Оборудование для горячего тиснения и декалькомании

В процессе горячего тиснения и декалькомании происходит перенос оттиска с переводной фольги или со специальной подложки (деколя) на поверхность изделия.

Переводная фольга для горячего тиснения содержит полимерную основу (пленку толщиной 10—25 мкм из полиэфиров, ацетилцеллюлозы, целлофана, полиэтилентерефталата, полипропилена) с красочным, адгезивным и разделительным слоями.

Тиснение наносится либо методом хода, либо методом обкатки (рис. 3.45) [4].

Рис. 3.45. Принцип горячего тиснения:

а — метод хода: 1 — нагревательная головка; 2 — пресс;

• 3 — валок запаса; 4 — пленка; 5 — заготовка; 6 — выдвижение;
• 7 — штамп для тиснения; 8 — прием заготовки; б — метод обкатки: 1 — размотка пленки; 2 — нагревательный короб;
• 3 — валок запаса пленки; 4 — заготовки; 5 — регулируемая бесступенчато-конвейерная лента; 6 — колесо для тиснения

В зависимости от положения оттиска различают лицевое тиснение — оттиск наносят на лицевую сторону упаковки; оборотное (контурное) тиснение — оттиск наносят на внутреннюю поверхность прозрачного изделия.

Основные методы тиснения можно разделить на четыре вида (табл. 3.2):

• — глубокое позитивное;
• — глубокое негативное;
• — плоское;
• — рельефное.

Для тиснения фольгой применяют штампы (рис. 3.46) из латуни ЛС59-1 (ГОСТ 15527-2004), а также из стали У8А или У9А (ГОСТ В-1435- 99). Толщина металлических пластин 5—8 мм. Глубина печатающих элементов должна быть не менее 1 мм, а с увеличением их ширины — до 2 мм, острые кромки имеют радиус R= 0,01—0,02 мм. Высота всех печатающих элементов должна быть одинаковой (с точностью до ±0,1 мм), а угол наклона их боковых граней 5—7° (см. рис. 3.46, а).

Широкое распространение получили штампы из силиконовой резины твердостью 50—90 единиц по Шору, вулканизированные на алюминиевых пластинах толщиной 0,5—10 мм. Допускаемая максимальная температура нагрева силиконовых штампов не должна превышать 250°С, сжатие — 20% от толщины резины, а давление — не более 1,0 МПа.

Таблица 3.2

Основные методы тиснения [1]

Тис нение		Схема метода	Описание метода	Оснастка и материалы
Глубокое	Позитивное		Оттиск 4 производится рельефным штампом 1, на котором выгравировано отраженное изображение рисунка. Декорирующие элементы 2 вдавливаются в поверхность материала 3	Рельефный металлический штамп; фольга для прямого и обратного тиснения
	Негативное		Оттиск 4 наносится плоским штампом 1 с выгравированным изображением рисунка. Декорируемые элементы 2 размещаются по плоскости изделия	Плоский металлический или резиновый штамп; фольга для прямого и обратного тиснения
Плоское	Рельефное		На поверхности изделия 3 выполняется рельефный рисунок 5. Оттиск 4 на выступающем рельефе производится эластичным штампом 1 с плоской рабочей поверхностью 2	Плоский резиновый штамп; фольга для прямого тиснения

Штампы из силиконовой резины могут быть плоскими и рельефными в виде пластин, цилиндров и конусов. Толщина резиновых штампов зависит от глубины рельефа оттиска:

Силиконовые штампы изготовляют гравированием, механической обработкой, литьем под давлением, прессованием.

Штампы могут быть также наборными из нескольких материалов (см. рис. 3.46, б—г). Изготовленные штампы закрепляют с помощью ласточкиного хвоста, винтами, а также приклеивают на плите пресса непосредственно или через картонную прокладку.

1Л

Рис. 3.46. Штампы для горячего тиснения:

а — металлический рельефный, 6 — комбинированный рельефный, в — рельефный, типа «сэндвич», г — комбинированный плоский;

1 — бронза (сталь), 2 — силиконовая резина, 3 — алюминий

Для запечатывания изделий методом горячего тиснения применяются различной конструкции ручные, электромеханические и пневматические прессы, технологические схемы работы которых приведены на рис. 3.47 [1].

При тиснении полой эластичной тары применяют прессы-автоматы и полуавтоматы, снабженные системами для раздува тары сжатым воздухом [2].

Пневматические прессы более универсальные. Они позволяют регулировать температуру, давление и выдержку при тиснении, а также менее чувствительны к отклонениям по толщине запечатываемого изделия. Недостаток пневматических прессов — сравнительно малые давления и колебания величины хода штока (что влияет на уменьшение срока службы штампа).

Механические прессы отличаются высокой производительностью. Развивая более высокое давление, они способствуют получению четкого оттиска также и на жестких материалах. Однако для устранения влияния разнотолщинности запечатываемого изделия приходится прибегать к сложным конструкциям кондукторов, применяемых для фиксации изделия в процессе тиснения.

Выбор оптимального варианта конструкции пресса определяется производственной программой, типом и габаритами изделия, а также особенностями наносимого изображения. При большом тираже запечатываемых изделий предпочтительнее использовать прессы-автоматы. Сравнительно большая стоимость таких автоматов окупается в этом случае более высокой производительностью, тем более что при необходимости они могут быть переведены также в полуавтоматический и наладочный (ручной) режим работы.

Рис. 3.47. Схема прессов-автоматов для оформления изделий тиснением:

а — тигельного типа для плоских поверхностей, б — прокатного действия для крышек и пробок, в — револьверного типа для туб, пеналов и стаканчиков, г — цепного типа с вращающимся штампом для цилиндрических изделий;

• 1 — исполнительный механизм, 2 — нагреваемый штамп, 3 — фольга,
• 4 — изделие, 5 — ленточный транспортер, 6 — цепной транспортер,
• 7 — револьверная головка, 8 — цилиндр с накладкой из силиконовой резины

В массовом производстве однотипных изделий целесообразнее применять специализированные прессы, например для маркировки пластмассовых трубок или изделий типа стержень, корпус авторучки и тому подобное.

В последнее время для успешной имитации пластмасс под дерево и кожу для тиснения с помощью эластичных штампов и особенно для перевода оттиска фольги на изделия с большими поверхностями создано специальное валковое оборудование, реализующее метод обкатки, обеспечивая непрерывное тиснение посредством вращающегося горячего валика при последовательном продвижении запечатываемых изделий. Надо сказать, что возможность создания поточного производства в этом случае способствует значительному технико-экономическому эффекту и повышению производительности валкового оборудования по сравнению с прессовым.

Независимо от конструктивных особенностей, все безвалковые прессы для горячего тиснения, как правило, состоят из монтируемых на общей станине двух основных узлов: пуансона с нагревательными элементами и опорного стола с рабочей плитой.

К нагревательным элементам пуансона обычно крепят медную или стальную пластину с жестко закрепленным на ней штампом. Для возможности определенного перемещения и регулирования штампа в плоскости смыкания пластину снабжают котировочными винтами, установленными взаимно перпендикулярно. Штамп, являющийся сменной оснасткой оборудования, подбирают в зависимости от запечатываемого изображения и способа тиснения. Подъем и опускание (тиснение) штампа производятся циклическими тактами с помощью пуансона, возвратно-поступательное движение которого осуществляется либо ходом штока пневматического цилиндра, либо электромеханическим приводом — посредством рычажного и шатунно-кривошипного механизмов.

На рабочую плиту опорного стола монтируют соответствующие оправки (кондукторы), обеспечивающие точную установку и фиксацию запечатываемого изделия. Высоту рабочей плиты опорного стола регулируют в известных пределах в зависимости от высоты запечатываемого изделия. Для удобства и безопасности обслуживания пресса рабочую плиту при установке изделия выдвигают из зоны тиснения. В автоматизированных прессах поступление (подача) изделий из бункера (магазина) осуществляется посредством толкателей, транспортерной ленты или стола-питателя, совершающего возвратно-поступательное движение. Более производительны ротационные питатели, для чего опорный стол пресса снабжен поворотной плитой с несколькими рабочими позициями. При очередном повороте (такте) плиты каждая рабочая позиция проходит последовательно по кругу через весь рабочий цикл процесса тиснения: подача (установка) изделия; смыкание пуансона; выдержка изделия при нагревании и под давлением штампа; разъем пресса и съем (или сбрасывание) запечатанного изделия. В прессах полуавтоматического действия первый и последний из перечисленных циклов осуществляются вручную.

Для многоцветного тиснения используются прессы, снабженные соответствующим числом пуансонов, к каждому из которых подведена фольга определенного цвета. С поворотом рабочей плиты опорного стола установленные на ней изделия последовательно соприкасаются с очередным пуансоном и штампом через соответствующего цвета фольгу.

Подача фольги осуществляется посредством двух катушек (кассет), установленных по обеим сторонам головки пуансона. На одну катушку надевают рулон фольги с заданной шириной ленты, конец которой протягивают под пуансон и заправляют во вторую катушку, служащую для наматывания использованной отработанной фольги. Эта катушка обычно соединена с приводом, обеспечивающим при ее вращении равномерное передвижение лент на определенный шаг после каждого рабочего цикла. Фольга подается (протягивается) автоматически, синхронно с рабочим тактом пуансона. Шаг подачи фольги регулируется в зависимости от размера оттиска.

Нагревание пуансона и время выдержки изделия под давлением регулируются электроприборами пульта управления.

Пример кинематической схемы пресса для горячего тиснения показан на рис. 3.48 [2]. Рабочий цилиндр 1 служит для подъема и опускания верхней подвижной плиты 4, которая связана с поршнем 2 при помощи штока 3. На верхней подвижной плите 4 закреплена головка пуансона 7 с нагревательными элементами 8 и котировочной пластиной 9 с прикрепленным к ней штампом (клише) 10. Переводная фольга 6, намотанная на катушке 5, протягивается катушкой 27 и прижимным роликом 26. Вращение катушки 27 осуществляется приводом пневмоцилиндра 28, ход штока которого регулируется в соответствии с шагом подачи фольги 6.

Рис. 3.48. Кинематическая схема пресса для горячего тиснения (пояснения в тексте)

Запечатываемое изделие 23 устанавливают в кондуктор 22, закрепленный на поворотной плите 25, жестко соединенной с «мальтийским крестом» 24. Поводок 21 «мальтийского креста» 24 жестко связан через вал 20 с храповым механизмом, выполненным как единое целое с шестерней 18, приводимой в движение пневмоцилиндром 17. Установленная по центру пресса на опорном столе 19 скользящая опора 11 предотвращает возможный при тиснении перекос поворотной плиты 25.

Вертикальное перемещение опорного стола 19 осуществляется винтом 16 посредством маховика 12 через коническую пару 13.

Верхняя подвижная плита 4 и нижний опорный стол 19 двигаются по направляющим колоннам 15, смонтированным на станине 14.

Работает пресс следующим образом. Сжатый воздух из магистрали через воздухораспределитель подается в поршневую полость цилиндра 28 и в поршневую полость цилиндра 1. При этом верхняя подвижная плита 4 с закрепленной на ней головкой пуансона 7 и штампом 10 опускаются на изделие 23. Рельефно выступающая поверхность горячего штампа 10 вдавливает фольгу 6 в изделие на необходимую глубину. Продолжительность тиснения определяется реле времени, после срабатывания которого сжатый воздух поступает в штоковую полость (полость холостого хода) цилиндра 1, возвращая верхнюю подвижную плиту 4 в исходное положение. В конце ее подъема сжатый воздух через воздухораспределительный клапан проходит в штоковую (рабочую) полость пневмоцилиндра 28, и фольга протягивается на отрегулированный для данного изделия шаг. Одновременно воздух поступает в поршневую полость (полость рабочего хода) цилиндра 17, при этом поворотная плита 25 поворачивается на 90°, подавая очередное изделие в исходное положение для тиснения, а запечатанное изделие выводится из-под штампа 10 к месту его съема. С остановкой поворотной плиты 25 срабатывает распределительный клапан, направляющий воздух в штоковую полость (полость холостого хода) цилиндра 17, возвращая его в исходное положение. Одновременно подается воздух к месту съема изделия, где оно струей сжатого воздуха сдувается с поворотной плиты 25.

Для оформления полимерной тары применяют сухую, мокрую или горячую (термическую) декалькоманию [2]. Деколь представляет собой многослойную фольгу, состоящую как минимум из подложки и переводного изображения. В зависимости от назначения деколя для мокрого, сухого или термического перевода изображений в качестве материала для подложки используются: загрунтованная клеевым слоем бумага; полимерная пленка (например, лавсановая или полиэтиленовая); целлофан или металлическая фольга, а также другие подходящие материалы. Свойства подложки и красочной пленки переводного изображения (пигментов и связующего) должны отвечать назначению деколя; для мокрых переводных изображений применяются гидрофильная подложка и краски, образующие водостойкую пленку, тогда как для термических переводных изображений обязательно, чтоб подложка и краски отличались термостойкостью в реальных пределах технологических параметров литья или прессования декорируемого изделия. Красочные пленки в деколях, предназначенных для сухого перевода изображений, должны хорошо совмещаться с клеевым слоем и при этом не разбухать и не растворяться в нем.

Деколь получают, печатая переводимое изображение на бумаге, металлической фольге, полимерной пленке или другой подложке со специальным клеевым или термопластичным слоем. При мокрой декалькомании для перевода на поверхность материала деколь размачивают, а иногда дополнительно подогревают, в результате чего растворяется клеевой грунт и размягчается красочный слой. Во время плотного соприкосновения с поверхностью материала красочная пленка переходит на изделия. При сухой декалькомании изображение передается без увлажнения деколя. Для защиты от повреждений нанесенный рисунок можно покрывать слоем лака. Преимущества этих способов — простота нанесения изображения на изделия и привлекательный вид нанесенного рисунка; недостаток — трудность автоматизации, что ограничивает возможность их применения для декорирования изделий крупных габаритов.

Получили распространение различные виды горячей декалькомании, осуществляемые с помощью горячих прессов. При использовании способа «электрокал» деколь получают трафаретной печатью и переносят изображение с подложки прессованием (рис. 3.49, а). Способ «тери- маг» позволяет производить декорирование со скоростью до 120 изделий в минуту и обеспечить получение полутоновых изображений в 4—5 красок (рис. 3.49, б). Поверхность тары с переведенным изображением подвергается тепловой обработке для повышения глянца и улучшения адгезии. Преимуществом способа «ди-на-кал» является возможность одновременного нанесения изображения в 4—6 красок на две стороны изделия (рис. 3.49, в). Изделия могут быть круглыми, плоскими или овальными [11].

Рис. 3.49. Способы термической декалькомании:

а — электрокал, б — теримаг, в — ди-на-кал; 1 — лента с деколем, 2 — горячий штамп, 3 — изделие, 4 — нагреваемые валки, 5 — вращающаяся головка

Конгрев (бескрасочное тиснение) — простой и доступный метод прямого декорирования, используемый, например, при маркировке выдувной, прессованной, литьевой упаковки, а также упаковки из листовых материалов. Необходимый текст или обозначение получают при изготовлении тары с помощью гравировки рабочей поверхности формы. Иногда конгрев выполняют на готовом изделии с помощью нагреваемого рельефного штампа.