Etykiety wypukłe lub etykiety 3D to etykiety, które mogą być wydrukowane za pomocą różnych technik drukowania, a po zadrukowaniu pokrywa się je warstwą przezroczystego polimeru. Taka etykieta z warstwą polimeru jest odporna na działanie warunków atmosferycznych (wilgoci, skrajnych temperatur, promieniowania słonecznego), a także wielu czynników chemicznych (np. stosowanych w myjniach samochodowych). Etykiety 3D mają zastosowanie w szeroko pojętej prezentacji znaku firmowego, tworząc korzystny wizerunek producenta. Etykiety/naklejki 3D stosuje się do znakowania wszelkiego typu produktów różnych branż: AGD, elektronicznej, przemysłu motoryzacyjnego i wielu innych.
W artykule będziemy wykorzystywać termin „etykieta wypukła” lub „3D”, a w literaturze angielskojęzycznej dla określenia takich etykiet używa się określeń typu: resinata, cristal drop, stereo label oraz domed label.
Opis technologii wykonania etykiet wypukłych. Technolo-gię wykonania wypukłych etykiet można podzielić na trzy etapy: zadrukowywanie, wykrawanie i oddzielenie ażuru oraz naniesienie warstwy polimeru. Proces drukowania etykiet może być zrealizowany za pomocą dowolnej techniki druku cyfrowego lub konwencjonalnego. Wybór zależy od wielkości drukowanego nakładu i dostępnego parku maszynowego. Po zadrukowaniu etykiety wykrawa się i oddziela ażur, a na tak przygotowaną etykietę nanosi się polimer. W celu naniesienia na etykietę żywicy (najczęściej poliuretanowej lub epoksydowej) albo polimeru utwardzanego promieniowaniem UV może być wykorzystanych wiele urządzeń, poczynając od prostych ręcznych dozowników stosowanych przy małych nakładach, a kończąc na całkowicie zautomatyzowanych urządzeniach wyposażonych w szereg dozowników z dyszami. W przypadku stosowania polimeru utwardzanego promieniowaniem UV dodatkowo potrzebna będzie jeszcze sekcja utrwalenia UV. W postaci materiału stosowanego do drukowania etykiet 3D najczęściej stosuje się podłoża samoprzylepne. Główny wymóg stawiany podłożu to mała chłonność, ze względu na to, że żywicę nanosi się na podłoże w postaci ciekłej i nie może ona być przez nie wchłaniana, a wręcz przeciwnie – powinna tworzyć wypukłą sferyczną kroplę lub soczewkę o wysokości od 1,5 do 2,9 mm. Polimer może być naniesiony na całą powierzchnię etykiety lub jej część. W tym drugim przypadku na fragment etykiety przeznaczony do naniesienia polimeru najpierw nanosi się specjalny lakier przezroczysty Stop Ink (najczęściej w technice sitodruku), który będzie ograniczał powierzchnię rozlewania się polimeru. Niedawno została opracowana metoda, która nie wymaga wykrawania etykiet czy naniesienia lakieru podkładowego. Polega ona na tym, że na niektórych materiałach (PVC, skóra syntetyczna) można uzyskać granice powierzchni naniesienia żywicy za pomocą działania prądu wysokiej częstotliwości.
W postaci polimeru mogą być stosowane żywice poliuretanowe lub epoksydowe albo polimery utwardzane promieniowaniem UV. Wybór polimeru zależy od potrzeb użytkowych etykiety i posiadanego sprzętu do naniesienia polimeru. Największe zastosowanie w produkcji etykiet 3D znalazły żywice poliuretanowe i epoksydowe. Obydwa typy żywic przed naniesieniem trzeba zmieszać z katalizatorem (utwardzaczem). Taka mieszanina ma ograniczony czas żywotności (dla żywic poliuretanowych – ok. 30 min, a epoksydowych – ok. 90 min), w ciągu którego powinna zostać naniesiona na etykietę. Po naniesieniu warstwa żywicy może być różna ze względu na wysokość naniesionej soczewki, jej twardość oraz właściwości ochronne. Żywice poliuretanowe pozwalają osiągać soczewkę o największej wysokości oraz dzięki nim uzyskuje się najlepszą odporność na działanie czynników zewnętrznych, pomimo że uzyskana soczewka jest bardzo miękka i elastyczna. Żywotność etykiet z powłoką z żywicy poliuretanowej może sięgać ponad 10 lat. Oprócz tego niewielkie uszkodzenia w postaci rys czy zadrapań w utwardzonej warstwie poliuretanowej mogą się zregenerować. Żywice epoksydowe ze względu na twardość można podzielić na miękkie i twarde. Miękka powłoka na etykiecie pozwala naklejać ją na przedmioty o różnych kształtach, a twarda – tylko na płaskie. Zaletą żywic epoksydowych jest ich cena; są one tańsze w porównaniu z żywicami poliuretanowymi. Kolejną zaletą żywic epoksydowych w porównaniu z poliuretanowymi jest to, że są one mniej wymagające co do warunków atmosferycznych w trakcie nanoszenia, jak również to, że praca z nimi nie wymaga od personelu bardzo dużego doświadczenia.
Po naniesieniu żywicy na etykietę jej barwa może się zmieniać ze względu na załamanie światła i inne zjawiska optyczne. Fakt ten należy uwzględniać przy wyborze farb do drukowania.
Badania parametrów optycznych i ścieralności etykiet wypukłych. Celem pracy było zbadanie parametrów optycznych nadruku na etykietach wypukłych w zależności od grubości naniesionej warstwy żywicy epoksydowej oraz zbadanie odporności na ścieranie etykiet z powłoką miękką i twardą.
Badaniom zostały poddane etykiety wydrukowane metodą druku cyfrowego (elektrofotografia, toner ciekły) na maszynie HP Indigo na podłożu samoprzylepnym ORACAL 640 – folia PVC naniesiona za pomocą kleju na jednostronnie powlekany silikonem papier. Wykrawanie etykiet wykonano za pomocą plotera Roland GX-640. Po wykrawaniu etykiety za pomocą sprayu SPIRIT5 zostały zamocowane na płaskiej szybie i naniesiono na nie warstwę żywicy epoksydowej firmy MTBJZJ: MTB-3800/9213 (uzyskana powłoka miękka) oraz MTB8000/7700 (uzyskana powłoka twarda). Uzyskane na etykietach grubości powłok żywicy podano w tab. 1.
Na etykietach bez powłoki i z powłokami za pomocą spektrodensytometru X-Rite zmierzono barwę nadruku apli Cyan, Magenta, Yellow i Black, a następnie obliczono różnice barw ∆E*ab na etykietach z powłoką względem etykiet bez powłoki. Największe różnice barw zaobserwowano w przypadku farby żółtej, tak przy powłoce twardej, jak i miękkiej. Wyniki obliczeń ∆E*ab dla maksymalnej grubości powłok przedstawiono w tab. 2.
Na rys. 2 przedstawiono wpływ grubości powłoki żywicy na zmianę barwy nadruku. Jak widać z rysunku, zwiększenie grubości powłoki żywicy powoduje znaczne zwiększenie zmiany barwy. Ale nawet przy najmniejszej grubości żywicy zmiana barwy jest bardzo duża – ∆E*ab wynosi powyżej 25.
Badania odporności na ścieranie wykonano na urządzeniu wyposażonym w nieruchome ramię z raklem poliuretanowym, do końcówki którego został przymocowany papier ścierny. Masa rakla w przypadku etykiet z żywicą miękką wynosiła 500 g, a w przypadku etykiet z żywicą twardą – 1500 g. Badana próbka była mocowana na ruchomym podłożu, które wykonuje ruch posuwisto-zwrotny. Miarą odporności na ścieranie była pewna liczba cykli ścierania, po których następuje uszkodzenie etykiety. Badaniom zostały poddane etykiety z naniesioną minimalną grubością warstwy żywicy twardej i miękkiej. Całkowite uszkodzenie powierzchni w przypadku żywicy twardej odnotowano dla ok 13 000 cykli, a dla żywicy miękkiej – dla ok. 3000 cykli. Jak pokazały badania mikroskopowe, twarda warstwa żywicy posiada bardziej jednorodną strukturę, co zapewnia jej większą odporność na działanie czynników mechanicznych.
Miękka warstwa żywicy posiada bardziej ziarnistą strukturę. W trakcie ścierania obserwowano nierównomierne ścieranie warstwy, częściowe wyszczypywanie polimeru wraz z warstwą farby. W miejscach uszkodzonych warstwa żywicy odwarstwiała się wraz z nadrukiem.
Podsumowanie. Grubość warstwy żywicy ma decydujący wpływ na jakość obrazu drukowanego na etykietach 3D. Dwukrotne zwiększenie grubości warstwy żywicy na etykiecie – niezależnie od tego, czy będzie to miękka, czy twarda powłoka – powoduje 1,5-2-krotne zwiększenie różnicy barwy nadruku. Jednak nawet najcieńsza warstwa żywicy ma duży wpływ na zmianę barwy nadruk
u. Z kolei twardość powłoki żywicy ma duży wpływ na odporność powłoki na ścieranie. Dlatego przy wyborze technologii i materiałów do produkcji etykiet wypukłych należy uwzględniać ich przeznaczenie i warunki eksploatacji.
Literatura
1. Wojtenko S., Rudnyk L., Safonow O., Cymanek J., Jakucewicz S. Etykieta: jak wygotowyty? Kijów, wydawnictwo „Upakowka”, 2003, 184 s.
2. Lance Ewert. The Three Things You Need To Know About Doming. http://www.earthapproved.com/images/Articles/SGIAJournal_July-August2008_pg27.pdf
3. 5 Biggest Dome Label Mistake http://dometag.com/wp-content/uploads/2013/04/5-Biggest-Dome-Label-Mistakes.pdf
4. Domed Labels. http://dometag.com/wp-content/uploads/2013/05/Domed-Labels1.pdf
