Клеи

Вернуться на Главную

Клейкие вещества нередко встречаются в природе. Например, древесные смолы. Одно из приятных воспоминаний детства – вкусная смола, выступающая на стволах вишневых деревьев, – жевательная резинка времен построения развитого социализма. Но мало кто любит работать с клеями, особенно быстросохнущими. Даже простой канцелярский клеевой карандаш требует большой аккуратности. Совсем другое дело – материалы, которые клеятся сами…

Природные клеи применялись еще во времена фараонов: папирус изготавливался из тростниковых волокон, соединенных составом, приготовленным из муки, своего рода тестом. Кстати сказать, белковая часть муки не зря называется клейковиной. Изобретенная позже папируса бумага также нуждалась в проклейке и подвергается этой операции до сих пор. Хорошими клеящими свойствами обладает не только мука, но и яичный белок, которым веками пользовались для приклеивания сусального золота на иконы, священные книги, резьбу и купола. И только каких-то 60-70 лет тому назад появились первые синтетические клеи (по правилам, множественное число слова “клей” – “клеи”, но в профессиональной среде часто пользуются “неправильной” формой “клея”, при этом слово как бы переходит в разряд терминов).

“Первые чувствительные к давлению клея были на основе натурального каучука с натуральными добавками, растворенными в органических растворителях”, – пишется в справочнике Raflatac по клеям (компания Raflatac одной из первых приступила к разработке и производству материалов с клеями, чувствительными к давлению, – то есть самоклеящихся). Природный каучук добывают из густого сока бразильской гевеи – каучукового дерева. Каучук (латекс), как и крахмал, и коллаген, и альбумин, – природный полимер, вещество, состоящее из высокомолекулярных соединений.

Натуральные, природные клеи были постепенно вытеснены разработанными в лабораториях полимерными клеями, которые получали из мономеров путем химического синтеза. Синтетические полимеры являются основой не только пластмасс, искусственных волокон, резины, лаков и красок, но и целого разряда клеев. Клеящие композиции на базе синтетических полимеров – полиэфирных, эпоксидных, а также изготовленных из феноло-формальдегидных смол и каучуков – отличаются очень высокой прочностью склеивания и стойкостью в различных средах (искусственный каучук – это стирол бутадиен), но клеи на основе каучуков и органических растворителей оказались токсичны и горючи. К тому же они нуждаются в специальных синтетических добавках, повышающих липкость, так как сам по себe каучук недостаточно липкий. Этих недостатков лишены воднодисперсионные клеи, среди которых самыми подходящими для производства самоклеящихся материалов стали акриловые. Акриловые смолы очень липкие и могут использоваться без модификации. К тому же они устойчивы к УФ-облучению. Неорганические клеи – например, силикатные, получаемые из соединений кремния, остаются за рамками этой статьи.

“Акриловые клея на водной основе с добавлением силиконов без содержания растворителя решили многие проблемы, которые возникали при работе с резиновыми клеями на основе растворителя. У нового клея значительно улучшились качества по переработке, характеристики по старению и, конечно, уровень загрязнения окружающей среды, так как опасные растворители больше не использовались при производстве клея”, – рассказывается все в том же справочнике.

Однако нанесение клея стало нелегкой проблемой, так как полимерная эмульсия на водной основе обладает очень слабой вязкостью. У клеев на каучуковой основе и акриловых разная природа: первые обычно имеют хорошую адгезию к неполярным поверхностям типа необработанного полиэтилена или полипропилена, а клеи акриловые полярны и потому особенно хорошо клеятся к полярным поверхностям – таким, как стекло или нейлон. Это приходится учитывать, хотя путем модификации можно изменять показатель адгезии в ту или иную сторону.

В производстве самоклеящихся материалов применяются четыре категории клея: дисперсии на водной основе, дисперсии на основе растворителя, твердые клеи горячего расплава и УФ-модифицированные. После машинного нанесения воднодисперсионного клея вода испаряется при прохождении через специальные сушки. При высыхании клея второй категории растворитель испаряется и по замкнутому циклу возвращается в систему. Клеи горячего расплава не содержат растворителей, они плавятся и выкачиваются в расплавленном виде на подающие валы машины для ламинации, а оттуда под давлением подаются через прессующую форсунку на ламинат. Преимущество таких клеев в хорошей адгезии к влажным поверхностям, а недостаток в легкоплавкости: при сильном нагревании клей просто течет и приклеенная этикетка отваливается. УФ-модифицированные клеи – сравнительно новая разработка. Это твердые акриловые клеи, укрепленные путем
УФ-облучения. Как и клеи горячего расплава, они плавятся и выкачиваются на коатеры (устройства нанесения) в расплавленном состоянии, а после нанесения на материал подвергаются облучению. “Вследствие укрепления под воздействием УФ, клей приобретает улучшенные свойства: устойчивость к химическому воздействию, улучшенную когезию и устойчивость к температурному воздействию. Таким образом, УФ-модифицированные клея сочетают в себе лучшие качества клеев на основе акриловой дисперсии и клеев горячего расплава на каучуковой основе – устойчивость к воздействию воды, химикатов, температуры и УФ”, – сообщает справочник Raflatac.

По типу адгезии клеи делятся на перманентные (постоянные) и съемные. Среди перманентных клеев есть несмываемые и смываемые. “Отклеивающийся” съемный клей был изобретен всего лет тридцать тому назад одним из сотрудников компании 3М Спенсером Силвером. Его коллега Арт Фрай, придумавший бумагу для памятных записок с полоской такого клея “Пост-ит”, сам не ожидал, что этот незамысловатый товар в скором времени войдет в пятерку самых популярных канцтоваров Америки.

А у истоков производства самоклеящихся материалов стоит компания Avery Dennison со штаб-квартирой в Калифорнии (США). Самоклеящийся “сэндвич” изобрел в 1936 году Р.Стэнтон Авери, который создал фирму, запатентовал идею и поставил дело на промышленную основу. Уже в середине 60-х фирма значилась в списках Нью-Йоркской фондовой биржи. Сегодня компания Avery Dennison имеет заводы и офисы в 39 странах, а трудятся там 17400 человек. В прошлом году оборот компании приблизился к 4 миллиардам (при этом она занимает лишь 428 место в списке 500 крупнейших компаний Соединенных Штатов, который публикует журнал “Fortune” ). Европейское подразделение Avery Dennison Fasson Roll, которым руководит Хелен Сондерс, уже не первый год выступает генеральным спонсором московской выставки “Этикетка” и представляет там рулонные самоклеящиеся материалы торговой марки Fasson – бумаги, пленки и специальные материалы, постоянные и съемные клеи , подложки из бумаги или пленки.

Другой крупный производитель бумажных и синтетических самоклеящихся материалов, принимающий участие в московских выставках, – фирма Raflatac, часть корпорации UPM-Kummene. Фабрики Raflatac расположены в Финляндии, Франции, Великобритании, Германии, Испании, Малайзии, Китае, Южной Африке и Австралии. Годовой оборот этой компании свыше 0,5 миллиарда долларов, а число сотрудников более 1500.

Идея, от которой оттолкнулась Avery Dennison, была проста: лицевой материал и слой несохнущего клея кладется на несущий материал, покрытый силиконом. Таким образом, самоклеящиеся материалы относятся к многослойным композиционным материалам (МКМ) и состоят из четырех слоев: поверхностного, клеевого, антиадгезионного и защитного (бумага-основа, лайнер). Однако это самый простой вариант. Слоев бывает до дюжины и больше. В производстве самоклеящихся материалов используются ламинаторы, коатеры (секции нанесения клея), экструдеры (оборудование для производства синтетических поверхностных материалов) и другая техника.

Поверхностный лицевой слой – это чаще всего этикеточная бумага, то есть бумага с односторонней отделкой, специально рассчитанная на приклеивание. “В зависимости от характера отделки лицевой стороны этикеточная бумага бывает машинной гладкости, каландрированной и высококаландрированной, пигментированной, мелованной матовой и глянцевой, двух- и трехкратного мелования, машинного мелования (легкомелованной), литого мелования, а также с фактурным рисунком и тонированной”, – пишет журнал “Мир этикетки”. Ее лицевая сторона может быть какой угодно, а вот оборотная должна обеспечивать равномерное нанесение клеевого слоя и хорошую адгезию с разными поверхностями. Бумаги для самоклеящихся этикеток бывают влагостойкими и невлагостойкими, щелочестойкие и щелочерастворимые. Однако наряду с бумагами и термобумагами все более широкое применение находят и пленки – прозрачные, матовые, металлизированные. Так, один из самых эффектных “золотых” материалов Fasson R100 разработан для косметики и состоит из коричневого суперкаландрированного лайнера – глассина, универсального клея и сложного поверхностного слоя, состоящего из белой чистоцеллюлозной бумаги, алюминиевой фольги и виниловой лаковой пленки.

Выпускаются подобные материалы в листах и рулонах. Чаще всего ширина исходного рулона 100, 150 и 200 см. Для узкорулонных машин его разрезают. По данным “Мира этикетки”, наиболее распространенный способ печати на самоклеящихся материалах, как и на обычных “сухих” этикетках, офсет (45%). Флексографским способом в Европе запечатывается 25%, высоким 20%, всеми остальными еще 10%. Однако наиболее технологично и перспективно изготовление этикеток на узкорулонных флексографских или комбинированных печатно-отделочных линиях с устройствами высечки, тиснения, лакирования, припрессовки пленки, перфорации, биговки.

Бумаги-основы (лайнеры) выполняют несущую и защитную функции и тоже бывают разными. Например, есть крафт уплотненный белый для рулонных материалов, а есть белый прозрачный глассин, специально разработанный для синтетических материалов. Иногда на бумаге-основе также требуется печать – к примеру, логотипа. Тогда берут специальную крафтбумагу-основу с полуглянцевым пигментированным покрытием на внешней стороне. В ряде случаев применяется полностью прозрачная полиэстеровая бумага-основа (на самом деле это совсем не бумага, а пленка). Антиадгезионный слой тоже не так прост, как кажется. На базе силикона разработано не менее 200 формул.

С клеями мы уже в общих чертах познакомились. Чувствительных к давлению клеев имеется порядка 225 разновидностей. Различные типы клеев позволяют наносить наклейки на самые разные поверхности – гладкие и неровные, плоские и выпуклые, гибкие и жесткие, сухие и влажные, с высоким и низким поверхностным натяжением (у стекла, к примеру, оно высокое, а у ПЭ – слабое). Для каждого конкретного случая нужен соответствующий клей. Имеет значение и температура, которая сильно влияет на адгезию. “При окислении клей начинает желтеть, со временем теряет свои адгезионные свойства и постепенно затвердевает (перестает быть липким). С течением времени этому процессу подвержены все клея, что обусловливает рекомендации по срокам хранения.

Ультрафиолет воздействует на клей особенно быстро, если поверхностным материалом является прозрачная пленка”, – говорится в брошюре Raflatac. Самоклеящиеся материалы Raflatac на бумажной основе с применением акриловых клеев могут храниться не более четырех лет с момента изготовления при температуре +20 градусов и относительной влажности 40-60%. Рулоны для защиты от влаги и грязи упаковываются в полиэтиленовую пленку.

Основные области применения самоклеящихся этикеток – это пищевая и фармацевтическая промышленность, алкогольные и безалкогольные напитки, производство косметических продуктов и товаров бытовой химии. И везде есть своя специфика. Например, очень трудные для этикетирования поверхности – гофрокартон и джут, так как они не позволяют достичь хорошего контакта клея со всей поверхностью (клеевой слой в этом случае должен быть особенно толстым). А вот гладкие картоны с покрытием никаких проблем не создают.

Трудный случай – упаковка пищевых продуктов, которые хранятся при низких температурах: тут нужна хорошая адгезия к влажной холодной поверхности синтетических материалов. Стекло – легкая поверхность для этикетирования, а гибкая упаковка создает определенные трудности. Специальных материалов требует экструзионно-выдувная синтетическая упаковка (например, пластиковые бутылки для кетчупа). Особые требования есть к материалам для прямого этикетирования пищевых продуктов, которые должны иметь разрешение на непосредственный контакт с пищевыми продуктами от независимых научно-исследовательских центров. Интересно, что на Западе самое большое количество таких этикеток идет на овощи и фрукты. Разработаны материалы со специальными клеями, которые позволено наносить прямо на мясные туши, сыры и другие продукты.

“Этикетки на бутылках с шампанским и белым вином должны выдерживать охлаждение, а также воздействие воды и льда. Красные вина обычно хранятся в сухих условиях. Клей должен хорошо работать при длительном хранении в холодных и влaжных помещениях, а также быть смываемым, что необходимо при прохождении тарой вторичной переработки, – разъясняет справочник Raflatac. – Обычный клей даже после процесса смывания оставит следы на бутылке. В процессе переработки щелочной раствор проникает сквозь поверхностный бумажный материaл этикетки, клей смывается, и этикетка удаляется с поверхности под напором водной струи. Чем толще слой печатной краски на этикетке, тем труднее воде проникнуть сквозь поверхностный материал и смыть клей”. Горячее тиснение фольгой и УФ-лак также затрудняют удаление винной этикетки.

Ведущая тенденция в дизайне косметической упаковки – совершенно прозрачная этикетка, создающая эффект полного отсутствия этикетки. Понятно, что при этом клей также должен быть абсолютно прозрачным и устойчивым к воздействию света. Особые клеи разработаны для продуктов, содержащих технические масла и химикаты, для печати на принтерах и копирах, есть даже специальные марки для этикетирования шин: им нужен супер-перманентный агрессивный клей. В фармацевтике применяются самоклеящиеся материалы, способные выдерживать стерилизацию гамма-излучением, газом, пучком электронов и даже паром в автоклаве.

Международной ассоциацией ФИНАТ разработаны разнообразные методы тестирования самоклеящихся материалов. Одни из тестов определяют силу адгезии при удалении этикетки, другие силу сцeпления (когезию), третьи – начальную (первичную) адгезию, четвертые – разъединение. Тест на разъединение измеряет усилие, необходимое для отделения поверхностного слоя вместе с клеем от подложки. Слишком легкое отделение этикетки от подложки может вызвать сбои в работе печатной машины на стадии удаления облоя, а также проблемы при нанесении этикеток на автоматических линиях.

“При выборе самоклеящегося материала для производства этикетки надо учитывать его вид, цвет, глянец, а также плотность, непрозрачность, возможность нанесения данного вида клея на определенный вид упаковки или тары, устойчивость к воздействию окружающей среды, влаги и химикатов”, – советует “Мир этикетки”. Но все случаи применения самоклеек предусмотреть невозможно. Поэтому фирма Raflatac готова принять заказ на индивидуальную разработку и производство продукта с любыми заданными свойствами: “Вы можете выбрать любой предложенный в Меню поверхностный материал, клей или бумагу-основу и создать свой собственный новый специальный материал. Индивидуальный материал клиента – это специально разработанная комбинация с дополнительными характеристиками, такими как печать на бумаге-основе, специальные показатели по разъединению и массе клея, частичное нанесение клея, частичное нанесение силикона, многослойные или монолитные прочные материалы”.

В России самоклеящиеся материалы “открыли” гораздо позже, чем в Америке и Европе. Тем не менее и у нас они уже вошли в обиход. Значительная часть этикеток печатается на материалах Fasson и Raflatac. Есть типографии, которые специализируются именно на самоклеящихся этикетках. К примеру, “Лиматон-Каменка” с предприятиями в городе Кувшиново Тверской области и Москве. Но справедливости ради требуется сказать, что самоклеящиеся материалы применяются не только в этикетировании, но гораздо шире. Так, яркими информационно-рекламными стикерами за последние годы обклеили все вагоны московского метро. Особые самоклеящиеся материалы используются в наружной, в частности, транспортной рекламе, благодаря которой столь живописными стали городские автобусы, троллейбусы и трамваи. В наши дни трудно себе представить, как обходились бы без самоклеящихся материалов – наклеек со штрих-кодами на билет и багаж – воздушные перевозчики. Обычные почтовые марки за рубежом также в основном стали самоклеящимися. Сфера применения самоклеящихся материалов растет. “Сэндвичи” Стэнтона Авери явно пришлись всем по вкусу.

Источник: Журнал “Полиграфист и Издатель” № 6 2002

Яндекс.Метрика