پیشرفت های وسیع در IMD و IML

 بسپار/ ایران پلیمر آرایه ­گری (decoration) و برچسب­زنی داخل قالب (in-mould labelling) یا IMLروش­های معروفی در بازار هستند، اما دیگر فناوری­ها نیز در حال پیشرفت هستند. در این مقاله پیشرفت­ ها در این زمینه گزارش شده است.

با رفتن به هر نمایشگاه پلاستیکی، دیدن قالب­گیری تزریقی با سرعت زیاد ظروف با سامانه­های خودکار برچسب­زنی داخل قالب، متحیرکننده است. گاهی اوقات تعداد زیادی از این محصولات در حال تولید هستند که ممکن است شما فکر کنید که آن­ ظروف تزئینی هستند. اما پیشرفت در IML سریع است و توسعه در تجهیزات و مواد، IML را همیشه در حوزه­های جدید به پیش برده است.

اگرچه IML تمام آنچه را که دارد هنوز نشان نداده است، اما با فناوری­های قدیمی در حال جدال است و بعضی از روش­های آرایه­گری جدیدتر نیز در راهند. البته، آرایه­گری تنها برای بسته­بندی نیست و در سایر محصولات مصرفی که رنگی هستند، نیز وجود دارد.

مرکز مشاوره تحقیقات بازار، AWA، که سال­ها بازار IMLرا دنبال می­کند، می­گوید کاربردهای جدید در بازارهای صنعتی گسترده ­تر برای فناوری­های داخل قالب در سراسر جهان در حال رشد هستند. این مرکز اخیرا آخرین گزارش بازار خود را با عنوان Global In-mould Label Market Study 2017 (مطالعه بازار جهانی برچسب داخل قالب در سال 2017) به روز رسانی  کرده و در اواخر امسال نیز گزارش­های مربوط به آرایه­ گری داخل قالب خود را منتشر خواهد کرد.

طبق نظر AWA، با سهم بسیار کوچکی از بازار عظیم جهانی برچسب (در حدود 4 درصد) برچسب­زنی داخل قالب، به لطف مزایای قابل توجه آن برای صاحبان نام­های تجاری (برندها)، به عنوان تنها متولی اصلی، خود را شروع به معرفی کرده است. این روش تولید اقتصادی و بهره­ور را بدون به خطر انداختن زیبایی­شناسی (aesthetics) بسته­بندی یک محصول فراهم می­کند. ضمن ایجاد نگاره­های چاپی با کیفیت عکس (عمدتا در کالاها با برچسب بسیار بادوام) در بسته­بندی­های پلاستیکی با دیواره نازک فوق­العاده عالی عمل می­کند.

با این حال، برچسب­زنی داخل قالب یک فناوری با دسترسی سریع نیست. قبول آن توسط کاربر نهایی مستلزم سرمایه­ گذاری قابل توجه است و بازار آن دارای پیچیده­ترین ساختار و تنظیمات زنجیره ارزش در هر نوع روش آرایه­گری بسته­بندی است، بنابراین موانع زیادی برای ورود به تمامی سطوح وجود دارد.

بازار جهانی IML

طبق گزارش AWA، اروپا با 59 درصد از کل بازار جهانی (اکثرا به شکل قالب­گیری تزریقی)، بالغ­ترین بازار برچسب­های داخل قالب است (شکل 1) و امروزه این منطقه پذیرش فراگیری از این فرایند را در بخش­های مصرف­کننده نهایی نشان داده­اند. در آمریکای شمالی، استفاده از برچسب­های داخل قالب در فعالیت­های تبلیغاتی، در رویدادهای ورزشی، در سینماها، در تندپخت­ها (فست فود)ها، یکی از مزیت­های مهم محسوب می­شود. توسعه قابلیت چاپ برچسب هولوگرام و چاپ عدسی (lenticular) (فناوری برای ایجاد عمق در تصویر و قابلیت تغییر یا حرکت تصویر هنگام دیدن در زوایای مختلف) با کیفیت عالی برای افزایش جذابیت بصری برچسب، یک ویژگی محبوب است که چاپ با پد (pad) و چاپ مستقیم روی ظرف (direct-to-container) نمی­توانند داشته باشند.

[EasyDNNGallery|11383|Width|500|Height|500|position||resizecrop|False|lightbox|False|title|False|description|False|redirection|False|LinkText||]

شکل 1: بازار جهانی برچسب داخل قالب در مناطق مختلف جهان.

در آسیا که عموما به عنوان بازار با سریع­ترین رشد در بازار برچسب شناخته شده است، عدم همگونی منطقه­ای و پیچیدگی زنجیره تامین تاکنون سرعت پذیرش IML را در اقتصادهای نوظهور چین، هند و جنوب شرق آسیا، جایی که بازارهای اصلی نوشیدنی بسیار رقابتی هستند، محدود کرده است.

با این حال، در ژاپن با سهم 30 درصد از کل مصرف IML در کشور، IML از داشتن یک بازار شناخته شده در بخش­های محصولات بهداشتی و مراقبتی شخصی سود می­برد. چین بیشترین پتانسیل رشد را دارد، اما در حال حاضر IML به بخش­های خاص بازار مانند روان­کننده­ها (lubricant) محدود می­شود، که تحقیقات AWA نشان می­دهد تقریبا 60 درصد مصرف IML در چین است. اما به­طور کلی، قالب­گیری تزریقی در سراسر منطقه غالب است.

AWA می­گوید IML در حال حاضر با چاپ مستقیم روی ظروف رقابت می­کند. چاپ با پد یک فرآیند شناخته شده و محبوب در بسیاری از بازارها است. با این حال، طبق نظر AWA، رقابت اصلی و رو به رشد در IML، عمدتا از چاپ­های جوهرافشان (inkjet presses) دیجیتالی پیشرفته ناشی می­شود که مطمئنا گرافیک با کیفیت عالی را که صاحبان برند انتظار دارند فراهم می­کند و هم­چنین برخی از مزایای منحصر به فرد و بسیار ارزشمند مانند شخصی­سازی و چاپ محدود را دارد. طبق نظر مرکز AWA چاپ جوهرافشان دیجیتالی مستقیم روی ظرف ممکن است 3 تا 5 درصد از آرایه­گری محصول را در ده سال آینده و یا حتی سهم بیشتری از بازار را به خود اختصاص دهد.

فرآیند تولید داخل قالب با یک تصویر چاپی به حوزه­هایی غیر از برچسب­زنی در حال گسترش است که نشان از یک رشد زنده دارد. این امر آرایه­گری کامل­تر محصول را در ذهن مجسم می­کند که ممکن است دستگاه­های ارتباطی تعاملی مشتریان از قبیل گزینه­های واقعیت افزوده و هم­چنین حسگرها و حتی قطعات چاپ الکترونیک با استفاده از جوهرهای هادی را نیز شامل شود.

 Viappiani Printing، یکی از تامین­کنندگان عمده برچسب­های IML، در یک پروژه مشترک که در NPE2018 در Orlando در ماه مه ارایه شد، برای ساخت بسته فنجانی­های (capsule) بزرگ قهوه برای بازار آمریکا (Keurig K-Cups) فعالیت می­کند (شکل 2). این فنجان­ها در PLA زیست­تخریب­پذیر تزریق شده و با برچسب­های PLA نیز تزئین شده است. مدیرعامل شرکت، در مصاحبه با مجله Injection World در نمایشگاه پلاست 2018 در ایتالیا، اظهار داشت که PLA ماده­ای دشوار برای چاپ است و برش آن نیز آسان نیست. با این حال، این شرکت موفق به کسب برچسب­های بسیار باکیفیت شده است.

[EasyDNNGallery|11384|Width|500|Height|500|position||resizecrop|False|lightbox|False|title|False|description|False|redirection|False|LinkText||]

شکل 2: فنجان­های قهوه PLA با برچسب PLA در نمایشگاه پلاست 2018

اگر این فناوری موفق شود، می­تواند یک لحظه کلیدی در ساخت ­فنجان قهوه باشد. همان­طور که حرکت به سوی اقتصاد مدور (circular economy) ادامه می­یابد و ملاحظات اتحادیه اروپا به طور خاص به محصولات یکبار مصرف بیشتر شده است، مفهوم ­فنجان­های قهوه کاملا پوسانش­پذیر(compostable)، ترکیب نه چندان دشوار ضایعات آلی، آلومینیوم و پلاستیک­های زیست­تخریب ناپذیر، بسیار مورد توجه قرار گرفته است. هر روز ده­ها میلیون ­فنجان قهوه در سراسر جهان مورد استفاده قرار می­گیرند و فقط درصد کمی از آن­ها بازیافت می­شود (تقریبا هیچ کدام از آن­ها پوسانیده نمی­شوند، اگرچه حداقل یک قهوه­ساز اروپایی از محصول Mater-Bi شرکت Novamont برای برخی فنجان­­های قهوه خود استفاده می­کند).

در نمایشگاه NPE، این فرایند روی دستگاه قالب­گیری تزریقی شرکت Netstal با قالب Fostg و سامانه خودکارBeck Automation اجرا گردید. برچسب­های PLA نیز از شرکت Verstraete IML استفاده شدند. نمایش تولید در NPE با قالب چهار حفره­ای “proof of concept” انجام شد. قالب تولید کامل با حفره­های بیشتر باید در ماه اوت آماده شود.

Viappianiدر پروژه دیگری نیز برای برچسب­زنی فنجان­های کوچک­تر مشغول شده است که در آن بار دیگر PLA مورد بررسی قرار گرفته است. (در اکتبر گذشته، Beck، Fostg و Netstal تولید فنجان­های قهوه را با یک لفاف (wrap) از پیش فلزکاری شده در اطراف برچسب IML از Verstraete IML نشان دادند که در آن نیز این سامانه چهار حفره­ای استفاده شده بود.)

پروژه با Beck و Fostag نشانه­ی این است که در حال حاضر Viappiani در خارج از بازار داخلی خود در اروپا در حال گسترش است. این شرکت نیز در حال رشد به سایر نقاط جهان است. در واقع Viappianiکه متعلق به گروه CTI اتریش بوده و متخصص در چاپ است و شعبه­هایی در اروپا و چندین کشور آمریکای جنوبی دارد، قصد دارد فعالیت­ های IML خود را در سراسر جهان گسترش دهد. شرکت می­خواهد از برندهای بزرگ پیروی کند.

به عقیده شرکت Viappiani کمتر از ده شرکت در دنیا وجود دارد که مانند Viappiani به IML مشغول باشند. به نظر شرکت پشتیبانی فنی به مشتریان مهم است، همان­طور که ثبات کیفیت نیز لازم است. امسال، این شرکت بیش از 6 میلیون یورو در تجهیزات چاپ و برش جدید و در تقویت عملیات آزمایشگاهی خود سرمایه­گذاری کرده است.

پذیرش گسترده ­تر

Verstraete IML محصولات خود را حداقل در 11 سامانه قالب­گیری تزریقی در NPE اجرا کرد که نشان­دهنده توانایی IML نه تنها برای آرایه­گری و تزئین، بلکه ایجاد سطوح جذاب و بهبود دیواره است. این شرکت IML را باعث پیش­روی بیشتر در بازار می­داند، زیرا برندها نیاز بیشتری به تمایز محصولات خود دارند.

شرکت Verstraete IML در حال حاضر یک شرکت (MCC) Multi-Color Corp است. دفتر مرکزی MCC در شهر Batavia، در ایالت اوهایو است که یکی دیگر از سازندگان بین­المللی برچسب­ها می­باشد و بیش از 70 مرکز در سراسر جهان دارد. در ماه ژوئن امسال، شرکت Verstraete IML یک مرکز جدید تولید IML را در نزدیکی دفتر مرکزی MCC افتتاح خواهد کرد.

IML از مدت­ها پیش در اروپا آغاز شده است و آمریکا هنوز هم دچار عقب­ماندگی است. به عقیده شرکت تمام مشتریان اصلی شرکت در اروپا، حضور خود را در آمریکا، با مدیریت پروژه­های محلی و کارشناسان تعمیر و نگهداری، تثبیت کرده­اند. یکی دیگر از متخصصان IML، سازنده فرانسوی Plastisud است که چندین سال در این منطقه حضور دارد.

IML در حال حاضر در آمریکا در بسیاری از محصولات بسته­بندی عمده مانند بستنی، مارگارین، توزیع و پخش، سالاد و غیره استاندارد شده است. هم­چنین مانند اروپا این ظروف برای محصولاتی در شیرینی­سازی و رنگ مورد استفاده قرار می­گیرد.

سدگرها، رشد مهمی برای IML در بسته­بندی با دیواره نازک داشته است. این نوع برچسب­ها معمولا از فیلم پلی­پروپیلن هم­رانشگری شده (Coextruded) با هسته EVOH ساخته می­شوند. این نوع بسته­بندی نمی­تواند جایگزین شیشه یا فلز شود، اما بسیاری از شرکت­های مواد غذایی به دنبال بهبود خواص محصول بدون نیاز به نگهدارنده­ها هستند و این بسته­بندی می­تواند به آنها کمک کنند.

هم­چنین شرکت کانادایی Systems StackTeckمتخصص تولید قالب­ هاي چند حفره­ای با حجم تولید زیاد برای بسته­بندي­های دیواره نازک، درب­ها و قطعات پزشکی در نمایشگاه NPE بر IML تاکید داشت. سامانه این شرکت در غرفه­یIlsemann Automation اجرا ­شد و درپوش­های برچسب­دار در اولین قالب­ تزریقی-فشاری StackTeck در دستگاه Arburgتولید گردید. این سامانه نیز چهار حفره­ای بود و  برچسب­ها از Verstraete IML آورده شده بودند.

این شرکت بیان می­کند که قالب درپوش تزریقی-فشاری، پتانسیل کاهش وزن برای درپوش IML دیواره نازک دارد. این درپوش در مقایسه با فرایند قالب­گیری تزریقی معمولی، دارای 37 درصد ضخامت کمتر و در نتیجه کاهش وزن از 6/35 به 4/67 گرم (26 درصد سبک­تر) است.

کاربردهای IMD

IML را می­توان به عنوان زیر مجموعه­ای از آرایه­گری داخل قالب (IMD) درنظر گرفت که شامل روش­های مختلفی برای قرار دادن فیلم­ها روی محصولات بسته­بندی و غیربسته­بندی در قالب، با استفاده از فیلم­های از پیش برش­ خورده اما با تغذیه به­صورت قرقره (reel-fed) است. اما شرکت Leonhard Kurz متخصص پوشش­دهی می­گوید IMD با قالب­های چند حفره­ای که با قرقره تغذیه می­شود، به لحاظ تاریخی تنها در فرایند طراحی­های پیوسته یا ساخت قطعات کوچک تخت قابل استفاده است.

قطعات پلاستیکی پیچیده یا بزرگ که به کل عرض ورق (web) فلزبرگ (foil) IMD برای آرایه­گری نیازمندند می­توانند فقط با طرح­های­ تک­تصویری (single-image) در یک قالب تک­حفره­ای تولید شوند. اما این امر ممکن است تغییر کند. با این حال، شرکت Kurz از یک واحد تغذیه فلزبرگ IMD (در حال ثبت اختراع) رونمایی کرده است که می­تواند برای آرایه­گری تک­تصویری این نوع قطعات در یک قالب دوحفره­ای استفاده شود.

دستگاه IMD SI Duo، که با دستگاه قالب­گیری تزریقی تلفیق شده است، تغذیه دو ورق فلزبرگ مستقل قابل تنظیم در قالب دو یا چند حفره­ای را کنترل می­کند (شکل 3). این دستگاه اجازه می­دهد دو طرح مختلف فلزبرگ IMD مورد استفاده قرار گیرد و طرح­های تک­تصویری یا پیوسته به صورت اختیاری ترکیب شوند؛ علاوه­بر این، حفره­ها می­توانند هندسه­های یکسان، آینه­ای یا مختلف داشته باشند. قرارگیری بسیار دقیق فلزبرگ در هر حالتی حتی با دو فاصله­ تغذیه مختلف برای دو مسیر (tracks) فلزبرگ و یا با اجزای پلاستیکی متفاوت تضمین شده است.

[EasyDNNGallery|11385|Width|500|Height|500|position||resizecrop|False|lightbox|False|title|False|description|False|redirection|False|LinkText||]

شکل 3: واحد تغذیه فلزبرگ IMD SI Duo از شرکت Kurz با دو مسیر فلزبرگ دقیق قابل تنظیم، که قادر است  طرح­های تک­تصویری را در قالب­های دوحفره­ای تولید کند.

تراز دقیق طرح­های تک­تصویری با حسگرهایی که علامت­های ثبت فلزبرگ IMD را می­خوانند، ایجاد می­شود. یک جفت قطعه (block) حسگر برای جهت­های X و Y در سمت بیرونی هر دو مسیر فلزبرگ نصب شده که دقت قرارگیری را تا چند هزارم میلی­متر در هر دو جهت فراهم می­کند. برای اجزای بلندتر، یک حسگر اضافی می­تواند نصب ­شود تا موقعیت دقیق در جهت Y را تضمین کند.

به عقیده شرکت Kurz تقاضا برای طرح­های موقعیتی (برای قالب­های چندحفره­ای) به سرعت در حال رشد است. نه تنها تصاویر تکی، بلکه سطوح لمسی، رابط­های انسان-ماشین و روش­های نور پس­زمینه (backlighting) به طرح­هایی نیاز دارد که با رواداری بسیار کم و دقیق منتقل شوند.

واحد IMD SI Duo قادر است قطعات پلاستیکی را با بازدهی زیاد و موقعیت بسیار دقیق، طراحی و تزئین کند. با استفاده از این واحد تغذیه فلزبرگ، فرایند IMD جذاب­تر و اقتصادی­تر می­شود.

این دستگاه می­تواند متناسب با نیازهای ساختاری و فنی دستگاه­های قالب­گیری تزریقی موجود باشد یا دقیقا متناسب با دستگاه­های جدید ساخته شود. در صورت لزوم، می­تواند از یک دستگاه با قابلیت آرایه­گری دو حفره­ای به نوع تک حفره­ای با تنظیم یکی از مسیرهای فلزبرگ، تغییر ساختار دهد. این قابلیت برای اولین بار در ابتدای ماه ژوئن در نمایشگاه توانمندی­های شرکت KraussMaffei که در مونیخ برگزار شد، رونمایی گردید. نمایشگرهای ده اینچی HMI در قالب دوحفره­ای، در دستگاه PX 320-2000 شرکتKraussMaffei  به صورت IMD قالب­گیری شدند.

دیگر شرکت فعال در عرصه IMD، Proell است. کسب و کار اصلی شرکت توسعه محصولات شیمیایی سفارشی برای پوشش و تزئینات پلاستیک (و دیگر مواد) و هم­چنین سامانه­های جدید جوهری برای IMD و قالب­گیری درونه فیلمی (FIM) و جوهرهای چاپ و چاپ روی پد است. در میان محصولات مختلف مربوط به IMD که در سال گذشته در Fakuma عرضه شد، Norilux DC یک محصول قابل شکل­گیری، مقاوم به سایش، با قابلیت چاپ دو طرفه روی صفحه نمایش است که به عنوان یک لایه محافظ یا پوشش سخت روی فیلم­های PC، PMMA، ABS و PP می­تواند استفاده شود.

این شرکت می­گوید Norilux DC، در مدل­های براق و مات در دسترس است که برای پوشش سطح یا حفاظت از محصولات تولید شده با فناوری IMD / FIM ایده­آل می­باشد (شکل 4).

 [EasyDNNGallery|11386|Width|500|Height|500|position||resizecrop|False|lightbox|False|title|False|description|False|redirection|False|LinkText||]

شکل 4: نمونه چاپ شده با Norilux DC روی یک فیلم PC از شرکتProell

Proell هم­چنین NoriPress PP را نمایش داد که یک افزاینده (promoter) چسبندگی برای فناوری IMD است و باعث می­شود قالب­گیری از پشت (back molding) دومین سطح صفحه نمایش از فیلم­های PP چاپ­شده با قالب­گیری تزریقی پلی­پروپیلن امکان­پذیر باشد. تا به حال قالب­گیری از پشت تنها با ورق­های فیلم PP امکان­پذیر بوده است.

با استفاده از فرایند PP IMD قطعات و صفحات تزئینی خودرو و هم­چنین پَسارگیرهای (fairings) (سازۀ فرعی آئرودینامیکی که برای کاهش پَسار طراحی می‏شود) موتورسیکلت و جعبه­های ابزار (tool housing) می­توانند با کیفیتی بادوام تولید شوند.

پیشرفت ­های چاپ با پد

(ادامه دارد …)

متن کامل این مقاله را در شماره 192ام ماهنامه بسپار که در نیمه شهریور ماه منتشر شده است بخوانید. 

در صورت تمایل به دریافت نسخه نمونه رایگان و یا دریافت اشتراک با شماره های 02177523553 و 02177533158 داخلی 3 سرکارخانم ارشاد .تماس بگیرید. امکان اشتراک آنلاین بر روی صفحه اصلی همین سایت وجود دارد