• Материалы
  • Полимеры
  • Бумага и картон
  • Стекло
  • Металл
  • Комбинированные
  • Расходные
  • Укупорочные средства
  • Этикетки
  • Общие вопросы
• Оборудование
  • Упаковочное
  • Конвертинговое
  • Полиграфическое
  • Комплектующие
  • Общие вопросы
• Дизайн и брендинг
• Бизнес-опыт
  • Право
  • Финансы
  • Практика
  • История успеха
  • Личности

Какова специфика клеев для изготовления заготовки и для заклеивания товара?

Склеивание — неотъемлемая часть производства упаковки различных типов, включая производство упаковочных материалов, фасовку и розлив. Трудно представить себе механические аналоги клеевого соединения, которые могли бы обеспечить столь высо­кую технологичность в сочетании с быстротою действия.

Рассмотрим клеи для картонаж­ной упаковки, гибкой пласти­ковой упаковки из полимерных многослойных материалов, этикетирования стеклянной и пла­стиковой тары. Основные способы нане­сения представлены лишь с точки зрения различий применяемых клеевых материа­лов.

В производстве упаковки и упаковочных материалов следует различать два процес­са: производство упаковочной заготовки (склеивание продольного шва у картонной упаковки или производство многослойного материала) и сам процесс запаковывания (end of line) товара.

В процессе производства упаковочных ма­териалов и склеивания заготовки исполь­зуется максимально разнообразное коли­чество клеевых материалов, а способы их нанесения также варьируются. От точно­сти и чистоты процесса нанесения клея зависит производительность и качество склеивания. В промышленности встреча­ются следующие способы нанесения:

- с помощью гладких или гравированных валов;

- с помощью диска;

- с помощью форсунки или сопла;

- с помощью сегмента (применяется при необходимости частичного (не сплошного) нанесения клея).

От способа нанесения зависит вязкость применяемого клея. Для форсунок характерно применение низковязких клеевых материалов, в то время как валковым и дисковым способом можно наносить более вяз­кие клеи.

К клеевым материалам предъявляются особые требования, позволяющие работать на максимальных скоростях:

- легкость перекачивания жидких клеев насосом;

- чистое нанесение клея на высоких ско­ростях;

- отсутствие разбрызгивания и образова­ния нитей;

- легкость очистки оборудования;

- отсутствие загрязнения системы нанесе­ния (шланги, форсунки);

- экономичность при работе.

Более подробно остановимся на клеях для начального производства упаковочных материалов и склеивания заготовок. Воз­можно использование следующих типов клеевых материалов:

- водно-дисперсионные клеи,

- клеи на растворителях,

- клеи-расплавы,

- безрастворительные полиуретановые клеи.

Крахмальные клеи на водной основе яв­ляются самыми простыми клеевыми систе­мами. Спектр адгезии данных клеев очень узок и позволяет склеивать только необра­ботанную бумагу и макулатурный картон. Данный тип клея зачастую производится непосредственно самим потребителем. Не­достатком крахмальных клеев является длительное время схватывания, поэтому для повышения производительности необ­ходима установка сушки. Единственным достоинством данных клеев является низ­кая стоимость. Крахмальные клеи находят применение при прозводстве бумажных пакетов и мешков, гофрокартона, а также при ламинировании фольги и бумаги для сухих сыпучих продуктов (табак, чай, кофе и т. п.).

Поливинилацетатные дисперсии (ПВА) — самый распространенный и изве­стный из всех типов клея. Являясь продук­тами химического синтеза, они обладают более широким спектром адгезии к различ­ным материалам и позволяют склеивать необработанную и обработанную (мелован­ную) бумагу и картон, а также картон, покрытый водным лаком. Цена ПВА много выше клеев крахмальных. Время схватыва­ния их значительно короче, поэтому их при­менение не требует применения дополни­тельного сушильного оборудования.

Следующий класс водных клеев — про­дукты на основе синтетических смол (ЭВА), а также акриловых эфиров и каучуков. Данные продукты обладают очень ши­роким спектром адгезии и позволяют скле­ивать картон с печатью, с масляным и УФ-лаком, картон, отделанный ПЭ- и ПП-пленками, приклеивать бумажную поверхность к ПС (полистирол)-, ПВХ- и ПЕТ-пленке. Универсальность склеиваемых материалов находит свое отражение в стоимости. Это самые дорогостоящие клеи в разделе вод­но-дисперсионных клеев.

Отдельно хотелось бы упомянуть о вод­ных латексных дисперсиях. Они могут ис­пользоваться как в качестве покрытий для бумаги, картона и пленок, в том случае, когда технология производства требует холодной сварки. Такие материалы находят применение при изготовлении конвертов, упаковки для мороженого, шоколадных из­делий и т. п.

Физический процесс склеивания с ис­пользованием водных клеев основан на свойстве данных клеев образовывать поли­мерную клеевую пленку при испарении растворителя (воды). Нам часто приходит­ся объяснять клиентам, что для склеивания с помощью водных клеев необходимым ус­ловием является влагопроницаемость од­ной из поверхностей (т. е. бумаги).

Клеи на основе акрилового эфира или синтетического каучука достаточно редко встречаются в промышленности из-за неэкологичности. Данный тип клеев характе­ризуется очень широким спектром адгезии и позволяет склеивать очень трудные для склейки поверхности, в том числе отделан­ные УФ-лаком и полимерными пленками. В отличие от водных дисперсий, данные клеи позволяют склеивать две влагонепро­ницаемые поверхности, благодаря высокой летучести растворителей, в них использу­емых.

Термолаки на основе искусственных смол сами по себе не являются клеевыми материалами, но позволяют склеивать или, точнее, сваривать различные материалы. Данные продукты нашли широкое приме­нение при изготовлении упаковки для мо­лочных продуктов: йогурта, сметаны, де­сертов, а также при упаковке медицинских препаратов (блистерная упаковка). Покры­тия обычно наносят на фольгу или пленки, а затем на фасовочном оборудовании при нагревании и давлении производят сварку с другим полимерным материалом (ПВХ, ПП, ПС).

Полиуретановые клеи на растворителях бывают двухкомпонентные и однокомпонентные. Применяются для изготовления многослойных материалов (кэширование полимерных пленок, фольги и бумаги). Многослойные материалы получили широ-

кое распространение в последние 5 лет в упаковке продуктов питания. Двухкомпонентые клеи состоят из базиса (содержит изоцианат) и отвердителя (содержит поли-ол) и применяются при ламинированиии двух полимерных материалов, пленки или фольги. Когда речь идет о ламинировании бумаги фольгой или пленкой, применяют­ся однокомпонентные клеи (содержат изо­цианат), которые отверждаются за счет влаги, присутствующей в бумаге, пленке, воздухе.

Клеи-расплавы на основе ЭВА (этиленвинилацетат) являются самыми распространенными и известными из термоплавких клеев на сегодняшний день. Они достаточ­но просты и дешевы в изготовлении, а так­же обладают неоспоримым преимуще­ством: время схватывания таких клеев са­мое короткое из всех известных клеевых материалов и измеряется секундами. Про­цесс склеивания с помощью термоклеев основан на физическом свойстве данных продуктов переходить при повышенной температуре в жидкое состояние, а затем при остывании затвердевать. В зависимос­ти от используемого сырья возможно полу­чение продуктов с широким диапазоном адгезии, что позволяет склеивать обрабо­танный и необработанный картон, картон с печатью и лаком, картон отделанный по­лимерными пленками.

Специально для склеивания трудных по­верхностей, отделанных ПЭ- или ПП-пленками, разработаны клеи-расплавы на осно­ве синтетических каучуков. С их помощью возможно склеивание таких сочетаний, как бумага-пленка или пленка-пленка. Возмож­но также производство изоляционных лент и упаковочных скотчей.

Полиуретановые (ПУ) клеи-расплавы — достаточно новый тип термоклеев, который пока редок в производстве. С одной стороны, они ведут себя как обычные клеи-расплавы, с другой стороны — как поли­уретаны, т. е. происходит реакция изоцианатов с влагой воздуха. Данная технология достаточно нова и применяется лишь в тех случаях, где действительно требуется скле­ить два полимерных материала с высокой прочностью.

При производстве многослойных матери­алов (пленка-пленка, пленка-фольга, пленка-фольга-пленка и пр.) нашли широкое применение полиуретановые клеи без растворителей. Многослойные материалы применяются при упаковке продуктов пи­тания: макаронных изделий, круп, чипсов, орехов, рыбных продуктов, кофе. Их досто­инством является широкий спектр адгезии к полимерным материалам, прозрачность и бесцветность клеевой пленки, термоустой­чивость и устойчивость к агрессивным наполнителям (парфюмерия, кетчуп, майо­нез, специи, масла).

Для склеивания двух полимерных мате­риалов используют двухкомпонентные клеи: базис содержит изоцианат, а отвердитель — полиол. Продуктом реакции ба­зиса с отвердителем является полиуретан, который обладает всеми вышеперечислен­ными свойствами. При склеивании бумаги с пленками или фольгой применяется однокомпонентный клей, который вступает в реакцию с влагой, содержащейся в материалах и окружающем воздухе.

В зависимости от задач, которые заказ­чик ставит перед производителем упаков­ки и упаковочных материалов, возможны несколько решений. Выбор оптимально­го — задача и обязанность производителя клеевых материалов в тандеме с произво­дителем упаковки.

Переходя ко второму этапу производства упаковки — заклеиванию или запаковыванию (end of line), — необходимо отме­тить меньшее разнообразие, по сравнению с первым этапом, способов нанесе­ния и типов клеевых материалов. При запаковывании применяют в основном воднодисперсионные клеи, а также клеи-рас­плавы, характеристики которых были описаны выше. Клеевые материалы широко применяются для этикетирования са­мых различных видов тары: стеклянной, пластиковой, металлической. Основным применением является этикетирование бутылок при розливе напитков.

Клеевые материалы, применяемые в рас­сматриваемой области, можно классифицировать по химико-физическому составу и по виду этикетируемой тары.

С точки зрения состава клеи подразделя­ются на клеи на водной основе и клеи-расплавы (термоклеи). Клеи на водной основе представляют из себя коллоидные дисперсные системы на базе натуральных или син­тетических полимеров. В качестве исход­ного сырья используются казеин, крахмал, декстрин, синтетические смолы либо их сочетания. Принцип использования клеев-расплавов основывается на свойстве поли­меров переходить в жидкое агрегатное со­стояние при повышенной температуре и возвращаться в твердое сосотояние при комнатных температурах, т. е. используют­ся исключительно физические свойства.

Применение различных видов бутылок и технологий розлива определяет следующую классификацию:

- клеи для стеклянной тары (сухой, влаж­ной, холодной, горячей) без поверхностного покрытия;

- клеи для стеклянной тары с поверхност­ным покрытием;

- клеи для пластиковой тары (ПЭТ, ПЭ, ПВХит.д.);

- клеи для металлической тары. Немаловажно: одноразовая или возврат­ная тара используется.

Основные требования к клею для этике­тирования можно сформулировать следую­щим образом:

- клей легко перекачивается насосом;

- обеспечивает чистое нанесение при ра­бочих скоростях;

- не разбрызгивается и не образует нитей;

- обеспечивается полное прилегание эти­кетки к бутылке, этикетка не сдвигается;

- легкость очистки оборудования;

- смываемость остатков клея с бутылки в моющих машинах (при использовании воз­вратной тары).

Немаловажным фактором качества клея является его поведение после этикетирования, а именно:

- устойчивость к воздействию конденсата;

- прочность клеевого соединения;

- отсутствие запаха;

- оптимальное количество консерванта в клее.

В настоящее время для этикетирования влажной тары применяются в основном казеиновые клеи. При соприкосновении с влагой казеин быстро полимеризуется, что обеспечивает высокую начальную адгезию, а также устойчивость к сдвигу. Можно ска­зать, что данный тип клея идеален при на­несении на влажную холодную бутылку. Клей легко смывается водой, достаточно устойчив к воздействию конденсата. Суще­ствуют типы клея, позволяющие работать на скоростях свыше 60-80 тыс. бут/ч. Весьма важным является низкий, по срав­нению с другими видами клеев, расход. Достаточно сказать, что при переходе с дек­стринового на казеиновый клей расход можно сократить в 3-4 раза. Казеиновые клеи высокого качества позволяют рабо­тать с металлизированным этикетками, а также с фольгой.

При этикетировании стеклянной тары, особенно в виноделии и ликероводочном производстве, традиционно применяются декстриновый клей. Это оптимально работающий клей для невысоких скоростей при применении сухих и горячих бутылок. К недостаткам следует отнести высокий удельный расход, низкую устойчивость к сдвигу. В последнее время этот вид все бо­лее вытесняется казеиновыми клеями.

Крахмальные клеи могут служить деше­вой альтернативой казеиновым при работе на скоростях до 25-30 тыс. бут./ч. Они отличаются высоким расходом и имеют весьма низкую начальную адгезию. Очист­ка оборудования связана со значительны­ми затратами. Крахмальные клеи требуют тщательной настройки оборудования. Дан­ные характеристики заставляют крупных производителей остановить свой выбор на дорогих казеиновых продуктах.

Клеи на основе синтетических смол при­меняются главным образом для этикетирования пластиковой тары, т. е. на более сложную по своим свойствам поверхность. Необходимо особо отметить, что агрегаты этикетировочных машин, работающих на данных клеях, должны быть выполнены из соответствующих материалов. Данные клеи позволяют работать при широкой гам­ме скоростей, однако чем выше их клеящие характеристики, тем больше сложностей может возникать при очистке загрязненного оборудования, особенно при непрерыв­ной работе в течение долгого периода вре­мени. Эти же клеи рекомендуется приме­нять для приклеивания акцизной марки.

Клеи-расплавы применяются главным образом для этикетирования пластиковой тары бумажными или полимерными этикет­ками. Выпускаются они в виде брикетов, загружаемых в расплавкой бачок. Немало­важным качеством является эластичность клеевого соединения, которая позволяет компенсировать объемные изменения бу­тылок с газированными напитками.

Главным качеством клеев для промыш­ленного применения, связанного с машинным производством, является постоян­ство характеристик от партии к партии.

Это обеспечивает возможность работы машин без промежуточной переналадки. Именно это чаще всего определяет надеж­ного поставщика. С другой стороны, производство промышленных клеев требует наряду с технологическим оборудованием высокого уровня лабораторного обеспе­чения и наличия многолетнего опыта. По­добным комплексом в сочетании с широ­ким спектром продуктов на мировом рын­ке обладают, например, фирмы «Нэшнл старч», «Фуллер», «Свифт». Особо необ­ходимо выделить концерн «Хенкель», ко­торый первым открыл производство широ­кой гаммы клеев для тары и упаковки в России.

В заключение хотелось бы отметить, что оптимальных результатов при изготовлении и заклеивании упаковки можно достиг­нуть при сотрудничестве всех трех сторон: производителей клея, производителей упа­ковки, а также конечного ее потребителя.

 

Вячеслав Шкурко,

руководитель по сбыту и маркетингу

промышленных клеев «Хенкель» / Россия

Сергей Милованов,

менеджер по сбыту промышленных

клеев для полиграфии и упаковки «Хенкель» / Россия