„No Greenwashing” i „Environmental Sustainability” to najczęściej powtarzane hasła odzwierciedlające kluczowe wyzwania właścicieli marek w branży opakowań, powiedziała Gabriela Bertoni dos Santos, podczas Henkel, 7th Packaging and Converting Innovation Forum we wrześniu 2022 roku w Monachium.
W ciągu ostatnich trzech-czterech lat świadomość ekologiczną świata budzili młodzi aktywiści maszerujący w piątki, aby zwrócić uwagę na potrzebę redukcji gazów cieplarnianych we wszystkich dziedzinach życia. Zadanie doskonalenia nie leży jednak wyłącznie w gestii jednej osoby lub firmy, ale wielu musi zastanowić się w ramach swoich obszarów wpływu i wiedzy, czy mogą pozytywnie przyczynić się do osiągnięcia tego celu, a następnie podjąć odpowiednie kroki.
Chociaż płyty fleksograficzne stanowią jedynie niewielki ułamek ogólnego wpływu opakowań na środowisko, celem każdego użytkownika tych płyt powinno być nie tylko zaakceptowanie obecnego status quo, ale ciągłe dążenie do przesuwania granic coraz wyżej, wykorzystując filozofie takie jak as KAIZEN, japońska strategia, w ramach której pracownicy na wszystkich poziomach firmy współpracują proaktywnie w celu osiągnięcia regularnych, przyrostowych ulepszeń procesu produkcyjnego.
W dzisiejszej produkcji płyt fleksograficznych znajdujemy wiele różnych technologii produkcji płyt stosowanych na różnych rynkach. Niektóre są mniej niebezpieczne, takie jak mycie wodą lub produkcja płyt termicznych, ale zdecydowana większość, stanowiąca około 70% wszystkich operacji fleksograficznych, wykorzystuje rozpuszczalniki na bazie węglowodorów do wymywania płyt fleksograficznych . Wymaga to nie tylko specjalistycznego środowiska w pomieszczeniu produkcyjnym, ale może również przyczynić się do powstania niebezpiecznego środowiska pracy w pomieszczeniu do produkcji płyt, jeśli nie zostanie odpowiednio potraktowany.
Na podstawie tych danych przyjrzeliśmy się dużemu segmentowi użytkowników płyt zmywanych rozpuszczalnikiem w naszej branży, aby znaleźć sposoby zasugerowania, w jaki sposób te operacje mogą zmodyfikować ich proces wytwarzania płyt, pomagając im podjąć działania mające na celu zmniejszenie ich wpływu na środowisko.
Magiczna sztuczka i odpowiedź na poprawę wpływu na środowisko to: „Zmniejszenie głębokości reliefu płyty”.
Patrząc na opakowania giętkie, jeden z największych segmentów druku fleksograficznego, reprezentujący światowy udział w rynku wynoszący około 25 do 30%, stosowana jest standardowa głębokość reliefu płyty 0,6 mm przy grubości płyty 1,14 mm (45 tys.) . Głębokość rzeźby zmienia się jednak region po regionie. Podczas gdy Europa była bardziej konserwatywna, zezwalając na duży margines tolerancji między elementem drukującym a podłożem, na kontynencie południowoamerykańskim drukarnie od dawna stosowały głębokość wypukłości płyty wynoszącą 1/3 tej standardowej grubości płyty, z głębokością wypukłości płyty wynoszącą około 0,35 mm jest częściej używane na tej półkuli.
Jakie są zalety zmniejszenia głębokości reliefu płyty i jakie są granice tolerancji technicznej zanim dno płyty dotknie podłoża? Przygotowano projekt drukowania, aby potwierdzić ograniczenia i wskazać potencjalne ulepszenia.
Zorganizowano pełną próbę formowania i drukowania przy użyciu różnych głębokości wypukłości płyty, zaczynając od 0,6 mm i schodząc do 0,1 mm dla płyty o grubości 1,14 mm (45 tys.).
Tylna ekspozycja płyty:
Czas naświetlania płyty należy wydłużyć, aby spolimeryzować więcej materiału płyty. Dla głębokości reliefu 0,6 mm potrzebna jest energia UVA ok. 330 mJ a dla 0,3 mm energia 1000 mJ .
Ten czas naświetlania wstecznego można częściowo skompensować przez skrócenie głównego czasu naświetlania, ponieważ płyta jest w dużej mierze spolimeryzowana.
Na przykład, dla głębokości reliefu 0,3 mm, czas naświetlania tylnego jest wydłużony w przybliżeniu trzykrotnie.
Czas wymywania płytki
W Centrum Grafiki stosujemy Ecowash 320 w temperaturze 28°C i nasyceniu polimerem 3,3%.
Ecowash 320 jest wersją Ecowash o niskiej zawartości lotnych związków organicznych i generalnie powoduje wolniejszą prędkość wymywania w porównaniu z bardziej agresywnymi rozpuszczalnikami do wymywania dostępnymi na rynku. W przemyśle stosuje się wiele różnych rozpuszczalników wymywających, dlatego zaleca się, aby zakłady wykonujące płyty fleksograficzne sprawdzały swoje indywidualne warunki, korzystając ze specyfikacji sprzętu, płyt i rozpuszczalników.
Aby uzyskać dobry czas wymywania płyty, zawsze obliczamy margines bezpieczeństwa wynoszący 0,2 mm i dodajemy to do głębokości przyłożenia płyty. Ten margines bezpieczeństwa uwzględnia wahania jakości rozpuszczalnika do wymywania i powinien zostać dodany. Tak więc w naszym przykładzie z docelową głębokością wypukłości 0,3 mm przyjrzelibyśmy się głębokości wypłukania wynoszącej 0,5 mm z uwzględnieniem marginesu bezpieczeństwa. W takim przypadku czas wymywania wyniósłby około 165 mm/min dla głębokości podcięcia 0,3 mm w porównaniu do 90 mm/min dla głębokości podcięcia 0,6 mm. Poprawa szybkości wypłukiwania wyniosłaby około 80%, gdybyśmy celowali w głębokość reliefu 0,3 mm.
Odpady polimerowe w rozpuszczalniku do wymywania
Na powyższej ilustracji łatwo zauważyć, że płyta fleksograficzna o głębokości reliefu np. 0,3 mm jest wypłukiwana przy 50% mniejszej ilości odpadów polimerowych w rozpuszczalniku wymywającym w porównaniu z płytą fleksograficzną o głębokości reliefu 0,6 mm. Obecnie standardowy procesor rozpuszczalników uzupełnia rozpuszczalnik na podstawie zawartości polimeru lub lepkości rozpuszczalnika wymywającego. Dzięki temu firma, która zmniejszy głębokość wypukłości płyty z 0,6 mm do 0,3 mm, może umyć dwie płyty zamiast jednej, zanim konieczne będzie uzupełnienie rozpuszczalnika w zbiorniku. Jest to ogromna oszczędność 50% rozpuszczalnika w twoich operacjach tylko dzięki obniżeniu głębokości wypukłości płyty i jest to duży krok w kierunku pracy z lepszym śladem węglowym.
Czas suszenia płyty
Czas suszenia płytki zależy od długości czasu kontaktu płytki z rozpuszczalnikiem. Stąd przy prędkości wymywania 90 mm/min płytka będzie bardziej spęczniała rozpuszczalnikami niż płytka, która była wypłukiwana ze znacznie większą prędkością. Następnie, jeśli płyta zostanie zanurzona w rozpuszczalniku przy znacznie większej szybkości przetwarzania, czas powrotu do nominalnej grubości płyty w suszarce jest znacznie szybszy niż w przypadku płyty, która spędza dłuższy czas w sprzęcie do wymywania.
W przykładzie z głębokością reliefu 0,6 mm prędkość wymywania płyty ustawiono na 90 mm/min, co dało czas suszenia płyty około 120 min. Szybkość wymywania płyty przemywanej z głębokością reliefu 0,3 wynosiła 165 mm/min, co skutkowało czasem suszenia płyty wynoszącym około 75 minut, aby powrócić do grubości nominalnej. Odpowiada to również przybliżonemu zmniejszeniu zużycia energii przez suszarkę z 4,8 KW do 3 KW na m² użytego materiału płyty.
Test drukowania
Pomimo całej oszczędności rozpuszczalnika, czasu i energii, największym problemem jest oczywiście to, czy płyta podłogowa będzie drukować przy małej głębokości reliefu płyty.
W poniższym przykładzie pracowaliśmy w zakładzie DFTA-TZ Uniwersytetu w Stuttgarcie i wydrukowaliśmy płyty o różnej głębokości reliefu z ustawieniem 70 mikronów dodatkowego nacisku na Kiss Print. Ciśnienie rastrowe wynosiło 60 mikronów dodatkowego ciśnienia.
Porównaliśmy krzywe przyrostu punktu między różnymi głębokościami reliefu płyty i doszliśmy do wniosku, że wszystkie krzywe są bardzo podobne i można ich używać bez konieczności dostosowywania krzywych drukowania. Lokalny dystrybutor może jednak rozważyć niewielką korektę w poszczególnych przypadkach, ponieważ nie mogliśmy potwierdzić przyrostu punktu w przypadku dłuższych zadań produkcyjnych.
Krzywe wzmocnienia punktu przy różnych głębokościach reliefu:
Oprócz krzywej wzmocnienia kropki druku przeanalizowaliśmy również zakotwiczenie kropki podświetlenia na dnie płyty. Jak można łatwo zobaczyć na poprzedniej ilustracji, powtórzonej poniżej, zakotwiczenie punktów jest znacznie bardziej stabilne w porównaniu z płytą o większej głębokości reliefu, co zapewnia płytce dodatkową odporność na ścieranie, co jest szczególnie przydatne w przypadku długich serii. W związku z tym wzrasta również jakość płyty.
Ku zaskoczeniu uczestników, choć myśleliśmy, że relief o głębokości 0,1 mm będzie niemożliwy do wydrukowania, tak się nie stało. Jak widać na czerwonym kółku na powyższej próbce wydruku, na tylnej krawędzi płyty znajdował się mały obszar, który faktycznie drukował z dna płyty, ale reszta była w porządku. Z tego powodu nie zalecamy stosowania głębokości podcięcia blachy 0,1 mm. Przechodząc do kolejnego wyższego reliefu 0,2 mm, potwierdzono, że ta głębokość reliefu nie stanowi problemu podczas drukowania, ani pod względem krzywej przyrostu punktu, ani czystości płyty.
Dla klientów, którzy chcą przesunąć druk fleksograficzny do granic możliwości dzięki nowoczesnym maszynom i wysokiej jakości druku, jest to z pewnością głębokość reliefu do rozważenia. Wszystkim pozostałym użytkownikom zalecamy bezpieczniejszą głębokość odciążenia blachy 0,3 mm – 0,4 mm. Pozwala to zachować wystarczającą tolerancję, aby uniknąć ewentualnych problemów z drukowaniem, znacznie poprawia jakość płyt i – co najważniejsze – zmniejsza wpływ produkcji płyt na środowisko.
Zalety w skrócie:
|
Standardowa głębokość odciążenia 0,6 mm |
Dolna głębokość reliefu 0,3 mm |
Zmiana |
|
|
Czas ekspozycji wstecznej |
330 mJ |
1000 mJ |
3x dłużej, ale można to zrekompensować krótszą ekspozycją główną |
|
Czas wymywania |
90 mm/min |
165 mm/min |
80% szybciej |
|
Oszczędność rozpuszczalnika |
Standard |
½ zawartości polimeru w porównaniu ze standardowym reliefem |
50% mniej rozpuszczalnika |
|
Czas schnięcia w 60°C |
120 minut (4,8 KW/m²) |
75 minut (3 KW/m²) |
45 min oszczędności (1,8 KW vs. standard) |
|
Wydrukuj krzywą przyrostu punktów |
Standard |
Tak samo jak w standardzie |
Nie ma potrzeby zmiany. Możliwa regulacja dla dłuższych przebiegów do sprawdzenia. |
|
Jakość płyty |
Standard |
Lepsze zakotwiczenie na dłuższe biegi |
Może utrzymywać drobniejsze kropki HL przez dłuższy czas |
Przesłaniem tego praktycznego ćwiczenia jest to, że każdy może wnieść znaczący wkład w ślad środowiskowy produkcji płyt w swojej firmie na poziomie lokalnym, podejmując opisane działania, jednocześnie poprawiając ogólną jakość i wpływ na środowisko druku fleksograficznego jako całości. Nie ma potrzeby czekać; a druk fleksograficzny zyska większe uznanie jako preferowana technologia druku zrównoważona środowiskowo.
Redukcja głębokości reliefu może się nieznacznie różnić w zależności od zastosowanego rozpuszczalnika wymywającego lub materiału płyty, ale zawsze będzie wykazywać znaczący wpływ wyjaśnionych zalet. Korzyści z ulepszeń środowiskowych są przede wszystkim widoczne w procesie rozpuszczalnika do wymywania węglowodorów, ale ten proces może być również stosowany w wymywaniu wodą lub innych technologiach wytwarzania płyt. Niezależnie od tego, czy zastosować 0,2 mm, 0,3 mm czy 0,4 mm, głębokość podcięcia powinna być ustalana przez każdego klienta, ale nie jest już uzasadnione stosowanie głębokości podcięcia 0,6 mm dla płyt 1,14 mm klasyfikowany jako standard z technicznego punktu widzenia. Jest to szczególnie prawdziwe dzisiaj, gdy biorąc pod uwagę zmieniający się klimat środowiskowy, wszyscy badamy nasze procesy wytwarzania płyt, aby w jak największym stopniu przyczynić się do zmniejszenia naszego śladu węglowego .
Przyjmując to podejście w czasie, radykalnie sumuje się oszczędność rozpuszczalnika do wymywania oraz redukcja kosztów energii suszenia i czasu produkcji płyt. Co za tym idzie, zmniejsza ślad węglowy naszej branży, poprawiając nasz wpływ na klimat i otwierając każdemu szansę na uczestnictwo.
Dieter Niederstadt, kierownik ds. marketingu technicznego Asahi Photoproducts
