STRESZCZENIE: W artykule przedstawiono nową klasyfikację podłoży drukowych, bardziej szczegółowo opisującą rodzaje form przestrzennych. Zaprezentowano również cyfrowe techniki wykorzystywane w drukowaniu opakowań. Stwierdzono, że istnieje możliwość stosowania w tym celu elektrofotografii, jednak najlepiej sprawdza się drukowanie natryskowe (inkjet).
ABSTRCT: In the article a new classification of printing substrates, describing the types of three-dimensional forms in more detail was presented. The digital techniques used in packaging printing were also described. It has been found that it is possible to use electrophotography for this purpose, but ink-jet printing is the best solution.
1. Wprowadzenie
W dobie rozwoju drukowania cyfrowego technikę tę w przypadku druków dziełowych: książek, broszur, akcydensów (druki luźne, nieoprawione), czasopism i druków reklamowych należy uznać za w pełni przemysłową. Inaczej przedstawia się sytuacja przy drukowaniu materiałów opakowaniowych i opakowań. Tutaj, ze względu na różnorodność i kształty zadrukowywanych materiałów, stosowane cyfrowe techniki drukowania zaczynają stawać się przemysłowymi.
Twórca HP Indigo i nanografii Benny Landa podczas prezentacji maszyny cyfrowej HP Indigo w Birmingham na targach IPEX’93 stwierdził, że „Wszystko, co może się stać cyfrowe, stanie się cyfrowe. Druk nie pozostaje wyjątkiem”. Właśnie ten pokaz na IPEX’93 i jego rok przyjmuje się za powstanie techniki drukowania cyfrowego, mimo że drukowanie natryskowe było już stosowane dwadzieścia lat wcześniej do znakowania opakowań występujących w postaci przestrzennej. Co prawda były to proste urządzenia (dysze natryskowe) sterowane komputerowo, drukujące zazwyczaj jednokolorowe proste nadruki typu data produkcji, data przydatności do spożycia itp.
Po koniec lat dziewięćdziesiątych XX wieku magnat prasowy Rupert Murdoch stwierdził, że „Sukces w pracy w sieci, mam nadzieję, przyniesie sukces w branży mediów drukowanych. Jeśli nie odniesiemy sukcesu, nasz przemysł ma potencjał do przemian, aby stać się zdrowszy niż kiedykolwiek wcześniej”.
Jak widać, jeszcze pod koniec XX wieku niektórzy znawcy technik i technologii wydawniczych i drukowania mieli wątpliwości. Sytuację zmieniła dopiero prognoza brytyjskiego ówczesnego Instytutu PIRA, który w roku 2007 przedstawił prognozę rozwoju drukowania cyfrowego na lata 2008-2018; wynikało z niej, że w 2018 roku udział drukowania cyfrowego będzie wynosił 34%, przy czym drukowania offsetowego także 34%, a pozostałych technik 32%. W roku 2019 ten sam instytut, noszący obecnie nazwę Smithers, prognozuje w ciągu 10 lat wzrost drukowania cyfrowego o ponad 65% [1].
Najnowsza monografia Wiesława Cetery [2] przedstawia prognozę rozwoju przemysłu poligraficznego po pandemii. W przypadku poligrafii rozwój mediów elektronicznych i cyfrowych kanałów dystrybucji jest ważnym, ale niejedynym imperatywem zmian. Autor w wyniku przeprowadzonych badań i opinii ekspertów prognozuje kierunki oraz siły zmian: średnie prognozy dotyczące popytu wskazują na 43% zmniejszenie zapotrzebowania na druk gazet oraz 30% spadek zamówień na druk magazynów i reklamy drukowanej. Dotyczy to również druków manipulacyjnych, reklamy zewnętrznej i książek – odpowiednio: 21, 19 i 18%. Natomiast na wzrost zapotrzebowania może liczyć produkcja opakowań.
Obie przywoływane publikacje wskazują na wzrost produkcji opakowań, w tym opakowań drukowanych przemysłowo.
1.1. Zakres pojęcia (terminu) opakowanie
Opakowaniem nazywamy wyrób, wykonany z jakiegokolwiek materiału, przeznaczony do przechowywania, ochrony, przewozu, dostarczania i prezentacji produktów, od surowców do towarów przetworzonych. Do opakowań zaliczono również naczynia jednorazowe takie jak: kubki, tacki, talerze itp.
Definicja powstała w oparciu o DYREKTYWĘ 94/62/EC; 2013/2/EC – Ustawa o gospodarce opakowaniami i odpadami opakowaniowymi (tj. Dz. U. z 2020 r. poz. 1114) oraz Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 22 października 2013 r. w sprawie przykładowego wykazu wyrobów, które uznaje się albo nie uznaje się za opakowanie (Dz. U. 2013 r. poz. 1274).
W skład opakowania mogą wchodzić: element opakowania i składnik opakowania. Element opakowania – to jego część, która może być oddzielona ręcznie lub przy użyciu prostych środków fizycznych. Składnik opakowania – to część opakowania lub jego elementu, która nie może być oddzielona ręcznie lub przy użyciu prostych środków fizycznych.
Przykładowo (za PN-EN 13193:2002 Opakowania – Opakowania a środowisko –Terminologia):
– elementy opakowania do napoju owocowego: zadrukowane etykiety papierowe, zamknięcie metalowe, butelka szklana. Składnikami etykiety są: niezadrukowany papier oraz farby użyte do druku, łącznie z rozpuszczalnikami;
– torebka wykonana z laminatu PET/PE jest opakowaniem jednoelementowym. Dla tej torebki składnikami są warstwa PET i warstwa PE oraz warstwa łącząca.
1.2. Podział podłoży do przemysłowego cyfrowego drukowania opakowań
Materiał, który podlega zadrukowywaniu, nazywany jest podłożem drukowym. Jak dotychczas w polskim piśmiennictwie poligraficznym najobszerniejsza klasyfikacja podłoży drukowych została opracowana przez Stefana Jakucewicza [3].
Wspomniana powyżej klasyfikacja podłoży drukowych jest przedstawiona na rys. 2.
W przypadku opakowań podłożami drukowymi mogą być płaskie materiały opakowaniowe (papier, tektura, blacha stalowa lub aluminiowa, folie z tworzyw sztucznych i laminaty składające się z folii z tworzyw sztucznych, również z udziałem papieru, folii aluminiowej lub folii metalizowanych) oraz uformowane opakowania mające formę przestrzenną.
Proces znakowania, czyli uzupełniającego drukowania przestrzennych opakowań jednostkowych, prowadzony jest bardzo często na linii pakującej. Do tego celu używane jest oprzyrządowanie stosowane do drukowania natryskowego: pojedyncze głowice drukujące, zestawy głowic. Tego rodzaju oprzyrządowanie bywa stosowane jako stały dodatek do linii pakującej lub jako urządzenia dostawiane (ruchome) w zależności od potrzeb.
Na rys. 3 przedstawiono klasyfikację opakowaniowych podłoży drukowych.
Przy tak zdefiniowanych podłożach opakowaniowych do ich zadrukowywania stosowane są głównie trzy techniki drukowania cyfrowego [4]:
– technika natryskowa (inkjet),
– technika elektrofotograficzna,
– technika termograficzna.
Istotnym zagadnieniem jest również ekoprojektowanie opakowań, czyli tworzenie projektów uwzględniających późniejszy recykling opakowania. W celu zapewnienia odpowiedniego obchodzenia się z odpadami opakowaniowymi przez konsumenta wymagane jest, by projektant zamieścił na nich czytelne oznaczenia, zrozumiałe dla każdego. Powierzchnia zadruku opakowania powinna być ograniczona, a wykorzystane farby przystosowane do recyklingu. Jest to bardzo ważne w ochronie środowiska naturalnego, tym bardziej, że w obecnej sytuacji epidemiologicznej ilość opakowań zwiększa się, a co za tym idzie, zwiększa się ilość odpadów opakowaniowych [8-9].
1.3. Ogólna charakterystyka cyfrowych technik drukowania
Zastosowanie cyfrowych technik drukowania, a w zasadzie znakowania, datuje się dużo wcześniej niż oficjalnie wynaleziono drukowanie cyfrowe, tj. dawniej niż od 1993 r. Najwcześniej, bo na początku lat sześćdziesiątych XX wieku, zaczęto eksperymentować z głowicą natryskującą proste oznakowania, co kontynuowano w latach siedemdziesiątych.
Techniczne podstawy drukowania atramentowego powstały już w latach sześćdziesiątych XX wieku. Pierwsza drukarka atramentowa firmy Teletype – Inktronic nie była drukarką w tradycyjnym rozumieniu, ale dalekopisem. Był on ogromny i borykał się z wieloma problemami technicznymi, w tym ciągłym zanieczyszczeniem.
Na początku lat 70. XX w. IBM wszedł na rynek z pierwszymi drukarkami atramentowymi, ale nadal były one przeznaczone wyłącznie do użytku przemysłowego. Dopiero w 1979 roku firmy Hewlett Packard i Canon złożyły w tym samym czasie patent na proces druku atramentowego; HP ThinkJet, pierwsza drukarka atramentowa dla klientów końcowych, trafiła do sprzedaży w 1984 roku. Na tym samym rynku firma Epson zaprezentowała swoją pierwszą drukarkę atramentową – SQ 2000, która jako pierwsza generowała krople w technologii piezoelektrycznej. HP poszedł w jej ślady już w 1987 roku i wypuścił pierwszą kolorową drukarkę atramentową HP PaintJet.
Powyższe fakty świadczą, że już na początku lat 70. ubiegłego wieku drukarki natryskowe monochromatyczne w sensie głowic łączonych z różnymi maszynami lub działające samodzielnie były stosowane do znakowania (drukowania) opakowań zbiorczych [5].
Kolejną w ujęciu historycznym cyfrową techniką stosowaną do drukowania opakowań (etykiet) jest cyfrowa termografia, najczęściej stosowana w formie termotransferu.
Druk termiczny jako ogólny termin określający termicznie zakończone procesy drukowania pojawiał się już w latach sześćdziesiątych XX wieku. Bezciśnieniowy proces drukowania oparty na podgrzewanych pisakach (punktach), w przeciwieństwie do innych technik, jest zależny od wielu wcześniejszych wynalazków i dlatego musiał czekać wiele stuleci, zanim nadszedł jego czas. Ostatecznie dopiero w 1966 roku firma Texas Instruments INC./Dallas wprowadziła na rynek pierwszą drukarkę termiczną. Jej wynalazcą był Jack Kilby, zdobywca Nagrody Nobla w dziedzinie fizyki w 2000 roku.
Drukarki termiczne są teraz dostępne w wielu różnych odmianach, na przykład jako drukarka termotransferowa, drukarka termosublimacyjna i wiele innych. Jednak zasada drukowania pozostaje ta sama i jest modyfikowana jedynie przez dodanie innych materiałów lub komponentów do drukowania. W drukarce termicznej znajdują się termiczna głowica drukująca, termiczna linia druku lub laser IR. Termiczna głowica drukująca składa się z pola z wieloma małymi opornikami grzejnymi (punktami). Podczas procesu drukowania materiał drukarski (np. papier termiczny do drukarek termicznych do druku termicznego lub materiał etykiety transferowej do drukarek termotransferowych) przemieszcza się obok głowicy drukującej. Głowice termiczne albo zabarwiają termoczuły papier termiczny na ciemny kolor w żądanym punkcie (termodruk bezpośredni), albo topią warstwę barwną taśmy termotransferowej i w stanie stopionym przenoszą ją na podłoże (termotransfer), również w żądanym punkcie [6].
Trzecią techniką cyfrową stosowaną do drukowania materiałów opakowaniowych i opakowań jest drukowanie elektrofotograficzne. Zostało ono zastosowane najpóźniej, już po 1993 roku – głównie do drukowania tektury wielowarstwowej i falistej oraz etykiet, głównie samoprzylepnych z tworzyw sztucznych (w tym przypadku głównie jako technika pośrednia – Indigo). Pośrednie drukowanie elektrofotograficzne (system Omnius z ciekłym tonerem Electro Ink) próbowano zastosować do drukowania blachy metalowej przeznaczonej do wykonania metalowych puszek napojowych i metalizowanych laminatów do pakowania przypraw oraz koncentratów. Obie te próby ze względu na niską jakość (niski kontrast) obrazu uznano za złe jakościowo i zaniechano w przyszłości stosowania do ich drukowania techniki elektrofotograficznej na korzyść techniki natryskowej [4, 7].
Literatura
[1] https://whattheythink.com/articles/98525-digital-print-output-grow-65-over-next-10-years-according-new-smithers-strategic-forecast/ (02.03.2021)
[2] Cetera Wiesław. 2020. Poligrafia w okresie pandemii. Zapaść i reanimacja polskiego sektora poligraficznego. Kielce: Muzeum Narodowe w Kielcach
[3] Jakucewicz Stefan. 2015. Techniki drukowania opakowań. Opakowanie 2: 68-79
[4] Jakucewicz Stefan. 1998. Drukowanie materiałów opakowaniowych i opakowań. W: Opakowania żywności. 759-798. Agro Food Technology. Czeladź
[5] https://www.tonerpreis.de/so-funktioniert-ein-tinten-drucker.html (15.03. 2021)
[6] https://www.labelfox.com/2318/wer-erfand-den-thermodruck-nach-gefragt-zum-tag-der-erfinder.html (15.03.2021)
[7] Czichon Herbert, Czichon Maria. 1996. Współczesne elektrofotograficzne systemy drukowania digitalnego. Świat Druku (4): 38-41
[8] Karwowska Joanna. 2020. Ekoprojektowanie oraz polityka informacyjna jako elementy jakości środowiskowej opakowania. Przegląd Papierniczy (76): 164-167
[9] Żakowska Hanna, Ganczewski Grzegorz. 2018. Jakość środowiskowa opakowań w aspekcie modelu gospodarki o obiegu zamkniętym. Problemy jakości (9): 136-140
Katarzyna Piłczyńska
Alfa-Print Sp. z o.o.
ul. Świętokrzyska 14A
00-050 Warszawa
