Uitdagende markt voor digitale systemen

Daar waar de digitale etikettendruk intussen reeds een belangrijke positie heeft verworven met een leidende rol voor vooral HP en Xeikon, is dit nog veel minder het geval wanneer we het hebben over het digitaal bedrukken van andere verpakkingsmaterialen. De laatste jaren is er vooral sprake van een stevige versnelling op het vlak van het digitaal bedrukken van golf- en vouwkarton, maar hoe snel groeit het digitaal bedrukken van flexibele verpakkingsmaterialen, welke technologische ontwikkelingen spelen er zich vandaag af en welke uitdagingen liggen daarbij voor? Prangende vragen indien men bedenkt dat deze flexibele verpakkingsmarkt bijvoorbeeld volgens de Flexible Packaging Association (FPA) het tweede grootste segment is van de verpakkingsmarkt in de VS met een omzet (converters) van ongeveer 33 miljard USD (2020) en een stelselmatige groei jaar na jaar van gemiddeld twee procent (zelfs tijdens de coronapandemie). Dit verpakkingssegment is sterk gerelateerd met de Fast Moving Consumer Goods (FMCG) markt, die onder meer voedingswaren en persoonlijke verzorgingsproducten behelst. Volgens de gespecialiseerde consultant Smithers is de digitale druk van flexibele verpakkingsmaterialen vandaag volumematig nog steeds bijzonder klein (ongeveer 450 miljoen vierkante meter in 2020), maar wel sterk gestegen tijdens de laatste jaren, ook tijdens de pandemie (2019-2020: ongeveer +29%). Flexibele verpakkingsmaterialen stellen de ontwikkelaars van digitale druksystemen voor heel wat uitdagingen. In essentie gaat het om dunne (typisch minder dan 100 µm) en uiterst flexibele samengestelde 'composiet'folies die als primaire, secundaire of zelfs tertiaire verpakking worden aangewend. Dergelijke 'composiet'folies kunnen opgebouwd zijn uit vijf tot tien verschillende deelfolies uit (gemetalliseerd) plastic, papier en aluminium. Bij het bedrukken van de hiertoe geschikte deelfolie (met name de printfolie) is een belangrijke functionele vereiste het behoud van de integriteit, de fysische én beeldkwalitatieve eigenschappen van het finale verpakkingsmateriaal, ook bij het vouwen of thermisch krimpen (krimpfolie) hiervan. Een goede hechting van de inkt op de bedrukte deelfolie en een perfecte lamineerbaarheid staan hierbij voorop. Het bedrukte beeld moet ook intact blijven bij het vouwen of krimpen van het finale verpakkingsmateriaal (mag ondermeer geen barstjes of gaatjes (pinholes) vertonen). Verder mogen geen componenten van het bedrukte beeld migreren doorheen de 'composiet'folie en in contact komen met de eindgebruiker of het verpakte goed (wat bijzonder relevant wordt indien het hier om voedsel of persoonlijke verzorgingsproducten gaat; er bestaan terzake heel wat wettelijke voorschriften die moeten gerespecteerd worden). Het bedrukken van flexibel verpakkingsmateriaal (of dus meer nauwkeurig, van de hiertoe geschikte deelfolie) gebeurt vandaag hoofdzakelijk middels roll-to-roll of rotationele flexografische systemen met een typische baan- of mediabreedte groter dan 20" maar kleiner dan 40". Ook rotationele diepdruk (rotogravure) is een gangbare druktechnologie, maar enkel van toepassing bij grotere baan- mediabreedtes. De ontwikkelingen van digitale druksystemen situeren zich deels bij een aantal van de flexotechnologie marktleiders op dit vlak, waaronder Uteco en Comexi, maar ook bij enkele grote gespecialiseerde converters (in-huis ontwikkelingen bij o.m. Wipak en Kanaoka). Daarnaast zijn ook diverse technologieleiders op het vlak van de digitale inkjetdruk, waaronder FujiFilm, Miyakoshi, Dainippon Screen en Landa zeer actief in dit domein. EFI heeft bij monde van CTO Doug Edwards in het voorjaar van 2021 (Drupa 2021 Virtual Exhibition) nog kenbaar gemaakt dat ook zijn bedrijf op heden "de opportuniteit bestudeert om in deze verpakkingsmarkt te stappen". Het is op heden publiekelijk onbekend welke ontwikkelingen zich afspelen binnen de muren van de flexotechnologie marktleiders Windmöller & Hölscher (W&H) en Bobst. Eerder had W&H een project samen met Xaar, waarbij de Xaar 5601 thin film piezo inkjetkoppen van Xaar zouden aangewend worden (de lancering was gepland op Drupa 2020). Xaar heeft inmiddels de ontwikkeling van deze inkjetkop gestaakt. Vandaag kan men stellen dat enkel HP Indigo met haar LEP, of liquid toner elektrofotografie gebaseerde digitale druktechnologie, een positie van enige betekenis heeft verworven op het vlak van de digitale bedrukking van flexibele verpakkingsmaterialen. HP Indigo heeft reeds op Drupa 2012 haar HP Indigo 20000 systeem gelanceerd met een maximale substraatbreedte van 30" (762 mm). Vorig jaar werd het tweede-generatieproduct HP Indigo 25K gelanceerd. Hierbij wordt telkens een tonerbeeld kleur per kleur (max. 7 kleuren) opgebouwd op de fotogeleidercilinder (PID: photo imaging drum) en vervolgens in één keer (one-shot) via een rubberdoekcilinder overgedragen op het te bedrukken substraat. In de nomenclatuur van HP Indigo wordt naar de PID vaak gerefereerd als de 'plaatcilinder' en classificeert men het LEP (liquid electrophotographic printing) proces als digital offset printing. Volgens de beschikbare gegevens zouden er meer dan 240 HP Indigo 20000/25K systemen in de markt staan (maart 2021). De reguliere maximale druksnelheid (d.w.z. niet in de zgn. EPM (Enhanced ProductivityMode), waarbij gebruik wordt gemaakt van een soort UCR (undercolour removal) technologiebenadering) bedraagt slechts 31 m/min (4 kleuren) of 25 m/min (5 kleuren), maar HP heeft een nieuwe systeemarchitectuur onder de naam LEPx voorgesteld, waardoor deze druksnelheid in principe in de komende jaren behoorlijk zal kunnen worden opgetrokken (tot 120 m/min bij 6 kleuren of minder). Tot voor ongeveer een vijftal jaren werkten ook Canon-Océ (Infinistream), Xeikon (Trillium) en Miyakoshi (Digital Press 5000) aan digitale druksystemen op basis van vergelijkbare liquid toner elektrofotografische technologiebenaderingen, weliswaar niet in de eerste plaats voor het bedrukken van flexibele verpakkingsmaterialen, maar elk van deze ontwikkelingen werd inmiddels gestaakt. Vooreerst moeten we opmerken dat - op het FujiFilm MJP20 W (in Japan) /JetPress 540WV (buiten Japan) systeem na - steevast wordt gebruikgemaakt van (bijna uitsluitend pigmentgebaseerde) waterige inkjettechnologie. Hiervoor zijn diverse redenen. Vooreerst laat deze technologie toe om zeer dunne en flexibele beelden te vormen op het substraat na droging. Dit is in de regel niet het geval bij de inzet van UV-drogende inkten, waar zich bovendien het probleem stelt van voldoende doordroging om te voorkomen dat restmonomeren en fotoinitiatoren doorheen de beeldvormende laag en vervolgens de composietfolie kunnen bewegen. Ook geldt hier de vereiste dat de gebruikte UV-inkten geen geurhinder mogen veroorzaken na het drukken en de droging (zogenaamde 'low-odor' inkten). Anderzijds stelt het gebruik van waterige inkten de systeemontwikkelaar voor enkele stevige uitdagingen. Vooreerst dient het systeem toe te laten om bij de vereiste systeemsnelheden (veelal tot 100 m/min) het water en ook de veelal aanwezige hoogkokende co-solventen (vereist voor een betrouwbaar en voorspelbaar inkjetgedrag) verwijderd te krijgen. Dit gebeurt middels warme lucht en/of NIR (near infrared) drogers (bv. van de firma adphos), al dan niet doorheen een 'verlengd' mediatraject binnen het systeem. Daarnaast vereist het bewerkstelligen van voldoende hechting van de beeldvormende inkten aan de ontvangstfolie (die deel zal uitmaken van de finale 'composiet'folie) het gebruik van een hechtingslaag (die op analoge of digitale (inkjet) wijze wordt opgebracht en dus ook weer gedroogd moeten worden!) en/of een coronabehandeling. Het alternatief is het gebruik van speciale, voorbehandelde substraten zoals deze ontwikkeld door onder meer Sihl (vermarkt onder de naam Artysio). FujiFilm maakt in zijn MJP20W/JetPress 540WV systeem (samen ontwikkeld met Miyakoshi) gebruik van zogenaamde 'EUCON'-technologie (Enhanced under-coating (corona + UV-drogende primer) en LED UV-droging onder stikstof (nitrogen) atmosfeer) om de nadelen van het gebruik van UV-drogende inkten tegen te gaan. Hierbij wordt ook gebruikt gemaakt van LED UV 'pinning' na de opdracht van elke individuele kleur voor een optimale beeldkwaliteit. Het lijkt erop dat met de aankondiging in het voorjaar van 2021 van het nieuwe op waterige inkjettechnologie gebaseerde JetPress FP 790 systeem de verdere vermarkting van het JetPress 540MV (die de laatste jaren trouwens enkel nog in Japan verkrijgbaar was) gestopt wordt. Mogelijkerwijze werd ook dit nieuwe systeem gedeeltelijk ontwikkeld samen met Miyakoshi, zie ook de specificatie van het nieuwe Miyakoshi MJP30AXF systeem in tabel 2. Een geheel aparte benadering binnen het veld van de waterige inkjettechnologie is deze van Landa Digital Printing, waarbij de inkten eerst gejetted worden op een speciaal daartoe ontwikkelde rubberdoek met een hydrofoob silicoonoppervlak vooraleer overgedragen te worden op het te bedrukken substraat (zgn. indirecte inkjetdruk). Reeds op Drupa 2016 werd de Landa W10 Nanographic Press aangekondigd op basis van Landa's zogenaamde 'nanographic printing'-technologie. Volgens de laatste gegevens zouden de eerste systemen in de loop van dit jaar in de markt komen. Merkwaardig genoeg is vandaag elke referentie naar deze pers op de webstek van Landa verdwenen. Wanneer hierover bevraagd naar aanleiding van de aankondiging van een nieuwe inktfabriek in Sittard (Nederland), wordt geantwoord dat enkel volledig vrijgegeven producten voortaan op de website van Landa Digital Printing worden vermeld. De Sapphire Evo (M & W) systemen van Uteco die samen met Kodak ((Ultra)Stream CIJ (continuous inkjet) technologie) werden ontwikkeld, worden gekenmerkt door een gebogen baanverloop van het substraat met het oog op een optimale controle hiervan. Deze benadering vindt men ook veelvuldig terug bij de vandaag beschikbare digitale etikettendruksystemen. Een buitenbeentje is het in Japan door Tritek samen met Kao ontwikkelde Roll - Jet FP systeem, waarbij vooral de speciale drogingsconfiguratie in het oog springt. De LunaJet inkten van Kao (die ook werden ingezet op het eerder aangekondigde FXIJ-1 Aqua systeem van Think Laboratory), maken gebruik van een nieuw hiertoe ontwikkelde pigment nano-dispersietechnologie (die o.m. een sterke kleurkracht toelaat bij een zeer lage opdracht). Heel wat systeemspelers zoals FujiFilm en Landa ontwikkelen ook hun eigen watergedragen inkjetinkten en (digitale) primers en overprint varnishes (OPV's), maar daarnaast bestaan er ook heel wat strategische samenwerkingsverbanden met chemiespelers zoals Kodak, Michelman, SunJet en Kao (moederbedrijf van Collins en Chimigraf), die soms samenhangen met de specifieke relatie die deze spelers hebben met bepaalde fabrikanten van inkjetkoppen (bv. Kao met Memjet). Deze spelers treden ook deels op los van de bestaande samenwerkingsverbanden. Dit is zeker het geval bij Michelman en SunJet. De producten van SunJet worden aangeboden onder de merknaam Amphora-FLEX. SunJet beschikt ook over zogenaamde 'hybride' (UV-drogende, watergedragen) inkten als deel van dit assortiment (Aquacure technologie). Daarnaast manifesteren ook Actega (deel van de Altana Holding), INX (deel van Sakata) en DuPont zich als ontwikkelaars/aanbieders van watergedragen inkjetinkten en (digitale) primers voor de flexibele verpakkingsmaterialen. Vermits de Altana Holding medeaandeelhouder (voor ongeveer 33%) is van Landa Digital Printing is het best mogelijk dat Actega (mede) de 'nanografische' inkten ontwikkelt van Landa. Bij Actega is er sprake van een totaalaanbod (inkten-primers-vernissen) onder de merknaam ACTDigi Jettable. Bij DuPont zullen de nieuw aangekondigde inkten deel uitmaken van het welbekende Artistri productportfolio, bij INX onder de merknaam WXKC Digital Inks. Ook Covestro biedt nu specifieke polymere grondstoffen aan voor deze applicatie. Het is te verwachten dat ook andere chemiespelers zich volop op deze verpakkingsmarkt zullen gaan richten. De laatste jaren is sprake van enorme inspanningen die door de leveranciers van flexibele verpakkingsmaterialen verricht worden om deze meer geschikt te maken voor recyclage. Dit betekent in de eerste plaats dat men streeft naar minder complexe tot bij voorkeur mono-materiaal 'composiet'folies. Om dit te bewerkstelligen is er sprake van de ontwikkeling van nieuwe deelfolies (bv. mono-oriented PE (MDOPE) of bi-oriented PE(BOPE)), ondermeer om het gebruik van PA (polyamide) en gemetalliseerde PET deelfolies tegen te gaan. Deze ontwikkelingen zullen ongetwijfeld ook de nodige vereisten stellen aan de gebruikte druktechnologische benadering (of deze nu analoog of digitaal is). Zo zal het te bedrukken oppervlak bij mono-materiaal PE/PP 'composiet'folies duidelijk minder polair zijn. Het is belangrijk dat bij de ontwikkeling van nieuwe systemen en inkten/primers voor het digitaal bedrukken van flexibele verpakkingsmaterialen hiermee volop rekening gehouden wordt.