Zurück zur Tinte

Fertigungsautomation

Labeling - Bei der Bedruckung ihrer Getränkeflaschen verlassen sich Getränkeproduzenten zunehmend auf Inkjet-Drucker. Deren Druckbild zeigt einen starken Kontrast und lässt sich somit sehr gut erkennen. Leibinger bietet deshalb passende Druckverfahren dafür an.

07. Februar 2018
1Auf den Flaschenverschlüssen ist das Mindesthaltbarkeitsdatum mit weißer Tinte aufgedruckt. 2Der Continuous Inkjet-Drucker Jet3up Pro mit IP65 ist auch für staubige und nasse Produktionsumgebungen geignet. Bild: Paul Leibinger GmbH & Co. KG
Bild 1: Zurück zur Tinte (1Auf den Flaschenverschlüssen ist das Mindesthaltbarkeitsdatum mit weißer Tinte aufgedruckt. 2Der Continuous Inkjet-Drucker Jet3up Pro mit IP65 ist auch für staubige und nasse Produktionsumgebungen geignet. Bild: Paul Leibinger GmbH & Co. KG)

Für viele Hersteller ist die fachgerechte Bedruckung ihrer Produkte ein wichtiger Aspekt im Produktionsprozess. Flaschen aus Glas, Aluminium oder PET-Material bedrucken die Getränkehersteller in der laufenden Produktion direkt auf dem Flaschenhals.

Zusätzlich drucken sie oftmals die erforderlichen Kennzeichnungen auch auf den Verschlussdeckel auf. Obwohl diese zusätzliche Kennzeichnung auf Verschraubungen und Deckeln nicht überall gesetzlich gefordert ist, hilft das den Händlern, ihren Lagerbestand rechtzeitig auszutauschen.

Haben in der Vergangenheit noch viele Getränkehersteller die Lasertechnologie eingesetzt, um ihre Produkte zu kennzeichnen, so setzen sie seit einigen Jahren zunehmend auf die sogenannte Continuous Inkjet-Drucktechnologie (CIJ). Dieses Druckverfahren, wie es in Leibinger-Inkjet-Druckern zur Anwendung kommt, bietet im Gegensatz zum Laserdruckverfahren einen stärkeren Kontrast und ist daher auch von Produktverifikationssystemen wie Prüfkameras und auch für das menschliche Auge besser zu erkennen.

Bei der CIJ-Drucktechnologie tritt aus einer Düse unter Druck ein konstanter Tintenstrahl von wenigen Mikrometern Durchmesser aus, der unter Einwirkung von mechanischen Schwingungen, die von einem Oszillator erzeugt werden, in eine Folge von gleich großen Tropfen zerfällt.

Hochwertiger Aufdruck

Diese Tintentröpfchen werden bei Bedarf einzeln elektrostatisch mittels einer Ladeelektrode aufgeladen und erfahren anschließend über zwei Hochspannungsablenkplatten eine gewisse vertikale Ablenkung. Dadurch wird der einzelne Tropfen präzise an der gewünschten Position auf das Produkt aufgetragen, wodurch das eigentliche Schriftbild entsteht. So entsteht ein kontrastreicher und qualitativ hochwertiger Aufdruck.

Da die CIJ-Technologie einen kontinuierlichen Tintenstrahl erzeugt – auch wenn nicht gedruckt wird – bleibt die Frage, was mit den nicht benötigten Tintentropfen passiert? Diese werden gar nicht erst elektrisch aufgeladen, sondern direkt durch ein dünnes Fängerrohr dem Tintenkreislauf wieder zugeführt.

Ein großer Getränkeabfüller, der insgesamt zwölf Produktionsstätten in den USA unterhält, wurde auf diese Technologie aufmerksam. Er trat im Jahr 2014 mit der Anforderung, seine Getränkedosen und -flaschen mit weißer und schwarzer Tinte zu kennzeichnen, an Paul Leibinger heran. Dabei galt es, ein Mindesthaltbarkeitsdatum mit weißer Tinte seitlich auf die schwarzen Schraubverschlüsse der Getränkeflaschen aufzudrucken.

Hier überzeugte der Inkjet-Drucker des Herstellers durch den zuverlässigen Betrieb ohne Wartung oder Ausfallzeiten. Zurückzuführen ist das auf Features wie die automatische Tintenstrahlüberwachung und Tropfenabrissregelung sowie den Leibinger-Düsenverschluss Sealtronic. Das Fängerrohr für nicht benötigte Tintentropfen wird beim Abschalten des Druckers automatisch auf die Düse gefahren und erzeugt somit einen hermetisch abgeschlossenen, luftdichten Tintenkreislauf.

Eintrocknen ausgeschlossen

Ein Eintrocknen der Tinte im Druckkopf wird durch den Düsenverschluss Sealtronic auch bei längeren Produktionspausen verhindert – wie bei einem Füller mit aufgesetzter Verschlusskappe. So ist der Drucker jederzeit innerhalb kürzester Zeit einsatzbereit. Zudem ist der Inkjet-Drucker für die Dosenbedruckung mit Hochgeschwindigkeitsdruckschriften geeignet – er zeigt eine gute Druckqualität bei schnellen Durchlaufgeschwindigkeiten.

Bei Feldversuchen stellte sich zudem heraus, dass die Bedruckung auch mit schwarzer Tinte auf hellem Untergrund funktioniert. Je nach Ausstattung sind diese Drucker auch als geschützte Version (IP65) beziehungsweise als Pigmentdrucker (PI) ausgeführt. Dadurch können sie auch in staubiger oder nasser Umgebung, wie sie bei Lebensmittelherstellern oft herrschen, eingesetzt werden oder Produkte mit pigmentierten Tinten, zum Beispiel Weiß, kennzeichnen. Pigmentierte Tinten weisen einen starken Kontrast auf dunklen Untergründen und eine hohe Farbechtheit auf.

Eine Herausforderung bei diesem Kennzeichnungsprojekt war die Tatsache, dass die zu bedruckenden Flaschen und Dosen während des Transports auf dem Förderband immer einem gewissen Schlupf ausgesetzt sind. Somit stimmt deren Eigengeschwindigkeit nicht immer mit der Bandgeschwindigkeit überein, die normalerweise gemessen wird. In diesen Fällen ist die Geschwindigkeitsmessung durch einen externen Drehgeber zu ungenau, weil dieser lediglich die Bandgeschwindigkeit misst, nicht aber die direkte Produktgeschwindigkeit.

Ungleiche Geschwindigkeiten

Das kann im Ergebnis eine unvollständige oder verzerrte Beschriftung auf der Flasche oder Dose zur Folge haben. Um diesen Schwierigkeiten zu begegnen, besitzt der Drucker eine spezielle Softwarefunktion zur automatischen Erkennung der Produktgeschwindigkeit. Hierbei werden am Förderband zwei unmittelbar hintereinander angeordnete Lichtschranken montiert. Deren Sensoren erfassen die vorbeilaufenden Flaschen, sodass der Drucker daraus die Geschwindigkeit jeder einzelnen Flasche berechnen kann.

Der Druckkopf bedruckt die Flaschen unmittelbar hinter der zweiten Lichtschranke. So erfolgt der Aufdruck stets an der vorgesehenen Position, in der gewünschten Breite und in optimaler Qualität.

Da der Kunde von der Druckqualität der Leibinger-Inkjet-Drucker überzeugt war, wollte er diese auch in seine zentrale Anlagensteuerung integrieren, über die er seine restlichen Peripheriegeräte verwaltet und überwacht.

Soll beispielsweise ein anderer Produktcode auf das Produkt in einer bestimmten Produktionslinie aufgedruckt werden, kann der jeweilige Drucker von diesem zentralen Arbeitsplatz aus per Touchscreen angesteuert und programmiert werden, ohne dass sich der Anwender zu diesem Drucker begeben muss, um ihn manuell einzustellen. So entfällt das mühevolle Programmieren jedes einzelnen Druckers, wodurch sich menschliche Fehler auf ein Minimum reduzieren lassen.

Ebenso von Vorteil ist das automatische Aktualisieren und synchrone Übermitteln des Mindesthaltbarkeitsdatums auf alle Drucker am Wochenanfang. Diese Anforderung wurde realisiert, indem der Kunde für die Inkjet-Drucker ein spezielles Kommunikationsprotokoll erstellen ließ, welches die Schnittstelle zwischen der zentralen Managementsoftware und den restlichen Peripheriegeräten bildet.

Aufgrund der überzeugenden Druckqualität der CIJ-Drucker und des optimierten Produktionsprozesses durch die Integration in die zentrale Managementsoftware plant der nordamerikanische Getränkeproduzent in den kommenden Jahren sukzessive seine bestehenden Drucker auch in den restlichen Produktionsstätten durch neue Inkjet-Drucker vom Typ Jet3up zu ersetzen.

Erschienen in Ausgabe: 01/2018

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