CC BY
71
УДК 541.64:539.2:532.64
ЛОКАЛЬНАЯ МОДИФИКАЦИЯ ЗАПЕЧАТЫВАЕМЫХ ПОЛИМЕРНЫХ ПЛЕНОК ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКИМ МЕТОДОМ
Е.П. Черкасов, А.Ф. Бенда
Рассмотрены несколько методик термомеханической модификации полимера с использованием оборудования для сварки термопластичных пленок. В основу методик легли разработки методов термомеханической модификации для получения градиентных материалов, предназначенных для печати защитных элементов упаковки из термоусадочных пленок
Ключевые слова: полимерная термоусадочная пленка, термомеханическая модификация, градиентный материал, локальная термостабилизация, защитные элементы упаковки.
Защита товара от фальсификации - один из наиболее актуальных вопросов, волнующих сегодня отечественных производителей.
В настоящее время существует довольно много способов борьбы с подделками. При этом основным способом идентификации подлинности товара остается индивидуальная упаковка.
Целями данной работы являются подбор оптимальных технологических параметров для получения интервальных термоусадочных ПВХ пленок [1] и получение защитного элемента на упаковке или этикетке из интервальных полимерных пленочных материалов путем локальной термической модификации пленки [2].
В Московском государственном университете печати им. И.Федорова разработаны методы термомеханической модификации полимеров для получения градиентных и интервальных материалов с различными свойствами, такими как, управляемое и программируемое изменение геометрии плёночных материалов при термообработке в контролируемых условиях [3].
Локальная термостабилизация - способ получения интервального материала путём нагревания (при определённом времени и давлении) отдельных участков полимерной плёнки с целью создания стабилизированных зон, которые при термоусадке не изменяются в размерах или их усадка существенно меньше усадки остальной части материала.
Предварительная локальная усадка - способ получения интервальных материалов путем уменьшения размеров отдельных участков плёнки, при нагревании. (Величина усадки таких интервала определяется усадочными свойствами запечатанного полимерного материала и требованиями к итоговому изображению).
Оба этих способа предложены для модификации термоусадочных полимерных плёнок и в настоящее время находятся на стадии разработки
вследствие отсутствия соответствующего оборудования для точного воспроизведения условий термообработки.
В данной работе получение лабораторных образцов плёночных материалов осуществлялось с помощью приборов двух видов, предназначенных для сварки термопластичных пленок.
Импульсный узколокальный аппарат Impulse sealer PFS-200. Нагрев рабочего органа (изолированная плоская проволока из высокоомного сплава) осуществляется импульсной подачей напряжения для генерации тепла, интенсивность которой повышается по мере увеличения продолжительности импульса. Конструктивно предусмотрено постоянство давления и девять режимов импульсного нагрева, отличающихся длительностью подачи напряжения на рабочий орган и соответственно температурой и временем термообработки. Температура термообработки не является величиной постоянной, т.к. увеличивается в момент контакта и уменьшается после прекращения импульса.
Термостабилизированный локальный нагреватель RDM test equipment. В отличие от импульсного узколокального аппарата, на данном оборудовании все параметры (температура, давление, время) задаются вручную и поддерживаются постоянно в процессе термообработки [4].
Следует отметить, что режимы обработки полимерных термоусадочных материалов зависят от химического состава полимера, способа формования и толщины плёнки. Соответственно температура для термостабилизации выше температуры локальной усадки.
Способы термостабилизации и предварительной локальной усадки рассмотрены на примерах позитивного, негативного вариантов защиты полимерных продуктов от подделки путем печати штриховых кодов и тактильной маркировки этикеток.
Для получения позитивного варианта защитного штрихового кода, необходимы термостабилизация выбранного участка пленки и дисторгиро-вание изображения штриховых кодов любого типа.
В данном случае речь идет о дисторсии штрихового кода системы QR, точнее о дисторсии его правой половины, которая подвергается растяжению на этапе электронной подготовки оригинала (только при этом условии штриховой код становится невидимым для сканирующих устройств). Значит, термостабилизации подвергается левая часть образца (рис. 1).
Рис. 1. Термостабилизация половины плёночного образца
158
Считывание данного штрих-кода возможно только после термоусадки полимерного материала.
Дисторгированию может подвергаться не только половина образца, но и отдельно взятый элемент. Тогда термостабилизирование должно проводиться на всей площади полимера, в данном случае для печати штрихового кода (за исключением растянутого фрагмента), что не всегда технологично из-за конструктивных особенностей установки для термостабилизации.
В «негативном» варианте защиты дисторсия элементов изображения не требуется. Готовое изображение (штрих-код) на термоусадочной пленке подвергается термической модификации.
При получении интервального материала в «негативном» варианте происходит не стабилизация термообрабатываемого интервала, а предварительная локальная усадка с уменьшением ширины полимера со штрих -кодом, точнее для отдельно взятого элемента или группы элементов (штрихов, пробелов) на 30 - 50 % (рис. 2). Этой усадки достаточно, чтобы полученное искаженное изображение не считывалось устройствами идентификации штриховых кодов без соответствующей термообработки в свободном состоянии, которая является процедурой идентификации подлинности упаковки.
60028:6 100454
• • ~ а р __ __- —-
Рис. 2. Предварительная локальная усадка плёнки под отдельно взятый элемент
При локальной усадке группы элементов, находящихся рядом, площадь группы должна составлять не более 20 % от изображения. В противном случае большая площадь усадки неизбежно приводит к необратимому короблению и порче внешнего вида образца.
Нагревательный элемент должен соответствовать размеру обрабатываемого участка на пленке, а давление при контакте нагревательного элемента и оттиска должно быть оптимальным. При высоком давлении обрабатываемая зона стабилизируется, что неприемлемо. При низком давлении в зоне контакта появляется утолщение, что также приводит к потере качества.
4600286100454
После термоусадки соотношение размеров штрихов и пробелов, а также расстояние между ними восстанавливаются, штрих-код становится видимым для сканирующих устройств [5].
Для получения тактильного эффекта обязательно наличие полимерного интервального термоусадочного материала с термостабилизированными зонами. Печатное изображение на таких пленках носит характер скорее эстетический, нежели защитный. Запечатывание материала может производиться как до, так и после его модификации.
После полной усадки на таре термостабилизированные интервалы образуют «волну» - локальное коробление пленки.
Эффект локального коробления, обусловлен сопротивлением термостабилизированных узких интервалов, усадке всего остального материала.
Проявление тактильных меток (рис. 3) происходит в том случае, если зоны модификации расположены под углом 900 (т.е. перпендикулярно) или 450 к направлению ориентации.
а б
Рис. 3. Тактильные метки, полученные локальной термообработкой
под разными углами: а - 900; б - 450
Профиль тактильной метки может изменяться в зависимости от ее длины, чем короче метка, тем глубже профиль [6].
Методика определения подлинности (идентификации) полиграфической продукции из модифицированных термоусадочных пленочных материалов в поляризованном свете. Поляризация света - упорядоченность в ориентации векторов напряжённостей электрического и электромагнитного полей световой волны в плоскости, перпендикулярной световому лучу.
Поляризатор - устройство, создающее поляризованный свет. Поляризатор основан на поляризации электромагнитных волн при их отражении и преломлении, на дихроизме и на двойном лучепреломлении.
Дихроизм - (от греч. dichroos - двухцветный) различная окраска одноосных кристаллов в проходящем белом свете при наблюдении вдоль оптической оси и перпендикулярно к ней. Объясняется неодинаковым поглощением обыкновенной и необыкновенной составляющих световых волн.
Двойное лучепреломление - раздвоение световых лучей при прохождении через анизотропную среду, происходящее вследствие зависимости преломления показателя среды от направления напряжённости электрического поля световой волны. Световая волна в анизотропном веществе распадается на 2 волны - обыкновенную и необыкновенную с взаимно перпендикулярными плоскостями поляризации света.
Анизотропия - (от греч. anisos - неравный и tropos - направление) зависимость свойств физических объектов от направления [7].
Методика основана на обнаружении локальной неоднородности оптических свойств интервальных полимерных материалов.
Определение качества и характера термомеханической модификации посредством поляризации осуществляется при наличии термообработанного полимерного материала и двух поляризаторов. При помещении испытуемой плёнки между двумя поляризаторами (установленными в режим не пропускания света) и поворотом её по часовой стрелке на 450 плёнка приобретает насыщенный синий цвет, означающий присутствие анизотропии в полимере. В зонах же термомеханической модификации плёночный материал окрашивается в цвета от светло-жёлтого до яркооранжевого (рис. 4). Это означает отсутствие анизотропных свойств в местах термической обработки.
А ; 1Й
jj
^уг
ш j/r
а б
Рис. 4. Методика определения качества термомеханической
модификации:
а - предварительная локальная усадка; б - термостабилизация
Градация цвета, определяется визуально или более точно с помощью цветовых координат (шкалы цветового охвата) LAB. Показывает ха-
161
рактер термомеханической модификации, т.е. ярко-оранжевый цвет говорит о термостабилизации (усадочные свойства полностью отсутствуют), о предварительной локальной усадке говорят более светлые тона, чем бледнее цвет, тем меньше процент усадки.
Данная методика находится на стадии доработки.
В заключение можно сказать, что нами исследованы возможности применения интервальных полимерных материалов для защиты от фальсификации продуктов, получены образцы и разработана методика определения качества термомеханической модификации.
Список литературы
1. Кондратов А.П. Градиентные и интервальные термоусадочные материалы для защиты полиграфической продукции от фальсификации / Известия вузов, ср. Проблемы полиграфии. 2010. №4. С. 57-63.
2. Управление прозрачностью / А.П. Кондратов [и др.] // Известия вузов. 2012. №3. С 62-67.
3. Полипропиленовые пленки с механо-оптическими эффектами / А.П. Кондратов [и др.] // Известия вузов. 2012. №3. С 20-32.
4. Черкасов Е.П. Исследование путей модификации структуры и свойств пленок полипропилена для нанесения скрытого защитного изображения путем локального термического воздействия // Вестник МГУП, 2011. №6.
5. Коновалова М.В., Азарова И.Н. Позитивные и негативные варианты получения защитных штриховых кодов на интервальной термоусадочной пленке при помощи планарных технологий // МГУП им. Ивана Фёдорова, 2012. 148 с.
6. Интервальные наномодифицированные полимерные материалы с защитно-информационной маркировкой для изделий и упаковки товаров массового потребления: отчет о НИР: №16.513.12.3022/ М-во образования РФ, МГУП; рук. Кондратов А.П.; исп.: А.П. Кондратов [и др.]. М., 2012.
7. Прохоров А.М. (председатель): Советский энциклопедический словарь: научно-редакционный совет / М.С. Гиляров, Е.М. Жуков, Н.Н. Иноземцев, И.Л. Кнунянц, П.Н. Федосеев, М.Б. Храпченко. М.: Изд-во Советская энциклопедия, 1980. 1560с.
Черкасов Егор Павлович, асп., [email protected], Россия, Москва Московский государственный университет печати имени Ивана Федорова,
Бенда Алексей Фёдорович, д-р хим. наук, проф., зав. кафедрой, [email protected], Россия, Москва, Московский государственный университет печати имени Ивана Федорова
LOCAL MODIFICA TION OF POLYMER FILMS, SEAL THERMOMECHANICAL METHOD
E.P. Chercasov, A.F. Benda
We consider several methods of thermomechanical polymer modification using the equipment for welding thermoplastic films. The methodology laid develop methods for thermomechanical modification gradient materials to be printed security features of shrink film packaging.
Key words: polymer shrink film, thermomechanical modification gradient material, the local heat setting, protective packaging elements.
Chercasov Egor Pavlovich, postgraduate student, engineer, [email protected], Russia, Moscow, University ofprinting arts of a name of Ivan Fedorov
Benda Alexey Fedorovich, doctor of chemical science, professor, manager of department, [email protected], Russia, Moscow, Moscow State University Print name of Ivan Fedorov
УДК 771.53
ПРИМЕНЕНИЕ ПОСТОЯННОЙ ЗОНАЛЬНОЙ ПРИПРАВКИ НА АВТОМАТИЧЕСКИХ ПЛОСКОВЫСЕЧНЫХ ТИГЕЛЬНЫХ
ПРЕССАХ
Н.Е. Проскуряков, Г.А. Ситкевич
Рассмотрен способ тестирования тигелей плосковысечных автоматических прессов для минимизации времени приладки штанцформы и выполнения качественной приправки штампа.
Ключевые слова: плосковысечной автоматический пресс, время приладки, штанцформа. приправка штампа.
Перед любым предприятием, имеющим в своем парке оборудования автоматический плосковысечной пресс, стоит задача минимизации времени приладки штанцформы за счет применения современных технологий [1].
Переналадку пресса на другой тираж можно разделить на три этапа:
установка высечной оснастки и монтаж биговальных каналов;
настройка самонаклада и проводки листа;
приправка штампа.
Приправка штампа занимает до 50 % общего времени настройки тиража. Для сложных и насыщенных штампов (более 30 м. на формат А1) время приправки может быть значительно больше и составлять до 80 % от общего времени настройки тиража.
