چاپ فلوک فرایندی است که طی آن ریز الیاف‌ها نظیر پنبه، پلی‌استر یا نایلون با استفاده از چسب رزینی به سطوح مختلف الصاق می‌شوند. در کاربردهایی مانند دکوراسیون پارچه‌ها، محصولات نساجی و صنعت خودروسازی استفاده می‌شوند. رزین چسبنده باید ضمن ایجاد سطحی نرم و مخملی، چسبندگی بالا، انعطاف‌پذیری و مقاومت مناسب در برابر سایش و رطوبت را تأمین کند. رزین‌های آکریلیک پایه‌آب به دلیل خواص مطلوبی مانند شفافیت بالا، مقاومت شیمیایی و نوری و سازگاری محیط‌زیستی در این کاربردها بسیار مورد توجه قرار گرفته‌اند. با این حال، دوام چسبندگی پوشش‌های آکریلیک پایه‌آب در شرایط مرطوب معمولاً کمتر است و همین امر نیاز به اصلاح و بهینه‌سازی فرمولاسیون را افزایش می‌دهد.
رزین‌های آکریلیک پایه‌آب عمدتاً از کوپلیمریزاسیون استرهای اکریلیک یا متاکریلیک (مانند بوتیل آکریلات، اتیل هگزیل آکریلات، متیل متاکریلات و ترکیبات استایرن-آکریلات) همراه با مقادیر جزئی اسید اکریلیک یا متاکریلیک تشکیل می‌شوند. این رزین‌ها معمولاً به‌صورت لاتکس از طریق فرآیند امولسیون پلیمریزاسیون تولید می‌گردند. پس از تبخیر آب، فیلم شفاف حاصل خواص مکانیکی و شیمیایی مطلوبی (مانند مقاومت در برابر اشعه فرابنفش، اکسیداسیون و مواد شیمیایی) ارائه می‌کند. دمای انتقال شیشه‌ای (Tg) فیلم به نسبت ترکیب مونومری وابسته است و با افزایش سهم مونومرهای نرم‌تر کاهش می‌یابد. تنظیم دقیق Tg از طریق انتخاب مونومرهای مناسب به کنترل خواص مکانیکی و چسبندگی فیلم کمک می‌کند.
ترکیب مونومری و ساختار پلیمری: نسبت مونومرهای سخت (مانند استایرن یا متیل متاکریلات) و نرم (مثل بوتیل آکریلات، اتیل هگزیل آکریلات) تعیین‌کننده مدول الاستیک فیلم و قابلیت تعامل آن با سطح زیرلایه است. به طور معمول، سهم بیشتر مونومرهای نرم، فیلم انعطاف‌پذیرتری ایجاد می‌کند که بتواند بهتر الیاف را در خود نگه دارد؛ ولی اگر فیلم بسیار نرم باشد، مقاومت مکانیکی لایه چسب کاهش می‌یابد.
دمای انتقال شیشه‌ای (Tg): Tg پایین‌تر منجر به فیلم نرم‌تر و چسبناک‌تر می‌شود که چسبندگی سطحی اولیه را بهبود می‌بخشد. با این وجود، اگر Tg خیلی پایین باشد، در دماهای بالا فیلم به‌راحتی شکل خود را از دست داده و چسبندگی کاهش خواهد یافت. تنظیم دقیق Tg از طریق ترکیب مونومرها یکی از کلیدهای تعادل میان چسبندگی و خواص مکانیکی است.
محتوای ژل و کراس‌لینک: وجود ساختارهای پیوند خورده (ژل) در چسب باعث افزایش مقاومت برشی و انسجام فیلم می‌شود. هر چند افزایش بیش از حد محتوای ژل ممکن است موجب شکنندگی فیلم و کاهش توانایی چسبندگی در لایه‌های نازک گردد.
سورفکتانت‌ها: نوع و مقدار ماده فعال سطحی در امولسیون، چسبندگی نهایی فیلم را تحت تأثیر قرار می‌دهد. معمولاً سورفکتانت‌های سنتی پس از خشک شدن فیلم با ایجاد ساختارهای آب‌دوست مسیرهایی برای نفوذ رطوبت ایجاد می‌کنند، در حالی که استفاده از سورفکتانت‌های پلیمری‌شونده (واکنش‌پذیر) باعث کاهش این اثر جانبی و بهبود مقاومت آبی چسب می‌شود.
شرایط سطح زیرلایه: انرژی سطحی زیرلایه (پارچه، کاغذ یا دیگر سطوح) و تمیزی آن نقش مهمی در چسبندگی دارد. پیش‌پردازش‌هایی مانند پلاسما باعث افزایش قابلیت خیس شدن سطح توسط رزین و در نتیجه ارتقای نیروی چسبندگی می‌شوند.
شرایط فرایند: ضخامت لایه چسب، دمای خشک شدن و زمان لازم برای تبخیر حلال نیز در استحکام نهایی چسبندگی مؤثرند؛ خشک‌سازی کامل برای تشکیل فیلم یکپارچه ضروری است.
تغییر نسبت مونومر: تنظیم نسبت مونومرهای سخت و نرم (برای مثال افزایش درصد اسید اکریلیک یا مونومرهای وینیل) می‌تواند مدول الاستیک فیلم و سطح چسبندگی را بهبود بخشد. مطالعات نشان داده‌اند که تغییر نسبت ۲-اتیل هگزیل آکریلات به بوتیل آکریلات خواص مکانیکی فیلم را تغییر می‌دهد و حتی افزایش جزئی مونومر نرم‌تر باعث کاهش مدول فیلم و تغییر جزئی در چسبندگی می‌شود.
افزودن مونومرهای عملکردی و کراس‌لینکر: ترکیبات چندعاملی مانند گلیسیدیل متاکریلات، ۲-هیدروکسی اتیل آکریلات یا پلی‌ایزوسیانات‌ها با ایجاد پیوند عرضی در ساختار پلیمری، انسجام فیلم و مقاومت چسبندگی را افزایش می‌دهند.
سورفکتانت‌های واکنش‌پذیر: استفاده از سورفکتانت‌های پلیمری‌شونده باعث پیوند کووالانسی ماده فعال به زنجیره پلیمری می‌شود و مهاجرت سورفکتانت به سطح فیلم را مهار می‌کند. این امر از ایجاد مسیرهای نفوذ رطوبت جلوگیری کرده و مقاومت آبی و چسبندگی برشی چسب را بهبود می‌دهد.
در یک مطالعه، نسبت وزنی ۲-اتیل هگزیل آکریلات و n-بوتیل آکریلات در چسب‌های حساس به فشار آکریلیک تغییر داده شد. نتایج نشان داد که با افزایش سهم اتیل هگزیل آکریلات، مدول الاستیک فیلم کاهش و مقاومت برشی چسب افزایش می‌یابد، که منجر به کاهش جزئی در قدرت چسبندگی (مقادیر پیل و تاک) می‌گردد. تمامی نمونه‌های بررسی شده در تست‌ها عملکرد خوبی از خود نشان دادند و توانستند در شرایط سرد و مرطوب سطح شیشه را نگه دارند.
مطالعه دیگری تأثیر سورفاکتانت‌های پلیمری‌شونده را در چسب‌های آکریلیک مورد بررسی قرار داده است. این تحقیق نشان داد افزودن این نوع سورفاکتانت‌ها باعث افزایش محتوای ژل و دمای انتقال شیشه‌ای (Tg) فیلم می‌شود، به‌طوری که مقاومت برشی و مدول چسب بهبود می‌یابد، اما قابلیت تاک و پیل فیلم به میزان جزیی کاهش می‌یابد. با این حال، مقاومت نهایی چسب در برابر نفوذ رطوبت به طور معناداری افزایش یافته است، زیرا سورفاکتانت واکنش‌پذیر پیوند خورده نمی‌تواند مسیرهای نفوذ آب را ایجاد کند.
فرمولاسیون‌های بهینه‌شده رزین‌های پایه‌آب به دلیل کاهش یا حذف حلال‌های آلی (VOC) سازگاری محیطی بالاتری دارند و ریسک‌های سلامتی و ایجاد بوی نامطلوب را کاهش می‌دهند. بهبود ساختار شبکه پلیمری و سایر اجزای تشکیل‌دهنده می‌تواند مقاومت چسبندگی و پایداری فیلم در برابر رطوبت را افزایش دهد. همچنین با تنظیم مناسب ترکیبات فرمولاسیون می‌توان پوشش‌هایی با خواص مکانیکی و سطحی مطلوب (انعطاف‌پذیری، شفافیت، ثبات نوری) تولید کرد.
افزایش میزان پیوند عرضی یا افزودن ترکیبات تخصصی ممکن است به کاهش انعطاف‌پذیری یا شفافیت فیلم منجر شود. از سوی دیگر، پیچیدگی بالاتر فرمولاسیون و استفاده از مواد گران‌تر (مانند سورفاکتانت‌های پلیمرشونده و کراس‌لینکرهای خاص) هزینه تولید را افزایش می‌دهد. همچنین، پایداری امولسیون، کنترل دقیق پارامترهای فرایند و تضمین سازگاری میان تمام اجزا از چالش‌های فنی تولیدی مهم در بهینه‌سازی این رزین‌ها محسوب می‌شوند.
فرمولاسیون مؤثر رزین آکریلیک پایه‌آب نقش اساسی در بهبود چسبندگی پوشش‌ها در کاربردهایی مانند چاپ فلوک دارد. نتایج تحقیقات نشان می‌دهد که تنظیم نسبت مونومرها، استفاده از مونومرها یا افزودنی‌های واکنش‌پذیر و به‌کارگیری روش‌های پیش‌پردازش سطحی می‌تواند استحکام چسبندگی رزین را به طور قابل توجهی افزایش دهد. این اصلاحات ضمن کاهش ترکیبات سمی، موجب بهبود مقاومت فیلم چسب در برابر رطوبت و ارتقای خواص مکانیکی می‌شوند. با این حال، حفظ تعادل میان ویژگی‌های مختلف (چسبندگی، انعطاف‌پذیری و شفافیت) همچنان چالشی فنی-اقتصادی مهم است. پیشرفت در درک مکانیزم‌های چسبندگی و توسعه فرمولاسیون‌های نوین، چشم‌انداز امیدوارکننده‌ای برای بهبود عملکرد چسب‌ها و افزایش ماندگاری پوشش‌ها فراهم می‌کند.
منابع:
