Von Ansgar Wessendorf/Armin Geiger

Erweiterte Möglichkeiten für den UV-Inkjetdruck im Verpackungsdruck

UV-Inkjet-Systeme zur Bedruckung von Etiketten und Verpackungen sind schon seit einigen Jahren verfügbar. Zu Beginn dieser Entwicklung lag das mit diesem Verfahren erreichbare Qualitätsniveau jedoch noch weit unter den damals noch vorherrschenden Marktanforderungen.

Daher wurde die Anwendung der Digitaltechnologie zumeist auf die Bereiche kleiner Losgrößen sowie personalisierter Produkte und Werbemittel beschränkt, für marktübliche Jobs jedoch als zumeist ungeeignet betrachtet.

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Insbesondere der Etikettendruck war damals dominiert von toner-basierten Systemen, die gute Ergebnisse auf einer breiten Palette von Substraten ermöglichten. Die hohen Betriebskosten, die vergleichsweise niedrige Geschwindigkeit und die komplexe Bauweise dieser Systeme wurden als akzeptabel betrachtet, da die Auflagen sehr niedrig und die Gewinnspannen hoch waren.

Die Entwicklung des UV-Inkjets

Vor dem Hintergrund der Weitentwicklung der Druckkopf-Technologie hat sich die Leistungsfähigkeit der UV-Inkjet-Maschinen seither spürbar verbessert. Neueste Ausführungen erreichen nach Einschätzung der jeweiligen Hersteller das Qualitätsniveau toner-basierter Geräte. Darüber hinaus haben sich Steigerungen hinsichtlich der Laufgeschwindigkeiten sowie der Maschinenverfügbarkeit positiv auf die Produktivität ausgewirkt. So kann die Screen True Press Jet L350UV beispielsweise im Zwei- und Dreischichtbetrieb an sieben Tagen der Woche und mit einer max. Laufgeschwindigkeit von 60 m/min betrieben werden.

In der Rückschau wird klar, dass vor allem der Flexodruck die Messlatte setzte. Die entsprechenden Standards bezogen sich auf die Bereiche Geschwindigkeit, Qualität, Zuverlässigkeit und Substratvielfalt. Dies sind auch die Ansatzpunkte des Inkjet-Verfahrens. Zu den Herausforderungen, mit denen es sich seinerzeit auseinandersetzen musste, gehörte die Verfügbarkeit geeigneter Substrate sowie die Fähigkeit, entsprechend den vorgegebenen gesetzlichen Vorschriften Etiketten und Verpackungen zu produzieren. Dies bezog sich vor allem auf die Bereiche Lebensmittel und Pharmazeutika, wo funktionale Barriereschichten vorgeschrieben und der direkte Kontakt mit den Füllgütern verboten ist. Weitere Herausforderungen lagen in der Verarbeitung wärmesensibler Substrate wie in der von dünnen Folien und Schrumpffolien.

Zu den Kernproblemen im Bereich der Bedruckung von Verpackungen für Lebensmittel und andere sensible Füllgüter gehören das Ablegen der Farbe in der gewickelten Rolle sowie die Migration von Farbbestandteilen. Beim Ablegen handelt es sich um das Phänomen, dass sich frisch aufgetragene und noch nicht völlig getrocknete bzw. gehärtete Farbe auf der Rückseite der nächsten Lage des auf Rolle gewickelten Substrats durch direkten Kontakt ablegt. Diesem Problem kann hauptsächlich durch eine verbesserte Trocknung bzw. Härtung des Farbfilms entgegengewirkt werden. Kürzlich durchgeführte Drucktests haben gezeigt, dass sich derartige Widerstände, die dem breiten Durchbruch des UV-Inkjets bislang im Wege standen, durch den Einsatz UV-härtender Farben und Lacke überwinden lassen. Die Maschinen der Baureihe Screen Truepress Jet L350UV+ sind für derartige Anwendungen ausgelegt.

Die Digitaldruckmaschine Truepress Jet L350UV+LM von Screen (Quelle: Screen)

Die Lösung des Migrationsproblems

Migration bezeichnet die Kontaminierung von Füllgütern durch gesundheitsgefährdende Bestandteile von Farben und Lacken, die durch das Verpackungsmaterial hindurch in das jeweilige Füllgut eindringen. Die einschlägigen Vorschriften in Europa fordern die unbedingte Vermeidung derartiger Migration.

Mit einfachen Erklärungen von Herstellern wie beispielsweise: „Wir haben eine migrationsarme UV-Farbe” ist es aber durchaus nicht getan. Denn zur Senkung des Migrationsniveaus in einem UV-Drucksystem ist nicht nur die Farbe von entscheidender Bedeutung, sondern auch deren Anwendungsweise sowie der Aufbau der Druckmaschine. Darüber hinaus müssen beim Einsatz hochviskoser Farben, wie sie für den Einsatz in Graustufen-Druckköpfen benötigt werden, die Härtungsbedingungen verbessert werden. Unter anderem bedarf dies der Verdrängung des Luftsauerstoffs aus der unmittelbaren Umgebung der Härtungseinheit (Inhibierung). Auf der Screen Truepress Jet L350UV+ ist dieses Problem durch den Einsatz einer mit Stickstoff gefluteten Kammer gelöst.

Der Luftsauerstoff behindert den Härtungsprozess, da er chemische Bindungen eingeht, die eine völlige Polymerisierung der Farbe verhindern. Um in dieser Hinsicht für die nötige Produktionssicherheit zu sorgen, ist die Stickstoffkammer mit einem Sensor ausgestattet, der die Druckmaschine zum Stoppen bringt, sobald Sauerstoffatome in der Arbeitsumgebung festgestellt werden. Dadurch lassen sich nicht nur die Migrationswerte dauerhaft und verlässlich auf einem niedrigen Niveau halten, sondern es trägt auch dazu bei, den entsprechenden Leitlinien für gute Herstellungspraxis bezüglich der Verpackungsmaterialien für Lebensmittel zu genügen. Die neuen Farben von Screen entsprechen daher allen relevanten gesetzlichen Vorschriften einschließlich den EuPIA-Regeln, der Swiss Ordinance 817.023.21 sowie auch der Nestlé Guidance hinsichtlich Farben für den Verpackungsdruck.

Da etwa 95 % aller in westlichen Ländern verkauften Lebensmittel verpackt sind, erschließen sich daraus vielfältige und höchst attraktive Möglichkeiten für den Inkjetdruck. Das Verfahren ist auf die entsprechenden Auftragslängen ausgerichtet und bietet durchgehend hohe Druckqualität. Darüber hinaus verfügt es über Potenziale zur Verkürzung der Durchlaufzeiten. Zudem erfüllt das Inkjet-Verfahren alle Voraussetzungen für das sogenannte On-Demand-Printing. Auf diese Weise lassen sich genau definierte Quantitäten zu genau festgelegten Lieferzeiten just in time herstellen, wobei nur wenig bzw. überhaupt keine Makulatur anfällt.

Die Standards erweitern

Die neuen Digitaldruckmaschinen der Serie Screen Truepress Jet L350UV+ überwinden auch Hindernisse, die bislang noch den Einsatz des UV-Inkjetdrucks behinderten. Beispielsweise können diese Maschinen bislang ungeeignete Substrate hochqualitativ bedrucken. Dabei handelt es sich um sehr dünne Substrate bis zu einer Minimalstärke von 40 Mikron, wärmesensible Substrate wie Schrumpffolien und Thermopapiere sowie andere Substrate, die sich unter dem Einfluss von Wärme verziehen. Um dem entgegenzuwirken, sind diese Maschinen mit wassergekühlten Kühlwalzen ausgestattet.

Diese Maschinen erweitern die Produktionsmöglichkeiten im Bereich des UV-Inkjetdrucks mit einer Anzahl neuer Leistungsmerkmale. Dies erhöht nicht nur die Produktivität, sondern bietet auch Verbesserungen hinsichtlich Substrat-Kompatibilität, Farbreproduktion und Maschinenbedienung. In bestimmten Anwendungsbereichen führt dies zu spürbaren Vorteilen gegenüber konventionellen Verfahren.

Beide neuen Modelle, die L350UV+ und die L350UV+LM, bieten Laufgeschwindigkeiten von bis zu 60 m/min und eine maximale Druckbreite von 322 mm. Die Druckköpfe verfügen über die Piezo-Single-Pass-Technologie und bieten eine Auflösung von 600 x 600 dpi. Darüber hinaus erlauben sie die Reproduktion eines breiteren Farbspektrums durch die Hinzufügung der Sonderfarbe Orange zum üblichen CMYK + Weiß.

Ein weiteres Beispiel für die neuen Leistungsmerkmale dieser Maschinen ist der Spleißvorgang. Dabei werden die Spleißstellen mit speziellen Sensoren ermittelt und die Druckköpfe beim Durchgang in voller Laufgeschwindigkeit nach oben und unten bewegt. Dies ermöglicht einen kontinuierlichen Output und vermeidet Beschädigungen, was die Lebensdauer der Druckköpfe erhöht.

Die automatische Reinigungsfunktion für die Druckköpfe wird durch einen entsprechenden Befehl am Bedienpult ausgelöst. Farbnebel und andere verstopfungsfördernde Substanzen werden beseitigt, bevor es zu Fehlfunktionen der Farbdüsen kommen kann. Die Inline-Koronastation verändert die Oberflächenspannung der jeweiligen Substrate und verbessert so die Haftungseigenschaften von Druckfarben und Lacken.

Mit der Truepress Jet L350UV+ und der L350UV+LM entspricht Screen der Nachfrage vieler Druckereien nach Digitaldruckmaschinen zur Verarbeitung einer spürbar erweiterten Palette von Substraten. In diesem Zusammenhang ist die anhaltende Aufsplitterung von Konsumentenvorlieben und die damit verbundene Notwendigkeit für Markenartikler, auffällige und Aufmerksamkeit weckende Produkte zu schaffen, die beste Voraussetzung für den erweiterten Einsatz des UV-Inkjet-Verfahrens im Bereich des Verpackungsdrucks.

Digitale Drucksysteme für den Verpackungsdruck 

Obwohl diese Maschinen primär für den Etikettendruck entworfen wurden, sind sie auch für das Bedrucken von Kartonmaterialien für Primär- und Sekundärverpackungen geeignet. Durch den Einsatz migrationsreduzierter Farben in der L350UV+LM ist diese Maschine ideal für den Druck von Lebensmittelverpackungen. Zusätzlich wird die UV-Härtung durch eine Anlage zur Stickstoffinhibierung spürbar beschleunigt, was sich auch positiv auf die Geruchsbildung und die Migration gesundheitsgefährdender Bestandteile der UV-Farben auswirkt. [6181]

(Weitere Informationen zu den Digitaldruckmaschinen L350UV+ und L350UV+LM: Dr. Wirth Grafische Technik GmbH & Co. KG; Tel.: 069-50009171; wdammer@dr.wirth.de)

 

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