Plastikinių puodelių spausdinimo mašina vs. popierinių puodelių spausdinimo mašina: pagrindiniai skirtumai

Medžiagos sudėtis ir pagrindo iššūkiai dėl Plastikinių puodelių spausdintuvė

PET plastikas ir polimeru dengtas popierius: struktūriniai ir cheminiai skirtumai

Spausdinimo mašinos plastikiniams puodeliams susiduria su gana specifinėmis problemomis, palyginti su tomis, kurios naudojamos popierinėms prekėms, nes skirtingi medžiagų tipai elgiasi visiškai skirtingai. Paimkime, pavyzdžiui, PET plastiką – jis turi labai lygią, neabsorbuojančią paviršių, kurio paviršiaus energija siekia apie 35–40 dinų/cm. Tai visiškai kitokia situacija nei polietilenu dengtame popieriuje, kuris iš tiesų sudarytas iš kelių sluoksnių, įskaitant celiuliozės pluoštus, sumaišytus su LDPE danga, apie 45–50 mikrometrų storio. Kadangi PET natūraliai atstumia vandenį, spausdinimui reikalingos specialios tirpikliais pagrįstos dažai, kad gerai priliptų. Popierius, kita vertus, puikiai tinka vandeniu pagrįstiems dažams, nes jo danga leidžia jiems įsiskverbti. Šis esminis skirtumas, kaip šios medžiagos sąveikauja su dažais, iš tikrųjų lemia daugumą inžinerinių sprendimų, priimamų projektuojant šiuolaikinę spausdinimo įrangą.

Dangalinių technologijų taikymas popierinėse puodeliuose ir paviršiaus energija plastikuose

Šiuolaikina įranga popieriniams puodeliams dažyti paprastai naudoja ekstruzijos būdu polietileną dangai nanesti temperatūroje nuo 180 iki 200 laipsnių Celsijaus, kas padeda sukurti svarbias drėgmei atsparias barjeras. Tačiau plastikiniams medžiagoms viskas vyksta kitaip. Dauguma plastikų sistemų priklauso nuo to, ką vadiname koronos apdorojimu, paprastai nuo 2 iki 4 kilovatų kvadratiniam metrui. Šis procesas padidina PET medžiagos paviršiaus energiją apie 40 procentų, užtikrindamas tinkamą spalvos prilipimą spausdinant. Be šio apdorojimo, paprastas PET rodo maždaug 25 procentais mažesnį sukibimą, remiantis standartiniais ASTM D3359-23 kryžminio brėžimo bandymais, į kuriuos visi remiasi. Todėl dauguma gamintojų vis tiek nusprendžia atlikti šį papildomą žingsnį prieš spausdinimą.

Medžiagų savybių poveikis spausdintų sluoksnių prilipimui ir ilgaamžiškumui

Medžiagų ilgaamžiškumo skirtumai išryškėja gana aiškiai. Spausdinimui naudojant UV šviesą plastikuje atsparumas trunka apie 50 pramoninių skalbimų ciklų, kol pasirodo dėvėjimosi požymiai, o popierius su biodegraduojamaisiais sluoksniais nuo trinties pažeidžiamas kur kas labiau. Remiantis FTA 2023 m. ataskaitos duomenimis apie flexografinių spaudų našumą, matomas apie 94 % rašalo perkėlimo efektyvumas dirbant su padengtu popieriumi, palyginti su tik 82 % įprastame plaste. Dėl šių sunkumų dauguma šiuolaikinės plastikinių puodelių spausdinimo įrangos yra aprūpinta integruotomis plazmos apdorojimo sistemomis arba koronos moduliais. Šios priemonės padeda išlaikyti aukštą spausdinimo kokybę nepaisant būdingų sunkumų, kuriuos sukelia spausdinimas ant plastikinių paviršių.

Plastikiniams ir popierinėms puodeliams skirtos spausdinimo technologijos

Flexografinis ir čiulpulinis spausdinimas Plastikinių puodelių spausdintuvė Sistemos

Dauguma šiandien naudojamos plastikinių puodelių spausdinimo įrangos remiasi arba fleksografinės, arba jetreklių technologija. Flekso sistemos yra pagrindinis pasirinkimas didelėms operacijoms, nes jos gerai veikia su įprastais plastikais, tokiais kaip polietilenas ir polipropilenas. Pagal praėjusiais metais paskelbtą informaciją iš „Packaging World“, šios mašinos gali pagaminti daugiau nei 1 200 puodelių kiekvieną minutę, todėl gamyklos jas labai mėgsta dideliems partijų rinkimams. Tuo tarpu pramoniniai jetreklių spausdinimo įrenginiai taip pat turi savo privalumų. Jie naudoja specialius piezoelektrinius spausdintuvų galvutes, kurios tiesiogiai ant puodelių sukuria ryškius, nuotraukų kokybės vaizdus. Be to, šie spausdintuvai leidžia kintamų duomenų spausdinimą, todėl įmonės gali lengvai vykdyti ribotas dizaino versijas savo marketingo kampanijoms.

Adaptacijos vandeniniams dažams ir dengtiems popieriaus pagrindams

Spausdinant ant popierinių puodelių reikia specialių koregavimų dėl jų porėtų, bet polimeru dengtų paviršių. Prieš spausdinant dauguma įrenginių naudoja preliminariojo dengimo vienetus, kurie padengia hermetikais, kad vandens pagrindu daržalai nepatektų į pluoštą. Tai yra tai, ką 2024 metų Tvaraus pakuotės pranešimas iš tiesų pabrėžia kaip gana svarbu kokybės kontrolei. Kalbant apie plastikinius puodelius, gamintojai susiduria su kitokiais iššūkiais. Jie paprastai naudoja sukibimo skatinimo medžiagas, nes plastikas natūraliai atmeta dažų prikibimą. Pastaruoju metu taip pat buvo pasiekta keletas įdomių pokyčių. Dabar egzistuoja hibridiniai dažai, kurie gerai atrodo tiek ant popieriaus, tiek ant plastiko medžiagų ir greitai neišblunka. Be to, šios naujesnės formulės sumažina kenksmingų VOC emisijų kiekį apie 18–22 procentais, palyginti su senesniais tirpikliais pagrįstais analogais. Tai logiška, kai įmonės nori šaresnių gamybos procesų, neaukojant spausdinimo kokybės.

Priežiūros ir džiovinimo mechanizmai: spausdinimo kokybės gerinimas

Paviršiaus paruošimas ir kietinimas žymiai skiriasi priklausomai nuo medžiagų:

• Plastikiniai puodeliai patiria korona sukiojimas (3,8 – 4,2 kW/m²), padidinant dyne lygmenį nuo 30–34 iki 40–44, užtikrinant patikimą rašalo sukibimą
• Popierinių puodelių aparatai naudoja infraraudonųjų spindulių džiovinimo tunelius (70–90 °C), kad išdžiovintų rašalus, nedeformuodami plonų sienelių
• UV-LED kietinimas sumažina energijos suvartojimą 37%dviejų pagrindų spausdinimo įrenginiuose (EcoPrint konsorciumas, 2023 m.)

Šie optimizuoti procesai leidžia plastikiniams puodeliams spausdinti mašinoms pasiekti brūkšninimo atsparumą virš 500 ciklų trinties bandymuose, tuo pačiu išlaikant FDA suderinamą saugą kontaktui su maistu popierinėse sistemose.

Dizaino lankstumas ir galimybės prekės ženklui individualiai projektuoti

Visą apvalkalą dengiantys paveikslėliai ant plastikinių puodelių priešingai nei prekės ženklo spauda ant popierinių puodelių

Plastikinių puodelių spausdinimo mašinos gali atlikti 360 laipsnių spausdinimą ant PET medžiagų, nes paviršius neįgeria rašalo, todėl vaizdai išlieka aštrūs ir nesitepa. Tačiau popieriniams puodeliams situacija yra sudėtingesnė. Spausdinimo įrenginiai turi dirbti su šiais polimeriniais dengtais paviršiais, kuriems išdžiūti reikia ilgesnio laiko, dėl ko jie yra apie 32 procentus lėtesni, kaip parodė FlexoTech tyrimas praėjusiais metais. Įmonėms, kurios nori, kad jų prekės ženklas išsiskirtų, plastikas tikrai tinka geriau. Visą paviršių apimančios spalvų tikslumas plastikiniuose puodeliuose išlaikomas apie 98 procentais visame paviršiuje, o popieriniai puodeliai pasiekia tik apie 76 procentus, kalbant apie dalinio spausdinimo darbus, kuriuos dažniausiai renkasi prekių ženklai.

Spausdinimo raiška, spalvų tikslumas ir pritaikymo galimybės

Dėkaties UV spalvotųjų medžiagų technologijai geriausios plastikinių puodelių spausdinimo mašinos gali kurti vaizdus apie 1200 dpi raiška, dėl ko galima sukurti blizgančius metalizuotus efektus ir sklandžias gradacijas, kurios ant popieriaus šiurkštaus paviršiaus veikia neefektyviai. Palyginti su popieriumi pagrįstomis sistemomis, naudojančiomis fleksografinį spausdinimą, jų raiška paprastai siekia apie 600 dpi, o spalvų diapazonas būna maždaug 18 procentų siauresnis, nes popierius sugeria daug rašalo. Tačiau šiuolaikiniai gamintojai tampa išradingesni. Šiuolaikinė plastiko spausdinimo įranga siūlo biologiškai skaidomas alternatyvas, kad būtų ekologiškesnė, tuo tarpu daugelis popieriaus sistemų pradėjo naudoti lazerines apdorojimo procedūras prieš spausdinimą, kad pagerintų rašalo prilipimą prie paviršių, kas, pagal naujausius tyrimus, padidina prilimantį gebėjimą beveik 40 procentų.

Vartotojų suvokimas: ekologinė žymėjimas kontra faktinė perdirbamos

Nors pagal „EcoPack“ 2023 m. ataskaitą apie 67 % žmonių mano, kad popieriniai puodeliai yra ekologiški, tikrovė yra visai kitokia. Iš kiekvienų 100 polimeriniais danga padengtų popierinių puodelių faktiškai perdirbama tik 12, o iš PET puodelių – apie 29 %. Tačiau pramonė bando kažką naujo. Daugelis tų, kurie valdo plastikinių puodelių spausdinimo įrangą, dabar savo produktuose naudoja QR kodus, kad klientai sužinotų, kas nutinka jiems išmetus tuos puodelius. Įmonės taip pat pastebėjo geresnius rezultatus – pasitikėjimas didėja apie 22 %, kai šie kodai paaiškina, kur galiausiai baigiasi produktai. Vis dėlto verta paminėti, kad išvaizda vis dar labai svarbi spontaniškoms pirkimo sprendimams priimti. Apie pusė visų impulsyvių pirkimų labai priklauso nuo to, kiek patraukliai kažkas atrodo iš pirmo žvilgsnio.

Gaminių efektyvumo, sąnaudų ir darnumo palyginimas

Gamybos greitis, našumas ir integravimo galimybės

Dėl rotacinių fleksografijos spausdinimo sistemų plastikinių puodelių spausdinimo mašinos gali pagaminti nuo 1 200 iki 1 500 puodelių kiekvieną minutę. Jos pranašesnės už popierines apie 25–30 procentų, nes plastikas gamybos metu elgiasi geriau. Popierines sistemos taip pat veikia dideliais greičiais, tačiau dirbant su dengtais medžiagomis reikia ypač atidžiai derinti, todėl jų našumas sumažėja iki apie 900–1 100 puodelių per minutę. Šiuolaikinės mašinos, galinčios apdoroti abiejų tipų puodelius, dabar aprūpintos integruotais robotiniais rankomis. Tokia konfigūracija sumažina laiką, reikalingą pakeisti medžiagas, apie keturiasdešimt procentų, todėl operacijos tampa žymiai lankstesnės – tai parodė 2023 m. paskelbtas tyrimas iš ScienceDirect.

Energijos suvartojimas ir anglies pėdsakas gaminant puodelius

Kalbant apie puodelių gamybą, plastikui iš tikrųjų reikia maždaug 40 procentų mažiau energijos lyginant su popieriniais gaminiais. Tačiau yra viena problema, kai žiūrime į anglies dvideginio emisijas. Pagal 2023 m. žurnale Journal of Cleaner Production paskelbtus tyrimus, plastikiniai puodeliai gamindami kiekvienam 1000 vnt. išskiria apie 2,1 kg CO2 ekvivalento, o popieriniai – 1,4 kg. Šios skirtumo priežastis daugiausia slypi būtent tame, kaip popierius apdorojamas prieš tampa puodeliais. Popieriui reikalingos energiją intensyviai naudojančios dangos, kurios taikomos gamybos metu, tuo tarpu plastiko aplinkosauginės problemos kyla dėl priklausomybės nuo iškastinio kuro jau nuo pat pradžių. Tačiau kai kurie gamintojai pradeda diegti saulės šilumos džiovinimo technologiją, kuri padeda sumažinti bendrą energijos suvartojimą maždaug 18 procentų, nepriklausomai nuo to, ar dirbama su plastiku, ar su popieriumi.

Išlaidų analizė didelėse apimtyse: plastikinių ir popierinių puodelių spausdinimo mašinos

Spausdinant popierines puodelius, kai apimtis siekia 10 milijonų vienetų, kaina yra 18 % didesnė nei plastikinių dėl:

• Vandeninių dažų džiovinimo infrastruktūros (papildoma 220–350 tūkst. USD)
• Polietileno danga nanesančių įrenginių, reikalaujančių 30 % didesnio techninio aptarnavimo
• Didesnių žaliavos nuostolių (6,2 % palyginti su 4,1 % plastikiniams)

Dviejų medžiagų sistemos vieneto kainą sumažina 12 %, veikdamos 60/40 popieriaus ir plastiko santykiu (ScienceDirect, 2023 m.)

Atsiskleidžiančios tendencijos: kompostuojamos dangos ir hibridinės medžiagos

2024 m. inovacijos apima:

• Popieriniuose puodeliuose polietileną 82 % pakeičiančias kompostuojamas sluoksnius, pagamintus iš PLA
• Hibridines PET-medžiagos kompozicijas, suteikiančias plastiko tvirtumą ir turinčias 50 % biologinės kilmės medžiagų
• UV-LED džiovinimą, pašalinantį 90 % tirpiklų emisijų

2023 m. gyvavimo ciklo analizė rodo, kad kitos kartos medžiagos iki 2026 m. galėtų sumažinti puodelių spausdinimo anglies pėdsaką 34 % dėka celiuliozės nanoplaušo stiprinimo ir dumblių pagrindu gaminamų dažiklių.

Rinkos lyderiai ir inovacijos dviejų tipų pagrindų spausdinime

ZHEJIANG GUANGCHUAN MACHINERY CO LTD: Kompleksinės plastikinių ir popierinių puodelių sprendimai

ZHEJIANG GUANGCHUAN MACHINERY CO LTD tapo pagrindiniu veikėju dvigubo pagrindo technologijose, kuriant hibridines sistemas, kurios vienoje platformoje sujungia PET ir polimeriniais sluoksniais padengtų popierinių puodelių gamybą. Įmonės sukurtas specialus purkštuko dizainas užtikrina apie 98 procentų medžiagos panaudojimą, nes jis geba automatiškai reguliuoti rašalo storį ir kietinimo temperatūrą priklausomai nuo būtinų sąlygų kiekvienam momentui, kaip nurodyta naujausiame 2024 metų Spausdinimo technologijų rinkos tyrimų pranešime. Tai išskiria šią sistemą ypač dėl to, kad žymiai sumažinamas varginantis spausdinimo galvučių keitimas, kuris anksčiau reikalavo daug laiko. Paruošimo trukmė sutrumpėja apie 40 procentų, o tai reiškia, kad gamybos linijos gali greičiau pradėti dirbti. Vidutinio dydžio gėrimų įmonėms tai kasmet sutaupo apie 32 metrinius tonas atliekų, palyginti su tradicinėmis metodikomis.

Atsirandančios dvigubo pagrindo puodelių spausdinimo mašinos ir ateities perspektyvos

Naujausi sistemos aprūpintos dirbtinio intelekto technologija, atpažįstančia skirtingas medžiagas, todėl jos gali automatiškai perjungtis tarp plastiko ir popieriaus be reikalo rankinio kalibravimo. Paimkime hibridines mašinas su UV LED džiovinimu – jos išdžiovina apie 27 procentais greičiau ant vašku padengto popieriaus, palyginti su senoviškėmis infraraudonųjų spindulių sistemomis, ir vis tiek pasiekia 1200 dpi rodiklius ant PET medžiagų. Pagal „Sustainable Packaging Forecast 2024“ tyrimą, kompostuojamos PLA dangos iki 2027 metų gali užimti apie 58 procentus popierinių puodelių rinkos. Dėl to gamintojai labai stengiasi kurti biologinės kilmės dažus, kurie gerai veikia tiek su polimerinėmis plėvelėmis, tiek su celiuliozės pluoštais. Pramonei reikia tokios lankstumo ir darnumo kombinacijos, nesumažinant gamybos greičio.

DUK

Kokie tipai dažų reikalingi spausdinimui ant PET plastiko ir polimeru dengto popieriaus?

PET plastikui reikalingi tirpikliais pagrįsti dažai dėl jo lygaus, neabsorbuojančio paviršiaus, o polimeru dengtam popieriui tinka vandeniu pagrįsti dažai.

Kaip koroninis apdorojimas veikia PET plastikinių puodelių spausdinimo mašiną?

Koroninis apdorojimas padidina PET plastiko paviršiaus energiją apie 40 %, dėl ko pagerėja rašalo prilipimas.

Ar plastikiniai puodeliai yra ekologiškesni nei popieriniai puodeliai?

Nors plastikiniams puodeliams pagaminti reikia mažiau energijos, jie išmeta daugiau CO2 nei popieriniai puodeliai. Tačiau tik 12 % polimeru dengtų popierinių puodelių perdirbama, palyginti su 29 % PET puodelių.