
Pro výrobu spotřebitelských kovových obalů, jako jsou tradiční konzervy, nápojové plechovky nebo luxusní plechové dózy, se používají hliníkové či ocelové plechy v tloušťkách od 0,11 do 0,49 mm v závislosti na požadované aplikaci, přičemž pokračuje tendence k dalšímu ztenčování těchto plechů pod hranici 0,1 mm – vzhledem ke snaze ušetřit na váze (a tudíž také logistických nákladech) i materiálu samotném. Z ocelových plechů válcovaných zastudena jsou při výrobě plechových obalů používány tzv. bílé plechy, galvanicky (elektrolyticky) pocínované, méně často s nánosem hliníku nebo pochromované, ve vrstvě o tloušťce kolem tří mikronů při nánosu 2 g/m3. Důvodem je ochrana proti korozi zvnějšku (vlivem prostředí, zejména okolní vlhkosti) nebo zevnitř (vlivem obsahu obalu). Přes dvě třetiny takto upravených bílých plechů jsou využívány pro potravinářské balení, pro které mají patřičné akreditace.
Bílý ocelový plech je používán zejména pro dekorativní dózy či větší konzervy, pro menší je častější variantou lakovaný hliník, povrchově upravený eloxováním (elektrolytickou oxidací). Hliníkový plech je často využíván také k výrobě hlubokotažných nápojových dóz, které se na rozdíl od klasických plechových obalů vyrábějí jen ze dvou, nikoliv ze tří částí – dno a plášť jsou tedy vytvarovány tažením a dodatečně se přidává pouze víko. Zejména u tažením vyráběných kovových obalů je velmi důležité zohlednit deformace materiálu už při grafickém návrhu jeho potisku.
Formátování a natírání archů
Plechy jsou následně stříhány do obdélníkových „tiskových archů“. Maximální velikost těchto archů činí 1,2 m do šířky a 1 m do délky. Hmotnost takového plechu může klidně dosahovat 1,5 kg nebo i více. Zřejmě nejčastěji je používán formát 765 x 535 mm v tloušťkách 0,24 mm a 0,32 mm, což odpovídá klasickým konzervám.
Po formátování plechů následuje natírání (coating) ochranným nátěrem v nánosu 4–8 g/m2 zevnitř, oddělujícím vlastní primární materiál obalu od jeho obsahu. Obvykle jde o tzv. zlatý nátěr, ale existují specifika: rajčatové plechovky jsou například z estetických důvodů zevnitř obvykle natírány bílou vrstvou ochranného laku. Plechovky na sušenky se zase obvykle zevnitř nenatírají vůbec, protože jejich obsah bývá balen v plastových fóliích, které zde tvoří primární obal. Někdy se přidává další vrstva laků vytvrzovaných obvykle UV zářením, popřípadě laminace plasty, jako je PET.
Hlavním kritériem práce natíracího stroje je přesnost. Ochranná vrstva musí být co nejtenčí, aby se ušetřil materiál, a zároveň natolik silná, aby bezpečně splnila všechny požadavky na ni kladené. Po natírání putují archy do horkovzdušné sušičky, kde se suší vzduchem o teplotě 200 °C zhruba 12 minut.
Ofset hlavně nasucho a s UV barvami
Následuje samotný tisk. Používány jsou ofsetové stroje s tiskovými jednotkami umístěnými za sebou, aby byl arch veden přímo, což je u silnějších plechů nezbytností. Proto se k ofsetovému potisku plechů poměrně často používají i stroje s malým počtem tiskových jednotek – i jen jednou či dvěma – což ale při výsledném až osmibarvovém tisku vede k náročným požadavkům na dodržení přesnosti soutisku. Plech patří, jak známo, mezi nesavé materiály, a proto se barvy do něj nezapíjejí. Jsou proto využívány speciální barvy, zejména tzv. suchý ofset vysoce pigmentovanými barvami, jako jsou Toyo nebo Epple, nebo barvy vytvrzované UV zářením. Použít lze i metalické, fluorescenční nebo termocitlivé barvy. Kromě škálových CMYK jsou často využívány i tzv. přímé barvy: na velké plochy, jasné barvy a usnadnění soutisku. Pokud jsou použity barvy vytvrzované UV zářením, „schnou“ výrazně rychleji zesíťováním (polymerizací) a nevyžadují masivní energetický příkon sušení.
Suchý ofset (někdy také nazývaný nepřímý knihtisk čili letterset) nepoužívá, jak je z jeho názvu patrno, vlhčení – a to ani na vodní, ani na jiné bázi. Výsledku dosahuje krycí silikonovou a spodní polymerovou (klasicky nylonprintovou) vrstvou na hliníkové podložce: první z nich barvu odpuzuje, druhá ji přijímá. Tiskové desky pro suchý ofset vyrábějí zejména společnosti Toray, Presstek a KPG (Kodak). K tisku je potřeba použít speciální barvy vyráběné například společnostmi Sun Chemical, a pokud je použit klasický ofsetový stroj, doplnit jej stabilním udržováním teploty (temperováním) tiskových válců. Suchý ofset dokáže reprodukovat tiskový bod v plné škále od 1 do 99 % (klasické desky mívají zhruba do 5% bodu problémy) zhruba do rozlišení 70 dpi, tato hranice se ale neustále posunuje směrem nahoru.
Kvalita takového ofsetového potisku plechů je obvykle velmi vysoká, často i vyšší než potisk papíru či lepenky, a to jak pokud jde o barevnou věrnost, tak brilanci či rozlišení. Výjimkou jsou pouze tenké nápojové plechovky na pivo či nealkoholické nápoje, obvykle v objemech 0,2–0,5 l, které se poměrně často potiskují až ve formě hotových plechovek, protože je to levnější a grafické požadavky na potisk zde nejsou tak vysoké.
Dokončit, zušlechtit a zrecyklovat
Mokré potištěné plechové archy, stejně jako předtím archy natírané, jsou opět sušeny v sušicí jednotce, tentokrát ovšem jen při teplotě 160 °C. Poslední výrobní operací je opětovné natírání, tentokrát průhlednou ochrannou vrstvou, která povrch jednak chrání před poškrábáním, jednak mu dodá lesk. Natíráním lze samozřejmě dosáhnout i matného efektu, který je stále žádanější, případně použít lesklý či matný lak jen parciálně, tedy na některá konkrétní místa.
Tomuto procesu podléhají i nepotištěná dna a víčka (některá z nich se ale potiskují, a procházejí tedy celým procesem stejně jako hlavní část výsledného plechového obalu). Teprve pak následuje konečný výsek jednotlivých obalů, formování do oválu či jiných tvarů a spojování částí. Pláště jsou svařeny a zformovány do válců (následný svár je na straně plechovky vidět) a jsou s nimi pevně spojena dna a víčka u plechovek, samozřejmě až po naplnění obsahem.
Místo tisku či k jeho doplnění se využívá také značení laserem (neplést s potiskem „laserovou“ – tedy správněji tonerovou – tiskárnou). Velice zajímavou technologií je rovněž ražba (embosing) do kovu, která je na luxusnějších obalech s potiskem často kombinována a do něj „pasována“, případně jsou efektně využity pouze prolisy (například u firemního loga).
Kovy jsou teoreticky neomezeně recyklovatelné beze ztráty kvality. Ochranné nátěry plechových obalů sice obsahují kolem 60 % solventních ředidel, ta ale mohou být spalována a tak využita jako zdroj energie, zejména pro náročné sušení čerstvě potištěných obalových plechů. Kilogram takto získaných částeček ředidel nahradí krychlový metr zemního plynu. Neustále se také zvyšuje energetická účinnost sušení.
Plechové kavalerii velí KBA photo 1 MetalStar
Používání plechů jako tiskového substrátu místo obvyklého papíru či plastů vyžaduje samozřejmě extrémní robustnost dílů tiskového stroje. Hlavním výrobcem strojů specializovaných na ofsetový potisk plechu je KBA-Metalprint v německém Stuttgartu, součást koncernu KBA, jde zejména o řadu Metalstar 2 na bázi velkoformátového tiskového agregátu tiskového stroje Rapida, nakladače z podniku v rakouském Mödlingu (od roku 2003 součást KBA) a sušicích a natíracích technologií LTG Mailander (získáno KBA v roce 2007).
Kromě ofsetu lze kovové obaly potiskovat rovněž sítotiskem, tamponovým tiskem, termotranferovým nebo digitálním tiskem, zejména UV inkjetem. Tamponový a termotranferový tisk jsou využitelné spíše k potisku menších sérií hotových obalů. Z klasických technologií lze využít UV flexotisk či hlubotisk, ale posledně zmíněná technologie je využívána spíše k preprintu, tedy v tomto případě potisk fólie s následnou laminací, čili jde vlastně o wrap-around etiketu.
Renesance luxusního plechu
Tisk na plech se rozvinul již koncem 19. století, počátkem 20. století se již vyráběly i kovové obaly s dvanáctibarevným potiskem. Poté zažil určitý ústup ze slávy a dnes zažívá určitou renesanci. Povšimnout si lze častějšího využívání luxusních kovových dóz, například v oblasti sypkých produktů, jako je káva. Pronikly jako sekundární obaly i do oblasti například dražších alkoholických nápojů či kosmetiky ve skleněných obalech či rozšířily svou přítomnost v segmentu nealkoholických nápojů vedle plechovek rovněž o plechové lahve. Výrazným posunem je rovněž změna vnímání grafické podoby dekorativních dóz. Zatímco dříve se pro ně v převažující míře používaly retro motivy, dnes se již výrazně prosazují i s moderním designem. Koneckonců důležitým faktorem je i cena. Podle Lubora Šupicha ze společnosti Blue Arrow International lze v ČR dosáhnout velkoobchodní ceny (tedy ceny pro konečného výrobce obsahu) mezi 10 až 30 Kč za kus podle velikosti a dalšího provedení – při sériích v řádech desítek tisíc kusů. Ta může být vyrobena v řádu dní: současná ofsetová linka dokáže zpracovat měsíčně až milion plechových archů, což představuje kolem 28 milionů plechovek, tedy 850 plechovek za minutu čili 14 za sekundu.
Hliníkové plechovky pro a proti
Hliník začal být na výrobu plechovek využíván od 90. let 19. století, zpočátku jen na víčka a dna ocelových plechovek (u některých plechovek je tomu tak dodnes). Postupně se ale objevily celohliníkové plechovky a dnes tvoří nejméně čtyři pětiny všech vyrobených plechovek, zejména jde o plechovky nápojové. Hliník se pro výrobu plechovek využívá pro svou tepelnou odolnost, lehkost (výhodnou i dopravně) a odolnost, nízký bod tání (výhodný z výrobního hlediska) a odolnost vůči korozi. Jeho chemická hustota činí pouhých 2,7 g/cm3. Při výrobě plechovek je k hliníku přimísen mangan a hořčík pro vyšší výdržnost, víčka mají přitom obvykle odlišné složení než tělo plechovky.
Hliníkové plechovky se současným uzávěrem patentoval roku 1959 v USA Ermal C. Fraze. Prvními nealkoholickými nápoji v plechovkách byly R. C. Cola a Diet-Rite Cola, vyrobené společností Royal Crown Cola v roce 1964. V současné době je na světě ročně spotřebováno téměř 250 miliard plechovek, z toho v Evropě přes 50 miliard, čtyři pětiny z nich jsou hliníkové, zbytek vesměs z ocelového plechu, ovšem i tyto plechovky často využívají hliníková dna či víčka. V Polsku se například spotřeba blíží čtyřem miliardám ročně, což činí zhruba 100 plechovek na osobu!
Primární výroba hliníku z bauxitu je dosti ekologicky problematická a podle mínění mnohých nevhodná. Na druhé straně lze hliník mnohokrát recyklovat bez ztráty kvality, přičemž recyklace snižuje potřebu energie i znečištění při výrobě na pouhou dvacetinu. Recyklace tuny hliníku, což je asi 60 000 plechovek, zachrání 4 tuny bauxitu. Výroba jedné plechovky ze staré vyžaduje 82 kJ, z bauxitu 3760 kJ. Energeticky se při recyklaci využije i potisk a lak na plechovce, který při 500 C shoří bez zásadních škodlivých ekologických dopadů. Magnetickým separátorem se přitom odstraní případná ocel u kombinovaných plechovek.
Klíčovým problémem ekologičnosti plechovek je tedy míra jejich recyklace, která je zatím různá: v Polsku činí díky zálohování slušných 75 %, v USA v roce 2011 činil 65 % (podle Aluminum Association, Can Manufacturers Institute CMI a Institute of Scrap Recycling Industries ISRI), ale například ve Velké Británii podle oficiálních čísel jen 25 %.
Plechovky vydrží v regále bez ztráty kvality zhruba rok, zatímco obvyklá PET lahev jen 12 týdnů. Ve srovnání s jinými výrobky i ocelovými plechovkami se povrch hliníkové plechovky výborně hodí k potisku, barvy jsou živější. Lze samozřejmě využít i speciální barvy, včetně funkčních, jako jsou termocitlivé. Embossing je určen zejména pro prémiový segment.