г. Москва, ул. Чагинская, д. 4, стр. 12, 1 этаж

Тел.: +7 495 789 91 54

Тел.: +7 499 400 43 04
pathway   Главная arrow Статьи arrow Современные материалы и технологии для промышленной окраски стеклянной тары

Современные материалы и технологии для промышленной окраски стеклянной тары

А. Г. Тимохов, «Промышленная окраска» 4/2003.

Декоративная окраска бутылок, парфюмерных флаконов, стеклянной и керамической тары для пищевыхпродуктов широко распространена за рубежом. Окрашенная тара делает товар легко узнаваемым, а еепривлекательный вид позволяет предлагать продукциюв более дорогой ценовойгруппе. Окраска бутылокпозволяет производителямзащитить свой товар от подделок, что дает существенное конкурентное преимущество перед незащищенными брэндами.

Наиболее известными примерами использования окрашенной тары являются черные банки для кофе Nescafe Gold, бутылки для коньяка Remy Martin, а также матовые бутылки для водки Русский Стандарт. Помимо них в окрашенной стеклянной таре продают сотни других наименований пищевых продуктов и спиртных напитков, а количество парфюмерной продукции, реализуемой в окрашенной стеклянной таре, не поддается точному учету. Декоративной окраской стеклянной тары во всем мире занимаются уже несколько десятков фирм,а количество продукции составляет сотни миллионов штук.


Окраска стекла в стекловаренном бассейне

Окрашивание стекла в массе попрежнему имеет большое значение при производстве стеклянной тары, однако этот метод является экономически эффективным только при производстве больших партий изделий одногоцвета. Это связано с большими энергетическими затратами при варке. В стекольной промышленности окрашиванием в стекловаренном бассейне производят главным образом зеленое и янтарное стекло. Переход к производству с одного цвета на другой в печи может занимать более недели и связан с большими потерями стекла. Варка же небольших количеств оправдана только при производстве дорогих сортов художественного стекла.

Кроме того, стекло в массе не может быть окрашено в любой цвет, так как для некоторых цветов необходимо использовать большие количества соединений тяжелых металлов, что зачастую недопустимо для стеклянной упаковки.


Окраска стекла в канале питателя на выходе из печи

Фирмой «Ферро» был разработан более гибкий технологический процесс окрашивания стекла в массе на выходе из печи в канале питателя. В неокрашенную стеклянную массу на выходе из печи добавляют цветные стеклянные концентраты (фритты), которые расплавляются и равномерно распределяются в стекломассе. Количество стеклянных фритт составляет 0,5–3 % (по массе).

В этом технологическом процессе по сравнению с окрашиванием в стекловаренном бассейне время, необходимое для перехода на изготовление стекла другого цвета, составляет 8—24 ч, а потери стекла значительно меньше. Но себестоимость стекла выше, чем при окраске в стекловаренном бассейне, получаемые цвета не очень интенсивные, а цветовая гамма на настоящий момент ограничена.


Окраска обжиговыми красками

Окрашивание обжиговыми красками позволяет получить высокопрочные покрытия. Основные недостатки этого метода —энергоемкость процесса и длительное время обжига (40–60 мин при температуре 500–700°С), следствием чего являются высокая себестоимость продукции и сравнительно невысокая производительность процесса. Другие недостатки метода — ограниченная цветовая гамма, а также невозможность получения чистых прозрачных цветов.


Окрашивание порошковыми красками

Несмотря на то что в области промышленного окрашивания наблюдается увеличение доли порошковых покрытий, при окраске стекла отмечена обратная тенденция. Многие предприятия, установившие оборудование для порошковой окраски стекла, переходят на окрашивание жидкими ЛКМ из-за недостаточной эффективности процесса в силу ряда ниже перечисленных причин.

Окрашивание стекла порошковыми красками активно практиковалось в 1980х годах, и в настоящий момент ее доля в Европе сокращается. Это связано с недостаточной химической стойкостью порошковых покрытий, что особенно важно для парфюмерных флаконов и тары для крепких спиртных напитков, ограниченной цветовой гаммой, трудностями с изменением оттенков и получением качественной однородной пленки без шагрени. Окрашивание порошковыми ЛКМ применяется в основном для получения непрозрачных цветов, хотя в последнее время появились прозрачные тонированные и матовые лаки, имитирующие процесс химического травления.

Основные недостатки порошковыхпокрытий при окрашивании стекла:

  • толщина образующегося покрытия превышает 50 мкм (в 3 раза больше, чем на основе жидких ЛКМ), что приводит к высокой стоимости единицы продукции;
  • стеклу часто необходима тепловая обработка перед нанесением порошковых покрытий для прилипания порошка к стеклу;
  • ограниченный выбор цветов и большие сложности при получении многоцветных покрытий;
  • трудности при нанесении покрытия на труднодоступные участки (например, «плечики» флаконов);
  • невозможность перекрашивания без удаления исходного покрытия;
  • процесс нанесения требует электростатического оборудования;
  • снижение затрат на окрашивание возможно только при рекуперации порошковых покрытий, что требует значительных затрат на приобретение мультициклонной системы рекуперации, а эффективная рекуперация возможна только при больших объемах окрасочных работ ЛКМ одного цвета;
  • необходимость быстрого отверждения порошкового материала, что приводит к плохой растекаемости порошковых ЛКМ во время отверждения и образованию покрытия с шагренью.
примеры декорирования бутылок матовыми лаками
Рис. 1. Примеры декорирования бутылок матовыми лаками

Другие методы декорирования стекла

Для получения декоративных эффектов на стекле часто практикуют применение химического травления и абразивной (пескоструйной) обработки стекла. Последняя не имеет широкого применения из-за низкой производительности и дороговизны процесса.

Химическое травление, применявшееся в широких масштабах для создания «сатиновых» эффектов на стекле (типичным примером является декорирование водочных бутылок), в настоящее время из-за вредности процесса и увеличивающейся стоимости производства, из-за возросших требований к защите окружающейсреды все чаще заменяют поверхностным окрашиванием. Связанные с этим процессом проблемы охраны здоровья и защиты окружающей среды настолько серьезны, что многие страны запретили или собираются запретить промышленное использование метода кислотного травления стекла.


Окрашивание органоразбавляемыми лаками

В последние десятилетия большое значение приобрело окрашивание стеклянной упаковки жидкими органоразбавляемыми лаками. Их применение обеспечивает практически неограниченный выбор цветов и оттенков, простоту многоцветного окрашивания поверхности, возможность создания металлизированных и перламутровых эффектов, большую гибкость при работе с небольшими партиями изделий.

Кроме того, применение лаков для матовых покрытий позволяет во многих случаях успешно заменить такие традиционные технологии матирования, как химическое травление и абразивная обработка стекла.

Использование этих лаков помимо перечисленных преимуществ обеспечивает гибкий и дешевый процесс массового производства цветной одноразовой стеклянной упаковки.

В настоящее время для окрашивания стеклянной упаковки применяются прозрачные, матовые, бесцветные и окрашенные двухкомпонентные эпоксидные и полиуретановые лаки. Они получили широкое распространение благодаря простоте нанесения, легкости колерования, а также тому, что их применение не требует специальных адгезионных аппретов, а получаемые покрытия обладают прекрасными декоративными свойствами. Из-за ужесточения требований к охране окружающей среды ведущие производители в последние годы разработали и рекомендуют для промышленного окрашивания изделий из стекла и керамики лаки на водной основе, главным образом акриловые и полиуретановые композиции.

Требования, предъявляемые к покрытиям, обусловлены областью их применения. Наибольшее значение имеет окрашивание стеклянной тары для ликероводочной и парфюмерной отраслей промышленности, которые предъявляютследующие требования:

  • химическая стойкость (за основу взяты тесты L’Oreal, содержащие наиболее жесткиетребования);
  • стойкость к действию холодной воды 24 ч без потери адгезии (Tenue eau froide);
  • выдержка в течение 24 ч всмеси спиртов и эфирных масел (Tenue G1) без потери адгезии и заметной миграциикрасителей;
  • высокая абразивная стойкость(изделия должны быть пригодныдля транспортировки и заполнения на конвейерной линии).

При декорировании стеклянной посуды изделия должны также выдерживать многократнуюмойку в посудомоечной машине с применением моющих средств.

Воднодисперсионные лаки образуют покрытия с высокой прочностью, однако по химстойкости пока уступают органоразбавляемым.

Ниже приведены характеристики лаков для окрашивания стекла, выпускаемых фирмой Monopol, одним из крупнейших производителей таких материалов во Франции.

Ее продукция принята за образец, поскольку концерн производит все типы лаков для стекла, а также разработал гибкие системы для их колерования на рабочем месте.

Эпоксидные двухкомпонентные органоразбавляемые лаки Epoglass предназначены для окрашивания изделий из стекла методом распыления. Применяются для окрашивания стеклянных бутылок и тары для пищевых продуктов. Выпускаются двух марок: матовый и глянцевый. Лаки наносят непосредственно на подготовленную поверхность стекла. Жизнеспособность лака после смешения компонентов – 5—6 ч. Твердость покрытия по ISO 15184 – 6Н (максимальная — 8Н), адгезия по ISO2409 — 11 балл (максимальная).

Полиуретановые двухкомпонентные органоразбавляемыелаки Polyglass предназначены главным образом для окрашивания парфюмерных стеклянных флаконов и стеклянных бутылок под крепкие спиртные напитки.

Наносят методом распыления на загрунтованную поверхность стекла. Polyglass — однокомпонентный прозрачный адгезионный грунт по стеклу, готов к применению в стадии поставки, наносится распылением. Выпускается двухмарок: матовый и глянцевый.

Жизнеспособность лака послесмешения компонентов – 5—6 ч. Твердость покрытия через 14 суток составляет 7Н (по ISO 15184). Адгезия покрытия по ISO2409 — 11 балл.

Воднодисперсионные однокомпонентные лаки HydroglassPU (полиуретановый) и Hydroglass AC (эпоксидный), разработанные фирмой Monopol, содержат менее 10% органических растворителей, являются экологически и пожаробезопасными. К их достоинствам относится поставка в готовом к применению виде (перед нанесением можно добавить до 10% деминерализованной воды). Лаки отверждаются при температуре более 160°С. Недостатки, присущие всем воднодисперсионным композициям, характерны и для этих материалов: необходимость хранения и транспортировки при температуре более 5°С, более высокая стоимость и ограниченная цветовая гамма.

Основные этапы технологического процесса окрашивания стеклянных бутылок лаками компании Monopol приведены в таблице.

Стадия процесса
 EpoglassPolyglass
Подготовка поверхности
 Обработка пламенем, затем обдув сжатым воздухом
Методы нанесения Пневматическое или электростатическое распыление
Грунтование  Грунт Polyglass UATD95
Сушка грунта при 20°С, мин
 
 1
Нанесение, выдержка лака, мин 5 5
Сушка лака при 180—200°С, мин5—10
5—10

 

Окрасочная конвейерная линия с электростатическим турбодиском для декорирования бутылок и парфюмерных флаконов
Рис. 2. Окрасочная конвейерная линия с электростатическим турбодиском для декорирования бутылок и парфюмерных флаконов

Колерование лаков

Одним из наиболее важных вопросов при использовании лаков является возможность их колерования с сохранением прозрачности или обеспечением укрывистости покрытия. С этой целью компанией Monopol разработаны и рекомендуются следующие материалы:

Прозрачные растворы органических красителей

Фирма Monopol производит высококонцентрированные растворы органических красителей, предназначенных специально для колерования лаков для стекла. Их цветовая гамма состоит из 14 цветов от красного до фиолетового (включая коричневый и розовый).
Смешением колеровочных растворов можно получить любой оттенок. Колеровочные растворы добавляют к лакам в количестве от 2 (для светлых, прозрачных) до 10—12% по массе (для темных высоконасыщенных тонов).

Колерование пигментными пастами

Пигментные пасты фирмы Monopol предоставляют большие возможности при колеровании лаков для стекла. В состав пигментных паст входят как органические(прозрачные), так и неорганическиевысокоукрывистые пигменты. С помощью пигментных паст можно получить непрозрачные напоминающие керамику (например, молочнобелые), а также металлизированные и перламутровые покрытия.

Колерование пигментными пастами позволяет получить покрытия более стойкие к УФ-излучению и миграции красителей.


Методы промышленного окрашивания стеклянной тары на конвейере

Практикующееся в нашей стране окрашивание высокотемпературными красками малопроизводительно и пригодно толькодля упаковки дорогой продукции из-за низкой производительности и высокой себестоимости. Для большинства торговых марок массовой продукции декорированные стеклянные бутылки и парфюмерные флаконы импортируют из европейских стран. Это связано с отсутствием высокопроизводительного оборудования для окрашивания и недостаточными знаниями наших производителей об экономичном и производительном окрашивании стеклянной тары органоразбавляемыми лаками.

 

Окрасочная камера с электростатическим турбодиском.
Рис. 3. Окрасочная камера с электростатическим турбодиском.

Органоразбавляемые лаки имеют ряд преимуществ по сравнению с высокотемпературными красками по стеклу:

  • более низкая себестоимость в расчете на единицу изделия;
  • короткое время и более низкая температура отверждения — 5 мин при 180°С вместо 1 ч при 600°С и, как следствие этого, более высокая экономичность и производительность процесса;
  • простота и гибкость технологического процесса (от возможности окрашивания вручную с минимальными затратами до применения высокопроизводительных автоматических конвейерных линий);
  • широкий ассортимент цветов и оттенков (с помощью окрашивания органоразбавляемыми лаками можно получить прозрачные и матовые цветные покрытия любого тона и яркости, а также широкую гамму непрозрачных, металлических и перламутровых оттенков).

Покрытия, получаемые на основе органоразбавляемых лаков,обладают высокой твердостью, стойкостью к царапанью и действию химических агентов и выдерживают тесты L’Oreal.

Процесс окрашивания на конвейере достаточно прост:

  • пламенная обработка поверхности перед окрашиванием для удаления загрязнений и пыли;
  • нанесение лаков распылением в окрасочной камере;
  • испарение растворителя в специальной зоне;
  • отверждение покрытия в туннельной печи. Рабочая температура печи 200—250°С, время пребывания — не более 10мин. Время пребывания в печи зависит от массы и размеров изделия: для полного отверждения покрытия достаточно выдержки изделия в течение 5 мин при температуре 180°С, причем некоторое время необходимо на прогрев изделия до нужной температуры. Для небольших косметических флаконов время пребывания в печи с учетом прогрева не превышает 6 мин.

Окрашивание вручную может быть реализовано на небольших площадях с минимальными затратами на оборудование, однако производительность этого метода составляет не более нескольких десятков тысяч изделий в месяц.

Установка автоматической конвейерной линии для окрашивания стеклянной тары или матирования с помощью окраски позволяет значительно повысить производительность и качество. Одна линия может окрашивать от нескольких сот тысяч до нескольких миллионов бутылок в месяц. Применение электростатического распыления позволяет значительно снизить себестоимость изделия (на 30–50%) и улучшить равномерность покрытия.

Наиболее экономичным является окрашивание с помощью электростатического турбодиска, реализуемое на конвейере в окрасочной камере специальной конструкции. Суть метода заключается в том, что заряженные частицы краски в сильном электрическом поле переносятся практически только на поверхность окрашиваемого изделия. Это позволяет получать очень однородное покрытие контролируемой толщины 10—30 мкм с точностью ±5 мкм. Большая эффективность окрашивания с помощью электростатического турбодиска позволяет достичь высокой степени переноса ЛКМ на окрашиваемую поверхность — вплоть до 90% по сравнению с 20—40% при обычном методе пневматического распыления. Другие методы не позволяют достичь такой же однородности покрытия и эффективности переноса.

Органоразбавляемые лаки отверждаются в печи при температуре 180—220°С, в результате чего образуется очень стойкое покрытие, выдерживающее сотни циклов в посудомоечной машине.

Из-за эффективного использования ЛКМ весь процесс окрашивания экономически очень эффективен. Например, стоимость материалов для окрашивания маленького парфюмерного флакона в яркий цвет составляет всеголишь 30—50 коп., а для матирования бутылки водки — около 1руб. Благодаря объединению окрашивания и отверждения на одной конвейерной линии весь технологический процесс занимаетвсего лишь 15 мин, а производительность в зависимости от типа окрасочной линии и размера окрашиваемого предмета может достигать 120 шт./мин.

Предлагаемые материалы и технологии декорирования стекла могут быть также эффективно использованы при окрашивании стеклянных блоков, листового стекла и другой продукции стекольной промышленности.

 Маленькая конвейерная линия для окраски парфюмерных флаконов
Рис. 4. Маленькая конвейерная линия для окраски парфюмерных флаконов.

 
< Пред.   След. >

go to top Наверх go to top


Главная
О компании
Технологии
Материалы
Оборудование для окраски
Новости
Статьи
Видео
Контакты
Карта сайта




I4729P.jpg




powered by mambo OS - tdw