Упаковка в струе

Струйная промышленная печать — прежде всего рулонная — хорошо известна на рынке, в том числе и в России. Достаточно сказать, что первая струйная машина с чернилами на водной основе появилась в «Аккорд Пост» в далёком 2010 году. Сейчас таких машин в стране порядка шестнадцати, но основная область их применения — транзакционная и книжная печать. Внедрение струйных ЦПМ для производства этикетки и упаковки шло медленнее, и для этого был ряд объективных причин.

Производители упаковки люди довольно консервативные, большие объёмы печати заставляли компании обращаться к традиционным проверенным методам печати, таким как флексография, глубокая и офсетная печать. Кроме того, ограничения по качеству, скорости печати и возможности использования различных материалов не позволяли струйной технологии занять сколь либо значимое место в этом сегменте. Гораздо увереннее здесь себя чувствовала электрография: машины от НР Indigo с жидким тонером стали широко использоваться для производства цифровой этикетки и гибкой упаковки. Сюда надо добавить рулонные машины с сухим тонером бельгийской компании Xeikon и AccurioLabel от Konica Minolta, хотя доля их на рынке печати упаковки существенно меньше.

За последние несколько лет ситуация стала немного меняться. Следом за электрографическими системами струйная технология достигла высокого качества печати, выигрывая при этом в скорости, максимальном формате и выборе материалов для печати. Прежде всего получили развитие узкорулонные струйные ЦПМ с УФ-отверждаемыми чернилами для печати этикетки. Среди производителей таких машин: Durst, Screen, Domino, Epson, Monotech, Dantex и ряд других, в том числе и китайских компаний. Позже к этому списку добавились Canon, Fujifilm, Xeikon, Mouvent, Gallus, Mark Andy. Их доля на рынке печати этикетки ещё не велика, но тенденция просматривается.

Для широкого применения УФ-печати для производства гибкой упаковки есть объективные препятствия. Гибкая упаковка в подавляющем большинстве случаев включает в себя ламинацию, и ламинировать отпечаток с флексо-, электрографической или с машины на водных чернилах можно без проблем. Но УФ-печать создаёт заметный рельеф на материале: на участках со светлыми оттенками он представляет из себя набор довольно редко расположенных пиков, площади которых явно недостаточно для прочной адгезии с ламинирующей плёнкой. Нам пока неизвестны примеры применения УФ струйной печати для промышленного производства гибкой упаковки.

Струйная технология, будучи бесконтактной, может печатать со скоростью, достигающей 150 и более метров в минуту на большом количестве материалов, и относительно легко масштабируется, что позволяет создавать высокопроизводительные промышленные системы для печати складных коробок, гибкой упаковки и гофрокартона, о которых мы и поговорим. Из четырёх основных сегментов, относящихся к печатной упаковке, мы умышленно опустили этикетку. Про цифровую печать этикетки, в том числе и с использованием струйных машин, уже много и подробно писалось, поэтому в данной статье мы сосредоточились на тех видах упаковки, в которых струйная печать ещё не получила такого широкого распространения, но имеет хорошие перспективы.

Гибкий подход

Согласно последнему исследованию Smithers, посвящённому гибкой упаковке The Future of Global Flexible Packaging to 2026, рост её потребления будет в среднем ежегодно расти на 3,4% в течение следующих четырёх лет. Львиная доля гибкой упаковки печатается флексографским способом, для которого требуется изготовление дорогостоящих и более сложных в производстве, по сравнению с офсетными, форм, приладка занимает время и при этом расходуется недешёвый материал. Клиентам же требуется всё большее количество коротких тиражей, больше поступает запросов на оперативную печать, чему есть несколько объективных причин. Среди них увеличение количества брендов, вариантов дизайна упаковки одного и того же продукта, требования к снижению складских запасов, необходимость оперативно реагировать на изменения, происходящие на рынке, печать упаковки для сезонных распродаж и пробных партий продуктов. Бурный рост электронной торговли вызвал появление множества новых компаний, которые заказывают небольшие объёмы упаковки с часто меняющимся дизайном и хотят иметь возможность оперативно вносить изменения.

Существует проблема переработки пластиковой упаковки, поэтому требуются новые, более экологичные решения в этой области. Производители гибкой упаковки стремятся к снижению своего углеродного следа и приветствуют возможность отказаться от необходимости изготовления флексоформ и сократить непроизводственные расходы. Цифровая печать могла бы помочь с решением этих проблем, однако сегодня её доля составляет менее одного процента от общего объёма печати.

Одним из факторов, мешающим более широкому её внедрению, является то, что при производстве гибкой упаковки используются самые различные материалы, включая пластик, алюминиевую фольгу, несколько видов бумаги и плёнки или их комбинация. Необходимость печати на этих материалах, сложности с их проводкой через тракт ЦПМ, закреплением тонера или чернил на поверхности запечатываемого материала и сушкой/фиксацией с технической точки зрения представляют из себя не самую простую задачу и сдерживают её широкое распространение.

Ограничения по питанию

Другой фактор связан с тем, что большая часть гибкой упаковки предназначена для продуктов питания (в США эта доля доходит до 60%). Поэтому, например, использование УФ-отверждаемых чернил нежелательно, так как в них присутствуют мономеры, небезопасные для здоровья человека. Теоретически, для решения этой проблемы можно было бы использовать дополнительный защитный слой или наносить лак; имеются также краски с низкой миграцией компонентов, но производители упаковки — люди осторожные, и многие предпочитают не рисковать. А рыночных решений с применением ламината поверх УФ-печати в сегменте гибкой упаковки пока не представлено.

Водные чернила с экологической точки зрения намного безопаснее, но для их надёжного закрепления на упаковочных материалах, особенно пластике, требуются дополнительные усилия в виде праймирования материала, специальной формулы чернил и особых систем сушки. Всё это подразумевает возможность применения их в только в машинах промышленного класса и на довольно больших тиражах.

ЦПМ для гибкой упаковки должна хорошо интегрироваться с существующим финишным оборудованием, включая ламинацию и изготовление пакетов. И, наконец, очень важно наличие кроющего белого цвета и, возможно, дополнительных цветов, например оранжевого, зелёного и фиолетового для более широкого цветового охвата (на практике дополнительные цвета пока используются при изготовлении незначительного числа заказов).

Категорийный подход

Сегодня доминирующие позиции в цифровой печати гибкой упаковки занимает НР Indigo c технологией жидкостной электрографии. Однако скорость печати и формат электрографических машин ограничен, поэтому на рынке есть запрос на более производительные решения.

Ещё несколько лет назад практически не существовало струйных ЦПМ, специально предназначенных для печати гибкой упаковки. Нельзя сказать, что её не применяли: струйная печать использовалась в производстве упаковки, но в основном для нанесения переменных данных и кодов, что особенно важно для продуктов питания.

За последнее время произошли большие перемены — несколько производителей объявили о начале тестирования и продаж струйных машин с чернилами на водной основе. Многие из них ещё находятся в стадии бета-тестирования в типографиях, тем не менее справедливо говорить о том, что рынок развивается и в этом направлении. Условно можно выделить две категории струйных машин, исходя из их производительности. К первой относятся ЦПМ начального и среднего уровня, а ко второй — промышленные системы.

Машины до 0,5

Машины первой категории имеют относительно небольшие габариты и стоят менее 500 000 долларов. Большинство из них используют головки Memjet с водными чернилами — пигментными или на основе красителя (dye). Головки Memjet используют термоструйную технологию печати и не такие долговечные, как пьезоструйные, поэтому могут заменяться оператором. В последнее время компания разработала новые модели и улучшила их характеристики, в том числе и надёжность.

Компактная и простая в использовании Afinia FP-230 стоит меньше 20 000 евро и предназначена для печати коротких и средних тиражей

В качестве примера можно привести выпущенную в 2020 году компанией Afinia Label ЦПМ для печати гибкой упаковки FP-230 с максимальной шириной рулона 250 мм и скоростью печати до 18 м/мин. (правда, за счёт снижения разрешения по направлению движения полотна на максимальной скорости). В ЦПМ используется технология Memjet Versapass DN с минимальным размером капли 1,2 пиколитра и разрешением печати 1600 dpi. Для производства паучей в состав FP -230 входит размотчик, CMYK-принтер с водорастворимыми чернилами на основе красителя, модуль холодной ламинации, продольная резка и намотчик.

MVZ 1000 является первой рулонной широкоформатной ЦПМ, использующей головки Memjet

Итальянская Rigoli s.r.l. предложила решение на основе своего широкоформатного принтера, адаптированного для печати гибкой упаковки.

ЦПМ под названием MVZ 1000 также использует головки Memjet и имеет ширину печати 1 м. Максимальная скорость –18 м/мин или 9 м/мин при разрешении 1600 dpi. Водные чернила безопасны для использования в пищевой упаковке при непрямом контакте, но запечатываемый материал требует предварительного праймирования. Машина рассчитана на печать коротких и средних тиражей и может работать как из роля в роль, так и в линию с послепечатным оборудованием. Стоимость базовой модели порядка 300 000 долларов и менее 500 000 в полной конфигурации. MVZ 1000 доступна с 2017 года, и известно о нескольких инсталляциях в Европе.

ЦПМ VS dflex и линия для изготовления и упаковки пакетов саше V-Shapes AlphaFlex

Другая компания из Италии, V-shapes, предлагает более специализированное решение VS dflex, построенное на технологии Memjet DuraFlex, где модуль печати совмещён с линией для изготовления пакетов-саше различных размеров. VS dflex работает под управлением сервера печати ColorGATE Packaging Production и может печатать со скоростью до 24,7 м/мин.

Быстросохнущие водные пигментные чернила позволяют сразу использовать отпечатанный материал в машине для наполнения и упаковки сашетов V-Shapes Alpha. Имеется выбор ламинатов, которые необходимы для работы машины. Компания сотрудничает с швейцарским производителем расходных материалов SIHL, поставляющим не требующие предварительного праймирования материалы, пригодные к вторичной переработке. Также доступны предварительно праймированные материалы собственной разработки компании. Цена такого решения — в диапазоне 100 000 евро.

Тяжёлые решения

Ко второй категории — промышленных машин — можно отнести ЦПМ, которые должны дополнить парк традиционного флексопечатного оборудования и задачей которых является изготовление коротких и средних тиражей в условиях высокой загрузки и режиме работы в несколько смен.

Uteco Sapphire EVO W сочетает в себе все преимущества цифровой технологии с высоким качеством печати

К ним можно отнести совместную разработку Uteco Group и компании Kodak, в результате которой появилась рулонная струйная печатная машина Sapphire EVO, использующая технологию Kodak Stream с шириной 650 мм для печати на бумаге и плёнках — PP, BOPP, PE и PET. Концепт машины был представлен в 2016 году на Drupa. В июне 2018 эта ЦПМ поступила в продажу с литерой М, а в 2020 стала доступна Sapphire EVO W. Индекс «W» означает «wide» — ширина печати 1260 мм. Это первая машина, которая использует новую технологию печати с непрерывным истечением чернил Kodak ULTRASTREAM. Обе машины могут печатать водными пигментными чернилами со скоростью 150 м/мин на бумаге или разных видах плёнки. Чернила могут использоваться для печати упаковки товаров личной гигиены и соответствуют нормативным требованиям для непрямого контакта с пищевыми продуктами. Благодаря разработанному Кодак праймеру, который наносится для улучшения адгезии чернил, при производстве упаковки можно использовать как сольвентную и бессольветную ламинацию, так и на основе водной дисперсии. В США, Японии и Европе, по словам Кодак, интерес к ним на рынке высокий.

Truepress PAC830F — одна из новых разработок компании SCREEN специально предназначена для печати гибкой упаковки. Машина может работать на скорости 75 м/мин с материалом шириной до 830 мм и разрешением 1200 dpi.

ЦПМ PAC830F планируется использовать как дополнение к традиционным аналоговым машинам для печати коротких тиражей, поэтому она может работать с теми же материалами и финишным оборудованием, что и обычные флексографские машины. Цветность машины, работающей на чернилах с водной основой, CMYK + белый, причём производитель утверждает, что для получения плотного белого цвета достаточно одной секции. Для лучшего закрепления чернил на запечатываемом материале используется праймер. Планируется, что PAC830F поступит в продажу в 2022 году.

Fujifilm с более чем 250 установленными листовыми струйными машинами серии Jet Press планирует повторить свой успех с рулонной Jet Press FP790

Вторая новинка была анонсирована компанией Fujifilm. Это модель Jet Press FP790. Компания уже имела опыт в создании совместно с Miyakoshi ЦПМ 540WV-EUCON с УФ -чернилами, которая была представлена ещё в 2016 году, а несколько машин были установлены в Японии.

На её основе была разработана ЦПМ FP790 с чернилами и праймером на водной основе, нацеленная на рынки США и Западной Европы. Машина использует печатные головки Samba с разрешением 1200 dpi и может печатать с шириной 790 мм с максимальной скоростью 50 м/мин. По утверждению компании, используя стандартные четыре цвета, ЦПМ может охватить более 90% цветов из библиотеки Pantone, что даёт возможность воспроизводить смесевые цвета без необходимости использования дополнительных красок. При нанесении белого цвета используется две секции с целью получения высокой оптической плотности белил.

Компания Miyakoshi позиционирует струйную MJP30AXF как ЦПМ для быстрорастущего сегмента гибкой упаковки продуктов питания и напитков благодаря использованию безопасных для пищевых продуктов чернил

Японский производитель Miyakoshi анонсировал в 2020 году свою разработку — струйную машину MJP30AXF с шириной рулона 790 мм (максимальная ширина печати 750 мм). В ней используются пигментные водные чернила и головки Kyocera с разрешением 1200 dpi. Машина поставляется в конфигурации CMYK плюс две секции для белого цвета и может печатать со скоростью 50 м/мин. В стандартную конфигурацию входят устройство обработки коронным разрядом и модуль праймирования, что позволяет печатать на плёнках, таких как РР (полипропилен), РЕТ (лавсан) и нейлон. Толщина материала может варьироваться от 12 до 100 микрон.

Испанский производитель машин для печати упаковки Comexi анонсировал свою первую ЦПМ во время Virtual Drupa 2021. ЦПМ Digiflex с рулоном шириной до 1320 мм печатает чёрными чернилами с УФ-отверждением с низкой миграцией компонентов. Она может устанавливаться с имеющимися флексографскими машинами, ламинаторами и резаками. Система предназначена для впечатывания переменных данных, включая изображения, QR и баркоды, текст, нумерацию. Максимальная скорость печати 220 м/мин, а разрешение 1200 dpi.

Кроме этого, компания анонсировала полноцветную ЦПМ Comexi D4 с чернилами на водной основе, которая может поставляться в конфигурации от 4-х до 8 цветов (CMYK плюс оранжевый, зелёный, фиолетовый и белый). Скорость печати машины в зависимости от разрешения — 75 или 150 м/мин.

Разработкой чернил для обеих систем занимается компания Sun Chemical, головки поставляет Fujifilm, а печатную платформу — Meteor inkjet. Первая инсталляция Digiflex планируется летом 2022 года, D4 поступит в продажу не раньше следующего года.

Landa предлагает W10 Nanographic Printing Press в качестве цифровой альтернативы флексографии для печати гибкой упаковки объёмом до 10 000 погонных метров

Landa Digital Printing для печати гибкой упаковки предлагает свою рулонную ЦПМ W10 для печати гибкой упаковки шириной 1 м со скоростью печати 100 м/мин, использующую технологию непрямой струйной печати — нанографию: чернила наносятся сначала на промежуточный ремень и частично высушиваются, после чего тонкий слой вязкой консистенции переносится на запечатываемый материал. По информации Landa, машина может печатать на самом широком диапазоне материалов с высоким качеством, включая белый цвет. Отпечатки устойчивы к высоким температурам и совместимы с различными видами ламинации. Концепт этой машины был показан ещё в 2016 году, но, как это часто бывает с новыми технологиями, сроки поставок этих машин постоянно отодвигаются. Изначально планировалось установить две W10 для предварительного бета-тестирования ещё в начале 2020 года, а затем — перенесли на конец 2021.

Перспективы развития

Исходя из количества установленных машин, струйная технология для печати гибкой упаковки находится только в самом начале своего развития. Специализированные струйные ЦПМ совсем недавно появились на рынке. Тем не менее по сравнению с электрографией у струйной печати есть свои преимущества. Они имеют большую ширину, более высокую скорость и более низкую себестоимость печати. Струйные машины начального уровня хорошо подходят тем, кто не может себе позволить большие инвестиции. Учитывая количество и имена компаний, которые выходят на этот рынок со своими решениями, можно надеяться, что через несколько лет струйная технология будет играть важную роль в производстве гибкой упаковки.