Die Tiefdrucklinie, die wir letzten Winter umgestellt haben, hatte jahrelang lösemittelbasiert auf OPP bei komfortablen 220 m/min gedruckt. Die VOC-Genehmigung lief aus, die Anlage kaufte einen Eimer wasserbasierter Tiefdruckfarbe, und der erste Versuch dümpelte bei 90 m/min mit sichtbarer Sprenkelung dahin – noch bevor jemand zum Klebeband griff, und als es dann zum Einsatz kam, zog es das Druckbild sauber vom Film. Zwei Fehlschläge aus einer Entscheidung: Der Betrieb hatte den Wechsel als reinen Farbeinkauf behandelt. Die Lösemittel-Tiefdruckfarbe hatte still und leise zwei Dinge mitgeliefert, die auf der Rechnung nie separat auftauchten – eine feste Geschwindigkeit und eine Verankerung in der Filmoberfläche –, und ein wasserbasiertes System muss beides von Grund auf neu lernen.
Was das Lösemittel auf einer Tiefdrucklinie mitbrachte
Die Verankerung ist der Teil, dessen Verlust niemand erwartet. Eine lösemittelbasierte Tiefdruckfarbe liegt nicht einfach auf der Polyolefinfolie; sie greift die Oberfläche während des Trocknens an, erweicht die obersten Mikrometer, sodass das Harz mit dem Substrat interdiffundiert. Wenn das Lösemittel verdampft, ist die Farbe in die Folie eingeschweißt – deshalb verzeiht eine alte Lösemittellinie eine mittelmäßige Koronabehandlung.
Wasser greift nichts an. Auf BOPP, PET oder Nylon kann eine wasserbasierte Farbe nur an der Oberflächenenergie haften, die die Vorbehandlung hinterlassen hat. Damit wird die Verankerung zu zwei getrennten Problemen: wie gut die Folie an der Abwickelstation ankommt und wie benetzbar Ihr Harz tatsächlich ist. Auf die Folie kommen wir zurück, denn dort sind die meisten fehlgeschlagenen Versuche wirklich gestorben.
Die Geschwindigkeit ist der andere stille Kauf. Lösemittel verdampft; Wasser nicht. Die Verdampfungsenthalpie von Wasser liegt grammbezogen etwa fünfmal so hoch wie die der Ester und Ketone in einer konventionellen Tiefdruckfarbe. Um denselben Auftrag zu trocknen, braucht man also ein Vielfaches an Energie durch Zwischentrockner, die für Ethylacetat ausgelegt wurden. Der Trockner bestimmt nach einer Umstellung Ihre Meter pro Minute – nicht das Zellvolumen des Anilox-Äquivalents.
Bahngeschwindigkeit: Was Ihre Meter pro Minute wirklich entscheidet
Vier Dinge, ungefähr in der Reihenfolge, was ihre Änderung kostet.
- Farbviskosität, konstruktiv niedrig gehalten. Der Tiefdruck toleriert nur ein schmales Fenster, und das Bindemittel sollte ohne Verdicker-Krücke hineinpassen. YT-301 und YT-7012 werden beide mit 50 – 200 mPa·s geliefert, sodass eine Mahlbase bei Arbeitstfeststoffgehalt gemahlen und auf Druckkonsistenz verdünnt – nicht aufgebaut – werden kann.
- Trocknerökonomie. Erhöhen Sie die Zwischentrocknungstemperatur schrittweise (wir beginnen üblicherweise 10–15 °C über den Lösungsmittel-Sollwerten und nehmen sie zurück, sobald der Film nicht mehr rollt), prüfen Sie das Luftvolumen, bevor Sie die Farbe verantwortlich machen, und verkürzen Sie den nassen Weg zwischen dem letzten Trockner und der Kühlwalze.
- Auftragsdisziplin. Prüfen Sie, ob der Trockenfilm der Gravur entspricht. Ein wässriges Trägersystem trägt weniger Harz pro Volumeneinheit auf, als die meisten Betriebe annehmen – eine tiefere Zelle oder eine langsamere Linie ist also oft nur die Trocknungsrechnung, die früher kommt.
- Eine kleine Polaritätsbrücke, falls die Zulassung Spielraum lässt. 5–10 % eines mittelpolaren Co-Lösungsmittels bringen an einem feuchten Tag echte Verdunstungsgeschwindigkeit. Es verbraucht aber auch VOC-Budget, das oft der ganze Sinn der Umstellung ist – wir behandeln es daher als Inbetriebnahmehilfe mit Ablaufdatum, nicht als Dauerlösung.
Verankerung: drei Variablen, in Prüfreihenfolge
Prüfen Sie in dieser Reihenfolge, und Sie finden den Übeltäter an einem Nachmittag statt in einem Quartal.
Zuerst der Film. Messen Sie den Dyne-Wert am Abwickler, nicht nach dem Lieferantenzertifikat, und zwar an der ältesten Rolle im Lager. Korona-Behandlung lässt mit Zeit und Hitze nach: Folie, die den Treater mit 42 mN/m verlässt, kann sechs Wochen in einem heißen Lager liegen und mit 34 an der Presse ankommen – unter dem Wert, bei dem eine wässrige Farbe haftet. Rotation gegen das Alter des Bestands oder eine Primerstation behebt mehr “Tintenausfälle” als jeder Harzwechsel.
Zweitens das Harz. Wenn die Oberfläche stimmt, entscheidet die Benetzung zwischen Bestehen und Abrieb, und niedrigviskose Oberflächenspannungschemie verdient ihren Platz: YT-613, eine silikonmodifizierte aliphatische Dispersion, ist unsere spezielle Type für Griff auf PVC und PET bei gleichzeitig glattem, hochglänzendem und lichtechtem Film. Auf Papiersubstraten liefert der aromatische YT-301 den Glanz und die Dehnbarkeit direkt, und der kationische YT-7012 übernimmt die Flexbeständigkeit auf den Lagen, die gefalzt werden.
Drittens der Lackaufbau. Wird das Druckbild anschließend kaschiert oder gekocht, beurteilt man die Verankerung erst nach dem Aufbau, nicht davor: Beständigkeit gegen Alkohol- und Esterwischung entscheidet, ob das Muster den Klebstoff übersteht. Genau hier spielt der polycarbonatartige YT-5140 (40 ± 1 % Feststoff, über 50 Wischungen mit Alkohol) seinen Mehrpreis gegenüber einer Standardtype aus.
| Type | Chemie | Feststoff | Viskosität (25 °C, sofern nicht anders angegeben) | Aufgabe an der Linie |
|---|---|---|---|---|
| YT-301 | Anionisches aromatisches PUD | 35 ± 2% | 50 – 200 mPa·s | Hochglanz-Klarlackbindemittel, Tiefdruck auf Papier und Karton |
| YT-613 (TDS) | Silikonmodifiziertes aliphatisches PUD | 35 ± 1% | ≤ 300 mPa·s (30 °C) | Benetzung und Verankerung auf PVC- und PET-Folien |
| YT-7012 | Kationisches aliphatisches PUD | 30 ± 2% | 50 – 200 mPa·s | Flexible Überdrucklacke, vergilbungsfrei |
| YT-5140 | PUD auf Polycarbonatbasis | 40 ± 1% | ≤ 1,000 mPa·s (30 °C) | Alkohol- und esterbeständige Drucke für die Kaschierung |
Bewerten Sie es so, wie es der Weiterverarbeiter stromabwärts tun wird: Gitterschnitt-Haftung nach ASTM D3359 auf der bedruckten Bahn, dann Schälfestigkeit nach ASTM D1876 nach dem Kaschieren und vollständiger Aushärtung, gefolgt von 30 Minuten Kochen, falls der Beutel sterilisiert wird. Ein Muster, das den Gitterschnitt besteht und die Schälfestigkeit nach dem Kaschieren nicht erreicht, ist ein Aushärtungsproblem, kein Verankerungsproblem, und die Lösung liegt in der obigen Lackvariable, nicht in einer neuen Druckmaschine.
Wo der wasserbasierte Tiefdruck noch verliert
Seien Sie ehrlich zum Arbeitsbereich, bevor Sie die Umstellung nach oben verkaufen. Auf ungeprimertem BOPP sieht voll deckendes Schwarz bei hoher Bahngeschwindigkeit immer noch feuchter aus und rubbelt früher als das Lösemittel-Äquivalent; wir erreichen das mit einer Primerstation oder einem langsameren ersten Druckwerk, nicht mit Harz allein. Oberhalb von etwa 250 m/min wird die Heizkostenrechnung zwischen den Werken von einer Abstimmungsübung zum Investitionsprojekt. Und keine Chemie verzeiht eine feuchte Woche auf einem Trockner mit verstopftem Filter, denn das Einzige, was Wasser nicht beschleunigen kann, ist die Verdunstung.
Die vollständige Systembetrachtung (Rheologie, Schaumbildung und Entschäumerwahl auf der Flexoseite) finden Sie in unserem Leitfaden zur Schaumkontrolle in wasserbasierten Flexodruckfarben, und die oben genannten Typen gehören alle zu unserer wasserbasierten Polyurethan-Reihe für Lacke und Druckfarben. Wer den Vergleich sauber fahren will, findet auf der Anwendungsseite für wasserbasierte Druckfarben die Substrate, gegen die wir vorab testen.
Schicken Sie uns Ihre aktuelle Bahngeschwindigkeit, das Substrat und das Alter der Vorbehandlung, dann lassen Sie unseren Anwendungstechniker eine wasserbasierte Tiefdruckfarbe gegen Ihre eigene Lösemittelreferenz auf Ihrer Folie bewerten – inklusive Gitterschnitt und Peel-Test.
FAQ: Fragen aus der Druckerei
Können wir wasserbasierten Tiefdruck auf der bestehenden Lösemittelmaschine fahren, ohne etwas umzubauen?
Bei kurzen Versuchsläufen oft ja, mit reduzierter Geschwindigkeit, sofern zwischen den Farbwerken Restwärme verfügbar ist. Vor dem Versuch die Wasserlast berechnen (Gramm Bindemittel pro Quadratmeter mal Differenz zur latenten Verdampfungswärme) und gegen die Trocknerleistung stellen; eine Bahn, die 4 g/m² Ester verdampft hat, verdampft dieselbe Masse Wasser nicht bei gleicher Geschwindigkeit – und keine Harztype ändert diese Rechnung.
Unsere Haftung war an der Maschine in Ordnung und ist nach der Kaschierung durchgefallen. Woran liegt das?
Weil der Kaschierkleber einen unvollständig ausgehärteten wasserbasierten Film wieder aufweicht. Ester und Feuchtigkeit aus der Kleberschicht erweichen einen nass-in-trocken gedruckten wasserbasierten Druck, der nie die volle Zwischentrocknerwärme bekommen hat. Peel-Test nach vollständiger Aushärtung des Verbunds gemäß ASTM D1876 wiederholen, und falls er erst dann versagt, die Trocknung hochfahren oder die Deckschicht auf eine alkoholbeständige Type wie YT-5140.
Brauchen wir für die Umstellung neue Zylinder oder Kammern?
In der Regel nicht. Halten Sie die Farbe im engen Viskositätsfenster, in dem die oben genannten Typen geliefert werden – 50 – 200 mPa·s für schnelle Aufträge –, und lassen Sie Rakeldruck und Trocknereinstellungen die Trial-and-Error-Phase abfangen. Stahl zu kaufen, bevor der Dyne-Wert am Abwickler stimmt, ist der teuerste Reihenfolgefehler, den wir in einem Werk beobachtet haben.
