ProPack

През последните години се забелязва значителен прогрес при създаването и обработката на пластмаси и особе­но при процеса на вграждане на етикети или друга деко­рация. Вместо да бъдат облепяни с етикети или гравира­ни с лазер, множество пластмасови изделия (включително опаковки) сега се декорират и идентифицират с методи­те на вграденото етикетиране (in-mould labeling — IML) или вградената декорация (in-mould decoration — IMD) в една стъпка по време на формоването.

Какво e IML

Вграденото етикетиране в същността си представлява процес на използване на хартиени или пластмасови ети­кети по време на създаването на пластмасовите опаков­ки с методите на различните видове формоване (издувно, инжекционното и др.). В случая етикетът се превръща в интегрална част от готовия продукт, който излиза от формовъчната машина в напълно завършен вид. За цел­та в калъпа (матрицата) за инжекционно формоване се поставя фолиото — носител на етикета, или декорация­та, която ще бъде вградена. Върху фолиото са поставе­ни изсъхналите слоеве на боята, които ще бъдат транс­ферирани в пластмасата при формоването. Слоевете боя са поставени така, че да „гледат“ към отворите, от които ще бъде впръскана разтопената пластмаса. След пълненето на калъпа термоустойчивата боя преминава (вгражда се) в пластмасата. Този метод на прилагане на фолио — носител на етикета, е предпочитан от повече­то компании, потребители на технологията.

Първите разработки в областта на вграденото ети­кетиране датират отпреди около 25 години. Интересът към IML обаче нараства през последните години. Това се дължи основно на последните технически достижения и сравнителните предимства, които IML има пред стан­дартните етикетиращи методи. Първоначално IML тех­нологията е създадена за нуждите на издувното формо­ване. Технологията е разработена от американската опа­ковъчна компания Owens-Illinois (OI) в сътрудничество с Procter&Gamble за създаването на предварително ети­кетирани бутилки, които да бъда пълнени направо вър­ху поточната линия. Технологията е приложена за пър­ви път при изработката на бутилките за шампоаните Head&Shoulders. Днес броят на доставчиците на IML сис­теми непрекъснато расте, а световноизвестни произво­дители на опаковъчни системи започват да разработват свои технологии за вграждане.

Усъвършенстването на инжекционното формоване и на roll-fed системите увеличава ефективността на този тип етикетиращи процеси. Оригиналната концепция на IML включва покриване на вътрешната страна на етике­та със слой, поставен с горещо щанцоване. Довършител­ния процес след вграждането се състои в поставянето на слой от топлоустойчив лак. По този начин се елими­нира и необходимостта от предварително третиране на бутилките преди етикетирането им за постигане на нужната степен на адхезия. Традиционно използваните термоформовани пластмаси за направата на вградени­те етикети включват ABS, поликарбонат (PC), полипро­пилен (PP) полистирен (PS) и др. Полипропиленът и полис­тиренът често се използват като материали за етике­ти с дебелина от 15 до 40 микрометра. Продуктите, при които се използва този тип етикетиране, може да бъ­дат не само опаковки, но и пластмасови съдове, компю­търни или автомобилни части и др.

Предимствата на вграденото етикетиране

Голямото предимство на IML метода се състои в изключ­ването на етикетиращата машина от поточната линия. С това двата традиционно разделени процеса — на фор­моване и на етикетиране, се интегрират в едно цяло. По този начин се намаляват и потенциалните причини за не­предвидено спиране на производството, което води до по-висока ефективност. Направено по правилния начин, вграденото етикетиране гарантира много добри резул­тати, като се елиминират остатъчните следи от лепи­ло, набръчкванията върху етикета и въздушните мехур­чета. Вграденият етикет не може да бъде премахнат и е перфектно „разпънат“ върху стените на опаковката. Ви­зуалната интегрираност между етикет и опаковка (no-label-look ефект) се постига с добавянето на прозрач­ни субстрати във фолиото-носител. Можем да обобщим предимства на IML така:

• С технологията се постига високо качество на печат (офсетов или ротогравюрен), а оттам и отлична визия на опаковката. Технологията позволява дори влагането на декорация с 3D елементи. Нещо повече, отпечата­ните образи са с висока разделителна способност, кое­то позволява върху малки по площ етикети да присъст­ва по-голямо количество информация за съдържанието.
• Отпечатаните върху опаковката баркодове стават все по-сигурни и лесни за разчитане от устройствата.
• Вградените многослойни етикети могат да подо­брят бариерните свойства и коравина на опаковка­та, ако са приложени към цялата ù повърхност. Това може да увеличи срока на годност на съдържанието.
• Процесът се извършва в една стъпка, което елимини­ра нуждата (и разходите) от вътрешна логистика.
• IML позволява цялостна смяна на декорацията на съда, без това да прекъсва производството. Така визията на опаковката може да бъде сменена изцяло, без това да изисква цялостна смяна на дизайна.
• Тази технология позволява произвеждането на моно­компонентни пластмасови опаковки, които при подхо­дящ избор на материал са напълно рециклируеми
• Процесът на вграждане е хигиеничен, тъй като при него ръчната обработка на опаковките е сведена до минимум.

Успешното вграждане на етикета се основава на из­бора на подходящ филм в комбинация с удачен метод на печат и формоване. IML може да се поставя на различ­ни видове опаковки, като приложението му се огранича­ва единствено от сложността на използвания филм. Най-ефикасният начин на действие на системата може да бъде определен въз основа на очакваните обеми на произ­ведена продукция и на честотата на смяна на етикети­те в матрицата. Всяко приложение трябва да бъде раз­глеждано само по себе си, като се вземат предвид множе­ство количествени и качествени фактори. Поради тази причина различните IML системи са на различни цени и на практика е невъзможно да бъдат сравнени разходите на IML система с тези на конвенционалния печат.

Предизвикателства пред IML

Много опаковъчни компании все още не оценяват подо­баващо ползите от IML най-вече поради факта, че тех нологията увеличава значително времето на произ­водствения цикъл за поставяне на етикетите. При най-съвременните конвенционални системи за етикети­ране тази функция се измерва в части от секундата, ко­ето за момента отдръпва потенциалните потребители на IML системите. Въпреки че вграденото етикетира­не е широко разпространено в Европа при системите с инжекционно формоване на пластмасата, масово използ­ваните опаковъчни машини тип 2x2 единици са с дизайн, който не позволява постигането на високи скорости на производство.

Мнозина считат, че вграденото етикетиране е кос­телив орех, когато става дума за дизайн и проектира­не на системите. Докато основните въпроси, свързани с формоването на различни материали са сравнително лес­ни за изпълнение, то при IML съществуват сериозни пре­дизвикателства пред прецизната работа на системите. Това се отнася най-вече за вграждането на етикетите.

Поставяне на етикета във формовъчния калъп

За ефективното производство на вградени етикети е абсолютно задължено различните индивидуални компонен­ти на системата да пасват перфектно, което предпола­га пълен синхрон между формовъчната машина, калъпа и механизма, опериращ с филмите и готовите опаковки. Прецизното поставяне на етикета е от първостепенно значение. Към момента съществуват две основни техни­ки за прикрепване на етикета върху страната на формо­въчния калъп — чрез вакуумно компресиране и чрез елек­тростатичен заряд.

При вакуумното опаковане във формовъчния калъп съ­ществуват специални дюзи, които всмукват фолиото на етикета при поставяне и го закрепват на нужното мяс­то. При този метод обаче разходите за инсталиране и поддръжка на вакуумната система са значителни.

Електростатичния заряд се генерира посредством електроди, около които фолиото — носител на етикета, преминава в даден момент. След като етикетът бъде поставен от роботизираната система в калъпа, той ав­томатично залепва на определеното за целта място.

Основни методи за прилагане на електроста­тичния заряд

Конвенционален метод с апликатор върху роботизира­ния накрайник

Този метод предлага висока степен на сигурност и пов­торяемост на процеса, но и известни предизвикател­ства към дизайнерите на роботизирания накрайник. Апликаторът, генериращ електростатичния заряд, е при­крепен към накрайника, като по този начин се превръща в неделима част от механизма. Апликаторите могат да бъдат най-различни и като брой, и като видове конструк­ция в зависимост от размерите и формата на етикети­те и контурите на формовъчния калъп. Може да се окаже дори, че всеки роботизиран накрайник изисква своя от­делна апликаторна система.

Схемата на действие на системата е сравнително проста. След като роботът постави етикета срещу по­върхността на матрицата, апликаторът се включва за период от приблизително 2 до 4 секунди. По този начин етикетът бива захванат моментално към повърхност­та. Важно е да се отбележи, че в момента на зареждане на етикета трябва да се избягва всякаква близост с ка­квито и да било метални елементи, тъй като електро­статичният заряд може да се прехвърли върху тях и ети­кетът да се разреди или дори да прескочи искра.

Опростен метод на зареждане с отделен апликатор

Това е най-опростеният метод на електростатично за­реждане. Той изисква малко модификации на роботизира­ния накрайник, лесен е за приложение и може да задово­ли изискванията на много различни размери и форми на етикети при използването на един и същи тип аплика­тор. Този тип системи се прилагат най-вече върху филми за етикети, поставяни на относително гладки повърхно­сти. При електростатичното зареждане роботът взема фолиото с отпечатания етикет от купчината и го прена­ся покрай апликатора, преди да го постави в калъпа. След като етикетът бъде поставен, всмукателните дюзи на роботизирания накрайник трябва да минат покрай систе­ма за разреждане на натрупания в тях електростатичен заряд. В противен случай взаимодействието между заре­дените части може да доведе до разместване на следва­щия етикет при поставянето му в калъпа.

Физичните характеристики на етикета са много ва­жни за надеждността на използването на статичния за­ряд за прилепване на етикета към страната на калъпа. Повърхността на етикета, която трябва да влезе в кон­такт със стената на съда, трябва да притежава добри изолаторни свойства, за да приеме и задържи статич­ния заряд. В идеалния случай съпротивлението на повърх­ността трябва да бъде по-голямо от 1012 Ω/см2. Колкото по-високо е съпротивлението, толкова по-добре етике­тът ще възприеме и съхрани заряда без утечки присъприкосновение с металната повърхност на матрицата. Други фактори, които трябва да се вземат предвид при процеса на залепване, са дебелина, нагънатост и приложе­ните текстури. Нагънатият или прекалено тежък ети­кет например може да не се закрепи достатъчно добре и да изпадне от определеното място във формовъчния ка­лъп. Други характеристики на етикетите като темпера­тура на топене и съвместимост на различните полиме­ри също могат да са от критично значение за сигурното им електростатично захващане в калъпа. Затова е необ­ходимо производителят да се консултира с продавача на IML системата или със специалист в областта.

Охладителният дизайн на IML системите също е от жизненоважно значение за правилното вграждане на ети­кетите и за качеството на продукта. Ако такава систе­ма не е налице, е възможно обезцветяване на етикета, предизвикано от пренагряване на различни негови части.

Новости в областта на IML

Някои IML оператори са разработили процес, известен като технологията cut-in-place (CIP). В този случай ети­кетът е обработен точно преди поставянето му или па­ралелно с процеса на формоване. В интерес на удобното опериране по време на печат и производство филмът трябва да бъде с подходяща коравина. Дебелината на фил­ма за надупчени етикети трябва да бъде в границите на 50–80 микрометра. По-тънките филми (в някои случаи с дебелина 30 микрометра) може да бъдат използвани в IML системи, които вземат етикета директно от ролата.

Нарасналите производствени нужди изискват и по-ефективни и бързи машини. Днес едни от най-ефектив­ните машини за капачки, предлагани на пазара, са на ка­надския производител StackTeckи притежават произ­водствен капацитет от 2X16 калъпа, което означава, че разтопената пластмаса трябва да бъде излята и охладе­на в 32 кухини в синхрон с точност до части от секунда­та. Това е едно от големите предизвикателства за произ­водителите на тези системи. На пазара има и IML систе­ми в серии от 2x32 и 4x12 калъпа.

Друга посока, в която производителите на системи за вградено етикетиране бележат напредък, е при прила­гането на технологията към по-леки опаковки. Швейцар­ската компания Beck Automation AG представи за първи път на пазара високоскоростна IML технология, която се прилага върху стени на чаши, направени от прозрачен по­листирен. Цикълът на производство е 3,3 секунди, като наведнъж могат да бъдат произведени до четири бройки. Тези чаши се използват в големи количества от самолет­ните компании. Чрез вградения етикет авиокомпаниите могат по един дискретен и същевременно атрактивен начин да комуникират с пътниците марката на предста­вения продукт.

Въпреки настоящите трудности пред IML специали­стите очакват светло бъдеще за вграденото етикети­ране, тъй като тенденциите при използването му ста­ват все по-осезаеми, особено що се отнася за опакова­не на луксозни и премиум продукти. Желанието за повече дизайнерска свобода на опаковките, която IML може да предложи, също е от значение. Остава ни само да изчака­ме технологичното усъвършенстване на процеса.