Können Druckfarben für den Hochdruck für Kartonverpackungen angepasst werden?

Warum Wellpappe speziell angepasste Tiefdruckfarben erfordert

Wie die variable Porosität, Faserstruktur und Oberflächengröße von Wellpappe die Leistung herkömmlicher Farben beeinträchtigen

Die komplexe Struktur von Wellpappe beeinträchtigt die Wirkung herkömmlicher Relieffarben erheblich. Das Material weist unterschiedliche Porositäten auf – von dichten Kraftpapier-Oberflächen bis hin zu den flauschigen Wellenschichten, die alles aufsaugen. Dies führt zu verschiedenen Problemen bei der gleichmäßigen Tintenaufnahme, da die Pappe aus ungleichmäßig angeordneten Fasern besteht. Zwischen den Cellulose-Strängen existieren tatsächlich Lücken, die beim Drucken merkwürdige Kapillareffekte verursachen. Die Situation verschärft sich noch durch Oberflächenbeizungen, da diese Bereiche entstehen, die herkömmliche Tintenformulierungen praktisch abweisen. Was passiert dann? Die Tintendurchdringung variiert stark und Pigmente setzen sich ungleichmäßig ab, wodurch der gesamte Druckprozess gestört wird. Herkömmliche Reliefdruckfarben besitzen einfach nicht die richtigen Eigenschaften, um all diese komplexen Wechselwirkungen gleichzeitig zu bewältigen. Daher kämpfen Drucker mit extremen Absorptionsunterschieden und Farben, die auf der Maschine viel zu schnell antrocknen.

Die funktionalen Auswirkungen: Punktvergrößerung, schlechte Farbauflage, Farbabdruck und inkonsistente Farbe auf Kraft- und Recycling-Substraten

Die spezifischen Probleme mit verschiedenen Substraten führen zu tatsächlichen Druckproblemen, die recht eindeutig messbar sind. Nehmen wir beispielsweise Kraftpapier und Recyclingpappe, die oft etwa 60 % gebrauchte Fasern enthalten. Wenn diese Materialien zu viel Tinte aufnehmen, entsteht ein sogenannter Dot Gain, der deutlich über dem liegt, was in der Branche als akzeptabel gilt – normalerweise zwischen 15 % und 22 %. Zudem beobachten wir eine schlechte Tintenanlagerung, da die Tinte einfach nicht in die kleinen Lücken und Vertiefungen faseriger Oberflächen eindringen kann, was zu ungleichmäßigen Abdeckungsbereichen führt. Ein weiteres Problem resultiert aus schnell trocknenden Lösungsmitteln, die ein sogenanntes Set-off verursachen, bei dem nasse Tinte von einem Bogen auf den nächsten übertragen wird, wenn sie gestapelt werden. Die Farbabstimmung wird bei Recyclingmaterialien noch schwieriger, da Rückstände von Bleichmitteln und winzige Partikel die chemische Reaktion der Oberfläche verändern und somit eine deutliche Farbveränderung bewirken. Einige Hersteller haben tatsächlich erlebt, dass ihre Ausschussraten beim Drucken auf Recyclingmaterialien um etwa 40 % anstiegen, verglichen mit herkömmlichem Frischpapier, wenn sie ihre Tintenformulierungen nicht entsprechend anpassen.

Wichtige Anpassungsmöglichkeiten bei der Formulierung von Reliefdruckfarben

Rheologie- und Pigmentbeladungsoptimierung für eine optimale Übertragung und Absorption auf Karton mit niedriger Oberflächenenergie

Die richtige Rheologie und die Optimierung des Pigmentanteils sind entscheidend, um die Druckfarbe gleichmäßig auf poröse Kartonoberflächen mit geringer Oberflächenenergie zu übertragen. Rheologiemodifizierer helfen dabei, das Fließverhalten der Farbe so einzustellen, dass sie sauber vom Druckformzylinder auf das Substrat übergeht, ohne Probleme wie Punktvergrößerung oder Überflutung zu verursachen. Wenn die Viskosität sinkt, dringt die Farbe besser in die Fasern des Kartons ein. Doch hier besteht eine Herausforderung: Die Pigmentkonzentration muss sorgfältig abgestimmt werden, um eine gute Deckkraft und gleichmäßige Abdeckung über die gesamte Druckauflage hinweg sicherzustellen. Bei Recycling-Kraftkarton, dessen Porosität oft ungleichmäßig ist, macht die exakte Einstellung der Viskosität besonders viel aus. Sie trägt zu schärferen Abbildungen bei und verringert das Risiko von Durchfärben, wenn bedruckte Bögen gestapelt werden. Und nicht zu vergessen sind die Zahlen: Laut aktuellen Branchenberichten der Flexographic Technical Association kann eine schlechte Rheologiemanagement bis zu 25 % mehr Ausschuss in Kartondruckbetrieben verursachen.

Binderauswahl (Acryl, PVA, Nitrocellulose) zur Maximierung der Haftung und Filminnenschichtintegrität auf faserigen Oberflächen

Die Chemie hinter Bindemitteln spielt eine entscheidende Rolle, um eine gute Haftung zu erzielen und feste Filme auf der rauen, faserigen Oberfläche von Karton zu bilden. Acrylharze zeichnen sich dadurch aus, dass sie sowohl Flexibilität als auch Feuchtigkeitsbeständigkeit bieten, wodurch sie eine hervorragende Wahl sind, wenn Kartons feuchten Bedingungen während Lagerung oder Transport standhalten müssen. Für innere Verpackungsschichten, bei denen die Belastung geringer ist, eignet sich Polyvinylacetat (PVA) gut, da es eine kostengünstigere Option ist, die dennoch vernünftig haltbar bleibt. Nitrocellulose trocknet schnell, verliert aber im Laufe der Zeit ihre Flexibilität, weshalb sie nicht immer die beste Wahl für Langzeitanwendungen ist. Die richtige Balance zwischen der Dehnbarkeit des Bindemittels und der Steifheit des Kartons selbst hilft dabei, jene lästigen Risse zu vermeiden, die beim Zusammenbau oder Transport von Kartons entstehen können. Untersuchungen haben ergeben, dass pigmentierte Acryl-Reliefdruckfarben tatsächlich zu etwa 90 % effizient an Wellpappe haften, deutlich besser als herkömmliche Formulierungen, die nur etwa 70 % erreichen. Entscheidend ist jedoch, ob diese Bindemittel glatte, durchgängige Filme bilden, die auch bei normalem Gebrauch und mechanischer Beanspruchung nicht abblättern.

Abwägung von Anpassung und Praktikabilität: Kosten, Compliance und Produktionsrealitäten

Lebensmittelsichere Migrationscompliance, UV-Beständigkeit und Abriebfestigkeit – wie die Verwendungszwecke die Entscheidungen zur Tintenchemie beeinflussen

Was am Ende der Produktionslinie passiert, setzt strenge Grenzen, mit denen herkömmliche Reliefdruckfarben einfach nicht zurechtkommen. Bei Verpackungen für den Lebensmittelkontakt müssen Unternehmen strenge Vorschriften der FDA 21 CFR oder der EU-Norm 10/2011 einhalten, was die Menge an Stoffen betrifft, die aus der Farbe in das Lebensmittel übergehen dürfen. Das bedeutet, dass spezielle Bindemittel verwendet werden müssen, die verhindern, dass gefährliche Chemikalien auslaugen. Auch die Kostenfolgen dürfen dabei nicht außer Acht gelassen werden. Das Ponemon Institute berichtete bereits 2023, dass nicht konforme Produkte typischerweise zu Rückrufen führen, die jeweils etwa 740.000 US-Dollar kosten. Für jene großen Außenwerbeanzeigen, die überall zu sehen sind, benötigen Hersteller Pigmente, die bei längerer Sonneneinstrahlung nicht verblassen. Diese sollten laut Industriestandard mindestens ASTM 5 entsprechen. Dann gibt es da noch all die Verpackungen, die durch Lagerhallen und Lieferfahrzeuge transportiert werden. Sie benötigen Folien, die Kratzern und allgemeinem Verschleiß während des Transports standhalten. All diese praktischen Anforderungen bestimmen im Grunde, woraus diese Spezialfarben hergestellt werden.

• Lebensmittelsicherheit : Low-Migrations-Acrylatharze ersetzen weichgemachte Phthalat-Alternativen
• UV-Beständigkeit : Lichtbeständige anorganische oder Hochleistungs-organische Pigmente ersetzen weniger stabile Varianten
• Abriebfestigkeit : Nitrocellulose-modifizierte oder vernetzende Harzsysteme verbessern die Oberflächenhärte

Die Vernachlässigung des konkreten Anwendungszusammenhangs beeinträchtigt nicht nur die Druckqualität – sie setzt Marken zudem regulatorischen Strafen, Lieferkettenunterbrechungen und Imageschäden aus. Eine auf den Substrattyp und die jeweilige Anwendung zugeschnittene Tintenanpassung ist daher keine Option, sondern die Grundlage für eine zuverlässige, konforme und wirtschaftlich tragfähige Verpackungsproduktion.

FAQ

Warum ist Pappe eine Herausforderung für Tiefdruckfarben?

Pappe weist eine komplexe Struktur mit variabler Porosität und Faseranordnung auf, wodurch eine gleichmäßige Tintenaufnahme erschwert wird. Dies führt zu ungleichmäßigem Pigmentabsetzen und Problemen bei der Tintendurchdringung.

Welche Hauptprobleme treten bei Standardtinten auf Pappe auf?

Standardtinten weisen Probleme wie Punktzunahme, schlechte Tintenanlagerung, Durchfärben und inkonsistente Farbe auf, wenn sie auf Kraft- und Recyclingpapier-Substraten verwendet werden.

Wie kann Druckfarbe für die Tiefdruckverfahren angepasst werden, um bessere Ergebnisse auf Karton zu erzielen?

Die Anpassung kann die Einstellung der Rheologie und der Pigmentgehalte, die Auswahl geeigneter Bindemittel sowie die Sicherstellung umfassen, dass die Tintenformulierungen spezifischen Anforderungen des Endverbrauchs wie Lebensmittelsicherheit und UV-Beständigkeit genügen.