In-Mould-Labelling und die elektrostatische Aufladung

Für Unternehmen, die ihre Verbraucherfreundlichkeit steigern und ihre Produkte vor Verschmutzung und Fälschung schützen wollen, bietet In-Mould Labelling (IML) das ideale Etikettierungsverfahren. In den letzten Jahrzehnten erfreute sich diese Methode der Produktdekoration einer wachsenden Popularität. Ein Blick in die Technik und ihre Möglichkeiten von Steward Gordon-Smith*

Im Auge des Verbrauchers spielt die Verpackung eines Produktes eine wesentliche Rolle bei der Erhaltung des Markenimages. Das Etikett eines Produktes dient als Firmengesicht einer Marke, was bedeutet, dass ein schlecht angebrachtes Etikett (ob es zerknittert ist, schlecht ausgerichtet ist oder eine schlechte Qualität aufweist) die Verbraucherwahrnehmung des Produktes und damit die Marke beeinflusst. Heute gibt es zahlreiche Branchen, die sich aktiv für das In-Mould-Verfahren interessieren – darunter Nahrungsmittel, Getränke, Kosmetik, Gesundheitswesen, Pharma und sogar der Automobilbereich.

Der Markt für In-Mould-Etiketten wird voraussichtlich von 2,58 Milliarden USD im Jahr 2015 auf 3,23 Milliarden USD bis 2020 anwachsen, mit einer geschätzten jährlichen Wachstumsrate von 4,54%[1]. Dieses Wachstum ist auf eine Reihe von Faktoren zurückzuführen, wie z.B. die zunehmende technologische Weiterentwicklung im Verpackungssektor, die zu kosteneffizienten Herstellungsprozessen führt, oder ein wachsendes Bewusstsein der Verbraucher gegenüber nachhaltiger Etikettierung und Verpackung. Das unablässige Wachstum der Nahrungsmittel- und Getränkeindustrie bietet auch eine Chance für weitere Marktexpansionen, vor allem in den aufstrebenden Regionen Asien-Pazifik und Lateinamerika.

IML zeichnet sich durch seine Fähigkeit aus, eine bessere Haltbarkeit zu gewährleisten, Ausschuss und Kosten zu senken und die Qualität der Verpackung sichtbar zu verbessern. Beim IML werden hochwertige Etiketten direkt in die Form eingefügt und sind nach dem Formprozess Teil der Verpackung. So wird der Verbraucher eher durch das geniale Design überzeugt und daher mehr inspiriert, das Produkt zu kaufen.

Wie funktioniert IML?

Der Begriff „In-Mould Labelling“ steht für das Herstellungsverfahren, bei dem ein Etikett auf einen Kunststoffverpackungsbehälter aufgebracht wird. Beim Formen des Behälters wird das Etikett direkt in die Form gelegt, anstatt mit einem Klebstoff auf die Oberfläche des fertigen Produktes angebracht zu werden.

Die relative Inkompatibilität des traditionellen Papiers für das Recycling mit Kunststoff war lange Zeit ein großer Nachteil für IML. Beispielsweise könnten Unterschiede in der Schrumpfdynamik zu Beulen und Blasen führen, die dann die Gesamtpräsentation des Produktes beeinflussen würden. Infolgedessen würde der durch solche Probleme erzeugte Ausschuss weitere Kosten- und Handhabungsprobleme verursachen, insbesondere wenn es notwendig ist, die Papieretiketten von den Kunststoffbehältern zu entfernen, um ein Recycling zu ermöglichen.

Recycling ist seit langem einer der Hauptanreize in synthetische Papiere für IML-Anwendungen zu investieren. Da Kunststofffolien (wie Polypropylen oder Polyethylen) viele der chemischen Eigenschaften der Behälter, die sie verzieren, teilen, können sie mit dem Behälter recycelt werden.

Weitere Vorteile gegenüber traditioneller Etikettierung sind eine bessere Feuchtigkeits- und Produktbeständigkeit sowie eine hervorragende Reiß- und Abriebfestigkeit, die die Haltbarkeit der Verpackung verlängern. Außerdem weisen die Kunststofffolien Schrumpfeigenschaften auf, die für die Behältermaterialien besser geeignet sind, wodurch die Qualitätsprobleme, die bei herkömmlichen Etiketten auftreten, deutlich reduziert werden.

Spritzgießen oder Blasformen?

IML kann bei einer Vielzahl von Formungsverfahren eingesetzt werden, wobei die beliebtesten Spritzgießen und Blasformen sind. Beide Verfahren sind für Etikettierungsanwendungen geeignet, haben jedoch jeweils andere Eigenschaften.

Beim Spritzgießen wird geschmolzenes Kunststoffmaterial in einen Hohlraum oder eine Form gebracht, das dann die Form eines Behälters annimmt. Hierbei wird das Etikett in den Hohlraum eingesetzt, bevor der Kunststoff eingespritzt wird. Sobald das Kunststoffmaterial in die Form eingespritzt wurde, kühlt es ab und das Etikett ist mit dem Behälter verschmolzen. Zu den wichtigsten Vorteilen dieses Verfahrens zählt die Möglichkeit, alle Seiten eines polygonförmigen Behälters gleichzeitig zu etikettieren, was bei Klebeetiketten, Wärmeübertragung oder druckempfindlicher Etikettierung nicht möglich ist.

Der Blasformprozess ist ähnlich wie das Aufblasen eines Luftballons. Das erwärmte Kunststoffmaterial wird in Form eines Schlauches extrudiert, eine Form wird um den Schlauch geklemmt, Luft wird eingeblasen, der Kunststoff wird gegen die Wand der Form gedrückt und nimmt die Form des Behälters an. Wie beim Spritzgießen wird das Etikett in die Form gelegt und haftet, aufgrund des wärmeaktivierten Klebestoffes auf der Etikettenoberfläche, am geformten Behälter, wenn dieser abkühlt und seine endgültige Form annimmt. Dank dieser Art des Formens kann der Behälter gebogen und gequetscht werden, ohne dass das Etikett sich von der Oberfläche ablöst. Dies führt zu einer längeren Haltbarkeit und erlaubt der Marke hochqualitative Graphiken wiederzugeben.

Die Rolle der Elektrostatik

Die größte Herausforderung im IML besteht darin, das Etikett gemäß den Vorgaben korrekt in die Form einzulegen. Während die meisten Unternehmen versuchen, Elektrostatik in ihren Produktionsumgebungen zu begrenzen, um Qualitätsprobleme zu vermeiden und die Arbeitssicherheit zu verbessern, setzen In-Mould Labelling Unternehmen in ihrem Produktionsprozess auf elektrostatische Aufladung.

“Die größte Herausforderung im IML besteht darin, das Etikett gemäß den Vorgaben korrekt in die Form einzulegen.”

In den frühen Tagen des IML wurde das Etikett in das Formwerkzeug eingebracht und mittels eines Vakuumsystems an der gewünschten Position gehalten. Diese Methode erwies sich aufgrund einer Reihe mechanischer Probleme als mangelhaft, wie beispielsweise ein falsch in das Werkzeug eingelegtes Etikett oder blockierte Vakuumkanäle durch geschmolzenen Kunststoff. Darüber hinaus erforderte dieses Verfahren ein hohes Maß an Wartung und war teurer als moderne Systeme.

Folglich wurde statische Aufladung als eine gangbare Alternative betrachtet, um Etiketten in Formwerkzeuge einzulegen. Hierbei wurden die Etiketten statisch aufgeladen und anschließend im Werkzeug der Spritzgießmaschine angebracht. Damit dieses Verfahren erfolgreich ist, müssen jedoch bestimmte Arten von Tinten, Lacken und Materialien verwendet werden, damit die statische Aufladung das Etikett auf der Oberfläche des Spritzgießwerkzeuges halten kann.

Vorgeladene Etiketten sind außerdem anfälliger für Verunreinigungen, da von der Ladestelle bis zur Anbringung im Spritzgusswerkzeug Staub und Partikel aufgrund von Elektrostatik auf ihre Oberfläche angezogen werden können. Hinzu kommt, dass Etiketten, in Produktionsumgebungen mit hoher Feuchtigkeit, die Ladung schneller verlieren, was die Leitfähigkeit beeinflusst und zu höheren Ausschussraten führt.

Ein weiteres IML-Verfahren besteht darin, innerhalb des Formwerkzeuges elektrische Ladung auf das Etikett zu übertragen. Hierfür gibt es mehrere Methoden z.B. leitfähige Schaumstoffe oder leitfähige Harze. Diese beiden Verfahren erfordern jedoch enge Bearbeitungstoleranzen des Werkzeuges und des Kerns. Außerdem entstehen hohe Kosten, eine kurze Lebensdauer des Kerns sowie Ausrichtungsprobleme zwischen dem Kern und dem Formwerkzeug.

„Die praktischere Alternative zum Induzieren einer elektrischen Ladung auf die Oberfläche des Etikettes sind Aufladeköpfe.“

Die praktischere Alternative zum Induzieren einer elektrischen Ladung auf die Oberfläche des Etikettes sind Aufladeköpfe. Frühere Aufladetechnologien verwendeten große Köpfe, die hohe elektrische Ladungen speichern konnten, was wiederum zu Funkenbildung und somit Beschädigung der Oberfläche des Formwerkzeuges führen konnte. Demzufolge wurde ein kleineres, widerstandsgekoppeltes elektrisches Aufladesystem benötigt und hier kommt Meechs IML-Lösung ins Spiel.

Aufladeköpfe und ein kompakter Generator

Meech International hat sich seit Jahrzehnten auf Elektrostatik Kontrolle spezialisiert und hat diese Erfahrung aufgerufen, um IML-Lösungen zu entwickeln, die den Anforderungen von Maschinenherstellern und Endnutzern entsprechen. Eine der häufigsten Herausforderungen im IML-Markt ist die verstärkte Präsenz verkleinerter Behälter und Etiketten. Die Lösung dieses Problems ist ein miniaturisiertes IML-Aufladesystem, das speziell für Anwendungen entwickelt wurde, in denen kleine Gegenstände geformt werden.

Das Meech 994 Hydra ist ein solches System, das leistungsstarke, wiederholbare Aufladung ohne laufzeitbedingte Leistungsminderung liefert. Das serienmäßige 994 Hydra System besteht aus widerstandsgekoppelten Verteilern, die an den neuen 994CG angeschlossen sind. Der 994CG ist ein kompakter Generator, der den höheren Anforderungen des IML-Sektors entspricht. Der kompakte 994CG Generator ist mit seinen vier 4-25 kV Hochspannungsausgängen der leistungsstärkste auf dem Markt. Der Generator arbeitet mit 24 V DC, da dies laut Kundenrückmeldungen die bevorzugte Versorgungsspannung auf Maschinen ist und somit kein Hochspannungskabel benötigt wird.

Schlussfolgerung

Dank einer Verringerung der Kosten, wird dem globalen IML-Markt in den kommenden Jahren ein starkes Wachstum vorausgesagt. Abgesehen davon, dass die Produkte 100% recyclingfähig sind und Etikettierungsprozesse auf Fertigungslinien nicht mehr von Nöten sind, wird dank IML in erster Linie die Attraktivität einer Verpackung maximiert, Etikettenfälschung verhindert und eine ausgezeichnete Haftung garantiert. Dies bedeutet, dass, solange eine Nachfrage nach qualitativ hochwertigen Verpackungen mit deutlich lesbaren und widerstandsfähigen Etiketten, die die Marketing-Botschaft der Marke effektiv vermitteln, besteht, spielt In-Mould Labelling eine Rolle. Und da Elektrostatik-Kontrolle ein wesentlicher Bestandteil des IML-Prozesses ist, wird es auch einen Bedarf an Aufladetechnologien geben, die eine hohe Endproduktqualität jederzeit gewährleisten. [4455]

Stewart Gordon-Smith hat seit seinem Beitritt zu Meech im Jahre 1996 eine Reihe von Funktionen ausgeübt und Erfahrungen mit Elektrostatik-Lösungen gebracht. Im Laufe der Jahre hat er eng mit den Entwicklungsabteilungen zusammen gearbeitet, um die Qualitätsvorgaben von Meechs Technologien zu verbessern. Zudem hat er auch dazu beigetragen, den Marktanteil von Elektrostatik, Bahnreinigung und Drucklufttechnik zu erhöhen. In seiner derzeitigen Funktion als Business Development Manager ist er verantwortlich für die Entwicklung des Vertriebs von Meech-Produkten in Gebieten, einschließlich Südamerika und dem Nahen Osten.

[1] “In-mould labels Market worth 3.23 Billion USD by 2020 “, http://www.marketsandmarkets.com