Специальные и синтетические материалы для производства этикетокПлюсы и минусы синтетических материалов Вырубка этикеток: проблемы и решения Особенности печати на синтетических материалах Специальные материалы Raflatac Сферы применения специальных материалов
В сентябре этого года компания Raflatac совместно с компанией «Александр Браун» провела семинар, посвященный специальным и синтетическим материалам. Речь там шла о технологии работы с этими материалами, об областях их применения и о многом другом. В семинаре приняли участие сотрудники компании Raflatac Кари Виртанен (главный специалист по развитию бизнеса синтетических материалов), Янне Ристола (менеджер по продаже специальных продуктов) и Сирпа Койвунен (директор отдела исследований и инноваций, главный специалист по клеям и спецматериалам). Наиболее интересные моменты, о которых шла речь на этом семинаре, мы хотим представить вашему вниманию. Тенденции рынка этикеткиЭтикетки по-прежнему печатают на бумаге, по крайней мере 80% из них — таковы данные за 2000 год. И лишь 20% этикеток в мире были напечатаны на синтетических материалах. Но, похоже, производителей «синтетики» это ничуть не смущает. Еще несколько лет назад бумага была чуть ли не единственным материалом для производства этикеточной продукции, но из года в год ее доля неуклонно сокращается, уступая место синтетическим материалам. Почему это происходит? Раньше в качестве тары, особенно в пищевой промышленности, применяли в основном стеклянную посуду. Естественно, для вторичной переработки лучше подходили бумажные этикетки. С возвратной стеклянной тары бумажную этикетку достаточно легко смыть, да и при переработке битого стекла бумага не создает особых проблем. Но сейчас все больше производителей переходят на пластиковую тару, и здесь достоинства бумаги превращаются в недостатки. Если пластиковую бутылку можно перерабатывать вместе с синтетическими этикетками, то бумажную этикетку нужно предварительно отделить от пластиковой бутылки. А в Европе очень жесткие требования по обязательной вторичной переработке тары ко всем производителям. Понятно, что последние стараются максимально удешевить процесс вторичной переработки. Характерный пример — пивная промышленность. Раньше 100% пивных бутылок были стеклянными, и использовалась только «сухая» этикетка (по-английски, наоборот, она называется влажной — «wet-glue»). Этому было много причин, в том числе и очень высокие скорости этикетирования, и достаточно высокая цена на самоклеящиеся материалы. Но даже в этой сфере начинают использовать пластиковую тару и самоклеящиеся этикетки. Конечно, пока нельзя говорить о массовом переходе на пластик, так как здесь еще очень много нерешенных проблем. Таким образом, другая тенденция — это переход от «сухой» этикетки к самоклеящейся (рис. 1). Как видно из диаграммы, уже почти две трети этикеток — самоклеящиеся и лишь менее трети — обычные, сухие. А ведь пять лет назад ситуация была прямо противоположной.
Рис. 1. Мировой рынок этикеточной продукции по типам этикеток (по данным компании Raflatac, 2000 г.) В каких же областях используют самоклеящиеся этикетки? В первую очередь, это пищевая (почти половина всех этикеток) и косметическая промышленность (17%) (рис. 2), причем в каждой из областей применения самоклеящихся материалов свои требования.
Рис. 2. Сфера применения самоклеящихся этикеток (по данным компании Raflatac, 2000 г.) Например, сейчас в косметической промышленности существуют две основные тенденции в сфере производства этикеточной продукции. Нельзя сказать, что они полностью взаимоисключающие, но в какой-то мере противоречат друг другу. С одной стороны, производители требуют, чтобы этикетка была как можно дешевле. С другой стороны, они предъявляют повышенные требования к качеству материалов, в том числе самоклеящихся. Есть, впрочем, и еще одна тенденция — производители косметики стремятся использовать все более тонкие материалы для производства этикеток. Это и понятно: при уменьшении толщины материала в рулоне того же диаметра будет содержаться большее количество этикеток. А значит, уменьшаются накладные расходы, стоимость транспортировки и хранения в расчете на единицу продукции. Но при этом, конечно, производитель должен сохранить все свойства материала. Если говорить о пищевой промышленности, то здесь схожие тенденции. Например, производители йогуртов, мороженого зачастую используют очень тонкие материалы (в частности, полипропиленовые пленки), причем не только запечатанные, но еще ламинированные. Это объясняется очень жесткими требованиями в Европе к безопасности продуктов, в том числе к упаковке используемой в пищевой промышленности. И что бы краска с поверхности этикетки или упаковки случайно не попала в пищу, верхний слой должен быть дополнительно защищен.
Плюсы и минусы синтетических материаловРынок самоклеящихся этикеток постоянно растет. По данным компании Raflatac, в мире ежегодно запечатывается 11 млрд. м2 самоклеящихся материалов, правда на Европу из них приходится всего 700 млн. м2, зато Америка потребляет 4,5 млрд. м2 самоклейки. Основные синтетические материалы, используемые для производства самоклеящихся носителей, — это полиэтилен (PE), полипропилен (PP) и полиэстр (PET). Каждый из них имеет свои плюсы и минусы, поэтому расскажем поподробнее о каждом из них. Полиэтилен — один из самых популярных материалов для производства самоклеящихся этикеток. К плюсам полиэтилена можно отнести:
Гибкость и эластичность очень важны как для производителя упаковки, так и для конечного пользователя. Типичный пример — флакон для шампуня: даже после того как несколько раз надавили на флакон, полиэтиленовая этикетка не должна разрушаться, упаковка обязана сохранить хороший внешний вид. Другой пример — канистры с машинным маслом. Его расфасовка идет в горячем виде, и канистры с уже нанесенными этикетками немного деформируются. Полиэтилен хорошо выдерживает и такую деформацию. Но у него есть и минусы:
Когда идет печать на многокрасочной машине, температурные и механические воздействия препятствуют точному совмещению красок. При работе с полиэтиленом ситуация усугубляется еще и повышенной эластичностью материала, его склонностью к деформации. Очень много компаний производят полиэтиленовые пленки. Но для производства самоклеящихся этикеток подходят далеко не все, так как полиэтилен должен обладать очень важным качеством — в его составе не должно быть нерастворившихся гранул. В противном случае такую пленку нельзя будет использовать в печатной машине. Другим распространенным синтетическим материалом для производства самоклеящихся этикеток является полипропилен. Его плюсами являются:
Благодаря жесткости и стабильности размеров на полипропилене добиться совмещения красок при печати легче, чем на полиэтилене. Кроме того, самоклеящиеся материалы из полипропилена могут иметь очень малую толщину. И при наклеивании на упаковку из-за высокой прозрачности и малой толщины эти кетка будет практически незаметна. Таким образом, можно достичь иллюзии, что изображение или текст напечатаны прямо на поверхности упаковки. Есть у полипропилена и свои недостатки, некоторые из которых являются продолжением его достоинств:
Это означает, что полипропилен практически невозможно использовать для этикетирования мягкой и гибкой упаковки, а также требуются более твердые ножи при резке и высечке. Казалось бы, полиэстр (полиэтилентерефталат) состоит из одних достоинств:
Но один недостаток делает гораздо менее привлекательными все его достоинства. И этот недостаток — относительно высокая цена. Другой недостаток — это низкая гибкость и эластичность.
Вырубка этикеток: проблемы и решенияДля вырубки этикеточной продукции сегодня используются три технологии:
Вырубка с помощью плоских штампов — самая старая и простая технология, не позволяющая, однако, вырубать очень сложные формы. К их минусам относится прежде всего то, что при работе с такими штампами, многие операции делаются вручную. Да и производительность при использовании плоских штампов невысока. Ротационная высечка — гораздо более производительная технология по сравнению с предыдущей. Почти все операции автоматизированы, качество вырубки довольно высокое. Но здесь очень важно качество заточки, а она тоже делается вручную. Технология лазерной вырубки — самая современная из всех существующих и используется в основном в цифровых печатных машинах. С ее помощью можно высекать этикетки и другую продукцию практически любой формы, ей доступны самые сложные варианты, которые невозможно реализовать с помощью традиционных технологий. К тому же благодаря цифровым технологиям каждая последующая форма высечки может отличаться от предыдущей, что также недоступно при других способах вырубки. Качество вырубки зависит от очень многих условий. Перечислим главные из них: квалификация персонала, качество ножей, свойства самого материала. А если речь идет о ротационных штампах, которые стоят на высекальных секциях в машинах ролевой печати, то важным фактором является также правильная установка цилиндров противодавления. При работе с синтетическими самоклеящимися ламинатами очень важную роль начинают играть свойства самого материала. А именно — его жесткость. Конечно, если речь идет, например, о полиэтилене, то здесь, казалось бы, никаких сложностей нет — полиэтилен мягкий и податливый материал. Но он нанесен на жесткую подложку, и если нож входит с ней в контакт, то очень быстро тупится. И еще быстрее тупятся ножи при работе с такими жесткими синтетическими пленками, как полипропилен и полиэстер. Таким образом, при высечке синтетических самоклеящихся материалов очень важно соблюдать два основных условия — использовать соответствующие ножи и правильно установить зазор между ножом и цилиндром противодавления (если речь идет о ротационных штампах). Чтобы понять, почему важно соблюдать второе правило, стоит пояснить, чем отличается вырубка бумажных самоклеящихся материалов от вырубки синтетических. При работе с бумажной самоклейкой достаточно прорубить более половины толщины поверхностного слоя (рис. 3а). Надрыв остальной части бумаги позволит легко отделить такую этикетку от подложки. Поэтому здесь неважно, какую основу использует производитель самоклеящихся материалов — нож не входит с ней в контакт. При вырубке синтетических самоклеящихся материалов надсечь только верхний слой уже недостаточно. Нужно полностью прорубить поверхностный слой и почти 50% клеевого слоя. В этом случае оптимальные условия для вырубки обеспечиваются применением более плотных подложек, чем в случае с самоклеящейся бумагой.
Вырубка бумажных и синтетических материалов
Особенности печати на синтетических материалахКачество печати на синтетических пленках сильно зависит от поверхностной энергии материала. Что это означает? Для того чтобы качественно запечатать синтетический материал, необходимо, чтобы поверхностная энергия была не ниже определенной величины. Как видно из табл. 1, это значение различается для разных пленок и зависит от типа материала. В нормальном состоянии большинство пленок имеют поверхностную активность ниже, чем требуется для качественной печати. А это значит, что перед нанесением краски синтетические материалы нуждаются в предварительной обработке — нужно каким-то образом «подтянуть» поверхностную активность до необходимой величины. Для этого используются три основных метода: обработка материала коронным разрядом, тепловая обработка пламенем и нанесение специального поверхностного покрытия. Таблица 1
Для обработки материала коронным разрядом используют устройство, называемое коронатором. Если коронатор встраивается в печатную машину, то проблем обычно не возникает: активация материала происходит непосредственно перед печатью. Но иногда коронаторы используются как отдельные устройства, и тут становится важным фактор времени. После обработки коронным разрядом материал необходимо сразу запечатывать, так как уже спустя несколько часов поверхностная энергия материала снижается, а через сутки желательна повторная обработка. В этом минус использования отдельных коронаторов. В процессе тепловой обработки пламенем на поверхности изделий образуется оксидная пленка с высокими адгезивными свойствами. Обработку производят при помощи газоплазменных горелок температурой до 1100 °С, выполненных из специального жаростойкого материала. Стабильность такого покрытия более высокая, но и здесь через несколько дней желательна повторная обработка. Есть у этого способа и другие недостатки. Выходом из подобной ситуации может быть нанесение специального поверхностного покрытия (top coating). Особенно это важно для полипропиленовых пленок: они очень сложны для печати и обработка коронным разрядом не всегда помогает. Полиэтиленовые пленки, наоборот, легко активизируются после обработки коронным разрядом, и специальное покрытие для них применяется реже. Стоит сказать, что некоторые производители этикеток дополнительно коронируют пленки, имеющие специальное покрытие. Этого делать не стоит, так как результат может быть прямо противоположным.
Специальные материалы RaflatacВсе продукты компании Raflatac можно разделить на две группы: стандартные материалы, которые включают в себя более 85 наименований, и специальные материалы, о которых стоит рассказать поподробнее. Специальные материалы могут комбинироваться из 180 поверхностных носителей, 36 клеев и 25 подложек. Вот только некоторые из них:
К специальным материалам также относятся новые разработки, которые еще не вошли в стандартный ассортимент. В первую очередь это новое поколение экстраперманентных клеев и системы электронного отслеживания с помощью электромагнитных нитей (ЭМ-нитей). Если говорить о производстве клея, то существуют три основные технологии: дисперсионные клея, клея на основе горячего расплава и клея на основе растворителей. Как видно из рис. 4, наиболее популярны дисперсионные клея. Их достоинствами являются устойчивость к тепловому и ультрафиолетовому воздействию (табл. 2). В свою очередь, клея горячего расплава могут быть использованы для приклеивания к влажным поверхностям, их отличает также высокая скорость адгезии.
Рис. 4. Технологии производства клея в Европе (по данным компании Raflatac, 1999 г.) Таблица 2
Компания Raflatac разработала новое поколение экстраперманентных клеев, которые сочетают в себе свойства как дисперсионных клеев, так и клеев на основе горячего расплава. Их особенность заключается в том, что они меняют свои свойства под воздействием ультрафиолета. Чем дольше они подвергаются УФ-облучению, тем выше сила сцепления клея с поверхностью материала и тем ниже липкость клея, его адгезия. Этот новый тип клея уже получил соответствующие сертификаты качества в Америке и Европе и одобрен для применения, в том числе и для непрямого контакта с пищевыми продуктами. Другой новинкой компании Raflatac является система электронного отсле живания с помощью электромагнитных нитей. На материал, в который встроены такие нити, будут срабатывать специальные сенсорные ворота. Существуют три системы электронного отслеживания:
Все они могут использоваться как для защиты от краж в местах продажи товара, так и для промышленной маркировки, то есть для того, чтобы отслеживать перемещения материальных ценностей внутри предприятия. Радиочастотные этикетки на основе чипа — достаточно дорогие, но в тоже время самые эффективные системы. Акустико-магнитные этикетки сейчас используются достаточно редко. Электромагнитные нити, интегрируемые в материал, наоборот, сегодня очень распространены. Этикетки с встроенными электромагнитными нитями можно разделить на два типа — деактивируемые и недеактивируемые, причем последние примерно в три раза дешевле. Чем они различаются? Если покупатель приобрел товар с недеактивируемой этикеткой и после этого зашел в магазин с аналогичной системой контроля, то она сработает на эту этикетку как на кражу. Деактивируемая этикетка после оплаты товара теряет свои свойства, и охранные системы больше не будут на нее реагировать. По остальным своим свойствам материал с электромагнитными нитями аналогичен другим самоклеящимся материалам. На нем также можно печатать и даже вырубать, правда, для этого необходимо использовать более твердые ножи. Сами нити располагаются между поверхностным и клеевым слоями. Существует еще ряд специальных продуктов Raflatac, обладающих особыми свойствами. К ним можно отнести самоклеящиеся материалы с частичным нанесением клея, с частичным силиконизированием, а также мультитаки и опаки. Самоклеящиеся материалы с частичным нанесением клея (рис. 5) используются, в частности, для того чтобы материал было легче отделить от подложки. Полосы клея чередуются с бесклеевыми полосками. Такой материал может быть использован, например, для этикеток, которые должны легко отделяться от упаковки.
Самоклеящиеся материалы с частичным силиконизированием отличаются тем, что клеевые и силиконизированные полоски нанесены на обе стороны. Запечатывать материал можно с двух сторон и отделив потом верхнюю сторону от нижней, мы получим не одну, а две этикетки. То есть здесь используются два поверхностных материала без основы-подложки. Мультитаки — это многослойные материалы с несколькими клеевыми слоями. По своему строению они могут быть самыми различными (рис. 6), а сфера их применения достаточно широка — от багажных бирок до многослойных этикеток.
Рис. 6. Некоторые виды мультитаков Некоторым производителя требуются самоклеящиеся этикетки пониженной прозрачности — опаки. Они производятся по особой технологии: перед нанесением клеевого слоя внутренняя сторона материала запечатывается непрозрачной краской. Есть и более экзотические материалы, которые даже трудно назвать самоклеящимися. Например, такие, которые после отделения от подложки теряют свои клеящие свойства.
Сферы применения специальных материаловКонечно, перечислить все сферы использования самоклеящихся материалов невозможно. Поэтому рассмотрим лишь некоторые из них, которые выдвигают какие-то особые требования к этикетированию продукции. В первую очередь это, конечно, фармацевтика, где безопасность используемых материалов является самым важным фактором. Здесь используют два типа самоклеящихся этикеток: с названием продукта и информационные (указания по примененю, срок годности и т.п.). Нередко бутылочки и колбочки имеют очень маленькие размеры. Это значит, что самоклеящийся материал должен быть очень тонким, а клей должен иметь высокую адгезию, быть очень «цепким». Отдельно стоит сказать о материалах для этикетирования контейнеров с кровью для переливания. В этом случае этикетка состоит из двух частей: с постоянной информацией и меняющейся информацией. Часть с непостоянной информацией должна легко заменяться, и в то же прочно крепко держаться на влажных гибких поверхностях. Другие фармацевтические этикетки должны хорошо переносить высокотемпературные воздействия, например при обработке в автоклаве. Еще одна важная проблема — это миграция клеевого слоя с этикетки на поверхность упаковки. Для этикеток, используемых в фармацевтике, такое недопустимо. Другая большая группа специальных наклеек — это защитные этикетки (security label). Здесь используется очень большое количество технологий: особые краски, специальные способы печати и кодирования, просечки. При попытке переклеить защитную этикетку она, как правило, рвется, как tamperproof или расслаивается, как voids. Таким образом, легко определить, что товар вскрывался или была нарушена защита. Очень интересная область применения специальных материалов — этикетирование вина. Что же здесь такого особенного? Дело в том, что винная бутылка подвергается множеству воздействий, да и условия хранения специфические. Например, шампанское подается на льду, бутылка запотевает, и здесь очень важно, чтобы этикетка не отклеилась. Нередко вино хранится в подвалах, где очень высокая влажность, поэтому этикетка должна легко переносить такие условия без какого-либо ущерба качеству. При этикетировании напитков (водка, пиво) нередко используется возвратная тара; следовательно, клей должен легко удаляться при автоматической смывке, а сама этикетка должна быть водостойкой. Большая сфера применения самоклеящихся материалов — этикетирование в автомобильной промышленности. Здесь очень жесткие требования к используемым материалам: этикетка должна сохранять свои свойства при воздействии масел, химикатов, при нагревании, механическом воздействии, к тому же клей должен сохранять свои свойства на неровных поверхностях. Хорошим примером является этикетирование шин: необходимо использовать прочный грязеотталкивающий материал и клей, способный держаться на шипованой поверхности. Раньше для этикетирования шин использовали бумажные материалы с алюминиевой прослойкой. Сейчас от них постепенно отказываются в пользу синтетических. При этикетировании электронных компонентов очень важно помнить о том, что такое оборудование очень сильно нагревается. Но даже при высоких температурах недопустимо вытекание клея, так как это может испортить электронный прибор. Например, если этикетка находится внутри мобильного телефона или компьютера, то нет возможности постоянно контролировать ее состояние, вследствие чего должна быть абсолютная уверенность в том, что клей не вытечет. В мире существует новая интересная тенденция — почтовые марки становятся самоклеящимися. При почтовом этикетировании важно не только соблюдать все требования связистов (например, отсутствие оптического отбеливателя в материале), но и учитывать интересы филателистов, которые ожидают, что марка сохранит все свои внешние признаки. Особо нужно сказать о многоразовом использовании самоклеящихся материалов. Такие материалы используются, например, для «замочка» в упаковке бумажных носовых платков. В такой ситуации важно, чтобы клей не расслаивался и сохранял свойства в течение нескольких дней или даже недель. Мир Этикетки 3'2001 |
Всё об этикетках
