IML-techniek niet alleen interessant voor productie van verpakkingen
J.Düring en Francois Dam.
In-Mould-Labelling (IML) is een krachtige techniek om kunststofproducten te decoreren en/of van informatie te voorzien. IML wordt met succes toegepast bij het spuitgieten van met name verpakkingsproducten, maar is inmiddels niet meer tot deze verwerkingsmethode en productgroep beperkt. Ontwikkelingen in apparatuur, materialen en werkwijze maken het toepassen van IML namelijk ook voor andere producten interessant.
In-mould-labelling of in-de-matrijs etiketteren is al lang niet meer beperkt tot het in de matrijs achterspuiten van relatief kleine stukjes bedrukte folie (labels) tot producten die in de koelkast bewaard worden. In tegenstelling tot de transfertechniek wordt bij IML de drager (het label) wel met het product verenigd. IML kan toegepast worden om het product te verfraaien maar ook om functionele redenen zoals het geven van informatie over de fabrikant, de ingrediënten, een barcode of een recept.
Verwerkingsmethoden
Behalve bij spuitgieten kan IML ook met succes toegepast worden bij extrusieblazen en thermovormen (zie figuren 1, 2 en 3). Door na het persen van een preform een label in de matrijs aan te brengen en vervolgens de perscyclus te voltooien zijn ook thermoharders te decoreren. Het decoreren bij rotatiegieten met behulp van “mould-in graphics” daarentegen is echter een transfertechniek omdat hier de drager niet met het product verenigd wordt.
Toepassingen
Producten die met behulp van IML gedecoreerd worden, zijn voornamelijk te vinden in de verpakkingsindustrie welke zich kenmerkt door grote aantallen en kleine marges. Voorbeelden zijn boterkuipjes, saladebakjes, ijsbakjes, etc. Echter ook duurzamere producten worden met behulp van IML gedecoreerd. Denk hierbij bijvoorbeeld aan bierkratten, speelgoed of transport-trays die meermalig en/of langdurig gebruikt worden en waar dus ook hogere eisen aan de kwaliteit gesteld worden [1].
Folies
Het zijn voornamelijk de polyolefine folies (PP cq. PE) die voor het maken van labels gebruikt worden. Maar ook labels gemaakt van andere thermoplastische folies zoals PC, ABS en PS zijn mogelijk. De PP folies kunnen ook georiënteerd zijn, bijvoorbeeld een OPP of een BOPP folie. Voor een betere hechting van de druk worden de folies veelal van een drukcoating voorzien, zijn geschuimd en/of gevuld. Georiënteerde PP-folies kunnen, omdat ze dunner zijn, door middel van co-extrusie of laminatie samengevoegd worden tot één laminaat, opgebouwd uit meerdere lagen. Deze laminaten zijn in het algemeen gemaakt van compatibele kunststoffen, bijvoorbeeld een OPP/BOPP/OPP laminaat wat een homogeen foliesysteem is. Dit past dan geheel in het kader van het idee van de monoverpakking als ook het bakje van PP gemaakt is. In principe zijn laminaten opgebouwd uit allerlei combinaties mogelijk (heterogene foliesystemen).
Druk
De folies kunnen bedrukt worden volgens de gangbare druktechnieken zoals diepdruk, flexo, offset en zeefdruk. Inmiddels wordt ook gedrukt met combinaties van bovenstaande druktechnieken en zelfs combinaties met heat-transfers zijn mogelijk. Het gebruik van digitale printtechniek verkeert nog in het ontwikkelingsstadium. Inmiddels zijn echter de PO-folies zo goed te bedrukken dat met recht gesproken kan worden van synthetisch papier.
Hechting
Een belangrijk gegeven is de hechting van het label met het substraat. Bij compatibele materialen ontstaat er bij voldoende hoge temperatuur een overgangslaag. Bij het achterspuiten zal namelijk een gedeelte van de achterkant van het label opsmelten en zich mengen met het substraat. Deze overgangslaag zorgt voor een zeer goede hechting. Bij spuitgieten wordt hiervan gebruik gemaakt. Bij extrusieblazen en thermovormen echter is er een onvoldoende hoge temperatuur om een goede overgangslaag te vormen. Een oplossing is dan het gebruik van een adhesief (lijm) dat veelal een laagsmeltend polymeer is (hot-melt). Dit adhesief kan weer via co-extrusie, laminatie maar ook met een drukstap aangebracht worden.
Handling
De handling van de labels in de productie kan geschieden met behulp van een standaard robot die misschien voorhanden maar machinegebonden en relatief langzaam is. Een alternatief is het gebruik van een speciale label handling unit of applicator. Deze is relatief snel en niet machine- of matrijsgebonden. Mogelijk is wel dat de applicator door de matrijsbeweging aangedreven wordt (dwangmatige beweging). De laatste ontwikkeling is het integreren van de handling van de labels in de matrijs. Deze wijze van labelhandling is ook snel, weliswaar niet machinegebonden maar uiteraard wel matrijs gebonden. Per definitie is de aandrijving gekoppeld aan de matrijsbeweging. Wordt bij de labelhandling meestal uitgegaan van losse labels uit een magazijn, een geïntegreerde matrijs biedt de mogelijkheid om ter plekke labels te stansen uit een rol folie (cut-in-place). Hierdoor kunnen labels aangebracht worden die nog dunner zijn. Een ander niet onbelangrijk gegeven is dat de matrijs dan wel eigendom is van de opdrachtgever maar dat de verwerker zelf voor de robot of applicator moest zorgen. Deze discussie is met de komst van de geïntegreerde matrijs afgesloten, want dan is de opdrachtgever de eigenaar.
Arreteren
Het arreteren van de labels in de matrijs kan met behulp van vacuüm gebeuren, maar dit heeft als nadeel dat afdrukken op het product achterblijven. Het is verder niet flexibel ten aanzien van het wijzigen van de labelpositie en eventuele matrijswijzigingen zijn redelijk duur. Een betere mogelijkheid is het elektrostatisch arreteren van de labels in de matrijs. Oorspronkelijk gebeurde dit met pin- en staaf-elektroden. Daarna volgde de ontwikkeling van de plaatelektrode die inmiddels ook 3-D voorgevormd kan zijn [2]. Als laatste wordt genoemd de ontwikkeling van simplified elektrostatisch arreteren waarbij het opladen van de labels buiten de matrijs geschiedt.
IML kan concurreren
Labels kunnen ook een contour hebben en zelfs dubbel gekromde vlakken, voor bijvoorbeeld conische ijsbekers, zijn mogelijk. Producten zoals bakjes zijn tot 5-zijdig (5 losse labels of 1 label in de vorm van een kruis) te decoreren. Ook uitsparingen zoals bijvoorbeeld handgrepen van kratten zijn mogelijk. Het is mogelijk om meerdere labels in één vormholte aan te brengen, maar ook het gelijktijdig aanbrengen van meerdere labels in evenveel holtes is mogelijk. Inmiddels wordt IML ook al toegepast bij etage-matrijzen. IML kan concurrerend zijn met postmould operaties zoals zeefdruk, hotstamp en tampondruk maar ook met in-mould transferprinting. Bij het invoeren van IML is de kunststof verwerkingsmethode bepalend voor de wijze waarop het label zal hechten. Folietype en druktechniek zijn met name bepalend voor de kwaliteit van het label. Afhankelijk van de seriegrootte kan een wijze van labelhandling gekozen worden waarbij cut-in-place de meest rationele is voor grote series.
Literatuur
[1] Düring, J.; In-mould-labelling, nu ook voor duurzame producten. Verpakkingsmanagement (1997) 6, blz. 39.
Figuur 1: IML bij spuitgieten Figuur 2: IML bij extrusieblazen Figuur 3: IML bij thermovormen Figuur in kader: voorbeelden van IML
John Düring is werkzaam bij Mercatel Groep BV in Enschede. Dit bedrijf is als industrieel adviesbureau op het gebied van kunststoftechnologie bij In-Mould-Labeling betrokken, in het kader van (voor-)studies, implementatie en oplossen van problemen.