Разработка рекомендаций для нанесения защитной маркировки на интервальные термоусадочные пленки

Разработка рекомендаций для нанесения защитной маркировки на интервальные термоусадочные пленки

В.Н. Вышинский,

студент группы ДТмат-5-1

Термоусадочная пленка - это запечатываемый материал, геометрические размеры которого уменьшаются под воздействием тепловой (ИК), СВЧ, акустической и другой энергии или пластифицирующих жидкостей в определенном интервале температур, то есть при достаточном уровне подвижности сегментов макромолекулы полимера, которые стремятся занять положение с максимальной энтропией и наименьшими внутренними напряжениями. Интервальная термоусадочная пленка - это пленка, имеющая участки (интервалы) с изменяемой при нагревании и неизменяемой геометрией [1]. Получают эти участки различными способами, наиболее простыми из которых являются: локальная вынужденно-эластическая деформация изотропной пленки и кратковременное прессование ТУ пленок, с одновременным нагреванием выше температуры их ориентационной вытяжки.

В работах [2,3] предложено использовать интервальные пленки в производстве элементов упаковки, предназначенных для ее защиты от подделки путем печати различных защитных символов. Концепция такой печати к началу настоящего исследования не разработана, а первые образцы защитных символов, по-видимому, выбирались авторами [3] произвольно и поэтому до сих пор не обоснованы с точки зрения оптимальной полиграфической технологии и методики их идентификации (применения).

В качестве защитных символов используются изображения линейных штриховых кодов системы EAN8 двумерных кодов системы QR. При обсуждении результатов работы участки пленки с неизменяемой геометрией будут называться стационарными участками, а участки изображения (кода), которые приходятся на стационарный участок, будут называться неизменными участками.

Термоусадочные пленки могут быть изготовлены из разных аморфных и кристаллизующихся термопластов, в том числе из полиэтилена низкой и высокой плотности, полипропилена, сополимеров этилена с винилацетатом, поливинилхлорида, сополимеров винилиденхло-рида и винилхлорида (повидена), полистирола и других. Наибольшее распространение получили термоусадочные пленки из полиэтилена низкой плотности и жесткого поливинилхлорида, обладающие удовлетворительной механической прочностью в интервале температур от -50 до +50° С, легко сваривающиеся, эластичные и инертные по отношению к большинству упаковываемых веществ и имеющие невысокую стоимость. В модельных экспериментах мы использовали пленки из поливинилхлорида различной толщины и степени усадки (40-50%).

Особенности поведения материала необходимо учитывать на стадии допечатной обработки изобразительной информации. Допе-чатная обработка осуществляется в векторных графических редакторах, таких как Adobe Illustrator и CorelDRAW. Векторные графические редакторы позволяют пользователю создавать и редактировать векторные изображения непосредственно на экране компьютера, а также сохранять их в различных форматах, например, PDF, CDR, AI, EPS, WMF или SVG. Для интервальных пленок, в зависимости от того, в какой последовательности с другими процессами создаются стационарные участки, можно выделить два случая допечатной обработки информации.

Первый случай. Устройство создания стационарных участков (например, дополнительная секция с нагревательным элементом в печатной машине) установлено до печатных секций и в линию с ними. Это обеспечит точное совмещение стационарного участка пленки и неизменного участка метки. В этом случае на допечатной стадии не учитывается геометрия изменения метки при непосредственном создании стационарного участка (рис. 1).

Второй случай. Создание стационарного участка пленки происходит после печати. Было обнаружено, что по периметру нагревательного элемента, которым изготавливается стационарный участок, пленка уседает. Тем самым необходимо на допечатной стадии увеличить участки изображения, приходящиеся под периметр нагревательного элемента, как на рис. 2.

Первоначально производились: генерация кодов на сайте http://barcode.tec-it.com/, совмещение кодов в программе CorelDRAW

1

2

3

Рис. 1. Выбранный код системы ЕАЫ8.... 60066060:

1 — исходный вид; 2 — вид 70% дисторсии для усаживаемой части кода; 3 — неизменный участок

О о

1

2

Рис. 2. Выбранный код системы EAN8.... 60066060: 1 — исходный вид; 2 — неизменный участок и участки приходящиеся под периметр нагревательного элемента

и сохранение комбинированных изображений в формате PDF, затем осуществляется дисторсия усаживаемых частей кода на 35, 40, 45, 50, и т. п. % с проверкой считывемости.

Рассмотрим варианты меток, позволяющие использовать свойства интервальных термоусадочных пленок. При использовании различных кодировок необходимо учитывать порог считываемости кода того или иного вида. Для кодировок EAN и code128 выявленный порог считываемости смартфоном и товарным сканером при изготовлении интервальных пленочных материалов составляет 65-70% частичной деформации при конечном размере в 6 см. Для QR-кода выявленный порог считываемости смартфоном и товарным сканером при изготовлении интервальных пленочных материалов: 200% полной деформации или 30-40% частичной деформации (угловые идентификационные метки QR-кода) при начальном размере 1,5х 1,5 см. При этом необходимо учитывать, что пороги считываемости зависят от относительного контраста штриха и пробела кода [4 — в печати].

Линейный штрих-код с деформируемым штрихом/пробелом. В этом варианте метки — стационарные участки находятся под всем штрих-кодом за исключением участка под одним искаженным штрихом/пробелом. То есть после печати получается несчитываемый штрих-код, а после теплового воздействия при определенной температуре штрих-код становится считываемым. На рис. 3 показан пример нанесения этого варианта метки.

60066060

60066060

60066060

60066060

о

II

I

1

2

3

Рис. 3. 1 — считываемый штрих-код с указанным пробелом, который деформировали перед печатью; 2 — несчитываемый штрих-код с увеличенным пробелом на 40%; 3 — несчитываемый штрих-код с увеличенным пробелом на 60%

Линейный штрих-код со штрихом/пробелом константой. В этом варианте метки стационарный участок находится под одним штрихом/пробелом. Весь остальной штрих-код растянут в одном направлении. То есть после печати получается несчитываемый штрих-код, а после теплового воздействия с нагревом до определенной температуры весь напечатанный на пленке штрих-код деформируется, кроме одного стационарного участка, и становится считываемым. На рис. 4 показан пример нанесения штрих-кода данным способом.

О

1

2

3

Рис. 4. 1 — считываемый штрих-код с указанным пробелом, который остается неизменным; 2 — несчитываемый штрих-код с неизменным пробелом и увеличенными остальными участками на 40%; 3 — несчитываемый штрих-код с неизменным пробелом и увеличенными остальными участками на 60%

С точки зрения технологичности процесса, неизменным участком можно делать не только один штрих/пробел, но и несколько участков штрих-кода, которые приходятся на стационарные области пленки, например, так, как показано как на рис. 5.

Для увеличения степени защиты упаковки от подделки копированием изображений с последующей печатью на произвольном полимерном материале рассмотрим следующий комбинированный код. Он состоит из двух кодов различных кодировок (одномерного и двумерного кода). В данной работе предложены два принципиально различных примера комбинированного кода и проведены их виртуальные испытания.

MGUP

2

Рис. 5. Выбранный код системы ЕАЫ8 60066060: 1 — исходный вид; 2 — неизменный участок и растянутый на 70% участок соответственно

Первый, читаемый одномерный код после деформации. До деформации код имеет такой вид, как на рис. 6. На нем показана неизменная часть кода. Остальная часть одномерного кода увеличена, поэтому он не читаем. Читаем двумерный код посредине.

После деформации одномерный код будет читаем по линии, которая выше двумерного кода. А двумерный код в свою очередь сожмется и станет нечитаемым.

Рис. 6

Второй читаемый двумерный код после деформации. До деформации код имеет такой вид как на рис. 7. На нем указана неизменная часть. Одномерный код читаем по линии выше двумерного кода. Двумерный код нечитаем, т. к. растянут. После деформации двумерный код достигнет своего читаемого вида, а одномерный код станет нечитаемым.

Рис. 7

60066060

По результатам виртуального исследования установлено, что комбинированный код и первого, и второго типа имеют порог считыва-емости, соответствующий каждому из кодов, включенных в комбинированный код. А также установлено, что до усадки считывается информация одного кода, затем после усадки считывается информация другого кода.

Нами были изготовлены опытные образцы интервальных термоусадочных пленок при помощи трафаретной печати только комбинированного кода второго типа, так как он требует меньшей точности оборудования, которым производится его печать, изготовление участков с неизменяемой геометрией и усадка.

В связи с низкой скоростью трафаретной печати для массового производства упаковки с защитными метками такая печать не подходит. Как правило, невпитывающие полимерные материалы запечатываются при помощи таких видов печати, как рулонная флексографская печать, рулонная офсетная печать, струйная печать и специализированные электрографические машины для печати этикеток.

Экспериментальная часть выполнялась по второму случаю допечатной обработки (см. выше). В ходе ее выполнения был выявлен ряд рекомендаций:

• необходимо использовать только качественно отпечатанные оттиски меток (без растискивания, с четко пропечатанными всеми элементами кода);

• конструкция оборудования, изготавливающего участки с неизменяемой геометрией, должна позволять достаточно точное совмещение без загибов и сворачивания пленки под нагревом. Прессование должно быть кратковременным (25 секунд), горячим (оба элемента пресса были под температурой 90 градусов), нагрев должен быть с обеих сторон пленки, давление должно составлять 1/3 от допустимого;

• контейнер для усадки напечатанного кода не должен обладать адгезией к трафаретной краске. Пленка с напечатанным кодом дает значительно меньшую усадку, чем пленка без нанесенного изображения;

• в связи с конструкцией оборудования для усадки, а также с упомянутой выше адгезией трафаретной краски и контейнера для усадки происходит дополнительное искажение кода, то есть усадка проходит не равномерно. Следовательно необходимо использовать типы кодов с высоким порогом считываемости, такие как СК-соСе с БАЫ8;

• исходный код (код до усадки) должен быть изготовлен с учетом порога считываемости, то есть СК-соСе должен быть дисторгирован достаточно близко по величине к порогу считываемости;

• внесенный в площадь ЕАЫ8 кода рР-соСе должен быть от него отделен, то есть их элементы не должны пересекаться (белая рамка).

Библиографический список

1. КондратовА.П. Новые полимерные пленки для печати защищенной от подделки этикетки и упаковки / А.П. Кондратов // Известия ВУЗов, сер. Проблемы полиграфии и издательского дела, 2011. — № 2. — С. 83-94.

2. Патент РФ № 97843 Российская Федерация МПК С09Р3/00. Информационно-защитная этикетка / Авторы: Кондратов А.П. Ши), Бенда А.Ф. Ши), Ерофеева А.В. Ши); заявитель и патентообладатель ГОУ ВПО МГУП — заявка № 136307; заявл. 13.03.2009, опублик. 03.04.2010, Бюл. № 26 от 20.09.10. — 10 с.

3. Патент РФ № 2448366 Способ защиты полиграфической продукции от фальсификации / Авторы: Кондратов А.П. Ши), Баблюк Е.Б. Ши); заявитель и патентообладатель ГОУ ВПО МГУП имени Ивана Федорова — заявка № 2010108169.

4. АндрощукР.В. Возможные способы получения латентных, информационно-защитных символов для печати на полимерных элементах упаковки / Р.В. Андрощук // Вестник МГУП. — М. : МГУП имени Ивана Федорова. — № 4. — 2012.