Druckverfahrenstechnik Möglichkeiten und Grenzen im Verpackungsdruck. Prof. Dr.-Ing. Ulrike Herzau-Gerhardt
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- Benjamin Lenz
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1 Druckverfahrenstechnik Möglichkeiten und Grenzen im Verpackungsdruck Prof. Dr.-Ing. Ulrike Herzau-Gerhardt VDD-Jahrestagung 2008
2 Agenda (1) Was ist Druckverfahrenstechnik? (2) Anforderungen an Verpackungen (3) Merkmale des Verpackungsdruckes (4) Trends im Verpackungsdruck / Beispiele (5) Ausblick Hochschule für Technik, Wirtschaft und Kultur Leipzig (FH) 2 30
3 Was ist Druckverfahrenstechnik? Unter Drucken versteht man die Informationsübertragung von einer Druckform oder direkt aus einem digitalen Datenbestand mittels Druckfarbe oder färbenden Substanzen auf ein Substrat mit planer oder strukturierter Oberfläche in einer definierten Stückzahl (Minimum: 1). aber... Drucken ist im Sinne der Verarbeitungstechnik ein Beschichten aus dem flüssigen oder körnigem bzw. pulverförmigen Zustand. Hochschule für Technik, Wirtschaft und Kultur Leipzig (FH) 3 30
4 Was ist Drucken? Ziel des Beschichtens ist :... Herstellung und Beeinflussung des Reflexionsvermögens und der dekorativen Wirkung... Kennzeichnung und optische Gestaltung der Verarbeitungsgüter... Schutz gegen Witterungseinflüsse... Schutz gegen Lichteinflüsse... Herstellung und Beeinflussung elektrischer und magnetischer Eigenschaften Quelle: Verarbeitungstechnik 1978 (!) Hochschule für Technik, Wirtschaft und Kultur Leipzig (FH) 4 30
5 Was ist Drucken? Beschichten aus dem flüssigen Zustand (DIN 8580) Wirkprinzipe der Farb-, Lack- und Feuchtmittelübertragung in der Druckmaschine Walzenbeschichtung Tauchen: Offsetdruck (Feuchtwerk) Walzenauftrag: Offsetdruck Flexodruck Düsenbeschichtung Rakeldosierung Sprühdüsen: Inkjet, Offsetdruck Rakeldosierung: Siebdruck Tiefdruck Flexodruck Rakelauftrag: Offsetdruck (Farbwerk) Hochschule für Technik, Wirtschaft und Kultur Leipzig (FH) 5 30
6 Was ist Drucken? Beschichten aus dem körnigen oder pulverförmigen Zustand Elektrostatisches Beschichten Digitaldruck / Elektrofotografie Stoffeigenschaftsändern Behandlung mit Strahlung Trocknung Trennen Härten von Druckfarben und Lacken Heatset- / Heißlufttrocknung Hochschule für Technik, Wirtschaft und Kultur Leipzig (FH) 6 30
7 Was ist Drucken? Prozessbeschreibung - Ziel s B = f ( Maschineneinstellungen ) ( Druckfarbeneigenschaften ) ( Druckformeneigenschaften ) ( Bedruckstoffeigenschaften ) ( Verfahrensspezifische Parameter ) ( Bedingungen im Maschinensaal ) ±? Hochschule für Technik, Wirtschaft und Kultur Leipzig (FH) 7 30
8 Was ist Drucken? Prozessbeschreibung - Probleme Mathematische Modellierung Für kein Druckverfahren existiert ein vollständiges Modell zur Beschreibung der Farbtransportvorg vorgänge! Experimentelle Analyse Die Genauigkeit der Korrelationen wird durch den Versuchsaufwand bestimmt. Die Erfassung der realen Prozessparameter ist in der Regel schwierig oder gar nicht möglich. Hochschule für Technik, Wirtschaft und Kultur Leipzig (FH) 8 30
9 Anforderungen an Verpackungen Blick in die Vergangenheit 19. Jh. Handel auf Märkten Beginn 20. Jh. Kolonialwarenläden, Metzger, Bäcker 1929 Patent für paraffinierte Becher aus Karton 1952 Tetra Pak stellt tetraederförmige Beutelverpackung vor 1952 erste Läden mit Selbstbedienung Fertigpackung 1968 Einführung des Strichcodes Scannerkassen 1991 Verpackungsverordnung Grüner Punkt / DSD-Geb Gebühren 2000 Transponder für Primärverpackung durch sog. Smart Label Gegenwart Neue Produktivitätsformel : ½ x 2 = 3 halbe Belegschaft x doppelte Leistung = 3-fache 3 Produktivität Hochschule für Technik, Wirtschaft und Kultur Leipzig (FH) 9 30
10 Anforderungen an Verpackungen Packstoff-/Packmittelhersteller Langfristige Verträge mit großen Kunden Große Losgrößen konventionelle Druckverfahren? Standardisierte Format und Größen Große Anzahl von Wiederholaufträgen Geringe Fertigungskosten fest- oder formatvariabel? stabile Druckqualität? t? Automatisierung? Suche nach neuen leistungsfähigeren Packstoffen Bedruckbarkeit? Integration von Zusatzeffekten in die Packmittel funktionale Schichten? Hochschule für Technik, Wirtschaft und Kultur Leipzig (FH) 10 30
11 Anforderungen an Verpackungen Packguthersteller Größtmöglicher Absatz, hoher Produktschutz, lange Haltbarkeitszeiten Geringstmögliche Kosten bei Herstellung und Distribution Automatisierung der Herstellung und Verpackung bis zur Versandeinheit Schnelle Umstellung von Formaten oder Größen Wiedererkennung und Pflege der Marke Differenzierung vom Wettbewerb Schutz vor Fälschungen oder Manipulation Formatvariabilität? t? Druckqualität? t? Druckqualität? t? Sicherheitsdruck? Hochschule für Technik, Wirtschaft und Kultur Leipzig (FH) 11 30
12 Anforderungen an Verpackungen Effiziente Warenverwaltung Schnelle Regalbestückung Einhaltung von Modulmaßen Werbewirksame Präsentation Handel Einsparung von Kassen- und Beratungspersonal Dauerhafte Kundenbindung Nutzung anderer Handelsformen (z. B. Internet) Codierung? Mechanische Parmeter der Oberflächen? Formate? Veredlung? Transponder? Druckqualität? t? digitaler Workflow? Hochschule für Technik, Wirtschaft und Kultur Leipzig (FH) 12 30
13 Anforderungen an Verpackungen Große Produktvielfalt Unterschiedliche Packungsgrößen Geringstmöglicher Preis Konsument verschiedene Druckverfahren? Hohe Qualität, Originalitätssicherung, Leckindikatoren Sicherheitselemente? Lange Haltbarkeitszeiten, Frischeindikatoren Bequeme Handhabung und Gebrauch Vor- bzw. zubereitete Lebensmittel funktionale Schichten? Veredlung? Lebensmittelfarben? Hochschule für Technik, Wirtschaft und Kultur Leipzig (FH) 13 30
14 Anforderungen an Verpackungen Entsorger Zunahme an Mehrstoffverpackungen Bedruckbarkeit? Zunahme an nicht oder schwer trennbaren VerbundenBedruckbarkeit, Deinking? Zunahme des Anteils Druckfarben und Lacken Einsatz neuer Kunststoffe Deinking? Bedruckbarkeit? Hochschule für Technik, Wirtschaft und Kultur Leipzig (FH) 14 30
15 Anforderungen an Verpackungen Öffnungssysteme Hochschule für Technik, Wirtschaft und Kultur Leipzig (FH) 15 30
16 Anforderungen an Verpackungen Wiederverschließbarkeit Hochschule für Technik, Wirtschaft und Kultur Leipzig (FH) 16 30
17 Anforderungen an Verpackungen Becher, Beutel, Tuben Hochschule für Technik, Wirtschaft und Kultur Leipzig (FH) 17 30
18 Anforderungen an Verpackungen Funktionen der Verpackung Schutzfunktion Kommunikationsfunktion Transport- und Lagerfunktion Umweltschutz Alle Funktionen können k im Druck beeinflusst werden! Hochschule für Technik, Wirtschaft und Kultur Leipzig (FH) 18 30
19 Anforderungen an Verpackungen Kommunikationsfunktion Kennzeichnung und Information (Text, Bilder, Codierung) Druckqualität t (Farbtreue, Bildwiedergabe, Konturenschärfe) rfe) Gebrauchs- und Bedienungsanweisungen Lesbarkeit / Typografie / Layout Werbefunktion Veredlung (Lackierung / Prägung) Marketing Hochschule für Technik, Wirtschaft und Kultur Leipzig (FH) 19 30
20 Anforderungen an Verpackungen Schutzfunktion Schutz des Verpackungsgutes vor physikalischen, chemischen oder biologischen Einwirkungen Druckfarbenchemie Homogenität t der gedruckten Schichten Oberflächen chen-/grenzflächeneigenschaften der Schichten Schutz vor Fälschungen Drucken von Sicherheitselementen / funktionale Schichten Hochschule für Technik, Wirtschaft und Kultur Leipzig (FH) 20 30
21 Merkmale des Verpackungsdruckes Vielfalt der Merkstoffe (Folien, Papier, Karton, Pappe, Wellpappe, Kunststoffe, Metalle, Holz, Glas, Keramik) Variabilität der Formen der Packmittel Unterschiedliches mechanisches, thermisches und optisches Verhalten der zu bedruckenden Werkstoffe Wechselwirkungen zwischen den zu bedruckenden Werkstoffen und Druckfarben, Lacken, Klebstoffen oder anderen Veredlungsprozessen oder funktionalen Beschichtungen Hochschule für Technik, Wirtschaft und Kultur Leipzig (FH) 21 30
22 Merkmale des Verpackungsdruckes Faltschachtel Getränkekarton Wellpappe Postprint Wellpappe Preprint Papiersäcke Offsetdruck, Tiefdruck, Flexodruck Tiefdruck, Flexodruck, Offsetdruck Flexodruck, Offsetdruck, Digitaldruck (Inkjet) Offsetdruck, Flexodruck, Tiefdruck Flexodruck Haftetikett alle Druckverfahren (!) Nassleimetikett Siegelfolien Offsetdruck, Tiefdruck Tiefdruck, Flexodruck, Digitaldruck Hochschule für Technik, Wirtschaft und Kultur Leipzig (FH) 22 30
23 Merkmale des Verpackungsdruckes Flexible Verpackung Kunststoffbecher Blechtafeln Glas Tiefdruck, Flexodruck, Digitaldruck Letterset Offsetdruck, Siebdruck Siebdruck, Tampondruck, Digitaldruck Flaschenverschlüsse Offsetdruck, Tampondruck Tuben 2-teilige Dosen Holzkisten Letterset, Offsetdruck, Buchdruck, Flexodruck Letterset, Offsetdruck Siebdruck, Digitaldruck Hochschule für Technik, Wirtschaft und Kultur Leipzig (FH) 23 30
24 Hochschule für Technik, Wirtschaft und Kultur Leipzig (FH) 24 30
25 Hochschule für Technik, Wirtschaft und Kultur Leipzig (FH) 25 30
26 Merkmale des Verpackungsdruckes Druckverfahren Offsetdruck Flexodruck Tiefdruck Siebdruck Digitaldruck Tampondruck Letterset, Buchdruck Besonderheiten Sehr gutes Verhältnis von Druckqualität zu Kosten Gute bis sehr gute Druckqualität auf einer Vielfalt von Werkstoffen Hervorragende Druckqualität bei hoher Wirtschaftlichkeit in großen Auflagen Extreme Formate mit deckenden Druckfarben Kostengünstige Kleinauflagen mit variablen Daten Wiedergabe feiner Strukturen auf geometrisch schwierigen Oberflächen Gute Druckqualität auf Rotationskörpern Hochschule für Technik, Wirtschaft und Kultur Leipzig (FH) 26 30
27 Ausblick Möglichkeiten! Erhaltung der Vielfalt der Druckverfahren im Verpackungsdruck Integration von Inline-Aggregate Aggregaten in die Druckmaschinen für Veredlungsoperationen Gedruckte funktionale Schichten zur Verbesserung der Schutzfunktion Inline-Kombination von verschiedenen Druckverfahren ( Hybridmaschinen ) Verbesserung / Stabilisierung der Druckqualität Inlinemessung, Voreinstellung der Maschine Hochschule für Technik, Wirtschaft und Kultur Leipzig (FH) 27 30
28 Ausblick Grenzen? Verbesserung der Gleichmäß äßigkeit der aufgetragenen Schichten im Druck (ca. 1 μm ± 0,2 μm ) Verfahrenstechnik für gedruckte Nanoschichten? Verkürzung der tatsächlichen Farbübertragungszeiten durch höhere Maschinengeschwindigkeiten (neue Wirkprinzipe?) Verbesserung der Auflösung der gedruckten Strukturierungen bzw. Rasterungen (kleiner 10 μm? ) Beherrschung der Grenzflächenvorg chenvorgänge? nge? Standardisierung der Prozessabläufe? Hochschule für Technik, Wirtschaft und Kultur Leipzig (FH) 28 30
29 What about mehr Wissen über die Verfahrenstechnik der übertragenen Schichten? mehr Interdisziplinarität in der Entwicklung? Hochschule für Technik, Wirtschaft und Kultur Leipzig (FH) 29 30
30 Druckverfahrenstechnik + Verpackungsdruck Eine spannende (sportliche) Herausforderung! Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Hochschule für Technik, Wirtschaft und Kultur Leipzig (FH) 30 30
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