Отделочные технологии

В последнее время заказчики этикеточной и упаковочной продукции стали придавать все большее значение качеству ее отделки. В результате выполнение таких отделочных операций, как лакирование, высечка по сложному контуру, горячее тиснение фольгой и конгревное тиснение, не только перестало быть экзотикой, но и прочно закрепилось в перечне предоставляемых типографиями услуг.

Отделкой этикеточной и упаковочной продукции называют совокупность способов финишной обработки, служащих для придания ей товарного вида, а также необходимых эксплуатационных свойств.

Различные способы отделки отличаются большим разнообразием — как с технологической точки зрения, так и с точки зрения решаемых задач. Пожалуй, объединяет их только место в производственном процессе: все они выполняются после основного процесса печати — основного, поскольку граница между печатными и отделочными процессами, изначально не очень четко обозначенная, неуклонно стирается. Многие специалисты рассматривают лакирование и тиснение фольгой как печатные процессы; в то же время печать металлизированными красками, нанесение маркировки и, в ряде случаев, трафаретную печать можно отнести к отделочным процессам. Особое место среди отделочных технологий занимает штанцевание, которое часто рассматривается как финишная операция, не относящаяся к отделке.

Цели и задачи отделки

Отделочные операции могут преследовать следующие цели:

• улучшение внешнего вида этикетки или упаковки;
• защита этикетки, упаковки или упаковываемого товара от внешних воздействий;
• придание этикетке или упаковке необходимой геометрической формы;
• сообщение этикетке или упаковке специальных технологических свойств;
• защита этикетки или упаковки от подделки.

Отделка с целью улучшения внешнего вида упаковки или этикетки

Отделка с целью улучшения внешнего вида этикеточной и упаковочной продукции, или декоративно-оформительская отделка, способствует привлечению к товару внимания покупателей и, как следствие, — его коммерческому успеху. Изменение внешнего вида оттиска при декоративно-оформительской отделке достигается за счет изменения оптических свойств его поверхности. Наибольшее распространение получили следующие виды декоративно-оформительской отделки этикетки и упаковки:

• придание поверхности глянцевого эффекта;
• придание поверхности матового эффекта;
• имитация металлического покрытия;
• создание рельефного изображения;
• придание поверхности специальных оптических свойств (голографического эффекта, люминесценции, перламутрового блеска).

Глянцевый эффект обусловлен высокой гладкостью поверхности оттиска, благодаря которой отраженный световой поток становится более упорядоченным, цвета воспринимаются как более насыщенные, а оттиск кажется более контрастным. Этот эффект сообщается поверхности этикетки и упаковки способами лакирования, экструзионного ламинирования, каширования прозрачной пленкой и каландрирования.

При лакировании повышение гладкости происходит за счет заполнения глянцевым лаком микро- и макронеровностей поверхности оттиска. Наибольший глянец достигается при использовании глянцевых УФ-отверждаемых лаков.

При экструзионном ламинировании на поверхность оттиска наносится расплав полимера. Выравнивание и повышение гладкости поверхности оттиска при экструзионном ламинировании происходит таким же образом, как при лакировании.

Приклейка к поверхности оттиска прозрачной полимерной пленки высокой гладкости при кашировании способствует значительному повышению глянца оттиска. В процессе приклейки неровности на поверхности оттиска заполняются прозрачным клеем.

При каландрировании производится механическое сглаживание поверхности оттиска нагретым каландром. Каландрирование может производиться как перед лакированием или ламинированием для ликвидации макронеровностей оттиска, так и после лакирования. Каландрирование лакированных оттисков позволяет получить очень высокую степень глянца.

Матовый эффект обусловлен высокой рассеивающей способностью поверхности оттиска. Оттиск с матовым покрытием отличается характерным бархатно-шелковистым видом. Для придания поверхности этикетки или упаковки матового эффекта используется лакирование матовым лаком или каширование матовой пленкой.

Эффект металлического покрытия достигается за счет нанесения на поверхность этикетки или упаковки слоя мелкодисперсных частиц металла. Для имитации серебра используются алюминиевые пигменты; золота и бронзы — алюминиевые, подкрашенные прозрачным цветным лаком, или латунные пигменты. Наиболее распространенные способы имитации металлического покрытия — тиснение металлизированной фольгой, бронзирование, лакирование металлизированными лаками и печать металлизированными красками.

Тиснение фольгой позволяет получить оттиски с наибольшей степенью металлического блеска благодаря применению при ее производстве технологии вакуумного напыления, позволяющей формировать слой из мельчайших частиц металла. Металлизированная фольга может быть глянцевой или матовой. Повышенная степень глянца достигается включением в состав фольги лакового слоя.

Бронзирование предполагает напыление металлической пудры на предварительно нанесенный на оттиски адгезионный слой. Эффект металлизации при бронзировании несколько ниже, чем при тиснении фольгой, но выше, чем при лакировании металлизированными лаками.

Металлизированные лаки и краски представляют собой дисперсии, содержащие металлические пигменты и отличающиеся высокой кроющей способностью. Применение металлизированных лаков и красок позволяет добиться средней степени металлического блеска.

Придание изображению рельефности — эффектный оформительский прием, создающий иллюзию объемности изображения, особенно сильную при его боковом освещении. Создание рельефного изображения возможно двумя способами: избирательной деформацией материала упаковки или этикетки и избирательным нанесением на его поверхность покрытия большой толщины.

Формирование рельефа в результате избирательной пластической деформации материала характерно для способов печати и отделки, при которых разные участки материала подвергаются воздействию существенно различающихся по величине деформирующих нагрузок. Данный эффект присутствует на оттисках, получаемых способом высокой печати, а также в результате тиснения.

Изобразительная роль  рельефа наиболее ярко выражена при конгревном и блинтовом тиснении, а также при гренировании. При блинтовом тиснении и гренировании создается углубленное рельефное изображение, при конгревном тиснении — углубленное или выпуклое. Наибольшую высоту или глубину рельефа обеспечивает конгревное тиснение. Применение блинтового тиснения целесообразно только при достаточно большой толщине материала, поэтому данный вид отделки не применяется при изготовлении этикеток и гибкой упаковки.

Формирование выпуклого рельефного изображения за счет избирательного нанесения на поверхность оттиска покрытий возможно способами трафаретной печати, термографии (термоподъема) и флокирования.

Трафаретная печать — технология, позволяющая наносить на оттиск слой краски большой толщины. Высота рельефа при этом не очень значительна, однако при определенных углах зрения рельеф хорошо заметен.

Термография — нанесение на адгезионный слой специального порошка, формирующего рельеф. Закрепление порошка на оттиске осуществляется термически.

Флокирование — нанесение на адгезионный слой волокнистого материала, придающего поверхности этикетки и упаковки рельефный бархатистый эффект.

Придание поверхности специальных оптических свойств (голографического, люминесцентного эффектов или перламутрового блеска) находит в последнее время все большее распространение.

Голография (от греч. holos — весь, полный) — метод получения объемного изображения объекта, основанный на интерференции волн. Используемые в этикеточном и упаковочном производстве голограммы можно разделить на три типа: 2D (плоские), 2D/3D (содержащие несколько различных уровней, создающих эффект объема изображения), 3D (трехмерные изображения объектов). Голограммы наносятся на этикетку или на упаковку методом припрессовки. Широкое распространение получило тиснение голографической фольгой.

Люминесценция (от лат. luminis — свет) — возникающее при определенных условиях свечение веществ, избыточное над их тепловым излучением при данной температуре. В производстве этикеточной и упаковочной продукции применяются люминесцентные лаки и краски, содержащие специальные пигменты, обладающие свойством свечения под действием излучения определенной части спектра, чаще всего УФ-света.

Перламутровый эффект обусловлен отражением света от частиц специального пигмента. Подобный перламутровый пигмент чаще всего изготавливается из слюды. При разных углах зрения перламутровое покрытие меняет свой цвет, может темнеть или казаться подсвеченным изнутри. Отражение пластинками слюды света сопровождается образованием интерференционной картины, обусловливающей специфический радужный блеск покрытия. Для придания перламутрового эффекта этикетке или упаковке применяется лакирование перламутровыми лаками.

Отделка с целью защиты этикетки, упаковки или упаковываемого товара от внешних воздействий

При таких способах отделки, как лакирование и ламинирование, на поверхность оттиска наносятся покрытия, защищающие его от механических повреждений (например, истирания), улучшающие его механические характеристики (например, прочность на разрыв) и защищающие оттиск от воздействия химических веществ: воды, кислот, щелочей, жиров и т.д.

Защитные покрытия могут наноситься как на внешнюю, так и на внутреннюю сторону упаковки. Во втором случае покрытие не только предохраняет продукт от внешних влияний, но и защищает упаковку от воздействия на нее продукта.

Отделка с целью придания этикетке или упаковке необходимой геометрической формы

Для придания этикетке и упаковке необходимой геометрической формы служит операция высечки или вырубки, при выполнении которой этикетка или заготовка упаковки отделяется от лишней, идущей в отходы части материала.

Отделка с целью сообщения этикетке или упаковке специальных технологических свойств

Некоторые отделочные операции являются подготовительными или служат для облегчения выполнения последующих технологических операций. Примеры таких операций: биговка и перфорация, обеспечивающие облегчение фальцовки; рицовка, повышающая качество склеивания; нанесение грунтовочных лаков, позволяющих улучшить адгезию между запечатываемым материалом и отделочным лаком; каландрирование, повышающее гладкость поверхности перед лакированием или кашированием.

Отделка с целью защиты этикетки или упаковки от подделки

Большинство способов отделки этикеточной и упаковочной продукции в той или иной мере повышает степень защищенности товаров от подделки. Используя различные отделочные технологии, производители этикеточной и упаковочной продукции стараются затруднить ее подделку или сделать ее экономически нецелесообразной. Наиболее часто в этих целях используются имитация металлических покрытий, припрессовка голограмм, высечка по сложному контуру, то есть виды отделочных операций, характеризующиеся высокой технологической сложностью и значительно повышающие стоимость этикетки и упаковки при малом тираже.

С целью затруднения повторного использования упаковки может применяться нанесение на этикетки или на защитные наклейки просечек.

С технологической точки зрения отделочные операции можно разделить на две группы:

• нанесение на поверхность этикетки или упаковки покрытий со специальными свойствами;
• механическая отделка этикетки или упаковки без нанесения покрытий.

Нанесение покрытий

Нанесение на поверхность этикетки или упаковки покрытий является эффективным способом придания ей необходимых оптических и механических характеристик и повышения ее физико-химической стойкости.

По кроющей способности покрытия можно разделить на две группы:

• прозрачные;
• кроющие.

Прозрачные покрытия наносятся способами лакирования, экструзионного ламинирования и каширования (ламинирования) прозрачными пленками. Кроющие покрытия — методами тиснения фольгой, бронзирования, термографии и каширования непрозрачными материалами.

Лакирование

Лакирование — нанесение на поверхность материала лаковых композиций: жидких веществ, способных после закрепления образовывать твердые прозрачные покрытия. Лаковые пленки улучшают внешний вид упаковочной и этикеточной продукции, выполняют защитные и специальные технологические функции.

Выбор лака осуществляется исходя из требований к готовой продукции и с учетом его совместимости с материалами, используемыми в процессе печати и послепечатной обработки (более подробно о полиграфических лаках читайте в статье Д.Гудилина «Лаки в упаковочном производстве», «Мир Этикетки» № 8’2002). В последнее время наиболее широкое применение находят УФ-отверждаемые и водно-дисперсионные лаки, отличающиеся высокой степенью глянца и хорошей физико-химической стойкостью.

В зависимости от соотношения площади нанесения лакового покрытия и площади оттиска различают сплошное и выборочное (местное) лакирование. При сплошном лакировании слоем лака покрывается вся поверхность оттиска. При выборочном лакировании, благодаря использованию специальных форм, лаком покрываются только отдельные элементы оттиска.

Для нанесения лака служат ротационные устройства. Тип лакировального аппарата зависит от характеристик лака, в частности от его рабочей вязкости. Лакирование может выполняться в свободной от печати секции печатной машины, в специализированной лакировальной секции, встроенной в печатную машину или в печатно-отделочную линию, либо с использованием специализированного операционного оборудования.

Современные операционные лакировальные машины включают устройство удаления противоотмарывающего порошка, лакировальный аппарат, сушильное и охлаждающее устройства.

Лакирование является более дешевым и более технологичным способом отделки, чем каширование.

Экструзионное ламинирование

Экструзионное ламинирование — процесс нанесения на 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. Для получения хорошей адгезии материал основы предварительно нагревается, причем температура нагрева может превышать 300 °С. Для улучшения адгезии может использоваться также предварительное нанесение на основу специальных адгезивов. Расплав припрессовывается к основе в каландре, после чего получившийся многослойный материал охлаждается.

Экструзионное ламинирование — высокопроизводительный процесс; скорость движения полотна в машине может превышать 100 м/мин.

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

Каширование (ламинирование)

Каширование, называемое также ламинированием или припрессовкой, — способ создания многослойных материалов путем их склеивания.

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

В зависимости от способа соединения основы и покрытия различают клеевое и бесклеевое каширование.

При клеевом скреплении на полотно покровного материала наносится адгезив, после чего осуществляется склейка с материалом основы. Параметры процесса каширования в значительной степени зависят от свойств клея. Клеи должны быть прозрачными, бесцветными и обладать хорошей адгезией к склеиваемым материалам.

Приклейка полимерной пленки с использованием клеев на основе растворителей может производиться по двум схемам: «сухой» и «мокрой». При мокрой склейке припрессовка полотен осуществляется непосредственно после нанесения на полимерную пленку клея, и только затем производится сушка. Для быстрого высыхания клея материал основы должен быть пористым и позволять испаряться растворителю. При сухой склейке пленка после нанесения на нее клея сушится, и только затем осуществляется припрессовка. Технология сухого каширования считается более универсальной, так как позволяет соединять практически любые материалы. Недостатком этого метода является возможность деформации пленок с низкой теплостойкостью в сушильной камере.

Использование клеев, не содержащих растворителей, например однокомпонентных полиуретановых или УФ-клеев, позволяет упростить процесс каширования, обусловливает возможность приклейки очень тонких и неустойчивых к нагреванию пленок.

Припрессовка пленки осуществляется ламинатором, состоящим из вала с эластичным покрытием и нагреваемого стального полированного вала.

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

При бесклеевом кашировании используются двухслойные пленки, состоящие из основы и термопластичного слоя, материал которого при расплавлении выполняет функции адгезива, то есть способен заполнять неровности поверхности материала основы и обеспечивать прочное скрепление покрытия и основы. 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.

Клеевое каширование отличается, по сравнению с бесклеевым, более высокой скоростью технологического процесса и более высокой прочностью соединения основы и покрытия.

Каширование непрозрачными материалами используется, например, при производстве упаковки из гофрокартона для соединения предварительно запечатанного листа с гофрированной основой.

Тиснение фольгой (припрессовка фольги)

Тиснение фольгой — процесс переноса металлизированной или цветной пленки с промежуточной основы на оттиск. Тиснение фольгой является эффектным оформительским приемом, а также способствует повышению степени защиты продукции от подделки.

Фольга для тиснения представляет собой многокомпонентную систему, включающую пленочную основу, разделительный слой, слой мелкодисперсионного металла или цветного пигмента и адгезионный слой (более подробно о фольге для тиснения читайте в статье Н.Марогуловой «Современная фольга для тиснения», «Мир Этикетки» № 6’2002).

Тиснение может выполняться как при нагреве (горячее тиснение), так и без него (холодное тиснение).

Инструментами для горячего тиснения являются плоскорельефные клише и штампы, давящие элементы которых возвышаются над пробельными. Штампы изготавливаются из цинка, магния, латуни, меди или стали способами травления или гравирования.

В процессе тиснения давящие элементы нагретого штампа прижимают фольгу к запечатываемому материалу. В местах контакта фольги со штампом под действием температуры происходит разрушение разделительного слоя и цветные пигменты или частицы металла под давлением переносятся на запечатываемый материал. Для их надежного соединения с поверхностью запечатываемого материала предназначен адгезионный слой. Операция горячего тиснения фольгой может совмещаться с конгревным тиснением.

Для горячего тиснения фольгой используются тигельные, плоскопечатные и ротационные прессы. Тигельные прессы для горячего тиснения различаются в зависимости от характера движения тигля, который может перемещаться как прямолинейно, так и совершать сложное движение — в одной фазе качательное, в другой — прямолинейное. Тигельные прессы для тиснения могут включаться в состав печатно-отделочных линий или выполняться как операционные машины. Плоскопечатные прессы для горячего тиснения обычно строятся по стоп-цилиндровому принципу. Ротационные прессы отличаются наивысшей скоростью работы и вместе с тем требуют использования наиболее дорогих штампов. На практике для тиснения фольгой достаточно часто применяются переоборудованные машины высокой печати.

Холодное тиснение фольгой — сравнительно недавно разработанный технологический процесс. При холодном тиснении на материал с фотополимерной формы наносится клей, после чего производится припрессовка, а затем деламинация фольги. За счет высокой адгезионной способности клея происходит перенос частиц мелкодисперсного металла или цветных пигментов с основы фольги на запечатываемый материал.

Главное достоинство холодного тиснения по сравнению с горячим — отсутствие дорогостоящих штампов, использование которых приводит к значительному повышению себестоимости продукции при малых тиражах. Основные недостатки — сложность технологии, высокие требования к качеству поверхности запечатываемого материала.

Бронзирование

Бронзирование — нанесение на оттиск мелкодисперсного металлического порошка. Бронзирование включает следующие операции: нанесение адгезива; нанесение порошка; втирание порошка в адгезионный слой; удаление порошка с пробелов; закрепление адгезионного слоя. В качестве адгезива может использоваться лак или печатная краска (цвет краски должен быть согласован с цветом пудры).

При производстве малых тиражей бронзирование может выполняться вручную; при больших тиражах целесообразно применение автоматизированного оборудования, работающего в линию с печатными машинами.

Для бронзирования пригодны только гладкие материалы, поскольку удаление пудры с поверхности шероховатого материала затруднительно.

Термография (термоподъем)

Процесс термографии заключается в нанесении на адгезионный слой мелкозернистого легкоплавкого полимерного порошка. После термического закрепления порошка на поверхности оттиска образуется рельефное изображение, характеризующееся высоким глянцем и устойчивостью к воздействию влаги.

Для нанесения адгезива может использоваться печатная машина, нанесение порошка может производиться вручную (при изготовлении малотиражной продукции) или быть автоматизировано (при высоких тиражах). Для закрепления термопорошка применяются туннельные печи.

Изобразительные возможности термографии ограничены: эта технология позволяет воспроизводить шрифты не менее 10-го кегля и линии толщиной не менее 0,5 мм; воспроизведение плашек затруднено.

Механическая отделка этикетки или упаковки

Конгревное тиснение

Конгревное тиснение позволяет получать на оттиске рельефное изображение. Рельеф формируется в результате взаимодействия штампа и матрицы (контрштампа). Штампы, используемые при конгревном тиснении, аналогичны применяемым при горячем тиснении фольгой. Матрица — рельефная копия штампа, изготовленная из эластичного материала. Для получения качественного результата тиснения очень важно точное совмещение штампа и матрицы.

Оборудование, применяемое для конгревного тиснения, аналогично используемому для горячего тиснения фольгой.

Штанцевание

Штанцевание — совокупность технологических операций, обеспечивающих придание этикеточной и упаковочной продукции необходимой формы, формирование конструктивных элементов упаковки. Качество выполнения штанцевания определяет точность геометрических размеров этикетки и упаковки. В процессе штанцевания могут выполняться следующие операции:

• высечка контура этикетки или развертки упаковки;
• биговка линий сгибов на развертке упаковки;
• перфорация;
• рицовка.

Высечка предназначена для придания этикетке и упаковке требуемой формы. В зависимости от характера продукции высечка может быть полистовой или пакетной.

Пакетная высечка применяется в производстве «сухих» этикеток. При пакетной высечке стопа заготовок под давлением плиты высекального пресса проталкивается через штамп. Для повышения точности высечки стопа может зажиматься между плитой пресса и специальным прижимающим устройством. Высекальные прессы для пакетной высечки могут оснащаться различным дополнительным оборудованием, позволяющим автоматизировать выполнение вспомогательных операций (подачу стоп заготовок, обандероливание стоп высеченных этикеток и т.д.). Пакетная высечка характеризуется очень высокой производительностью.

Полистовая высечка применяется при производстве самоклеящихся этикеток и различных видов упаковки. Инструментами для полистовой высечки служат плоские или ротационные ножи-штампы.

Полистовая высечка производится на тигельных и ротационных прессах. Операционные автоматические тигельные прессы широко используются при производстве картонной упаковки. Ротационные секции высечки встраиваются в печатно-отделочные линии. При мелкосерийном и единичном производстве картонных коробок широкое распространение получили так называемые челночные устройства, в которых штамп с уложенной на него заготовкой прокатывается через ротационную печатную пару.

После операции высечки производится удаление обрезков — облоя.

Биговка — нанесение на материал линий сгибов в виде выдавленных канавок, по которым в дальнейшем будет производиться фальцовка. Биговка предназначена для снижения жесткости упаковочного материала по линиям будущих сгибов. Инструментами для биговки служат биговальный нож и биговальная матрица. Биговка может быть как плоской, так и ротационной.

Перфорация — высечка цепочки отверстий небольшого размера. Она может служить для облегчения фальцовки упаковки за счет удаления излишков материала с фальца. Обычно перфорация выполняется дисковым зубчатым ножом.

Рицовка — выполнение надреза поверхности материала. Рицовку выполняют в местах склейки деталей упаковки. Благодаря проникновению клея в надрез достигается повышение прочности клеевого скрепления.

Каландрирование

Каландрирование предназначено для выравнивания поверхности этикеточного или упаковочного материала, повышения его гладкости и, следовательно, глянца. Устройство каландрирования включает вал с эластичным покрытием и шлифованный металлический вал с устройством нагрева.

Каландрирование может являться как подготовительной операцией перед лакированием или ламинированием, так и отдельной отделочной операцией.

Гренирование

Гренирование — изменение фактуры или создание рельефа поверхности оттиска. Обычно гренирование производится в каландрах, для этого на один из цилиндров наносится рельефное, а на другой — контррельефное изображение.

Литература:

1. Бобров Б.И., Куликов Г.Б., Одинокова Е.В. и др. Печатные системы Heidelberg. Послепечатное оборудование. — М.: МГУП, 2000.
2. Воробьев Д.В. Технология послепечатных процессов. — М.: МГУП, 2000.
3. Ефремов Н.Ф. Тара и ее производство. — М.: МГУП, 2001.
4. Полянский Н.Н. Основы полиграфического производства. — М.: Книга, 1991.
5. Технология упаковочного производства/Под ред. Э.Г. Розанцева. — М.: Колос, 2002.

«Мир Этикетки» 9’2002