Флексография

Виды ламинирования, припрессовки, кэширования

Ламинирование (от нем laminiercn — прокатывать; фр. lammer— птющить, лат. lamina -— пластинка, полоска) — это покрытие полигра­фической продукции пленкой или соединение двух или более материа­лов с помощью ск пеиваюіцего вещества, либо нанесение на один мате­риал расплаЕа другого материала. Материал, получаемый в резу гїьтате ламинирования носит название ламинат.

Припрессовка — это разновидность ламинирования, процесс соединения прозрачной пленки с запечатанной и незапечатанной бумагой, карі оном пул ем температурного и силового воздействия или ириклеивания.

Каширование — процесс клеевого соединения непрозрачных материалов. Кэширование непрозрачными материалами использует­ся, например, при производстве упаковки из гофрокартона для со­единения предварительно запечатанного листа с гофрированной ос­новой.

Ламинирование (припрессовка) служил не только средством оформления изданий, кредитных карточек, удостоверений, но и при­дает им зеркальный блеск, гладкость, механическую прочность, дол­говечность, защиту от загрязнения, истирания, механических по­вреждений и подделки.

Однако ламинирование, необходимое для получения большин­ства гибких упаковочных материалов, доступно далеко не всем предприятіїям. даже многие крупные компании России не имеют машин д. ля качественного выполнения этой операции, Прагаически предложение ограничивается дуплексным (двуслойным) ламиниро­ванием, хотя есть большой спрос на триплексные и более сложные ламинаты.

Ламинат — материал сложной структуры, обладает физически­ми, химическими и механическими свойствами, образующимися в результате комбинации свойств составляющих его материалов. На­пример, пленочные ламинаты обладаю і защитными свойствами со­ставляющих их пленок (например, ламинат Г1ВХ/ПЭ поглощает УФ - лучи и предотвращает потерю цвета упакованных в него мяса или овощей). Механические свойства могут быть значительно улучше­ны, если в ламинате сочетаются разные типы пленок. Так, ламинат ПЭТФ/нейлон/ПЭВД отличается высокой прочностью на разрыв, в то же время облагая хорошими защитными свойствами от влажно­сти и окисления.

Таким образом, каждый из составляющих ламинат материалов вносит свои полезные свойства, а их сочетание, взаимное влияние и даже усиление качеств образует совершенно новый материал.

Ламинирование прозрачной пленкой позволяет получить на по­верхности обложки, этикетки или упаковки прозрачное полимерное покрытие толщиной до 50 мкм, улучшающее внешний вид обложки, этикетки или упаковки, а также значительно повышающее их стой­кость к Лчзическим и химическим воздействиям. При производстве картонной пищевой упаковки покрытие может наноситься на неза­печатанную сторону картона для зашиты упаковки от воздействия упаковываемого продукта.

Припрессовка пленки может быть применена для отделки изда­ний в обложках типа 1-4, в переплетах типа 5, 7, 8, 9, суперобложек, открыток, буклетов, проспектов.

Процессы ламинирования можно классифицировать по типу склеивающего вещества, используемого в производстве ламината, по расположению сушильного устройства и наличию растворителя, по наличию или отсутствию нагрева материалов:

• экструзионное;

• с использованием расплавов;

• клеевое;

• бесклсевое;

• мокрое;

• сухое,

• сольвентное;

• бессольвентное,

• восковое;

• горячее;

• холодное.

Экструзионное ламинирование — процесс нанесения па по­верхность оттиска расплава полимера. Расплав может наноситься на различные материалы: бумагу, полимерные пленки, фольгу, ткань и т. д.

Нанесение расплава полимера на материал-основу осуществля­ется экструдером с плоскощелевой головкой (рис 3.1). Для получе­ния хорошей адгезии материал основы предвари і ел ьно нагревается, причем температура нагрева может превышать 300° С. Для улучше­ния адгезии может использоваться также предварительное нанесе­ние на основу специального клея (адгезива). Расплав припрессовы­вается к основе в каландре, после чего получившийся многослойный материал охлаждаегся.

Основная область применения экструзионного ламинирования — производство многослойных упаковочных материалов на основе фольги, бумаги, полиэтилена, предназначенных, например, для упа­ковывания жидких пищевых продуктов

Ламинирование с использованием расплавленного полимера в качестве связующего вещества является технологией, производной от покрытия методом экструзии. Она находит применение при мас­совом производстве крупных партий промышленных даминатов с использованием алюминиевой фольги и бумаги, реже — с различ­ными по химическому составу пластмассовыми пленками. Соедине­ние двух лент из различных материалов происходит здесь при уча­стии тонкой струйки расплава полимера выдавливаемого из плоской дюзы (сопла). Чаще всего применяют расплав полиэтилена низкой плотности (ПЭНП). Расплавленный полиэтилен подают из щелевой дюзы (фильеры, головки) экструдера непосредственно на соединяе­мые материалы Соединяемые материалы дожимным роликом при­жимаются к охлаждающему цилиндру (chill roll)

Ламинирование с использованием синтетического воска Лами­нирование с использованием расплавов может осуществляется так­же путем нанесения между соединяемыми слоями расплавленных смесей воска и полимера, обычно сополимера этилена с винилаце га - том. Расплавленная масса с помощью вала наносится на один из слоев, который соединяется с другой лентой материала при исполь­зовании сжимающих валов. Эт? система ламинирования применяет­ся, главным образом, для соединения алюминиевой фольга с раз­личными видами бумаги. Стойкость слоев к отрыву в этой системе значительно ниже по сравнению с прочими системами ламинирова­ния Этот тип ламинирования применяется для изготовления упа­ковки для жевательной резинки, сыров и т. п.

В заьисимости от способа соединения основы и покрытия разли­чают Кііеевую и бесклеевую припрессовку.

При клеево припрессовке на полотно покровного материала наносится адгезив, после «его осуществляется склейка с материа­лом основы. Параметры процесса ламинирования в значительной степени зависят от свойств клея. Клей должен быть прозрачным, бесцветным и обладать хорошей адгезией к склеиваемым мате­риал ам-

При бесклеевоі припрессовке используются двухслойные плен­ки, состоящие из основы и термопластичного слоя, материал кото­рых при расплавлении выполняет функции адгезива, т. е. способен заполнять неровности поверхности материала основы и обеспечи­вать прочное скрепление ее с покрытием. При прохождении через ламинатор термоплавкий слой расплавляется и под воздействием давления соединяет пленку с основой. После охлаждения полимер затвердевает, обеспечивая прочность соединения. Скорость процес­са бесклеевого каширования ограничивается достаточно большим временем нагрева термоплавкого слоя.

Клеевая припрессовка обличав іся от бесклеевой более высокой скоростью технологического процесса и прочностью соединения основы и покрытия.

Приклейка полимерной пленки с использованием клея на основе растворителей может производиться ио двум схемам: «сухой» и «мокрой».

«Мокрая» припрессовка — это процесс, при котором склеи­вающее вещестио во время соединения двух материалов находится в жидком состоянии (рис.3.2). При «мокрой» склейке припрессовка полотен осуществляется непосредственно после нанесения па поли­мерную пленку клея, и только затем производится сушка. Эта сис­тема применяется чаще всего для ламинирования алюминиевой фольги различными видами бумаги или картона Это наиболее по­пулярный способ получения дуплексных ламинатов, в том числе весьма распространенного в производстве гибкой упаковки «бумага - клей - алюминиевая фольга» Чем выше гладкость бумажной по­верхности, тем меньше расход клея. Двухслойные ламинаты алюми­ниевой фольги с бумагой являются самостоятельным продуктом и заготовками для последующего экструзионного покрытия их поли­этиленом.

При «мокром» способе с целью экологической безопасности процесса используют водные растворы или дисперсии высокомоле­кулярных веществ — как крахмальный, так и синтетический клей. Вода при этом постепенно испаряется через один из материалов.

Клей наносится на менее впитывающий материал — алюминий. Сразу после этого выполняется соединение бумаги с фольгой, сма­занной клеем Ламинирующая секция включает хромированный и обрезиненный цилиндры. Вода, содержащаяся в клее, выпаривается циркулирующим воздухом в сушильном тоннеле при высокой тем­пературе После высушивания готовый материал наматывается на бобину.

Для быстрого высыхания клея материал основы должен быть пористым и позволять испаряться растворителю.

Удаление растворителя (в данном случае воды) из клея происхо­дит в туннельной сушилке после соединения слоев Необходимым условием получения качественного изделия яшіяетея применение Б качестве одною из слоев бумаги, образующей пористый слой, по­зволяющей еодє испаряться. Для «мокрого» ламинирования исполь­зуются как крахмальные, так и синтетические клеи. Зга система применяется чаще всего для ламинирования алюминиевой фольги различными видами бумаги или картона. Чем глаже бумажная по­верхность, тем меньше расход клея Двухслойные ламинагы алюми-

Ниевой фольги с бумагой являюіся самосіояієльньім продуктом и заготовками для последующего экструзиоииого покрытия их поли­этиленом.

При «яууюй» припрессовке пленка после нанесения на нее клея сушится, и только затем осуществляется припрессовка. Технология сухого ламинирования считается более универсальной, так как по­зволяет соединять практически любые материалы. Недостатком это­го метода является возможность деформации пленок с низкой теп­лостойкостью в сушильной камере.

В технологии «сухого» ламинирования чаще всего используются двухкомпонентные полиуретановые клеи с растворителем Полиме­ризация полиуретана начинается после смешивания составных час­тей и усиливается во время испаргния растворителя в тоннельной сушилке. Ускорения полимеризации, а значит, увеличения стойко­сти соединения слоев ламината, добиваются путем подогрева лами - нирующего цилиндра. Технология с>хого ламинирования с раство­рителем традиционно используется в производстве ламинатов, являющихся взаимным соединением пленок из «несовместимых» полимеров разной химической природы и полярности, например: полиамид/Г1Э низкой плотности, полиэтилентерефталат 11Э низкой плотности. Таким способом получают рулонные материалы в виде металлизированных пленок, а также пластмассовых пленок с алю­миниевой фольгой.

Использование клея, не содержащего растворителей, например однокомпонентного полиуретанового или УФ-клея, позволяет упро­стить процессы ламинирования (припрессовки), обусловливает воз­можное гь приклейки очень тонких и неустойчивых к нагреванию пленок.

При сольвентнои припрессовке используегся раствори гель во время нанесения клеевого состава, а при бессольвентной припрес­совке применяется обычно клей на полиуретановой основе. Исполь­зуется ламинагор, состоящий из вала с эластичным покрытием и на­греваемого стального полированного вала.

Приклейка пленки может производиться как к рулонному мате­риалу, так и к листовым огтискам. Листы подаются каскадным по­током с небольшим нахлестом друг на друга для того, чтобы лента не прилипала к обрезиненному налу ламинатора. После прохожде­ния ламинатора полотно режется на листы.

Ссльвснтная припрессоека клеем на основе растворителя — один из наиболее широко распространенных способов. На поверх­ность материала наносится клей, затем происходит его сушка, при­чем для выпаривания растворителя требуется достаточно мощная сушка, после чего прикатывается другой материал Эта технология позволяет припрессовать подавляющее большинство материалов и обладает рядом достоинств. Среди них высокая прочность, устойчи­вость к темперагурным воздействиям, продолжительный срок служ­бы продукта. Нанесение клея обычно происходит с помощью вата глубокой печати.

Данного технологию можно т акже подразделить на сольеентную припрессовку однокомпонентными клеями и сольеентную припрес­совку двухкомпонентными клеями. При использовании однокомпо­нентного клея можно применять только материалы с повышенной влагопроницаемостью. А для двухкомпонентных — подходят прак­тически все материалы. Растворителем является эш л ацетат, обла­дающий высокой испаряемостью. После прохождения полотна через тоннельную сушку количество остаточного растворителя (из-за большой легучссти этилацетата) в клеевом слое обычно не преБЫ - шаеі 2-3 мг/м2, а этого количества явно не хватает для ухудшения прочностных характеристик готового материала (так называемая прочность на расслаивание, которая не должна быть ниже 25 МПа). На запечатанном полотне нормальное количество остаточного рас­твори геля составляет 10-12 мг/м2, (больше, чем при ламинации, из - за наличия малолсгучих соединений в растворителях краски), что не мешает получать многослойную продукцию высокого качества.

Таким образом, при работе с двухкомпонентным клеем на осно­ве растворителей, отсутствует необходимость использования мате­риалов с низкими барьерными свойствами, т. е. с большой прони­цаемостью по влаге.

К недостаткам сольвентной технологии можно отнести более высокую стоимость клея. К достоинствам — простоту технологиче­ского процесса и обслуживания оборудования, но сравнению с об­служиванием громоздкой и достаточно капризной клеевой секции бес сольвентного ламинатора. Время высыхания полотна в рулоне 5-6 часов, тогда как в бессольвентной технологии — минимум су­тки. что это означает в плане общей производительности производ­ства, вполне понятно.

Бессольвентная припрессовка. В настоящее время в прэцессах дублирования готовых пластмассовых пленок преоб /адает техноло­гия без применения растворителя При этой технологии одно - или двухкомпонентный клей, чаще всего нолпуретановый, наносится в слегка подогретом состоянии. Липкий клей наносят равномерно, с очень малым расходом, около 1 г/м2. Предвари]ельно расход клея, подаваемого из емкости, устанавливают с помощью двух валиков, вращающихся навстречу друг другу. Точная регулировка расхода клея обеспечивается с помощью клеевых валиков. Припрессовка пленки происходит в системе из трех валиков непосредственно по­сле нанесения клея. Существенным преимуществом этого процесса без растворителя является исктючение туннельной сушилки, необ­ходимой как при «мокром», так и при «сухом» способе Благодаря этому уменьшаются: потребление энергии и экологическая опас­ность в процессе ламинирования.

Развитие этой новой технологии оживило возможности меж - слойной печати, продукция которой отличается высокими эстетиче­скими (видимая сквозь слой пленки печать имеег высокий блеск), функциональными (печатный текст не стирается), а также гигиени­ческими (отсугствуег угроза непосредственного контакта пакуемого продукта с типографской краской) свойствами.

Горячая припрессоека — эго припрессовка основы и пленки с нанесенным клеевым компонентом, который плавится при высокой температуре (в диапазоне от 90 до 115° С). Под высоким давлением (300-400 МПа) пленка с расплавленным клеевым сополимером на­катывается на бумагу или картон, Соблюдение всех технологиче­ских норм (давление, температура и скорость) гарантирует высокое качество и отличную аді езию пленки к запечатанной поверхности.

При холоонеч припрессовке пленка-основа и клеевой компо­нент находятся огдельно. Используется различный клей (водный, полиуретановый и др.). Клей наносится на пленку, и данный мате­риал (пленка + клей) накатываются на бумагу или картон под высо­ким давлением.

Максимальная ширина холодной припрессовки составляет 1140 мм, она можег быть как односторонней, так и двусторонней. Толщина используемой пленки: тля глянцевой — 2.5 мкм, для мато­вой — 30 мкм. Также могут быть использованы специальные плен­ки: металлизированные (серебро и золото), прозрачные и металли­зированные голографические, иридисцен гные, ацетатные, пленки с тиснением по «коже», «льну», «песку» и др.

Ниже приведены примеры ламинатов, используемых для изго­товления упаковки:

• ВОРР + РЕ — для упаковки крупы;

• ВОРР мет.+ ВОРР — для упаковки чипсов, орехов, шоколада;

• PET + РЕ — для упаковки майонеза, горчицы;

• PET + ВОРР мет.+ РЕ — для упаковки шампуня;

• ВОРР + РР — для упаковки специй, макарон, пельменей;

• А) + бумага — для упаковки маслосодержащих продуктов;

• РЕ + А1 + РЕ— для упаковки сухого молока, кофе;

• бумага + А1 + РЕ — для упаковки специй, чая, кофе;

• РЕ + бумага — для упаковки медикаментов, семян.

Здесь использованы следующие обозначения материалов:

ВОРР — двухосноориентированный полипропилен;

ВОРР мет. — металлизированный двухосноориентированный полипропилен;

РР— неориентированный полипропилен,

РЕ — полиэтилен;

PET— полиэтилен герейггалат (лавсан);

А1 — алюминиевая фольга.

Помимо указанных выше способов ламинирования на ламинато­рах также может выполняться:

• нанесение клея холодной спарки, который используется для производства упаковки, для которой нежелательно применять тер­мосварку (например, упаковка для мороженого или шоколадных ба­тончиков). Контроль точного положения полосок клея относительно запечатанного изображения осуществляется с помощью системы ав­томатической приводки;

• нанесение поливинилденхлоридного покрытия (ПВДХ), которое улучшает барьерные свойства и повышает глянец пленки.