Czym jest tusz na bazie wody?
Tusz na bazie wody to tusz który wykorzystuje wodę jako główny nośnik zamiast rozpuszczalników chemicznych, takich jak toluen czy octan etylu. Pigmenty, żywice i dodatki uszlachetniające są rozpraszane w fazie wodnej, która odparowuje podczas suszenia, pozostawiając trwałą, kolorową powłokę związaną z podłożem.
W praktyce zastąpienie rozpuszczalnika wodą ma dwie główne konsekwencje: eliminuje większość emisji lotnych związków organicznych (LZO), przez które tradycyjne tusze stanowią zagrożenie prawne i środowiskowe, a także sprawia, że powstałe w ten sposób opakowania są bezpieczniejsze — zwłaszcza w przypadku żywności, napojów, produktów do pielęgnacji osobistej i innych produktów, w przypadku których migracja substancji chemicznych do zawartości może stanowić problem.
Według amerykańskiej Agencji Ochrony Środowiska (EPA), tusze wodne mogą zmniejszyć emisję lotnych związków organicznych (LZO) nawet o 90% w porównaniu z tuszami rozpuszczalnikowymi. Ta pojedyncza liczba wyjaśnia, dlaczego cała branża opakowań elastycznych znajduje się w trakcie strukturalnej transformacji w kierunku technologii wodnej.
Skład tuszu na bazie wody: co tak naprawdę jest w środku
Zrozumienie składu tuszu pomaga właścicielom marek zadawać lepsze pytania dostawcom opakowań. Dobrze opracowany tusz na bazie wody zawiera pięć składników funkcjonalnych:
Pigmenty zapewniają kolor. Wysokiej jakości pigmenty organiczne lub nieorganiczne – sadza, dwutlenek tytanu, barwniki na bazie azotu – są mielone na drobne cząstki i równomiernie rozprowadzane w nośniku wodnym. Jakość pigmentu decyduje o gęstości koloru, odporności na światło i bezpieczeństwie migracji.
Żywice (spoiwa) tworzą powłokę, która po wyschnięciu przytwierdza pigment do podłoża. Trzy najpopularniejsze systemy w opakowaniach elastycznych to dyspersje akrylowe (dobry połysk i odporność chemiczna), dyspersje poliuretanowe lub PUD (doskonała przyczepność na niskoenergetycznych foliach z tworzyw sztucznych) oraz hybrydowe systemy akrylowo-poliuretanowe, które równoważą oba te parametry. Hybrydowe żywice akrylowo-poliuretanowe wprowadzają grupy polarne, poprawiając przyczepność na podłożach niechłonnych, takich jak BOPP i PE, nawet o 40%, a przyczepność poprzeczna sięga 4B–5B.
Uzdatnianie wody Stanowi 60–80% całkowitej formulacji. Jest głównym nośnikiem i odparowuje podczas fazy suszenia.
Współrozpuszczalniki — zwykle etery glikolowe lub alkohole w stężeniu 5–15% — poprawiają właściwości zwilżania, wyrównywania i schnięcia trudnych podłoży.
Przyprawy precyzyjne dostrojenie wydajności: środki powierzchniowo czynne kontrolują napięcie powierzchniowe; środki przeciwpieniące eliminują pęcherzyki powietrza podczas drukowania z dużą prędkością; stabilizatory pH utrzymują spójność w całym cyklu produkcyjnym; modyfikatory reologii optymalizują lepkość w konkretnym procesie drukowania.
Dlaczego tusz na bazie wody ma znaczenie w przypadku opakowań elastycznych
Przez większość historii opakowań elastycznych dominowały tusze rozpuszczalnikowe, ponieważ lepiej sprawdzały się na podłożach z tworzyw sztucznych o niskiej energii – PE, BOPP, PET – które odpychają systemy wodne. Problemy z przyczepnością, zwilżaniem i schnięciem tuszu na elastycznych podłożach o niskiej energii powierzchniowej i niechłonnych przyczyniły się do historycznego preferowania tuszy rozpuszczalnikowych na rynku, ponieważ rozpuszczalniki ułatwiały polimerom przyleganie do podłoży o niższej energii i znacznie szybsze odparowywanie.
Ta luka techniczna została znacząco zniwelowana. Postęp w dziedzinie farb wodnych doprowadził do poprawy przyczepności i zwilżalności, co pozwoliło na częstsze stosowanie ich w zastosowaniach związanych z opakowaniami elastycznymi. Rozwój technologii żywic, w połączeniu z udoskonaleniem możliwości suszenia urządzeń drukarskich, uczynił farby wodne realną alternatywą dla podłoży nieporowatych stosowanych w opakowaniach elastycznych.
Zmiana ta jest obecnie napędzana jednocześnie przez rozwój technologii i naciski regulacyjne:
Czternasty chiński plan pięcioletni zakłada redukcję emisji lotnych związków organicznych (LZO) w druku opakowań o 30% do 2025 roku, a UE zakazała stosowania farb zawierających toluen. Udział w rynku farb wodnych w 2023 roku wyniósł 32% przy średniorocznym tempie wzrostu (CAGR) na poziomie 7.8%, podczas gdy rynek farb rozpuszczalnikowych spada o -3.2%.
Około 90% elastycznych opakowań z tworzyw sztucznych jest nadal drukowanych przy użyciu tuszy na bazie rozpuszczalników — ale to się wkrótce zmieni, ponieważ znaczny postęp w technologii farb na bazie wody sprawia, że możliwe jest drukowanie na podłożach foliowych przy zachowaniu podobnego poziomu jakości i kosztów.
Dla marek, które dziś zaopatrują się w opakowania, wybór dostawcy drukującego farbami wodnymi to nie tylko deklaracja zrównoważonego rozwoju. To przygotowanie do zaostrzających się z roku na rok przepisów.
Tusz na bazie wody kontra tusz na bazie rozpuszczalnika: prawdziwe kompromisy
To porównanie ma znaczenie przy ocenie dostawców opakowań. Wybór ten wpływa na jakość druku, bezpieczeństwo żywności, koszty zgodności z przepisami i zgodność z normami zrównoważonego rozwoju.
| Czynnik | Tusz na bazie wody | Tusz na bazie rozpuszczalnika |
|---|---|---|
| Emisje LZO | Bardzo niskie (30–50 g/l) | Bardzo wysokie (do 600 g/l) |
| Bezpieczeństwo żywności | Preferowany do bezpośredniego i pośredniego kontaktu z żywnością | Wymaga odzysku rozpuszczalnika; ryzyko pozostałości |
| Zapach | minimalny | Silny zapach chemikaliów |
| Zakres podłoża | Papier, tektura, folie poddane wstępnej obróbce | Szeroki zakres, w tym tworzywa sztuczne nieobrobione |
| Szybkość suszenia | Umiarkowany; wymaga systemów IR/gorącego powietrza | Szybko; szybko paruje |
| Oczyszczanie | Na bazie wody; minimalne odpady chemiczne | Wymaga rozpuszczalników chemicznych |
| Zgodność z przepisami | Zgodność z UE, FDA i REACH | Coraz bardziej ograniczone |
| Recykling | Kompatybilny z recyklingiem papieru i folii | Może zanieczyszczać strumienie recyklingu |
W zakładzie pakowania produktów mlecznych, który przeszedł z farb rozpuszczalnikowych na farbę fleksograficzną na bazie wody o stężeniu lotnych związków organicznych (LZO) wynoszącym 45 g/l, zaobserwowano spadek stężenia LZO w hali produkcyjnej ze 120 mg/m³ do 35 mg/m³ bez konieczności dodatkowego oczyszczania spalin. Pozwoliło to zaoszczędzić 55,000 tys. dolarów rocznie na kosztach przestrzegania przepisów ochrony środowiska, a pozostałości rozpuszczalnika spadły z 7.2 mg/m² do 1.8 mg/m².
Atramenty rozpuszczalnikowe wydzielają silny zapach chemiczny z powodu lotnych związków organicznych (LZO) i wymagają specjalnych środków chemicznych do czyszczenia sprzętu. Atramenty na bazie wody są praktycznie bezwonne i łatwo je zmyć wodą przed utwardzeniem.
Jedynym obszarem, w którym tusze rozpuszczalnikowe zachowują praktyczną przewagę, jest szybkość schnięcia na nieobrobionych foliach nieporowatych. Jednak szybko odparowujące rozpuszczalniki w połączeniu z suszeniem promiennikiem podczerwieni i gorącym powietrzem mogą skrócić czas schnięcia tuszu wodnego do 2–3 sekund, porównywalny z wydajnością tuszu rozpuszczalnikowego wynoszącą około 250–300 metrów na minutę.
Tusz na bazie wody i opakowania do żywności: bezpieczeństwo i zgodność
Opakowania żywności to najbardziej wymagające zastosowanie dla każdej farby drukarskiej. Jeśli Twoje opakowanie zawiera przekąski, kawę, karmę dla zwierząt lub produkty do higieny osobistej, farba używana do nadruku Twojej marki na opakowaniu musi spełniać surowe wymogi bezpieczeństwa – nie tylko ze względów estetycznych, ale także w celu ochrony konsumentów i prawnej pozycji marki.
Czego wymagają przepisy
Nie ma jednego globalnego certyfikatu „bezpiecznego dla żywności tuszu”. Zamiast tego, na różnych rynkach obowiązuje kilka powiązanych ze sobą norm:
- FDA 21 CFR 175.300 reguluje powłoki na bazie żywicy przeznaczone do pośredniego kontaktu z żywnością w Stanach Zjednoczonych
- Rozporządzenie UE 10/2011 ustala limity migracji specyficznej dla materiałów z tworzyw sztucznych mających kontakt z żywnością w Europie
- Rozporządzenie UE 1935/2004 ustanawia ogólne ramy dla wszystkich materiałów mających kontakt z żywnością
- GB4806.14-2023 (Chiny) wymagają, aby tusze były bezwonne przed i po testach symulacyjnych kontaktu z żywnością
- GB38507-2020 (Chiny) ograniczają zawartość lotnych związków organicznych do ≤100 g/l i pozostałości rozpuszczalników do ≤5 mg/m²
W przypadku zastosowań do bezpośredniego kontaktu z żywnością, całkowita migracja po 24 godzinach w temperaturze 40°C musi wynosić ≤10 mg/dm² zgodnie z normą GB 31604.1-2015; w przypadku opakowań żywności dla niemowląt limit wynosi ≤6 mg/dm². Rozporządzenie UE 10/2011 ogranicza benzofenon do ≤0.6 mg/kg, a migracja amin aromatycznych musi wynosić ≤0.01 mg/kg. Nie wolno wykrywać benzenu, toluenu ani ksylenu.
Trzy ścieżki migracji do zrozumienia
Składniki tuszu mogą przedostać się do żywności na trzy sposoby: poprzez bezpośrednią penetrację przez podłoże; niewidoczne przenikanie, gdzie składniki przenoszą się ze strony zadrukowanej na stronę przeznaczoną do kontaktu z żywnością podczas układania lub zwijania; oraz transfer w fazie gazowej, gdzie lotne substancje tuszu przemieszczają się przez powietrze wewnątrz opakowania.
Atramenty wodne znacząco zmniejszają ryzyko we wszystkich trzech wektorach, ponieważ eliminują lotne rozpuszczalniki aromatyczne (toluen, ksylen), które stanowią główny problem migracji w systemach rozpuszczalnikowych. Atramenty pigmentowe na bazie wody nie zawierają niebezpiecznych zanieczyszczeń powietrza i zostały zaprojektowane tak, aby zminimalizować migrację atramentu, dzięki czemu są znacznie bardziej kompatybilne z recyklingiem papieru, tektury i folii oraz spełniają wymogi dotyczące kontaktu z żywnością.
Kluczowe rozróżnienie: zgodność z przepisami dotyczącymi ochrony środowiska ≠ zgodność z przepisami dotyczącymi bezpieczeństwa żywności
Powszechnym błędnym przekonaniem jest to, że skoro tusz spełnia wymogi środowiskowe dotyczące lotnych związków organicznych (LZO), to naturalnie spełnia również normy bezpieczeństwa w kontakcie z żywnością. W rzeczywistości zgodność z przepisami środowiskowymi i zgodność z przepisami dotyczącymi kontaktu z żywnością to dwa powiązane, ale niezależne systemy – wskaźniki środowiskowe dotyczą wpływu na środowisko, podczas gdy bezpieczeństwo w kontakcie z żywnością koncentruje się na wpływie na zdrowie ludzi.
Oceniając dostawcę opakowań, zapytaj o: dokumentację zgodności z normą ISO 14001 lub LZO oraz Niezależne wyniki testów migracji w kontakcie z żywnością z akredytowanych laboratoriów (SGS, Intertek lub równoważnych). Nie są to te same dokumenty.
Jak farby na bazie wody są wykorzystywane w druku opakowań elastycznych
Druk fleksograficzny (Flexo)
Fleksografia jest dominującą metodą druku opakowań elastycznych na świecie i to właśnie w niej technologia farb wodnych poczyniła największe postępy. Druk fleksograficzny jest liderem globalnego trendu przechodzenia na farby wodne. Głównym powodem jest to, że druk fleksograficzny zużywa mniej farby niż druk wklęsły, co oznacza, że nawet w przypadku stosowania farb wodnych – które schną wolniej niż farby rozpuszczalnikowe – schnięcie wymaga niewielkiej ilości energii, co ułatwia drukowanie z dużą prędkością.
Nowoczesne farby fleksograficzne na bazie wody mogą pracować z prędkością 250–300 metrów na minutę na maszynach z centralnym nadrukiem (CI), zapewniając ostre odwzorowanie kolorów na papierze kraft, foliach BOPP, PE i PET. Farby na bazie wody do druku fleksograficznego charakteryzują się ostrymi i żywymi kolorami, dzięki czemu idealnie nadają się do tworzenia przyciągających wzrok opakowań, które wyróżniają się na półce, a ich doskonała przyczepność gwarantuje wyraźny i wyraźny druk na różnych podłożach.
Druk wklęsły
Rotograwiura zapewnia najwyższą rozdzielczość obrazu i jest stosowana do produkcji wysokiej jakości opakowań elastycznych w dużych nakładach. Mechanizmy samosieciowania w dyspersjach akrylowych i poliuretanowych są coraz częściej wykorzystywane do spełnienia wymagań opakowań elastycznych w zastosowaniach rotograwiurowych, umożliwiając uzyskanie porównywalnych właściwości pod względem przyczepności, połysku, zgrzewalności, laminowalności i odporności na substancje agresywne.
Zastosowania laminowania
W wielowarstwowych, elastycznych strukturach opakowaniowych – gdzie zadrukowana folia jest laminowana warstwami barierowymi lub uszczelniającymi – tusz znajduje się pomiędzy warstwami podłoża i musi być mocno sklejony, nie naruszając integralności laminacji. Tusze na bazie wody znalazły również zastosowanie w laminowaniu, gdzie nie są wymagane właściwości wytrzymałościowe tuszów powierzchniowych, ponieważ znajdują się pomiędzy dwiema warstwami nieporowatego, elastycznego podłoża, chroniąc je przed wodą, chemikaliami i ścieraniem. Dyspersje poliuretanowe na bazie wody charakteryzują się doskonałą przyczepnością i spójnością podłoża, dorównując wydajnością tuszom poliuretanowym na bazie rozpuszczalników.
Zgodność podłoża: co działa, a co wymaga przygotowania
To najważniejsza kwestia techniczna, którą marki muszą brać pod uwagę przy określaniu opakowań. Nie wszystkie folie akceptują farby wodne w ten sam sposób.
Podłoża papierowe i kraftowe Są najbardziej kompatybilne: tusz wnika w strukturę włókien i łatwo się z nimi łączy. Nie wymaga wstępnej obróbki. Właśnie dlatego tusze na bazie wody są standardem w opakowaniach papierowych od dziesięcioleci.
Folie z tworzyw sztucznych (BOPP, PE, PET, OPP, CPP) Wymagają obróbki koronowej lub chemicznego przygotowania podłoża, aby podnieść energię powierzchniową powyżej 38–42 dyn/cm, umożliwiając prawidłowe zwilżenie i przyczepność farby. Na BOPP, PE i PET przyczepność na nacięciach poprzecznych musi osiągnąć poziom 4B–5B, co oznacza ≤5% usunięcia farby w testach przyczepności. Dzięki odpowiedniemu przygotowaniu wstępnemu, farby na bazie wody spełniają obecnie ten standard w sposób spójny.
Folia aluminiowa i folie metalizowane Wymagają specjalistycznych powłok gruntowych i stanowią najbardziej wymagającą kategorię podłoży. Postęp w dziedzinie poliuretanowych systemów wiążących sprawił, że tusze wodne stały się tutaj realne, choć doświadczenie w zakresie formulacji ma znaczenie.
Drukowanie atramentami na bazie wody na elastycznych foliach z tworzyw sztucznych na bazie oleju jest dosłownie jak mieszanie oleju z wodą – ale drukarnie mogą pokonać tę przeszkodę, przygotowując podłoże odpowiednią powłoką. Prawidłowo przeprowadzona, nawet elastyczna powierzchnia z tworzywa sztucznego może stać się kompatybilna z atramentami na bazie wody. Proces wstępnego powlekania optymalizuje powierzchnię, a także działa jako klej łączący folię, atrament i powłoki końcowe, zapewniając maksymalną jakość druku i wydajność.
BN PACK i drukowanie farbami na bazie wody
W BN PACK standardowym procesem drukowania dla opakowań elastycznych, takich jak papier kraft, woreczki do kontaktu z żywnością, opakowania ekologiczne i torby z nadrukiem, jest farba na bazie wody. Oto, co to oznacza dla Twojej marki:
Zgodność z wymogami bezpieczeństwa żywności. Nasze tusze na bazie wody są zgodne z normami FDA 21 CFR 175.300, rozporządzeniem UE 10/2011 oraz chińskimi normami GB dotyczącymi opakowań przeznaczonych do kontaktu z żywnością — obejmującymi limity migracji, pozostałości rozpuszczalników i ograniczenia dotyczące metali ciężkich.
Certyfikaty ekologiczne. Tusze na bazie wody nie zawierają toluenu, benzenu ani ksylenu. Dla marek sprzedających opakowania kompostowalne lub nadające się do recyklingu, wymagana jest metoda druku oparta na wodzie — tusze rozpuszczalnikowe zanieczyszczają certyfikowane podłoża kompostowalne i mogą utrudniać recykling folii.
Brak przenoszenia zapachów. W przypadku opakowań kawy, herbaty, przekąsek i kosmetyków zapach jest kwestią jakości produktu. Tusze na bazie wody są praktycznie bezwonne i nie przenoszą resztkowego zapachu rozpuszczalnika do produktu.
Żywy, jednolity kolor. Nowoczesny druk fleksograficzny na bazie wody na wstępnie przygotowanych foliach zapewnia gęstość kolorów i dokładność porównywalną z systemami rozpuszczalnikowymi. Druk do 10 kolorów z wykończeniem matowym, błyszczącym lub laminowaniem typu soft-touch.
Wspiera certyfikację zrównoważonych opakowań. Jeśli Twoje opakowanie ma certyfikat OK Compost, TÜV Home Compost lub certyfikaty dotyczące recyklingu, Twój tusz musi być zgodny z tymi certyfikatami. Możemy potwierdzić zgodność tuszu z Twoim konkretnym podłożem i ścieżką certyfikacji.
Nasza oferta produktów drukowanych przy użyciu farb na bazie wody obejmuje: torby papierowe kraft, woreczki kompostowalne, torebki nadające się do recyklingu, torebki na kawę, torby do pakowania żywności, woreczki z płaskim dnem.
Wniosek
Tusz na bazie wody z niszowej, ekologicznej preferencji stał się technicznym i regulacyjnym standardem druku opakowań elastycznych. Połączenie zaostrzających się przepisów dotyczących lotnych związków organicznych (LZO), postępu w technologii żywic i spoiw oraz dużego popytu marek na zrównoważone, bezpieczne dla żywności opakowania przyspieszyło transformację branży – a ta transformacja przyspiesza, a nie zwalnia.
Dla właścicieli marek praktyczny wniosek jest prosty: jeśli Twoje opakowanie zawiera żywność, produkty dla dzieci, artykuły higieny osobistej lub cokolwiek skierowanego do konsumentów dbających o zrównoważony rozwój, powinieneś określić druk tuszem na bazie wody — i upewnić się, że Twój dostawca jest w stanie dostarczyć dokumentację zgodności potwierdzającą ten fakt.
W BN PACK tusz na bazie wody nie jest dodatkiem premium. To nasz standard produkcyjny. Uzyskaj wycenę niestandardową dla Twojego projektu elastycznego opakowania, a my potwierdzimy zgodność tuszu, opcje podłoża i wsparcie w zakresie certyfikacji już od pierwszej rozmowy.
FAQ
Czy tusz na bazie wody jest trwały na opakowaniach elastycznych?
Tak — po prawidłowym utwardzeniu. Na podłożach papierowych i kraftowych, tusz na bazie wody wiąże się ze strukturą włókien i po wyschnięciu jest trwale utrwalony. Na foliach z tworzyw sztucznych, odpowiednia obróbka wstępna koroną i utwardzanie podczerwone/gorącym powietrzem zapewniają powłokę odporną na zarysowania i trwałą podczas normalnego użytkowania i transportu.
Czy tusz na bazie wody jest bezpieczny dla żywności?
Atramenty na bazie wody to najbezpieczniejsza technologia do pakowania żywności, ale sam fakt ich „rozpuszczalności” nie gwarantuje zgodności z przepisami dotyczącymi kontaktu z żywnością. Konkretna formuła musi zostać zweryfikowana pod kątem zgodności z FDA, rozporządzeniem UE 10/2011 i obowiązującymi normami regionalnymi. Zawsze żądaj od dostawcy dokumentacji testów migracji.
Czy tusz na bazie wody jest wodoodporny?
Po odpowiednim wysuszeniu i laminowaniu – tak. Farba na bazie wody nadrukowana na laminowanej, elastycznej torbie jest całkowicie wodoodporna, ponieważ warstwa farby jest uszczelniona między podłożami foliowymi. W przypadku nielaminowanych nadruków na papierze kraft, zaleca się zastosowanie lakieru błyszczącego lub matowego w celu zapewnienia odporności na wilgoć.
Czy tusze na bazie wody nadają się do druku na wszystkich elastycznych materiałach opakowaniowych?
Po odpowiednim przygotowaniu podłoża, tusze wodne mogą być stosowane do druku na papierze, papierze typu kraft, BOPP, PET, PE, CPP, OPP, folii aluminiowej i większości folii metalizowanych. Podłoża niepoddane obróbce lub o bardzo niskiej energii powierzchniowej pozostają problematyczne i wymagają gruntowania lub koronowania przed drukowaniem.
Jaka jest trwałość wydruków wykonanych tuszem na bazie wody?
Na odpowiednio utwardzonych, laminowanych, elastycznych opakowaniach, wydruki wykonane farbami wodnymi są odporne na światło i trwałe przez cały okres przydatności produktu. W przypadku zastosowań archiwalnych z wykorzystaniem receptur pigmentowych (dzieła sztuki, dokumenty archiwalne), trwałość nadruku znacznie przekracza typowe wymagania dotyczące opakowań.
