Дизайн и технология полиграфического и упаковочного производства 157 УДК 541.64:539.2:532.64 ЛОКАЛЬНАЯ МОДИФИКАЦИЯ ЗАПЕЧАТЫВАЕМЫХ ПОЛИМЕРНЫХ ПЛЕНОК ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКИМ МЕТОДОМ Е.П. Черкасов, А.Ф. Бенда Рассмотрены несколько методик термомеханической модификации полимера с использованием оборудования для сварки термопластичных пленок. В основу мето- дик легли разработки методов термомеханической модификации для получения гради- ентных материалов, предназначенных для печати защитных элементов упаковки из термоусадочных пленок Ключевые слова: полимерная термоусадочная пленка, термомеханическая мо- дификация, градиентный материал, локальная термостабилизация, защитные эле- менты упаковки. Защита товара от фальсификации - один из наиболее актуальных вопросов, волнующих сегодня отечественных производителей. В настоящее время существует довольно много способов борьбы с подделками. При этом основным способом идентификации подлинности товара остается индивидуальная упаковка. Целями данной работы являются подбор оптимальных технологи- ческих параметров для получения интервальных термоусадочных ПВХ пленок [1] и получение защитного элемента на упаковке или этикетке из интервальных полимерных пленочных материалов путем локальной тер- мической модификации пленки [2]. В Московском государственном университете печати им. И.Федорова разработаны методы термомеханической модификации поли- меров для получения градиентных и интервальных материалов с различ- ными свойствами, такими как, управляемое и программируемое изменение геометрии плёночных материалов при термообработке в контролируемых условиях [3]. Локальная термостабилизация - способ получения интервального материала путём нагревания (при определённом времени и давлении) от- дельных участков полимерной плёнки с целью создания стабилизирован- ных зон, которые при термоусадке не изменяются в размерах или их усад- ка существенно меньше усадки остальной части материала. Предварительная локальная усадка – способ получения интерваль- ных материалов путем уменьшения размеров отдельных участков плёнки, при нагревании. (Величина усадки таких интервала определяется усадоч- ными свойствами запечатанного полимерного материала и требованиями к итоговому изображению). Оба этих способа предложены для модификации термоусадочных полимерных плёнок и в настоящее время находятся на стадии разработки Известия ТулГУ. Технические науки. 2013. Вып. 3 158 вследствие отсутствия соответствующего оборудования для точного вос- произведения условий термообработки. В данной работе получение лабораторных образцов плёночных ма- териалов осуществлялось с помощью приборов двух видов, предназначен- ных для сварки термопластичных пленок. Импульсный узколокальный аппарат Impulse sealer PFS-200. Нагрев рабочего органа (изолированная плоская проволока из высокоомного спла- ва) осуществляется импульсной подачей напряжения для генерации тепла, интенсивность которой повышается по мере увеличения продолжительно- сти импульса. Конструктивно предусмотрено постоянство давления и де- вять режимов импульсного нагрева, отличающихся длительностью подачи напряжения на рабочий орган и соответственно температурой и временем термообработки. Температура термообработки не является величиной по- стоянной, т.к. увеличивается в момент контакта и уменьшается после пре- кращения импульса. Термостабилизированный локальный нагреватель RDM test equipment. В отличие от импульсного узколокального аппарата, на данном оборудовании все параметры (температура, давление, время) задаются вручную и поддерживаются постоянно в процессе термообработки [4]. Следует отметить, что режимы обработки полимерных термоуса- дочных материалов зависят от химического состава полимера, способа формования и толщины плёнки. Соответственно температура для термо- стабилизации выше температуры локальной усадки. Способы термостабилизации и предварительной локальной усадки рассмотрены на примерах позитивного, негативного вариантов защиты по- лимерных продуктов от подделки путем печати штриховых кодов и так- тильной маркировки этикеток. Для получения позитивного варианта защитного штрихового кода, необходимы термостабилизация выбранного участка пленки и дисторгиро- вание изображения штриховых кодов любого типа. В данном случае речь идет о дисторсии штрихового кода системы QR, точнее о дисторсии его правой половины, которая подвергается рас- тяжению на этапе электронной подготовки оригинала (только при этом ус- ловии штриховой код становится невидимым для сканирующих уст- ройств). Значит, термостабилизации подвергается левая часть образца (рис. 1). Рис. 1. Термостабилизация половины плёночного образца Дизайн и технология полиграфического и упаковочного производства 159 Считывание данного штрих-кода возможно только после термо- усадки полимерного материала. Дисторгированию может подвергаться не только половина образца, но и отдельно взятый элемент. Тогда термостабилизирование должно про- водиться на всей площади полимера, в данном случае для печати штрихо- вого кода (за исключением растянутого фрагмента), что не всегда техноло- гично из-за конструктивных особенностей установки для термостабилиза- ции. В «негативном» варианте защиты дисторсия элементов изображе- ния не требуется. Готовое изображение (штрих-код) на термоусадочной пленке подвергается термической модификации. При получении интервального материала в «негативном» варианте происходит не стабилизация термообрабатываемого интервала, а предва- рительная локальная усадка с уменьшением ширины полимера со штрих – кодом, точнее для отдельно взятого элемента или группы элементов (штрихов, пробелов) на 30 – 50 % (рис. 2). Этой усадки достаточно, чтобы полученное искаженное изображение не считывалось устройствами иден- тификации штриховых кодов без соответствующей термообработки в сво- бодном состоянии, которая является процедурой идентификации подлин- ности упаковки. Рис. 2. Предварительная локальная усадка плёнки под отдельно взятый элемент При локальной усадке группы элементов, находящихся рядом, площадь группы должна составлять не более 20 % от изображения. В про- тивном случае большая площадь усадки неизбежно приводит к необрати- мому короблению и порче внешнего вида образца. Нагревательный элемент должен соответствовать размеру обраба- тываемого участка на пленке, а давление при контакте нагревательного элемента и оттиска должно быть оптимальным. При высоком давлении об- рабатываемая зона стабилизируется, что неприемлемо. При низком давле- нии в зоне контакта появляется утолщение, что также приводит к потере качества. Известия ТулГУ. Технические науки. 2013. Вып. 3 160 После термоусадки соотношение размеров штрихов и пробелов, а также расстояние между ними восстанавливаются, штрих-код становится видимым для сканирующих устройств [5]. Для получения тактильного эффекта обязательно наличие полимер- ного интервального термоусадочного материала с термостабилизирован- ными зонами. Печатное изображение на таких пленках носит характер скорее эстетический, нежели защитный. Запечатывание материала может производиться как до, так и после его модификации. После полной усадки на таре термостабилизированные интервалы образуют «волну» - локальное коробление пленки. Эффект локального коробления, обусловлен сопротивлением тер- мостабилизированных узких интервалов, усадке всего остального материа- ла. Проявление тактильных меток (рис. 3) происходит в том случае, ес- ли зоны модификации расположены под углом 900 (т.е. перпендикулярно) или 450 к направлению ориентации. а б Рис. 3. Тактильные метки, полученные локальной термообработкой под разными углами: а - 900; б - 450 Профиль тактильной метки может изменяться в зависимости от ее длины, чем короче метка, тем глубже профиль [6]. Методика определения подлинности (идентификации) поли- графической продукции из модифицированных термоусадочных пле- ночных материалов в поляризованном свете. Поляризация света – упо- рядоченность в ориентации векторов напряжённостей электрического и электромагнитного полей световой волны в плоскости, перпендикулярной световому лучу. Поляризатор – устройство, создающее поляризованный свет. Поля- ризатор основан на поляризации электромагнитных волн при их отраже- нии и преломлении, на дихроизме и на двойном лучепреломлении. Дизайн и технология полиграфического и упаковочного производства 161 Дихроизм – (от греч. dichroos – двухцветный) различная окраска одноосных кристаллов в проходящем белом свете при наблюдении вдоль оптической оси и перпендикулярно к ней. Объясняется неодинаковым по- глощением обыкновенной и необыкновенной составляющих световых волн. Двойное лучепреломление – раздвоение световых лучей при про- хождении через анизотропную среду, происходящее вследствие зависимо- сти преломления показателя среды от направления напряжённости элек- трического поля световой волны. Световая волна в анизотропном веществе распадается на 2 волны – обыкновенную и необыкновенную с взаимно перпендикулярными плоскостями поляризации света. Анизотропия – (от греч. anisos - неравный и tropos – направление) зависимость свойств физических объектов от направления [7]. Методика основана на обнаружении локальной неоднородности оптических свойств интервальных полимерных материалов. Определение качества и характера термомеханической модифика- ции посредством поляризации осуществляется при наличии термообрабо- танного полимерного материала и двух поляризаторов. При помещении испытуемой плёнки между двумя поляризаторами (установленными в ре- жим не пропускания света) и поворотом её по часовой стрелке на 450 плёнка приобретает насыщенный синий цвет, означающий присутствие анизотропии в полимере. В зонах же термомеханической модификации плёночный материал окрашивается в цвета от светло-жёлтого до ярко- оранжевого (рис. 4). Это означает отсутствие анизотропных свойств в мес- тах термической обработки. а б Рис. 4. Методика определения качества термомеханической модификации: а - предварительная локальная усадка; б - термостабилизация Градация цвета, определяется визуально или более точно с помо- щью цветовых координат (шкалы цветового охвата) LAB. Показывает ха- Известия ТулГУ. Технические науки. 2013. Вып. 3 162 рактер термомеханической модификации, т.е. ярко-оранжевый цвет гово- рит о термостабилизации (усадочные свойства полностью отсутствуют), о предварительной локальной усадке говорят более светлые тона, чем блед- нее цвет, тем меньше процент усадки. Данная методика находится на стадии доработки. В заключение можно сказать, что нами исследованы возможности применения интервальных полимерных материалов для защиты от фаль- сификации продуктов, получены образцы и разработана методика опреде- ления качества термомеханической модификации. Список литературы 1. Кондратов А.П. Градиентные и интервальные термоусадочные материалы для защиты полиграфической продукции от фальсификации / Известия вузов, ср. Проблемы полиграфии. 2010. №4. С. 57-63. 2. Управление прозрачностью / А.П. Кондратов [и др.] // Известия вузов. 2012. №3. С 62-67. 3. Полипропиленовые пленки с механо-оптическими эффектами / А.П. Кондратов [и др.] // Известия вузов. 2012. №3. С 20-32. 4. Черкасов Е.П. Исследование путей модификации структуры и свойств пленок полипропилена для нанесения скрытого защитного изо- бражения путем локального термического воздействия // Вестник МГУП, 2011. №6. 5. Коновалова М.В., Азарова И.Н. Позитивные и негативные вари- анты получения защитных штриховых кодов на интервальной термоуса- дочной пленке при помощи планарных технологий // МГУП им. Ивана Фё- дорова, 2012. 148 с. 6. Интервальные наномодифицированные полимерные материалы с защитно-информационной маркировкой для изделий и упаковки товаров массового потребления: отчет о НИР: №16.513.12.3022/ М-во образования РФ, МГУП; рук. Кондратов А.П.; исп.: А.П. Кондратов [и др.]. М., 2012. 7. Прохоров А.М. (председатель): Советский энциклопедический словарь: научно-редакционный совет / М.С. Гиляров, Е.М. Жуков, Н.Н. Иноземцев, И.Л. Кнунянц, П.Н. Федосеев, М.Б. Храпченко. М.: Изд-во Со- ветская энциклопедия, 1980. 1560с. Черкасов Егор Павлович, асп.,
[email protected], Россия, Москва Московский государственный университет печати имени Ивана Федорова, Бенда Алексей Фёдорович, д-р хим. наук, проф., зав. кафедрой,
[email protected], Россия, Москва, Московский государственный университет печати имени Ивана Федорова LOCAL MODIFICATION OF POLYMER FILMS, SEAL THERMOMECHANICAL METHOD Дизайн и технология полиграфического и упаковочного производства 163 E.P. Chercasov, A.F. Benda We consider several methods of thermomechanical polymer modification using the equipment for welding thermoplastic films. The methodology laid develop methods for thermomechanical modification gradient materials to be printed security features of shrink film packaging. Key words: polymer shrink film, thermomechanical modification gradient material, the local heat setting, protective packaging elements. Chercasov Egor Pavlovich, postgraduate student, engineer,
[email protected], Russia, Moscow, University of printing arts of a name of Ivan Fedorov Benda Alexey Fedorovich, doctor of chemical science, professor, manager of de- partment,
[email protected], Russia, Moscow, Moscow State University Print name of Ivan Fedorov УДК 771.53 ПРИМЕНЕНИЕ ПОСТОЯННОЙ ЗОНАЛЬНОЙ ПРИПРАВКИ НА АВТОМАТИЧЕСКИХ ПЛОСКОВЫСЕЧНЫХ ТИГЕЛЬНЫХ ПРЕССАХ Н.Е. Проскуряков, Г.А. Ситкевич Рассмотрен способ тестирования тигелей плосковысечных автоматических прессов для минимизации времени приладки штанцформы и выполнения качественной приправки штампа. Ключевые слова: плосковысечной автоматический пресс, время приладки, штанцформа. приправка штампа. Перед любым предприятием, имеющим в своем парке оборудова- ния автоматический плосковысечной пресс, стоит задача минимизации времени приладки штанцформы за счет применения современных техноло- гий [1]. Переналадку пресса на другой тираж можно разделить на три этапа: установка высечной оснастки и монтаж биговальных каналов; настройка самонаклада и проводки листа; приправка штампа. Приправка штампа занимает до 50 % общего времени настройки тиража. Для сложных и насыщенных штампов (более 30 м. на формат А1) время приправки может быть значительно больше и составлять до 80 % от общего времени настройки тиража.