Технология
Сварено без огня

Технология холодной сварки


В статье рассмотрены преимущества и недостатки технологии холодной сварки, оборудование и материалы для нее предназначенные, а также спектр ее применения и прогнозы на будущее.

Наталья Волкова,
аналитик рынка упаковочных материалов


Шоколадок должно быть много, и таять они
должны желательно во рту или пусть даже в
руках, но в руках потребителя. И никак не
раньше. Осуществить эти идеи поможет
технология холодной сварки

Необходимость в высокоскоростных технологиях упаковки в кондитерской промышленности возникла уже достаточно давно. Наиболее очевидно это для крупных предприятий, где перерабатываются большие объемы продуктов и используются высокопроизводительные упаковочные линии.

Холодная сварка (cold seal) в настоящее время применяется для упаковки типа flow-pack на горизонтальных упаковочных машинах. Принципиальное отличие данной технологии от термосварки состоит в том, что соединение краев упаковочного материала происходит не за счет его расплавления, а посредством давления и специального клеевого слоя, нанесенного на пленку заранее. Поговорим о том, чем интересен этот метод, каковы его шансы на упаковочном рынке, о его настоящем и будущем.

Оборудование

Конструкция горизонтальных автоматов, применяемых для холодной сварки, имеет некоторые отличия от машин, предназначенных для термосварки, однако они касаются не общего принципа действия, а лишь отдельных узлов:

  • нагревательные элементы отсутствуют;

  • сваривающие губки в зависимости от модели могут быть несколько иной конфигурации;

  • валики для размотки пленки должны быть изготовлены из специального полимерного материала, исключающего прилипание клеевого слоя, а не из резины, как на машине для термосварки;

  • охлаждающие панели в связи с отсутствием источника нагрева не предусмотрены.

Рис. 1. Упаковка с холодным клеем,
изготовленная на предприятии «Конфлекс»

Различия в конструкции создают некоторые препятствия для переналадки производства с одной упаковочной технологии на другую. Ситуация упрощается тем, что современные горизонтальные автоматы имеют в качестве основы базовую модель, позволяющую путем замены некоторых узлов получить требуемую конфигурацию. Кроме того, модель для термосварки с небольшими изменениями может использоваться и для холодной сварки. При этом отпадает необходимость в подаче температуры на сваривающие губки, и нагревательные элементы не включаются. В некоторых случаях машины, предназначенные для холодной сварки, оснащаются нагревательными элементами, которые в процессе упаковки подают на сваривающие губки температуру, но не 140–150oС, как при термосварке, а например, 40–50oС (некоторые предприятия применяют такой метод для улучшения качества сварки). Поэтому проблемы переоснащения касаются в основном перехода с холодной сварки на горячую.

Материалы

Пергамин - это первый материал, на котором в 1971 г. была апробирована технология холодной сварки. Уже через несколько лет холодный клей стал наноситься на многослойную целлофановую пленку, предназначенную для упаковки конфет. Для холодной сварки могут использоваться пленки различного состава, в том числе и те, которые обычно применяют для термосварки, но в большинстве случаев - это полипропилен, металлизированный или жемчужный.

Чтобы осуществить сварку холодным способом, на внутреннюю поверхность упаковочного материала наносится специальный клей, разрешенный к контакту с пищевыми продуктами. Это водная эмульсия, имеющая в своем составе природный латекс и синтетические каучуки, что обеспечивает хорошую склейку и непроницаемость сварного шва. Клей может наноситься как сплошным слоем, так и в виде рамки в местах будущих швов с помощью металлических валов по технологии глубокой печати. Поэтому как правило, такие материалы поставляются уже запечатанными - чаще методом глубокой печати, реже флексографией (рис. 1).

Технологическая особенность производства упаковки с холодным клеем - нанесение поверх печати релиз-лака. Он препятствует блокингу (склеиванию слоев пленки в рулоне), повышает глянец этикетки, защищает упаковку от механических воздействий и задает необходимый для нормальной работы упаковочного оборудования коэффициент трения. В связи с этим для предприятий, использующих глубокую печать для изготовления упаковки, технологически проще осуществить производство пленки с клеем для холодной сварки - в одной из печатных секций вместо краски будет наноситься клей. Если предприятие использует флексографию - в печатную машину встраивается отдельная секция глубокой печати (рис. 2). Здесь технологам следует особенно внимательно контролировать равномерность распределения клеевого слоя по поверхности пленки и точность нанесения. Последняя проблема возникает, если клей наносится только в местах сварочных швов: при смещении клеевой рамки может пострадать не только внешний вид упакованного продукта, но и функциональность упаковки.

Однако материалы с частичным нанесением клея используются как раз чаще, поскольку обходятся дешевле. В этом случае снижается и расход материала на единицу упаковываемого товара. Кроме того, при сплошном нанесении клея увеличивается опасность слипания материала в рулоне, что плохо отразится на внешнем виде готового продукта. Безусловно, следует обратить внимание на то, что для частичного нанесения клея необходимо гравирование по контуру сварочных швов рамки на печатных валах. При этом возникают дополнительные затраты на печатный вал.

Нанесение клея для холодной сварки на материал с флексографской печатью - практика для рынка скорее нетипичная. Тем не менее несколько компаний на территории России и СНГ предлагают такую пленку.

Применение

Принимая во внимание рассмотренные выше особенности холодной сварки, можно сделать вывод о том, что ее использование влечет за собой дополнительные затраты - по меньшей мере на саму пленку, стоимость которой выше, чем обычной термосвариваемой. Поэтому очевидно, что применять данную технологию будут только те предприятия, которые получат от этого ощутимые преимущества. Ее пока нельзя назвать широко распространенной - по оценкам экспертов, только 3–4% горизонтальных упаковочных машин в России работают на холодной сварке (при этом горизонтальные машины составляют не самую значительную часть парка упаковочной техники).


Рис. 2. Флексографские машины с встроенной секцией
глубокой печати (Windmoeller&Hoelscher)

Среди причин, обусловливающих выбор такого вида упаковки, можно выделить основные две:

  • Особенности упаковываемой продукции. Холодная сварка применяется для упаковки продуктов, которые не должны подвергаться воздействию высоких температур. В первую очередь, это кондитерские изделия из шоколада или с его содержанием (шоколадные батончики, шоколадные конфеты большого размера, вафли, печенье и рулеты в шоколаде, глазированные сырки). Именно для них в большинстве случаев используется холодная сварка. На втором месте - мороженое. Около 10% предприятий, его производящих, использует метод холодной сварки.

    Однако для многих из рассмотренных выше видов продукции температурное воздействие при упаковке термосваркой может компенсироваться охлаждающими панелями с циркуляцией воды. Опасность порчи продукта возникает только при остановки машины. Если процесс упаковки идет нормально, нежелательное температурное воздействие на продукт обычно недолговременно и успешно нейтрализуется. К тому же, для шоколадных изделий используются и другие виды упаковки: флатовый этикет, завертка, жесткая упаковка. Все это сужает область применения метода холодной сварки.

  • Характеристики упаковочного оборудования. Нельзя не принимать во внимание группу факторов, касающихся упаковочного оборудования и влияющих на выбор метода упаковки. Первостепенный - производительность. Самые простые модели для холодной сварки выпускают около 60 упаковок/мин. Модели среднего уровня работают со скоростью 60–150 упаковок/мин. В этом диапазоне разница в производительности между машинами холодной и горячей сварки на сходных моделях может составлять около 15%, да и то, как правило, за счет «разгона». Для более производительных машин (200–250 упаковок/мин.) влияние типа сварки уже более существенно, а в сегменте автоматов со скоростью в сотни упаковок в минуту складывается качественно иная картина. Технология холодной сварки позволяет достигать примерно в два раза большей производительности автоматов, чем при использовании термосварки. В зависимости от вида упаковочного оборудования она находится в пределах 400–800 упаковок/мин.

Авторская справка

Специальная секция

Секция для глубокой печати Heliostar, установленная на 8-красочной флексографской печатной машине Astraflex (Windmoeller & Hoelscher), как раз предназначена для нанесения холодного клея (покрытия cold seal). В соответствии с требованиями заказчика, нанесение клея может быть:

  • сплошным с заданной грамматурой;

  • полосовым и выборочным в местах склейки с приводкой по регистру.

Синхронизация работы секции глубокой печати осуществляется системой контроля регистра Eltromat. Механическая точность приводки регистра данной системы составляет 0,01 мм. Затраты времени на исполнение заказов с холодным клеем выше, чем при обычной печати. Это обусловлено тем, что механическая скорость печатной машины Astraflex 460 м/мин, а дополнительной секции глубокой печати до 200 м/мин. При изготовлении упаковки с cold seal возможна печать в семь красок плюс релиз-лак, поскольку для его нанесения используется одна из красочных секций. На металлизированные пленки предварительно наносится праймер. Поэтому при изготовлении упаковки с cold seal из металлизированной пленки возможна печать в 6 красок плюс релиз-лак.


Рис. 3. Материалы для холодной сварки выгоднее
использовать крупным предприятиям
Поэтому для крупных предприятий одной из важнейших причин выбора холодной сварки является высокая скорость упаковки. С другой стороны, именно поэтому основными потребителями этого вида упаковки являются крупные предприятия, среди которых международные корпорации («Кэдбери», «Нестле», «Марс», «Сладко»), а также крупнейшие российские предприятия («Красный Октябрь», «Айс-Фили», Кондитерская фабрика им. Крупской, «Славянка»). И тем не менее, из всего ассортимента выпускаемой продукции (который у этих предприятий, как правило, довольно широк) в материалы с холодным клеем упаковывается лишь одна ассортиментная группа. Это вполне объяснимо, поскольку виды продукции, для которых целесообразно использовать холодную сварку (изделия из шоколада или покрытые шоколадом/шоколадной глазурью) составляют небольшую часть общей номенклатуры. Однако следует отметить, что часто эта группа товаров составляет немалую долю объема продаж.

На предприятиях по производству мороженого холодная сварка потенциально подходит для большей доли продукции. Например, на предприятии «Моррос» весь ассортимент продукции упаковывается методом холодной сварки, но это пока исключение из правила.

Преимущества и недостатки

Аргументы и контраргументы, исходя из которых определяется, целесообразно ли использовать метод холодной сварки, можно сформулировать следующим образом.

  • Плюсы:
    • решение проблем при упаковке продукции, неустойчивой к температурному воздействию;

    • возможность использования высокоскоростного упаковочного оборудования.

  • Минусы:
    • более высокая стоимость упаковочных материалов по сравнению с термосвариваемыми;

    • дополнительные затраты на оборудование (в зависимости от конкретной ситуации могут быть как незначительными, так и весьма существенными);

    • небольшое число поставщиков упаковочных материалов;

    • необходимый контроль условий хранения упаковочных материалов с холодным клеем (склад должен быть защищен от воздействия солнечного света, влияния пониженной и повышенной температур, влажность не выше 65%).

Итак, принимая решение о выборе технологии упаковки, производитель определяет для себя соотношение, где с одной стороны рассматривается степень необходимости использовать холодную сварку и преимущества, которые она предоставляет, а с другой - дополнительные затраты на специальную пленку и оборудование. Если более значимой оказывается сумма положительных факторов, то предполагаемые затраты можно считать оправданными и применение технологии холодной сварки - выгодным. Если же высокая скорость упаковки не является значимым преимуществом, а свойства продукта позволяют при определенных условиях использовать горячую сварку, то ее применение нерентабельно. В таком случае даже предприятие, ранее использовавшее холодную сварку, может от нее отказаться.

Пока число компаний, для которых выгоды от использования технологии холодной сварки более значительны, чем затраты на нее, на российском рынке невелико. Основной сегмент потребителей составляют крупнейшие предприятия, которые при выборе технологии упаковки принимают во внимание не только особенности продукции, но и высокую производительность оборудования. Те компании, для которых единственным фактором является неустойчивость к температурному воздействию производимой продукции, часто пытаются решить эту проблему другими способами - в частности, переходом на другие виды упаковки. Например, ульяновская кондитерская фабрика «Волжанка» свои шоколадные батончики, которые ранее упаковывались в пленку с холодным клеем, теперь выпускает в бумажной завертке. А компания «Нестле», использующая холодную сварку для шоколадных батончиков, для мороженого без проблем применяет обычные термосвариваемые пленки.

Перспективы технологии

Основная масса участников рынка, включая поставщиков упаковочного оборудования и гибкой упаковки, а также отдельных потребителей упаковки, сходится во мнении, что технология упаковки холодной сваркой не является распространенной в настоящее время и вряд ли имеет серьезные перспективы распространения и развития в обозримом будущем. Общее мнение таково: для подавляющего большинства производителей эта технология слишком дорога, и требуя дополнительных затрат, не дает фактически никаких преимуществ (ее предполагаемые преимущества для основной массы российских производителей неактуальны и потому не востребованы). Далеко не все предприятия имеют или готовы приобрести высокопроизводительное оборудование для холодной сварки. Спрос на пленку с холодным клеем сохраняется примерно на одном уровне, существует ряд постоянных потребителей, а новые не появляются. Поэтому, рассуждая о перспективах данной технологии, необходимо учесть, что ряд крупных российских предприятий, которые по всем критериям могли бы войти в сегмент основных потребителей упаковки с холодной сваркой, ее никогда не использовали и внедрять в производство не планируют. Преимущества холодной сварки очевидны пока лишь для лидеров кондитерского производства.



Дружественные типографии:
Издательство «Курсив»
129226, Москва, ул. Сельскохозяйственная, д. 17, к. 6
Тел/факс: (495) 617 6652 Site: www.kursiv.ru
E-mail:
© 1997-2020 Издательство «Курсив»