Die Zukunft beginnt jetzt
Digitale Direktbedruckung von PET-Behältern
Dr. Peter Stelter*Martin Schach**
Bislang werden PET-Flaschen für Getränke überwiegend mit Rundum-Etiketten aus Kunststoff oder Papier ausgestattet, die eine Rollfed-Etikettiermaschine aufbringt. Mit der Neuentwicklung der Druckmaschine KHS-Innoprint bietet KHS nun auch die Möglichkeit der digitalen Direktbedruckung. Davon profitieren sowohl das Marketing als auch die Produktion. Wesentliche Vorteile der KHS-Innoprint Direktbedruckung liegen in einer deutlich erhöhten Flexibilität und der damit verbundenen sehr hohen Reaktionsgeschwindigkeit auf neue Marktanforderungen, in minimierten Umrüstzeiten und in noch mehr Nachhaltigkeit. Das Druckergebnis besticht durch hohe Brillanz und Auflösung. Ein bottle-to-bottle-Recycling ist möglich.
Klassische Rollfed-Etikettierung...
Bei klassischer Rollfed-Etikettierung kommt das Offsetdruckverfahren für die beim Etikettierprozess verwendete Folie bzw. das Papier zur Anwendung. Etikettenrollen werden in den jeweiligen Getränkebetrieb geliefert. Bei Anwendung der Walzen- oder Düsenbeleimung (punktförmig) gelangen „Etiketten von der Rolle“ auf die Behälter. Von Etikettenlayout bis zum Verkauf der gefüllten Flasche vergehen in der Regel 12 bis 14 Wochen. Dabei sind Mindestabnahmemengen erforderlich, um wirtschaftliche Etikettenkosten zu erreichen.
...versus digitale Direktbedruckung
Die digitale Direktbedruckung von PET-Flaschen geschieht mittels Tintenstrahldrucktechnologie. Hierfür sind ausschließlich Spezialtinten verwendbar. Das bedeutet nicht nur, dass sich Transportkosten für Material im Vergleich zur herkömmlichen Lösung entscheidend mindern, sondern auch, dass durch weniger Transporte eine
* Leiter Technologiemanagement, KHS GmbH, Tel. 02 31/5 69-19 05
** Leiter Vorentwicklung, KHS GmbH, KHS GmbH, Tel. 02 31/5 69-17 07
Reduzierung der CO2-Emission stattfindet.
„Time to market“ deutlich reduziert
Entscheidendes Argument für die Getränkebranche ist jedoch die extrem hohe Flexibilität, welche die digitale Direktbedruckung bietet. Das Ergebnis sind deutlich verkürzte „Time to market“-Intervalle. Zeit-aufwändige Druckverfahren für Etiketten und lange Transportwege für Etikettenmaterial fallen nicht an. Das gewünschte Druckbild lässt sich vom Computer aus direkt an die Steuereinheit der Etikettiermaschine übertragen. Dort wird es in die erforderlichen fünf Farben Weiß, Cyan, Magenta, Yellow und Schwarz zerlegt. Weitere Spot-Farben sind möglich, um beispielsweise ein besonderes Logo farbecht zu drucken.
Diese Vorgehensweise eröffnet der Branche bislang ungeahnte Möglichkeiten. Beispiel Sport-Event: Durch Direktbedruckung besteht hier unter anderem die Option, Teilnehmern zeitnah im Anschluss an die Veranstaltung eine abgefüllte PET-Flasche, deren Etikett das Gewinner-Team zeigt, zur Verfügung zu stellen. International tätige Unternehmen profitieren auch deshalb deutlich von der neuen Lösung, weil alle Standorte weltweit, die über eine KHS-Innoprint verfügen, zentral bereitgestellte Dateien zu neuen Ausstattungen direkt verwerten können. Mit neuen Etiketten versehene Produkte gelangen auf diese Art und Weise nicht nur besonders zügig, sondern auch exakt zum selben Zeitpunkt in die Märkte. Beispiel Fußball-Weltmeisterschaft: Sollte bei einem der Sponsoren die kurzfristige Entscheidung fallen, eine Gratulation an die Siegermannschaft über das Flaschenetikett auf allen Kontinenten gleichzeitig zu kommunizieren, ist das durch „Direct Print“ möglich.
Jede Flasche ein Individuum
Ein weiteres Plus der Direktbedruckung ist, dass Mindestabnahmemengen von Etikettenmaterialien keine Rolle mehr spielen. Die Aufbringung eines bestimmten Motivs ist auch für kleinste Flaschenmengen möglich. Durch die besonders zügige Arbeitsweise, mit der die Steuereinheit der KHS-Innoprint die zur Verfügung gestellten Dateien aufbereitet, lässt sich auf Wunsch sogar jede einzelne PET-Flasche mit einem anderen Bild bedrucken. Zum Beispiel könnte ein Getränkekonzern mit 36.000 Beschäftigten bei Investition in die leistungsstärkste KHS-Innoprint innerhalb von nur einer Stunde Produktionszeit 36.000 PET-Flaschen mit den Bildern seiner Mitarbeiter ausstatten.
Übergangslose Produktion bei Verwendung neuer Bilddateien
Ebenfalls ein deutlicher Vorteil der KHS-Innoprint: Hier erfolgen Formatwechsel rezeptgesteuert. Ein aufwändiger manueller Wechsel von Formatteilen fällt aufgrund von Neckhandling und einem verfahrbaren Druckkopf nicht an. Findet bei Verwendung einer neuen Bilddatei kein Austausch der Flaschenvariante statt, geschieht deren Aufdruck übergangslos und ohne jegliche Unterbrechung. Ändern sich Flaschenabmessungen, wird der Druckkopf dem neuem Flaschendurchmesser bzw. der neuen Flaschenhöhe gemäß sekundenschnell verfahren. Generell ist die KHS-Innoprint in der Lage dazu, eine große Vielfalt an PET-Flaschen zu verarbeiten. Angefangen bei der 0,33 l- bis hin zur 1,5 l-Größe ist alles machbar. Die Flaschendurchmesser dürfen zwischen 40 und 120 mm variieren.
Modularer Aufbau
Grundsätzlich ist die KHS-Innoprint für eine Leistung von 36.000 PET-Flaschen/h ausgelegt. Dabei verfügt jeder Farbkreisel in der Maschine über 12 Drucksegmente. Wem diese Leistung zu hoch ist, der kann durchaus auch mit einer geringeren Ausbringung starten. Dafür wird die Anzahl der Segmente in den Kreiseln reduziert. Für eine Leistung von maximal 12.000 Flaschen/h benötigt man beispielsweise nur vier Druckstationen pro Farbe. Eine durchdachte Konzeption: Es lässt sich mit einer geringen Maschinenleistung starten und bei Bedarf nachrüsten.
UV-Tinten für höchste KHS-Ansprüche
Bedruckt werden die Behälter mit UV-Tinten, die den sehr hohen KHS-Anforderungen genügen. Um mit einem Tintenstrahlkopf verarbeitet werden zu können, müssen sie eine geringe Viskosität aufweisen. Die schnelle Trocknung der Tinten orientiert sich an der Maschinengeschwindigkeit. Große Deckkraft und die Überdruck¬barkeit von einzelnen Farben ist gegeben. Zudem ist die perfekte Anhaftung der Tinten auf unbehandelten PET-Flaschen realisiert. Die Qualität des Drucks bleibt sowohl bei der Weiterverarbeitung der PET-Flaschen in der Linie als auch beim Transport zum Handel und dem Handling beim Verbraucher erhalten. Bei einem eventuellen Anlagenstillstand besteht keine Gefahr, dass Tinten sedimentieren oder eindicken.
Brillantes Farbbild
Von allerhöchster Bedeutung: Durch die beeindruckende Druckqualität entsteht ein brillantes Farbbild, das der Qualität der klassischen Rollfed-Etikettierung in nichts nachsteht und diese teilweise sogar noch übertrifft. Die optische Auflösung liegt hier bei 1.080 x 1.080 Pixeln.
„Low migration“ Tinten im Einsatz
Die Lebensmitteltauglichkeit der Tinten ist bestätigt. Untersuchungen zum Migrationsverhalten erbrachten das klare Ergebnis, dass es sich bei den von KHS verwendeten Tinten um „low migration“ Produkte handelt. Die im Lebensmittelbereich zulässigen Grenzwerte wurden deutlich unterschritten. Gleichzeitig ist die von KHS verwendete Tinte im Gegensatz zu konventionellen UV-Tinten nahezu geruchsfrei.
Blockung von KHS-Innoprint mit der Streckblasmaschine ist machbar
Der KHS KHS-Innoprint bedruckt grundsätzlich leere Behälter. Sie werden der Maschine in der Regel über einen Lufttransporteur zur Verfügung gestellt. Eine Verblockung mit der Streckblasmaschine ist denkbar. Dadurch ergibt sich ein reduzierter Platzbedarf.
Innovatives Flaschenhandling-System
Die Flaschen werden in der KHS-Innoprint mittels Neckhandling gehalten. Stabilisiert werden die Leergebinde wahlweise durch Einbringung von Sterilluft oder Stickstoff in das Flascheninnere. Eine Abdichtung der Mündung findet während des Direktbedruckungsprozesses statt. Das verhindert auch die Eintragung von Keimen und Aerosolen in die Behälter. Per Direktantrieb angetriebene Einspanneinheiten (Pucks), transportieren die Flaschen zu den einzelnen Farbkreiseln und rasten dort jeweils magnetisch ein. Im Anschluss an den Druckprozess werden die Pucks über die zuvor durchlaufenden Farbkreisel zurück in Richtung Maschineneinlauf gefördert, wo sie erneut Behälter aufnehmen.
CYMK+W-Farbmodell
Standardmäßig befinden sich in der KHS-Innoprint fünf Farbkreisel, von denen jeder die Aufbringung einer Farbe übernimmt. Nacheinander sind die Farben Weiß, Cyan, Magenta, Yellow und Schwarz an der Reihe.
Ein in jeder Hinsicht durchdachter Druckprozess
Innerhalb jedes Farbkreisels werden Tintentropfen in den Stationen durch Druckköpfe mit hoher Geschwindigkeit auf das unbehandelte PET-Substrat aufgedruckt, wo sie sich im weiteren Verlauf zu dem gewünschten Bildpunkt ausbreiten. In den Druckköpfen fließt die Tinte stets kontinuierlich durch piezoaktive Kanäle, die über elektrische Impulse mit einer Frequenz von bis zu 50.000 Hz ansteuerbar sind und durch Verengung unterschiedlich feine Tropfen von sechs bis 42 Pikoliter erzeugen. Ein Prinzip, das sich als äußerst robust erwiesen hat und das zudem besonders scharfe Druckkonturen sicherstellt. Mittels einer Pinning-Lampe wird in jeder Druckstation die aufgebrachte Farbe kurz angetrocknet. So kann sie während der weiteren Prozess-Schritte nicht verlaufen und es wird eine hohe Kantenschärfe erzielt. Nach Durchlaufen sämtlicher Farbkreisel durchfahren die PET-Flaschen das so genannte UV-curing. Hier sorgt ein höher dosiertes UV-Licht sowohl für die zuverlässige Aushärtung als auch für das perfekte Anhaften der Tinten am Substrat. Aufgrund ihrer energiesparenden, nachhaltigen Arbeitsweise und ihrer hohen Standzeit findet bei der KHS-Innoprint moderne LED-UV-Technik Verwendung.
Bedruckung von Vertiefungen und Emblemen (Embossing) ist möglich
Bedruckbar sind auch in die PET-Flasche eingebrachte Vertiefungen oder Ausbuchtungen sofern sie den geforderten Mindestabstand von ca. drei Millimetern zum Druckkopf einhalten. Ist dies gefordert, wird dem Druckvorgang eine Kameraeinheit vorgeschaltet und die Flaschen werden an deren Vorgaben orientiert im jeweiligen Puck ausgerichtet. So wird auch hier höchste Präzision sichergestellt.
Bottle to bottle-Recycling
Von großer Bedeutung: Die in der KHS-Innoprint bedruckten PET-Flaschen sind für ein bottle to bottle-Recycling geeignet. Untersuchungen in Recyclinganlagen bestätigen dies. Ausgehärtete Tinten lassen sich vollständig von den Flakes entfernen.
Verbrauchskosten von ein bis zwei Euro Cent je Druck
Betrachtet man die Kosten der Etikettierung bei Anwendung des KHS-Innoprint-Verfahrens und vergleicht sie mit den Etikettierkosten bei klassischen Etikettierverfahren fällt auf, dass sich die digitale Direktbedruckung vor allem zunächst für kleine Losgrößen finanziell vorteilhaft darstellt. Heute weist das Druckverfahren vergleichsweise Kostenvorteile bei kleineren Produktionsläufen mit bis zu 100.000 PET-Flaschen auf. Bei Anwendung des KHS-Innoprint-Verfahrens werden pro Flaschendruck – je nach Überdeckungsgrad, Auflösung und Größe des Druckfeldes – zwischen 0,1 ml und 0,25 ml Tinte verbraucht.
Flexibilitätsplus bietet konkrete Wettbewerbsvorteile
Fazit: Bei der Direktbedruckung punktet der für viele Unternehmen so wichtige Flexibilitätsvorteil, Voraussetzung für eine hohe Wettbewerbsfähigkeit. Die wesentlich verringerte Lagerlogistik, minimierte Umrüstzeiten und die damit verbundene erhöhte Anlagenverfügbarkeit sowie der reduzierte CO2-Verbrauch durch weniger Materialtransporte runden das breite Vorteilspaket ab.
