Affrontare le sfide tecniche e promuovere la sostenibilità nella stampa di packaging

Con l’inasprimento delle normative ambientali, l’aumento dei costi delle materie prime e le crescenti aspettative dei clienti, gli inchiostri base acqua sono tornati ad essere considerati un’alternativa affidabile e orientata al futuro rispetto alle tradizionali tecnologie base solvente. I progressi significativi nel controllo reologico, nell’efficienza dell’essiccazione e nel trattamento superficiale dei supporti oggi consentono di ottenere prestazioni di stampa elevate sia su film plastici che su carta – un tempo dominio esclusivo degli inchiostri a solvente.

Sfide tecniche e relative soluzioni

  1. Reologia dell’Inchiostro e Controllo del Processo. La costanza della qualità di stampa nei sistemi base acqua dipende dal controllo preciso di tre parametri connessi fra loro:
    • Viscosità – Influenzata dall’evaporazione e dalle forze di taglio, la viscosità degli inchiostri deve essere costantemente monitorata e regolata in automatico per mantenere una densità cromatica stabile e una forma del punto uniforme anche nelle lunghe tirature. Nelle macchine da stampa moderne i sistemi inline di controllo della viscosità sono ormai considerati componenti standard.
    • Temperatura – Gli inchiostri base acqua sono più sensibili alla temperatura rispetto ai base solvente; anche piccole variazioni possono alterare il comportamento di essiccazione e il peso del deposito, rendendo essenziale un controllo termico accurato per garantire la stesura uniforme.
    • Controllo del pH – Molti inchiostri base acqua impiegano ammine volatili per stabilizzare la solubilità delle resine. Le variazioni di pH possono causare formazione di schiuma, aumento della viscosità o galleggiamento dei pigmenti. I sistemi inline più aggiornati per la correzione del pH consentono di garantire, in automatico, stabilità a circuito chiuso.
  2. Il Controllo Meccanico della Formazione di Schiuma
    • I sistemi a base acqua tendono naturalmente a formare schiuma a causa dell’elevata tensione superficiale. Le ultime innovazioni nella de-aerazione meccanica, negli additivi antischiuma e nella riprogettazione dei sistemi di circolazione dell’inchiostro oggi consentono ai converter di riprodurre nitidamente tratti fini e fondi pieni privi di difetti anche stampando ad alte velocità.

Energia superficiale, trattamento inline e stampabilità su film

Mentre con gli inchiostri base acqua la carta viene bagnata con facilità, i film plastici come PE, PP e PET, che hanno una bassa energia superficiale, sono più sfidanti. Il trattamento corona inline è dunque diventato fondamentale perché aumenta l’energia superficiale e migliora l’adesione dell’inchiostro.

  • Nella stampa superficiale, l’adesione dell’inchiostro e la resistenza allo sfregamento dipendono molto dal livello di trattamento superficiale e dalle condizioni di post-essiccazione.
  • Nella stampa reverse (ad esempio per la laminazione), i sistemi base acqua oggi offrono – rispetto a molti sistemi a solvente – un’elevata trasparenza, meno odore e migliori prestazioni di adesione. I progressi delle resine poliuretaniche (PU) e acriliche consentono agli inchiostri in soluzione acquosa di raggiungere prestazioni un tempo possibili solo con prodotti a base di nitrocellulosa solvent-based (NC).

Efficienza di essiccazione e integrazione nella macchina da stampa

L’essiccazione rimane un fattore centrale nell’ingegnerizzazione di una macchina da stampa. Poiché l’acqua richiede più energia per evaporare rispetto ai solventi, i sistemi di essiccazione devono essere ottimizzati per gestire:

  • maggiore flusso d’aria,
  • zone di temperatura controllata,
  • tempi di permanenza più lunghi o sistemi combinati aria/infrarossi più efficienti.

I moderni sistemi di essiccazione ad alta efficienza energetica rispondono a queste esigenze utilizzando ventilatori a velocità variabile, sistemi di recupero del calore e ugelli ottimizzati – spesso con costi operativi complessivi inferiori rispetto agli ossidatori termici richiesti nelle linee a solvente.

Vantaggi economici e semplificazione operativa

Le aziende che adottano inchiostri base acqua conseguono vantaggi operativi ed economici significative grazie a:

  • Nessuna necessità di solventi costosi per la diluizione o la pulizia della macchina.
  • Eliminazione delle emissioni VOC, riducendo la pressione normativa.
  • Nessuna necessità di costosi sistemi di controllo dell’inquinamento come gli impianti di ossigenazione termica rigenerativa (RTO) o di recupero solvente.
  • Premi assicurativi inferiori grazie al minor rischio di incendio.
  • Costi inferiori di trasporto e stoccaggio, grazie all’assenza di pericoli nel movimentare inchiostri base acqua.
  • Migliore densità ottica nelle formulazioni di nuova generazione, con conseguente risparmio di inchiostro.
  • Recupero completo dell’acqua di processo tramite sistemi chiusi di filtrazione e lavaggio.

Tendenze dei materiali: sistemi di resine e pressioni sui costi

Con l’aumento dei prezzi e l’instabilità della fornitura di resine nitrocellulosiche (NC), i converter stanno cercando alternative più gestibili. I moderni sistemi poliuretanici e acrilici, fondamentali per inchiostri base acqua avanzati, offrono non solo maggiore stabilità dei prezzi, ma anche migliori prestazioni in termini di adesione, flessibilità e brillantezza.

Driver di sostenibilità: legislazione, eliminazione dei voc e future-proofing

La transizione verso inchiostri base acqua è fortemente accelerata dai cambiamenti legislativi europei e globali, mirati a:

  • ridurre le emissioni VOC,
  • limitare l’uso di solventi pericolosi,
  • eliminare gradualmente i materiali contenenti PFAS.

Gli inchiostri base acqua sono intrinsecamente privi (o con livelli estremamente bassi) di VOC. Questo consente ai converter di adeguare le proprie attività alle normative future senza dover investire nell’aggiornamento dei sistemi di abbattimento.

Tecnologie PFAS-free

Aziende come Follmann AG hanno sviluppato inchiostri base acqua privi di PFAS che soddisfano i requisiti stringenti del packaging flessibile attuale. Queste innovazioni aiutano i converter a soddisfare sia i requisiti normativi sia gli obiettivi di sostenibilità dei brand.

Salute, sicurezza e benessere degli operatori

Oltre ai benefici ambientali, gli inchiostri base acqua offrono vantaggi significativi sui posti di lavoro che:

  • non vengono sottoposti a pericolose emissioni di solventi.
  • sono privi di odori, e quindi più vivibili,
  • sono soggetti a un ridotto rischio di incendio, il che migliora la sicurezza complessiva,
  • gestiscono uno stoccaggio semplificato, senza necessità di magazzini antideflagranti,
  • sono soggetti a costi assicurativi ridotti grazie alla loro salubrità.

Questi fattori contribuiscono a migliorare la soddisfazione degli operatori e la fedeltà a un’industria a misura di lavoratore.

Conclusione: gli inchiostri a base acqua sono pronti per il futuro del converting

I progressi nella chimica, nei sistemi di essiccazione, nel trattamento dei supporti e nel controllo di processo hanno fatto degli inchiostri base acqua una soluzione affidabile e sempre più adottata per il packaging sia flessibile sia di carta. Grazie ai vantaggi procurati in termini di sostenibilità, riduzione dei costi operativi, maggiore sicurezza e conformità normativa, rappresentano per l’industria del converting una soluzione competitiva, conforme alle norme e orientata al futuro.