Особенности трафаретной печати на градиентных термоусаживаемых пленочных материалах ПВХ при изготовлении защитных этикеток или упаковки

Особенности трафаретной печати на градиентных термоусаживаемых пленочных материалах ПВХ при изготовлении защитных этикеток или упаковки

М.В. Коновалова1,

студентка группы ВТмат-6

Защита товара от фальсификации - один из наиболее актуальных вопросов, волнующих сегодня отечественных производителей и потребителей товаров массового спроса. Существует довольно много способов борьбы с подделками. При этом основным способом идентификации подлинности товара остается индивидуальная упаковка.

Целями данной работы является: исследование геометрии оттиска и морфологии поверхности полимерной одноосноориентиро-ванной ПВХ пленки, получение защитного изображения на упаковке или этикетке путем локальной термической модификации пленки.

Объект исследования - поливинилхлорид, который представляет собой термопластичный синтетический полимер, широко использующийся в производстве гибкой упаковки и этикетки.

Нами исследована ПВХ термоусаживаемая пленка - являющаяся разновидностью ПВХ упаковочных пленок, особым свойством которой является способность сокращаться при нагревании выше температуры стеклования и принимать форму изделия или тары [1].

1 Научный руководитель — А.П. Кондратов, д.т.н., профессор МГУП им. Ивана Федорова.

Методика исследования Печать на термоусаживаемой пленке ПВХ трафаретным способом.

Для запечатывания материала использовались сольвентные полуглянцевые краски быстрого высыхания, с хорошими покрывными свойствами на основе целлюлозы, обладающие хорошей гибкостью и пластичностью (серия 20.000М CELLOFLEX (KIIAN) Италия) [2].

Рис. 1. Варианты нанесения штрихового изображения на пленку ПВХ

Экспериментальная часть

Стереометрия усадки пленки из поливинилхлорида при нагревании.

Известно что, коэффициент усадки различных полимерных пленок вообще и термоусаживаемых полимерных материалов в частности, зависит от температуры (рис. 2) [3]. Усадка проявляет анизотропные характеристики пленок и зависит от технологии получения образцов.

Рис. 2. Термоусадка некоторых полимеров: I - ПЭНП; II - ПВХ готовая этикетка; III - ПВХ пленка

Нами исследована стереометрия анизотропной усадки этикеток и незапечатанных пленок из поливинилхлорида. Для выявления сущности процессов массопереноса при усадке разрабатывались геометрические модели, позволяющие наглядно представить изменение габаритных размеров пленки при равномерном нагревании в свободном состоянии (рис. 3) и при локальной термообработке отдельных участков пленки (рис. 4) с целью получения интервальных или градиентных материалов [3].

Рис. 3. Термоусадка в свободном состоянии всего образца

На рисунке показано, как полимер при термоусадке может себя вести. Возможны два крайних случая: в одном случае он утолщается, а в другом удлиняется.

Рис. 4. Термоусадка в свободном состоянии. Обработке подверглась половина (1) или средняя (2) часть образца

Рисунок наглядно показывает один из способов получения градиентной интервальной термоусаживаемой пленки. При воздействии тепла на часть образца термоусадка протекает либо с утолщением, либо с удлинением обработанной зоны пленочного материала.

По выбранному варианту термоусадки пленки осуществляют локальную термомодификацию.

Термомодификация - способ получения градиентного материала нагреванием (при определенном времени и давлении) отдельных участков полимерной пленки с целью создания термофиксирован-ных зон, которые при термоусадке в свободном состоянии не изменяются в размерах.

Физическая реализация процесса с помощью импульсного узколокального нагревателя

Модификация структуры полимера тепловым способом на узких участках пленки осуществлялась в свободном состоянии (локальная термомодификация) с использованием импульсного узколокального нагревателя Impulse sealer PFS-200 (рис. 5) - (импульсный аппарат для сварки полимеров).

Рис. 5. Impulse sealer PFS-200

В этом эксперименте были определены необходимые режимы термомодификации для данного полимера. Установлено, что важнейшим фактором получения образца с постоянной толщиной является время выдержки под давлением.

Поиск технологических путей получения защитного изображения и рельефа

Методика получения защитного эффекта заключается в совокупности следующих операций:

• запечатывание материала (в данном случае трафаретным способом печати);

• локальная термомодификация термоусаживаемых ПВХ пленок (температура, время, давление);

• термоусадка в свободном состоянии.

В результате эксперимента выяснилось, что в зависимости от свойств пленки, методик термической обработки и характера изображения, качество полученного эффекта и морфология поверхности полимера проявляют разные свойства.

Эти особенности следует учитывать при изготовлении упаковки и этикетки.

Проявление тактильных (рис. 6) меток происходит в том случае, если образец выкроен таким образом, что неориентированная его часть шире ориентированной (рис. 7), а зоны модификации расположены под углом и 45°.

Рис. 6. Образец с тактильными метками

Такой вариант защитного изображения можно использовать также и для ориентирования на качественную продукцию людей с ослабленным зрением.

Рис. 7. Раскрой полимера для получения тактильных меток

В случае, если образец при выкройке имеет равные стороны (рис. 8), то в результате термоусадки не происходит деформации полимера относительно зон модификации, а стало быть, и искажение изображения незначительно. Усадка равномерна. Отсюда следует, что печатное изображение может нести информационную нагрузку и не образовывать рельефной поверхности при последующей термообработке (рис. 9).

Рис. 8. Раскрой полимера, при котором не происходит искажения поверхности

Рис. 9. Образец, несущий защитную информацию без искажения отпечатка

Выводы по работе

1. Доказана возможность получения скрытого защитного изображения внутри полимера путем локальной модификации узких участков пленки.

2. Определены оптимальные режимы локальной термообработки полимера.

3. Получены разные эффекты при выявлении скрытого изображения, зависящие от направления ориентации и габаритных размеров пленки.

4. Данный способ может быть использован для производства термомодифицированной полимерной упаковки, защищающей продукцию от фальсификации.

Библиографический список

1. Поливинилхлорид: [Электронный ресурс] Сайт компании «Синтез Пром». Режим доступа: www.sintezprom.ru

2. Краски и другие материалы для трафаретной печати: каталог фирмы «Эзапринт». - М. : Галарт, 2004. - 56 с.

3. КондратовА.П. Градиентные и интервальные термоуса-живаемые материалы // Известия ВУЗов. Проблемы полиграфии и издательского дела. - 2010. - № 4 - 202 с.