดไฟฟ้าสถิตด้วย ซึ่งทางโรงพิมพ์ควรจะต้องมีการตรวจสอบและควบคุมต่อไป
2. ส่วนพิมพ์ การพิมพ์งานด้วยหมึกพิมพ์ยูวี จำเป็นต้องมีการติดตั้งหลอดไฟยูวี (Interdeck dryer) เพื่อเป็นอุปกรณ์ที่ใช้ในการฉายแสงยูวีลงสู่วัสดุพิมพ์ โดยปกติจะต้องมีการติดตั้งไว้ที่ป้อมพิมพ์ทุกป้อมในการผลิตงาน ดังแสดงในรูปที่ 6 หลอดไฟยูวีที่ใช้โดยส่วนใหญ่จะมีอายุการใช้งานประมาณ 2,000 – 2,500 ชั่วโมง ขึ้นอยู่กับ การปิด เปิด การใช้งานของหลอด ระบบการหล่อเย็นหลอด และการทำความสะอาด โดยเครื่องพิมพ์ต้องมีการตรวจสอบบริเวณต่าง ๆ ที่มีโอกาสสัมผัสกับหมึกพิมพ์ยูวี เช่น บริเวณกริปเปอร์ ที่อาจจะต้องมีการเคลือบผิวแบบพิเศษ และควรมีการติดตั้งระบบการควบคุมอุณหภูมิของลูกหมึก (ink unit temperature control)
สำหรับการเลือกใช้น้ำยาฟาว์นเทนและแอลกอฮอล์ในการผลิตงานด้วยหมึกพิมพ์ยูวี จะมีการกำหนดแล้วแต่บริษัทผู้ผลิตหมึกพิมพ์ โดยส่วนใหญ่ค่าความเป็นกรดเป็นด่างของน้ำยาฟาวน์เทน จะอยู่ที่ประมาณ 4.5 – 5 ความเข้มข้นของแอลกอฮอล์ จะสามารถใช้ได้ตั้งแต่ 5 – 12% น้ำยาฟาวน์เทนที่ใช้ต้องมีการระบุว่า สามารถใช้งานกับหมึกพิมพ์ยูวีได้
พลาสติก หรือกระดาษเคลือบฟอยล์ ที่นำมาใช้ในการผลิตงาน ควรมีการตรวจสอบการแห้งตัวและการยึดติดของหมึกพิมพ์ การทดสอบการแห้งตัวของหมึกพิมพ์จะทำให้เราสามารถกำหนดความเร็วในการพิมพ์ที่เหมาะสม พลังงานของหลอดยูวีที่ใช้ในการพิมพ์งาน โดยการแห้งตัวนั้นจะสามารถทดสอบได้จากการทดสอบการขัดถูด้วยเครื่อง Rub test สำหรับการยึดติดของหมึกพิมพ์ จะสามารถทดสอบโดยการใช้เทปกาวในการทดสอบ ซึ่งจะสามารถช่วยในการกำหนดค่าการระเบิดผิวของวัสดุที่นำมาใช้พิมพ์
สำหรับค่าการระเบิดผิว หรือ ค่าพลังงานผิวของวัสดุพิมพ์ (surface tension) เป็นค่าที่ใช้ในการควบคุมพลังงานของผิวของวัสดุที่นำมาใช้พิมพ์ โดยกระดาษเคลือบฟอยล์ หรือพลาสติกที่จะนำมาใช้ในการผลิตงานพิมพ์ด้วยหมึกพิมพ์ยูวี ต้องมีการกำหนดค่าการระเบิดผิว ให้เหมาะสมกับหมึกพิมพ์ที่นำมาใช้พิมพ์ โดยปกติค่าการระเบิดผิว จะถูกสร้างมาจากการระเบิดผิดด้วยประจุไฟฟ้า หรือที่เรียกว่า โคโรน่า ทรีทเมนต์ วัสดุพิมพ์แต่ละชนิด จะมีค่าระเบิดผิวที่แตกต่างกันไป ดังแสดงในตารางที่ 1
การเตรียมวัสดุอื่น ๆ จะประกอบด้วย การเตรียมลูกหมึก ผ้ายาง แม่พิมพ์ ต้องเลือกใช้วัสดุดังกล่าวให้เหมาะสมกับหมึกพิมพ์ยูวี รวมถึงการเลือกใช้น้ำยาล้างทำความสะอาด ต้องสามารถทำความสะอาดหมึกพิมพ์ยูวีได้
ปัจจุบันเทคโนโลยีการพิมพ์ออฟเซตด้วยหมึกพิมพ์ที่แห้งตัวด้วยแสงยูวี ได้มีการพัฒนาหมึกพิมพ์และหลอดไฟ จากเดิมใช้หลอดยูวีทั่วไป มาเป็นการใช้หลอดไฟ LED UV เพื่อลดการใช้กระแสไฟฟ้าในการผลิตงาน ลดความร้อนที่เกิดขึ้นจากการพิมพ์งาน โดยได้มีการพัฒนาควบคู่กับหมึกพิมพ์ LED UV โดยได้เริ่มมีการทดสอบและนำมาใช้ในการผลิตงานบรรจุภัณฑ์ และในอนาคตจะมีการทดสอบเทคโนโลยีของหมึกพิมพ์ LED UV เพื่อใช้ในการพิมพ์บรรจุภัณฑ์อาหารต่อไป โดยจะมีการมุ่งเน้นการศึกษาทางด้านของการเกิดสารปนเปื้อน หรือสารตกค้างในการผลิตงาน เพื่อสร้างความมั่นใจให้กับผู้ผลิตสิ่งพิมพ์บรรจุภัณฑ์และผู้บริโภคต่อไป