STRESZCZENIE: Nanografia to najnowsza technologia drukowania cyfrowego wynaleziona przez Benny’ego Landę, wykorzystująca wodorozcieńczalną farbę z pigmentem w formie nanocząstek. Swoją premierę miała na targach drupa w 2012 roku. Przez kilka lat znajdowała się w fazie badań, ale w ostatnich miesiącach zainstalowano już trzy maszyny Landa przeznaczone do zadrukowywania kartonów pudełkowych. W artykule przedstawiono strukturę rynku opakowań i scharakteryzowano technologię nanograficzną stosowaną z powodzeniem w drukarniach opakowaniowych.
ABSTRACT: Nanography is a latest digital printing technology, which uses a water-based ink with pigment consisting of nanoparticles. It was invented by Benny Landa, whereas its premiere took place during Drupa 2012 Trade Fair. Nanography had been investigated for several years, yet over the last few months three Landa machines suitable for folding boxes printing have finally been installed. Present text presents the structure of packaging market as well as it studies nanography as a technique succesfully applied in packaging printing houses.
Rynek opakowań na całym świecie rośnie w siłę – spodziewane jest, że w 2022 roku wartość jego przychodów zwiększy się do 124 bilionów dolarów rocznie. Jednocześnie należy się spodziewać, że w branży tej będzie się pojawiać coraz większa liczba zleceń na mniejsze nakłady. [1] Wiąże się to między innymi z faktem, że dzisiejsi konsumenci oczekują ciągle czegoś nowego. Producenci są więc zmuszeni, dużo częściej niż kiedyś, zmieniać wygląd swoich produktów i ich opakowań. Dzisiaj nie mogą sobie pozwolić na to, aby magazynować je w dużej ilości. Muszą szybko reagować na nowe trendy. Ważnym narzędziem marketingowym stała się personalizacja. Produkowane są krótkie serie opakowań przeznaczone na świąteczne okazje. Odpowiedzią na tego typu zapotrzebowanie jest drukowanie cyfrowe, w tym natryskowe (z ang. ink-jet).
Dawniej jakość tej techniki pozostawiała wiele do życzenia. Jeżeli decydowano się na drukowanie cyfrowe opakowań, wybierano zwykle maszyny typu Indigo oraz inne, również elektrofotograficzne. Jednak w ostatnich latach zmodyfikowano głowice, co znacznie poprawiło rozdzielczość urządzeń natryskowych. [3] Niewątpliwą zaletą techniki ink-jet, szczególnie tej z farbami fotoutwardzalnymi (UV), jest możliwość zadrukowywania różnych rodzajów podłoży. Zwykle największe ograniczenia charakteryzowały maszyny natryskowe z farbami wodorozcieńczalnymi, w których ponad 60% składu stanowi woda (rys. 1).
W przypadku zadrukowywania kartonów metalizowanych, popularnych w produkcji opakowań luksusowych, technika natryskowa również nie mogła być wykorzystywana. To się jednak zmieniło dzięki najnowszemu wynalazkowi Benny’ego Landy, jakim jest nanografia.
Rynek opakowań
Pod względem wielkości przychodów największą część rynku stanowią opakowania na żywność i napoje (64%). Daleko za nimi są opakowania na farmaceutyki (9%), na papierosy (6%), środki higieny osobistej (5%) oraz na chemię gospodarczą (2%). [2] Zarówno producenci żywności, jak i leków, czyli najwięksi gracze na rynku, narzucają restrykcyjne wymagania co do opakowań. Wykorzystywane w nich podłoża oraz farby muszą być odpowiednio certyfikowane, co znacznie zawęża wybór materiałów i technik wykorzystywanych do ich produkcji. Może się więc okazać, że nie każda metoda drukowania cyfrowego spełnia oczekiwania tak wymagających klientów. Jednak nanografia wykorzystująca nietoksyczne farby wodorozcieńczalne, jak zapewnia jej twórca, jest w stanie im sprostać.
Jeśli chodzi o wielkość nakładów, to w przypadku produkcji opakowań na żywność 44% pudełek wykonywanych jest w liczbie od 10 000 do 50 000 egzemplarzy, natomiast 35% stanowią pudełka w liczbie przekraczającej 50 000. Z uwagi na to, że nanografia ma wypełniać lukę pomiędzy typowym drukowaniem cyfrowym a drukowaniem offsetowym, sprawdzi się ona w realizacji zleceń średnionakładowych. [2]
Zasada drukowania
Technologię nanograficzną po raz pierwszy zaprezentowano na targach drupa 2012, jednak wówczas żadne urządzenie nie zostało uruchomione. Cztery lata później, na drupie 2016, maszyny drukowały, ale dostęp do odbitek był wciąż ograniczony. Wiązało się to głównie z tym, że jest to cały czas technologia na etapie wdrażania i jej twórca w ten sposób chroni ją przed konkurencją.
Nanografia umożliwia realizację nakładów liczących od 1000 do 10 000 odbitek. Wykorzystywane są w niej nanofarby (z ang. nanoink) na bazie wody, które natryskuje się na specjalny pas transferowy, podobny do obciągu w technice offsetowej. Pas ten jest podgrzewany do temperatury około 120°C, dzięki czemu woda z farby od razu zostaje odparowana, nie trafia więc na zadrukowywane podłoże. To powoduje, że maszyna zużywa dwukrotnie mniej energii, a zakres wykorzystywanych rodzajów podłoży staje się nieograniczony. Twórca nanografii twierdzi, że umożliwia ona uzyskanie powyżej 90% wartości tonalnej, co w przypadku typowych maszyn natryskowych, a także urządzeń offsetowych nie jest możliwe.
W nanografii są wykorzystywane piezoelektryczne głowice natryskowe Dimatix Samba oraz wspomniana wcześniej nanofarba, pozbawiona metali ciężkich. Zawiera ona natomiast pigment o cząsteczkach wielkości kilkudziesięciu nanometrów. Jego zalety to:
– dobre absorbowanie światła,
– regularny kształt, czyli dobry połysk,
– możliwość nanoszenia nanometrowej warstwy farby,
– brak wsiąkania w podłoże (rys. 2),
– uzyskiwanie odpornej na zarysowania warstwy. [5]
Przy zastosowaniu farby z takim pigmentem wydrukowane odbitki będą się charakteryzowały dużymi rozpiętościami przestrzeni barwnej, prawdopodobnie większymi niż w przypadku wydruków z tradycyjnych maszyn cyfrowych, a nawet urządzeń offsetowych.
Głowice Dimatix Samba stanowią Mikro-Elektro-Mechaniczne Systemy, w skrócie zwane MEMS. Składają się z płytek krzemowych, które po sklejeniu tworzą chip. Głowica drukująca składa się z kilku chipów i umożliwia ultraprecyzyjne wytwarzanie kropli farby.
Maszyna Landa S10
W realizacji zleceń związanych z produkcją opakowań Landa rekomenduje swoją maszynę S10 (rys. 6) w formacie B1, która drukuje z prędkością 13 000 arkuszy/godzinę oraz rozdzielczością 1200 dpi. Urządzenie to jest w stanie zrealizować nakład sięgający 30 000 egzemplarzy, co stanowi około 50% ogółu zleceń na opakowania. Jest to jednocześnie sześciokrotnie większy nakład niż w przypadku „zwykłych” maszyn cyfrowych. Urządzenie Landy stanowi doskonałą alternatywę dla offsetu, ale jak w przypadku każdego urządzenia cyfrowego, nie występują tutaj formy drukowe, nieodzowne w technikach klasycznych. Dodatkowym atutem S10 jest możliwość lakierowania odbitek w linii. Przed procesem drukowania podłoży nie trzeba odpowiednio preparować ani pokrywać primerem.
Farba nanograficzna jest rekomendowana do kontaktu z żywnością (European framework regulation (1935/2004); European GMP regulation (2023/2006); European PIM regulation (10/2011), FDA Packaging & Food Contact Substances (FCS)/FDA CFR 21, Swiss ordinance 817.023.21 (Annex 6), BfR Recommendations on Food Contact Materials, Nestle guidance note on packaging inks). Jest to bardzo istotne w przypadku zadrukowywania opakowań produktów spożywczych.
Maszyna nanograficzna S10 jest łatwa w obsłudze – wszystkie sekcje i prowadzenie arkusza są widoczne na kokpicie sterującym. Samonakładak jest w pełni zautomatyzowany, co ułatwia zmianę formatów, a także zapewnia bezproblemową pracę urządzenia w trakcie drukowania nakładu. Dzięki zastosowanym rozwiązaniom czas realizacji zlecenia jest ograniczony do minimum. Urządzenie S10 drukuje w barwach CMYK, a dodatkowo nawet w czterech barwach specjalnych, co stanowi 96% barw Pantone. [5]
Pierwsze instalacje maszyny
Maszyny S10 zostały w 2017 roku zainstalowane w trzech drukarniach opakowaniowych, w tym jednej europejskiej. W kwietniu maszyna taka została uruchomiona w firmie izraelskiej Graphica Bezalel, w kolejnych miesiącach w Stanach Zjednoczonych w drukarni Imagine!, a następnie w Niemczech w przedsiębiorstwie produkcyjnym Edelmann. Klientami każdej z firm są znane na całym świecie koncerny kosmetyczne, piwowarskie i spożywcze, w tym m.in. Coca Cola, Calvin Klein, Carlsberg. Nowi właściciele maszyn S10 zapewniają, że jakość opakowań uzyskiwanych przy wykorzystaniu urządzeń nanograficznych dorównuje jakości tych otrzymywanych w technologii offsetowej, a nawet ją przewyższa. Dodatkowo koszty wymienionych drukarń znacznie zmalały, a obroty wzrosły. [5]
Podsumowanie
Nanografia jest, jak do tej pory, najnowocześniejszą techniką drukowania cyfrowego. Łączy w sobie zalety maszyn natryskowych i offsetowych, dzięki czemu przewyższa je obie. Część branży dość sceptycznie podchodzi do wynalazku Landy, między innymi z uwagi na fakt, że na targach drupa 2016 przez większość czasu maszyny nanograficzne nie drukowały. Ponadto dostęp do odbitek był mocno ograniczony. Mimo to można się spodziewać, że nanografia zrewolucjonizuje rynek poligraficzny, o czym przekonany jest znany na całym świecie autorytet tej dziedziny przemysłu – profesor Frank Romano. [2] Tym bardziej, że od zeszłego roku maszyny Landy z powodzeniem służą w warunkach produkcyjnych w trzech dużych drukarniach.
Bibliografia
[1] Stephen Harrod, „The Future of Folding Cartons: Market Forecasts to 2022,” Smithers Pira, 2017, s. 1
[2] Landa Corporation: „Accelerating the Growth of Packaging Production in the 21st Century, Landa White Paper”, kwiecień 2016
[3] Smyth S.: „Inkjet technologies for packaging – are we there yet”. Digital technology and business opportunities. Labels & Packaging”, Issue 9, kwiecień 2013, s. 22-23
[4] Svanholm E.: „Printability and ink-coating interactions in inkjet printing”, rozprawa doktorska, Uniwersytet w Karlstad, 2007
[5] Informacje ze strony internetowej www.landanano.com [zacytowano: 13.03.2018]
[6] Zwang D. Inkjet Drupa 2016 – continuing the story – Landa, www.zwang.com
[7] Menzel C., Bibl A., Hoisington P.: MEMS Solutions for Precision Micro-Fluidic Dispensing Application www.fujifilmusa.com/shared/bin/MEMS_Solutions_Web.pdf
[8] Khadzhynova S., Jakucewicz S., Piłczyńska K.: Drukowanie natryskowe (ink-jet), Wydawnictwo Politechniki Łódzkiej, Łódź 2017
Katarzyna Piłczyńska
Alfa-Print Sp. z o.o.
ul. Świętokrzyska 14A
00-050 Warszawa
