در حال بارگذاری...
به بـازار بزرگ صنایع غـذایـی ایـران خوش آمدید

لیبل زن درون قالبی در صنایع بسته بندی
برچسب گذاری درون قالبی ، عبارت است از جاسازی لیبل های پلاستیکی یا کاغذی در حین فرآیند تولید ظرف به روش قالب گیری بادی ، قالب گیری تزریقی  یا شکل دهی حرارتی . به کمک این روش لیبل جاسازی شده، بخشی جدایی ناپذیر از بدنه ظرف می شود. تلفیق برچسب گذاری درون قالبی با فرآیند چاپ هزینه تولید ظرف را کاهش می دهد اما در مقابل زمان تولید افزایش می یابد. این فن آوری برای اولین بار توسط شرکت Owens ایلینویز با همکاری شرکت Procter & Gamble برای تولید بطری هایی که از پیش برچسب گذاری شده، مورد استفاده قرار گرفت. بطری شامپوی Head & Shoulders برای اولین بار از این فن آوری استفاده کرد.
تاریخچه IML
فن آوری برچسب گذاری درون قالبی به روش تزریق که در اواخر دهه 1970 در اروپا پایه گذاری شد، شاهد مقبولیت و رشد سالیانه بالایی بوده است. این برچسب ها در ابتدا با قرار دادن لیبل کاغذی بر روی لایه PS (پلی استایرن) تولید می شد. استفاده از فن آوری IML در اروپا روندی فراگیر دارد و به شکلی گسترده در صنعت بسته بندی مواد غذایی مورد استفاده قرار می گیرد اما باید توجه داشت که استفاده از این فن آوری تنها مختص ظروف مواد غذایی نیست. تا همین اواخر قالب های کم عمق و چرخه تولید آهسته پاسخگوی نیاز بازارهای اروپا بود. در حال حاضر در حدود 85 تا 95 درصد ظروف غیر منعطف مورد استفاده در صنعت بسته بندی مواد غذایی مجهز به IML است. این برچسب ها در مورد اجناس بادوام تری مثل جعبه های قابل بازیافت ماء الشعیر نیز مورد استفاده قرار می گیرد.
در ایالات متحده استفاده از فن آوری IML ازاوائل دهه 1980 شروع شد. شرکت Shape واقع در بیدفورد ایالت مین یکی از اولین کمپانی هایی بود که فن آوری IML تزریقی را مورد استفاد قرار داد. شرکت مزبور در سال 1982 مجوز استفاده از این فن آوری را از شرکت سوئدی Cerbo اخذ کرد. شرکت Cerbo مالک انحصاری تکنیک ویژه ای بود که با استفاده از آن پلاستیک ذوب شده به شکلی درون قالب تزریق می شد که سرتاسر سطح برچسب را در بگیرد. در سال 1983 شرکت Shape با بهره گیری از ماشین آلات خودکار کمپانی Cerbo تولید جلد پلاستیکی نوارهای ویدئو با استفاده از قالب دومحفظه ای را آغاز کرد. شرکت های Procter & Gamble و Owens-Illinois برای اولین بار برچسب های IML را در بطری های HDPE که به روش قالب گیری بادی تولید می شد، مورد استفاده قرار دادند؛ برچسب های مورد استفاده از نوع کاغذی بود که با ماده چسباننده حساس به حرارت، روکش شده بود. معضلات کیفیتی و مشکلات مرتبط با جاگذاری برچسب ها و جابه جایی ظروف باعث شد، فن آوری IML تا اواسط دهه 1990 در ایالات متحده رشد چشمگیری نداشته باشد. تمایل تولیدکنندگان به حذف مراحل ثانویه نصب برچسب، کاهش میزان ضایعات ناشی از این روش و عرضه ظروف با ظاهر بدون برچسب موجب شد فن آوری IML در اوسط دهه 1990 دوباره مورد توجه قرار بگیرد.
مقایسه قالب گیری تزریقی و بادی
در هر دو روش قالب گیری تزریقی و قالب گیری بادی می توان از تکنیک برچسب گذاری درون قالبی بهره گرفت. در روش قالب گیری تزریقی، ماده پلاستیکی ذوب شده با فشار درون محفظه قالب تزریق می شود. قبل از تزریق پلاستیک گداخته شده برچسب در محل مناسبی از محفظه قالب قرار داده می شود. بعد از تزریق ماده پلاستیکی به درون محفظه و سرد شدن تدریجی آن برچسب به شکل بخشی جدانشدنی از ظرف درمی آید.
روش قالب گیری بادی شبیه باد کردن بادکنک است. ماده پلاستیکی به شکل یک تیوب استوانه ای از یک مجرای مخصوص خارج می شود در حالی که اطراف آن توسط محفظه قا‌لب احاطه شده است. سپس تیوب پلاستیکی با دمیده شده هوا درون آن باد می شود تا با جداره قالب برخورد کند. فشار ناشی از هوا باعث می شود لایه پلاستیکی با جداره محفظه قالب منطبق شده و شکل ظرف یا بطری مورد نظر را بگیرد. برای برچسب گذاری درون قالبی در قالب گیری بادی، برچسب در محل مناسب محفظه قالب جاسازی می شود و هنگامی که لایه پلاستیکی باد شده منطبق با جداره محفظه قالب می شود به این لایه میچسبد. وقتی ظرف قالب گیری شده سرد شود، این برچسب به شکل بخشی جدانشدنی از جدار ظرف درمی آید.
توزیع جغرافیایی استفاده از هریک از این دو روش در سطح جهان قابل توجه است. در مقایسه با بازار برچسب های دیگر، بازار IML در نقاط مختلف جهان رویه متفاوتی دارد. بخش عمده ظروف IML تولید شده در ایالات متحده به روش قالب گیری بادی تولید می شوند، در عین حال باید توجه داشت که بهره گیری از فن آوری IML در قالب گیری تزریقی نسبت به قالب گیری بادی رشد سریع تری دارد. از طرف دیگر تقریبا همه ظروف IML اروپایی به روش قالب گیری تزریقی ساخته می شوند و تنها بخش کوچکی از آنها با روش قالب گیری بادی تولید می شود. از لحاظ کمی میتوان گفت که 90 درصد ظروف IML تولیدی در ایالات متحده به روش قالب گیری بادی و 10 درصد بقیه به روش قالب گیری تزریقی ساخته می شوند. در اروپا وضعیت به کلی متفاوت است؛ بیش از 95 درصد ظروف IML به روش قالب گیری تزریقی و تنها کمتر از 5 درصد آنها به روش قالب گیری بادی ساخته می شوند.
برچسب های مورد استفاده در این دو روش تفاوت های تکنیکی مشخصی دارند. سطح پشتی برچسب های IML مورد استفاده در قالب گیری بادی (EB-IML) چه کاغذی باشد چه ترکیبی بایستی با چسب ویژه ای آغشته شده باشد که با حرارت فعال شود. این لایه چسب در مورد برچسب های ترکیبی به هنگام تولید فیلم اضافه می شود و در مورد برچسب های کاغذی به هنگام فرآوری و تبدیل کاغذ به برچسب. این ماده چسباننده در اثر حرارت ناشی از تیوب پلاستیکی در حال انبساط فعال می شود و بعد از تماس این تیوب با بدنه محفظه قالب برچسب به جدار ظرف در حال شکل گیری می چسبد.
اما برچسب های IML مورد استفاده در قالب گیری تزریقی (IM-IML) نیازی به ماده چسباننده ندارند چرا که پلاستیک مذاب شده با حرارت و فشار بالا به درون قالب تزریق می شود و با فیلم پلاستیکی تشکیل دهنده برچسب جوش می خورد. برای اینکه این فرآیند به درستی صورت گیرد لازم است فیلم برچسب و مواد ظرف از یک نوع پلاستیک (غالبا پلی پروپیلن) ساخته شده باشند. برچسب های IM-IML در مقایسه با برچسب های EB-IML به طور معمول ضخامت کمتری دارند.
مزایای فراوان
به گفته شلی کوپر مدیر فروش شرکت Valeron Strength Films از آن جایی که در برچسب گذاری درون قالبی، برچسب جزئی از بدنه ظرف می شود با دوام تر و داری ظاهری جذاب تر خواهد بود. برچسب های دورن قالبی اساسا با بدنه ظرف ممزوج شده و به جزئی جدانشدنی از آن تبدیل می شود. جان گیبلین نایب رئیس بخش بازاریابی شرکت Granwell Products اضافه می کند: یکپارچگی برچسب با بدنه ظرف موجب می شود در صورت فشردن یا تغییر شکل بدنه ظرف برچسب از بدنه جدا نشود؛ مشکلی که در مورد برچسب هایی که با چسب به بدنه ظرف چسبانده می شود وجود دارد.
علاوه بر دوام بالاتر و ظاهر بهتر با استفاده از روش برچسب گذاری درون قالبی می توان هم زمان پنج وجه یک ظرف مکعبی شکل را برچسب گذاری کرد. این امکان در مورد برچسب های فشاری، حرارتی یا برچسب هایی که با چسب چسبانده می شود وجود ندارد. به گفته شولتز فیلم های IML در دو فرم مات و شفاف ارائه می شود. تولیدکنندگان محصولات مصرفی می توانند با استفاده از فیلم های شفاف محصولاتی مثل شامپو را در بطری هایی عرضه کنند که برچسب تعبیه شده در بطری نمود چندانی ندارد. یکی از مزایای بسیار پراهمیت IML برای عرضه کنندگان محصولات مصرفی، امکان دسترسی به ظروف از پیش برچسب گذاری شده است. به این ترتیب تولیدکنندگان به مرحله برچسب گذاری در خط تولید نیازی ندارند. با توجه به اینکه این مرحله شامل تجهیزات ویژه برچسب زنی بعد از قالب گیری، نیروی انسانی، فضای لازم برای نصب و کارکرد تجهیزات و هزینه های مرتبط می باشد، با حذف این مرحله، هزینه تولید به شکل قابل توجهی کاهش می یابد.
مزایای برچسب گذاری درون قالبی را می توان در موارد زیر فهرست کرد:
• ادغام مراحل قالب گیری و نصب برچسب در یک مرحله واحد
• کیفیت چاپ بالا و چشم نواز
• امکان افزایش مساحت برچسب و ارائه توضیحات به چند زبان در موارد مورد نیاز
• در صورت تغییر طرح چاپ برچسب و جایگزینی طرح جدید نیازی به توقف تولید نیست
• به صرفه شدن استفاده از برچسب هایی با مضمون نوشته کوتاه
• اتصال کامل و همه جانبه برچسب با بدنه ظرف
• کاهش ضخامت دیواره ظرف و در نتیجه کاهش مقدار و هزینه مواد خام مصرفی
• سهولت بازیافت
استفاده از IML با وجود مزایای فراوان معایبی هم دارد که از جمله آنها کاهش میزان تبادل گرما به علت وجود برچسب و افزایش مختصر زمان تولید به واسطه جاسازی برچسب درون محفظه قالب است. اشکال احتمالی دیگر تغییر شکل سطح پلاستیک قالب گیری شده به علت وجود برچسب است که می تواند باعث شود فرآیند سرد شدن بدنه ظرف به شکل یکنواخت صورت نگیرد.
ظروف مجهز به برچسب درون قالبی، مزایای بسیاری نسبت به ظروف با برچسب معمولی دارند. این مزایا را می توان تحت عناوین زیر برشمرد:
• هزینه کمتر نسبت به روش های دیگر برچسب گذاری و چاپ روی بدنه
• حذف مراحل برچسب زنی (بعد از قالب گیری) و ماشین آلات مربوطه
• افزایش سرعت خط تولید
• کاهش ملزومات مرتبط با فهرست کالا در شرکت تولید کننده
• کاهش وزن ظرف
• ظاهر بهتر
• مقاومت بهتر در برابر محو شدن مشخصات برچسب
• استحکام بهتر جداره های ظرف
• مقاوم تر بودن ظرف نسبت به فشردگی یا تغییر شکل
فرآیند برچسب گذاری درون قالبی به روش تزریق
بهره گیری از برچسب گذاری درون قالبی در فن آوری قالب گیری تزریقی مزایای فراوانی برای تولید کننده، عرضه کننده و مصرف کننده نهایی به همراه دارد. با استفاده از این روش مرحله ثانویه برچسب گذاری در فرآیند تولید حذف می شود، علاوه بر اینکه برچسب درون قالبی جزئی دائمی از ظرف شده و امکان کنده شدن آن وجود ندارد.
در فرآیند برچسب گذاری درون قالبی به روش تزریق، فیلم برچسب که سطحی صاف دارد در ضمن فرآیند تزریق پلاستیک مذاب، جزئی از بدنه ظرف می شود. در مواردی که به خاطر طراحی ویژه ظرف، برچسبی با انعطاف پذیری بالا مورد نیاز است اغلب از برچسب های درون قالبی استفاده می شود. این برچسب های معمولا فیلمی از جنس پلی پروپیلن با ضخامت 50 تا 100 میکرومتر است که محتوای برچسب روی فیلم چاپ شده است.
شکل زیرنشان دهنده مراحل برچسب گذاری درون قالبی به روش تزریق است. در این فرآیند ابتدا برچسب در قالب باز جاسازی شده و توسط نازل های خلاء، خاصیت جذب الکترواستاتیکی یا وسایل دیگر در محل مورد نظر ثابت نگهداشته می شود. سپس قالب بسته شده و رزین پلاستیکی گداخته شده، درون قالب تزریق می شود تا شکل ظرف مورد نظر را پیدا کند. به محض اینکه دمای رزین پلاستیکی به سطح مناسب برای خروج از قالب برسد، آماده خروج از قالب می شود. این کار معمولا با استفاده از روبوت انجام می شود.
ماشین آلات مورد نیاز برای فرآیند برچسب گذاری درون قالبی باید همان ویژگی هایی را داشته باشد که در قالب گیری با دیواره نازک (thin-walled molding) مورد نیاز است. جدول زیر مشخصات ماشین آلات مورد استفاده در قالب گیری تزریقی و خصوصیات قالب مورد نیاز برای برچسب گذاری درون قالبی را نشان می دهد. برای تولید ظرفی با 5 وجه برچسب گذاری شده (برچسب های درون قالبی) باید از سیستم (inside gating) استفاده شود. به کمک این سیستم امکان برچسب گذاری بی وقفه وجه های پلاستیک درون قالب فراهم می شود.
با این که تکنیک های زیادی در رابطه با فن آوری IML ظهور کرده است، یکی از مهم ترین ملاحظات مرتبط با این فن آوری چگونگی ثابت نگه داشتن برچسب در قالب به هنگام تزریق مواد است. در بسیاری از موارد، استفاده از ابزارهای تولید شارژ الکترواستاتیکی نسبت به استفاده از نازل های خلاء برای نگه داشتن برچسب در محل مورد نظر در محفظه قالب، به صرفه تر و قابل اعتمادتر است. بهره گیری از روش مذکور مزایای مشخصی برای کمپانی قالب گیری، مشتریان آنها و مصرف کننده نهایی دارد. در ادامه کلیات استفاده از دو روش مذکور مور بحث قرار می گیرد. ثابت نگه داشتن برچسب به کمک نازل های خلاء
اولین موضوع، چگونگی دخیل کردن کانال ها و نازل های خلاء در سیستم قالب گیری است. طراحی و تولید قالب هایی ویژه برای این کار هزینه تجهیزات مورد استفاده را به شکل قابل توجهی افزایش می دهد. به علاوه، برچسب هم باید قوام و استحکام کافی داشته باشد تا داخل نازل خلاء، نشود؛ این اتفاق می تواند شکل سطح ظرف را تغییر دهد یا باعث برآمده شدن بخشی از آن که برچسب را در به داخل خود کشیده است شود. توجه به این نکته نیز بسیار حایز اهمیت است که سیستم روبوتیک، برچسب را گم نکند و برچسب حتما در محل مشخص شده قرار داده شود. در صورتی که برچسب در محل مشخص شده قالب قرار نگرفته باشد و مواد پلاستیکی داخل قالب تزریق شود مشکلات زیادی را ایجاد خواهد کرد و باید زمان و هزینه زیادی برای خارج کردن ظرف قالب گیری شده از درون محفظه قالب و تمیز کردن کانال ها و نازل های خلاء صرف شود. اگر برچسب طی فرآیند قالب گیری شکسته شود یا اینکه از محل خود جابه جا شود، ممکن است پلاستیک مذاب به داخل نازل های خلاء کشیده شده و باعث ایجاد وقفه در فرآیند قالب گیری شود. به منظور جلوگیری از این موضوع باید ابزاری برای مشخص کردن وضعیت سیستم خلاء و توقف تزریق پلیمر در صورت بروز اشکال در نظر گرفته شود. مشکل دیگر این روش نگه داشتن برچسب این است که کانال های خلاء در قالب های دوگانه ممکن است موجب برهم خوردن یکنواختی دمای پلاستیک قالب گیری شده شود. برچسب را میتوان به کمک کانال های خلاء تولید شده با فلز تخت شده (sintered metal) در محل مناسب خود ثابت نگه داشت .
 مراحل انجام کار به این قرار است: یک روبوت برچسب را از مخزن برچسب ها(label magazine)  جدا می کند و آن را در محل مورد نظر در محفظه قالب قرار می دهد، سپس سیستم خلاء روشن شده و شروع به کار می کند و درنهایت پلاستیک مذاب به درون محفظه قالب تزریق می شود. استفاده از روش خلاء هنگامی بیشترین سودمندی را دارد که شکل قالب، استفاده از برچسب هایی را که از پیش شکل داده شده اند، طلب کند یا اینکه نیاز به استفاده از برچسب های ضخیم باشد. به همین ترتیب هنگامی که نیاز به استفاده از برچسب یا قالبی باشد که سطح ناصاف و طرح دار دارد، استفاده از سیستم خلاء گزینه مناسبی است. استفاده از برچسب های نسبتا نازکی که حاوی افزودنی های ضد الکتریسیته ساکن باشد فرآیند استفاده از سیستم خلاء در IML را ساده تر می کند و از به هم چسبیدن برچسب ها در اثر الکتریسیته ساکن جلوگیری می کند.
ثابت نگه داشتن برچسب به کمک الکتریسیته ساکن
استفاده از الکتریسیته ساکن برای ثابت نگه داشتن برچسب طی فرآیند قالب گیری تزریقی، نیاز به استفاده از نازل های خلاء که هزینه بیشتری را برای تولید و نگهداری قالب ایجاد می کند، رفع می کند. در برچسب گذاری درون قالبی با قالب مجهز به کانال های خلاء، وجود الکتریسیته ساکن در برچسب ها یک عامل ناخواسته است. در تکنیک چسباندن برچسب به قالب با استفاده از خاصیت جذب الکترواستاتیکی، کنترل بار الکترواستاتیکی برای کار با برچسب و ثابت نگه داشتن آن طی فرآیند تزریق پلاستیک امری ضروری است.
الکتریسیته ساکن به معنای عدم تعادل بار الکتریکی در یک ماده است به این معنی که اندازه یکی از بارهای الکتریکی منفی یا مثبت در آن از دیگری بیشتر شود. سطحی که بار الکتریکی منفی دارد الکترون های بیشتری نسبت به حالت عادی دارد و به همین ترتیب تعداد الکترون های سطحی که بار مثبت دارد، کمتر از سطح بدون بار است. سطح باردار میدان الکترواستاتیکی ایجاد می کند؛ خطوط میدان از تمام نقاط سطح به شکل عمودی خارج می شود. الکتریسیته ساکن در طول خود سطح باردار یا جریانی ندارد یا این که بسیار آهسته جابه جا می شود، این موضوع به معنای افزایش بار الکتریکی یا انباشته شدن آن در برخی از نقاط سطح ضمن کار با آن است. شدت میدان الکتریکی بر حسب نیرویی که یک ذره باردار فرضی در صورت قرار گرفتن در میدان تحمل می کند، تعریف می شود. شدت میدان الکتریکی که با حرف E نشان داده می شود، در هر نقطه از یک سیستم الکترواستاتیکی برابر است با نیرویی که بر ذره دارای یک واحد بار الکتریکی مثبت در آن نقطه وارد می شود. به این ترتیب چنان چه بار نقطه ای q در نقطه ای از میدانی قرار گیرد که شدت میدان در آن نقطه برابر E باشد، نیرویی برابر F=qE به بار نقطه ای وارد می شود. یکای شدت میدان برابر است با: 1 Newton/C=1 Nm/As= 1 V/m. در عمل معمولا به جای ولت بر متر از کیلوولت بر متر kV/m استفاده می شود. در هر نقطه از یک میدان جهت خطوط میدان بر حسب جهت بردار مماس بر خط میدان در آن نقطه تعریف می شود و تراکم خطوط میدان در یک محل نشان دهنده شدت میدان در آنجا است.
در فرآیند الکترواستاتیکی (IML با استفاده از نگهدارنده های الکترواستاتیکی) ابتدا روبوتی با استفاده از مکش (suction) برچسب را از صفحه برچسب ها جدا می کند. بار الکتریکی زیادی در برچسب ذخیره می شود و برچسب به کمک بازوی روبوتیک (EOAT=End-of-arm tool) به سطح محفظه قالب نزدیک می شود. سپس بازوی روبوتیک برچسب را در محل در نظر گرفته شده قرار می دهد، ساکشن خلاء برچسب را رها می کند و برچسب در محل مورد نظر، به سطح محفظه قالب میچسبد. در این مرحله دیگر نیازی به سیستم خلاء محفظه قالب یا وجود ماده چسبنده بر سطح برچسب نیست.
وقتی برچسبی که از مواد و طراحی مناسب برخوردار است باردار شود، به واسطه خاصیت جذب الکترواستاتیکی به سطح فلزی قالب که نقش زمین را بازی می کند می چسبد. برچسب می تواند تا چند دقیقه با میزان چسبندگی عالی به سطح محفظه قالب بچسبد. یکی از موارد احتیاط به هنگام شارژ برچسب، عدم استفاده از جوهر یا پوشش ضداستاتیکی در ساخت برچسب است. برچسب های مورد استفاده در این روش عموما باید خاصیت بالای دی الکتریک داشته و کاملا نارسانا باشند.
برای استفاده از جذب با خاصیت الکترواستاتیکی و بهره گیری از همه مزایای این روش وجود اجزای زیر ضروری اسـت:
• روبوتی با بازو و سیستم انتهای بازوی روبوتیک (EOAT)
• مخزن برچسب (label magazine)
• منبع تغذیه ولتاژ بالای DC با ظرفیت خروجی قابل تنظیم برای بارگذاری
• اعمال کننده ای شارژر
• برچسب های ساخته شده با مواد وطراحی مناسب جهت پذیرش و نگهداری بار الکتریکی
روش متداول، اعمال کننده شارژر در انتهای بازوی روبوتیک
این روش قابل اطمینان بوده و کارایی بالایی دارد اما برای طراحان و تولید کنندگان بازوی روبوتیک قدری چالش انگیز است. در این روش اعمال کننده شارژر، در داخل ادوات انتهای بازوی روبوتیک طراحی می شود و در واقع بخشی از این تجهیزات است. این اعمال کننده می تواند یک میله مستقیم بارگذاری با تعدادی پین برای انتشار میدان الکترواستاتیکی باشد یا اینکه ممکن است از یک سری ساطع کننده مجزا تشکیل شود. تعداد و نوع اعمال کننده هایی که مورد نیاز است، بستگی به اندازه و شکل برچسب و همین طور شکل هندسی محل جاسازی برچسب در محفظه قالب دارد. وقتی که برچسب به وسیله دریچه های مکنده نصب شده در انتهای بازوی روبوتیک نگه داشته می شود، اعمال کنندههای شارژر درست پشت برچسب واقع می شود. میله های ساطع کننده میدان الکترواستاتیکی در فاصله 1 اینچی و رو به پشت برچسب قرار میگیرند. وقتی که روبوت برچسب را در محل مورد نظر از سطح قالب قرار می دهد، منبع تغذیه اعمال کننده به مدت تقریبی 2 الی 4 ثانیه روشن می شود. به این ترتیب برچسب بار الکترواستاتیکی پیدا می کند و به واسطه خاصیت جذب الکترواستاتیکی بلافاصله به سطح فلزی قالب که نقش زمین الکتریکی را ایفا می کند می چسبد. دستگاه خلاء خاموش می شود و روبوت ابزار بازوی روبوتیک را برای انجام چرخه بعدی از قالب بیرون می آورد.
در طراحی بازوی روبوتیکی که اعمال کننده شارژر را درون خود جای می دهد باید چند نکته را مد نظر قرار داد. چون بخش ساطع کننده اعمال کننده باید 1 اینچ از برچسب فاصل داشته باشد، حتما لازم است هر جزء فلزی بازوی روبوتیک به زمین (الکتریکی) متصل شود و لااقل 5/1 اینچ از بخش ساطع کننده فاصله داشته باشد. هر جزء فلزی که فاصله ای کمتر از 5/1 اینچ تا ساطع کننده داشته باشد بخشی از میدان الکترواستاتیکی تولید شده توسط اعمال کننده را به خود جذب می کند و موجب می شود برچسب الکتریسیته ساکن کمتری پیدا کند. اگر در طراحی بازوی روبوتیک تعدادی ساطع کننده مجزا در نظر گرفته شود که در همان صفحه جاگذاری ساکشن های خلاء قرار بگیرد حتما باید دقت شود که صفحه از مواد نارسانایی مانند پلی اتیلن، تفلون، PVC، UHMW یا آکریلیک ساخته شود. هر جزء بازوی روبوتیک که در مجاورت اعمال کننده قرار دارد، در صورت عدم از دست دادن استحکام و یکپارچگی بهتر است از مواد نارسانا ساخته شود. هر جزء فلزی یا رسانا هم باید به زمین (الکتریکی) متصل شود.
برای انتخاب نوع اعمال کننده شارژر دو انتخاب وجود دارد: جریان محدود و جریان نامحدود. اعمال کننده های جریان محدود در فرم یک میله استاتیکی مستقیم یا مجموعه ای از ساطع کننده های مجزا عرضه می شود و دربردارنده یک مقاومت است که با منبع تغذیه ولتاژ بالا سری شده است. مزیت استفاده از این نوع اعمال کننده، عدم بروز قوس الکتریکی شدید در صورت نزدیکی با فلز و کم خطر بودن آن در صورت تماس اتفاقی با بدن انسان است. در صورتی که اعمال کننده جریان نامحدود، به مواد فلزی مثل محفظه قالب خیلی نزدیکی شود، یا اینکه ولتاژ شارژ خیلی بالایی داشته باشد، جرقه می زند. حفره های ایجاد شده در اثر قوس الکتریکی درنهایت موجب خوردگی سطح قالب و عدم کارایی آن می شود. بعضی از منبع تغذیه های پیشرفته تر مجهز به مدار تشخیص دهنده قوس الکتریکی است. در صورتی که شرایط شکل گیری قوس الکتریکی وجود داشته باشد، این مدار برای حفاظت خود در برابر اضافه بار، ولتاژ خروجی منبع تغذیه را قطع و یا محدود می کند. با استفاده از اعمال کننده جریان محدود، منبع تغذیه دچار اضافه بار نمی شود و در عین حال به بهترین وجه قادر به شارژ بی وقفه برچسب ها با بار الکترواستاتیکی است.
کابل رابط میان منبع تغذیه و اعمال کننده شارژر جریان الکتریکی، ولتاژ بالایی را منتقل می کند؛ به همین علت لازم است طول کافی داشته باشد تا در طول بازوی روبوت و در حین حرکات انجام شده دچار کشیدگی یا تنش فیزیکی احتمالی نشود. کابل مذکور باید هر هفته مورد بازبینی قرار گیرد و در صورت مشاهده شکستگی، سائیدگی یا ضعف تعویض شود.
روش ساده نصب با فاصله اعمال کننده شارژر
نصب با فاصله اعمال کننده شارژر، روش ساده ای برای باردار کردن برچسب است. استفاده از این روش تنها به اعمال تغییرات جزئی در بازوی روبوتیک نیاز دارد، راه اندازی آن ساده است و به کمک آن می توان با استفاده از یک اعمال کننده شارژر، برچسب هایی با اندازه و شکل های گوناگون را به نحو مطلوب بارگذاری کرد.
دستگاه اعمال کننده روی ادوات بین پرس قالب گیری و صفحه برچسب ها نصب می شود. ادوات انتهای بازوی روبوتیک شامل یک صفحه فلزی رسانا است. این صفحه رسانا باید لااقل به اندازه برچسب باشد و با فاصله 35/6 تا 7/12میلی متر، مستقیما پشت برچسب قرار داشته باشد. قطر دریچه های ساکشن خلاء باید به اندازه ای باشد که قدرت مکندگی کافی داشته و از لغزیدن و جذب برچسب به صفحه رسانا که نقش زمین را بازی می کند، جلوگیری نماید. همه اجزاء رسانای تجهیزات نصب شده در انتهای بازوی روبوتیک باید به زمین متصل باشد (زمین الکتریکی) و فاقد لبه یا کنج تیز باشد. باید دقت شود تا فاصله یک اینچی برچسب، هیچ لبه یا کنج تیزی وجود نداشته باشد.
در فرآیند مذکور ابتدا روبوت برچسب را از صفحه برچسب ها جدا می کند، جهت آن را مشخص می نماید و آن را در محل بارگذاری قرار می دهد. سطح فلزی پشت برچسب که نقش زمین الکتریکی را دارد، انرژی میدان الکتریکی تولید شده توسط میله دستگاه اعمال کننده را جذب می کند و موچب باردار شدن برچسب می شود. سپس روبوت برچسب را در محل مورد نظر از سطح محفظه قالب قرار می دهد و دریچه های ساکشن خلاء برچسب را رها می کند؛ برچسب سر جای خود ثابت باقی می ماند. برچسب باردار شده می تواند، موجب باردار شدن سطح دریچه ها شود و ایجاد جذب الکترواستاتیکی شود. در این صورت ممکن است برچسب به راحتی از دریچه ها جدا نشود یا اینکه هنگام جدا شدن از جهت مشخص شده، اندکی انحراف پیدا کند. برای رفع این مشکل، می توان از میله خنثی کننده بار الکترواستاتیکی استفاده کرد. هر بار که روبوت برای برداشتن برچسب جدید به صفحه برچسب ها رجوع می کند با استفاده از این میله دریچه های ساکشن از هرگونه بار الکتریکی احتمالی تخلیه می شود. دریچه های کوچک تر به علت سطح کوچکتر کمتر باردار می شود و به این ترتیب با استفاده از دریچه های کوچکتر مشکل فوق الذکر کمتر می شود.
برای اینکه انتقال برچسب از تجهیزات نصب شده در بازوی روبوتیک به محفظه قالب راحت تر و بدون بروز مشکلات فیزیکی صورت گیرد، از یک قطعه فوم الکترواستاتیک استفاده می شود. این قطعه فوم به صفحه فلزی انتهای بازروی روبوتیک که پشت برچسب قرار دارد، چسانده شده است. این قطعه فوم باید ضخامتی در حدود 3/8 اینچ داشته و مقاوت سطحی وحجمی آن در حدود 10^9 تا 10^10 اهم باشد. سطح اکثر مواد ضد استاتیکی تولید شده دندانه دار و ناهموار است و برای صاف و یکدست شدن باید سمباده زده شود. سمباده زدن سطح فوم ضد استاتیک میزان باردار شدن برچسب را نیز افزایش می دهد.
دریچه های ساکشن خلاء توسط فوم ضد استاتیکی احاطه شده است و باید سطح آنها با سطح فوم تراز شده باشد. تصویر زیر نحوه عملکرد این روش را نشان می دهد. از آن جایی که لایه فوم در مقایسه با سطح فلزی محفظه قالب مقاومت الکتریکی بالایی دارد، برچسب تمایل به جذب به سطح محفظه قالب دارد. به این ترتیب به محض اینکه پمپ خلاء خاموش شود و مکندگی دریچه های ساکشن متوقف شود، برچسب از روی فوم به سطح محفظه قالب منتقل می شود.
یکی از مشکلات استفاده از برچسب های کاغذی معمولی، ضایعات کاغذی در هنگام بازیافت است که بازیافتش در مقایسه با فیلم های پلاستیکی بسیار مشکل تر است. علاوه بر این در پروسه برچسب زدن با لیبل هایی که خود، ماده چسباننده دارند، بعد از چسبیدن لیبل به جداره ظرف بخش بزرگی از سطح آن آزاد باقی می ماند و تماس کاملی با سطح ظرف ندارد. اما برچسب های پلاستیکی IML به خاطر اینکه جنس آنها با مواد تشکیل دهنده ظرف یکسان است (عمدتا PP و PE) سازگاری بسیار زیادی با مواد تشکیل دهنده ظرف دارند. این موضوع بازیافت یک جای ظرف و برچسب را امکان پذیر می نماید. علاوه بر این ضایعات تولید شده در مرحله چاپ برچسب را نیز می توان به راحتی بازیافت نمود.
چنان چه برای ثابت نگهداشتن برچسب در سرجای خود از روش بار الکتریکی ساکن استفاده شود، مشخصات فیزیکی و الکتریکی برچسب اهمیتی حیاتی پیدا می کند. به این منظور باید سطحی از برچسب که قرار است با محفظه قالب تماس داشته باشد کاملا عایق باشد تا بتواند الکتریسیته ساکن در خود جمع کرده و نگه دارد. در حالت ایده آل مقاومت این سطح از برچسب باید معادل 1012 اهم بر متر مربع یا بیشتر از این مقدار باشد. هرچقدر که مقاومت الکتریکی برچسب بالاتر باشد، بهتر می تواند پذیرای بار الکتریسیته ساکن باشد و به هنگام تماس با محفظه فلزی قالب بار خود را از دست ندهد. باید توجه داشت که اگر بار الکتریکی برچسب در هنگام تماس با قالب از بین برود، برچسب خاصیت چسبندگی خود را از دست می دهد و از محل در نظر گرفته شده به پایین می لغزد. میزان مقاومت برچسب را می توان با استفاده از یک مقاومت سنج سطحی که در بازار موجود است، اندازه گرفت.
چنان چه در ساخت برچسب از جوهر یا روکش رسانا و یا ورق های فویلی استفاده شود، باید در سطحی پشتی برچسب که با قالب تماس ندارد مورد استفاده قرار گیرد. در چنین حالتی بهترین راه شارژ کردن برچسب با بار الکتریکی استفاده از دستگاه شارژ الکتریکی است. این دستگاه باید در جهت مخالف نازل های خلاء نصب شده بر انتهای بازوی روبوتیک (EOAT)، بیرون از سطح رسانا و چاپ برچسب مورد استفاده قرار گیرد (تصویر روبرو). اگر دستگاه شارژر بالای بازوی روبوتیک EOAT قرار داده شود، میدان الکتریکی ولتاژ بالا نمی تواند از سطح رسانای برچسب عبور کند و سطحی که باید به محفظه قالب بچسبد به اندازه کافی شارژ نمی شود. نزدیک شدن لایه رسانا یا ورقه فویل باردار به سطح فلزی قالب ممکن است منجر به ایجاد قوس الکتریکی و تخلیه بار سطح باردار شود. این قوس الکتریکی به ویژه در صورتی که کابل رابط یا حس گرهای بدون محافظ نزدیک آن باشد، می تواند باعث بروز اشکال در تراشه ابزارهای کنترلی شود. این قوس های الکتریکی در صورت تداوم در یک بازه زمانی طولانی می تواند باعث ایجاد حفره بر سطح محفظه قالب هم بشود.

خصوصیات فیزیکی مثل ضخامت، انحنا و بافت سطح برچسب هم در میزان چسبندگی از طریق الکتریسینه ساکن تأثیر گذار هستند. مثلا برچسب ضخیمی که به علت عدم تقارن در لایه های تشکیل دهنده اندکی انحنا دارد، ممکن است در صورت اتصال با سطح صاف قالب به ویژه چنان چه نیروی التکرواستاتیکی نتواند بر انحنای سطح برچسب غلبه کند، شل شود و لیز بخورد. به طور مشابه برای اتصال با سطحی از قالب که شکل مشخصی دارد ممکن است نیاز به برچسبی باشد که سطح آن از قبل به منظور انطباق با سطح قالب شکل مناسبی به خود گرفته باشد. طرح دار بودن سطح برچسب یا سطح قالب به علت این که می تواند مانع از تماس کامل سطح برچسب و قالب شود ممکن است باعث ضعیف شدن خاصیت چسبندگی برچسب با سطح قالب شود. برای دستیابی به حداکثر میزان چسبندگی باید از برچسبی عایق با ضخامت نسبتا کم و سطحی صاف بر روی سطح صاف و بدون طرح محفظه قالب استفاده شود. با این وجود عوامل دیگری هم چون دمای قالب، میزان سازگاری پلیمر تزریقی با مواد برچسب و محل گیت جریان مواد به هنگام تزریق هم در میزان چسبندگی مؤثر است.
برتری برچسب های ترکیبی نسبت به کاغذی
در ابتدای بهره گیری از IML از برچسب های کاغذای استفاده می شد. با وجود خلاقانه و کارآمد بودن این فن آوری ناسازگاری نسبی کاغذ و پلاستیک منجر به بروز برخی مشکلات می شد. برچسب های کاغذی مورد استفاده در نمونه های اولیه ظروف برچسب گذاری شده به روش IML به دلیل تفاوت خواص انقباضی پلاستیک و کاغذ به لحاظ کیفیتی دچار مشکل می شدند (ناخوانا شدن برچسب، برآمده شدن سطح برچسب و حباب دار شدن اطراف برچسب). ضایعات تولید در تهیه ظروف به این روش خود باعث ایجاد هزینه اضافی می شد چرا که برای بازیافت کاغذ استفاده شده در برچسب باید آن را از ظرف جدا می کردند. خواص انقباضی برچسب های ترکیبی انطباق بیشتری با مواد تشکیل دهنده ظرف دارد و به این ترتیب برخی از معضلات کیفیتی ذکر شده رفع می شود. علاوه بر این مواد ترکیبی برچسب را می توان با مواد تشکیل دهنده ظرف یکجا بازیافت کرد و نیازی به خارج کردن برچسب از داخل ظرف نمی باشد. برچسب های ترکیبی ازهمان مواد تشکیل دهنده ظرف مثل پلی پروپیلن PP یا پلی اتیلن پرچگال بالا HDPE تشکیل شده اند و به این ترتیب صد در صد امکان بازیافت دارند. در واقع یکی از محرک های اصلی استفاده از برچسب های ترکیبی در فن آوری IML مسائل مربوط با بازیافت بوده است. موضوع بازیافت فقط در مرحله پس از مصرف محصول مطرح نیست؛ ظروف معیوب تولید شده در مرحله قالب گیری بادی هم باید بازیافت شود.
برچسب های ترکیبی طی 30 الی 40 سالی که از آغاز پیدایش آنها می گذرد، تغییرات زیادی کرده و بسیار متنوع شده اند. استفاده از این برچسب ها در فرآیند IML مزایای زیادی نسبت به استفاده از برچسب های کاغذی دارد؛ دوام بالاتر و آسیب پذیری کمتر در برابر رطوبت، مقاومت عالی نسبت به فرسودگی و از هم گسیختگی، امکان بازیافت با مواد تشکیل دهنده ظرف و از همه مهم تر قابلیت انطباق آن با شکل بدنه ظرف در صورت فشرده شدن یا تغییر شکل ظرف (که میتواند ناشی از شرایط نگهداری یا فشارهای وارده در طول حمل ونقل باشد) است. این برچسب ها بعد از جاسازی درون بدنه ظرف، در مقایسه با برچسب های کاغذی اشکالات بسیار کمتری بروز می دهند. مزیت مهم فیلم های ترکیبی، شباهت بالای مواد تشکیل دهنده آنها با مواد تشکیل دهنده ظرف است که علت سازگاری بیشتر این فیلم ها با بدنه ظرف است.
به همان اندازه ای که از انواع رزین در تولید لایه تشکیل دهنده برچسب های ترکیبی  IML استفاده می شود، بسیاری از این لایه ها از مواد پلی الفینی (polyolefins) مثل HDPE، PP یا هیبریدهای اختصاصی طراحی شده برای IML ساخته می شود. هرکدام از این لایه ها مزایای خاص خود را دارد اما در این خصوص استفاده از لایه خاصی فراگیر نیست. برای ساخت لایه برچسب مورد استفاده در قالب گیری بادی عمدتا از HDPE، PP یا کوپلیمرهای دیگر استفاده می شود که نسبت به حرارت بسیار حساس هستند. اما ماده اصلی در ساخت برچسب های مورد استفاده در قالب گیری تزریقی پلی پروپیلن OPP است. OPP نسبت به حرارت مقاوم تر است و ویژگی های بهتری از خود نشان می دهد. به عنوان مثال برچسب ترکیبی Arjobex Polyart که ماده پایه تشکیل دهنده آن HDPE است به شکلی تولید می شود که ضرایب کششی و انقباضی مناسبی برای استفاده در فرآیند IML داشته باشد. نحوه تولید این برچسب به گونه ای است که در صورت انقباض یا تغییر شکل بدنه ظرف، انطباق بهتری با آن دارد.
آینده روشن
هم اکنون تقاضای بالایی برای برچسب های ترکیبی در بازار IML وجود دارد و این تقاضا رو به افزایش است. گذر از برچسب های کاغذی به فیلم های ترکیبی چندین سال است که آغاز شده و پیش بینی می شود در آینده نیز ادامه یابد. فیلم های ترکیبی معادل 80 درصد (ارزش دلاری) بازار IML را به خود اختصاص داده اند و انتظار می رود استفاده از راه کار قالب گیری تزریقی طی چند سال آینده بیشترین رشد این بازار در ایالات متحده را به خود اختصاص دهد. فن آوری IML بخشی از رشد خود را مرهون مباحث زیبایی شناختی است؛ عرضه کنندگان کالا برای اطمینان از رساندن پیام خود به مصرف کننده، نیازمند برچسب های زیباتر و تأثیرگذار تر هستند؛ تا زمانی که این تقاضا وجود داشته باشد بازار IML همچنان به رشد خود ادامه خواهد داد.

مطالب مرتبط:
دستگاه های بسته بندی،دستگاه لیبل زن،


دیدگاه ها


اگر تصویر خوانا نیست اینجا کلیک کنید

همزمان با تأیید انتشار دیدگاه من، به من اطلاع داده شود.
* دیدگاه هایی كه حاوي توهين است، منتشر نمی شود.
* لطفا از نوشتن دیدگاه های خود به صورت حروف لاتين (فينگليش) خودداري نماييد.


    محصولات مرتبط

قیمت: 0 ریال
تأمین کننده:

قیمت: 0 ریال
تأمین کننده:

قیمت: 0 ریال
تأمین کننده:

قیمت: 0 ریال
تأمین کننده:

قیمت: 0 ریال
تأمین کننده:

قیمت: 0 ریال
تأمین کننده:

قیمت: 0 ریال
تأمین کننده:

قیمت: 0 ریال
تأمین کننده:

قیمت: 0 ریال
تأمین کننده:

قیمت: 0 ریال
تأمین کننده:

قیمت: 0 ریال
تأمین کننده:

قیمت: 0 ریال
تأمین کننده: