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La inyección de tinta UV industrial elimina los obstáculos de los laminados de tubos de impresión

  • Publicado el 26 de Septiembre de 2022
  • Dieter Finna

La impresión en laminados de tubos con inyección de tinta UV plantea varios desafíos específicos de la aplicación. Los tubos, que se doblan y aplastan durante el prensado, requieren una película de tinta flexible. Debe adherirse bien al sustrato, no debe agrietarse durante la manipulación y debe cumplir con todos los requisitos de cumplimiento. Además, el sustrato costoso requiere un concepto de máquina que incluya las rutas de banda más cortas posibles, así como la opción de acabado de impresión.

Los sistemas de curado UV-LED se utilizan para imprimir laminados de tubos. (Fuente: Gallus Ferd. Rüesch AG)
Los sistemas de curado UV-LED se utilizan para imprimir laminados de tubos. (Fuente: Gallus Ferd. Rüesch AG)

Visto así, no es una tarea fácil que los conocidos impresores de laminados confiaran el desarrollo de productos a Gallus Ferd. Rüesch AG con. El fabricante de máquinas de impresión pudo adoptar algunas de las soluciones para la compleja tarea a partir de los resultados de otro proyecto de desarrollo. En cartones plegables, donde los sólidos se extienden más allá de los bordes de la tinta, existen requisitos comparables para la flexibilidad de las tintas de inyección de tinta UV como para los laminados de tubos. El desafío radica en evitar que la película de inyección de tinta UV se agriete bajo tensión mecánica. Durante mucho tiempo, la única forma de evitar el agrietamiento de la película de tinta quebradiza era evitar los sólidos que se extendían más allá de los pliegues por necesidad en el diseño del empaque.

Desarrollo de una tinta inkjet UV flexible

Por esta razón, Gallus lanzó el proyecto "Tinta de inyección de tinta UV flexible" para la impresión de cajas plegables junto con un fabricante de marca conocido a principios de 2019. El complejo proyecto de desarrollo tardó tres años en completarse, incluidos todos los pasos de desarrollo, pruebas de idoneidad y seis meses de calificación de tinta. Para la calificación del producto, el fabricante de la marca imprimió más de 900 km de cartón en una Gallus Labelfire 340 y produjo alrededor de 8 millones de espacios en blanco.

Los criterios de requisitos en la impresión eran que la película de tinta estuviera completamente curada a una velocidad de impresión de 70 m/min y que la película de tinta fuera flexible y resistente a los arañazos. En la prueba del empaquetador, los espacios en blanco impresos en toda la superficie debían poder procesarse a 1.000 paquetes/minuto sin agrietamiento de la tinta. Además, la tinta de impresión de inyección de tinta UV tenía que pasar el programa de pruebas sensoriales en el sector del tabaco y cumplir con todos los requisitos de Cumplimiento normativo y evaluación tóxica.

Esto incluyó la composición de la tinta de inyección de tinta UV de acuerdo con los requisitos de la Ordenanza suiza, la prueba de conformidad REACH para productos químicos, los requisitos de la Directiva RoHS 2011/65EU y la lista de exclusión EUPIA para materias primas definidas, así como la prueba de ausencia de sustancias con carcinógenos, efectos mutagénicos o reprotóxicos. El sistema de tinta de inyección de tinta UV desarrollado en el proyecto con el nombre de producto UVF01 ​​pasó las pruebas y se lanzó para la producción comercial en la producción de cajas plegables del fabricante de la marca desde principios de este año. Esto proporcionó los requisitos previos para transferir los resultados de las tintas de inyección de tinta UV flexibles de la impresión de cartón plegable al enfoque de solución para laminados de tubos.

El diseño de la prensa de Gallus Labelfire "Tube-Edition" muestra la unidad de impresión digital de inyección de tinta UV DPU ubicada en el centro con una unidad de impresión flexográfica anterior y otra posterior. (Fuente: Gallus Ferd. Rüesch AG)
El diseño de la prensa de Gallus Labelfire "Tube-Edition" muestra la unidad de impresión digital de inyección de tinta UV DPU ubicada en el centro con una unidad de impresión flexográfica anterior y otra posterior. (Fuente: Gallus Ferd. Rüesch AG)

Modificaciones del sistema de imprenta

Fueron necesarias modificaciones a la Gallus Labelfire 340 para utilizar el sistema de tinta UVF01. Estos relacionados con la tecnología de secado y la guía web. Este último tuvo que diseñarse para las rutas de banda más cortas posibles para el sustrato de alto coste.

Gallus ha abierto nuevos caminos en el curado por radiación. En la versión Gallus Labelfire para el nuevo sistema de tinta UV flexible, los sistemas de curado UV-LED reemplazan las lámparas de vapor de mercurio utilizadas anteriormente. La ventaja de la tecnología UV-LED es que la energía penetra en las capas de tinta de manera más efectiva gracias a la alta intensidad de los rayos UV-A, lo que resulta en un curado más uniforme. Debido a la alta intensidad de los LED UV, se puede prescindir del uso de boosters para intensificar el secado.

Esto significa que el laminado tubular sensible a la temperatura se puede procesar sin efectos térmicos. Como medida adicional, se utiliza gas inerte para el curado rápido y completo de la película de tinta en el que tiene lugar la reticulación de la película de tinta en las cámaras inertes en ausencia de oxígeno, que ha sido reemplazado por nitrógeno en el entorno sellado. El contenido de oxígeno en las cámaras inertes se controla continuamente mediante sensores y se mantiene por debajo de 500 ppm. El aumento en el rendimiento de curado logrado, así como la reactividad de los fotoiniciadores dan como resultado un curado completo de la película de tinta a una velocidad de impresión de 70 m/min. Un beneficio adicional es que se logra una muy buena adhesión de la tinta al sustrato sin el uso de imprimaciones.

El diseño de la máquina de la Gallus Labelfire "Tube Edition" modular fue diseñado para mantener el recorrido de la banda en la máquina lo más corto posible. Por lo tanto, solo se utiliza una rebobinadora simple en lugar de la rebobinadora doble. Al seleccionar las unidades de impresión flexográfica, la empresa optó por la serie Gallus ECS. La principal ventaja de estas unidades de impresión es que tienen un recorrido ultracorto de tan solo 1,1 metros de punto de contacto de impresión a punto de contacto de impresión, lo que reduce significativamente los residuos durante la preparación y la producción.

Dados los altos costos de material de los laminados de tubos, este es un factor importante que contribuye a una alta rentabilidad en el proceso de impresión. Por ejemplo, el recorrido de la banda entre el desenrollado y el rebobinado en la "Tube-Edition" es de solo unos 25 m, en comparación con los 80 m de una prensa comparable para la impresión de laminados tubulares. Además, las unidades de impresión Gallus ECS servoaccionadas permiten la máxima flexibilidad de sustrato cuando se utilizan diferentes espesores de laminados.

El diseño de la prensa de la Gallus Labelfire "Tube Edition" presenta la unidad de impresión digital de inyección de tinta UV DEU dispuesta centralmente, con una unidad de impresión flexográfica anterior y otra posterior. La disposición combina la alta calidad de impresión en la impresión digital con los beneficios económicos de la impresión flexográfica, incluso para motivos con alta cobertura de tinta. La unidad de impresión anterior se usa para aplicar colores directos, láminas en frío o una imprimación (si es necesario), mientras que la unidad posterior se usa para aplicar la capa protectora sobre toda la superficie. A petición del usuario, el sistema de producción digital también se puede complementar con una unidad de lámina en frío adicional.

Propiedades de solidez de la serie de tintas de inyección de tinta UV UVF01 en varios laminados. (Fuente: Gallus Ferd. Rüesch AG)
Propiedades de solidez de la serie de tintas de inyección de tinta UV UVF01 en varios laminados. (Fuente: Gallus Ferd. Rüesch AG)

Comparación de calificación de tubos impresos digital y convencionalmente

Una vez que el concepto de prensa y la serie de tintas estuvieron disponibles, el siguiente paso en el proyecto fue una comparación práctica de tubos impresos digital y convencionalmente. Esto permitió evaluar si las diferencias entre los diseños eran reconocibles, o en qué medida, según los criterios de calidad definidos. Con este fin, Permapack AG contribuyó con su experiencia en impresión de laminados al proyecto de producción de muestras de tubos impresos de forma convencional.

Estos se imprimieron en una Gallus RCS 330 como punto de referencia para la impresión digital y evaluación conjunta con Gallus. Las muestras comparativas digitales se imprimieron en una Gallus Labelfire 340 de uso industrial y equipada con la serie de inyección de tinta "UVF01" y tecnología de secado modificada. Los diseños para la referencia y los diferentes laminados de tubos se seleccionaron de acuerdo con los requisitos típicos del mercado.

"Durante las pruebas, descubrimos que la adhesión y la flexibilidad de la nueva tinta de inyección de tinta UV flexible mostraron buenos valores. El material del tubo impreso digitalmente se podía procesar de la misma manera que el material impreso convencionalmente", Günther Forster, Gerente de Preimpresión, Unidad de Negocios de Impresión Product Manager Cosmetics en Permapack AG, describe la evaluación de los resultados de la prueba.

Los resultados de las pruebas con la tinta de inyección de tinta UVF01 mostraron excelentes resultados en todos los requisitos de solidez para los laminados tubulares PBL y ABL, que se utilizan predominantemente en el mercado, así como en laminados de papel. Las evaluaciones muestran exclusivamente resultados en el rango "1-muy bueno". "Durante las pruebas, descubrimos que la adhesión y la flexibilidad de la nueva tinta de inyección de tinta UV flexible mostraron buenos valores. El material del tubo impreso digitalmente se podía procesar de la misma manera que el material impreso convencionalmente", Günther Forster, Gerente de Preimpresión, Unidad de Negocios de Impresión Product Manager Cosmetics en Permapack AG, al describir el análisis de los resultados de las pruebas. Solo el laminado de PP impreso digitalmente, que solo se usa de forma muy limitada en el mercado, mostró una desviación en la prueba de envejecimiento. Con los laminados de PP, las condiciones de impresión y las tintas de inyección de tinta aún deben modificarse un poco.

Diseños de tubos impresos digitalmente con tinta de inyección de tinta UV flexible. (Fuente: Gallus Ferd. Rüesch AG)
Diseños de tubos impresos digitalmente con tinta de inyección de tinta UV flexible. (Fuente: Gallus Ferd. Rüesch AG)

Conclusión

La Gallus Labelfire "Tube-Edition" junto con la tinta de chorro de tinta flexible UVF01 se presenta como una alternativa pionera a la impresión de tubos puramente convencional. Gracias a la alta resolución nativa de 1200x1200 ppp, la impresión digital puede sumar puntos en términos de calidad de impresión al superar a los motivos normalmente impresos en 54 pantallas en impresión flexográfica.

Además de la calidad de impresión, la eficiencia económica de un sistema de producción es el criterio decisivo para su uso industrial. Aquí el sistema de la máquina se encuentra con una situación de mercado en la que las tiradas en el mercado de tubos están disminuyendo. Dado que las tiradas cortas y medianas son un punto fuerte de la impresión digital, también puede demostrar sus puntos fuertes aquí. Un análisis de equilibrio de los costos de las muestras de impresión de la comparación de impresión muestra que la impresión digital convencional se ejecuta hasta una longitud de tirada de aprox. 5.000 metros lineales son más baratos de producir que los tubos impresos de forma puramente convencional. Con un tubo estándar de 200 ml, esto corresponde aproximadamente a una cantidad de 53.000 tubos y se considera una tirada media en la impresión de tubos.

Este proyecto proporcionó toda la evidencia que califica la tinta de inyección de tinta UV flexible para su uso en la impresión de tubos. Esto significa que Gallus Labelfire "Tube Edition" y la serie de inyección de tinta UVF01 ya están listas para su uso en la impresión de laminados industriales.

Estructura y propiedades de los laminados de tubos ensayados (fuente: pack.consult)
Estructura y propiedades de los laminados de tubos ensayados (fuente: pack.consult)

Permapack AG

La empresa familiar, fundada en 1958 y con sede en Rorschach, Suiza, se divide en las divisiones "Etiquetas y envases flexibles" y "Construcción, Industria, Comercio minorista". Las etiquetas y los envases se imprimen en la división de impresión interna, con una proporción cada vez mayor de películas laminadas para la producción de tubos. Los mercados objetivo son los sectores no alimentario, alimentario y cosmético. La colaboración con Gallus en el sector de la impresión se remonta a los primeros días de la empresa y continúa encontrando expresión en productos innovadores. Para ello, los expertos en impresión de Permapack aprovechan las posibilidades técnicas que ofrece la moderna maquinaria de la empresa y crean diseños y productos muy inusuales. La Asociación Europea de Fabricantes de Tubos (etma) nombró al tubo de papel de Permapack "Tubo del año 2021" en la categoría de sostenibilidad.

Dieter Finna

pack.consult

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