Technologische opties, gewikt en gewogen

In de markt van wand- en vloerbekledingen voor interieurdecoratie is er sinds enige tijd duidelijk sprake van de intrede van diverse digitale bedrukkingstechnologieën. Deze laten niet alleen toe om op een rendabele manier kleinere series aan te maken, maar ook en vooral om heel specifieke, door de klant gewenste (en zelfs gepersonaliseerde) ontwerpen te realiseren. Het gaat hier in de meeste gevallen om binnenhuisinrichtingen in de professionele sfeer, waarbij horeca-, winkel- en kantooromgevingen vooral in het oog springen. In de internationale vakliteratuur is in deze context vaak sprake van 'digital interior décor' als containerbegrip. In deze bijdrage wordt ingegaan op de digitale bedrukking van wandbekledingen en in het bijzonder van vinyl (PVC) en zogenaamde non-woven wandbekledingen, die we gemeenzaam in het Nederlands taalgebied samen aanduiden met de term 'behangpapier' (terwijl het aandeel van zuiver papiergebaseerde wandbekledingen in deze context vandaag quasi nihil is). Het gaat hierbij meestal om roll-to-roll of rotationele druksystemen en in veel mindere mate om zogenaamde hybride (flatbed/rollfed) druksystemen. Soms is het behangpapier vooraf reeds voorzien van een zeker reliëf, wat specifieke vereisten stelt bij de keuze van een geschikt druksysteem. De breedte van een rol behangpapier is verschillend in diverse delen van de wereld, maar in Europa typisch 21" of 53,5 cm en in de VS typisch 27" of 68,6 cm. Ook brede, zogenaamde 'dubbele rol' media (resp. 42" en 54") zijn vandaag vaak beschikbaar en vooral in trek voor professionele toepassingen. Het bedrukken van behangpapier gebeurt vandaag nog steeds voor het overgrote deel middels een combinatie van rotationele flexografie, rotationele zeefdruk en rotogravure. Over het marktaandeel van digitale druksystemen bestaat niet al te veel cijfermateriaal en dit is dan nog deels tegenstrijdig. Tijdens een 'Digital Wallpaper Printing'-webinar dat vorig jaar werd georganiseerd door IGI - The Global Wallcoverings Association werd in een presentatie door de Zweedse substraatfabrikant Ahlstrom Munksjö aangegeven dat deze markt tijdens de laatste jaren weliswaar gegroeid is met circa 18 procent per jaar, maar anno 2022 toch nog steeds slechts een fractie bedraagt van de totale markt. Het zou gaan om een oppervlakte van 99 miljoen vierkante meter op een geschat totaaloppervlak aan bedrukte wandbekledingen van circa 2,3 miljard vierkante meter. De markt van de digitaal bedrukte wandbekleding wordt gedomineerd door diverse vinyl (PVC) gebaseerde substraten (ongeveer 43%) en non-woven gebaseerde substraten (circa 36%). Een zeer belangrijke kwaliteitsnorm met betrekking tot bedrukt behangpapier is de Europese standaard EN12956:1999 (Wallcoverings in roll form - determination of dimensions, straightness, spongeability and washability). Op basis van de in deze norm beschreven testprocedure kan aan bedrukt behangpapier in Europa een belangrijk kwaliteitslabel worden toegekend. In Noord-Amerika wordt zeer veel belang gehecht aan de W-101 kwaliteitsnorm (Quality Standard for Polymer Coated Fabric Wallcovering) van de Wallcoverings Association (WA). Deze deelt behangpapier in volgens drie klassen op basis van de resultaten bekomen in de beschreven testmethoden voor onder meer breek- en scheurkracht, hechting van coatings, UV-bestendigheid, vlekbestendigheid, afwasbaarheid, enzovoort. Verwant Hiermee is de ASTM F793 normering (American Society of Testing and Materials). Het valt op dat heel wat aanbieders van systemen voor het digitaal bedrukken van behangpapier slechts in beperkte mate informatie delen over hoe bepaalde (model)substraten na bedrukking en droging scoren voor deze en andere kwaliteitsnormen. Het in België gevestigde Xeikon zet reeds jaren in op het aanbieden van totaalsystemen voor het bedrukken en afwerken van behangpapier op basis van dry toner elektrofotografie (EP) technologie. Volgens consultant Smithers PIRA zou het aandeel van deze systemen in de markt voor de digitale bedrukking van behangpapier ongeveer tien procent bedragen (op basis van het gedrukt oppervlak aan behangpapier). Een belangrijk voordeel van dry toner elektrofotografie is dat het te bedrukken substraat geen voorbehandeling hoeft te krijgen. Anderzijds is een strikte controle van de vochtigheid van het te bedrukken substraat wel noodzakelijk. Xeikon biedt vandaag diverse zogenaamde Wall Deco Suites aan en dit op basis van de 3050 REX, CX50 en CX500 systemen. Deze totaalsystemen laten toe om substraatrollen tot 850 kg. (1,5 m diameter) te verwerken en beschikken verder over een 'splice table' (om 2 rollen aan mekaar te bevestigen vóór bedrukken), een 'web cleaner' (om o.a. stof te verwijderen van het te bedrukken substraat), een robuust 'roll alignment' systeem (belangrijk met het oog op een correcte 'slitting' van de rol op het einde), een 'pre-media conditioning' (PMC) module (om het te bedrukken substraat op de gewenste vochtigheid te brengen; vooral belangrijk bij non-woven substraten), een anilox-gebaseerd 'web varnishing module' (op basis van waterige vernis) met droge-lucht droger (die het bedrukte behangpapier van het veelal geprefereerde egaal matte uitzicht voorziet), een in-line 'slitting'/'side trimming'-systeem (met 2 rotatieve messen) en finaal een 'rewinder' en 'cross-cutter' (van de firma Fotoba). De ICE (QB-I op 3050 REX en CX50) en Cheetah (QB-CH op CX500) toners zijn volledig geurloos. Het bedrukken van behangpapier met een sterk reliëf is evenwel niet mogelijk op Xeikons Wall Deco Suite totaalsystemen. Post-print 'embossing' is in dit geval noodzakelijk of het aanbrengen van een gestructureerde post-print vernislaag middels bijvoorbeeld UV inkjet. Het dient tenslotte ook opgemerkt dat de maximale substraatbreedte (520 mm) iets te klein is om volledig in lijn te zijn met de standaard substraatbreedte van behangpapier in Europa (535 mm) en dus zeker ook met de standaard substraatbreedte van behangpapier in de VS. Bij wijze van voetnoot dient hier te worden aangegeven dat HP midden vorig decennium ook sterk zijn liquid toner elektrofotografie technologie naar voren heeft geschoven voor het bedrukken van behangpapier. Zo werd bijvoorbeeld op de Heimtextil 2017 vakbeurs uitvoerig reclame gemaakt voor een totaalsysteembenadering (inclusief een softwarepakket onder de naam 'WallArt Suite') op basis van HP's Indigo 2000 systeem. Nadien lijkt HP voor deze applicatie volledig de kaart te hebben getrokken van zijn 'latex printing' inkjet technologie (zie verder). Diverse aanbieders van breedformaat roll-to-roll en hybride LED UV inkjet systemen, waaronder EFI, Fujifilm, SwissQprint, Durst, Agfa en Mimaki, hebben in hun portfolio ook systemen beschikbaar die geschikt zijn voor het bedrukken van behangpapier. In vele gevallen is dit één van de meerdere applicaties die mogelijk zijn met deze systemen, maar is dit zeker niet de belangrijkste doeltoepassing ervan. Een overzicht van enkele van de meest relevante/populaire systemen in dit verband wordt weergegeven in onderstaande tabel. Typisch kunnen op een aantal van deze breedformaat druksystemen twee (tot 1,6 m brede) of zelfs meerdere rollen naast mekaar bedrukt worden. Voor deze specifieke applicatie is een perfecte uitlijning van de substraatrol cruciaal, waartoe in de regel roll-to-roll-systemen zich beter lenen dan hybride systemen. 'Trimming' tot de gewenste rolbreedte gebeurt veelal offline. Een belangrijk voordeel van UV inkjet printing is dat het te bedrukken substraat geen voorbehandeling hoeft te krijgen. Een belangrijk nadeel is dan weer de restgeur die in mindere of meerdere mate aanwezig blijft in het bedrukte substraat. Ook is het doorgans glanzend uitzicht van bedrukte substraten met UV inkjet niet wenselijk in deze toepassing. Verschillen in glans (afhankelijk van de beeldinhoud en afhankelijk van de hoek waaronder naar het substraat wordt gekeken) zijn voor deze applicatie dan weer totaal uit den boze. Afhankelijk van de detailvereisten van de applicatie is het minder of meer aangewezen om meer rigide inkten (met typisch een hogere krasweerstand), dan wel meer flexibele/rekbare inkten te verkiezen. 'Cracking' en 'chipping off' van de uitgeharde inkt bij 'side trimming' kan een probleem zijn en is onaanvaardbaar. De meeste van de aanbevolen inkten voor deze applicatie zijn conform met het GREENGUARD Gold certificatieprogramma en veelal ook de AgBB (Ausschuss zur gesundheitlichen Bewertung von Bauprodukten) criteria. Tot slot dient hier nog te worden vermeld dat bepaalde bedrijven ook nog steeds eco-solvent inkjet gebaseerde breedformaat roll-to-roll systemen aanwenden voor het bedrukken van behangpapier. Een voorbeeld is het Roland Soljet EJ-640 systeem (max. substraatbreedt 1626 mm). Het gaat hier in de regel steeds om instapsystemen met een (zeer) lage productiviteit. Een zeer specifieke UV inkjet technologie die onder meer gericht voor deze applicatie werd ontwikkeld en gepatenteerd, is de zogenaamde UVgel inkjet technologie van Canon. De Japanse fabrikant biedt vandaag de Colorado 1630, 1640 en 1650 systemen aan, evenals een totaalsysteem onder de naam 'Wallpaper Factory' (ontwikkeld in samenwerking met Fotoba) met afwerking tot gebruiksklare rollen behangpapier. In dit UVgel-proces wordt gebruik gemaakt van bij kamertemperatuur gelvormige inkten, die binnen in de (door Canon zelf ontwikkelde UVgel 415) verwarmde piëzoelektrische inkjetkoppen (ca. 70°C) vloeibaar worden gehouden. Het te bedrukken substraat wordt op 28 °C gehouden en dit onafhankelijk van de omgevingsfactoren. Bij contact van de inktdruppels met het substraat worden deze onmiddellijk terug halfvast (gelering) en als dusdanig geïmmobiliseerd ('pinning' waardoor druppel coalescentie wordt vermeden). Dit proces wordt versneld door een partiële UV LED pre-curing die aldaar ook plaatsvindt. Vervolgens vindt een 'delayed' doorcuring plaats, waardoor alle neergelegde inktdruppels in welgevormde beeldelementen (rasterpunten) resulteren met een strikt gecontroleerde oppervlaktetoename (dotgain). Dit wordt bewerkstelligd door gebruik te maken van een aparte inkjet en UV LED shuttle (met een tussenafstand van 30 cm ) die in tegengestelde richting bewegen over het substraat. Het nadeel van deze benadering is dat naast elkaar neergelegde inktdruppels een egaal oppervlak vormen en het finale bedrukte resultaat een glanzende uitzicht meekrijgt, wat voor heel applicaties wenselijk is, maar niet (steeds) voor behangpapier. Om hieraan te verhelpen ontwikkelde Canon haar zogenaamde FLXfinish+ technologie, die toelaat te kiezen tussen een glanzend en mat uitzicht (of zelfs een beeldgewijze afwisseling van beide op hetzelfde substraat) en dit zonder verandering van inkt. Om een mat uitzicht te krijgen laat men de UV LED shuttle met een lagere intensiteit lichtjes achterlopen op de inkjet shuttle, waardoor de halfvaste druppels een zekere oppervlaktetextuur meekrijgen. Daarna volgt de volledige uitharding op volle intensiteit (tweede passage van de UV LED shuttle). Als een gevolg hiervan is de productiviteit in de 'matte finish'-mode beduidend lager. Het eerst op de markt geïntroduceerde Colorado 640 systeem (2017) maakt gebruik van Canons UVgel 356 inkten. Deze inkten vertonen na uitharding een bijzonder hoge rigiditeit en krasweerstand, maar anderzijds ook een lagere flexibiliteit/rekbaarheid. Ze zijn ook niet compatibel met de FLXfinish+ technologie. De Colorado 630 en 650 systemen (gelanceerd in resp. 2021 en 2019) maken gebruik van Canons UVgel 460 inkten. Alle UVgel inkten zijn geurloos en zijn conform met het GREENGUARD Gold certificatieprogramma en de AgBB criteria. Er is tot op heden geen witte inkt beschikbaar in beide UVgel inktreeksen en dit wordt gemeenzaam beschouwd als een belangrijk nadeel van deze technologie. Het is onduidelijk of Canon op heden aan de ontwikkeling van een witte UVgel inkt werkt, dan wel of een dergelijke ontwikkeling technisch gezien onmogelijk is. HP is reeds sinds vele jaren heer en meester in dit applicatiegebied met een ruim productassortiment op basis van haar zogenaamde latex printing technologie. Diverse instapsystemen zoals de Latex 700 (W) printer en Latex 800 (W) printer en (meer) high-end systemen zoals de HP Latex 3600 printer zijn beschikbaar (zie onderstaande tabel). Typisch kunnen op een aantal van deze breedformaat druksystemen twee (tot 1,55 m brede) rollen naast mekaar bedrukt worden. Wat de nodige randapparatuur betreft met het oog op de verwezenlijking van een werkelijk (end-to-end) totaalsysteem, werkt HP traditioneel samen met diverse aanbieders, waaronder Fotoba. De hier gebruikte latexinkten van HP zijn conform met het GREENGUARD Gold certificatieprogramma. Tijdens de laatste jaren hebben zich echter ook een aantal andere belangrijke spelers op de markt aangeboden met roll-to-roll systemen die gebruik maken van polymeergebaseerde pigmentinkten. Hun belangrijkste doelapplicatie lijkt behangpapier te zijn: Roland EJ640 Deco, Epson SureColor SC-R5070(L), Durst Alpha Wallpaper Edition en IIJ (Industrial Inkjet) (UK) Print Engine CP562. EFI lijkt evenwel geen plannen in deze richting te hebben, tenminste indien we uit mogen gaan van hetgeen CTO Doug Edwards tijdens de Virtual Drupa 2021 presentatie in het vooruitzicht stelde. Water-based inkjet printing van (zeker vinyl (PVC)) behangpapier vraagt in de meeste gevallen om ofwel een inline voorbehandeling van het substraat ofwel het gebruik van specifieke (door de fabrikant voorbehandelde) substraten. In de latex printing technologie van HP wordt een zogenaamde Latex Optimizer aangebracht. Deze bevat positief geladen polymeerketens. Wanneer de negatief geladen pigmentdeeltjes hiermee in contact komen, leidt dit tot een neutralisatie van ladingen en een aggregatie van de pigmentdeeltjes aan het oppervlak van het substraat (waar de Latex Optimizer zich bevindt). Bij drogen versmelten de latexdeeltjes vervolgens tot hechte polymeermatrix bovenop de neergeslagen pigmentdeeltjes. In de tot op heden (beperkt) beschikbare productdocumentatie rond het Durst Alpha Wallpaper Edition systeem en het Roland EJ640 Deco wordt geen allusie gemaakt op enige inline voorbehandeling van het substraat. In het Epson SureColor R500 systeem wordt vooraf inline een zogenaamde Optimizer aangebracht op het substraat. Het lijkt er dus op dat de werkingsprincipes van de Epson technologiebenadering sterke gelijkenissen tonen met deze van HP's latex printing. HP meldt duidelijk in de productdocumentatie van zijn Latex 700/800 printers dat zonder het aanbrengen van een extra beschermingslaag (bv. via vloeibare overlaminatie met Marabu Clearshield of vergelijkbare producten) het bedrukte en gedroogde behangpapier enkel en alleen in aanmerking komt voor de kwalificatie 'afwasbaarheid' (EN12956:1999), wat een nadeel is van deze technologie. Het is niet duidelijk in welke mate het gebruik van de beschikbare inline Latex Overcoat functionaliteit op dit vlak een wezenlijk verschil kan maken. Het is wel te verwachten dat bij alle watergebaseerde inkjet technologieën voor het bedrukken van behangpapier er finaal steeds nood zal zijn aan een vergelijkbare extra stap. Het valt op dat met uitzondering van de HP latex printing systemen van de laatste generatie (zoals de HP Latex 700 (W) printer en de HP Latex 800 (W) printer) geen witte inkt beschikbaar is, wat toch als een nadeel van deze systemen kan beschouwd worden. Een totaal andere benadering wordt gevolgd in het systeem dat door de Duitse fabrikant van productieapparatuur Olbrich (voor onder meer de vervaardiging van behangpapier) in nauwe samenwerking met Ricoh werd ontwikkeld op basis van oliegebaseerde inkjet technologie. Deze door Ricoh gepatenteerde technologische benadering werd door Olbrich uitvoerig toegelicht tijdens een webinar dat in januari 2021 werd georganiseerd door IGI - The Global Wallcoverings Association. Het werkingsprincipe van deze single-pass wet-on-wet inkjet technologie (specificaties: max. druksnelheid 70 m/min, max. drukbreedte 1400 mm, 4 kleuren CMYK). Het is in dit verband niet duidelijk of de onbeschikbaarheid van een witte inkt bewust gekozen is (men kan een wit substraat aanwenden indien wenselijk) of een technologische beperking is. De oliegebaseerde kleurinkten worden in een natte plastisol-laag gejetted, waarin ze penetreren en vervolgens geïmmobiliseerd worden. In een volgende stap wordt deze plastisol-laag bij hoge temperatuur omgezet (gelling) in vinyl (PVC). Een en ander resulteert in beeldelementen (rasterpunten) op het gedroogde substraat met een strikt gecontroleerde oppervlakte en een zeer goede mechanische weerstand tegen krassen. Een drukmodule voor deze technologische benadering kan ingepast worden in een bestaande productielijn voor vinyl (PVC) gebaseerd behangpapier. Vorig jaar heeft Ricoh benadrukt dat het in deze benadering om vegetale oliegebaseerde inkten gaat. De Lithouwse firma Veika UAB (die deels eigendom is van Mimaki) heeft onder de naam Dimense een technologie ontwikkeld die middels watergebaseerde inkjet (transparante 'structural agent') welbepaalde gepatenteerde PVC-vrije EcoDeco substraten beeldsgewijze ervan weerhoudt om in minder of meerdere mate op te zwellen (opschuimen na kalanderen bij 200°C, hoogteverschillen tot 1,5 mm haalbaar). Een van de meest relevante toepassingen in dit verband is behangpapier. Een omgebouwde Mimaki-printer onder de naam Dimensor S (1600 mm substraatbreedte) laat een productiviteit toe van max. 30 m2/uur @ 720 dpi x 720 dpi. Waterige latexinkten (CMYK) voorzien het oppervlak simultaan van de nodige decoratie.Uit het voorgaande blijkt dat er heel wat diverse technologieopties zijn voor het digitaal bedrukken van behangpapier. Zoals reeds in de inleiding aangegeven lijkt vandaag de focus hier volledig te liggen op behangpapier op basis van vinyl (PVC) en non-woven substraten. HP en Xeikon zijn traditioneel de belangrijkste (totaal)systeemaanbieders in dit domein, terwijl diverse UV inkjet systeemaanbieders slechts een secundaire rol lijken te kunnen/willen spelen. Alle technologiebenaderingen lijken vandaag elk hun beperkingen te hebben qua productiviteit, substraatcompatibiliteit (bv. breedte of met/zonder textuur) en fysische en echtheidseigenschappen van het bedrukte behangpapier. Canon lijkt zich met de Uvgel technologie op korte tijd tijdens de laatste jaren een stevig marktaandeel te hebben verworven, terwijl het blijft afwachten of het finaal mogelijk is om op basis van watergebaseerde inkjet-technologie tot een écht robuuste oplossing te komen voor deze applicatie (HP, Durst, Epson en mogelijks ook andere spelers). De Olbrich/Ricoh technologiebenadering lijkt een opstap van digitaal drukken naar de industriële productie van behangpapier mogelijk te maken, maar de eerste installatie zal moeten uitwijzen of aan alle kwaliteitsvereisten kan voldaan worden. In bovenstaand overzicht volgt een poging tot kwalificatie van de diverse technologiebenaderingen voor het digitaal bedrukken van behangpapier (vinyl (PVC) en non-woven substraten). Vermits binnen elke technologiebenadering de finale productiviteit afhangt van diverse systeemfactoren, waaronder bijvoorbeeld multi-pass versus single-pass printing, werd deze parameter niet weerhouden in dit overzicht. Ongetwijfeld zal dit overzicht verder verfijnd kunnen worden naargelang meer informatie publiek wordt over de reële performantie van elke technologie in de dagelijkse praktijk bij klanten.