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Inchiostri da stampa: che influenza hanno sul riciclo degli imballaggi?
31.08.2023 |
Birgit Brüggehofe |
Natura & ambiente Stampa e bassa migrazione - sono sufficienti?
Abbastanza. Sulla base di specifiche che erano in vigore molto prima che i cassonetti della carta venissero introdotti, esistono severi requisiti di legge per la produzione di imballaggi per alimenti che garantiscano che nessuna sostanza venga trasferita agli alimenti confezionati (migrazione), riconoscibile dall'odore o dal sapore. Purtroppo, fino a poco tempo fa la regola generale era spesso: più robusto è l'inchiostro di stampa utilizzato, minore è il rischio di migrazione - ma più difficile è rimuovere tali inchiostri dal substrato durante il riciclaggio. Nel frattempo, si esige molto di più, perché quanto più una confezione è riciclabile nel complesso, tanto più favorevole è il suo bilancio ambientale e delle risorse.
Piccolo ABC dei processi di stampa: quali colori utilizza la stampa sugli imballaggi?
Mostrami con cosa stampi e ti dirò quanto produci in modo sostenibile. A seconda del tipo di imballaggio, ma anche della grandezza della tiratura, vengono utilizzati inchiostri e finiture di stampa specifici, dagli inchiostri per la stampa digitale a quelli per la stampa offset e flessografica, a base di solventi o acqua o come inchiostro per la stampa UV. Hai bisogno di imballaggi in quantità medio-piccole? La stampa digitale a getto d'inchiostro produce stampe ad alta risoluzione fin dalla prima tiratura; le singole immagini di stampa e le personalizzazioni possono essere prodotte in quantità precise, fino a strutture di legno realistiche in 3D.
Gli inchiostri digitali? Disponibili in CMYK, esacromia e in colori speciali come il bianco - a base d'acqua o a base d'acqua con polimeri (in alternativa alle soluzioni di polimerizzazione UV). Inoltre, gli inchiostri digitali - ad esempio per l'industria alimentare - possono essere progettati in base alle esigenze del cliente, ad esempio per soddisfare le specifiche per il contatto indiretto con gli alimenti (attraverso l'interno di pellicole, ecc.). Nel frattempo, oltre alle normative nazionali, le regole dell’americana Food and Drug Administration (FDA) stanno diventando sempre più una linea guida per gli inchiostri da stampa digitale. Come si stampa con i moderni inchiostri per la stampa digitale? Senza odori fastidiosi, direttamente senza pretrattamento e senza polimerizzazione UV! Le proprietà dell'inchiostro possono essere controllate, dal tempo di essiccazione sul substrato alla disinchiostrabilità sulle superfici della carta. In crescita anche lo sviluppo di pigmenti propri da materie prime rinnovabili.
Stampa offset di imballaggi: cosa è tipico degli inchiostri offset?
Potremmo descrivere gli inchiostri offset inconfondibilmente viscosi - solo così è possibile trasportarli con successo sui rulli di questo processo di stampa indiretta. Gli inchiostri per la stampa offset sono costituiti da pigmenti, leganti e additivi, con composizioni diverse a seconda del supporto.
La stampa offset di alta qualità è caratterizzata da una riproduzione nitida dei caratteri e dalla possibilità di stampare in colori speciali e in grandi formati
L'offset è conveniente solo nelle grandi tirature, dove raggiunge il suo massimo risultato. Un esempio è il nuovo processo Electron - Beam - Offset (EB-Offset), in cui le radiazioni stimolano i componenti dell'inchiostro a legarsi. Gli inchiostri EB a bassa migrazione, privi di solventi e plastificanti e senza fotoiniziatori, sono perfetti per i prodotti alimentari e farmaceutici e si asciugano rapidamente, aderiscono a carta e film plastici come PVC, PE, PP e molti altri (con un pretrattamento di stampa, se necessario) con elevata brillantezza e intensità di colore, e possono essere rivestiti e laminati. Ma non è tutto cosí semplice: i contenitori non aperti possono essere conservati per un massimo di sei mesi - al fresco, all'asciutto e al riparo dalla luce.
Adesione e incollaggio di successo: inchiostro e substrato
La stampa offset stampa in piano, la stampa flessografica in alto: ciò che deve essere stampato sporge dalla lastra di stampa in polimero elastico. Scatole di cartone, etichette o imballaggi flessibili sono tra i classici candidati per la stampa flessografica. Su materiali assorbenti come il cartone ondulato, la stampa flessografica si distingue per l'elevata retinatura, l'eccellente brillantezza dei colori, gli inchiostri a base d'acqua e le sfumature di colore più fini.
Indipendentemente dal processo di stampa - flexo, offset o digitale - il substrato e gli inchiostri devono armonizzarsi con precisione. Ad esempio, per aderire in modo affidabile alla plastica, gli inchiostri sono formulati in modo tale da poter essere utilizzati per stampare direttamente ABS, policarbonato (PC), PMMA o poliestere senza pretrattamento. Altre materie plastiche, come la poliammide (PA) che assorbe acqua, il polipropilene (PP) idrorepellente o il polietilene (PE), devono essere pretrattate prima della stampa, ad esempio mediante corona, scarica elettrica parziale, spruzzatura, ecc.
- Corona, una scarica elettrica parziale che spacca la superficie.
- Primer, promotore di adesione liquido che migliora l'adesione.
- Etanolo, rimuove il liquido dalla plastica per un breve periodo di tempo.
In questo modo si aprono le superfici per un breve periodo di tempo per la stampa con elevate proprietà di adesione.
Inchiostri UV: asciugano rapidamente e polimerizzano a fondo!
La stampa su cartone ondulato è meno complicata perché di solito sono sufficienti inchiostri ecologici ad asciugatura rapida, privi di solventi, senza ingredienti tossici e realizzati con pigmenti organici. Ciò significa che non vengono prodotti rifiuti pericolosi durante la lavorazione della carta di recupero. Sembra più sostenibile vero? Lo è. Tuttavia, l'industria alimentare non può fare a meno di imballaggi in plastica e pellicola: per evitare la migrazione dei componenti dell'inchiostro a piccole molecole sono necessarie barriere nella lavorazione delle pellicole ma soprattutto inchiostri a bassa migrazione che si asciugano e polimerizzano rapidamente.
Se i solventi evaporano completamente durante l'essiccazione, non ci sono problemi di migrazione. Un caso particolare, tuttavia, è rappresentato dagli inchiostri e dalle vernici a polimerizzazione UV che, per ridurre al minimo la migrazione, devono polimerizzare sotto i raggi UV per formare una pellicola d'inchiostro resistente. I leganti altamente reattivi (anche non reattivi ai raggi UV) garantiscono la completa reticolazione di tutti i componenti dell'inchiostro. Ma allora viene da chiedersi: come si fa a separare di nuovo i contenuti reticolati nel riciclaggio?
Riciclare gli imballaggi in plastica: cosa succede?
Dopo tutto il riciclaggio è innanzitutto separazione! Le percentuali di riciclaggio richieste, in particolare per la plastica, sono in costante aumento. La selezione e il riciclaggio degli imballaggi multistrato, come quelli compositi o le pellicole multistrato, in base al materiale, sta diventando una sfida. Magneti, schermi e scansioni a infrarossi fanno il lavoro, ma solo in seguito si procede al ritrattamento. Alcune plastiche devono essere separate da plastiche miste o composite, trasformate in rigranulati e triturate in scaglie, ad esempio per nuovi imballaggi.
Dove mettere l'inchiostro? Disinchiostrazione
Dove mettere gli inchiostri da stampa nella carta da macero e nel cartone da imballaggio? Se non si vuole una carta riciclata di colore grigio naturale, è necessario estrarli tramite la disinchiostrazione: a tal fine, la carta o il cartone stampati vengono sminuzzati meccanicamente e, con l'aggiunta di acqua, trasformati in una pasta di carta da macero pronta per la cosiddetta flottazione. A questo punto si aggiungono sostanze chimiche, come
- agente complessante
- soda caustica
- tensioattivi
- perossido di idrogeno
Il risultato dopo la disinchiostrazione e, se necessario, lo sbiancamento è una carta attraente e cartone ondulato riciclato. Gli inchiostri di stampa dissolti, tuttavia, producono rifiuti contaminati.
Quale materiale è adatto alla disinchiostrazione?
Il metodo Ingede 11 (Ingede, Internationale Forschungsgemeinschaft De-inking-Technik e.V.) valuta la riciclabilità di un prodotto stampato secondo le norme DIN Spec 55700 e ISO 21993. Un campione di substrato viene utilizzato per verificare il comportamento del materiale stampato durante la disinchiostrazione. Uno standard per garantire che venga sempre utilizzata la tecnologia ottimale per separare le fibre della carta e gli inchiostri. La disinchiostrazione funziona solo se gli inchiostri, come le sostanze chimiche utilizzate, sono idrofobici, cioè idrorepellenti. Come nel caso degli inchiostri offset, i cui prodotti costituiscono gran parte dei prodotti stampati, mentre le finiture come le vernici o persino alcuni inchiostri digitali resistono alla disinchiostrazione, lo stesso vale per gli inchiostri UV fortemente reticolati di cui sopra, che sono praticamente impossibili da lavare - ma i produttori di inchiostri stanno lavorando anche su questo.
Che ruolo hanno gli inchiostri da stampa nel riciclo delle pellicole di plastica?
Come la carta stampata, anche le pellicole di plastica stampate rientrano nel ciclo del valore. Dal 2019, l'iniziativa PrintCYC (Printed Films for Mechanical Recycling project initiative), di cui fanno parte i principali produttori di macchine e inchiostri da stampa lungo la catena del valore, sta esaminando il ruolo degli inchiostri da stampa nella riciclabilità di varie pellicole di plastica o pellicole da imballaggio a base di poliolefine. La risposta: l'influenza degli inchiostri da stampa sui processi di riciclaggio, sulla qualità dei rigranulati e sulla loro lavorabilità è immensa! I test industriali hanno dimostrato che i pigmenti colorati organici e inorganici della stampa flessografica e rotocalco possono essere riciclati così bene che i riciclati ottenuti reggono il confronto con i nuovi prodotti. All'inizio del progetto, l'iniziativa ha prodotto campioni di pellicola e imballaggi in PP e PE, più della metà dei quali proveniva da fonti riciclate post-industriali.
L'indagine sui leganti NC (nitrocellulosa), PU (poliuretano) e PVB (polivinilbutirrale) ha rivelato che, essendo estremamente resistente alle temperature, il PU è la scelta migliore quando si tratta di riciclaggio meccanico senza disinchiostrazione.
In che modo i pigmenti influenzano la riciclabilità delle pellicole di imballaggio stampate?
Con i pigmenti inorganici, la questione sembrava chiara: generalmente stabili alla temperatura, potevano essere riciclati senza decomporsi. Ma come reagirebbero i pigmenti organici azoici, come i classici pigmenti rossi e gialli per la stampa rotocalco e flessografica, sensibili alla temperatura, scomponendosi in singoli componenti critici? Il risultato è stato entusiasmante: entrambi i tipi di pigmenti hanno ottenuto una buona riciclabilità e riciclati di PP inodore, senza difetti e con colori stabili. In una prima fase, le pellicole PP orientate biassialmente (BOPP) sono state stampate con inchiostro a base di nitrocellulosa (NC), ma la qualità del riciclato non era ancora soddisfacente in termini di colore, odore e lavorabilità. Sono state quindi testate formulazioni di inchiostro alternative per la stampa su film di BOPP e polietilene a bassa densità (LDPE).
Nella fase 2, sono passati a un sistema di inchiostri a base di poliuretano (PU) per la stampa flessografica. Si sono registrati miglioramenti significativi nel processo di riciclo meccanico, resistenza alle alte temperature degli inchiostri a oltre 240°C, assenza di sottoprodotti volatili, assenza di degassamento e assenza di odori. I riciclati hanno ottenuto proprietà di stabilità del colore. Anche il bilancio ambientale è stato impressionante: rispetto alla nuova produzione, le emissioni di gas serra e il consumo di energia sono stati significativamente inferiori nel riciclo meccanico dei film LDPE. Per verificare la reale efficienza dei riciclati, le proprietà del materiale sono state messe alla prova. Il test di migrazione effettuato da un laboratorio svizzero di analisi della qualità (base: valori limite del Regolamento (UE) n. 10/2011 e dell'Ordinanza svizzera sulle materie prime 823.023.21) su materiali e articoli destinati a venire a contatto con gli alimenti è stato superato a pieni voti. Via libera al riutilizzo di riciclati di qualità superiore con eccellenti proprietà di lavorazione successiva in molte soluzioni di film e imballaggi!
Massimo utilizzo della carta riciclata: i processi di stampa devono cambiare!
Cosa fare con gli inchiostri UV, che stanno diventando sempre più popolari perché polimerizzano rapidamente? Quando si tratta di riciclare la carta, gli inchiostri reticolati creano problemi perché, a differenza dei classici inchiostri offset e rotocalco, difficilmente si staccano dalle fibre della carta durante la disinchiostrazione. I toner liquidi, gli oli vegetali polimerizzanti negli inchiostri privi di oli minerali o le vernici a dispersione producono particelle di grandi dimensioni; le tracce nella carta riciclata sono indesiderabili. Non solo nel settore degli imballaggi in pellicola, ma anche in quello della carta e del cartone, i processi di stampa (UV) devono cambiare. Dal 1989, INGEDE, un'associazione di produttori di carta europei, ha l'obiettivo di spingere il riciclo dei prodotti di stampa grafica in nuova carta e cartone da imballaggio con rivestimento bianco e di creare le condizioni quadro per il massimo utilizzo della carta recuperata.
FEFCO: Catalogo per la standardizzazione degli imballaggi per la spedizione
La carta e il cartone ondulato sono tra i materiali da imballaggio sostenibili, rinnovabili e ottimamente riciclabili, e superano persino il metallo, la plastica e il vetro nelle percentuali di riciclaggio a livello europeo. La FEFCO (Fédération Européenne des Fabricants de Carton Ondule), con sede a Bruxelles, rappresenta gli interessi dell'industria del cartone ondulato dal 1952. Per semplificare la comunicazione tra i produttori di cartone ondulato e i clienti, la FEFCO, insieme all'ESBO (European Solid Board Organisation), ha introdotto il Codice FEFCO-ESBO, un codice vincolante a livello internazionale per la standardizzazione degli imballaggi per la spedizione realizzati in cartone solido e ondulato. Nel catalogo FEFCO è possibile trovare tutti gli oltre 200 tipi di imballaggi standardizzati, ognuno dei quali ha un proprio codice. Ad esempio, il codice FEFCO 01 per le scatole pieghevoli è uno dei tipi FEFCO di base e prodotti come la scatola pieghevole FEFCO 0201 sono tra i materiali di imballaggio più utilizzati.
Nuove linee guida FEFCO per il riciclo degli imballaggi in cartone
Ora FEFCO, con le ultime linee guida sul riciclaggio (novembre 2021), sta affrontando obiettivi ancora più ambiziosi . Per migliorare ulteriormente la riciclabilità degli imballaggi in carta e cartone, sono previste le seguenti misure:
- Eliminare in larga misura la plastica negli imballaggi in carta e cartone ondulato, comprese le varianti biodegradabili - con una percentuale di plastica inferiore al 5% del peso dell'imballaggio, idealmente inferiore al 3%.
- Quando la separazione di carta e plastica è difficile: evitare alcune plastiche problematiche, come i polimeri a bassa resistenza al taglio che hanno la proprietà di disintegrarsi nei solventi dei materiali. Sono necessarie alternative per le plastiche con la stessa densità delle fibre di carta.
- In futuro i componenti di imballaggio in plastica separabili, come gli accoppiamenti, dovranno essere più facili da staccare dalla carta e dal cartone, ad esempio con processi a base d'acqua. Ancora meglio: soluzioni che permettano agli utenti finali di aggiungere loro stessi tali plastiche al flusso di rifiuti appropriato!
- Si sconsiglia l'uso di vernici a polimerizzazione UV, che resistono in parte ai processi di decolorazione convenzionali. Anche le vernici contenenti particelle fini di polimeri e cere dovrebbero essere evitate, poiché la loro rimozione senza residui causa problemi nella produzione della carta.
Tutti a bordo! Commercio, industria dell'imballaggio, produttori di inchiostri da stampa
Quando si parla di imballaggi sostenibili, tutti sono sulla stessa barca: produttori, rivenditori, produttori di inchiostri e designer di imballaggi. Ma anche il legislatore, che per gran parte degli imballaggi alimentari prevede ancora un riciclo nullo o limitato, è sollecitato. La situazione è diversa nel settore dei cosmetici, ad esempio, dove i rigenerati stanno diventando sempre più comuni e i designer li vedono come una sfida creativa. Tutti, compresi i produttori di inchiostri e gli estrusori, devono ripensare attivamente affinché gli scarti di carta e film diventino finalmente innovazioni di packaging sostenibili per un'economia circolare funzionante - dalla progettazione al riciclo al riutilizzo.
