Статья опубликована в рамках: LXXXVII Международной научно-практической конференции «Вопросы технических и физико-математических наук в свете современных исследований» (Россия, г. Новосибирск, 26 мая 2025 г.)
Наука: Технические науки
Секция: Технология материалов и изделий легкой промышленности
Скачать книгу(-и): Сборник статей конференции
дипломов
ТЕХНОЛОГИЯ ЛАМИНИРОВАНИЯ В ПРОИЗВОДСТВЕ ГИБКОЙ УПАКОВКИ: ПРОБЛЕМЫ И ПУТИ ИХ УСТРАНЕНИЯ
LAMINATION TECHNOLOGY IN FLEXIBLE PACKAGING PRODUCTION: PROBLEMS AND SOLUTIONS
Zhanar Tolybayeva
Teacher, Abay Kazakh National Pedagogical University
Kazakhstan, Almaty
АННОТАЦИЯ
В данной работе рассматриваются особенности процесса бессольвентной ламинации, применяемой в производстве гибкой упаковки. Описаны основные технологические дефекты, возникающие при ламинировании, и предложены методы их устранения. Рекомендации, предлагаемые в настоящей статье, имеют практическое применение.
ABSTRACT
This paper examines the features of the solventless lamination process used in the production of flexible packaging. The main technological defects that arise during the lamination process are described, and methods for their elimination are proposed. These proposals can be used in practice.
Ключевые слова: гибкая упаковка, ламинирование, бессольвентная технология, производственные дефекты, контроль качества.
Keywords: flexible packaging, lamination, solventless technology, production defects, quality control.
Современная индустрия упаковки стремительно развивается, адаптируясь под растущие требования к безопасности, экологичности и визуальной привлекательности. Одним из критически важных процессов при производстве гибкой упаковочной продукции является ламинирование, которое обеспечивает не только прочность конструкции, но и защиту содержимого от воздействия внешней среды. Особое внимание в последние годы уделяется бессольвентной технологии ламинирования, отличающейся снижением вредных выбросов и улучшением санитарно-гигиенических характеристик готовой продукции. Несмотря на очевидные преимущества данной технологии, в производственном процессе возникают определённые трудности, требующие точной настройки оборудования, строгого соблюдения технологических параметров и системного подхода к контролю качества [3, с. 22; 4, с. 181].
Бессольвентное ламинирование осуществляется с применением двухкомпонентных полиуретановых клеёв, в которых отверждение происходит вследствие химической реакции между группами изоцианата (NCO) и гидроксильными соединениями (OH) [4, с. 185; 1, c 105]. На эффективность и стабильность ламинирования влияют параметры окружающей среды, корректность соотношения компонентов, температура, влажность, состояние оборудования и точность дозирования [1; 4].
Качество предварительной подготовки материалов – например, уровень поверхностной энергии и коронная обработка – также играют важную роль [6, с. 433]. После нанесения клея и объединения плёнок осуществляется прессование и последующее отверждение при контролируемых условиях. Нарушение данных параметров приводит к ряду дефектов, требующих немедленного устранения [2].
Ниже перечислены основные проблемы, возникающие в процессе бессольвентного ламинирования:
1. Слишком большое время полимеризации клея. Увеличение времени необходимо для полной полимеризации клея и возможности проведения последующих операций.
2. Низкая прочность ламинации без остаточной липкости клея. Клей засохший.
3. Оптические дефекты внешнего вида. Нерегулярный блеск, пузыри и точки по всей площади ламината.
4. Пузыри в ламинате. Появление пузырей, которое вызвано образованием газа СО2 дает ощутимый рельеф. Газ не может выйти из структуры ламината.
5. Скручиваемость ламината. Края ламинированного материала скручиваются в сторону одного из слоев.
6. «Мраморный» эффект. Образование точек в области печати, наиболее заметных в зоне белой запечатки.
7. Эффект «Апельсиновой корки». Внешний вид ламината имеет морщинистую структуру, как у апельсиновой кожуры.
8. Растворение красок и остаточная липкость. Размывание печати после ламинации и намотки. Липкость клея сохраняется на протяжении длительного времени без достижения ретикуляции любыми методами.
9. Телескопирование. Смещение слоев в намотанном рулоне.
10 Отслоение металлизированного слоя. Низкая адгезия из-за перехода металлизированного слоя с пленки на сторону клеевого слоя − другой пленки.
11. Образование туннелей. Образование туннелей между пленками после ламинации.
Множество предприятий, занимающихся производством гибкой упаковки, сталкиваются с аналогичными технологическими трудностями при применении ламинирования. Анализ накопленного опыта позволил выявить типовые проблемы и сформулировать эффективные пути их устранения. Использование системного подхода к контролю параметров, регулярная техническая проверка оборудования, а также знание химических свойств применяемых материалов значительно повышают стабильность и качество производственного процесса.
В ходе изучения данных проблем и проведения ряда мероприятий с анализом возможностей оборудования, свойств используемых в процессе ламинирования материалов, найдены пути устранения возникающих сложностей, что продемонстрировано в таблице 1.
Таблица 1.
Основные недостатки процесса ламинации и пути их устранения
|
№ |
Возможная причина |
Возможные решения |
|
1. Слишком большое время полимеризации клея |
||
|
1.1. |
Замедленная реакция полимеризации из-за ошибки в соотношении компонентов смеси. |
Отрегулировать соотношение смеси в соответствии с техническим паспортом для получения оптимальных характеристик клея. |
|
1.2. |
Замедленная реакция полимеризации из-за слишком низкой температуры окружающей среды. Особенно критично при температурах близких к 0°С. |
Соблюдать условия климата в цехе ламинации, помещении хранения рулонов и клея. |
|
1.3. |
Полимеризация однокомпонентного клея замедлена из-за низкой относительной влажности. |
Удостоверится, что процесс ламинации и хранение рулонов после ламинации осуществляются при условиях 25°С и 60 % влажности. |
|
2. Низкая прочность ламинации |
||
|
2.1. |
Слишком малое количество наносимого клея.
|
Отрегулировать количество наносимого клея изменением скорости работы дозирующего устройства, увеличением % сухого остатка в готовом клее, изменить температурный режим. |
|
2.2. |
Недостаточный уровень поверхностного натяжения (обработка) одного или обоих материалов. |
Регулярно проверять, чтобы уровень обработки пленки был не ниже 38 dynes/см. Всегда проводить обработку «короной» РЕ, ВОРР, ОРР, металлизированного ОРР на самом ламинаторе. |
|
2.3. |
Нарушено соотношение смеси в сторону превышения NCO-компонента. |
Проверить дозирующее устройство и очистить или заменить смешивающую головку. |
|
3. Оптические дефекты внешнего вида |
||
|
3.1. |
Слишком малое количество наносимого клея. |
Увеличить количество наносимого клея для получения удовлетворительного внешнего вида. |
|
3.2. |
Низкая температура или давление в ламинирующем узле. |
Отрегулировать указанные параметры для получения удовлетворительного внешнего вида |
|
3.3. |
Твердость резины вала. Противодавление ниже, чем 900 Shore A. |
Заменить вал для достижения однородного давления по всей ширине. |
|
4. Пузыри в ламинате |
||
|
4.1. |
Слишком большое количество нанесенного клея для барьерных структур. |
Отрегулировать количество нанесенного клея в соответствии с рекомендациями производителя. |
|
4.2. |
Условия нанесения клея (температура, грамматура), натяжение рулонов, давление и соотношение смеси клея) не подходят для барьерных структур. |
Проконсультироваться с техническим отделом производителя для определения оптимальных параметров процесса. |
|
5. Скручиваемость ламината |
||
|
5.1. |
Разница в натяжении пленок. |
Отрегулировать баланс натяжений в структуре. Обычно требуется снизить натяжение материала, в сторону которого происходит скручивание. |
|
6. «Мраморный» эффект |
||
|
6.1. |
Недостаточное покрытие печатных областей из-за недостатка количества нанесенного клея, что оставляет участки видимого преобладания плотности пигмента. |
а) Немного увеличить количество нанесенного клея для покрытия всей печатной области. б) Увеличить нанесение белой краски при печати, чтобы получить более однородную запечатанную поверхность. в) Проконсультироваться с представителем производителя поставляемых материалов |
|
7. Эффект «Апельсиновой корки» |
||
|
7.1. |
Избыточное количество клея в структуре. |
Немного уменьшить количество нанесенного клея (избегать сильного снижения, иначе может появиться проблема низкой адгезии). |
|
7.2. |
Плохое выравнивание слоя из-за нанесения клея при слишком высокой вязкости. |
Откорректировать вязкость в соответствии с параметрами Технической документации на клей. В основном помогает увеличение температуры вала нанесения. |
|
8. Растворение красок и остаточная липкость |
||
|
8.1. |
Нарушение процесса сушки при печати. |
Удостоверится в полном высыхании запечатанного материала перед ламинацией. |
|
8.2. |
Избыток гидроксильных групп, вызванных наличием спиртов, используемых в печатном процессе. |
Проверить процесс сушки при печати и/или снизить избыток гидроксильных групп, используемых в печатном процессе. |
|
8.3. |
Избыток ОН-компонента или NCO-компонента в смеси. |
Отрегулировать соотношение компонентов смеси. |
|
8.4. |
Избыток гидроксильных групп из-за наличия спиртов, используемых в печатном процессе, и химической агрессивности упаковочного продукта по отношению к клею. |
Проверить процесс сушки при печати и/или снизить использование замедлителей в красках. Проконсультироваться с техническим отделом для получения рекомендаций по выбору клея с соответствующей химической стойкостью. |
|
9. Телескопирование |
||
|
9.1. |
Скольжение пленок из-за маслянистой природы клея и избыточного нанесения клеевого слоя. |
Поддерживать минимальную разницу натяжения пленок в процессе ламинации и снизить количество нанесенного клея, и отрегулировать их соотношение. |
|
9.2. |
Скольжение пленок из-за увеличения натяжения в процессе намотки. |
Понижать натяжение в процессе намотки. |
|
10. Отслоение металлизированного слоя |
||
|
10.1 |
Материал был некачественно металлизирован и слой утратил адгезию к пленке |
а) Использовать свежие металлизированные материалы и хранить их не более 3-х месяцев. б) Проконсультироваться с техническим отделом производителя для получения рекомендаций (тип клея, порядок ламинации и др.). |
|
11. Образование туннелей |
||
|
11.1 |
Разница натяжений двух пленок, натяжение намотки слишком низкое или растяжение-сжатие одной из пленок при протяжке через ламинатор низкое. |
Отрегулировать натяжения размотки и намотки и наносить на более жесткий материал (который меньше подвержен растяжению). |
|
11.2 |
Недостаточная прочность соединения слоев из-за малого количества клея и плохого отверждения в ламинате. |
а) Увеличить нанесение клея в соответствии с типами пленок, красочного слоя и конечного применения ламината. б) Увеличить время процесса сушки перед последующим процессом. |
Системный подход к контролю производственных параметров позволяет существенно повысить стабильность технологического процесса, сократить количество дефектов и увеличить производственную эффективность [2]. В условиях современных требований рынка внедрение межфункционального взаимодействия между отделами, а также использование цифровых средств анализа и автоматизированных систем мониторинга становится ключевым фактором успеха [5].
Развитие технологии бессольвентного ламинирования расширило возможности межслойной печати, продукция которой отличается высокими эстетическими показателями (видимая сквозь слой пленки печать имеет высокий блеск), функциональными особенностями (печатный текст не стирается), а также гигиеническими свойствами (отсутствует угроза непосредственного контакта покупаемого продукта с типографской краской, клеем).
Отечественные товаропроизводители все больше внимания уделяют не только качеству продукта, но и оформлению упаковки, что способствует повышению спроса на продукцию.
Процесс ламинирования играет ключевую роль в формировании функциональных свойств гибкой упаковки, обеспечивая её прочность, барьерность и устойчивость к внешним воздействиям.
Практика применения бессольвентной технологии показала, что при чётком соблюдении технологических параметров возможно не только достижение высокого качества продукции, но и снижение воздействия на окружающую среду.
Наиболее частые дефекты – такие как образование пузырей, снижение адгезии или деформация слоёв – поддаются устранению при грамотном анализе первопричин и оперативной корректировке процесса.
Комплексный подход, включающий тщательный выбор материалов, точную настройку оборудования и постоянное обучение персонала, позволяет обеспечить стабильность производства и соответствие упаковки современным требованиям рынка.
Список литературы:
- Мансуров С.К. Технологии переработки полимеров. – Алматы: Политех-пресс, 2021.
- Отчёты производственного контроля предприятий отрасли, 2024. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.profiz.ru/pb/6_2023/izmenenija_PK/ (дата обращения: 12.05.2025).
- Техническая документация производителей клеевых систем Henkel, H.B. Fuller Bostik [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://docs.yandex.ru/docs/view?tm=1747495771&tld=ru&lang=ru&name=Каталог%20Henkel.pdf&text=1.%20Техническая%20документация%20производителей%20клеевых%20систем%3A%20Henkel%2C%20H.B.%20Fuller%2C%20Bostik%20и%20др.&url=https%3A%2F%2Fprofmasla.ru%2Fassets%2Fkatalog%2FTDS%2520HENKEL%2F%25D0%259A%25D0%25B0%25D1%2582%25D0%25B0%25D0%25BB%25D0%25BE%25D0%25B3%2520Henkel.pdf&lr=11463&mime=pdf&l10n=ru&sign=4d9a521afe82efa621ec23e41a3972b5&keyno=0&nosw=1&serpParams=tm%3D1747495771%26tld%3Dru%26lang%3Dru%26name%3D%25D0%259A%25D0%25B0%25D1%2582%25D0%25B0%25D0%25BB%25D0%25BE%25D0%25B3%2520Henkel.pdf%26text%3D1.%2B%25D0%25A2%25D0%25B5%25D1%2585%25D0%25BD%25D0%25B8%25D1%2587%25D0%25B5%25D1%2581%25D0%25BA%25D0%25B0%25D1%258F%2B%25D0%25B4%25D0%25BE%25D0%25BA%25D1%2583%25D0%25BC%25D0%25B5%25D0%25BD%25D1%2582%25D0%25B0%25D1%2586%25D0%25B8%25D1%258F%2B%25D0%25BF%25D1%2580%25D0%25BE%25D0%25B8%25D0%25B7%25D0%25B2%25D0%25BE%25D0%25B4%25D0%25B8%25D1%2582%25D0%25B5%25D0%25BB%25D0%25B5%25D0%25B9%2B%25D0%25BA%25D0%25BB%25D0%25B5%25D0%25B5%25D0%25B2%25D1%258B%25D1%2585%2B%25D1%2581%25D0%25B8%25D1%2581%25D1%2582%25D0%25B5%25D0%25BC%253A%2BHenkel%252C%2BH.B.%2BFuller%252C%2BBostik%2B%25D0%25B8%2B%25D0%25B4%25D1%2580.%26url%3Dhttps%253A%2F%2Fprofmasla.ru%2Fassets%2Fkatalog%2FTDS%252520HENKEL%2F%2525D0%25259A%2525D0%2525B0%2525D1%252582%2525D0%2525B0%2525D0%2525BB%2525D0%2525BE%2525D0%2525B3%252520Henkel.pdf%26lr%3D11463%26mime%3Dpdf%26l10n%3Dru%26sign%3D4d9a521afe82efa621ec23e41a3972b5%26keyno%3D0%26nosw%3D1(дата обращения: 12.05.2025).
- Bhardwaj R.K. Adhesion in Multilayer Packaging // Journal of Applied Polymer Science, 2020.
- Flexible Packaging Association. Guide to Solventless Lamination, 2022. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.flexpack.org (дата обращения: 11.03.25)
- Yam K. L. The Wiley Encyclopedia of Packaging Technology. – John Wiley & Sons, 2019. – 1376 p.
дипломов
Оставить комментарий