Inkjet & Digitaldruck

Der MATTEFFEKT – der neue Glanz im Digitaldruck

Freitag 04. März 2022 - Know-How über die wichtigsten Herausforderungen eines matten Drucklacks an den Digitaldruck im Allgemeinen und wie man sein volles Potenzial mit dem Druckkopf und dem Trocknungssystem im Besonderen ausschöpfen kann.

In Bezug auf die Druckbildqualität hat der Tintenstrahldruck das Niveau des UV-Flexodrucks erreicht. Gleichzeitig führen die ständig steigende Anzahl an Druckaufträgen, ein strafferes Management des Betriebskapitals und die Philosophie der bedarfsgesteuerten Produktion zunehmend zu einer deutlichen Reduzierung der durchschnittlichen Auflagenhöhe.

Der Digitaldruck kann diese Herausforderungen meistern, indem er die Flexibilität der Druckaufträge und die Markteinführungsgeschwindigkeit maximiert und gleichzeitig die Rüstzeiten der Maschinen und die Kosten der Druckvorstufe minimiert. Dadurch eröffnet er nicht nur neue Ansätze zur Markendifferenzierung, sondern hilft Verpackungsherstellern auch, Etikettenmaterial einzusparen, Abfall zu reduzieren und insgesamt schlankere Prozesse zu erreichen. Darüber hinaus ermöglichen kleinere Druckauflagen den Markeninhabern, Druckdesigns anzupassen und zu individualisieren, um ihre Marken durch Regionalisierung und Personalisierung ihrer Produkte von der Konkurrenz abzuheben.

Im Bereich des Digitaldrucks eignen sich UV-härtende Tinten perfekt für den Druck auf dicke polymere Substrate sowie für den direkten Druck auf vorgeformte Objekte wie Flaschen, Tuben oder Becher. Vor allem im Etikettendruck holt der UV-Tintenstrahldruck in Bezug auf den Marktanteil schnell zum UV-Flexodruck auf, und die heutige Piezo-Drop-on-Demand-Technologie kann Druckqualität und Leistung auf Augenhöhe mit dem UV-Flexodruck liefern.

Die Entscheidung, welche Technologie man wählt, hängt also von verschiedenen Faktoren ab, wie z. B. der durchschnittlichen Auflagenhöhe, der Betriebsgeschwindigkeit, der Art des Bedruckstoffs und dem Grad der Personalisierung, um nur einige zu nennen.

Wenn es um die Personalisierung/Individualisierung von Drucken geht, hat der Flexodruck jedoch den Vorteil, dass spezielle optische Effekte wie Metallic oder Mattlacke leicht möglich sind. Insbesondere Mattlacke sind eine wichtige Anwendung, da UV-härtende Druckfarben im Vergleich zu den meisten anderen Drucktechnologien eine hervorragende glänzende Optik bieten. Viele Anwendungen profitieren von diesem Erscheinungsbild, aber oft wird von Markeninhabern auch ein subtileres Erscheinungsbild gewünscht. Daher ist es im UV-Flexodruck-Markt bereits ein Standardverfahren, optische Matteffektlacke aufzutragen, um den Glanz der Farben zu reduzieren, wenn eine weniger glänzende Anwendung gewünscht wird. Für Siegwerk lag es daher auf der Hand, einen Matteffektlack für den Tintenstrahldruck zu entwickeln, den es bisher nicht gab und der die Tintenstrahl-Technologie im Wettbewerb mit der Flexodruck-Technologie weiter voranbringen würde.

Siegwerk arbeitete eng mit seinen Rohstofflieferanten zusammen, um nach neuen Rohstoffen zu suchen, die einen solchen Effekt erzeugen und mit den heutigen Tintenstrahl-Piezodruckköpfen aufgebracht werden können, und war erfolgreich.
Mattlacke verwenden Inhaltsstoffe mit größeren Partikeln, um eine unebene Oberfläche zu erzeugen, die zu einer diffusen Reflexion des Lichts führt, die wir als Matteffekt wahrnehmen.

Die Partikelgrößen gängiger Matteffekt-Rohstoffe sind für den Einsatz in Standard-Tinten zu groß, da sie schnell zum Verstopfen der Düsen des Druckkopfes führen würden. Siegwerk suchte daher nach Rohstoffen, deren Partikel einerseits fein genug sind, um die technischen Anforderungen eines Druckkopfes zu erfüllen, und andererseits groß genug, um einen beeindruckenden Matteffekt zu erzeugen.

Die intensive Forschungs- und Entwicklungsphase wurde im Kompetenzzentrum in Annemasse, Frankreich, durchgeführt, wo Siegwerk die Tinten-Produktion und -Innovation leitet; der UV-Mattlack wurde in weniger als einem Jahr entwickelt und fertiggestellt.

In dieser Zeit hat sich schnell herausgestellt, dass die RC1536-L-Technologie von Seiko mit ihrer Kombination aus großen Düsendurchmessern und der Rezirkulation direkt hinter der Düsenplatte die perfekte Lösung für den Druck dieses neuen Matteffektlacks ist, dessen Partikelgrößen für herkömmliche Druckköpfe noch zu groß sind.

Die kontinuierlich hohe Durchflussrate der Tinte direkt hinter den Düsen sorgt dafür, dass das gesamte Flüssigkeitsvolumen vom Eintritt in den Druckkopf bis zum Austritt aus dem Druckkopf in ständiger Bewegung ist.
Dieses einzigartige Merkmal gewährleistet, dass die Partikel in der Flüssigkeit in einem Schwebezustand bleiben ohne sich abzusetzen.
Darüber hinaus wurde der Druckkopf von innen nach außen konstruiert, um sicherzustellen, dass der Flüssigkeitsweg keine Beschränkungen oder toten Winkel aufweist – auch dies stellt sicher, dass sich die Partikel nicht absetzen können.
Es gibt keine verstopften Düsen, da sie sich aufgrund des kontinuierlichen Flüssigkeitsstroms automatisch und sofort regenerieren. Keine Blasenbildung, gute Strahlstabilität und damit eine gute Reproduzierbarkeit des Druckergebnisses.
Bei Anwendungen als Alternative zum Flexodruck bedeutet Inkjet typischerweise einen Druckprozess in einem Durchgang, was für den RC1536 mit seinem größtmöglichen Tropfenvolumen und Viskositätsbereich im Markt einfach ist.
Diese Druckkopfserie deckt einen Tropfenvolumenbereich von weniger als 13 bis mehr als 225 pL ab, die in 8 Graustufen kombiniert werden können.

Der Mattlack funktionierte sofort mit den Druckköpfen von Seiko, ohne dass es zu Düsenverstopfungen oder Materialkompatibilitätsproblemen kam. Darüber hinaus war Seiko mit dem erzielten Matteffekt sehr zufrieden und beschloss, die funktionierende Kombination aus Seiko-Druckköpfen und dem Mattlack von Siegwerk auf der #SeikoOpenWeek2021 in Deutschland im Juni letzten Jahres zu zeigen, wo die Kombination bei den Fachbesuchern auf großes Interesse stieß.
Hier wurde der Lack auf einer Rolle-zu-Rolle-Maschine auf ein Material aufgetragen, das mit einer schwarzen UV-Flexodruckfarbe vorgedruckt war.

Es liegt jedoch in der Natur des Single-Pass-Drucks und des Prozesses der UV-Härtung, dass der Druck normalerweise einen höheren Glanz aufweist.

Der UV-Lampenhersteller ITL unterstützte die Unternehmen, indem er die Anwendung mit seiner Härtungslampe auf der Testmaschine von Seiko testete und fein abstimmte.

Um im Single-Pass-Verfahren eine gute Druckqualität zu erreichen, muss die Benetzung der Druckfarbe auf dem Substrat sorgfältig kontrolliert werden und es gibt ein kleines Fenster, in dem die Druckqualität und die Haftung im Verhältnis zur Benetzung optimal sind. Hier ist es nicht so einfach, den Glanz zu beeinflussen wie bei einem Großformat-Multipass-Drucker, z. B. durch Änderung der Aushärtungsverzögerung oder Hinzufügen einer Pinning-Lampe zur Verringerung der Tropfenverteilung. Daher ist es bei dieser Anwendung keine Option, auf diese Weise einen matten Druckmodus zu erzeugen.
Darüber hinaus gibt es weitere Herausforderungen, die diese Anwendung für die Aushärtung mit sich bringt. Um den haptischen Effekt zu erzeugen, ist die Farbschichtdicke im Allgemeinen höher als bei einem normalen Digitaldruck. Hier muss also darauf geachtet werden, dass die Tinte die richtige Dosis an UV-Strahlung erhält. Die Dosisleistung sollte unter Berücksichtigung der Geschwindigkeit, der Intensität (Leistung) der Lampe und des Strahlungsfensters berechnet werden. Die richtige Dosis ist unbedingt erforderlich, um ein akzeptables Maß an Vernetzung und vollständiger Aushärtung zu erreichen, da es sonst zu Problemen mit der Haftung auf dem Substrat kommen kann.

Darüber hinaus kann die Formulierung durch den Einsatz verschiedener LED-Wellenlängen eine breitere Palette von Fotoinitiatoren enthalten, z. B. durch Hinzufügen der 365nm-Wellenlänge, um neue Möglichkeiten bei der Aushärtung zu eröffnen. In dieser Anwendung ist dies nützlich und kann optimiert werden, um den haptischen Effekt zu ermöglichen.
Dies ist durch die Verwendung von Modulen mit gemischten Wellenlängen möglich, bei denen die Leuchtdioden auf den LED-Modulen selbst unterschiedliche Wellenlängen haben. So kann die Aushärtung mit 365nm und 395nm in einem diskreten LED-System ermöglicht werden.