Клеи. К клеям для ламинирования этикеток, как правило, предъявляются два основных требования:

•  хорошая адгезия к пленке и оттиску;

•  прозрачность.

Непрозрачные клеи могут использоваться в случае ламинирования оттиска непрозрачными материалами, например при изготовлении многослойных этикеток.

При мокрой ламинации применяются клеи, образующие постоянную прочную связь пленки с оттиском, иными словами — клеевой слой после высыхания утрачивает липкость. При сухой ламинации используются клеи с постоянной липкостью, а также термически активируемые клеи. Съемные клеи с постоянной липкостью могут применяться при изготовлении многослойных этикеток.

Ламинирование этикеток, как правило, производится с помощью адгезивов следующих типов:

•  термоплавкие клеи (клеи­расплавы, термоклеи);

•  водные дисперсии (водные или водно­дисперсионные клеи);

•  клеи на органических растворителях (сольвентные клеи);

•  химически отверждающиеся клеи (каталитические клеи);

•  фотополимеризующиеся композиции (УФ­ клеи).

Термоплавкие клеи используются в материалах для горячей сухой ламинации. Для активации термоклея требуется нагреть его до температуры, превышающей температуру плавления связующего; при остывании клей закрепляется. К достоинствам термоплавких клеев относятся 100% сухой остаток, высокая адгезионная способность и экологичность. Основные недостатки — риск деламинации материала при нагреве выше температуры плавления клея, а также сложность контроля нанесения клеевого слоя, ввиду чего термоклеи, как правило, используются только в производстве самоклеящейся пленки и не наносятся непосредственно в ламинаторах этикеток.

Водные дисперсии синтетических смол (например, полиуретановых) закрепляются в результате испарения или впитывания содержащейся в клее воды. Такой механизм закрепления делает проблематичным использование водно­дисперсионных клеев при мокром ламинировании невпитывающих и плоховпитывающих материалов. Другими недостатками водных дисперсий являются сложность поддержания постоянной вязкости клея, зависимость скорости закрепления от климатических условий в цехе, высокие энергоза­траты на сушку и сложность очистки клеевых аппаратов. К достоинствам водно­дисперсионных клеев относятся относительная дешевизна, экологичность и малое время первоначального закрепления, что позволяет выполнять в линию с ламинированием другие отделочные операции и печать.

 Таблица 10.1

Совместимость запечатываемых и ламинирующих материалов при

использовании УФ ­клеев UV Adhesive компании XSYS Print Solutions

Запечатываемый материал	Ламинирующий материал
Бумага	ПП, ПЭ, ПЭТ
ПЭ	ПП, ПЭ
ПП	ПП
Фольга	ПП, ПЭ

Сольвентные клеи на базе синтетических (в основном полиуретановых смол) отверждаются в результате испарения органического растворителя. Сольвентные клеи пригодны как для сухого, так и для мокрого ламинирования, имеют хорошую адгезию к широкому спектру материалов и характеризуются малым временем закрепления, что позволяет выполнять в линию с ламинированием другие технологические операции. Основные недостатки сольвентных клеев — сложность поддержания постоянной вязкости, отрицательное влияние на окружающую среду, высокие затраты на сушку клея и удаление паров растворителей, вероятность сохранения в материале остаточных паров растворителей.

Химически отверждающиеся клеи также создаются преимущественно на базе полиуретановых смол. Они делятся на двухкомпонентные и однокомпонентные. Двухкомпонентные клеи закрепляются в результате химической реакции между основой клея и отвердителем. Время жизни клея после смешения компонентов зависит от их химических свойств, а также от температуры и обычно составляет 20­40 мин. В течение этого времени двухкомпонентный клей должен быть израсходован. Однокомпонентные клеи отверждаются в результате реакции полимеризации, инициируемой при взаимодействии активных элементов полиуретановой композиции (изоцианатов) с молекулами воды, которые содержатся в запечатанном материале и в воздухе. При ламинировании однокомпонентным клеем гигроскопичных материалов (этикеточной бумаги и упаковочных картонов) содержащейся в них влаги обычно достаточно для инициации полимеризации; при ламинировании невпитывающих материалов целесообразно использовать увлажняющие устройства. Поскольку однокомпонентный клей имеет высокую вязкость, его предварительно нагревают до 60­90 °С. К достоинствам химически отверждающихся клеев относятся отсутствие затрат энергии на сушку, 100% сухой остаток и очень высокая скорость нанесения. Основной недостаток двухкомпонентных клеев — малое время жизни смеси, делающее нецелесообразным их использование в поточных линиях. Недостатки однокомпонентных клеев — невысокая начальная липкость, большое время закрепления и сложность очистки клеевых аппаратов.

УФ-­клеи отверждаются в результате реакции полимеризации, инициируемой УФ­излучением. Для ламинирования этикеточной продукции могут применяться УФ-­клеи как радикального, так и катионного типа. Радикальные УФ­-клеи содержат акриловые олигомеры и мономеры, а также фотоинициаторы. Последние, поглощая энергию УФ­-излучения, генерируют свободные радикалы, которые и вызывают реакцию полимеризации. В катионных УФ-­клеях полимеризация инициируется активными катионами, которые образуются в результате распада фоточувствительных солей под действием УФ-излучения. Общие достоинства фотополимеризующихся клеев — 100% твердый остаток, хорошая адгезия к широкому спектру материалов, легкость контроля (ввиду постоянной вязкости), технологичность и высокая скорость процесса нанесения клея, малое время закрепления (что позволяет эффективно использовать УФ-­клеи в поточных печатно­отделочных линиях и отделочных агрегатах), компактность сушильных устройств.

Главный недостаток УФ-­клеев — относительно высокая цена. Радикальные адгезивы по сравнению с катионными УФ-­клеями характеризуются меньшим временем закрепления, меньшей ценой, несколько худшей адгезионной способностью, меньшей эластичностью клеевой пленки и более выраженным запахом после отверждения.

Пленки. Пленки для ламинирования должны обладать в соответствии с требованиями заказчика определенными оптическими свойствами (глянцем/матовостью, прозрачностью, специальными свойствами), а также высокой прочностью и хорошей адгезионной способностью. Кроме того, пленки для мокрого ламинирования с использованием УФ­ клеев должны хорошо пропускать УФ ­излучение, поскольку сушка клея выполняется через пленку.

Для ламинирования этикеток могут использоваться пленки из полипропилена (ПП), полистирола (ПС), полиэтилентерефталата (ПЭТ), полиэтилена (ПЭ), поливинилхлорида (ПВХ) и других синтетических и целлюлозных полимеров. Наилучшим соотношением «цены/прочности/прозрачности» характеризуется пленка из ориентированного (ОПП) и двуосноориентированного (БОПП) полипропилена. В случаях, когда предъявляются повышенные требования к прочности этикеток на разрыв, могут использоваться ПЭТ пленки, однако они стоят дороже, чем ПП­ пленки, и к тому же характеризуются низким коэффициентом пропускания УФ ­излучения, что затрудняет использование УФ ­клеев. В отличие от ПЭТ, ПП­ пленки поглощают лишь 4­7% (в зависимости от толщины пленки) УФ-­излучения в диапазоне от 250 до 375 нм, на который приходится несколько пиков эмиссии используемых в УФ­ сушилках ртутных ламп среднего давления.

Адгезионная способность пленок определяется их поверхностной энергией. Для хорошей адгезии клея к пленке ее поверхностная энергия должна быть на 7­8 дин/см выше поверхностной энергии клея. Как правило, минимально допустимая величина поверхностной энергии пленки для ламинирования составляет 38 дин/см. Для сравнения: поверхностная энергия необработанной ПП­ пленки составляет 28­30 дин/см, ПЭ ­пленки — 31­33 дин/см, ПЭТ ­пленки — 41­42 дин/см.

Для достижения требуемой адгезионной способности полимерные пленки подвергаются специальной электрической или химической обработке. Электрическая обработкакоронным разрядом дешевле, чем химическая (нанесение праймера), но ее недостатком является то, что со временем поверхностная энергия обработанной пленки уменьшается. Нанесение праймера позволяет обеспечить высокий и стабильный во времени уровень адгезионной способности материала. В любом случае уровень поверхностной энергии пленки для ламинирования следует проверить с помощью тестовых фломастеров непосредственно перед установкой рулона в машину, а при использовании коронированной пленки рекомендуется применять дополнительную обработку коронным разрядом в ламинаторе или в печатно­отделочной линии.

Ухудшить адгезионную способность пленки могут входящие в ее состав модификаторы скольжения, пластификаторы и некоторые другие добавки. Модификаторы скольжения уменьшают коэффициент трения пленки, образуя на ее поверхности покрытие с низкой поверхностной энергией. Пластификаторы — специальные мономерные или полимерные добавки, которые служат для повышения эластичности и стабилизации механических свойств пленки. Некоторые типы пластификаторов способны мигрировать на поверхность пленки, образуя там антиадгезионное покрытие. Пленки, содержащие значительное количество скользящих добавок, как и склонные к миграции пластификаторы, использовать для ламинирования не рекомендуется.

Требования к оттискам. Помимо совместимости клея с пленкой для ламинирования, следует проверять и его адгезию к запечатанному краской оттиску. Ламинируемые оттиски должны иметь достаточно высокую поверхностную энергию (не менее 38 дин/см), причем одинаково важна хорошая адгезия клея как к материалу оттиска, так и к нанесенному на него красочному слою.

Для того чтобы снизить риск возникновения проблем с адгезией клея к краске при ламинировании, рекомендуется придерживаться следующих рекомендаций:

•  минимизировать введение в краски специальных добавок;

•  избегать использования красок, содержащих силикон и восковые добавки;

•  при листовой офсетной печати минимизировать применение противоотмарывающих порошков.

Наилучших результатов позволяет добиться использование красок и клеев, имеющих одинаковую природу. например, при соблюдении перечисленных выше рекомендаций практически не возникает проблем в сочетаниях УФ­ краска и УФ­ клей или водная краска и водный клей. Клеи и краски, имеющие разную природу, не всегда совместимы. например, катионный УФ­ клей может иметь низкую адгезию к водным краскам.

Решить проблему плохой адгезии клея к краске поможет нанесение праймера, однако это ведет к удорожанию конечной продукции.

Оборудование для ламинирования. Ламинирование этикеток может выполняться в соответствующих секциях печатно­отделочных линий и отделочных агрегатов или на пооперационном оборудовании. В зависимости от вида ламинируемого материала ламинаторы делятся на рулонные и листовые.

Малые тиражи этикеток, отпечатанные цифровым способом, как правило, ламинируются самоклеящейся пленкой на недорогих пооперационных ламинаторах. Средние и большие тиражи этикеток, отпечатанные на листовых офсетных машинах, ламинируются на промышленных листовых пооперационных ламинаторах с применением химически отверждаемых клеев, УФ ­клеев или самоклеящихся пленок. При печати этикеток на узкорулонном оборудовании способами флексографской, высокой, офсетной или трафаретной печати ламинирование целесообразно выполнять в линию с использованием УФ отверждаемых, водно­дисперсионных или сольвентных клеев либо применяя самоклейку. Если печать производились без отделки по схеме «из рулона в рулон», возможно последующее выполнение ламинирования на рулонном отделочном агрегате совместно с другими операциями, например с тиснением фольгой и штанцеванием. Очень большие тиражи этикеток, отпечатанные на широкорулонных машинах глубокой или флексографской печати, могут ламинироваться на промышленных широкорулонных пооперационных ламинаторах с применением клеев всех типов.

Основными узлами ламинаторов являются:

•  самонаклад листов или рулонная установка (только в пооперационных ламинаторах);

•  устройство очистки оттисков от загрязнений и противоотмарывающего порошка (только в пооперационных ламинаторах);

•  устройство подачи ламинирующей пленки;

•  устройства обработки пленок (как ламинирующей, так и запечатанной) коронным разрядом;

•  клеевой аппарат (за исключением ламинаторов, работающих с самоклеящейся пленкой);

•  ламинирующее устройство;

•  сушилка (за исключением ламинаторов, работающих с самоклейкой и с химически отверждаемыми клеями);

•  приемное устройство (только в пооперационных ламинаторах).

Самонаклад в листовых ламинаторах или рулонная установка в рулонных пооперационных ламинаторах подают в машину соответственно оттиски или запечатанное полотно. Как правило, применяются высокопроизводительные каскадные самонаклады листов и рулонные установки, оснащенные системами контроля натяжения полотна (рулонными тормозами разного типа).

Устройство очистки обычно представляет собой ротационную щетку или систему щеток. В листовых ламинаторах дополнительно устанавливается горячий каландр, который выравнивает поверхность отпечатков и удаляет противоотмарывающий порошок.

Ламинирующая пленка должна подаваться с постоянным контролируемым натяжением, причем в рулонных устройствах его величина должна быть согласована с натяжением запечатанного полотна, иначе ламинированные этикетки будут скручиваться. Как правило, целесообразно устанавливать минимальную величину натяжения, которая обеспечит стабильный режим проводки пленки. Скорость подачи ламинирующей пленки должна быть равна скорости движения запечатанного материала. Обработка коронным разрядом увеличивает поверхностную энергию пленки и улучшает адгезию к ней клея.

Клеевой аппарат является одним из ключевых элементов ламинатора, так как от его работы зависят количество наносимого клея и равномерность толщины клеевого слоя, а значит, и качество ламинированных оттисков.

В современных ламинаторах в основном используются клеевые аппараты, включающие от одного до четырех валиков. Число валиков зависит от вязкости клея: низковязкие адгезивы наносятся одно­ и двухваликовыми аппаратами, конструкции которых аналогичны конструкциям флексографских красочных аппаратов; клеи высокой вязкости наносятся трех­ и четырехваликовыми аппаратами.

Клеевой аппарат, содержащий один растрированный (анилоксовый) валик, применяется для нанесения сольвентных и, реже, водных клеев. С целью минимизации испарения растворителя клеевая ванна имеет закрытую конструкцию; две ее стенки образуют ракели, удаляющие с поверхности анилокса избытки клея. Обычно такой клеевой аппарат комплектуется системой рециркуляции клея с автоматическим контролем вязкости.

Двухваликовый клеевой аппарат с открытой клеевой ванной применяется для нанесения водных и УФ­отверждаемых клеев. Клей подается на анилокс дукторным валом с эластичной покрышкой, погруженным в открытую ванну, а избытки клея удаляются с поверхности анилокса ракельным ножом.

Основное достоинство анилоксовых аппаратов — очень точное дозирование наносимого клея, а недостаток — невозможность гибкой регулировки количества клея:  изменитьего можно только путем замены анилокса.

В печатно­отделочных линиях на базе флексографских печатных машин в качестве клеевых аппаратов могут использоваться красочные аппараты печатных секций. Однако при этом очень высокие требования предъявляются к качеству очистки красочного аппарата от остатков краски или лака. Даже незначительное загрязнение клея красками или лаками, содержащими силиконовые или восковые добавки, может привести к уменьшению адгезии.

Для нанесения водных клеев в ряде случаев используют и упрощенный двухваликовый аппарат, в котором анилокс заменен хромированным валиком с гладкой поверхностью. Количество клея в этом случае регулируется путем изменения давления между валиками и регулирования частоты вращения дукторного валика. Следует отметить, что приприменении таких устройств количество наносимого клея меняется в зависимости от изменения его вязкости и скорости работы машины.

Для нанесения химически отверждаемых клеев применяются трех­ и четырехваликовые клеевые аппараты. Количество наносимого клея в таких аппаратах, так же как и в двухваликовом безанилоксовом, регулируется посредством изменения скорости вращения валиков и за счет регулирования усилий их прижима.

В листовых ламинаторах фирмы Steinemann и их клонах применяется трехваликовый аппарат, в котором расположенные в одной горизонтальной плоскости дукторный и накатной валики образуют клеевую ванну, а третий валик служит для точной регулировки толщины слоя клея.

В случае необходимости (например, при работе с однокомпонентным химически отверждаемым клеем) клеевые аппараты комплектуются системами термостатирования.

Ламинирующее устройство представляет собой пару валов, создающих давление, необходимое для соединения двух полотен. Оптимальной считается минимальная величина давления, обеспечивающая надежное соединение материалов (в листовых устройствах для мокрой ламинации — менее 100 Н/см). В идеале ламинирующие валики должны обеспечивать одинаковое давление по ширине материала, однако на практике, вследствие их прогиба, давление по краям и в середине полотна оказывается различным. Для минимизации прогиба валики должны иметь тем больший диаметр, чем они длиннее.

В термоламинаторах валики оборудованы системой нагрева. При установке температуры нагрева следует принять во внимание, что стальная основа валика выполняет функции теплоотвода, поэтому температура у краев всегда будет ниже, чем в середине валика.

В листовых ламинаторах после ламинирующего устройства устанавливается устройство резки пленки для разделения листов, например ротационный термонож.

Сушилка клея в зависимости от типа ламинации (сухая или мокрая) может располагаться как до, так и после ламинирующего устройства. Сольвентные клеи сушатся обдувом нагретым воздухом, водно­дисперсионные клеи — обдувом нагретым воздухом и ИК­излучением, УФ ­клеи — УФ ­излучением, термоклеи закрепляются обдувом холодным воздухом. Требуемая мощность сушильного устройства определяется особенностями клея, толщиной его пленки и скоростью движения полотна или листов. Низкая мощность сушилки может быть причиной ограничения производительности ламинатора.