Ambalaj Baskı Mürekkepleri

Bugün piyasada, karton kutulardan plastik filmlere, teneke kutulardan kağıt poşetlere kadar hemen hemen her çeşit ambalaj malzemesine yönelik çok çeşitli mürekkepler bulunmaktadır.  Birbirinden farklı fiziksel ve kimyasal özelliklere sahip ambalaj malzemeleri, teknik açıdan da farklı mürekkepler talep etmektedir. 

Genellikle tipik bir baskı mürekkebi, aşağıda belirtilen karışım malzemelerini içerir:

• Pigmentler – Renk oluşumunu sağlarlar.  % 5 – 30 oranında eklenir.
• Bağlayıcılar – Pigment parçalarını birbirine bağlayan ve onları baskı katmanına yapıştıran reçine türü bir bileşendir. % 15 – 60 oranında eklenir.
• Çözücüler – Reçineleri çözer ve karışım formülünü, akışkanlığını sağlayacak ve baskı katmanını ıslatacak şekilde sulandırır.  % 20 – 70 oranında eklenir.
• Katkı maddeleri – Nemlendirme maddeleri, kurutucular, viskozite (akmazlık) kontrolünü sağlayan maddeler, yapıştırıcılar, vb. % 1 – 10 oranında eklenir.

Baskı mürekkepleri ve kullanıldığı baskı teknikleri için aşağıdaki sınıflandırma yapılabilir:

• Sıvı mürekkepler – Flekso baskı, rotogravür, serigrafi, inkjet  
• Macun mürekkepler – Ofset, tipo baskı, intaglio
• Enerji ile kür olan mürekkepler – Flekso baskı, ofset, serigrafi, dijital

Baskı mürekkeplerinin kullanıldığı substratlar yani ambalaj malzemeleri plastik, kâğıt, oluklu mukavva, ahşap, metal, cam ve karton gibi birbirinden farklı özelliklerde malzemelerdir.  Söz konusu ambalaj için en uygun baskı yöntemi tabloda kısaca özetlenmiştir.  

Tablo 1: Ambalaj ve Baskı Yöntemi

Baskı Yöntemi	Substrat
Flekso	Kâğıt, karton, plastik
Tipo baskı	Kâğıt
Ofset	Kâğıt, karton
Rotogravür	Kâğıt, karton, plastik
Intaglio-bir çeşit gravür baskı yöntemidir.	Kâğıt, Karton
Serigrafi	Kâğıt, karton, plastik, metal, cam, ahşap
Inkjet – dijital baskı	Kâğıt, karton
Elektrofotograf – dijital baskı	Kâğıt

Hangi baskı yöntemi ile ne tip ürünlere baskı yapıldığına ilişkin aşağıdaki örnekler verilebilir:

Ofset – Gazete, broşür, dergi, kitap, katalog

Serigrafi – Cam, sert (rijit) plastikler, metal

Inkjet – Ofis ve evlerde, teşhir pano ve posterlerinde

Flekso – Oluklu mukavva, fleksibıl (esnek) filmler, gazeteler

Intaglio – Para, pullar

Rotogravür – Dergi, fleksibıl (esnek) filmler   

Mürekkepler, aşağıda şu yöntemlerle katılaşmaktadırlar:

• Çözücü maddenin ya da suyun buharlaşmasıyla.
• Çözücü maddenin ya da suyun emilmesiyle (penetrasyon). Bu yöntem temel kurutma yöntemi olmamasına rağmen emici yüzeylere tatbik edilen bütün mürekkepler, bir şekilde emilerek kurutulurlar.
• Yağlı maddelerin oksijeni emdiği ve sert bir film oluşturacak şekilde polimerleştiği oksidasyon ile
• Mürekkep sistemi dahilinde kimyasal bir reaksiyonun gerçekleştiği ve kuru bir filmin oluştuğu kimyasal işlemler ile. Kimyasal reaksiyon şu şekilde başlatılır:
• İkinci bir bileşenin ilave edilmesi (iki parçalı sistemler).
• Uygulama sonrasında fırınlanan metal levhaların lito (ofset) baskısında olduğu gibi yüksek sıcaklıkta kurutma.
• Doğru dalga boyundaki UV radyasyonuna maruz bırakılma. Foto reaksiyon başlatan bir elemanı içeren özel formüllü mürekkeplerin kullanılması gerekir.
• Isı oluşturan kızıl ötesi radyasyon (IR) kullanımı. Özel mürekkeplerin kullanılması gerekmez (UV radyasyonundakinin aksine).
• Elektron ışını, radyo frekansı ya da mikro dalgaların kullanımı.

Tablo 2: Mürekkep Kurutma Mekanizmaları

Yöntem	Buharlaştırma	Absorbsiyon-Emilim (Penetrasyon)	Oksidasyon	Kimyasal olarak ya da ışıkla başlatılan mekanizmalar
Flekso	XX			*
Rotogravür	XX		X
Lito	X	X	XX	*
Serigrafi	X	X	XX	*
Tipo baskı		X	XX	*

XX      Temel kurutma yöntemi

X         İkinci kurutma yöntemi

*          Alternatif yöntem

Mürekkeplerin büyük kısmı, birçok mekanizmanın bir arada kullanılmasıyla katılaşmaktadır.

Mürekkepler, özel baskı katmanlarında kullanılmak üzere formülleştirilmekte olup, bir kâğıt ya da plastik için hazırlanmış olan mürekkebin her zaman diğer baskı malzemelerine uyum sağlaması beklenmemelidir. Bkz. Tablo 2.

Polar olmayan polietilen gibi birçok baskı katmanı için yüzey işlemlerinin uygulanması gerekir. Film katmanlarına uygulanan korona deşarj işleminde olduğu gibi mürekkebin yapışmasını kolaylaştırmak için polietilen şişelere alevli işleme uygulaması yaygın şekilde yapılmaktadır.  Alüminyum, baskıdan önce genellikle bir astar ile kaplanmaktadır.

Tutunma özelliği, önceden mürekkeplenmiş alanlar ya da çıplak baskı katmanı üzerinde her birine eşit miktarda mürekkep aktararak, bir mürekkebin homojen şekilde baskı yapabilme yeteneğini ifade etmektedir. Hâlihazırda mürekkeplenmiş olan bir alana az miktarda mürekkep aktarıldığında, özellikle yüksek hızlı baskı makinelerinde ciddi bir sorun ortaya çıkmaktadır. Formülleri doğru şekilde hazırlanmamış olan mürekkepler, katmana zayıf şekilde tutunurlar ve bunun sonucunda da renklerin reprodüksiyonu istenilen seviyede gerçekleşmez.

Ne yazık ki en parlak renkli ve ışıktan etkilenmeyen malzemelerin büyük kısmı kurşun, cıva, bizmut, antimon ve kadmiyum gibi ağır metallerden türetilen oksitler ve bileşiklerdir. Bu malzemelerin mürekkep pigmenti olarak kullanılmasını önlemek ya da azaltmak için büyük çabalar gösterilmiştir ve söz konusu malzemeler, günümüzde baskı mürekkeplerinde nadiren kullanılmaktadır. Elverişli olduğu takdirde ihmal edilebilir oranlarda ağır metal içeren mürekkepler tercih edilmelidir.

Bir mürekkebin reçine bileşeni, baskı katmanıyla uyumlu olacak şekilde (“compatible”) seçilmelidir.  Bileşen, katmana tutunabilmelidir.  Modern mürekkeplerde kullanılan araçların çoğu, çözücü bileşenler vasıtasıyla eritilmesi gereken sentetik reçinelerdir. Çevresel faktörler, bu noktada da kolayca kontrol edilebilen çözücüleri kullanan ya da su ile yayılabilen reçinelerin geliştirilmesinde yönlendirici rol oynamaktadır. Akrilik emülsiyon bazlı bazı reçineler, dikkate değer başarı sağlamıştır. Bununla birlikte, su bazlı mürekkepler hala uygulamaların tamamında kullanılamamaktadır ve muhtemelen de kolaylıkla temin edilebilmeleri bir süre daha mümkün olmayacaktır. Bitkisel yağ esaslı mürekkepler, son zamanlarda oldukça popüler bir duruma gelmiştir ancak bunların kullanımları da bazı sınırlamalara tabidir. Bu mürekkepler, çoğu zaman önemli ölçüde modifiye edilmekte ya da küçük miktarlarda kullanılmaktadır. Bazı otoritelerce, bunları kullanmanın çevresel açıdan önemli avantajlar sağladığına dair kuşkular bulunsa da bu alandaki gayretler hala devam etmektedir. Baskı ile uğraşan bazı firmalar İngiltere gibi ülkelerde tercihlerini soya ve diğer sebze yağlarından hazırlanan mürekkepler için kullanmaktadır.

Ticari olarak piyasada bulunan bazı mürekkep sistemlerinden örnekler

NC (Nitroselüloz) veya PVB (polivinil bütral) bazlı Cold Seal: Şekerleme endüstrisinde sıklıkla, çikolata veya dondurma gibi sıcaklığa karşı dayanımı zayıf gıdaların hassas ambalajlama şartları ile karşı karşıyadır.  Cold seal ambalajları bu amaca hizmet etmektedir.  Cold seal tutkalları, release laklar ve farklı basınç uygulama teknikleri, üreticilere ısı kullanmadan ambalajları hazırlama imkanı sağlamaktadır. 

• Sıcaklık hassasiyeti olan ürünlerin güvenli ve etkili hazırlanması,
• Yüksek yoğunluk, kabul edilebilir ürün kalitesi,
• Son tüketici için maksimum rahatlık sağlamaktadır.

Yüksek örtücülere sahip barkodlar için özel beyaz: Bir mürekkep üreticisi tarafından yapılan açıklamada, laminasyonlu ürünlerde, tek kat uygulanabilen özel bir beyaz komponentin, çift katlı beyazın yerine geçebileceği belirtilmiştir.  Üretici bu ürünle birlikte aşağıdaki avantajların sağlanabileceğini iddia etmektedir:

• Maliyet avantajı:
• İki yerine tek baskı
• Daha sofistike dizaynlara ayrılabilecek bir üniteden tasarruf etmek
• Yüksek örtücülükte beyaz

PV (polivinil) mürekkepler-dilimlenmiş ve işlem görmüş soğutulmuş gıdalar için raf ambalajları:

• Özel PVB bazlı renkler ile yine özel tek komponentli PVC (polivinil klorür) bazlı beyaz kombinasyonu
• Jambon ve peynir ambalajları ile retort (sterilizasyon) işlemine tabi tutulan ambalajlarda kullanılan tüm baskı malzemelerinin yüksek laminasyon özellikleri için
• Tüm malzemelere uygunluk (OPA (oryente poliamid), PET (polietilen teraftalat), kaplı PET, SiOx (silisyum oksit) kaplı PET)
• Flekso sistemlerde de basılabilirlik (beyaz için özel kauçuk silindir gerekebilir)

Laminasyon yerine tek kat uygulamalar: Çift komponentli beyaz ve uygun mürekkepler ile OPP/OPP (oryente polipropilen) laminasyonu yerine tek kat baskı.

• İki kat OPP/OPP laminasyon yerine üst baskı, tek kat OPP
• Parlaklık veya halftone gibi görsellikler birbirine çok yakındır.
• Çok düşük çözücü kalıntı miktarı [mg/m2]
• Çok düşük koku seviyesi
• Yüksek mekanik, ısı ve kimyasal dirençler

Yüksek sıcaklıktaki sterilizasyon (retort) uygulamalar için alüminyum kapaklara baskı:

• Çift komponentli lak ve tek komponentli mürekkep sistemlerinin kombinasyonu
• Sterilizasyon direnci
• Yüksek ısı dayanımı (350°C)
• Alüminyum için sterilizasyona dayanıklı, maliyet avantajı yaratan baskı uygulaması.

Shrink sleeve (giydirme ambalajlar) için NC bazlı mürekkepler: Primer lak uygulamadan tüm malzemeler için tek bir mürekkep sistemi (PET, OPS (oryente polistiren), PVC, PP)

• Özellikle halftone dizaynlarda mükemmel basılabilirlik
• Çok düşük çözücü kalıntı miktarı
• Maliyet avantajı, daha az atık, baskı kolaylığı

Metalizasyon yerine “super-silver”: Bir üretici tarafından geliştirilen bu ürün;

• Metalize film kadar parlaklık,
• Uygulanan mürekkep alanına bağlı olarak, metalize filme baskı yapmak yerine “super-silver” mürekkebin uygulanmasının getireceği maliyet avantajı,
• Mürekkebin uygulama alanı çok yüksek değil ise kullanım kolaylığının getireceği maliyet avantajı sağlayabilmektedir.

Çift komponentli sistemler: Çift komponentli sistemler; metal yüzeyler, metalize filmler ve baskı yapması zor filmler üzerinde; yüksek ısı dayanımı, yüksek parlaklık ve mükemmel adezyon özellikleri sağlar.

Bu sebeple, sıklıkla primer ve koruyucu laklar ile adezyon sağlayıcı primerler ve beyaz olarak kullanılırlar. 

Tek komponentli sistemler ile birlikte kullanılması durumunda, yüksek ısı dayanımı, sterilizasyona uygunluk ve yüksek parlaklığa sahip ambalajlar üretilmesine olanak verir.

Bükümlü şekerleme ambalajları için twistlak: Kendinden bükümlü özelliği olmayan filmlere bu özelliği verir (örn. OPP).

• Bükümlü ambalajlar için özel uygulamalara ve yeniden baskı ayarı yapmaya gerek kalmaz.
• Daha ucuz filmlere uygulama imkanı sağlar.
• Maliyet avantajı yaratır.

Yüksek sıcaklıktaki sterilizasyona (retort) uygun Doypack ambalajlar için mürekkepler

• PET/Alüminyum/PP yapılar için uygun renkler ve PV bazlı beyaz ile sterilizasyon dayanımı
• Yüksek hız ve mükemmel basılabilirliğe olanak sağlaması

Gıda ambalaj mürekkepleri ile ilgili bazı yasal konular

Ticari olarak piyasada bulunan mürekkep sistemlerinden örnekler daha da genişletebilir.  Ancak, en doğrusu, mürekkebi kullanacak olan ambalaj üreticisi veya konverter ile mürekkep üreticisinin sürekli bağlantıda olarak; uygun olan sistemi birlikte yaratmasıdır.  Öte yandan, özellikle konu ve uygulama ile ilgili mevcut yönetmelikler sürekli göz önünde bulundurulmalıdır. 

Bu yönetmeliklerden en önemlisi “gıda ile temas eden malzemeler” için şuanda geçerli olan AB (Avrupa Birliği) Mevzuatıdır.  Konu ile ilgili AB direktiflerinden Yönetmelik (EC) No 1935/2004’e göre, ambalaj malzemeleri insan sağlığını etkilememeli ya da gıdayı herhangi bir biçimde değiştirmemelidir.  Bu yönetmelik, sadece pozitif listelerde yer alan kimyasalların ambalajlarda kullanılmasını mümkün kılmaktadır.  Kullanılacak mürekkep ve yapışkanların bu pozitif listelerde yer alması; bu kimyasal maddelerin migrasyon değerlerinin de kontrol edilmesi gerekmektedir. 

AB’deki geçerli olan 93/10/EEC no’lu rejenere selüloz filmlere yönelik direktif de bu tür filmler ve baskı yapılmış yüzeylerin gıda ile temas etmemesi gerektiği belirtilmiştir.

Yukarıda bahsi geçen AB Çerçeve Direktif-Yönetmelik (EC) No 1935/2004 talimatlarına uygun olan 2002/72/EC no’lu direktif ise plastik malzemelerle ve ürünleri ile ilgili AB direktifidir.  Bu direktifte monomerler ve katkı maddeleri için OML (toplam migrasyon limiti) ve SML (özel – spesifik migrasyon limiti) değerleri belirtilir.  Bu direktifte monomerler ve diğer başlangıç malzemeleri için pozitif listeler belirtilmiştir.  Bu listelere mürekkepler için söz konusu olan başlangıç maddeleri dahil edilmemiştir.

2006 Aralık ayında yayınlanan 2023/2006 – GMP Yönetmeliği, gıda ile temas eden malzemelerle ilgili iyi imalat uygulamalarının polimer üretimindeki başlangıç malzemelerinin onaylanması ve kabul edilmesiyle başlayan ve üretimi, ambalajlamayı, depolamayı ve sevkıyatı kapsayacak polimerleştirme, dönüştürme ve tedarik zinciri boyunca devam eden, eşyanın gıda ile temas ettiği noktada biten bir zinciri takip ettiğini belirtir.  Şu anda, sadece baskı mürekkepleri özellikle kapsama dahildir.

Bu yönetmeliğe göre,

• Baskılı yüzeyler gıdayla doğrudan temas etmemelidir.
• Baskı mürekkeplerinin formülü hazırlanırken baskılı yüzeydeki maddelerin gıdayla temas eden yüzeye 1935/2004’teki 3. maddeyi ihlal edecek konsantrasyonlarda geçmemesine dikkat edilmelidir.

Aslında bu yönetmelik baskı mürekkebi komponentleri migrasyonunun, polimer komponentleriyle aynı şekilde kontrol edilmesini işaret etmektedir. Ve bir de onaylı maddeler listesi hazırlanacaktır.

Kimyasalların kontrolüne yönelik uygulama

Ambalaj baskı mürekkeplerini ilgilendiren diğer önemli bir uygulama ise geçtiğimiz yıl içerisinde yürürlüğe giren REACH yani kimyasallar ve bunların güvenli kullanımına dair yeni bir AB düzenlemesidir.  Uzmanların tahminlerine göre, Avrupa baskı mürekkepleri sanayi bu yeni uygulama ile yaklaşık 660 milyon Euro’luk bir ek maliyetle karşı karşıya kalabilir. Bunun ana nedeni olarak ise şuanda kullanılmakta olan bazı önemli hammaddelerin gelecekte kullanılmaması gösterilmektedir.  Bu yüzden mürekkep üreticileri yeni formülasyonlar geliştirmek ve bunları REACH mevzuatı gereğince tescil ettirmek zorunda kalacaklardır. 

Kaynaklar:

1. Soroka, W., “Fundemantals of Packaging Technology”, Revised UK Edition, The Institute of Packaging, UK (1999).
2. Ambalaj Sanayicileri Derneği Ambalaj Literatürü Kütüphanesi Arşivi, İstanbul.
3. Siegwerk Baskı Mürekkepleri San. ve Tic. A.Ş. yayınları