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收缩标签的套标以及行业应用案例介绍!

包装范 2023-01-08

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收缩标签的套标分手工套标和自动套标两种。


手工套标

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手工套标的产品都是切片后的单片标签,生产效率低下,但是定位准确,对于批量不大的订单还是适合的,目前在药品、日化行业仍有一些应用。


“笑脸”问题


手工套标一般是横放瓶体进入烘道,其烘道一般为采用电加热的热风或红外线加热,烘道内瓶体上下温度有一定的偏差,收缩效果略差。但是手工套标的时候,标签可以完美的包住瓶体的底部,避免出现“笑脸”的问题(如上图)。



自动套标

2



自动套标的产品都是卷状供货,适合大批量品种,目前在饮料、家化、食品、调味品等行业的应用以自动套标为主。


自动套标是把扁平的套管经过圆柱形的中心柱撑开后,由电眼控制的旋转切刀定位切断,然后由送标轮把标签准确的套在瓶体上,再由滚刷把标签定位到目标高度,使用热风进行预收缩以固定标签位置,最后进入烘道进行收缩。


自动套标的注意事项:


1)      选择与折径配合的中心柱;


2)      标签应有易于光电传感器识别的明显图案或色块;


3)      传送带速度、瓶体间距、瓶体与标签位置的协调将影响套标的效率;


4)      由于标签内表面(一般是油墨面)与中心柱摩擦、外表面(膜体)与橡胶驱动辊摩擦,两个表面的摩擦系数(C.o.f)将影响套标的效率;


5)      标签折径与瓶体外周长的宽松度将影响收缩标签的套标效率。


6)      普通的自动套标,标签底部最多到传送带表面,标签收缩后将无法包到瓶体的底部,只能到瓶体的下缘,由于收缩标签具备一定的纵向收缩能力,当瓶体为扁平形的时候,将容易出现标签向上拉起,露出瓶体,这就是常说的“笑脸”缺陷。若要解决这个问题,需要对传送带进行特殊的改造,让瓶体不是停留在传动带表面,而是停在传送带表面上的垫块上。


7)      自动套标由于套标位置的周向不确定性,收缩标签在瓶体上的定位有一定的偏差。


8)    常规的自动套标传送带无法识别瓶体底部的周向定位,即瓶体的前后位置虽然固定,但是为随机旋转的,若是需要精确定位需要改造为特殊传送带,识别瓶体底部的定位标记后旋转进行瓶体的周向定位。



热收缩烘道

3



手工套标对应的热收缩烘道一般是电加热的热风或红外线收缩烘道。


其原理简单,使用电加热红外线加热管直接使用热辐射的形式供热,或者风机把电加热后的空气均匀的送入烘道各位置。由于热辐射或空气传导能量的能力较差,电加热的收缩方式能源利用率低,而且由于烘道内温度分布不均匀,容易导致收缩效果不一致,影响标签图案的均匀收缩。


自动套标,一般使用蒸汽加热的形式,其使用不同压力、不同流量的蒸汽以调整烘道供热量,在蒸汽烘道中有多个蒸汽喷嘴,各喷嘴位置可调,一般在烘道的进口先收缩瓶体的底部,蒸汽喷嘴的位置逐渐上升,最后收缩瓶体的瓶口位置。


蒸汽收缩的方式,由于蒸汽热值高,传热速度快,烘道内温度分布均匀,收缩效果非常佳,但是由于蒸汽中含有大量的水分子,容易在收缩后的标签内壁和瓶体外面的夹层内出现水渍状痕迹,其完全自然挥发干净需要较长的时间。


若是先套标再灌注的空瓶进行套标时,需要注意蒸汽中的水分子会进入瓶体内部,残留下来容易滋生微生物,若是内容物为微生物敏感性产品,需要注意如何避免该问题的发生。


需要注意的一点是,不管是电加热还是蒸汽加热哪种烘道,其内部温度较高,当瓶体和套好未收缩的标签一起在传送带上进入烘道时,先进入的一面首先受热收缩,图案容易朝这一侧偏移,特别是扁平状瓶体时,问题更加突出。所以在确定标签尺寸、图案位置时,需要进行实际的上机测试,以确定明确的收缩工艺,并固定瓶体进入收缩烘道的方向,以防止出现预料之外的状况。



行业案例分析

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1、收缩皱褶/图案扭曲/卷边等

问题原因分析 


收缩中最常见的质量问题是皱褶、扭曲、卷边基本都是由于薄膜原因或收缩烘道原因所致。


具体分析如下:


(1)    薄膜原因


①  薄膜收缩速度太快/薄膜收缩曲线过陡


通过不同时间、温度的交叉测试,可以比较不同薄膜或不同批次的同一个薄膜的收缩差异;同一个温度下,随着时间的延长,收缩率快速上升则是收缩速度太快;同一个收缩时间下,随着温度的上升收缩率快速上升,则是收缩曲线过陡。一般PET发生这样问题的概率更高,OPS不易出现这样的问题。

不同测试时间下的收缩曲线

不同测试温度下的收缩梯度


②薄膜或成品标签储存期限过长/印刷或合掌溶剂残留过多导致薄膜结晶


曾经发生的案例表明,发生口部卷边投诉产品,原膜指标在生产时无异常,但分析不良样品时发现70℃收缩率偏低;经调查产品大部分产品是长期库存。


推测原膜或标签成品在保管及运输过程中发生结晶化(Crystallization),发生结晶化后70℃收缩率会明显偏低,在70~80℃区间会发生急速收缩,为发生上部卷边的主要原因。请参考下面的收缩率曲线:


③薄膜收缩率不稳定


同批次印刷,且薄膜为同批次(追溯制膜母卷也没有明显差异),测试不同卷的标签收缩率(100或70℃),则可能是制膜时控制不力,导致母卷的中间与边上的不同部位收缩率有差异。


④  薄膜收缩率偏低


收缩率整体偏低,会造成瓶口部位收缩不良,此时可以整体加高收缩能量供给,以帮助解决。


⑤  薄膜厚度偏差过大


当在客户套标过程中,突然出现卷边的情况,且同时有局部收缩不到位的情况,此时若加大蒸汽的量和压力,情况改善或解决的,则基本是此类问题,或者收缩率不稳定所致。这种问题一般在PVC中会出现。


(2)    收缩烘道原因


①收缩烘道温度不均匀


②收缩烘道温度过低或过高


要调整好收缩炉,前段不要太高以免收缩太快中间排气不足;后段不能太低,以免收缩温度不够造成收不紧的情况。


③收缩烘道中热风或蒸汽喷嘴位置不合理


(3)     其他原因


①异形瓶的加强筋中间空气无法顺利排出,透气孔位置不合理


收缩标签在烘道中的收缩,一般是从底部开始,逐步上升;收缩过程中标签与瓶体之间的空气会从上部排出,但若是中间有比较深的加强筋环或收腰设计,则空气很难排出,需要在相应部位增加或标签整体从低到高都增加一条透气口。


②收缩标签高度过高


由于瓶口部位尺寸是越来越收紧的,若是标签高度过高,则越靠近瓶口部位,其对收缩率的要求也越高。


③收缩标签折径太大


收缩标签折径×2的尺寸一般比中心柱外径大3%左右,折径小了会套标不畅,大了则对瓶口部位的收缩率有更高要求。


④收缩标签背胶的涂胶位置不合理


不同的瓶体形状对应的涂胶位置是不同的,一般在大头的一端进行涂胶,这一端需要先收缩固定标签,才能起到涂胶的目的。


也要部分完全圆的瓶体,为防止标签收缩好以后转动,会设置一条从低到高的背胶,这种设计一般是手工套标,并使用电加热进行收缩,这时需要注意,涂胶部位应该是在容易受热的瓶体一面。


2、标签收缩返松现象 


用手去捏或揉瓶子表面的标签,感觉标签会有一定程度的松动,一般轻微的松动是可以被认可的,但是严重的松动将严重影响到消费者体验。这种情况一般发生在日化行业,在日化行业有比较多的收缩标签应用是,先在空的HDPE瓶上收缩标签,然后再运输到日化厂进行灌装。


收缩后标签返松的原因主要有以下几点:


1.     标签收缩阶段造成的返松现象

由于在收缩过程中,不但收缩标签受热发生了收缩,瓶体也受热,但是其不是收缩而是膨胀,膨胀后的瓶体在出烘道冷却后,又收缩回原来的体积,但是标签没有继续收缩,从而发生返松现象。收缩烘道每段温度设定不合理或各段温度差异太大、烘道内风量大小、瓶体在烘道中摆放位置及方向是否合理都会造成瓶体受热量的多少,这会影响瓶体受热膨胀的程度,也就影响收缩后返松的程度。


2.     由于冬季气温原因导致的返松


a)       冬季一般将标签储存在冷的地方,会使标签温度降低,收缩时需要额外的时间预热,因此在同样的收缩温度下进行标签的收缩,会产生收缩不足而发生反松现象;建议在冬季使用收缩标签时,收缩前将收缩标签在常温下保管一段时间,达到车间的常温后再使用。


b)      收缩好的瓶体从收缩烘道出来后,因冬季低温,急速冷却而发生反松现象,当缓慢冷却时,收缩后的标签受瓶体的持续的加热会有一些收缩而缓和返松问题,相反急速冷却时反松现象会明显;建议将收缩烘道外部温度维持在一定的温度(建议18℃以上),为了使收缩后瓶体缓慢冷却,不可马上运到外面,需要在常温下保管一段时间。


3.     标签质量问题导致的返松


a)       收缩薄膜的收缩曲线在70℃时偏低或偏陡,导致标签收缩不足或收缩过快会导致标签收缩后返松。建议加强对70℃的收缩率检验。


b)      使用长时间储存的收缩标签时发生返松现象。热收缩标签,特别是OPS和PET标签,是耐化学性较差而且随着储存时间的延长,薄膜结晶度发生变化,在70℃条件下的收缩率会降低,这会导致反松现象;建议成品收缩标签及时使用。


4.     收缩好标签的瓶子在灌装阶段造成的返松


在冬季,收缩好标签的瓶体在填充低温液体时, 容易发生反松现象。原因是填充低温液体后,由于瓶体与标签的热胀系数不同,导致瓶体比标签收缩的程度更大,就造成了标签的返松。建议灌装车间冬季时使用空调,并对填充物进行预热。



3、预变形处理 



异形瓶使用收缩标签,特别是全包裹标签,给标签制作提出了特别高的要求,收缩完毕的图案如何达到平面设计的效果。所以对收缩标签的平面设计稿件进行预变形处理,也成了收缩标签制作的关键。


预变形的处理目前有两种方法,一种为手动处理、一种为自动处理。


手动处理方法是根据预收缩的原理结合网格测试和黑白版测试的结果,对图案需要变形的部分的图文进行手动拉伸变形,达到预变形处理的目的,此种方法较为原始;手动处理的缺点是,一般只能处理关键的Logo或核心图文这样的少量的区域,若是多个区域都需要进行预变形,其工作量就太大,而不具备实际的可操作意义。


预变形的自动处理则是利用专门的3D模拟及预变形处理软件,对容器模型和收缩标签建立3D的数据模型,结合收缩标签的收缩率和收缩速度,进行计算机模拟收缩过程,可以直观的看到收缩后的效果;同时在平面设计软件中调整图案时,3D收缩效果也可以实时联动修改显示,这种模拟及预调整方法操作简单、直观、速度也较快、成功率也较高,是一种较先进的预收缩处理方法。而且自动处理可以同时处理多个图文区域,对与复杂的平面设计和非常不规则的瓶型来讲,这是一个完美的解决方案。


一、预变形处理的基本原理:


预变形处理是根据收缩标签收缩后的变形情况提前进行补偿处理,以达到最终收缩符合预期效果的一个方法。


S=(L0-L)/L0×100%;

F=1/S

S:纵向(MD)或横向(TD)的收缩率,(%)

*预变形区域的收缩率,不同区域的收缩率不同*

L0:纵向(MD)或横向(TD)收缩前的长度值(设计尺寸)

L:纵向(MD)或横向(TD)收缩后的长度值(收缩后的尺寸)

F:预变形区域对应方向的放大系数


预变形的目标为收缩后的尺寸达到设计尺寸,故预变形表现为放大尺寸。


比如:需要预变形的某处,横向收缩比为50%,则预收缩放大率F数应为2;要得到图案大小为2cm,预收缩处理后此处图案尺寸横向应为4cm。


下图为,收缩与放大情况的演示:


二、预收缩处理的原则


1)   充分了解图案和瓶形:要明白各个图案部分,收缩后对应在容器上的区域


2)   把握好整体与局部:对于异形瓶收缩,有些图案是一个整体需要整体变形处理,有些图案则可以单独进行变形处理,这些要把握清楚,但一个变形单元横向尺寸不要超过折径


3)   把握住主次:有些次要图案的微小变形不影响人的视觉效果,可以不进行预变形处理,如进行预变形费时费力,实际收缩出来视觉感觉反而失真,达不到预期。主要的部分有:主图案、主文字、logo及其它标志、瓶体变形较大的区域等。


4)   充分掌握标签薄膜特性,了解纵、横向收缩曲线:收缩薄膜同时有纵向(MD)和横向(TD)两个方向的收缩,两者在不同的温度下是有对应关系的,做预变形处理一定要明白薄膜收缩曲线。


5)   了解客户的收缩设备,明白实际生产时标签收缩的位置:预变形处理和标签收缩位置关系紧密,不同的收缩设备、不同的收缩参数收缩后标签位置会有差异,这点关系到预变形的处理的成败,一般收缩都要进行上机测试。


6)   循序渐进,逐步调整:预收缩处理涉及的方面比较多,需要逐步测试,不可能一蹴而就;特别是涉及到设备方面,理论计算一定要得到实际测试的认可,方可进行批量的生产。


好的设计是成功的一半,制作前同客户、设计公司的沟通是必要的,变形较大的区域应尽量避开正圆、方形、平直的直线等;预变形处理做的再好不如设计原稿避开较大的收缩区域。


三、预变形手动处理的方法和过程


具体处理步骤分如下几个:

1)      网格测试:利用等距的方形网格作为印刷图案,标签收缩后,可以通过网格的变形情况来测试不同区域的变形情况;同时,通过网格的数量,可以确定收缩后的图案在原稿上的具体位置。网格测试可以很好的为设计公司进行图案的排布提供指导。


2)      黑白版测试将客户的设计稿件、制作成黑白稿件,既可以反应收缩后的整个预收缩处理的结果,由于只有黑、白两色,可以节约制版和打样费用。此试样根据实际标签收缩测试,可以进行调整,直至客户满意。黑、白版测试的预变形处理和彩色是一致的,由于颜色较少,可以很好的节约成本、提高工作效率。


3)    成品测试:根据黑、白版测试结果,做整套版进行成品测试;成品为客户最终要上市的包装样品,同时可以观察由于收缩比差异带来的油墨深浅差异是否影响到最终的外观,以及确定预变形处理是否需要进行进一步的调整。


四、预变形自动处理的方法和过程


具体处理步骤分如下几个:

1)      客户提供原始平面设计稿件,提供瓶型的3D图纸,可用的格式有:Artios(*.ard)、Collada(*.dae)、OBJ(*.obj)、Collada(*.zae),本案例客户提供的瓶型3D图纸为obj格式。在3D软件中生成瓶体的三维模型。


2)      使用Illustator+Eskostudio软件中按照收缩标签的薄膜特性(收缩率、收缩时间、尺寸、合掌位置等)添加收缩标签(addsleeve),使用studio模拟收缩过程,导入调整前的平面设计文件,按照该模拟收缩过程进行预变形处理(Artworkdistorion),然后可以输出变形处理完毕的平面设计文件。

建立3D模型添加收缩标签设定薄膜特性模拟收缩

模拟收缩样品保存预变形调整输出调整完毕文件


3)      在3D软件中可以模拟收缩效果,使用鼠标拉动位置,可以360º全方位查看模拟效果


4)      制作黑白版,模拟实际印刷效果,并收缩查看变形预处理的效果


5)      根据黑白版的收缩效果进行手工微调或再次进行自动处理与变形后,正式进行印刷、收缩


预变形处理小结

由于收缩标签收缩过程的非规则性和不可准确预测性,不管是手动处理还是自动处理,可能都需要“预变形处理—>网格测试(或黑白版测试)—>再次预变形处理—>成品测试”的这样反复的过程,对于特别复杂的案例,可能需要多次反复才能达到理想的结果。而且有些案例还需要两种同时用到自动处理和手动处理两种方法。

文章摘自《中国包装大全——日化篇》,一本包装行业教科书!


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