Состав и основные разновидности клеев
Клеи — природные или синтетические вещества, применяемые для соединения материалов за счет образования адгезионной связи клеевой пленки со склеиваемыми поверхностями.
По физическому состоянию (при температуре 20 С) клеи делятся на жидкие и твердые. Жидкие клеи наиболее часто используются при изготовлении самоклеящихся материалов. Они состоят из адгезива, растворителя или диспергирующей среды, а также включают различные добавки, модифицирующие свойства адгезива. Твердые клеи состоят из термоплавкого адгезива и добавок.
В современных самоклеящихся материалах используются органические клеи на основе акриловых полимеров или каучуков.
Акриловые полимеры относятся к термопластам. Они отличаются очень хорошими адгезионными свойствами, светостойкостью, химической стойкостью, стабильностью свойств во времени и высокой прозрачностью. Акриловые полимеры полярны, поэтому, согласно молекулярной теории адгезии, должны хорошо склеивать полярные материалы, например стекло или полиамид.
Натуральные и синтетические каучуки характеризуются высокой эластичностью и худшей по сравнению с акриловыми полимерами светостойкостью. Каучуки неполярны, поэтому должны иметь высокую адгезию к неполярным материалам, например к полиэтилену и полипропилену.
Большинство клеев, использующихся в современных самоклеящихся материалах, представляют собой водные дисперсии. После нанесения клея на подложку вода в процессе сушки испаряется. Органические растворители по причине их экологической опасности в последнее время в состав клеев не включаются.
Сравнительно недавно были разработаны УФ-отверждаемые акрилатные клеи. Входящая в их состав фотополимеризующаяся композиция отверждается под действием УФ-излучения. Акрилатные УФ-клеи характеризуются наилучшей по сравнению с другими видами клеев химической и физической стойкостью.
Каучуковые термоплавкие клеи используются сравнительно редко. Для нанесения на подложку термоклей расплавляется. К достоинствам подобных клеев относится хорошая адгезия к влажным поверхностям, а к недостаткам — низкая технологичность нанесения на подложку и низкая стойкость к высоким температурам.
Клеи наносятся на полотно контактным или бесконтактным способом, после чего водно-дисперсионный клей термически высушивается, акрилатный УФ-клей отверждается в результате облучения УФ-светом, термоклей затвердевает в процессе охлаждения.
Адгезионные свойства клеев
Адгезионные свойства клея являются главной его технологической и эксплуатационной характеристикой. Для оценки величины адгезии служат тестовые методики, разработанные FINAT (см. врезку «Тесты для оценки параметров клеевого слоя»).
Адгезия клея к подложке должна позволять с незначительным усилием (без разрыва) отделять от подложки этикетку и облой, однако ее величина должна быть достаточной для удержания этикетки до ее принудительного отделения.
По относительной величине адгезии к этикетируемому материалу клеи делятся на съемные и постоянные (перманентные).
Съемный клей характеризуется более высокой адгезией к этикетке, чем к этикетируемому материалу, а также высокой когезией. Величина адгезии съемного клея к этикетируемому материалу должна быть также согласована с прочностью этикетки на разрыв. Благодаря этому возможно удаление наклеенной этикетки без повреждения товара или его упаковки, клеевого слоя и самой этикетки. После этого этикетка может быть переклеена на другой товар. Этикетка со съемным клеем прилипает к этикетируемому материалу, после чего не должно происходить значительных изменений адгезии.
Постоянный клей обеспечивает устойчивое соединение этикетки с поверхностью товара или его упаковки. При попытке удаления этикетки обычно происходит ее разрыв или разделение клеевого слоя. Для постоянного клея характерна очень высокая адгезия и к материалу этикетки, и к поверхности товара или его упаковки, а также высокая когезия. При применении постоянных клеев процесс приклеивания этикетки включает два этапа: прилипание и закрепление. В процессе закрепления адгезия клея к поверхности, на которую нанесена этикетка, должна достигнуть максимального значения.
При работе с высокоскоростными этикетировочными линиями очень важно иметь возможность оперативного исправления ошибки при наклейке этикетки. Для этого разработаны постоянные клеи, окончательное закрепление которых происходит лишь через несколько часов после приклейки. До этого времени они работают как съемные клеи и позволяют удалять и переклеивать этикетку.
На величину адгезии оказывают влияние факторы, обусловленные особенностями этикетируемых материалов, условиями нанесения этикетки, условиями транспортировки, хранения и потребления товара с нанесенной на него этикеткой.
Влияние на адгезию особенностей этикетируемых материалов
Значительное влияние на величину адгезии оказывают шероховатость, поверхностное натяжение и геометрическая форма этикетируемого материала.
Высокая шероховатость, характерная для дерева, фактурной бумаги, картона, пенопластов, ткани, может существенно ухудшить адгезию. В случае если толщина клеевого слоя незначительна, клей покрывает только вершины макронеровностей и не проникает во впадины. В результате уменьшается площадь контакта клея и поверхности, на которую наносится этикетка.
Для хорошей адгезии поверхностное натяжение клея должно быть ниже поверхностного натяжения этикетируемого материала. В случае если это условие не соблюдается, необходимо повышать поверхностное натяжение этикетируемого материала, например путем его обработки коронным разрядом. Поверхностное натяжение постоянных клеев (в особенности клеев на основе акриловых полимеров) изготовители самоклеящихся материалов понижают путем введения в их состав специальных добавок. Съемные клеи наоборот должны иметь высокое поверхностное натяжение.
При нанесении на поверхности сложной формы или значительной кривизны (например, ампулы, бутылки малого размера) этикетка сильно деформируется. Если материал этикетки достаточно упругий, она будет стремиться вернуться к плоской форме и клеевой слой будет подвергаться высоким нагрузкам. В этом случае предъявляются повышенные требования к адгезионной и когезионной прочности клея.
Необходимо также отметить, что для хорошей адгезии этикеток поверхности, на которые они наносятся, должны быть очищены от пыли, жиров, остатков химических веществ, использовавшихся при производстве товара или упаковки, и т.п.
Влияние на адгезию условий нанесения этикетки
В зависимости от климатических условий этикетируемая поверхность может иметь отличную от комнатной температуру и быть покрыта слоем влаги, что отрицательно влияет на адгезию клея. При низких температурах клей становится тверже, что снижает его адгезионные свойства, в особенности способность к первоначальному схватыванию. При повышенной температуре клей, наоборот размягчается, что ухудшает его когезионную прочность.
При нанесении этикетки на охлажденный товар на его поверхности может конденсироваться влага. Поскольку водно-дисперсионные клеи имеют свойство абсорбировать влагу, их адгезия к влажным поверхностям может быть неудовлетворительной.
Влияние на адгезию условий транспортировки, хранения и потребления товара с нанесенной этикеткой
В процессе транспортировки, хранения и потребления товара на клеевой слой могут воздействовать низкие или высокие температуры, влага, воздух и солнечный свет.
О влиянии пониженных и повышенных температур, а также повышенной влажности на адгезионную прочность клеевого соединения мы уже рассказали. Стоит лишь заметить, что эти факторы оказывают максимальное влияние на адгезию во время приклейки этикетки. Если этикетка наклеена в нормальных условиях и клей успел закрепиться, то влияние отклонений температуры и влажности на прочность клеевого слоя значительно снижается.
Окисление клеевого слоя в результате реакции с кислородом ведет к повышению твердости и ухудшению адгезионных свойств клея. С течением времени этот процесс завершается полной потерей самоклеящимся материалом эксплуатационных свойств. Скорость окисления возрастает при повышении температуры. Клеи на основе акриловых полимеров мало склонны к окислению. Для повышения стойкости к воздействию кислорода каучуковых клеев в их состав вводят специальные стабилизаторы.
Негативное влияние на свойства клеевого слоя, в особенности при использовании прозрачного этикеточного материала, оказывает УФ-излучение. Если акрилатовые клеи характеризуются очень высокой светостойкостью, то светостойкость каучуковых клеев не велика.
Для повышения долговечности самоклеящегося материала необходимо соблюдать правила его хранения (см. врезку «Хранение самоклеящихся материалов»).
Дмитрий Гудилин,
«Мир Этикетки»
Подробнее с ситуацией на российском рынке гибкой печатной упаковки можно познакомиться в отчете Академии Конъюнктуры Промышленных Рынков «Рынок многослойных ламинированных упаковочных материалов в России».
|
