Ламинатор для производства

Ламинатор – вид оборудования, выполняющий соединение двух и более слоев в один многослойный материал путем термического или химического склеивания. В результате получается материал сложной структуры (ламинат), имеющий сочетанные физические, механические и химические свойства входящих в его состав материалов. Популярным примером ламинирования служит нанесение пленки на бумажное, картонное, пластиковое основание.

Важной особенностью процесса ламинирования является улучшение исходных свойств материала после нанесения защитной пленки. При покрытии картона ПЭТ пленкой с высокими барьерными свойствами его можно использовать в пищевой промышленности. Пленки из полиэтилена и поливинилхлорида устойчивы к влаге, ультрафиолету. Эти свойства также передаются ламинируемому изделию. При сочетании нескольких видов пленок каждый слой добавляет определенные свойства ламинируемому изделию.

Технологии ламинации

Существует несколько типов ламинации, используемых в современной промышленности:

• Бессольвентное ламинирование. При ламинировании двухкомпонентный клей (отвердитель и клей) наносится на один из материалов, после чего он комбинируется со следующим слоем. Традиционная сушка слоев не требуется. Для завершения процесса полимеризации клея ламинированный материал выдерживают в течение 1-2 суток или используют катализатор.

• Сольвентное ламинирование. При ламинировании данным способом на материал наносится трехкомпонентный клей (отвердитель, клей и растворитель), затем выполняется просушка в сушильной камере и соединение с ламинирующим слоем. Далее может производиться повторная сушка.

• Мокрое ламинирование. При мокром ламинировании получают двухслойный материал. Для этого на основу наносится слой жидкого клея, к которому прижимается защитный ламинирующий слой.

• Восковое ламинирование. При восковом ламинировании получают двухслойные материалы, связующим элементом для которых выступает синтетический воск.

• Экструзионное ламинирование. Промышленное экструзионное ламинирование осуществляется путем нанесения на бумажную, картонную, фольгированную или иную основу полимерного покрытия и защитного слоя. Для улучшения прочности соединения слоев может использоваться дополнительная клеевая прослойка.

Технология ламинирования широко используется во многих отраслях промышленности, в том числе, при производстве упаковки для продуктов питания или строительных материалов, для улучшения эксплуатационных свойств любых изделий.

Пленка для ламинирования

Современная технология ламинирования предполагает использование пленки, которая под давлением прикатывается ламинатором к основанию (холодное ламинирование) и соединяется с ним через промежуточную клеевую прослойку (жидкий клей) или пленки, которая имеет нанесенный клеевой слой. Во втором случае необходим дополнительный нагрев.

При ламинировании используют следующие основные виды пленок:

• ПП (РР). Полипропиленовая пленка легко фальцуется, имеет глянцевую поверхность после ламинирования. Однако она малоустойчива к механическому воздействию (склонна к образованию царапин), недостаточно пластичная, а потому не подходит для двустороннего ламинирования. Толщина полипропиленовой пленки составляет 24-31 мкн, температура диффузии не более 125⁰С. Чаще всего данный тип пленки используется для ламинации различной полиграфической продукции.

• ПЭТ (РЕТ). Пленка из полиэтилентерефталата (полиэстер) практически универсальна. Она имеет кристальную поверхность (по внешнему виду и тактильности схожа со стеклом), улучшает яркость и контрастность основания. Важным достоинством считается высокая прочность и механическая стойкость пленки. Плотность полотна 25-250 мкн.

• ПВХ (PVC). Пленка из поливинилхлорида чаще выполняет декоративную функцию. Она может иметь текстурированную поверхность, имитирующую кожу, песок, лен, дерево. Достоинством ПВХ пленки считается ее влагостойкость, эластичность.

Классификация ламинаторов

При классификации ламинаторов можно выделить несколько основных критериев.

Типа ламинатора:

• Рулонный.

• Пакетный.

• Экструзионный.

Тип нагревательной системы:

• Горячие пластины.

• Горячие валы.

• Внешний кумулятивный нагрев.

Наличие реверса

• С реверсом.

• Без реверса.

Классификация по типу нагревательной системы

К основным типам нагревательных элементов относятся горячие пластины, валы и внешние нагреватели.

Горячие пластины

При нагреве горячими пластинами изделие в пленке проходит через щель между нагревательными элементами. Под действием нагрева происходит частичная диффузия пленки в материал заготовки. На выходе из щели она прикатывается холодными валами с резиновым покрытием.

Передача тепла осуществляется через воздушный зазор, а не «в контакт», температура воздействия нестабильна, нагрев неравномерен. На выходе установлены холодные валы, которые при соприкосновении с ламинированной заготовкой частично отбирают на себя тепло, препятствуя качественному соединению верхнего слоя с основанием. При таком ламинировании может наблюдаться волнистость пленки на поверхности готового изделия, наличие пузырьков воздуха. Еще одним недостатком считается низкая устойчивость ламинации к механическим воздействиям.

Горячие валы

Для нагрева пленки и клеевого слоя используются горячие валы. Они могут быть резиновыми. В этом случае диаметр вала, определяющий площадь разогрева материала, будет небольшим. Скорость ламинирования достигает 3 м/мин. В промышленных рулонных ламинаторах используют металлические нагревающие валы. Они характеризуются большим диаметром, соответственно, большей площадью воздействия на материал и скоростью работы до 60 м/мин.

Сами валы нагреваются при помощи внутренних электрических спиралей, помещенных в кварцевые трубки или масляную среду и таким образом изолированных от валов. Спирали изготовлены из нихромовой проволоки. По такому принципу осуществляется нагрев в большинстве промышленных профессиональных ламинаторов.

Ламинаторы с горячими валами имеют высокую стоимость и сложны в обслуживании. Периодически необходимо производить очистку поверхности валов от остатков клея.

Внешний кумулятивный нагрев

По принципу работы данная конструкция схожа с горячими валами, но имеет более низкую стоимость за счет простоты исполнения. Для нагрева пары валов, через которые проходит заготовка с пленкой, используется внешний цилиндрический, полуцилиндрический или пластинчатый элемент со встроенным керамическим или нихромовым нагревателем. При таком ламинировании можно получить качественную продукцию с ровным поверхностным слоем при меньших затратах. Однако они малопроизводительны в сравнении с горячими валами, потому реже используются в промышленных целях.

Классификация по типу ламинаторов

Для выполнения операции ламинирования используют ламинаторы пакетного (конвертного) или рулонного типа. Они отличаются по ширине зоны ламинации, типу используемой пленки, скорости работы, наличию отрезного устройства.

Пакетные ламинаторы

Наиболее простыми считаются пакетные ламинаторы, в которых используется пленка в виде пакетов. Ламинация может осуществляться холодным способом (адгезия под давлением) или при температурном нагреве.

Исходный материал для ламинирования – два листа однотипной пленки, склеенные между собой по короткой стороне в виде конверта (открытки). Конверт обрезается под размер изделия и имеет закругленные края. Пакетный ламинатор может работать с конвертами различных форматов от самых маленьких (для визиток или бейджей) до больших А2. Ламинирование выполняется с двух сторон. После окончания процесса ламинирования дополнительная обрезка краев не выполняется. Пакетная пленка не обеспечивает такой степени натяжения, как рулонная. Она больше подходит для офисного ламинирования.

Принцип работы пакетного ламинатора следующий: в пакет (конверт) из пленки помещают заготовку и пропускают через ламинатор. Пакет захватывается постоянно вращающимися валами и протягивается в щель между ними. При этом пленка разогревается, становится прозрачной и эластичной, прилипает к поверхности заготовки. На выходе получается многослойное изделие с пленочным покрытием. Нагревательными элементами могут служить горячие валы или горячие пластины. В случае, когда используются холодные валы с пластинчатым нагревом без регулятора температуры необходимо дополнительно использовать защитный бумажный конверт – кэриер. В отдельных моделях может быть установлен регулятор температуры, что делает оборудование более функциональным. Профессиональные ламинаторы могут оснащаться четырьмя или шестью валами, что обеспечивает более качественное ламинирование.

Стоит отметить, что пакетные ламинаторы стоят дешевле рулонных. Однако расходные материалы – пакеты для ламинирования, стоят дороже аналогичной пленки в рулоне.

Рулонные ламинаторы

В рулонных ламинаторах используется пленка, скрученная в рулон и подаваемая в зону ламинирования в виде полотна. Обработка изделий на таких ламинаторах происходит в непрерывном режиме, что гарантирует высокую производительность.

Исходное сырье для рулонного ламинатора – пленка в рулоне. Она имеет толщину 24-38 мкн в стандартном случае. Может применяться пленка другой толщины, если это необходимо. Отмотка пленки выполняется автоматически и непрерывно, что обеспечивает высокую скорость работы оборудования и его производительность.

Поскольку подача пленки осуществляется напрямую с рулона, она не подстраивается под параметры изделия. По этой причине необходимо выполнять обрезку ламинирующей пленки по краям. Обрезка выполняется вручную или на специальном оборудовании. Ширина пленки позволяет ламинировать изделия формата от А3 до А0.

Принцип работы промышленного рулонного ламинатора следующий: рулон пленки устанавливается на металлическую штангу таким образом, чтобы клеевой слой был обращен в сторону заготовки. Для одностороннего ламинирования используют один рулон пленки, для двустороннего ламинирования – два рулона. После заправки пленки необходимо установить температуру нагрева. Далее листы по направляющим подаются в зону ламинирования. Готовая заламинированная продукция отправляется в зону резки.

Экструзионные ламинаторы

В категорию рулонных ламинаторов входят промышленные экструзионные ламинаторы, которые обеспечивают нанесение на основу одного или нескольких слоев расплавленного полимерного материала путем экструзии и последующее покрытие материала пленкой. В результате получается многослойное изделие с заданными физическими и химическими характеристиками.

В качестве основы может использоваться бумага, картон, иное тканое или нетканое полотно. Полимер наносится на основу в расплавленном (жидком) состоянии. В этот момент он прикатывается с определенным давлением, что значительно повышает адгезию покрытия к основанию. Соединить можно любое количество слоев, чаще – от трех до пяти. В результате получается сложный композиционный материал, обладающий высокими барьерными, защитными и механическими свойствами.

Конструкция экструзионного промышленного ламинатора включает узел размотки основы, экструдер с плоскощелевой головкой для нанесения слоя расплавленного полимера, подпрессовочный валик, охлаждающий цилиндр, узел намотки ламинированного материала. Перед нанесением покрытия на основу его предварительно разогревают до температуры около 300⁰С. Температура варьируется в зависимости от вида полимера. Для улучшения адгезии на основу очень тонким слоем наносят праймеры. Однако применение праймеров недопустимо при производстве упаковки для пищевой промышленности. Потому технологию дополнительного адгезирования применяют ограниченно.

На экструзионных ламинаторах можно не только наносить ламинирующее покрытие, но также соединять расплавом полимера между собой две основы, а финишное ламинирующее покрытие наносить методом соэкструзии при помощи соэкструзионной головки. Таким способом получают композиты на основе бумаги, картона, двуосно-ориентированной пленки ПЭТ, полиамидной полипропиленовой пленки, алюминиевой фольги, тканых и нетканых полотен. В качестве финишного ламинирующего слоя чаще всего используют полипропилен, полиэтилен низкой плотности и их сополимеры.

Классификация по наличию или отсутствию реверса

Реверс – это устройство обратного хода. Он устанавливается на ламинаторах в качестве дополнительной опции. При наличии реверса проще исправить ошибки оператора в процессе ламинирования, удалить бракованное изделие, пленку, намотанную на валы при сбое в технологическом цикле ламинирования. Как правило, реверсы устанавливаются на ламинаторах формата А4 и больше.

Конструкция ламинатора

Стандартная конструкция ламинатора включает следующие узлы:

• корпус;

• валы;

• цифровой дисплей;

• нагреватели (пластины или валы);

• реверс;

• педаль запуска;

• ревайндер.

Корпус

Корпус ламинатора заключает в себе все основные рабочие узлы оборудования. Корпус может быть выполнен из обычного пластика, термоустойчивого пластика или металла. Модели ламинаторов с корпусом из обычного пластика ненадежны, быстро нагреваются, могут использоваться непродолжительное время – до одного часа.

Для ламинаторов в термостойком корпусе рекомендованное время использования составляет 4-5 часов. Они лучше выдерживают нагрев. Наиболее надежны и производительны ламинаторы в металлическом корпусе. Они не подвержены деформации при нагреве, выдерживают механические нагрузки, могут эксплуатироваться круглосуточно.

Валы

В ламинаторах валы используются для захвата пленки и заготовки с последующим протягиванием через щель. Валы могут быть выполнены из различных материалов, например, из резины, тефлона, силикона, стали. Валы могут иметь как гладкую, так и рифленую поверхность. Во втором случае одновременно с ламинированием происходит тиснение (нанесение структурного рисунка) на поверхность.

Цифровой дисплей

В моделях ламинаторов среднего и высокого уровня используется цифровой дисплей, значительно облегчающий управление оборудованием. На цифровых дисплеях отображается информация о процессе ламинирования, рабочей температуре, формате листа пленки, толщине пленки. Часто используемые параметры могут заноситься в память компьютера, тогда выбор нужного режима работы производится нажатием одной кнопки на дисплее.

Нагреватели

В ламинаторах для нагрева пленки могут использоваться различные нагревающие элементы: валы, пластины, башмаки. Они могут быть встроенными или внешними.

Ламинаторы с горячими валами, оснащенными внутренним нагревом - наиболее производительный тип оборудования с тонкими настройками температурного режима. При ламинировании происходит одновременный нагрев пленки и ее прикатывание к поверхности изделия. В валах установлены встроенные инфракрасные нагреватели. При выходе из строя их можно легко заменить.

Ламинаторы с горячими валами, имеющими внешние нагреватели – более простое и достаточно производительное оборудование. Однако настроить точную температуру нагрева на таких устройствах сложнее, поскольку присутствуют тепловые потери. Внешние нагреватели расположены с внешней стороны, не соприкасаются с валами «в контакт», но обогревая до 80% их поверхности.

Термоэлементы жестко зафиксированы, валы вращаются в области термоэлементов и равномерно нагреваются. Термонагреватели могут быть выполнены в форме цилиндров, башмаков или ступеней.

Башмак – это нагревательный элемент в форме полувала, который располагается над валом. Он может выполнять функцию предварительного нагрева с целью увеличения скорости ламинирования, а могут служить самостоятельными нагревательными элементами.

Ступени – пластинчатые нагреватели, расположенные с определенным шагом относительно валов ламинатора. Система нагрева может иметь одну, две или три пластины. В ламинаторе могут сочетаться пластинчатые ступени нагрева и башмаки, а могут использоваться нагреватели только одного вида.

Реверс

Реверс – устройство обратного хода. Он обеспечивает запуск двигателя в противоположную сторону. При работе реверса можно извлечь застрявшую в щели пленку, бракованное изделие.

Педаль запуска

Педаль запуска предусмотрена в конструкции широкоформатных ламинаторов от А2 и выше. Также она может использоваться в устройствах, предназначенных для холодного ламинирования. Она востребована на начальном этапе - при заправке рулона и первых прогонах ламинирующей пленки. Педаль позволяет оператору свободно выполнять подготовительные операции обеими руками.

Ревайндер

Пленки, которые используются для ламинирования, имеют бумажную основу. Ее необходимо отделять при ламинировании. Ревайдер – это вал для смотки бумажной основы в рулон. Он применяется в моделях оборудования для холодного ламинирования. В устройствах для горячего ламинирования ревайдер применяется для смотки готовой продукции после окончания процесса обработки изделия.