模內貼標技術(shù)在國外的應用已經(jīng)有相當長(cháng)的時(shí)間了，其模內標簽的制作和模內貼標機的生產(chǎn)應用已經(jīng)非常成熟。模內標簽(InMouldLabe1)是一種有別于傳統標簽包裝的全新標簽包裝形式，他的出現給標簽包裝帶來(lái)非常重大的革新。模內標簽在歐美一些國家已經(jīng)風(fēng)行了多年，目前世界發(fā)達國家已有一半以上的產(chǎn)品使用了模內貼標技術(shù)。
模內貼標系統主要用于吹塑產(chǎn)品。模內貼標技術(shù)，是把經(jīng)過(guò)特殊工藝制造的商標(模內標簽)利用模內貼標機在塑料中空制品吹制的同時(shí)放人吹模模腔內，經(jīng)過(guò)高溫高壓的作用使貼標和中空產(chǎn)品吹制同步完成，與傳統的不干膠標簽貼標方式相比簡(jiǎn)化了生產(chǎn)工藝過(guò)程，從而大大提高了生產(chǎn)率。
模內標簽的優(yōu)點(diǎn)是標簽與塑料制品為同一類(lèi)型塑料樹(shù)脂，在模內高溫下可以熔合為一體，結合自然，具備防水、防油、防霉等特性，在各種惡劣環(huán)境下，不易脫落，而且商標更美觀(guān)。再者，標簽與制品可以同時(shí)回收，簡(jiǎn)化了再生過(guò)程，兼顧了環(huán)境保護，這與國內國際現行倡導的環(huán)保主題是相一致的。并且由于模內貼標系統(包括模內標簽的制作和模內貼標機應用)相對來(lái)說(shuō)比較復雜，也減少了造假的可能性，這就給追求質(zhì)量、追求品質(zhì)、追求品牌的塑料包裝制品的用戶(hù)廠(chǎng)家提供了非?？煽康钠放票Ｗo手段，因此，應用模內貼標技術(shù)生產(chǎn)的中空包裝制品越來(lái)越受到廣大用戶(hù)的喜愛(ài)。模內標簽在國內市場(chǎng)上經(jīng)過(guò)最近一兩年觀(guān)望后，終于開(kāi)始了規模的應用，吸引了越來(lái)越多的業(yè)內人士及最終用戶(hù)的關(guān)注。
以往配有進(jìn)口模內貼標系統的吹塑機比普通吹塑機要貴3O一4o％。價(jià)格瓶頸使廣大用戶(hù)望而卻步，在一定程度上遲滯了模內貼標技術(shù)的推廣速度。目前，經(jīng)過(guò)國內相關(guān)設備制造廠(chǎng)家工程技術(shù)人員的刻苦攻關(guān)，終于有了自主研發(fā)的模內貼標機產(chǎn)品，其價(jià)格僅僅是進(jìn)口產(chǎn)品的二分之一到三分之一左右，產(chǎn)品性能已經(jīng)達到和超過(guò)同類(lèi)進(jìn)口設備，并且已經(jīng)成功應用到生產(chǎn)中去，產(chǎn)生了極大的經(jīng)濟效益和社會(huì )效益。
濟南威林科技有限公司是一家位于山東省濟南市高科技開(kāi)發(fā)園區的專(zhuān)門(mén)從事自動(dòng)化設備研制生產(chǎn)的高科技公司，有著(zhù)十多年的研制開(kāi)發(fā)經(jīng)驗和穩定的高水平科研隊伍。該公司結合多年開(kāi)發(fā)經(jīng)驗，適應塑料機械市場(chǎng)的需求，于近期成功研制生產(chǎn)了WLMT—l型數碼模內貼標機。
WLMT—l型數碼模內貼標機是分析了國內外同種機器的優(yōu)點(diǎn)的基礎上結合了國內大量應用的各種型號的吹塑機使用要求，采用德國先進(jìn)的真空技術(shù)、松下伺服驅動(dòng)系統、高性能液晶顯示數控系統研制而成的；該機采用開(kāi)放式程序設計模式，實(shí)現全屏幕中文菜單操作，并具有完善的自保護自診斷功能，運行速度快，性能可靠，動(dòng)作平穩?？膳c國內現有的各種型號的吹塑機設備配套。
WLMT-1型數碼模內貼標機已成功應用到青島名力塑膠有限公司等多家國內知名塑料中空包裝制品生產(chǎn)廠(chǎng)家，極大地降低了生產(chǎn)成本，帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟效益，同時(shí)提高了企業(yè)自身的市場(chǎng)競爭力，從而獲得了更多的客戶(hù)和訂單。
當模內貼標（IML）技術(shù)開(kāi)始被應用于熱成型制品時(shí)，機器制造商和自動(dòng)化系統供應商們早已在注塑成型的制品中使用了IML。自20世紀90年代初以來(lái)，由于機器和標簽技術(shù)方面的局限性，限制了IML技術(shù)在熱成型包裝產(chǎn)品上的應用，熱成型的IML產(chǎn)品也不像注射成型的IML產(chǎn)品那樣發(fā)展迅猛。
盡管到目前為止，在熱成型中成功應用IML技術(shù)的商業(yè)化運作還很少，但是觀(guān)察家們（尤其是歐洲的觀(guān)察員）還是對其抱以了極大的興趣。很多人認為，目前在提高生產(chǎn)效率、降低標簽成本等方面所取得的一些新進(jìn)展，最終還是提高了IML熱成型工藝的成本效益。HekumaGmbH是德國的一家機械手制造商，該公司在模內貼標注射成型技術(shù)方面積累了豐富的經(jīng)驗，其市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)主管BerndBruckert先生認為，現在在熱成型中應用IML技術(shù)已經(jīng)比較成熟，市場(chǎng)反響很好，越來(lái)越多的公司已推出了IML熱成型產(chǎn)品。
圖1用于熱成型的IML技術(shù)最終得到了市場(chǎng)的認可，這在歐洲尤為明顯。
目前幾家歐洲的機器制造商專(zhuān)門(mén)提供這種IML熱成型生產(chǎn)系統（圖片來(lái)源：Marbach公司）
有人認為，需要一種全新的機器設計來(lái)滿(mǎn)足產(chǎn)量方面的需求，這種觀(guān)點(diǎn)在美國表現得尤為突出。但是傳統觀(guān)念認為，在熱成型中使用IML技術(shù)必將在商業(yè)應用中取得成功，因為該工藝能夠實(shí)現高品質(zhì)的產(chǎn)品設計，滿(mǎn)足多樣化的產(chǎn)品需求，同時(shí)還能帶來(lái)成本的節約。
由于貼標工藝直接被整合到了熱成型過(guò)程中，因此IML技術(shù)為加工商們節省了時(shí)間和金錢(qián)。傳統的產(chǎn)品貼標方法（如熱收縮套標）都需要經(jīng)過(guò)二次加工過(guò)程，而IML技術(shù)僅需一次加工就可完成貼標和成型操作，因此更具優(yōu)勢。
業(yè)內人士認為，作為產(chǎn)品中的一部分，模內成型的塑料標簽可提高產(chǎn)品的剛度和強度，因此，熱成型商們通過(guò)采用IML技術(shù)對輕型容器進(jìn)行模內貼標，可節省20%的樹(shù)脂成本。當標簽材料與容器材料相同時(shí)，IML技術(shù)所表現出來(lái)的材料回收性能則明顯優(yōu)于采用紙標簽的情況。
圖2這種熱成型的IML矩形容器在歐洲相當流行。
相比采用傳統的貼標方式，IML技術(shù)使生產(chǎn)速度更快、成本更低
需要解決的難題
自20世紀90年代初德國的Illig公司和Gabler公司推出了第一套IML熱成型生產(chǎn)系統以來(lái)，IML技術(shù)在熱成型領(lǐng)域中的發(fā)展一直比較緩慢，其應用僅被限于成型/罐裝/封蓋生產(chǎn)線(xiàn)上。意大利的OMV集團是另一家推動(dòng)IML熱成型生產(chǎn)技術(shù)的先驅?zhuān)摷瘓F在1998年的德國K展上展出了一套IML熱成型生產(chǎn)系統。OMV美國公司的總裁KentJohansson先生表示，早期的IML熱成型系統的生產(chǎn)效率較低，遠遠不能滿(mǎn)足市場(chǎng)的需求，尤其是北美市場(chǎng)的需求。
將IML技術(shù)應用于熱成型制品中所遇到的另一個(gè)問(wèn)題是：由于片材溫度和成型壓力均較低，因此當在注射成型的IML工藝中所使用的標簽被用于熱成型IML工藝中時(shí)，其粘附力很差?，F在采用多層共擠的PP標簽（帶有一層低熔點(diǎn)的PP層）可以解決標簽粘性差的問(wèn)題，但同時(shí)又提高了生產(chǎn)成本。
圖3 Illig公司開(kāi)發(fā)出了用于trim-in-place和post-trim的IML熱成型生產(chǎn)系統。
最近，該公司將其第一套trim-in-place系統出售給了一家?jiàn)W地利公司，用于生產(chǎn)圓形PS容器
如何消除標簽和包裝壁之間的氣泡（往往會(huì )在貼標處出現“鼓泡”現象）也是IML技術(shù)在熱成型應用中需要解決的一個(gè)難題?，F在可以使用一種多孔標簽，即標簽上有一些肉眼看不見(jiàn)的小孔，它們有助于空氣的排出。
此外，當在IML熱成型生產(chǎn)中使用OPP標簽時(shí)，通常在成型中產(chǎn)生的熱量會(huì )導致標簽出現過(guò)度收縮的現象。目前歐洲一家在注射成型IML技術(shù)方面處于領(lǐng)先地位的標簽制造商為熱成型商們開(kāi)發(fā)出了一種新的標簽產(chǎn)品，據說(shuō)，該產(chǎn)品解決了標簽收縮、鼓泡和粘附力差等問(wèn)題。瑞士的P’AuerAG則采用一種凸版壓紋印刷專(zhuān)利技術(shù)生產(chǎn)出了標準的PP標簽。據說(shuō)，該壓紋技術(shù)更有助于解決標簽的收縮問(wèn)題，同時(shí)可使包裝壁與標簽之間的空氣很容易地排出。與平表面的標簽相比，該標簽上的壓紋帶來(lái)了一些“凸起”，因此具有更好的可熔性和粘附性。
目前，歐洲已將IML技術(shù)廣泛應用于熱成型產(chǎn)品中，其主要應用領(lǐng)域是用于盛裝冰淇淋和熟食的矩形容器，因為相比傳統的貼標方法，IML技術(shù)更加快速，且成本更低。對于圓形容器而言，尤其是在美國，目前大多仍采用更為經(jīng)濟的傳統貼標技術(shù)。
圖4Kiefel的斜模IML熱成型系統配備了Hekuma的標簽移送裝置。
圖中所示為標簽正被放置于成型模具中
除了隨包裝形狀不同，IML技術(shù)的應用情況不同外，IML熱成型技術(shù)在全球的推廣還取決于消費者對包裝產(chǎn)品的喜好程度。與美國相比，歐洲的包裝商更強調通過(guò)豐富多彩的裝飾圖案來(lái)實(shí)現產(chǎn)品的差異化。觀(guān)察家們表示，這為加大注射成型的IML容器的開(kāi)發(fā)力度以替代熱成型容器提供了強大的動(dòng)力。在這一方面，歐洲同樣領(lǐng)先于美國。
IML熱成型生產(chǎn)系統
大多數提供IML熱成型生產(chǎn)設備的供應商均表示，IML技術(shù)在熱成型中的應用已經(jīng)成熟。盡管目前的IML熱成型技術(shù)已明顯提高了產(chǎn)量，但與傳統的熱成型工藝相比仍存在一定的差距。以生產(chǎn)PP杯為例，原來(lái)標準的熱成型工藝的循環(huán)周期是40次/min，而采用IML工藝后，其生產(chǎn)速度明顯放緩，循環(huán)周期降至20次/min。Kiefel公司包裝部的銷(xiāo)售主管ErwinWabnig先生說(shuō)：“當人們都希望產(chǎn)出越來(lái)越高時(shí)，采用IML技術(shù)的弊端就暴露出來(lái)了。”
目前幾乎所有采用了IML技術(shù)的熱成型機器都整合了斜模技術(shù)（tilting-moldtechnology），以便于標簽的放置。Kiefel的ThermorunnerKTR4就屬于一種斜模機器，該機器配備了來(lái)自Hekuma公司的自動(dòng)化系統和來(lái)自?shī)W地利的模具制造商Mould&Matic公司的IML模具。Wabnig先生表示，斜模技術(shù)是目前適用于IML工藝的最好方法?，F在，Kiefel正在開(kāi)發(fā)一種全新的機器設計，以期提高產(chǎn)量。
Kiefel為歐洲乳制品生產(chǎn)線(xiàn)研制的KTR4是一種帶有控制調節器的標準制杯機，可設置0.5s的開(kāi)模時(shí)間以便于放置標簽。在2004年的德國K展上，該公司所展示的4模腔IML熱成型系統現已升級至8模腔或12模腔，其循環(huán)周期也提升至15~20次/min。其中8模腔的系統可生產(chǎn)2.5L的PP容器，而12模腔的系統可生產(chǎn)出重達500g的容器。
圖5 在IIIig公司的新型IML生產(chǎn)系統中，其機械手配有形狀如模塞的旋轉頭，
可通過(guò)真空孔來(lái)吸附標簽
該IML熱成型生產(chǎn)系統中采用了Hekuma公司提供的Push-and-Wind標簽移送裝置。這一帶有靜電吸附功能的機械手可將預成型的標簽置于模具內。Hekuma公司的Bruckert先生說(shuō)，與注射成型IML工藝中使用的同樣類(lèi)型的PP標簽相比，熱成型IML工藝中使用的75μm厚的PP標簽的價(jià)格略微顯高。目前，一種57μm厚的更薄的PP標簽已經(jīng)上市，而Hekuma公司已經(jīng)用其自動(dòng)化裝置成功地移送了一種40μm厚的PP標簽。
現在Hekuma正在致力于開(kāi)發(fā)一種新的IML自動(dòng)化系統，以期能夠將RFID（射頻識別）電子標簽技術(shù)應用于包裝產(chǎn)品中，從而為產(chǎn)品質(zhì)量的追蹤提供涉及運輸、倉儲和貨架期等的供應鏈數據。在NPE2006展會(huì )中該公司曾展出了RFID-IML技術(shù)，其中包括一種附帶有銅板印刷線(xiàn)路的PET薄膜。目前Hekuma公司已經(jīng)驗證了人工放置RFID標簽的可行性，現在正在開(kāi)發(fā)一種自動(dòng)化系統以用于RFID標簽的放置。該公司承認，對于低附加值的產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，目前采用RFID標簽的確顯得很昂貴，其生產(chǎn)成本一般在0.7~2.0/個(gè)（0.9$~2.6$）之間。
自動(dòng)化技術(shù)是關(guān)鍵
德國的Gabler公司提供了另一種適用于IML熱成型工藝的斜模方案，該公司協(xié)同模具制造商Marbach公司和世界領(lǐng)先的注射成型IML自動(dòng)化系統供應商SystecKomplettsystemeGmbH一同完成了這一項目的開(kāi)發(fā)。Gabler公司的標準M93熱成型機配有一個(gè)伺服驅動(dòng)的模具工作臺，可傾斜90°以便于放置標簽。Systec公司的Zapod自動(dòng)化系統是一臺帶有兩個(gè)旋轉頭的線(xiàn)性機械手，它可從對面移動(dòng)到模具旁，以將標簽放置到模具型腔中，隨后再取出已成型好的部件。
Gabler公司為一家美國加工商設計制造了一種12模腔的IML熱成型生產(chǎn)系統，用于生產(chǎn)容量為1.5L的橢圓形冰淇淋容器，其循環(huán)周期是14次/min，每小時(shí)可生產(chǎn)10000個(gè)容器。據說(shuō)，該系統的生產(chǎn)周期比標準的熱成型設備要低將近15%。作為一種正處于試驗階段的生產(chǎn)設備，目前該生產(chǎn)系統還未實(shí)現商業(yè)化。
圖6 Systec公司的IML自動(dòng)化生產(chǎn)系統中包括一個(gè)做水平運動(dòng)的機械手，
它可從料盒中取出標簽，并將其放置到移坯芯桿（transfermandrel）上（圖片來(lái)源：Marbach公司）
作為IML生產(chǎn)技術(shù)的一站式供應商，自1994年開(kāi)發(fā)出一種cut-in-placeIML熱成型系統以來(lái)，Illig公司已對其熱成型設備進(jìn)行了不斷的升級。在歐洲，其熱成型系統曾被用于生產(chǎn)人造黃油桶。隨后，Illig公司又推出了一條FSL70“成型/罐裝/封蓋”生產(chǎn)線(xiàn)，該生產(chǎn)線(xiàn)為現代IML熱成型技術(shù)的發(fā)展打下了基礎。
Illig公司的德國總部為歐洲的一家乳制品公司提供了一條16模腔的FSL70生產(chǎn)線(xiàn)，用于生產(chǎn)200cm3的酸奶酪容器。該生產(chǎn)線(xiàn)僅用于容器的成型和貼標，而無(wú)需罐裝。
最近，Illig公司在其RDMK生產(chǎn)線(xiàn)（采用機械驅動(dòng)的cut-in-place成型機）的基礎上，又推出了一種新的IML熱成型生產(chǎn)系統。該系統通過(guò)使用斜模技術(shù)使標簽的放置更為容易。在該系統中，配置了一個(gè)2軸機械手，它帶有形狀類(lèi)似成型塞（formingplug）的旋轉頭，可取出預成型的標簽，并將其置入模腔內。其操作過(guò)程是：首先利用真空吸頭將標簽從儲料箱中取出，然后機械手上的旋轉頭借助于真空孔來(lái)吸附標簽，并將其置入模腔中。Illig公司并沒(méi)有對旋轉頭如何吸附標簽做過(guò)多的解釋。
Illig公司將其第一套新型IML熱成型系統出售給了一家?jiàn)W地利公司，用于生產(chǎn)直徑為95mm的圓形PS容器，其循環(huán)周期可達20次/min，每小時(shí)可生產(chǎn)19200個(gè)容器。該12模腔的生產(chǎn)系統配備了Illig公司的RDMM70K熱成型機，成型面積可達680mm×280mm，可同時(shí)生產(chǎn)圓形和矩形容器，這些容器主要用于盛裝冰淇淋和人造黃油。Deuschle先生說(shuō)，一種用于注射成型IML產(chǎn)品的0.07mm（70μm）厚的標準OPP標簽已被用于熱成型IML生產(chǎn)中，而更薄的標簽還有待開(kāi)發(fā)。
無(wú)需“斜模”的IML熱成型系統
OMV-USA是另一家IML熱成型設備及自動(dòng)化系統的一站式供應商。自1998年在德國K展上推出了一臺生產(chǎn)周期為11s的IML熱成型系統以來(lái)，該公司又進(jìn)一步提高了其生產(chǎn)系統的生產(chǎn)效率。該公司將其F25熱成型機改造成了IML熱成型生產(chǎn)系統，并已將3套生產(chǎn)系統出售給了一家德國的乳制品公司。這一7模腔的熱成型系統可生產(chǎn)1lb(0.45kg)的人造黃油容器，也可生產(chǎn)1.5L的冰淇淋容器。目前OMV正計劃將第4套系統出售給另一家歐洲的包裝公司。
圖7斜模技術(shù)已為大多數IML熱成型設備制造商所采用，它便于將標簽放入模具中。
圖中所示為Gabler公司的M93熱成型機的模具工作臺正處于85°傾角位置
OMV的IML熱成型生產(chǎn)系統的獨特之處在于取消了斜模技術(shù)。該公司的Johansson先生介紹說(shuō)：“我們利用獲得了專(zhuān)利的線(xiàn)性機械手來(lái)拾取制品，因而無(wú)需斜模技術(shù)。”該生產(chǎn)系統的原理是：由獲得了專(zhuān)利的機械手拾取標簽，并將其移送到陽(yáng)模成型塞（formingplug）上，然后將吸附有標簽的成型塞嵌入模腔中。當成型完成后，由同一機械手將成品取出。據介紹，該生產(chǎn)系統使用了一種帶有低熔點(diǎn)PP層的厚度為0.05~0.07mm(50~70μm)的多層PP標簽。
Johansson先生認為，帶有最大數量的模腔且循環(huán)周期達到12次/min的IML熱成型系統足以應對歐洲中、小型市場(chǎng)對矩形容器的需求。他還十分看好這種IML矩形容器在南美洲，尤其是在巴西市場(chǎng)的應用前景。為了滿(mǎn)足北美市場(chǎng)高產(chǎn)量的需求，OMV公司對其大型E76機器進(jìn)行了改造以使其適用于IML容器的生產(chǎn)。這一帶有18模腔的生產(chǎn)系統的循環(huán)周期是17~18次/min，主要用于生產(chǎn)盛裝冰激凌的矩形容器。
OMV公司的另一個(gè)與眾不同的開(kāi)發(fā)項目是，可在線(xiàn)對標簽進(jìn)行裁剪，從而省去了標簽的移送過(guò)程，它滿(mǎn)足了高效率的生產(chǎn)要求，而且降低了生產(chǎn)成本。
雙模方案
另一種IML熱成型技術(shù)的改進(jìn)方案是采用雙模結構來(lái)替代斜模技術(shù)。加拿大的GN熱成型設備公司與一家歐洲的自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)公司合作開(kāi)發(fā)出了一套配有其GN1914DM雙模熱成型機的IML生產(chǎn)系統。該公司的市場(chǎng)主管JeromeRomkey先生介紹說(shuō)，該雙模系統的特點(diǎn)是，在其中一個(gè)模具的成型過(guò)程中，可將另一個(gè)模具中的已成型制品取出，然后再放入新的標簽。該雙模系統的循環(huán)周期為20次/min。
與此同時(shí),歐洲一家技術(shù)領(lǐng)先的加工商完成了對IML熱成型技術(shù)的生產(chǎn)能力的測試。位于德國B(niǎo)remervoerde的RPCBeboPlastikGmbH公司是一家生產(chǎn)注射成型IML產(chǎn)品的制造商，該公司的IML熱成型生產(chǎn)系統整合了Hekuma公司的自動(dòng)化系統和Illig公司的RDM70K斜模設備。據該公司的產(chǎn)品和工藝開(kāi)發(fā)經(jīng)理JuergenMerbach先生介紹，在該12模腔的生產(chǎn)系統上，可生產(chǎn)出重達500g的矩形PP人造黃油容器，也可生產(chǎn)出最大規格為2L的、用于盛裝冰淇淋和其他乳制品的PS容器。
位于巴黎的Danone公司推出了一種新的包裝產(chǎn)品，從而成為廣受關(guān)注的熱成型IML產(chǎn)品中的一個(gè)典范。目前，該公司正在為生產(chǎn)1.5L的矩形冰淇淋容器尋求更好的解決方案。據說(shuō)，Gabler公司和OMV公司都提交了各自的解決方案。OMV公司的Johansson先生表示，為了降低成本，可以只在容器的四周進(jìn)行貼標，以替代原來(lái)的五面貼標方案。由于取消了底部貼標，因此該方案面臨的挑戰是如何布置標簽，目前已有一個(gè)備選方案被提出。
此后，日本廠(chǎng)商開(kāi)始把模內貼標技術(shù)用于以手機為代表的消費類(lèi)電子產(chǎn)品領(lǐng)域，對保護鏡片的玻璃制品和塑膠件制品進(jìn)行裝飾貼標。而真正讓此技術(shù)在手機上發(fā)揚光大的卻是韓國三星，除了跟隨原日本廠(chǎng)商進(jìn)行轉印貼標外，還把這項技術(shù)移植到了3D曲面玻璃保護片的生產(chǎn)上。
