Zarządzanie procesem produkcyjnym, zarządzanie produkcją
Narzedziownie.pl - portal dla firm produkujących formy wtryskowe, tłoczniki, wykrojniki i inne narzędzia

Drukuj | Prześlij link znajomemu | Wyszukaj w serwisie

(In Mold LAbeling) i IMD (In Mold Decorating) nowoczesne techniki dekorowania wyrobów i opakowań z tworzyw sztucznych

Jak to się robi?

W procesie IMD mają zastosowanie specjalne filmy, na które można nanieść obrazy o dowolnym stopniu skomplikowania.

Obrazy są nanoszone jeszcze wtedy kiedy film jest płaski, za pomocą konwencjonalnych metod nadruku.

Film jest zadrukowywany od dołu, co automatycznie chroni go przed zakurzeniem bądź starciem. Zadrukowany film jest dokładnie dopasowywany do formy za pomocą procesu wykorzystującego próżnię, wodę lub powietrze- w zależności od rodzaju formy. Wszystkie pozostałe części materiału wystające poza formę są odcinane.

Tak przygotowana forma jest następnie umieszczana we wtryskarce, gdzie następuje wtrysk polimeru. Korzyści dla wtryskowni korzystających z takiego rozwiązania jest bardzo dużo: produkują produkty bardzo atrakcyjne dla klienta finalnego, a dodatkowo – następuje skrócenie czasu cyklu produkcyjnego, ponieważ nie ma konieczności naklejania w późniejszym etapie etykiet na gotowy wyrób, wyrób jest w całości zrobiony z jednego materiału i łatwiejszy do recyklingu.

Jednak najbardziej atrakcyjna jest możliwość ograniczenia kosztów produkcji, jaką niesie za sobą nowa technologia. Z badań wynika, że możliwa jest redukcja kosztów nawet o 40 procent w stosunku do stosowania konwencjonalnych metod.

Proces IMD jest niezrównany jeśli chodzi o uniwersalność dekoracji pierwszej/drugiej powierzchni, możliwość uzyskania efektów specjalnych, czy szybkości zmiany serii (metoda doskonale sprawdza się przy krótkich seriach), która jest po prostu nie do osiągnięcia przez inne warianty. Możliwość dostosowania się do długości serii i duża elastyczność jeśli chodzi o głębokości formy, sprawia , że technologia IMD znacznie przewyższa pozostałe metody dekoracji.

Zalety IMD
  • Fotograficznej jakości grafika, możliwe do zastosowania nawet tak małe czcionki jak 6pt.
  • Możliwość pokrycia całej powierzchni bocznej pojemnika
  • Odporność grafiki na zarysowania, otarcia, odklejanie i starzenie się
  • Brak konieczności naklejania etykiet w kolejnym etapie procesu- skrócenie cyklu wytwarzania
  • Opakowania znakowane w ten sposób są w 100% możliwe do recyklingu
IMD stosuje się w znakowaniu zabawek, artykułów biurowych, narzędzi elektrycznych, kosiarek, oraz w bardzo szeroko pojętym rynku opakowań finalnych dla produktów żywnościowych i chemii użytkowej. Proces ten gwarantuje powstanie bardzo atrakcyjnych wizualnie opakowań, które doskonale pomagają sprzedać produkt finalny. Jest najefektowniejszym dotychczasowo znanym i bardzo efektywnym sposobem przenoszenia grafiki pełnokolorowej na trójwymiarowe elementy plastikowe.

Metoda próżniowa czy elektrostatyczna?

Pytania, na które powinno się odpowiedzieć jeszcze przed podjęciem decyzji o rodzaju zastosowanej metody IML.
  • Jak wiele etykiet znajdować się będzie w jednej formie?
  • Jaki materiał będzie wtryskiwany?
  • Jaki jest prześwit formy?
  • Na którą stronę formy będziemy nakładać etykietę (męską czy żeńską)?
  • Czy forma ma teksturę, czy będzie ją miała?
  • Czy etykieta jest usytuowana blisko gniazda formy?
  • Jak dokładnie musi być umiejscowiona etykieta (czy możliwe są jej minimalne przesunięcia)?
  • Czy możemy tak zmodyfikować formę, by uwzględnić uchwyty dla ramienia robota, jeśli zajdzie się taka potrzeba?
  • Jakim rodzajem robota dysponujemy, czy jest on w pełni zautomatyzowany?
  • Czy robot może używać siły ssącej do podnoszenia etykiet?
  • Jakie dodatkowe wyposażenie jest wymagane?

Metoda próżniowa

Etykieta może zostać umieszczona we wskazanym miejscu formy za pomocą specjalnie zaprojektowanych i zmechanizowanych portów próżniowych. Sekwencja taka wygląda następująco: robot unosi etykietę z magazynku, umieszczając ją we właściwej pozycji, wytwarzana jest próżnia i następuje wtrysk.

Koszt zaprojektowania i wytworzenia formy do współpracy z systemem próżniowym jest bardzo często znacznie większy niż produkcji ‘zwykłej’ formy. Etykieta musi być wystarczająco wytrzymała, by nie została zassana przez porty próżniowe, co skutkowałoby zdeformowanym obrazkiem lub bąbelkami na powierzchni gotowego opakowania. Małe kanaliki służące wytworzeniu próżni w formie mogą również skutkować powstaniem niejednorodnych temperatur wewnątrz formy.

W dodatku bardzo ważne jest, by robot nie ominął etykiety. Wtrysk bez włożonej etykiety może skutkować bardzo czasochłonnym i drogim przestojem, w trakcie którego trzeba będzie wyjąć formę i wyczyścić wszystkie porty ciśnieniowe i kanaliki. Aby tego uniknąć należy zastosować środki wykrywające brak etykiety i w przypadku wykrycia- blokujące wtrysk polimeru.

Zastosowanie metody próżniowej wydaje się być najbardziej zasadne w wypadku, gdy kształt wypraski wymaga bardzo złożonych, wcześniej uformowanych etykiet lub gdy wypraska i/lub forma ma mieć teksturę.

Technologia elektrostatyczna

Zastosowanie technologii elektrostatycznej w przypadku IMP eliminuje konieczność zakupu jednostek próżniowych, które stanowią jednak istotny koszt wytworzenia i utrzymania w ruchu narzędzia. IML proces jest znany od około 25 lat, ale prawdziwy boom na jego zastosowanie i wykorzystanie panuje od około 3-4 lat. Nakładanie etykiety już w trakcie wtrysku tworzywa eliminuje konieczność robienia tego w dalszej części cyklu wytwarzania. Co najważniejsze- uzyskany rezultat jest trwały. Sprawia to, że taki sposób etykietowana jest atrakcyjny z punktu widzenia wiarygodności produktu, trwałości informacji zawartych na opakowaniu, czyli: kodów kreskowych czy też instrukcji obsługi, ostrzeżeń i uwag, widoczności logo oraz innych, graficznych elementów dekoracyjnych. Technologia IML pozwala na zachowanie higieny i sterylności przy wytwarzaniu (mniej etapów dalszego przetwarzania opakowania). Jest również czystsza, zdecydowanie lepsza dla środowiska- nie trzeba używać klejów, etykiety są wykonane z tego samego materiału co opakowanie, co sprawia, że łatwiej jest je recyklingować. Jednakże najważniejsze jest to, by etykietę bardzo dokładnie i precyzyjnie umieścić we wskazanym miejscu formy. Jest na to wiele sposobów. Jednym z nich, relatywnie tanim (tańszym niż technologia próżniowa) jest metoda elektrostatyczna.

Metoda elektrostatyczna jest bardziej efektywna pod względem kosztowym, ponieważ eliminuje konieczność uwzględniania elementów systemu próżniowego. Kiedy część elektrostatyczna jest umieszczana na etykietce wykonanej a odpowiedniego materiału i o odpowiedniej budowie, etykietka zostanie elektrostatycznie przytwierdzona do metalowej, uziemionej powierzchni formy i może tam pozostać (nadal doskonale przylegając) nawet do kilku minut.

W procesie elektrostatycznym robot podnosi etykietkę z magazynku, używając siły ssącej. Końcówka elektrostatyczna jest również przytwierdzana do etykiety gdy etykieta dotknie już powierzchni formy. Robot umieszcza etykietę we właściwym miejscu i wyłącza ssanie. Etykieta jest przytwierdzona do powierzchni formy. Nie jest potrzebne ani ssanie ani nacisk na etykietę, aby pozostała ona we właściwym miejscu. (zobacz Rys. 1).

Rys. 1—Dysza ssąca z nakładką z antystatycznej pianki (lewo) obraca się by podnieść etykietkę z magazynku, jednocześnie końcówka elektrostatyczna jest przykładana do dyszy i przesuwa się po etykiecie. Dysza wkłada etykietkę do formy (prawo), gdzie etykieta samoczynnie przytwierdza się do uziemionej powierzchni metalu. Ssanie jest wyłączane i dysza wycofuje się, pozostawiając przytwierdzoną etykietę.

Niektórzy producenci ręcznie wkładają etykiety do form, jednak jak pokazuje doświadczenie- jest to bardzo pracochłonne i niesolidne, co dodatkowo zwalnia cały proces.

Wykorzystanie metody elektrostatycznej i czerpanie z niej wszystkich korzyści wymaga zastosowania następujących komponentów:
  • Robot z narzędziem (dyszą) o odpowiednim kształcie zamocowanym na końcu ramienia
  • Magazynek z etykietami.
  • Generator wysokiego napięcia prądu stałego z końcówką - ładowarki o mocy 30-kV.
  • Etykiety wykonane z odpowiedniego materiału, zdolnego do przyjmowania ładunków elektrostatycznych.

Standardowa metoda ładowania

Jakkolwiek włączenie do procesu specjalnych końcówek ładujących umieszczonych na końcu ramienia robota gwarantuje wysoką niezawodność i powtarzalność, jest ono również sporym wyzwaniem dla projektanta. Końcówka może być zwykłą ładującą statycznie sztabką o określonej długości, z rzędem emitujących punktów. Może być także całym zespołem indywidualnych emitujących modułów. Oczywiście rodzaj końcówki i ilość emiterów zależy od rozmiaru i kształtu etykiety, a także konturów formy, w której etykieta ma zostać umieszczona. Z tego właśnie powodu każda dysza umieszczona na końcu ramienia robota będzie potrzebowała swojej własnej „ładowarki” o charakterystycznym dla niej kształcie. Kiedy etykieta sjest utrzymywana za pomocą ssania na końcu dyszy jednostka ładująca jest umieszczona dokładnie za etykietą (Rys. 2).

Rys. 2.—Konwencjonalny system IML ma zamontowaną ładowarkę na końcu ramienia robota.

Punkty emitujące prąd zwykle są umieszczone z tyłu etykiety, w odległości ok 2,5cm (nie dotykają jej). Kiedy robot umieszcza etykietę na przeciw formy prąd jest załączany na około 0.5 do 2 sec. To powoduje umieszczenie ładunku statycznego na etykietce, i jej natychmiastowe przywarcie do uziemionej powierzchni formy. Ssanie jest wyłączane i robot wycofuje końcówkę z formy .

Przy projektowaniu końcówki ładującej, należy brać pod uwagę kilka myśli przewodnich, które pozwolą uzyskać optymalny ładunek statyczny na etykiecie. Przykładowo, jeśli emiter ma być umiejscowiony 2,5 cm za etykietą wszystkie metalowe części końcówki ramienia robota muszą być uziemione i oddalone od niego o co najmniej 3,8 cm.. Metal w odległości bliższej niż ta może przejąć część pola elektrycznego generowanego przez emitery. O spowoduje, że etykietka nie będzie tak naładowana jak powinna.

Jeśli emitery mają być zamontowane na płytce, która również pełni rolę dyszy ssącej, płytka musi być zrobiona z nie przewodzącego materiału, takiego jak polietylen, PTFE, PVC, UHMW-PE, lub akryl. Każdy komponent umieszczony przy ładowarkach musi być wykonany z nie przewodzącego prądu materiału, o ile tylko nie zmniejsza to znacząco wytrzymałości ramienia czy też integralności konstrukcji. Każdy element przewodzący prąd musi być bezwzględnie uziemiony.

Dostępne są dwa typu jednostek ładujących: posiadające ograniczenie natężenia prądu i tego ograniczenia nie posiadające. Jednostki z ograniczeniem są produkowane jako proste sztabki lub indywidualne moduły emitujące pole elektryczne. Zawierają oporniki podłączone szeregowo do wysokiego napięcia. Korzyścią takiego rozwiązania jest fakt, że nie wytworzy ono łuku gdy ładowarka zbliży się za blisko do metalowej części. Oczywiście gwarantuje to również wysoki stopień bezpieczeństwa, jeśli ktoś z personelu dotknąłby naelektryzowaną końcówkę.

Łuk to tak zwane wysokonapięciowe przebicie łukowe, zwykle pokazujące się jako jasny błysk biegnący od emitera do powierzchni przewodzącej prąd- przykładowo powierzchni formy. Pojawia się wtedy, gdy emiter, który nie ma oporników jest zbyt blisko powierzchni formy lub gdy ustawione napięcie jest zbyt wysokie. Energia wysokiego napięcie powietrza, które jest pomiędzy emiterem a uziemionym metalem, powodując pojawienie się łuku. Wystąpienie takiego łuku może spowodować powstanie dziurek w formie i zakłócić częstotliwość radiową (RFI), co z kolei może mieć zły wpływ na mikroprocesory sterujące prasą lub robotem.

Emiter z opornikami ma ograniczenie ilości prądu, która może być z niego pobrana i chroni przed wystąpieniem efektu łuku. Z tego też powodu bardzo zalecane jest zastosowanie rozwiązań z opornikami.

Bardzo ważne jest również to, by kabel doprowadzający wysokie napięcie do emitera był zamocowany wzdłuż ramienia robota, w taki sposób, by miła pewne luzy i umożliwiał swobodne przemieszczanie się ramienia. Za wszelką cenę należy unikać wszelkiego rodzaju fizycznego napięcia kabla. Kabel bezwzględnie musi podlegać cotygodniowej kontroli pod kątem otarcia izolacji, pęknięć itp.

Prosta metoda ładowania

Użycie zamontowanej na ramieniu ładowarki to uproszczona metoda. Wymaga relatywnie niewielkich modyfikacji ramienia robota i jest łatwa do zastosowania. Może z powodzeniem być stosowana do różnych kształtów i rozmiarów dysz ssących .

Ten sposób ładowania sprawdza się do prawie wszystkich filmów (materiałów, z jakich zrobiona jest etykieta) i do relatywnie gładkich, nieskomplikowanych powierzchni.

W tym procesie ładowania robot pobiera etykietkę z magazynka, ustawia ją na przeciw ładowarki (tylną powierzchnią do ładowarki), włącza ładowanie. Etykieta znajduje się w polu elektrycznym i przejmuje ładunek elektryczny. Robot umieszcza etykietę we właściwym miejscu formy, wyłącza ssanie i wycofuje się. Etykieta, dzięki ładunkowi elektrostatycznemu ściśle przylega do powierzchni formy.

Niekiedy etykieta nie chce gładko schodzić z dyszy ssącej, co może powodować jej niewielkie przesunięcia w formie. Dzieje się tak ze względu na niewielkie ładunki elektryczne, które mogą się gromadzić na końcówce dyszy ssącej. Aby temu zapobiec można zamontować sztabkę- statyczny neutralizator na drodze robota pomiędzy ładowarką a magazynkiem etykiet. Za każdym razem gdy robot będzie wracał po etykietkę powierzchnia dyszy ssącej będzie neutralizowana. Również minimalizacja średnicy dyszy ssącej, a co za tym idzie powierzchni na którą dział pole elektryczne, może pomóc w zażegnaniu problemu.

Uchwyt ramienia robota wymaga uziemionego przewodnika, np. metalowej płytki. Powierzchnia przewodząca musi być przynajmniej tak duża jak etykietka i zamontowana 0.64cm do 1,27cm bezpośrednio za etykietą. Dysza ssąca musi mieć kanaliki o takiej średnicy, by miały one wystarczającą moc by utrzymać etykietę i uchronić ją od ześlizgnięcia się i dotknięcia uziemionej części przewodzącej płytki.

Tak jak już wspomniano- wszystkie przewodzące prąd części ramienia muszą być uziemione, nie powinny też mieć ostrych kształtów (mieć zaokrąglone krawędzie i kąty).

Kluczowe własności etykiety

Fizyczne i elektryczne własności etykiety są kluczową sprawą jeśli ma zostać zastosowana elektrostatyczna metoda ‘mocowania’ etykiet do formy. Powierzchnia etykiety, którą ma ona przywierać do formy musi być dobrym izolatorem, by dała się dobrze naelektryzować. Idealnie byłoby gdyby opór właściwy materiału etykiety wynosił 1012 om/m2 lub więcej. Im większy opór tym łatwiej naelektryzować etykietę. Jeśli ładunek nie będzie przejęty przez etykietę i utrzymany przez nią podczas kontaktu z formą – przyczepność zostanie utracona i etykieta zsunie się z właściwej pozycji. Do pomiaru oporności materiałów służą specjalne urządzenia, dostępne na rynku.

Jeśli w etykiecie używane są przewodzące prąd tusze, powłoki, folie muszą się one znaleźć na tylniej stronie etykiety (na tej, która nie ma bezpośredniego kontaktu z formą). W takim wypadku należy zastosować ładowarki zewnętrzne, nie umieszczone na ramieniu robota, tak, by punkty ładujące i wytwarzane przez nie pole elektryczne znajdowały się od tej strony etykiety, która ma styczność z formą. Jeśli ładowarka zostanie zamontowana za etykietą (od strony materiałów przewodzących prąd)- etykieta nie zdoła przejąć wystarczającej ilości ładunku i nie przywrze do formy.

Kilka uwag: naładowana folia lub powłoka przewodząca w większości przypadków spowoduje powstanie łuku elektrycznego z chwilą zetknięcia z powierzchnią formy, ze wszystkimi jego konsekwencjami, opisanymi uprzednio w niniejszym artykule.

Inne własności etykiety takie jak jej tekstura, grubość, również mają wpływ na jej przyleganie. Również tekstura na formie wtryskowej może zmniejszać zdolności przylegania etykiet.

Najlepszym rozwiązaniem w przypadku metody elektrostatycznej jest zastosowanie cienkich, nie teksturowanych etykiet o dobrych własnościach elektrostatycznych i formy wtryskowej, która również nie ma tekstury. Należy jednak pamiętać, że przy wyborze metody pod rozwagę trzeba wziąć również inne warunki, takie jak: temperatura wtrysku, kompatybilność polimeru z materiałem, z którego wykonana jest etykieta, przepływ materiału w trakcie wtrysku i rozmieszczenie gniazd w formie. Aby zaoszczędzić sobie dużo kłopotów i czasu zalecane jest skonsultowanie się i skorzystanie z doradztwa doświadczonej firmy dostarczającej etykiety do IML.




Liczba wyświetleń tego artykułu: 15562

Artykuł pochodzi ze strony: www.Narzedziownie.pl
© 2005 - Galactica Sp.j.