Технология ламинирования: от сольвентной ламинации к бессольвентной

Ламинаты, благодаря их разнообразным свойствам, становятся все более популярным упаковочным материалом. И многие предприятия задумываются о внедрении того или иного способа ламинирования.

Аркадий Пикман,
НТЦ «Огард»

Если вы собираетесь купить новый ламинатор и уже проштудировали с этой целью различные информационные источники, а также посетили несколько полиграфических выставок, то вам известно, что выбирать придется из более чем 100 производителей по всему миру. В упаковочной отрасли около 50% печатных машин и оборудования для конвертинга производится в Италии, и предлагаемый выбор ламинаторов очень широк…

Если сравнить ламинаторы разных производителей, то, на первый взгляд, не будет заметно больших отличий. Только пристально всмотревшись, вы обнаружите удивительно много различий в конструкции, концепции, по числу моделей и дополнительных устройств. Это делает выбор очень трудным и долгим. Огромное количество итальянских поставщиков не облегчает принятие решения, но позволяет из большого многообразия моделей выбрать именно ту, которая вам требуется.

Helmut Mathes. Lamination technology today — where do we stand — what is needed? Flexo&Gravure Int’l. №1–2003.

Еще несколько десятков лет назад ламинирование упаковочных материалов и нанесение покрытий на них были доступны только крупным производителям упаковки и полиграфическим предприятиям со специальным оборудованием. Основным способом ламинации был сольвентный (с применением клеев, содержащих растворители). Остальные изготовители упаковки при необходимости вынуждены были обращаться с размещением заказов к крупным производителям, имевшим соответствующее оборудование. Такой порядок приводил к удорожанию готовой продукции и к увеличению сроков ее изготовления.

Положение стало меняться примерно 20 лет назад после изобретения и внедрения в производство бессольвентного клея (не содержащего растворители) компаниями Henkel и Morton. Эти клеи не сразу заняли свое место в производстве упаковки. Для их использования потребовалось изменить существовавшие ламинаторы, приспособив их к использованию однокомпонентного и двухкомпонентного бессольвентных клеев. Имевшиеся тогда секции нанесения клея не позволяли наносить очень тонкий и ровный слой на большую поверхность пленки или фольги. Более того, требовалось несколько суток, прежде чем происходило химическое закрепление клея и материал был готов к дальнейшему использованию. По этой причине первоначально бессольвентные клеи не могли использоваться в существующих устройствах для ламинирования гибкой упаковки. Преимуществом бессольвентного способа ламинирования было отсутствие необходимости устанавливать специальные системы сушки и, следовательно, значительная экономия по сравнению с сольвентным способом.

Производители очень быстро отреагировали на появление новой технологии и очень скоро представили свои разработки бессольвентных ламинаторов. В 1988 г. итальянская компания Nordmeccanica подала патентную заявку на секцию нанесения бессольвентного клея и в 1988 г. продемонстрировала ее своим клиентам. Наступила эра бессольвентной ламинации.

Что и чем ламинировать?

Для принятия решения о покупке ламинатора нужно решить следующие вопросы:

• Какие материалы будут склеиваться: полимерные пленки, металлическая фольга, бумага, картон?
• Каков конечный продукт ламинирования: двух- или трехслойный ламинат, его свойства и параметры (в частности, толщина), необходимость лакирования, нанесения воскового покрытия, печати и т. д.;
• Какой тип клея/клеев предполагается использовать для изготовления конечного продукта (бессольвентный: одно- или двухкомпонентный, сольвентный: на водной основе или на другой основе, клей УФ-отверждения);

Эти вопросы показывают, что имеется много вариантов ламинирования, соответственно, приобретаемый ламинатор должен «уметь» выполнять требуемые работы по всем параметрам заказчика.

В мире существуют десятки фирм, производящих ламинаторы. Особое развитие эта отрасль получила в Италии, где находятся основные производители этого оборудования. В России машины из Италии представлены больше других, хотя на российских предприятиях работают французские, испанские, немецкие машины, а также ламинаторы из стран Юго-Восточной Азии. Одним из ведущих производителей ламинаторов по праву считается уже упомянутая итальянская фирма Nordmeccanica: число проданных ею ламинаторов подошло к 1 тыс. Эта компания выпускает сегодня девять моделей промышленных ламинаторов, два лабораторных ламинатора и постоянно разрабатывает новые решения.

Минимальная стоимость ламинатора — около 100 тыс. евро, максимальная цена доходит до 3 млн. Такой ламинатор, по сути, является мини-заводом с большими возможностями (до 11 опций), на котором можно выполнять любые существующие в настоящее время технологии ламинирования.

Большое число производителей ламинаторов и выпускаемых ими моделей затрудняет правильный выбор. Покупателю следует осторожно относиться к рекламе отдельных компаний, желающих во что бы то ни стало продать свой товар в России. Важным условием является способность осуществлять техническое обслуживание продаваемых ламинаторов. И, конечно же, нужно помнить, что в соотношении «цена — качество» цена является только одним из двух компонентов.

Бессольвентные ламинаторы

Так называют ламинаторы, в которых используются только бессольвентные клеи. Клеи могут быть двухкомпонентными или однокомпонентными, они не требуют специальной тепловой сушки.

Основными узлами бессольвентного ламинатора являются: два размотчика, намотчик, узел нанесения клея, узел ламинирования и так называемый мост — секция, по которой полотно с нанесенным на него клеем движется от узла нанесения клея к узлу ламинирования. Мост может быть вертикальным или горизонтальным.

Отсутствие системы сушки позволяет значительно экономить на стоимости энергоносителей (до 30%). Бессольвентный способ ламинации является экологически более чистым чем сольвентный, так как в нем отсутствуют растворители.

Размотчики и намотчики могут быть с ручной и с автоматической установкой и снятием рулонов. Вес рулонов на отдельных моделях ламинаторов достигает 1200 кг, а диаметр — 1000 мм.

Узел нанесения бессольвентного клея — это система валов, из которых два являются дозирующими: между ними заливается клей и происходит его первичная дозировка. Трансферный вал переносит клей на кроющий вал, с которого клей наносится на рулонный материал. Различные производители предлагают разные технические решения этого узла, от которых во многом зависит равномерность нанесения клея и прозрачность материала. Валы представляют собой обогреваемые цилиндры, которые поддерживают необходимую температуру клея.

На узле ламинирования происходит «встреча» двух полотен и их склеивание. Перед узлом ламинирования или после него (в зависимости от технологии производства ламината) может быть установлен охлаждающий цилиндр.

После ламинирования склеенный материал перематывается на намотчик, а затем отправляется на выдержку. Минимальный срок ее составляет 24 ч, после чего рулон можно разрезать и перематывать без потери качества. Физическая полимеризация клеевого слоя наступает через 5–7 дней, химическая полимеризация может закончиться только через 7–14 дней после изготовления ламината. Фактор времени имеет большое значение для прочности склеивания.

Отдельным узлом является станция смешения бессольвентного двухкомпонентного клея. В ней оба компонента — смола и отвердитель — нагреваются до определенной температуры и подаются по раздельным обогреваемым шлангам в головку смешения, из которой готовый к употреблению клей поступает в узел нанесения клея.

Для бессольвентного ламинатора критическим фактором обеспечения качества ламината является система контроля натяжения. Любой сбой в этой системе приводит к появлению брака. Особенно важно, чтобы ламинатор обеспечивал синхронизацию работы всех двигателей и приборов контроля (тензодатчики, плавающие валы).

В качестве дополнительного оборудования можно рассматривать установку для обработки материалов коронным разрядом (коронатор), которая устанавливается непосредственно на ламинаторе. Она позволяет повысить поверхностное натяжение ламинируемого материала (одного или обоих) до приемлемого.

Бессольвентная ламинация развивается очень быстрыми темпами. Главное ограничение в применении бессольвентных клеев — их недостаточная термоустойчивость, что заставляет производителей использовать сольвентные. Бессольвентные клеи позволяют экономить не только на энергоносителях. Расход таких клеев колеблется в диапазоне 1–8 г/м2, можно наносить очень тонкий слой без ущерба для качества ламината. Экономия достигается также за счет отсутствия затрат на растворители. В целом бессольвентные клеи более экономичны, чем сольвентные.

Универсальные ламинаторы

Бессольвентные ламинаторы нельзя использовать для ламинирования клеями на основе растворителей. Их технические и конструкционные особенности не позволяют применять сольвентный способ ламинирования. Отличительная особенность сольвентных ламинаторов — наличие специальной сушильной секции. В зависимости от способа нагрева воздуха, используемого в сушильной секции, можно выделить следующие типы сушек: электрические, масляные, газовые и паровые. На западе большим спросом пользуются ламинаторы с газовыми горелками, в связи с более низкой стоимостью газа по сравнению с электрической энергией.

Кроме типа сушки важно определить, для какого способа ламинирования предназначен ламинатор. Существует два таких способа: «влажное» и «сухое» ламинирование. При влажном ламинировании (wet lamination) оба материала склеиваются, когда клей находится во влажном состоянии. Такой способ ламинирования имеет ограниченное применение: главным условием для влажного ламинирования является пористость одного из склеиваемых материалов — как правило, это бумага или картон. Пористость материала позволяет испариться растворителю, содержащемуся в клее. Таким способом можно ламинировать, например, фольгу с бумагой, но нельзя — фольгу с целлофаном, так как растворитель не сможет испариться. При влажной ламинации узел сушки размещается после узла ламинации. Преимущество влажного ламинирования — высушивание многослойного материала в ламинаторе. По сравнению с уже упомянутой технологией бессольвентного ламинирования, когда полная полимеризация материала занимает довольно продолжительное время, этот способ позволяет ускорить срок изготовления ламината. Как правило, в процессе влажного ламинирования применяют клеи на водной основе.

При сухой ламинации (dry lamination) испарение растворителя происходит в сушильной секции до узла ламинации.

Имея в виду быстрое развитие бессольвентной ламинации, появление новых клеев, позволяющих заменить сольвентные, есть смысл выбирать универсальный ламинатор, позволяющий работать с разными клеями и покрытиями. Универсальные ламинаторы позволяют применять различные технологии ламинирования с помощью сменных секций нанесения клея. Достаточно сменить, скажем, бессольвентную секцию на секцию глубокой печати, провести очистку узлов и валов ламинатора от остатков клея — и ламинатор готов к смене работы. Причем на смену заказа не требуется много времени. Такая мобильность позволяет предприятиям быстро реагировать на меняющийся спрос и быть готовыми к выполнению заказов любой сложности. При работе с бессольвентными клеями на универсальном ламинаторе система сушки отключается.

Универсальные ламинаторы можно использовать не только для ламинирования бессольвентными и сольвентными клеями, клеями на водной основе и клеями УФ-отверждения, но и для нанесения покрытий: лакирования или печати с приводкой. Имеются модели, позволяющие наносить парафин, микровоск и ПВДХ, а также выполнять ламинирование микровоском.

Установка двух ламинаторов в линию позволяет получить триплексы (материалы, состоящие из трех слоев, например, бумага/фольга/пленка). В такой линии можно использовать два универсальных ламинатора или универсальный и бессольвентный ламинаторы. Такая конфигурация позволяет использовать различные виды ламинирования или нанесения покрытий, к тому же дает возможность приклеивания третьего материала как к первичному слою двойного ламината, так и к его вторичному слою при использовании переворотной секции. Такая линия несколько дешевле, чем один ламинатор для тройного ламинирования.

Большое значение для выполнения качественных работ имеет выбор клея. Сегодня на российском рынке есть большой выбор различных клеев, позволяющих удовлетворить потребности любого заказчика (клеи предлагают компании Хенкель, Банг и Бонсомер, Ларус).

Важно только не ошибиться.