ПВХ в современной упаковке:
применение и особенности печати

Дмитрий Петраш, главный технолог,
Максим Гликштерн, технолог по переработке пластмасс (ООО «УпакСервис»)

Поливинилхлорид (ПВХ) получают свободно-радикальной полимеризацией винилхлорида. Степень кристалличности ПВХ не превышает 10%, что обеспечивает его высокую прозрачность.

ПВХ перерабатывается методами экструзии и каландрирования (вальцевания) в пленки, листы, трубы и профили. Переработка связана с определенными сложностями, обусловленными низкой термостабильностью расплава ПВХ, поэтому ПВХ никогда не используется в чистом виде, а обязательно с добавлением термостабилизаторов, поглотителей кислот, пластификаторов и т. д. - в зависимости от условий переработки и требований к готовой продукции.

ПВХ относится к группе крупнотоннажных полимеров и занимает третье место (после полиэтилена и полипропилена) по объему применения в мире. Это связано и с таким немаловажным фактором, как низкая стоимость ПВХ.

В настоящее время ПВХ достаточно широко применяется в различных областях промышленности - строительной, кабельной, автомобильной, в производстве ТНП (искусственная кожа, пластиковые карты) и т. д. ПВХ - наиболее широко используемый пластик в медицине (упаковка медицинских изделий, хирургические перчатки, контейнеры для хранения донорской крови и др.) Из ПВХ изготавливают трубы, оконный профиль, отделочные панели (сайдинг), линолеум, кабельную изоляцию, детские игрушки (особенно надувные), детали мебели и фурнитуру для одежды, стаканчики для йогуртов и коррексы для шоколадных конфет, блистерную упаковку для медикаментов и термоусадочные этикетки. Список можно продолжать и далее, однако и без этого понятно, что ПВХ занимает важное место в нашей жизни.

ПВХ в упаковке

Применение ПВХ в упаковочной промышленности достаточно разнообразно. Для изготовления различной упаковки в Европе ежегодно используется примерно 250 тыс. т ПВХ. Из них 51% - непластифицированные пленки и листы, 35% - бутылки и флаконы, 11% - стретч-пленки и 3% - крышки.

Из листов методом вакуумного термоформования изготавливают, например, блистерную упаковку для медикаментов и других товаров, одноразовую посуду, стаканчики для йогуртов и подобных продуктов, коррексы, вкладываемые в коробки шоколадных конфет и других кондитерских изделий, прочие разнообразные лотки и контейнеры.

ПВХ-пленки обладают целым рядом преимуществ: высокая жесткость и прочность, глянец, превосходная стойкость к маслам, а также жирам, кислотам и щелочам. Проницаемость ПВХ-пленок к водяному пару выше, чем у полиолефинов, что предотвращает конденсацию влаги на внутренней поверхности упаковки при хранении овощей и фруктов. Проницаемость ПВХ к газам низкая, что может служить хорошей защитой от прогоркания масло- и жиросодержащих продуктов.

Для оборачивания поддонов с мясом широко используются пластифицированные ПВХ-пленки. Они очень прочны, хорошо пропускают кислород, что позволяет сохранить естественный ярко-красный цвет свежего мяса. Как пластифицированные, так и непластифицированные пленки хорошо свариваются методом высокочастотной сварки даже через слой жидкости, что особенно важно при упаковке жидких продуктов (например, синтетических моющих средств).

К недостаткам таких пленок можно отнести высокую плотность (1,35 г/см3) и склонность к накоплению статического электричества. ПВХ не стоек к хлоруглеводородам и кетонам.

Типы пленок ПВХ

Главной особенностью при работе с ПВХ является необходимость использования в ряде случаев большого количества пластификаторов для получения более гибких и прочных изделий. Это касается не только пленок, но и литьевых и экструзионных изделий, однако в данный момент нас интересуют только пленки. Пленки из ПВХ можно (хотя и с большой долей условности) разделить на два типа:

• пластифицированные (содержащие большое количество пластификатора в своем составе);
  
  
• непластифицированные (содержащие совсем небольшое количество пластификаторов, или не содержащие их вовсе).

Первый тип используется в основном для изготовления такой продукции, как скатерти, детские надувные игрушки, а также при производстве моющихся дуплексных обоев. Второй тип применяется главным образом для изготовления винных колпачков, термоусадочных этикеток и упаковки конфет «взакрутку», или твист-упаковки.

Печать по ПВХ-пленкам

При печати по ПВХ выбор материалов (прежде всего красок) определяется главным образом двумя параметрами: типом пленки и конечным применением продукции. Но в любом случае с пленками ПВХ требуется использовать специальные материалы, так как стандартно применяемые краски и лаки не дают хорошего результата.

Принципиально существуют две основные возможности:

• печать специальными красками;
  
  
• нанесение лака-праймера с последующей печатью обычными красками на основе нитроцеллюлозы.

Используемая некоторыми отечественными производителями технологическая схема с применением коронной обработки поверхности, как это привычно при работе с полиэтиленовыми пленками, на ПВХ дает посредственный и нестабильный результат. ПВХ и так достаточно полярный полимер, поэтому обеспечить гарантированную адгезию с помощью дополнительного окисления поверхности пленки не удается. Более того, при использовании специальных красок дополнительная обработка вообще не требуется - адгезия красок обеспечивается за счет специальных смол, входящих в их состав. Кроме того, применение праймера с обычными красками при печати на пластифицированных пленках также не дает хорошего результата по той причине, что пластификаторы, добавляемые в пленку, являются одновременно пластификаторами для нитроцеллюлозных смол, а их неизбежная миграция в красочный слой приводит к его сильному размягчению, и как следствие - к потере стойкости на истирание, а иногда и адгезии. При печати же по жестким ПВХ-пленкам использование праймера в ряде случаев (особенно при наружной печати) дает вполне хорошие результаты и успешно применяется отечественными производителями. С другой стороны, использование праймера отвлекает одну печатную секцию, что снижает репродукционные возможности печатного оборудования. Соответственно, работа с праймером имеет смысл в том случае, когда ПВХ - не основной используемый запечатываемый материал, и не имеет смысла держать на складе дополнительную серию красок для этого вида работ. Такая ситуация как раз и характерна для российского рынка, в то время как в Европе (особенно в Италии и Франции) существует достаточно большое количество предприятий, основной специализацией которых является печать по ПВХ, а другие производители упаковки предпочитают не работать с этим материалом, концентрируясь на иных видах продукции.

Винные колпачки из ПВХ-пленки

Специальные краски для печати по ПВХ-пленкам обычно изготавливают:

• на основе винила (то есть того же ПВХ, только других марок);
  
  
• на основе эфиров целлюлозы - ацетопропионата (CAP) и ацетобутирата (CAB).

Виниловые краски используются практически только в глубокой печати, по той простой причине, что растворители, входящие в их состав (этилацетат, метилэтилкетон и т. д.) слишком агрессивны и вызывают набухание фотополимерных печатных форм. Исключение составляют фоновые краски для винных колпачков, где их применение обусловлено последующими стадиями процесса изготовления колпачка. Краски на основе эфиров целлюлозы применяются как в глубокой, так и во флексографской печати. Основную разницу между ними составляет опять же композиция растворителя, подбираемая в соответствии с требованиями способа печати. Практически все праймеры, используемые для грунтовки поверхности ПВХ с последующей печатью нитроцеллюлозными красками, также изготавливают на основе эфиров целлюлозы.

Твист-упаковка

При печати на пленке для упаковки конфет «взакрутку» рисунок обычно наносится на внешнюю сторону материала и, соответственно, нет никаких препятствий для использования как праймеров, так и специальных красок. Единственное, на что необходимо обращать более пристальное внимание - соотношение скорости печати и скорости высыхания праймера или краски.

Термоусадочная этикетка из ПВХ-пленки

Дело в том, что когда краска пересыхает на печатной форме, ее адгезия к пленке значительно снижается.

Винные колпачки

Особенность дизайна данного вида продукции заключается в том, что очень часто требуется полная фоновая запечатка пленки. Одновременно с этим конструкция самого колпачка предусматривает продольную склейку пленки при его формировании, что в случае полной запечатки ведет к необходимости склейки краска-пленка. Используемые клеи имеют очень хорошую адгезию к ПВХ, но достаточно низкую адгезию к краскам на основе эфиров целлюлозы. В связи с этим для фоновой запечатки винных колпачков обычно используются краски на виниловой основе, в то время как для печати рисунка - краски на основе эфиров целлюлозы. Поскольку эти красочные системы очень плохо совместимы, фоновую запечатку зачастую выполняют с внутренней стороны колпачка, а текст и логотипы наносят снаружи, что позволяет избежать нежелательного наложения друг на друга красок на различной основе.

Термоусадочная этикетка

Особенность данного вида продукции в том, что изображение практически всегда наносится с оборотной стороны пленки (контр-печать), чтобы впоследствии оказаться между пленкой и сосудом, на который надета этикетка. В этом случае пленка надежно защищает рисунок от механического воздействия, при этом оптически не искажая его, поскольку прозрачность пленок ПВХ вполне достаточна для этого. Другое дело, если между краской и пленкой оказывается дополнительный слой праймера. В зависимости от его прозрачности и равномерности нанесения рисунок смотрится более или менее размытым, что не может радовать заказчика. Поэтому при производстве термоусадочных этикеток печатники вынуждены использовать специальные краски.

Термоусадочная этикетка подходит для емкостей самой разной формы. Главное - внести предыскажения на стадии разработки дизайна

Видимо с этим, а также с тем, что данный вид продукции, несмотря на все его очевидные преимущества, стоит несколько особняком на рынке этикеточной продукции, связано то, что изготовлением термоусадочной этикетки занимаются только специализированные предприятия. В России наиболее известны такие производители термоусадочной этикетки, как «Юг-Тара» (Ростов-на-Дону) и «Эксимпак» (Санкт-Петербург).

Вместо заключения

Несмотря на неутихающие споры относительно безопасности и целесообразности применения ПВХ, этот полимер продолжает занимать нишу рынка, вполне соответствующую его уникальным характеристикам. Тем более, что результаты исследований, к которым апеллируют ярые противники (впрочем, как и его сторонники) при более детальном рассмотрении вызывают достаточно много спорных вопросов в части достоверности методов и правомочности выводов. С практической же точки зрения для производителей упаковки важно понимать, что использовать ПВХ ничуть не сложнее, а при некотором опыте - и проще, так как его характеристики позволяют получать вполне предсказуемый и качественный результат. А в условиях очень жестких требований клиентов к скорости выполнения заказа ничто так не ценится, как возможность планировать свою работу, будучи полностью уверенным в том, что материал не подведет.