Farbeinsparung durch lasergravierte Zylinder - Technik im Detail - HELL Gravure ...
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Technik im Detail
Farbeinsparung durch
und andere drucktechnische Her-
ausforderungen auftreten. Vor die-
sem Hintergrund dürfte es den Ver-
lasergravierte Zylinder
antwortlichen in Verpackungsdru-
ckereien aber auch den Zylinder-
herstellern selbst schwerfallen, mit
Gewissheit zu bestimmen, welcher
Gravurraster Farbe optimal einspart
Stefan Beilenhoff und gleichzeitig gute Druckqualität
sowie den gewünschten Farbort ga-
rantiert.
Das Bestreben, Tiefdruckzylindergravuren über die Skalenfarben hinaus zu Deutlich mehr Möglichkeiten
optimieren, ist durchaus nicht neu. Bei Sonderfarben geht es dabei in der bieten hier autotypisch geätzte oder
Regel darum, höhere Geschwindigkeiten zu erreichen oder Farbe einzuspa- direkt gelaserte Zylinder, wobei ers-
ren. Insbesondere in preissensiblen Anwendungsfeldern ist dieser Ansatz tere schon viele Jahre verfügbar
schon länger anzutreffen. So werden beim Druck von Rundumetiketten für sind. Demgegenüber ist die Direkt-
führende Getränkemarken schon seit vielen Jahren optimierte Näpfchen- laserung in Kupfer das neueste Ver-
geometrien und Farben eingesetzt. Damit ist die Zielsetzung verbunden, fahren zur Herstellung von Tief-
durch verringerte Farbschichtstärken eine möglichst problemlose Trocknung druckformen. Daher steht es im Fo-
auch bei maximalen Druckgeschwindigkeiten zu erreichen, sowie den Farb- kus der nachfolgend beschriebenen
verbrauch möglichst gering zu halten. Druckversuche.
Die Idee hinter der
print.con
Beilenhoff Consulting
F lach geätzte autotypische Tief-
druckzylinder sind ein Beispiel
für eine derartige Spezialität. Die
Halbtonanforderungen oder Strich-
qualitäten ein 70/0/120°-Konfigu-
ration verwendet – 70 Linien pro
Versuchsreihe
Im Mai 2019 veranstaltete die
Kombination von optimierter Näpf- Zentimeter, Quernapf, 120° Gravur- Windmöller & Hölscher (W&H)
chengeometrie und spezieller Farb- stichel. Soll die Farbmenge bzw. der Academy in Zusammenarbeit mit
rezeptur ist in der Regel nur mit ei- Verbrauch ohne negative Beein- 4Packaging, der Siegwerk Druck-
nem empirischen Ansatz zu errei- flussung der Glattlage reduziert farben AG und dem Referenten Ste-
chen und daher nicht für das Gros werden, lassen sich Stichelwinkel fan Beilenhoff erstmalig das fünftä-
möglicher Anwendungsgebiete von und Rasterweite variieren. Auf Fo- gige Seminar „1st-time-right, effi-
Sonderfarben im Bereich der flexi- liensubstraten können als Alterna- zient im Verpackungstiefdruck“ im
Stefan Beilenhoff, blen Verpackung geeignet. Darüber tive der 130°-Stichel oder auch der Technikum von W&H. Während der
Dipl.-Ing. hinaus sind solche Abstimmungen selten verwendete 140°-Stichel intensiven Vorbereitungen, der Er-
Mobile: zumeist sehr speziell und nicht uni- zum Einsatz kommen. stellung von Fingerprints sowie der
+ 49 (0) 1 63 / 6 64 37 59 versell ausgelegt. Als alternative Rasterweiten bie- Durchführung von High-Speed-
ten sich ein 80er- oder 100er-Raster Tests wurden auch Kundenfeed-
stefan.beilenhoff@
printcon.biz Volumenreduktion am Beispiel an, beide als Quernapf mit 120°-Sti- backs zum Thema Farbtrocknung
der elektromechanischen chel graviert. Damit ist bereits ein bei hohen Druckgeschwindigkeiten
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Gravur breites Spektrum an Möglichkeiten und Farbeinsparung mittels laser-
zur Reduktion des Schöpfvolumens gravierter Zylinder diskutiert.
Ein geeignetes Beispiel hierfür ist pro Quadratmeter vorhanden, um Daraus wurde die Idee geboren,
die elektromechanische Gravur, den Farbauftrag bzw. Farbver- die Kundenaussagen im Technikum
weil sie das bekannteste technische brauch zu reduzieren. von W&H auf den Prüfstand zu
Das Testchart mit Raster Verfahren zur Tiefdruckformher- Probleme können jedoch bei stellen. In Vorversuchen wurden die
elementen, Flächen, stellung ist. Branchenüblich wird kräftigen Farben auftreten. Dies zu vergleichenden Raster aus elek-
Halbtonabbildungen, Positiv-
für Sonderfarben ohne spezielle liegt daran, dass Raster mit gerin- tromechanischer Gravur und Cel-
und Negativ-Schriften
gen Schöpfvolumen bei hellen laxy-Laserung ausgewählt, dem
Farbtönen und einem hohem Ver- sich später die Mileage-Tests an-
schnittanteil sehr gute Ergebnisse schlossen.
zeigen. Bei sehr kräftigen Farben je-
doch kann das Volumen zu gering Die Vorversuche
sein, so dass zu wenig Verschnittre-
serve für einen qualitativ wertigen Im Vorfeld zu den Mileage-Tests
Druck verbleibt, beziehungsweise wurde von 4Packaging je ein elek-
Quelle: print.con – Beilenhoff Consulting
dass der Farbton bezüglich seiner tromechanisch gravierter und ein
Intensität nicht erreicht werden mit Cellaxy gelaserter Zylinder mit
kann. einer Vielzahl an Rasterkonfigura-
Dieses Phänomen tritt verstärkt tionen erstellt. Die Raster der elekt-
bei Halbtonrastern auf, da bei fei- romechanischen Gravur reichten
neren Rastern und flacheren Sti- von 60/0/120° bis zu 100/0/120°,
cheln verstärkt Farbeintrocknen die der Laserung von 70/2/25 µm
14 Flexo+Tief-Druck 3-2020
Technik im Detail
bis zu 100/0/11 µm. Zur Beurteilung
der Druckqualität wurden nicht nur
Flächen, sondern auch Halbtonele-
mente reproduziert.
Man entschied sich zwei sehr un-
terschiedliche Farbtöne zu untersu-
chen. So wurden ein Pastellblau und
ein kräftiges Rot abgestimmt und je-
weils mit beiden Zylindern ange- Quelle: print.con – Beilenhoff Consulting
druckt. Der anschließende Delta E-
Vergleich mit dem Referenzraster in
der elektromechanischen Gravur
sollte die Wettbewerbsraster der La-
sergravur bestimmen. Darüber hin-
aus wurde ein großes Augenmerk
auf die Druckqualität in punkto
Glattlage, Verlaufsqualitäten und Mikroskopaufnahmen von in
erster druckender Punkt gelegt. trem hohen Verschnittanteil haben Der Praxisteil – Kupfer gravierte Näpfchen:
Für das kräftige Rot wurde zur würde, wurde sich in der E-Gravur Versuchsdurchführung E-Gravur (links)
und Lasergravur
E-Gravur mit 80/0/120° der Laser- gegen einen Standardraster ent-
raster 70/2/15 µm als farbmetrisch schieden und ein 70/4/120° mit Die Durchführung der Mileage-
am nächsten ausgemacht. Den dem Laserraster 100/0/11 µm als Tests erfolgte im Oktober 2019 im
Gravurraster 80/0/120° hatte vergleichbar ausgewählt. Weil der W&H-Technikum. Dafür wurden
4Packaging vorgeschlagen, da man 70/4/120° von Hause aus etwa von 4Packaging insgesamt vier Zy-
positive Erfahrungen mit der Glatt- 17,5 % weniger Schöpfvolumen als linder graviert. Je ein elektrome-
lage dieses Rasters gegenüber dem der 80/0/120° hat, stellte dieser also chanisch- und ein lasergravierter
70er Raster gesammelt hatte. Da das eine weitere Herausforderung an die Zylinder für das kräftige Rot sowie
Pastellblau von Hause aus einen ex- Lasergravur dar. für das Pastellblau sollten je die hal-
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Flexo+Tief-Druck 3-2020 15
Technik im Detail
wünschten Farbort ein- Der Praxisteil – Auswertung
gestellt und die Visko-
sitäten nochmals ge- ••Deutliche Farbeinsparung bei
prüft wurden, ließ man kräftigen Farben
die gesamte Farbe aus Beim kräftigen Rot wurde nach
den Druckwerken ab, 7566 m für die E-Gravur ein Ver-
wog sie und füllte sie brauch von 25,17 kg ermittelt. Der
wieder auf. Mit der so Cellaxy-Zylinder verbrauchte mit
E-Gravur Lasergravur ermittelten Farbmenge 18,39 kg deutlich weniger, was ei-
(50-fache Vergrößerung) (50-fache Vergrößerung) wurde eine jeweils ex- ner Farbeinsparung von 26,9 % ent-
akte Ausgangsmenge spricht.
sichergestellt, die nicht Da die Komponenten der druck-
durch die Zugabe von fertigen Farben unterschiedlich ho-
Quelle: print.con – Beilenhoff Consulting
Lösemitteln bei der he Bezugspreise aufweisen, musste
Viskositätskorrektur die Kostenersparnis auf der Basis
sowie dem Farbver- marktüblicher Preise gesondert be-
brauch während der rechnet werden. So ergab sich bei
Farbabstimmung ver- diesem Vergleichstest eine Kosten-
E-Gravur Lasergravur fälscht war. ersparnis gemäß Farbrezept von
(50-fache Vergrößerung) (50-fache Vergrößerung) Für das Rot wurden rund 15,8 %. Der Einfluss des Farb-
Offenbar können laser die folgenden Farbre- verbrauchs auf die Anteile der ein-
gravierte Zylinder durch be Materialbahn mit rund 43 % Flä- zepte und Gesamtfarbmengen er- zelnen Farbkomponenten während
die homegenere und chendeckung bedrucken. mittelt. Dabei ist im Vorfeld anzu- der Abstimmung wurde dabei als
geschlossenere Farbschicht Vor Beginn der Praxisversuche merken, dass mit Fertigfarben ge- geringfügig erachtet, da die Ab-
den Farbort beziehungsweise
die Farbkraft mit weniger
wurde die verwendete Waage auf mischt wurde, die schon einen nen- stimmung zügig, also mit wenigen
Farbe erreichen, als elektro ihre Messmittelfähigkeit untersucht nenswerten Verschnittanteil bein- Korrekturen und Laufmetern er-
mechanisch gravierte und die Wiegegenauigkeit mit ge- halteten, und dass das Rot mit dem folgte.
eichten Gewichten verschiedener Cellaxy-Zylinder trotz der geringen Wäre der Versuch mit dem bran-
Klassen mit ± 5 g festgestellt. Durch Verschnittreserve in Strich und chenüblichen 70/0/120° durchge-
Dosierversuche ließ sich eine Do- Halbton einwandfrei druckte: führt worden, so lägen diese Werte
siergenauigkeit durch den Bediener wohl deutlich höher, da dieser ein
von ± 25 g ermitteln. Um Fehler zu E-Gravur Cellaxy rund 14 % höheres Schöpfvolumen
vermeiden, wie zum Beispiel unter- Magenta 8,50 kg 9,50 kg hat, als der verwendete Gravurras-
schiedliche Gewichte der verwen- ter 80/0/120°.
Yellow 8,50 kg 9,50 kg
deten Kannen oder Farbreste in die-
Verschnitt 11,75 kg 3,00 kg
sen, wurde nach jedem Umfüllen in ••Noch höhere Farbeinsparung
das Druckwerk die entsprechende Lösemittel 17,02 kg 12,08 kg bei hellen Farben
Kanne gewogen und der Fehlbetrag Gesamt* 45,77 kg 34,08 kg Noch höhere Einsparungen bei hel-
in Abzug gebracht, beziehungswei- leren Farbtönen mit hohen Ver-
se nachgefüllt. Insgesamt konnten Für das Pastellblau kamen fol- schnittanteilen zeigten die Versu-
diese Abweichungen bezogen auf gende Farbrezepte und Gesamt- che mit Pastellblau. So wurden auf
die Gesamtmenge der Farben in farbmengen in den Mileage-Tests einer Drucklänge von 10.625 m in
Hinblick auf das zu erwartende zur Anwendung: der E-Gravur 24,82 kg Farbe und in
Ergebnis als unkritisch eingestuft dem Druckwerk mit dem Cellaxy
werden. E-Gravur Cellaxy Zylinder nur 13,35 kg verbraucht.
Im ersten Schritt wurden die Cyan 0,88 kg 0,74 kg
Das entspricht einer Farbeinspa-
Farbtöne des kräftigen Rots abge- rung von 46,2 %. Da die beiden Re-
Verschnitt 25,51 kg 28,15 kg
mischt und dabei die zugefügten zepte nicht sehr stark voneinander
Farbkomponenten exakt gewogen Lösemittel 14,83 kg 16,60 kg abwichen, fällt die Kostenersparnis
und dokumentiert. Nachdem die Gesamt* 41,22 kg 45,49 kg mit rund 46,5 % in gleicher Größen-
Viskosität auf 26 Sekunden (3 mm ordnung aus.
Frikma-Auslaufbecher) eingestellt Die eigentlichen Mileage-Tests
und manuell überprüft wurde, er- sollten dann auf opak weißes OPP ••Farbverbrauch, Auftrags
folgte eine letzte Feinabstimmung bei einer Geschwindigkeit von 350 gewicht und Festkörpergehalt
auf den Zielfarbort mit einer akzep- m/min erfolgen, wobei bis zu einem Spätere Laboruntersuchungen der
tierten Toleranz von Delta E CIE < Absinken des Füllstands eines der Druckmuster und Farben lieferten
1. Die für eine Sonderfarbe verhält- Druckwerke bis zur technischen weitere interessante Details. So wa-
nismäßig geringe Viskosität wurde Untergrenze von rund 15 kg Farbe ren die Auftragsgewichte bei den
ausgewählt, um eine hohe Druck- gedruckt wurde. Cellaxy-Zylindern stets geringer,
qualität der Halbtonelemente der Zur späteren Untersuchung der was den geringeren Farbverbrauch
Testform zu gewährleisten. Auflagenstabilität wurden im erklärt. Allerdings stand der verän-
Nachdem die Farben in jeweils Nachgang Musterrollen in 1000- derte Festkörpergehalt der Farben,
beiden Druckwerken auf den ge- Meter-Schritten gefertigt. welcher gemäß der zuvor genann-
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Technik im Detail
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Technik im Detail
ten Farbrezepte zu erwarten war, vielversprechende Ergebnisse lie- Zusammenfassung
nicht zwingend in einem klaren fern. Da Weiß aus der Sicht von
Verhältnis zur Farbeinsparung. Kosten und Verbrauch ein vielver- Die Versuchsreihen haben gezeigt,
Auch die Unterschiede zwischen sprechender Kandidat für eine Um- dass mit Cellaxy gelaserten Zylin-
Farbverbrauch und Auftragsge- stellung wäre, entschied sich das dern deutliche Farbeinsparungen
wicht ließen keinen linearen Zu- Projektteam für die Fortsetzung der erreichbar sind. Obwohl im Falle
sammenhang erkennen: Versuchsreihen. Nach der Entschei- der Versuche mit Buntfarben bereits
dung einen Mileage-Test mit Weiß optimierte Rasterkonfigurationen
E-Gravur Cellaxy durchzuführen, stellte sich heraus, in der E-Gravur zum Einsatz ka-
Auftragsgewicht Rot 0,85 g/m² 0,61 g/m² dass die vorhandenen Testzylinder men, konnte die Lasergravur mit
hierfür nicht geeignet waren. Der 26,9 % beziehungsweise 46,2 %
Auftragsgewicht Blau 0,48 g/m² 0,33 g/m²
80er-Gravurraster lieferte eine zu Farbeinsparung deutliche Kosten-
Festkörper Rot 16,8 % 20,7 %
schlechte Opazität, was jedoch auch vorteile erzielen. Im Versuch mit
Festkörper Blau 13,6 % 13,0 % der vorhandenen Farbe geschuldet Weiß erreichte die Lasergravur Far-
war. So entschieden das W&H- beinsparungen in Höhe von mit
Demnach musste es neben der Team, 4Packaging und Stefan Bei- 18,4 %.
reinen Farbübertragung und der lenhoff gemeinsam, zwei neue Zy- In der Gesamtschau lohnt es sich
Möglichkeit, mit geringeren Ver- linder zu verwenden. Als Raster für also der Einsatz mit Cellaxy gela-
schnittreserven qualitativ hochwer- die E-Gravur wurde der branchen- serter Zylinder insbesondere bei
tig drucken zu können, eine weitere übliche 70/0/120°, für die Lasergra- teuren Farben und solchen, die ei-
Ursache für das Erreichen gleicher vur ein 70/1/20 µm ausgewählt. nen hohen Farbverbrauch erwarten
Farbkraft bei weniger Farbauftrag Der eigentliche Mileage-Test lassen. In erster Linie bieten sich
geben. wurde dann in der exakten Abfolge hier sicherlich Weiß, Metallicfarben
der zuvor genannten Versuche und Effektlacke an, wobei letztere
Druckqualität als Ursache für durchgeführt. Anstelle der Farbab- noch hinsichtlich des Einsparpo-
mögliche Farbeinsparung weichung wurde allerdings die tenzials zu untersuchen sind.
Opazität der Weißflächen beurteilt, Für Farben mit hoher Flächende-
Was bei dem Pastellblau eindeutig die mit einer Differenz von lediglich ckung rechnet sich bei entspre-
gut zu erkennen war, zeigte sich vi- 0,9 % zu Gunsten der E-Gravur als chender Auflagengröße wohl in
suell deutlicher bei gleichwertig zu bezeichnen ist. den meisten Fällen der Einsatz
dem kräftigen Rot. Dabei verbrauchte der elektro- direktstrukturierter Zylinder. Ent-
Mit bloßem Auge be- mechanisch gravierte Zylinder über scheidend ist allerdings auch die
trachtet war bereits die Lauflänge von 6000 m mit 22,41 Amortisierung der Mehrkosten für
festzustellen, dass der kg Farbe insgesamt 18,4 % mehr als die Zylinderbeschaffung und nur
Quelle: print.con – Beilenhoff Consulting
Druck des lasergra- der Cellaxy gelaserte, der zur Zieler- in Sonderfällen mag allein die
vierten Zylinders viel reichung lediglich 18,29 kg benö- bessere Glattlage qualitativ für
ruhiger liegt als bei tigte. Da in beiden Fällen die gleiche die Laser-Direktstrukturierung in
der E-Gravur. Der Farbe zum Einsatz kam, beziffert Kupfer sprechen.
Fadenzähler macht sich der Kostenvorteil mit 18,4 %. Zu erwähnen ist abschließend,
dies klar erkennbar Auf die Messung von Feststoffge- dass die Umstellung auf diese Tech-
und die Mikroskop- halt und Auftragsgewicht wurde nologie im großen Stil vorerst nicht
3D-Aufnahme eines aufnahmen deuten aus dem genanntem Grund ver- gelingen dürfte, da die Anlagenka-
lasergravierten Näpfchens darauf hin, dass die Glattlage der zichtet. Da schon bei den Buntfar- pazitäten im Markt im Vergleich zu
Farbe in der Lasergravur der Schlüs- ben die Erfahrung gemacht wurde, den anderen Verfahren zur Druck-
sel zum Erfolg sein könnte. dass die Glattlage erheblichen Ein- formherstellung im Tiefdruck als
Transparente oder weniger in- fluss auf die Erreichung der Farb- gering zu bewerten sind.
print.con tensiv eingefärbten Bereiche, die in kraft hat, lagen mikroskopische Un- Es bleibt also vieles beim Alten:
Beilenhoff Consulting ihrer extremen Ausprägung als tersuchungen der Druckmuster na- Die Experten in Formherstellung
„Froschaugen“ bezeichnet werden, he. Auch im Fall der Versuche mit und Druckerei werden auch in Zu-
liegen hier nicht vor. Offenbar kön- Weiß ist ein deutlicher Unterschied kunft gemeinsam überlegen müs-
nen lasergravierte Zylinder durch in der Glattlage zu erkennen. Wäh- sen, welche Gravurtechnologie für
die homegenere und geschlossenere rend die elektromechanische Gra- welchen Auftrag den Qualitäts- und
Farbschicht den Farbort bezie- vur von unruhigerem Liegen und Kostenanforderungen des Kunden
hungsweise die Farbkraft mit weni- leichter Neigung zu „Froschaugen“ am besten gerecht wird.
ger Farbe schneller erreichen als geprägt ist, druckte der Zylinder der Das Potenzial der Direktstruktu-
elektromechanisch gravierte. Lasergravur homogen und stö- rierung in Kupfer mittels Cellaxy-
Stefan Beilenhoff,
Dipl.-Ing.
rungsfrei. So kann die Druckquali- Laser ist in beiderlei Hinsicht nach-
Mileage-Test mit Weiß auf tät und insbesondere die Glattlage weislich hoch. Ob die Zylinder
Mobile:
transparentem OPP der gedruckten Farbe wohl als Ur- aus den Lasern und Prozessen an-
+ 49 (0) 1 63 / 6 64 37 59
sache dafür benannt werden, dass derer Anlagenhersteller das gleiche
stefan.beilenhoff@ Die Ergebnisse im Bereich der Bunt- lasergravierte Zylinder geringere oder ein noch höheres Potenzial
printcon.biz
farben warfen den Gedanken auf, Auftragsgewichte benötigen als bieten, gilt es an anderer Stelle
www.printcon.biz weitere Tests mit Weiß könnten elektromechanisch gravierte. zu klären. [12670]
18 Flexo+Tief-Druck 3-2020
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