Decoratietechniek kent veel variaties (7)
Drs. Ing. John Düring
Het in de matrijs achterspuiten van soms meerdere, relatief kleine, stukjes folie staat bekend als in-mould-labelling (IML). Het is een krachtige techniek die vooral wordt toegepast bij het spuitgieten van producten voor de verpakkingsindustrie. Grote aantallen en een lage kostprijs zijn hierbij belangrijke randvoorwaarden. Dit is deel 7 in een reeks artikelen over achterspuiten om kunststofproducten te decoreren.
Integratie
In de verpakkingsindustrie worden nog altijd veel kunststof producten post- cq. off-mould gedecoreerd middels directe druk (offset, tampon en zeefdruk), foliedruk en zelfklevende etiketten van papier of kunststof. Het decoreren heeft hierbij behalve een esthetische ook een informatieve reden. De algemene trend is dat steeds meer producten in kunststof verpakt worden. Omdat bij IML het decoreren in de spuitgietstap geïntegreerd wordt, is het met het oog op verdergaande kostenrationalisatie dan ook niet verwonderlijk dat IML in de verpakkingsindustrie succesvol is, met name bij het spuitgieten. Daarbij kan IML bepaalde voordelen hebben boven de conventionele methoden. Bijvoorbeeld als het gaat om producten die in de koelkast of het vriesvak bewaard moeten worden, of als de hechting überhaupt niet voldoende is. Mede door de ontwikkelingen in folie, druktechniek en labelhandling worden steeds meer verwante producten ook via IML gedecoreerd [1,2,3]. Hoewel het principe van IML zich eigenlijk niet onderscheid van folie achterspuiten [3], wordt het toch als een aparte techniek beschouwt. Dit vanwege de specifieke folie, de speciale randapparatuur en additionele eisen voortkomende uit de toepassing.
Folie
Belangrijk was de ontwikkeling van een folie die het mogelijk maakte om deze, naast zeefdruk, flexo- en diepdruk, ook met droge offset te bedrukken voor in-mould labels. Droge offset is namelijk een relatief goedkope wijze van bedrukken met een goede beeldkwaliteit. Het beschermen van de bedrukking kan door het aanbrengen van een laklaag of door het lamineren met een dunne transparante folie. De bedoelde offset folies zijn hooggevulde en verstrekte PP-folies opgebouwd uit één of meerdere lagen. Bij het vulgehalte moet gedacht worden aan gehaltes van wel 40 tot 45 wt%. Door de hoge verstrekking zijn verder micro-vacuoles in de folie geïntroduceerd. Zowel het hoge vulgehalte als de vele micro-vacuoles maken het mogelijk dat de folie net als papier in (droge) offset te bedrukken is. Uit de bedrukte folies worden dan de labels gesneden of gestanst, waarbij het laatste ook op of in de matrijs kan geschieden tijdens de spuitgietcyclus (zie verder). Bij achterspuiten wordt de hechting verkregen door gedeeltelijke opsmelting van het label en het ontstaan van een overgangslaag met het compatibel substraat. Het is echter ook mogelijk om op de folie het label een hot-melt laag aan te brengen die al bij een lagere temperatuur een hechting bewerkstelligt.
Applicatoren
Met een voorhanden standaard robot zijn weliswaar labels uitstekend in de matrijs te positioneren, maar deze robots hebben meestal een te hoge massa-traagheid. Verder is niet altijd een standaard robot voorhanden en aanschaffen van een nieuwe robot, sec voor een IML project, is relatief duur. Als alternatief zijn er speciale handling apparaten of applicatoren ontwikkeld die in staat zijn om, met een minimum verlies aan cyclustijd, meerdere labels tegelijkertijd in de matrijs te positioneren. Nadeel van zulke specialistische apparatuur is wel dat deze niet algemeen inzetbaar zijn. Inmiddels zijn er ontwikkelingen in de machinebouw gaande waarbij de applicator, eventueel met stans- en dispenserfunctie in de matrijs geïntegreerd wordt en mechanisch aan de matrijsbeweging is gekoppeld. Dit in tegenstelling tot een robot of applicator die een separate krachtbron en aansturing hebben. Op deze wijze is het IML productieproces verregaand te optimaliseren.
Elektrostatisch arreteren
Hoewel de labels middels vacuüm in de matrijs op hun plaats gehouden kunnen worden is het toepassen van elektrostatica inmiddels de meest praktische en goedkope oplossing gebleken. Door te kiezen voor elektrostatisch arreteren kunnen namelijk de extra kosten voor het aanbrengen van de vacuüm kanalen uitgespaard worden ingeval een nieuwe matrijs. Dit betekent ook dat invoering bij bestaande matrijzen dan ook geen dure matrijswijzigingen behoeven. Als aanvulling op de bestaande pin en staafelektroden was de ontwikkeling van plaatvormige elektroden verder een belangrijke doorbraak. Deze plaatvormige elektrode kan trapvormig uitgevoerd zijn, uitsparingen hebben en/of gekromd zijn. Hierdoor is het mogelijk om ook zeer complex uitgestanste labels op gekromde of getrapte vlakken in de matrijs te arreteren [4]. Voorheen betekende dit dat er veelal smelt onder het label vloeide of dat het label verschoof. Ter illustratie is in figuur de opbouw van een plaatelektrode geschetst.
Ontwikkelingen
Inmiddels is de toepassing van IML techniek niet beperkt tot het spuitgieten, maar ook mogelijk bij (extrusie-)blazen, thermovormen en zelfs rotatiegieten. Bij de laatste is de folie en de wijze van hechting uiteraard aangepast aan de verwerkingstechniek. Bij spuitgieten zijn het vooral producten van PE en met name PP waar IML toegepast wordt. Echter IML is ook inzetbaar bij het spuitgieten van producten van bijvoorbeeld ABS en PC. Behalve voor verpakkingen van levensmiddelen wordt IML inmiddels nu ook toegepast bij verpakkingen voor huishoudelijke artikelen, cosmetica en farmaceutische producten waar het sterk concurreert met de conventionele verpakkingsmaterialen zoals glas, blik en geplastificeerd karton. Zoals opgemerkt is IML toe te passen bij bestaande producten cq. matrijzen. Hoewel het principe simpel lijkt is het zeker geen makkelijke techniek [2]. Wel één met mogelijkheden en verdere ontwikkelingen.
Literatuur
[1] Düring,J.; In-mould-labelling, nu ook voor duurzame producten. VerpakkingsManagement (1997) 6, blz. 39.
[2] Alberts,P.; IML, simpel of juist niet ? Kunststof en Rubber 52 (1999) 6, blz. 16-20.
[3] Düring,J.; Folie achterspuiten. Kunststof en Rubber 53 (2000) 5, blz. 20-21.
[4] Adolfsen,F.; Statische elektriciteit klemt etiket in matrijs. Kunststof en Rubber 51 (1998) 9, blz. 22-23.