Выбор плёнки для термоусадочной слив этикетки и об экологичности

[PackAudit&Consulting]

Ниже общая теоретическая информация по материалам для термоусадочных слив этикеток.
Термоусадочные слив этикетки обладают наибольшей степенью усадки (до 70-80%), поэтому преимущественно используются для покрытия всей поверхности тары (full body). Могут быть изготовлены из нескольких видов пленки, ПВХ, ПЭТ, ОПС (ориентированный полистирол).
Процент усадки пленки зависит не только от свойств каждого материала, но и от коэффициента растяжения в поперечном движению полотна направлении (TDO) - в процессах выдува таких пленок они подвергаются значительной вытяжке (в поперечном направлении).
При нанесении на тару, при нагревании в туннеле материал расслабляется и стремится сжаться до формы состояния, которую он имел до ориентирования при выдуве. Это свойство называют «памятью полимера».
В зависимости от материала коэффициент растяжения (TDO) находится в пределах 3-6. Для устранения так называемой «улыбки» в нижней части емкости, на которую усаживается этикетка, применяется (MDO) — ориентация пленки в машинном направлении с коэффициентом 1,1-1,2.
Для склеивания в рукав используются растворители (ТГФ, диоксолан и др.).

Чтобы выбрать плёнку, оптимально подходящую для конкретной сферы применения, поставщик должен получить от заказчика и оценить следующие информацию и факторы.
1) Чертёж-форма контейнера, в т.ч. чтобы понять перепад от основания тары к узкому горлышку и другие выступы.
2) Планируемая скорость этикетирования = усадки, чтобы оценить пригодность плёнки с учетом рабочего временного интервала и начальной температуры.
3) Жёсткость стенок тары – чтобы определить пределы усилия усадки; в т.ч. при необходимости формирования мультиупаковок.
4) Необходимость химической устойчивости для использования на средствах бытовой химии.
5) Требования по прозрачности, глянцу, матовому эффекту и др. требованиям к дизайну.
6) Отношение к возможности переработки.
В приложенном файле Вы сможете найти ценную практическую информацию и узнать о производителях плёнок, отличительных свойствах материалов, а также увидеть их коммерческую кодировку. Зачем знать кодировку? Всегда лучше узнать у поставщика, какую именно плёнку он везёт вам на тестирование при запуске нового продукта. Если не подойдёт, то с другим поставщиком, возможно, не стоит повторять тест на той же плёнке.

Применение ПВХ или ПЭТ пленки при изготовлении термоусадочной этикетки напрямую зависит от геометрии контейнера, т.к.ПВХ и ПЭТ пленка отличаются друг от друга разным процентом усадки. Процент усадки пленки - величина, на которую пленка способна усаживаться (стягиваться) в горизонтальном направлении.
Для абсолютного большинства применений достаточно усадки в 60%. И только 5-7% емкостей (бутылок) сложной конфигурации требуют более высоких показателей усадки. Основная точка для оценки усадки — 90°С.
ПВХ позволяет термоусадочной этикетке усаживаться на большинство представленных на рынке контейнеров бутылочного типа и обладает большим сроком хранения, дёшев, но менее экологичен. Поскольку усадка полимеров происходит по направлению обработки, у пленок ПВХ возможно некоторое сморщивание в верхней и нижней части тары.
ПВХ характеризуется низкой устойчивостью к химическому воздействию, поэтому редко используется для бытовой химии.

В том случае, если контейнер имеет сложную форму с резкими перепадами размеров, радиусов и разнообразными выступами и углублениями, термоусадочную этикетку на бутылку целесообразно производить из пленки ПЭТ, т.к. процент усадки ПЭТ пленки больше чем у ПВХ. Разновидности:
ПЭТГ (гликоль модифицированный. Пленка с самыми высокими характеристиками глянца и прозрачности, температурной и химической устойчивости, а также с самой высокой способностью к усадке до 75-80%, что обеспечивает охват даже самых узких горлышек и широких оснований тары. Легко утилизируется с ПЭТ-бутылками. ПЭТГ наименее мягкая пленка с самым высоким усилием усадки, поэтому она наилучшим образом подходит для жесткой тары и промо мультиупаковки и не подходит для контейнеров с облегчёнными стенками.
Она имеет очень высокую скорость усадки, вследствие чего рабочий временной интервал достаточно короткий и возможностей некоторых туннелей может оказаться недостаточно, не планируйте, что замена на этот материал пройдёт просто.
Разработка ПЭТГ-НВ предоставляет более широкие кривые усадки при меньшем усилии и в процессе усадки растягивается в направлении обработки, что устраняет эффекты сморщивания в верхней и нижней части тары.

Ориентированный полистирол (ОПС), как и ПЭТГ обеспечивает растяжение в направлении обработки (по горизонтали), что устраняет дефекты сморщивания в верхней и нижней части тары. Эта мягкая пленка обладает высокой прозрачностью и очень низким усилием усадки, благодаря этому она отлично подходит для мягкой, тонкостенной тары. Возможность усадки пленки достигает до 70% при этом скорость усадки низкая, поэтому она идеально подходит для тары, имеющей уникальную сложную форму. Повышенный интерес в Странах Азии.
Низкое усилие усадки не позволяет использовать её для мультипаков. Эта пленка наименее устойчива к условиям окружающей среды, поэтому требует особо аккуратного обращения при хранении, доставке, печати и формировании.
Естественно, не подойдёт для высокоскоростных линий.
https://multipack.by/ru/produkcii/plenka-termousadochnaya.html

ПЛА (полилактид)
Экологические недостатки традиционных полимерных плёнок дают шанс развитию современных биоразлагаемых полимеров. Декларируется, что альтернативные полимеры подвержены биохимическому распаду в течении нескольких месяцев при нахождении в бактериальной среде, не создавая экологических проблем. PLA (polyacitic acid), является классом алифатических полимеров, получаемых при полимеризации молочной кислоты, изготавливаемой путем ферментации сахаров из зерновых культур, в частности кукурузы, или другой биомассы, т.е. это полностью биоразлагаемая пленка, получаемая из ежегодно возобновляемых ресурсов.
Обладает высокой прозрачностью и коэффициентами усадки до 75%.
Не развита, т.к. поставщиков данной пленки мало, а дефицит ведёт к завышенной цене. Не стабильна в работе, может потемнеть и стать ломкой.

TPE – это неопрен, разновидность синтетического каучука, прочный, легкий, эластичный и устойчивый к износу материал. Основная функция – изоляция охлаждённых напитков. Это инновационный и очень редкий материал от компании Celtheq Industries.

____________________________________________
После выбора типа используемой пленки необходимо подобрать её толщину, ведь это также отразится на цене. Толщина плёнки для закупщика означает баланс между соотношением степени жесткости и затратами. Обычно используется пленка толщиной от 40 до 50 микрон, однако ведутся изыскания для достижения меньших толщин при сохранении всех необходимых свойств (до 25мкм).

P.S. Прямая печать на бутылке в последнее время серьезно усовершенствовалась и теперь может конкурировать с термоусадочными рукавами за счет более сложной графики с высоким разрешением. Рост объемов прямой печати на бутылках сдерживается двумя проблемами: доступностью принтеров и невозможностью печати на емкостях сложной конфигурации.

[admin]

Японская компания Osaka-Gunze Limited сообщила о том, что в 2023 г. компания выпустит на рынок экологически чистую термоусадочную пленку «GEOPLAS® HCT3» с содержанием вторично переработанных полимеров. Плёнка представляет собой многослойный продукт из полистирола/полиэтилентерефталата, в котором используется переработанное химическое сырье (30%) с подходом баланса массы. Толщина плёнки «GEOPLAS® HCT3» составляет 35 мкм (может использоваться с автоматическими машинами для нанесения термоусадочных этикеток).
_____________________________________________
Погружаемся в технологические детали для вторичной переработки с Павлом Колесниковым, заместителем генерального директора по науке и инновационной деятельности компании «Мультипак» (РБ)
Рассмотрим, на основе каких пленочных материалов может быть произведена термоусадочная этикетка.
ПВХ. Молекула данного пластика включает 3 химических элемента: углерод-водород-хлор (С-H-Cl). Плотность материала — 1,37 г/см3, усадка до 60%. Это дешевый и прочный материал, обладающий высокой стойкостью к разрыву после прокола, но при этом он легко прокалывается. При нагреве ПВХ выделяет вредные вещества, а при охлаждении становится хрупким. ПВХ препятствует потоку переработки бутылочного ПЭТ, так как тонет вместе с бутылочными ПЭТ-хлопьями и сам в большинстве случаев рециклингу не поддается. Доля на рынке термоусадочной этикетки составляет 43%.

ПЭТГ (ПЭТ, модифицированный гликолем). Плотность — 1,34 г/см³, усадка до 80%. Препятствует потоку переработки ПЭТ, так как тонет вместе с ПЭТ-хлопьями. Ввиду отличий от ПЭТ по параметрам сушки — ПЭТ сушится при 150 °С в течение 2 ч, а ПЭТГ при температуре 60 °С в течение 4 ч — при попытке сушить данный материал вместе с ПЭТ он собирается в комки, желтеет, и вся партия вместе с ПЭТ отправляется на свалку. Но, как это ни парадоксально, в настоящий момент применение ПЭТГ для изготовления термоусадочной этикетки является самым быстрорастущим сегментом по сравнению с другими материалами. ПЭТГ постепенно забирает доли рынка, на которых ранее безраздельно господствовал ПВХ. Доля ПЭТГ составляет уже 37%, в то время как доля доминировавшего ранее ПВХ уменьшилась до 43%.

ОПС (ориентированный ПС). Производится из специального стирольного блок-сополимера (СПС), предназначенного для производства термоусадочной пленки для рукавной этикетки. Плотность — 1,04 г/см³, усадка до 70%. Препятствует потоку переработки ПЭТ, так как тонет вместе с бутылочными ПЭТ-хлопьями, хотя сама этикетка может перерабатываться методом пиролиза или растворения в сольвенте.

Полиолефины, в том числе ПЭНП и ПП, и СОС (циклический олефиновый сополимер, циклоолефин). Плотность ПП — 0,90 г/см³, усадка до 60% или без усадки вообще (так называемая этикетка wrap-on из БОПП). Плотность ПЭНП — 0,92 г/см³, усадка до 60%. Плотность СОС — 1,01 г/см³, усадка до 65%. В производстве пленки для этикеток COC соэкструдируется с ПП или ПЭНП для достижения плотности 0,93-0,95 (рассчитан на последующую печать). Полиолефины применяются для производства всплывающих этикеток. Эти материалы не препятствуют потоку переработки ПЭТ, поскольку легко отделяются от бутылочных ПЭТ-хлопьев, которые на этапе флотации тонут, а хлопья этикетки всплывают и удаляются.
Примером полиолефиновых этикеток могут являться изделия от таких лидеров рынка, как CCL Industries и Taghleef Industries.
В 2017 году крупнейший производитель БОПП-пленок Taghleef Industries Inc. при участии TOPАS представила полиолефиновую этикеточную пленку SHAPE 360TM, которая является прозрачной и плавающей, с усадкой до 65% (одобрена к применению APR еще в 2017 году).

Этикетки из полиолефинов и СОС
В настоящий момент сама этикетка из полиолефинов практически не перерабатывается, а отправляется на сжигание или свалку. Тем не менее многие считают «плавучее» решение идеальным, ссылаясь на универсальность технологии, и каждый переработчик вторичного сырья может применять ее без установки дополнительного оборудования.
Этикетки из полиолефинов всплывают на поверхность на стадии промывки хлопьев, что облегчает разделение материалов этикетки и ПЭТ-бутылки. Однако и в этом очевидном и простом процессе для печати могут быть использованы «тяжелые» краски, которые сверху дополнительно покрываются лаком и скользящим (слип) агентом, что может привести к увеличению плотности материала (выше 1,0 г/см3), и тогда этикетка утонет.
Негативный сценарий продолжается, поскольку тонущие этикетки несут с собой краски, которые, выделяясь в раствор, становятся причиной, во-первых, потери прозрачности хлопьев, а во-вторых, образования комков. В обоих случаях страдает получаемое вторичное сырье. В этом случае плавающая этикетка выступает в качестве загрязнителя в процессе восстановления ПЭТ-хлопьев.
Кроме вышесказанного, к негативным факторам, препятствующим расширению применения полиолефиновой этикетки, могут относиться следующие:
— низкая и нестабильная усадка: для достижения 65% усадки может потребоваться температура выше 120-140 °С, которые не каждый нагревательный тоннель в оборудовании может обеспечить;
— низкое значение жесткости: при печати может растягиваться, в результате чего совмещение меток при нанесении рисунка на пленку вызывает большие сложности и приводит к образованию брака печати;
— необходимость добавления (для сглаживания негативного влияния факторов, указанных выше, повышения жесткости, прозрачности и степени усадки) в рецептуру необходимо добавлять СОС, который, во-первых, дорог (5 евро/кг), и, во-вторых, на рынке упаковки присутствует в очень малом количестве, так как востребован в медицине благодаря химической стойкости и прозрачности, сравнимыми со свойствами стекла. В настоящее время 20 тыс. т СОС выпускается на заводе TOPAS COC Plant в Оберхаузене (Германия).

Один из мировых лидеров на рынке производства термоусадочных этикеток компания CCL Label разместила на рынке плавающую этикетку EcoFloat™, которую ее представители называют экологически безопасным упаковочным решением. Теперь известный австрийский молочный бренд NOM (Niederoesterreichische Molkerei) продает молоко в литровой ПЭТ-бутылке от Alpla, изготовленной из 100% вторичного ПЭТ (rПЭТ) с этикеткой от CCL, не препятствующей вторичной переработке. Целью такого решения стало стремление к снижению выбросов CO2 за счет использования переработанных материалов, а также желание большей общественной поддержки и вовлеченности в экономику замкнутого цикла.
сРЕТ (кристаллизуемый соплиэфир). Плотность — 1,3 г/мм³, усадка больше 60%. При использовании смываемых красок и клея не препятствует потоку переработки ПЭТ, поскольку сушится и перерабатывается вместе с бутылочными ПЭТ-хлопьями, повышая выход качественного вторичного сырья на 3-5%.
Примером материала является производимые компанией Eastman сРЕТ торговые марки EmbraceТМ, Encore Renew-35 copolyester, EmbraceТМ, Encore Renew-50 copolyester. Bonset America Corporation, производитель термоусадочной пленки для рукавной этикетки под торговой маркой Bonpet Renew, является одной из компаний, предлагающих пленку из сPET на рынке этикетирования. Новые марки пленок обладают теми же характеристиками, что и традиционные пленки ПЭТГ, но их главным преимуществом является возможность вторичной переработки вместе с ПЭТ-тарой.
Термоусадочные этикетки из сРЕТ могут успешно перерабатываться в рамках механических процессов переработки ПЭТ-бутылок, и изъятие их из потока переработки не требуется. Таким образом, пленка, изготовленная из кристаллического ПЭТ (сРЕТ), упрощает процесс переработки, сокращает количество отходов и повышает выход вторичного ПЭТ.
Пленка Bonpet Renew, как и другие на основе кристаллизуемого ПЭТ — это лишь часть решений, касающихся термоусадочной этикетки для ПЭТ-емкости, пригодной для переработки. Не менее важен правильный выбор и использование в процессе печати этикеток смываемых красок, удаляемых грунтовки и клея, марки которых одобрены APR или ЕРВР.
Смываемые краски и клеи, используемые в процессе печати и изготовления рукава, разработаны для полного отделения краски и грунтовки от пленки. Частицы, которые при этом образуются, имеют достаточно большой размер, чтобы их можно было легко удалить из ванны при фильтрации, не вызывая окрашивания хлопьев. В противном случае так называемый процесс bleeding («кровоточение»), то есть неконтролируемый переход части краски в раствор и, соответственно, на хлопья, может испортить качество вторичного ПЭТ.
Невыполнение хотя бы одного из условий (необходимая кристалличность материала, смываемость красок и клея, отсутствие просачивания красок в раствор) может привести к потере прозрачности и цвета у восстановленного вторичного ПЭТ. Причиной такого провала является наличие остатков краски, которые переносятся хлопьями в течение всего процесса, либо окрашивание хлопьев красками, которые просочились в раствор каустической соды в промывочной ванне.

Резюмируя использование различных материалов для производства термоусадочной этикетки, можно сделать выводы:
— ПВХ продолжит сдавать свои позиции на рынке в пользу ПЭТГ из-за проблем, связанных с переработкой и экологичностью, о чем свидетельствует включение поливилхлорида в список ненужных и проблемных материалов для этикеток, которые должны быть ликвидированы к 2025 году в США (US Plastics Pact) и Европе (Фонд Эллен Макартур, Ellen MacArthur Foundation — EMF);
— полиолефины и ПС по-прежнему будут использоваться в менее востребованных областях и в гораздо меньших объемах;
— ПЭТГ, несмотря на то, что материал портит поток переработки бутылочного ПЭТ, и невзирая на уже принятые в ряде мест (например, в штате Калифорния, США) запреты на его использование для производства рукавной термоусадочной этикетки, нарастит свою долю на рынке, и, по всей видимости, эта тенденция сохранится до постепенного перехода на сРЕТ;
— кристаллизуемый ПЭТ (сРЕТ), наравне со всячески продвигаемой полиолефиновой этикеткой, будет набирать обороты и доберется, наконец, до Европы. По всем прогнозам, доля сРЕТ на рынке будет расти, формула материала будет совершенствоваться, технология использования развиваться.
Первый тренд — применение всплывающих этикеток, которые легко отделяются на стадии флотации в промывочной ванне от бутылочных ПЭТ-хлопьев, гарантируя высокое качество вторичного ПЭТ. При этом сама этикетка либо сжигается, либо отправляется на свалку. Данный вид этикетки может изготавливаться из любого доступного термоусадочного материала с плотностью меньше плотности воды (то есть <1,0 г/см3).
Второй тренд — расширение применения этикеток, изготовленных из сPET, при обязательном использовании специальных смываемых в растворе каустической соды при температуре 80 °С красок и клея. В этом случае этикетка перерабатывается вместе с ПЭТ-хлопьями, увеличивая выход ценного продукта в виде восстановленного прозрачного ПЭТ в среднем на 5%.
Эти два тренда конкурируют друг с другом и имеют своих последователей.
Между этими двумя направлениями «балансируют» термоусадочные этикетки, изготовленные из ПЭТГ, ПВХ или ПС. Они будут по-прежнему использоваться, но до тех пор, пока государство не применит административный ресурс для их полного запрета, или же, наоборот, получат вторую жизнь, когда технологии позволят полноценно включить их в экономику замкнутого цикла и запрет будет забыт навсегда.
Скорее всего, будут разработаны методы удаления этикетки с целой бутылки без установки дополнительного оборудования или, например, появятся клеи, которые позволят переработчикам удалять этикетку с бутылки во время первичной мойки, а ценный продукт, полученный после дробления без присутствия этикетки в виде бутылочных ПЭТ-хлопьев будет отличаться высоким качеством.