Workshop Deinking Digitaler Druckfarben


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gemeinsam mit dem Centre Technique du Papier
am 18. Oktober 2001 in Grenoble

(Anmerkung: Die Fakten in diesem Beitrag sind nach wie vor aktuell und zeigen, dass die Problematik unzureichend deinkbarer Inkjet- und Indigo-Drucke schon vor mehr als zehn Jahren erkannt, von den Herstellern aber nicht entsprechend aufgenommen wurde.)

Ob Fotokopierer, Laserdrucker oder Tintenstrahl – digitale Druckverfahren gewinnen an Bedeutung. Die Hersteller machen sich allerdings wenig Gedanken darüber, dass die mit digitalen Druckverfahrenen hergestellten Druckerzeugnisse von den Nutzern wie selbstverständlich ins Altpapier gegeben werden. Dort richten fast alle dieser Produkte im Altpapier eher Schaden an - sie dürften nicht ins grafische Altpapier gelangen, weil sich die verwendeten Druckfarbensysteme nicht oder nur schlecht entfernen lassen.

INGEDE und CTP haben die Hersteller der wichtigsten Digitaldruckmaschinen zu einem gemeinsamen Workshop nach Grenoble eingeladen. Leider sahen die meisten Unternehmen keine Notwendigkeit für einen derartigen Erfahrungsaustausch.

Labor CTP

Abbildung: Yves Vernac (oben Mitte) erläutert interessierten Besuchern die Einrichtungen des CTP, darunter eine neue Labor-Flotationszelle (unten).

Flotationszelle

Abbildung: Die Kaffeepause bietet Gelegenheit, die Diskussion über die Vorträge fortzusetzen (unten).

Lobby

Was sind Digitaldrucke?

Schon bei konventionellen Druckverfahren wird heute eine Fülle von Daten elektronisch und digital aufbereitet und gespeichert. Der letzte Schritt beinhaltet jedoch in der Regel einen Systemsprung: Eine Druckvorlage wird über einen Belichter auf einen Film ausgegeben, auf dem die eigentliche Druckplatte basiert, oder es wird direkt auf die Druckplatte oder den Druckzylinder belichtet. In jedem Fall ist das Druckprodukt für eine größere (Teil-)Auflage gleich, Änderungen oder Aktualisierungen wie etwa bei einer Tageszeitung erfordern einen Plattenwechsel.

Bei digitalen Druckverfahren, wie sie seit etwa 1993 eingesetzt werden, gelangen digitale Daten direkt in das Ausgabegerät. Außerhalb dieses Geräts ist keine Vorbereitung einer Druckform nötig. Außerdem können sich die Daten mit jedem Druckvorgang, mit jedem neuen bedruckten Papier ändern (online-Aktualisierung möglich).

Digitale Druckverfahren werden eingesetzt bei Druckereien und Endverbrauchern:

Verschiedene Unternehmen schätzen den Papierverbrauch für digitale Druckverfahren unterschiedlich ein, Paul Piette und Véronique Morin (CTP) fassen diverse Schätzungen zusammen zu einem Verbrauch von 8 Millionen Tonnen weltweit für 2000.

Toner für Kopierer und LaserdruckerGerd Goldmann

(Gerd Goldmann, Océ Printing Systems, Poing)

Bei der Elektrofotografie wird auf eine rotierenden Trommel, die eine fotoleitende Schicht trägt, ein elektronisches Bild in Form unterschiedlicher Ladungen übertragen.

Was ist Toner? Ein feinverteiltes Pigmentpulver, mit dem das latente elektrostatische Bild auf einem fotoleitenden Material sichtbar gemacht wird. Toner besteht aus einem Basisharz und einem Färbemittel, die modifiziert werden mit Additiven, die als Prozesshilfsmittel dienen sowie Qualität, Kosten und funktionale Eigenschaften optimieren. Wichtiger Schritt bei der Herstellung ist die Entfenung aller Partikel unter 5 µm Durchmesser (lungengängig!).

Der entscheidende Schritt bei einem Toner-Druckverfahren ist die Fixierung. Durch zugeführte Wärme verbindet sich der Toner mit dem Papier oder anderen Substraten. Das Ergebnis hängt von der Genauigkeit der Temperatur ab - bei etwa 120 °C werden die Partikel weich und klebrig, bei etwa 135 °C beginnen sie zu glänzen, schmelzen aber noch nicht zusammen. Bei etwa 150 °C schmelzen die Partikel und "verlaufen" auf der Oberfläche. Oberhalb von 160 °C dringt der Toner in das Papier ein (anfeuchten; unerwünscht).

Damit eine ausreichende Fixierung gewährleistet ist, muss der Toner innerhalb kürzester Zeit erhitzt werden. Besonders bei Hochgeschwindigkeitsdruckern ist für die Hersteller eines der Hauptprobleme, Toner mit einer entsprechend guten Adhäsion auszustatten. Je geringer jedoch die Adhäsion ist, desto leichter lässt sich der Toner beim Papierrecycling wieder entfernen. "In der Vergangenheit", räumt Goldmann ein, "haben wie nie über das Thema Deinking nachgedacht". Das soll sich ändern - Goldmann ist grundsätzlich bereit, seine Expertise in eine noch zu gründende Arbeitsgruppe aus Vertretern von Papierherstellern und Digitaldruck-Herstellern einzubringen.

Scitex-TechnikMathieu

(Laurent Mathieu, Scitex Digital Printing, Paris, Frankreich)

Etwa 44 Prozent aller Direktwerbesendungen wandern ungeöffnet in den Papierkorb - eineinhalb Bäume werden pro Kopf und Jahr nur für Direktwerbung verbraucht.

Die Kraft der Farben: Farbe erhöht die Aufmerksamkeit um 50-70 Prozent, erhöht die Wiedererkennung und verbessert die Motivation um bis zu 80 Prozent. Fehler lassen sich auf weniger als die Hälfte reduzieren, Verkäufe annähernd verdoppeln.

Personalisierung erhöht die Zahl der Antworten auf Direktwerbesendungen von zwei auf knapp 40 Prozent. Scitex entwickelt Hochgeschwindigkeits-Drucksysteme für den Farbdruck und addressiert vorwiegend den Markt für Direktwerbung, Kontoauszüge und Rechnungen. Die Tintenstrahldrucker arbeiten mit Düsen, deren Löcher etwa 1/3 des Durchmessers eines menschlichen Haares betragen. Mit zwei nebeneinander geschalteten 9-Zoll-Druckköpfen lassen sich Endlosformulare (Rollenpapier) verarbeiten. Die Druckqualität erreicht die anderer digitaler Verfahren nicht, dafür liegen die Kosten erheblich niedriger. Die Qualität reicht für alltägliche Anwendungen wie Handbücher, Anzeigenseiten oder Werbegutscheine aus, die Gesamtkosten pro Seite sind vergleichsweise gering.

Digitaldruck bei ZeitungenLanguillat

(Éric Languillat, IFRA, Darmstadt)

Microsoft prophezeit: Im Jahr 2018 publizieren die großen Zeitungsverlage ihre letzten Ausgaben auf Papier und stellen komplett auf elektronischen Vertrieb um.

In London arbeitet seit 2001 die erste digitale Druckmaschine für Zeitungen, die auch aussehen wie Zeitungen (gleiches Format, annähernd gleiches Papier). Hier wird u. a. die Neue Zürcher Zeitung gedruckt, die so Leser in London schon morgens am Kiosk angeboten werden kann (wäre bei konventionellem Vertrieb kaum zu schaffen). Die notwendigen Daten werden digital übertragen und können praktisch zeitgleich wie am Original-Erscheinungsort realisiert werden.

Der digitale Zeitungsdruck erlaubt eine Reihe von Zukunftsvisionen: Die Heimatzeitung pünktlich auch in weiter Ferne - gleich ob auf Geschäftsreise oder im Urlaub: Über ein Menü könnte man an speziellen Terminals, die an Flughäfen oder in Hotels möglicherweise auch von Druckmaschinen-Herstellern betrieben werden, seine passende Zeitung auswählen, die an ein zentrales Datennetz angeschlossen ist. Die Zeitung wird ausgedruckt, die Kosten über Kreditkarte abgebucht. Abonnenten können sich mit einer Chipkarte identifizieren und so Preisvorteile erhalten. Ein solches Modell ist das "Xerox Newspaper Network". Der Vorteil für die Zeitungen: Die Investitionskosten sind nahezu Null, Nachteil: Preis pro Exemplar relativ hoch.

Wie das Recycling solcher Produkte aussehen könnte, ist völlig unklar. Bisher lassen sich weder die einzusetzenden Druckverfahren abschätzen noch Systeme der Erfassung.

Papierrecycling: Daten und SammelsystemeDr. Erwin Krauthauf

(Dr. Erwin Krauthauf, Haindl Papier, Schongau; Vorsitzender der INGEDE)

Immer mehr Altpapier wird erfasst, immer mehr Papier wird recycelt. Im Jahr 2000 wurden in Europa 10,6 Millionen Tonnen Zeitungsdruckpapier produziert, dafür wurden 7 Millionen Tonnen Altpapier eingesetzt. Dies entspricht einem durchschnittlichen Altpapiereinsatz von 66 Prozent (in Deutschland: 117 Prozent - für eine Tonne neuen Papiers muss wegen der Verluste bei Sortierung und Reinigung mehr als eine Tonne Altpapier eingesetzt werden).

Bei anderen grafischen Papieren (beispielsweise für Zeitschriften, Illustrierte, Werbung) sehen die Zahlen noch anders aus: Die Produktion betrug insgesamt 35 Millionen Tonnen, eingesetzt wurden lediglich 2,7 Millionen Tonnen Altpapier, dies entspricht einem europaweiten Durchschnitt von 7,6 Prozent. Hier liegt das Potenzial für eine Steigerung des Altpapiereinsatzes auch in Zukunft!

Im Oktober haben die in der Arbeitsgemeinschaft Grafische Papiere (AGRAPA) zusammengeschlossenen Mitglieder der Papierkette gegenüber dem Bundesumweltminister eine Selbstverpflichtung für eine Rücknahme und Verwertung gebrauchter grafischer Papiere abgegeben. Im Rahmen dieser Selbstverpflichtung sollte u. a. untersucht werden, wie eine Altpapiererfassung effektiv und kostengünstig erfolgen kann.

In fünf Modellversuchen wurden unterschiedliche Erfassungssysteme untersucht. Dabei zeigte sich ein Erfassungspotential von 50-60 Kilogramm Altpapier pro Einwohner und Jahr; die Mengen liegen umso höher, je lockerer die Bebauung ist. Die höchsten Erfassungsquoten wurden mit 66 bzw. 74 Prozent mit Depotcontainern erreicht. Die Kosten einer Monotonne (Holsystem) lagen deutlich über den Kosten für das Bringsystem mit Depotcontainern. Letzteres hat auch eine hohe Akzeptanz bei den Bürgern, was bedeutet, dass die Zahl der Fehlwürfe sehr gering sein kann, was die Sortierkosten niedrig hält. Gute Öffentlichkeitsarbeit hilft, die Sortierkosten auf weniger als die Hälfte des Ausgangszustands zu verringern.

Bei der Umstellung von einer gemeinsamen Erfassung von grafischem Papier (Zeitungen, Zeitschriften) mit Wellpappenkarton (Verpackungskartons) hin zu einer getrennten Erfassung ergaben sich bei den Versuchen eine Reihe von Vorteilen für die grafische Altpapierfraktion:

Bruno CarréDeinkbarkeit von Digitaldrucken: Tonerbedruckte Papiere (Indigo, Xeikon, Océ), Tintenstrahldrucke, Elcografie-Drucke etc.

(Bruno Carré, CTP, Grenoble)

Erstmals wurde systematisch zusammengestellt, wie sich verschiedene digitale Druckverfahren auf den Deinkingprozess auswirken.

Überraschend groß sind die Unterschiede zwischen den einzelnen Verfahren, die derzeit angeboten werden. Besonders schlecht schnitten Flüssigtoner-Verfahren wie das von Indigo ab: Die Maschinen sind als Bogenmaschinen konzipiert, die mit so genannter Electro-Ink (spezieller Farbe von Indigo), drucken und schnell trocknen. Der Toner wird von einer Trommel auf das elektrostatisch aufgeladene Papier übertragen und dort als Polymerfilm fixiert. Die hierbei gebildeten Filme ergeben beim Auflösen der bedruckten Papiere große, aber sehr weiche Partikel. Diese Partikel lassen sich weder durch die gängigen Siebe entfernen noch bei der Flotation, dem Verfahren, mit dem herkömmliche Druckfarben von den Papierfasern getrennt werden. Das Resultat sind große, deutlich sichtbare Schmutzpunkte im recycelten Papier. "Dies ist wirklich eine Gefahr für die Deinkingindustrie", stellte Carré fest. Auch die mittlerweile dritte Generation der verwendeten Farben sei in Sachen Deinkbarkeit nicht akzeptabel.

CTP-IndigoCTP-Indigo

Abbildungen: Flüssigtoner-Rückstände in verschiedenen Stadien der Altpapieraufbereitung (links) können mit gängigen Verfahren nicht ausreichend entfernt werden (rechts).

Besser verhalten sich Trockentoner, wie sie von Xeikon und Xerox für den digitalen Vierfarbdruck eingesetzt werden. Die Helligkeit und die verbleibende Menge an Druckfarben sind gering genug, dass die Deinkbarkeit als gut bewertet werden könnte. Allerdings liegt die Anzahl der Schmutzpunkte immer noch deutlich zu hoch – sie ist zwar geringer als bei anderen digitalen Druckverfahren, aber zehn bis hundert Mal höher als bei Versuchen mit konventionellem Büroaltpapier. "Zu hoch", urteilt Carré, ein zusätzlicher Dispersionsschritt in der Papierfabrik sei nötig, um befriedigende Ergebnisse zu erzielen. Unterschiede in der Bewertung einzelner Verfahren ergäben sich vor allem durch unterschiedliche Fixiertemperaturen und Kopiergeschwindigkeiten.

Positiv bewertet wurde von Carré die Deinkbarkeit digital gedruckter Zeitungen, die elektrofotografisch mit Trockentoner nach einem von Océ entwickelten Verfahren hergestellt wurden. Die nach der Altpapieraufbereitung resultierende Helligkeit ist nach ersten Versuchen sogar besser als die konventionell im Offsetdruck hergestellter Zeitungen. Verantwortlich dafür ist möglicherweise auch hier die gewählte Fixiertemperatur zusammen mit der Druckgeschwindigkeit. Einen Einfluss könnte auch die Zusammensetzung des Toners haben, Untersuchungen hierüber liegen jedoch noch nicht vor.

Untersuchungsergebnisse

Abbildung: Untersuchungen von Proben mit dem Océ-Trockentoner-Verfahren digital gedruckter Zeitungen. "Pulper" zeigt die intensive Färbung vor dem Deinken, "Flotation" nach der Druckfarbenentfernung, die in diesem Fall zufriedenstellend verläuft.

Tintenstrahldrucke lassen sich kaum entfärben

Unterschiedlich fiel die Deinkbarkeit von Tintenstrahldrucken (Inkjet) aus. Schwarze Tinten enthalten zunehmend feinst verteilte Pigmente, die weder deinkt noch entfärbt werden können. Schon zehn Prozent mit solcher Tinte erstellter Druckprodukte im Altpapier können ein Deinking unmöglich machen. Unter den derzeit angebotenen farbstoffhaltigen schwarzen Tinten können nur einige zufriedenstellend entfärbt werden. Gelbe und blaue Tinten lassen sich überhaupt nicht entfärben – sie hinterlassen einen gleichmäßigen Farbstich im Altpapierstoff.

 


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