Helmut Mathes (helmut.mathes@alice.it)
Der Trend geht beim Flexodruck von flexiblen Verpackungen und Faltschachteln verstärkt zum Einsatz von Wasserfarben und weg von Lösemittel- und UV-Farben. Dabei wären UV-Farben vom Druck her gesehen ideal; sie haben aber die Problematik der Fotoiniatoren und deren Migration und sind somit für Lebensmittelverpackungen nicht geeignet. Wasserfarben sind ideal für den Druck auf Karton und Papier; beim Druck auf Filme und Folien aber treten Probleme auf bei Farbannahme, Haftung und Trocknung.
Es verwundert deshalb, warum WetFlex vollkommen in Vergessenheit geriet, obwohl diese Lösung Nass-in Nass-Druck ermöglicht und somit keine Zwischentrocknung erforderlich ist, und Eintrocknen der Farbe in der Maschine nicht auftritt. Dabei garantieren die Elektronenstrahl-Härtung (ESH oder EB = Electron Beam) und Stickstoff-Inertisierung eine perfekte Trocknung ohne Geruch und Farbmigration.
Erste Versuche
Ende 2005/Anfang 2006 wurden die ersten Druckversuche mit der Flexodruckfarbe UniQure WetFlex von SunChemical gemacht: Eine Farbe ähnlich den UV-Farben mit Härtung durch Elektronenstrahl. Da keine Fotoiniatoren enthalten sind und keine Migration von Farbresten nach der Trocknung stattfindet, sind die Farben für den Kontakt mit Lebensmitteln geeignet. Damit ist der Einsatz auch für Primärverpackungen zulässig. Diese Farben bieten den Vorteil des Nass-in-Nass-Drucks und einer kompletten Durchhärtung in der EB-Anlage als letzte Station. Die Farben können auch ein Jahr in der Maschine verbleiben, ohne anzutrocknen. Dies vereinfacht die Arbeit mit einer 7-Farben-Skala und dem erweiterten Farbraum, der 80% der Pantone-Farben abdeckt; wenn man 12 Farben einsetzt deckt man den kompletten Bereich der Pantone-Farben ab.
Die UniQure WetFlex-Farben sind zwar derzeit noch teurer als UV-Farben; mit steigendem Farbverbrauch dürften die Preise allerdings sinken. Die EB-Trocknergruppe EZ Cure von ESI Energy Sciences Inc liegt preislich auf dem Niveau von sieben Zwischendeck- und einem Auslagetrockner für UV-Farben, wobei der Stromverbrauch kaum höher ist. Der Energieverbrauch einer EB-Einheit für die Farbhärtung liegt bei 110–125 kW, und etwa 10 kW für die Kühlung.
Problemfeld Farbe
Die ersten Drucke erfolgten auf Zentralzylinder-Maschinen von Comexi. Dabei zeigten sich zwei Schwachpunkte:
Die Druckfarben waren nicht konstant im Farbton und wurden heller oder dunkler während der Auflage. Hier spielt die Farbtemperatur eine entscheidende Rolle. WetFlex-Farben haben eine Viskosität von 300–700 mPas – in etwa 50% von UV Farben. Sie enthalten Wasser und sind keine UV-Farben, obwohl sie sich beim Druck wie diese verhalten. Der Festkörperanteil ist identisch wie bei Lösemittel- und Wasserfarben. Farbübertragung und Haftung aber sind ist besser als mit UV-Farben – vor allem auf Papier und Karton durch die Faseransaugung. Die Farbe haftet ohne Auslaufeffekte auf Folie und ohne sich mit den nachfolgenden Farben zu vermischen womit auch kein Punktzuwachs stattfindet weshalb die Oberflächenspannung der Folien für die nachfolgenden Farben entscheidend ist. WetFlex-Farben müssen in der Maschine in Bewegung gehalten werden, z.B. mit Grossschaufel-Rührwerken im Farbtank, um Lufteinschlüsse in der Zuleitung zur Farbkammer (Kammerrakel) zu vermeiden.
Problemfeld Trocknung/Härtung
Das zweite Problem war der EB-Trockner. War die Dosierung der Strahlen zu hoch eingestellt, veränderten sich mitunter die Eigenschaften des Druckträgers – wenn Folie zum Einsatz kam. War die Dosierung zu niedrig, härtet die Farbe nicht. Die Elektronenstrahlen können bei Polyolefin-Folien einen Molekularabbau bewirken, respektive die Dehnbarkeit, Reisfestigkeit, Barriere-Eigenschaften, usw. verändern. Die Elektronenstrahlen härten die Farbe in Sekundenbruchteilen ohne Nachhärtung; dabei kann die Strahlung von oben, unten oder horizontal erfolgen. Bahngeschwindigkeiten bis 500 m/Min mit Farbdicken bis 30 g/m2 und mehr sind problemlos möglich; dabei wird auch ein hoher Glanzeffekt erzielt.
Die Härtung der Farbe in EB-Einheit erfordert eine exakte Einstellung der Strahlungsintensität in Bezug auf den Druckträger und die Farbschichtdicke. Diese Daten sind zu erarbeiten und werden dann im Computer gespeichert. Somit ist der Einsatz einer Vielzahl von Folien problemlos möglich. Die Elektronenstrahl-Härtung wird schon seit Jahrzehnten im Bereich Beschichtung mit Erfolg eingesetzt und garantiert eine 100% Trocknung.
Das Problem der EB-Trocknung im UV-Flexodruck bekam Uteco relativ rasch in Griff; es ist als gelöst zu betrachten. Dagegen blieb die Inkonsistent der Farbe lange Zeit noch ein Problem. Auch beim Einsatz von Druckmaschinen anderer Hersteller wie Bobst (Fischer & Krecke), Soma, Windmöller & Hölscher traten die gleichen Probleme auf wie bei den Comexi-Maschinen. Uteco, als anerkannter Weltmarktführer für UV-Flexodruckmaschinen im Breitbahnbereich (rund 40 installierte Maschinen) startete 2008 in Eigenregie hausinterne Versuche. Dabei gelang es in Zusammenarbeit mit SunChemical, die Probleme zu lösen und ein praxisgerechtes Produktionssystem anzubieten.
Lösung des Problemfelds Farbe
Bei einem Open-House anläßlich des 25-jährigen Firmenjubiläums von Uteco im Jahr 2010 wurde mit dem Druck auf einer 8-Farben Zentralyzlinder-Maschine Onyx 808 GL gezeigt, dass das WetFlex-Problem gelöst war. Die Druckdaten: Bahnbreite 1350 mm, 7-Farben Auftrag (4 Skalenfarben, 2 Pantone-Farben plus Deckweiss); Konterdruck auf 15 µm PP-Folie bzw. Frontaldruck auf 20 µm OPP Folie. Druckgeschwindigkeit: 450 m/Min. Druckplatten: Kodak (Flexcel NX), DuPont Cyrel und Asahi Photoproducts. Rasterwalzen: Simec, 360 L/cm; Deckweiß und Pantone-Rot 100 L/cm. Farbauftrag: Magenta, Cyan, Pantone Reflex Blau: 4 g/m2 trocken; Yellow, Black: 4,5 g/m2 trocken; Pantone Rot: 6 g/m2 trocken; Deckweiss: 14 g/m2 trocken. Farbtemperaturen: Magenta und Cyan 23 °C, Schwarz und Gelb 22 °C.
Uteco löste das Farbtonproblem durch Veränderung der Farbtemperatursteuerung. Man entwickelte die Rasterwalze Thermilox (patentiert) mit Temperaturkontrolle, mit der auch bei hohen Auflagen die gewählte Farbtemperatur exakt eingehalten wird. Die geschlossenen Rakelkammern wurden für einen schnellen Temperaturtransfer mit Keramik beschichtet. In der Zone Rasterwalze und Druckform muss die Temperatur konstant im Bereich von 22–27 °C liegen, wobei die einzelnen Farben auch mit verschiedenen Temperaturen gefahren werden.
Da WetFlex-Farben eine Wasserbasis haben, ist das automatische Waschen (Thermalwash) von Rasterwalze und Farbkammer in der Maschine einfacher als mit UV-Farben. Dies ist ein wichtiger Punkt beim Druck von Deckweiß und Metallfarben, wenn diese beim Frontaldruck auf transparente Folie als erste Farbe gedruckt werden. Dafür werden derzeit noch spezielle UV-Farben mit 50% Reduktion der Fotoinitiatoren eingesetzt. Ausserdem ist ein UV-Strahler nach dem Druckwerk erforderlich, da diese Farben zur weiteren Farbaufnahme eine Zwischentrocknung erfordern. Versuche bewiesen, dass auch der Einsatz von Flexofarben auf Wasserbasis möglich ist – dabei erfordern diese nur einen traditionellen Heißluft-Zwischendecktrockner nach dem Druckwerk. Beim Rückseitendruck kommen die herkömmlichen WetFlex-Farben zum Einsatz, da Deckweiss im letzten Druckwerk aufgetragen wird und die Bahn direkt in den EB-Trocknergruppe läuft.
Die Thermilox-Rasterwalzen haben relativ flache Näpfchen zur optimalen Entleerung. Die Oberflächenspannung der Keramikschicht wird auf die WetFlex-Farbe abgestimmt. WetFlex erfordert, wie im Offset, einen sehr dünnen Farbauftrag. Dabei ist Überfärbung zu vermeiden, da bei zu starkem Farbauftrag die Farbe in der Rasterwalze stehen bleibt; es erfolgt kein Farbrücklauf. Dies erfordert auch eine entsprechende Unterfarbenentfernung in den Farbauszügen.
Dies zeigt, dass Uteco ganz entscheidende Veränderungen am Druckwerk vornahm, um die entscheidende konstante Farbtemperierung zu garantieren, die mit den herkömmlichen Flexodruckwerken nicht möglich war. Daraus ergab sich die paradoxe Situation, dass der Einsatz von WetFlex den Kauf einen Maschine von Uteco voraussetzt, um eine konstante Druckqualiät unter wirtschaftlichen Produktionsbedingungen zu erzielen. Die anderen Hersteller von Flexodruckmaschinen betrieben keine weitere Entwicklung und setzen vor allem auf den Druck mit Wasserfarben und die 7-Farben Technologie.
WetFlex-Erfolge
Uteco hat bisher 3 WetFlex-Maschinen verkauft – je eine nach Serbien, Österreich und Italien. Weitere 10 Maschinen wurden verkauft die auch für den Druck mit WetFlex-Farben ausgelegt sind – es reicht die Nachrüstung einer EB-Trocknergruppe und der Einsatz von Thermilox-Rasterwalzen. Diese Maschinen arbeiten derzeit noch mit Lösemittelfarben.
Es gibt in der Zwischenzeit auch einen zweiten WetFlex-Farbhersteller – Cellflex in Brasilien. Diese Farbe arbeitet auf einem ähnlichen Prinzip wie UniQure WetFlex, enthält aber etwa 20% Lösemittel anstelle von Wasser. Aus diesem Grund hat Uteco auch keine Versuche damit gemacht. Es gibt praktisch kaum verlässliche Informationen über den Cellflex Einsatz.
Windmöller & Hölscher hat zwei Maschinen für Lösemittelfarben gebaut, die für den Einsatz von WetFlex geplant waren. Man musste nur die EB-Einheit einbauen. Die Versuche wurden aber eingestellt, da beide Käufer vom Einsatz von WetFlex-Farben Abstand nahmen.
Die 8-Farben-Maschine von Fischer & Krecke funktionierte; Uniprint hat aber die Maschine nach einiger Zeit auf UV-Farben umgerüstet, weil die Farbkonsistenz der WetFlex-Farben nicht stabiler wurde. Laut UniPrint und Schulz Flexodruck ist das Prinzip der WetFlex-Technology gut; das Problem ist die unstabile Farbanmischung nicht die Druckmaschine. Für kleine Auflagen ist WetFlex auf traditionellen Zentralzylinder-Maschinen einsetzbar, für höhere Auflagen aber mit hohen Druckgeschwindigkeiten ist es nicht geeignet, da kein sicheres Druckergebnis zu erzielen sei.
Dabei bieten die WetFlex-Farben einen großen Vorteil: Mit 12 Farben in der Maschine deckt man neben der Standardfarbpalette die gesamte Pantone-Palette ab – mit 7 Farben erreicht man etwa 70–80% der Pantone-Farben. Mit einer 8- oder 12- Farbmaschine kann man die Farbe ohne Waschen und Farbwechsel monatelang in der Maschine lassen; mit Wasserfarben ist nicht möglich wegen des Antrocknens. WetFlex-Farben garantieren eine bessere Farbübergabe und Farbannahme, vor allem auf Folie. Die Farbkosten sind etwas höher, WetFlex ist aber 100% umweltfreundlich; das hat seinen Preis.
Uteco bietet Druckmaschinen für WetFlex-, UV-, Wasser- oder Lösemittel-Farben an und garantiert einen funktionierenden Flexodruck. Die Technologie-Entscheidung muss der Kunde selbst treffen im Hinblick auf seine Betriebs- und Auftragsstruktur. Für Uteco sind alle Technologien gleichwertig – damit wird der Maschinenkauf oft eine Art Glaubensbekenntnis des Kunden. (Fotos: Uteco)
〉 www.uteco.com
〉 www.simecgroup.com
〉 www.sunchemical.com
〉 www.ebeam.com
