Клеи для этикеток

Я.И. Пустыльник

Бутылки с напитками в ходе своего жизненного цикла подвергаются самым разным воздействиям. Это происходит во время хранения, транспортировки, мойки, в розничной и оптовой торговле. Вместе с ними все эти воздействия испытывают имеющиеся на них этикетки и соответственно клеи, на которые они посажены. К таким воздействиям относятся изменяющиеся температура и влажность воздуха, а также механические нагрузки. Поэтому применяемые клеи должны не только служить средством соединения этикетки и емкости, но и обладать широким спектром свойств. Например, с одной стороны, обеспечивать устойчивость этикетки к конденсационной влаге, а с другой — не препятствовать удалению этикеток при мойке бутылок.

В разработке и изготовлении этикеточных клеев можно выделить два направления: клеи на основе натурального сырья (казеин, крахмал, декстрин) и на основе синтетических полимеров. В последнее время синтетические клеи стали значительно лучше в плане функциональности, расходов, отверждения, используемых исходных материалов. Стимулом для дальнейших разработок являются более высокая производительность и сокращение затрат.

Но прежде чем выбрать тот или иной клей, нужно рассмотреть целый комплекс факторов, определяющих расходы от его применения. Здесь, как это часто бывает, дьявол кроется в деталях.

В настоящее время весь мир пытается заменить нефть и продукты на ее основе на биотехнические суррогаты (биотопливо). Несколько иначе обстоит дело с разработкой новых этикеточных клеев. Она направлена на замену натурального сырья — казеина, крахмала, декстрина — синтетическими (акрилатными) смолами. Несмотря на хорошо зарекомендовавшие их за многие годы свойства, клеи на основе этих веществ имеют определенные ограничения. Их изготовители сталкиваются с повышением расходов, так как наблюдаются сильные колебания цен (до 80%) на выращиваемое сырье. Не только растет спрос на казеин и крахмал, но и происходят значительные изменения в поступлении этих веществ на рынок. Сезонные влияния и климатические изменения отражаются на количестве получаемого сырья.

На колебания с предложением рынок реагирует резким изменением цен и спекуляциями. Например, за последние годы казеин подорожал очень сильно, и эксперты считают, что в дальнейшем цены будут только расти. Повышение цен на сырье, получаемое из коровьего молока, происходит параллельно с ростом расходов на традиционные этикеточные клеи. Это делает невозможным планирование на длительный срок в данном сегменте.

Поэтому на протяжении уже многих лет изготовители напитков и клеев ищут заменители, которые в значительно меньшей степени подвергались бы колебаниям цен и отличались бережным отношением к окружающей среде и уменьшением комплексности при переработке. И сейчас пришло время начать применение коммерчески и технически более выгодных альтернативных продуктов. Такие клеи отличаются широкой функциональностью и значительно более низкой ценой. Но не все проблемы, связанные с этими клеями, устранены. Например, некоторым изготовителям напитков приходится бороться с образованием пены в машинах для мойки бутылок. До конца эту проблему не удалось решить до сих пор. Кроме того, критикуется неприятный запах синтетических продуктов. Также недовольство вызывает плохое смывание этикеток.

Первые синтетические клеи для этикеток были предназначены для одноразовых бутылок, для которых указанные недостатки не имеют существенного значения. В дальнейшем, когда их начали использовать для многооборотных бутылок, возникли существенные проблемы при машинной мойке. И сегодня в многочисленных машинах для мойки бутылок приходится применять значительное количество NaOH и аддитивов (пеногасителя), чтобы справиться с пенообразованием.

БПК5/ХПК при использовании различных этикеточных клеев, %

Ежегодное мировое потребление этикеточных клеев составляет более 100 тыс. т. Даже если принять во внимание, что содержание воды в клеях составляет около 60%, и учесть долю одноразовых бутылок, которые не подвергаются мойке, то оставшиеся 10 тыс. т этикеточных клеев (твердого вещества) удаляются в машинах для мойки бутылок и попадают в сточные воды. Как показано на диаграмме, наблюдаются существенные различия в загрязненности сточных вод в зависимости от типа применяемого клея. Мерой биологического разрушения сточных вод служит соотношение биологического потребления кислорода (БПК5) и химического потребления кислорода (ХПК) в процентном выражении. Поэтому возникает естественный вопрос: нужны ли новые клеи, если есть хорошо зарекомендовавшие себя продукты на основе казеина и крахмала? Чтобы ответить на него, необходимо всесторонне рассмотреть многочисленные случаи применения клеев и разнообразные факторы. Здесь нужно принимать во внимание расходы, которые имеют место при использовании специальных клеев или технологий, а также ответить на следующие вопросы:

• возникнут ли дополнительные расходы при соединении стекла и бумаги?
• насколько необходимы другие (дорогие) бумажные этикетки?
• нужны ли другие (дорогие) покрытия на стекле?
• какова будет эффективность оборудования для нанесения этикеток?
• какова продолжительность мойки этикеточного оборудования?
• каков объем отходов?
• достаточно ли широк спектр применения клеев, подходят ли они для всех типов этикеток?
• каково влияние клея на другие используемые материалы в процессе мойки бутылок (концентрация NaOH, моющего средства и пеногасителя, вода, потребление энергии)?
• каково субъективное восприятие клеев (запах, аллергическая реакция)?
• насколько необходимость обработки сточных вод увеличивает расходы?

Учитывая множество особенностей производства напитков, только их изготовители могут составить калькуляцию расходов, отражающую применение того или иного клея в каждом конкретном случае. Однако можно утверждать, что общие расходы, безусловно, автоматически не становятся меньше, если перейти с клея на основе казеина на синтетический.

Сопоставление шести разных синтетических клеев трех изготовителей с одним казеиновым клеем, проведенное в 16 странах на 53 предприятиях, позволило сделать следующие выводы:

• производительность этикеточного оборудования уменьшается, особенно при частой смене оснастки;
• очистка этикеточного оборудования требует больше времени;
• скорость работы машины для мойки бутылок нужно уменьшить, чтобы удалить все этикетки;
• увеличивается потребность в NaOH;
• возникает потребность в большем количестве аддитивов или аналогичных веществ.

Если раньше в плане защиты окружающей среды речь шла о рециркуляции, то в настоящее время ставка делается на биоразрушаемость. Это выражается в тенденции заменять синтетические полимеры биологически разрушаемыми веществами. В случае клеев это подтверждается проведением исследований по замене клеев­расплавов из сополимера этилена и винилацетата и смесей полиолефиновых смол натуральными веществами, например на основе сахаров. Почти все изготовители клеев имеют в своих производственных программах так называемые гибридные системы, которые обладают такой же или даже лучшей функциональностью по сравнению с продуктами на основе акрила. С точки зрения загрязненности сточных вод они занимают промежуточное положение между клеями на натуральной основе и на основе акрилатов.

Баланс между экологичностью этикеточных клеев и общими расходами возможен. Нужно только точно проанализировать специальные области применения и потом принять взвешенное решение при выборе клея. Натуральные казеин и крахмал не только лучше биологически разрушаются, экологичны и вырабатываются из растительного сырья, но и требуют меньше химических веществ в машине для мойки бутылок. Это делает их наиболее подходящими для многооборотных бутылок.

Для одноразовых бутылок применение новых клеевых систем, особенно гибридных, оправданно. В этом сегменте изготовители клеев предлагают весьма интересные разработки. Так, они создают клеи, которые можно получать из остатков пищевых продуктов, содержащих важные для состава клея сахара и крахмал. Если эти разработки будут доведены до конца и появятся готовые для применения продукты, то проблема получит решение, так как естественные отходы можно будет применять в качестве сырья, что всегда довольно привлекательно.

В то же время нужно отметить, что, несмотря на все «за» и «против», продолжаются разработки бесказеиновых этикеточных клеев. Это объясняется их повышенной стабильностью к температуре и хранению по сравнению с традиционными этикеточными клеями. Новые продукты на основе эффективных полимеров обладают очень хорошим начальным прилипанием, способствуют быстрым сцеплению и сушке и уменьшению расхода клея. Они представляют собой эффективную альтернативу продуктам на основе традиционного сырья и обеспечивают экономию клея до 30%.

Для промышленности расширенный ассортимент клеев означает повышенную надежность производства и более эффективное использование бюджетных средств. Их внедрение позволит уменьшить применение натуральных полимеров и быстро изменит положение на рынке клеев.

При переходе на бесказеиновые клеи нужно принимать во внимание различные факторы, чтобы оценить возможные общие расходы и сам клей: наряду с количеством отходов и наличием на рынке сырья нужно учесть стабильность клея при хранении и необходимость обработки сточных вод.

При хранении в различных условиях клей должен сохранять свои свойства и при этом быть универсальным, обладать широким спектром применения, нейтральным запахом, обеспечивать быструю сушку и не замедлять мойку бутылок.

Клеи для этикеток, наносимые на многооборотные бутылки, должны смываться во время мойки без образования пены в машинах для мойки бутылок, так как всё чаще приходится сталкиваться с повышенным расходом пеногасителя.

В качестве примера можно привести концерн Henkel (Германия), который уже в конце 1990­х годов начал разработку бесказеиновых клеев. Их второе поколение с расширенным спектром действия (серия Optal XP) подходит для нанесения этикеток на стеклянные бутылки. Наряду с высокой клеящей способностью, в мокром состоянии они обнаруживают хорошую адгезию к холодной поверхности стекла и устойчивость к ледяной и конденсационной воде.

Поскольку эти клеи основаны на синтетических полимерах, то, в отличие от традиционных клеев, они не зависят от молочной промышленности. Цена на сырье для них не меняется так резко, как на казеин. Это способствует большей точности калькуляций при планировании бюджета. Другое преимущество отсутствия казеина в клее заключается в возможности его более широкого использования в пищевой промышленности.

Экономические и экологические преимущества использования тех или иных клеев основаны на получении прибыли и их поведении при удалении этикеток. Применение их в течение долгого времени разными национальными и международными изготовителями напитков показало, что этикетки с бесказеиновыми клеями удаляются без проблем, причем установки для мойки бутылок работают со стандартными моющими средствами и с прежней настройкой. Не вызывает опасений и поведение клеев второго поколения в установке по обработке сточных вод. Они не содержат токсичных компонентов, в том числе алкилфенолэтоксилатов, цинка и буры.

Бесказеиновые клеи подходят для большинства областей применения. Они могут использоваться в установках для быстрого и медленного этикетирования, для холодных или нагретых, сухих или влажных, а также толстых этикеток или для тонкой алюминиевой фольги. Эти продукты обладают устойчивостью к конденсационной влаге и ледяной воде. Их можно применять для одно­ и многоразовых бутылок.

Широкий спектр свойств бесказеиновых клеев способствует безупречному оформлению бутылок, дифференцированию фирменных изделий и их успешной продаже.

Мир Этикетки 9'2012