Wie UV-LED-Härtungssysteme die Qualität im Flexodruck steigern

Der Flexodruck hat sich in den letzten Jahrzehnten zu einem dominierenden Verfahren in der Etiketten- und Verpackungsindustrie entwickelt. Seine Vielseitigkeit, Geschwindigkeit und Kosteneffizienz machen ihn zur bevorzugten Wahl für eine breite Palette von Anwendungen, von hochwertigen Selbstklebeetiketten bis hin zu flexiblen Verpackungen. Eine Schlüsseltechnologie, die die Leistungsfähigkeit des Flexodrucks in den letzten Jahren maßgeblich beeinflusst und verbessert hat, ist die UV-LED-Härtung.

Die Evolution der UV-Härtung im Flexodruck

Traditionell nutzte der Flexodruck Quecksilberdampflampen für die UV-Härtung von Tinten und Lacken. Diese Technologie war zwar effektiv, brachte aber auch Nachteile mit sich. Quecksilberdampflampen erzeugen eine erhebliche Menge an Wärme, was die Substrate thermisch belasten kann. Zudem ist ihre Lebensdauer begrenzt und der Lampenwechsel ist energieintensiv und erzeugt Sondermüll. Die Energieeffizienz war ebenfalls nicht optimal, da ein Großteil der Energie in Wärme umgewandelt wurde, anstatt in die für die Härtung notwendige UV-Strahlung.

Mit dem Aufkommen von UV-LED-Systemen hat sich das Spielfeld verändert. LEDs (Light Emitting Diodes) bieten eine Reihe von Vorteilen, die sie zu einer attraktiven Alternative machen. Sie emittieren Licht in einem sehr schmalen Wellenlängenbereich, der präzise auf die Absorptionsspektren der UV-härtenden Tinten und Lacke abgestimmt werden kann. Dies führt zu einer effizienteren und schnelleren Härtung.

UV-LED-Härtung: Ein tiefer Einblick in die Technologie

UV-LED-Systeme für den Druck basieren auf Halbleitertechnologie. Sie emittieren UV-Licht, wenn elektrischer Strom durch sie fließt. Im Gegensatz zu Quecksilberdampflampen erzeugen LEDs kaum noch Wärme. Diese geringe Wärmeemission ist ein entscheidender Vorteil, insbesondere bei wärmeempfindlichen Substraten wie dünnen Folien oder bestimmten Papierqualitäten. Die thermische Belastung wird minimiert, was Verzug oder Verformungen des Materials verhindert und somit die Druckqualität aufrechterhält.

Ein weiterer wichtiger Aspekt ist die Wellenlängensteuerung. UV-LEDs sind in verschiedenen Wellenlängenbereichen verfügbar, typischerweise im UVA-Bereich (320-400 nm). Die spezifische Wellenlänge, die für die Härtung benötigt wird, hängt von der Formulierung der UV-Tinte oder des UV-Lacks ab. Moderne UV-LED-Lampen können so konfiguriert werden, dass sie genau die benötigte Wellenlänge emittieren, was eine maximale Effizienz bei der Aktivierung der Photoinitiatoren in der Tinte gewährleistet. Dies resultiert in einer vollständigen und gleichmäßigen Durchhärtung.

Vorteile der UV-LED-Härtung für die Flexodruck-Qualität

Die Implementierung von UV-LED-Härtungssystemen im Flexodruck bietet direkte und messbare Verbesserungen der Druckqualität.

• Verbesserte Farbbrillanz und Deckkraft: Durch die präzise abgestimmte Wellenlänge und die hohe Intensität der UV-LEDs wird eine schnellere und vollständigere Polymerisation der Tinten erreicht. Dies führt zu lebendigeren Farben, einer höheren Farbsättigung und einer besseren Deckkraft, was besonders bei mehrfarbigen Drucken und feinen Details von Bedeutung ist.
• Höhere Druckauflösung und Schärfe: Die schnelle Aushärtung verhindert das “Spreizen” der Tinte nach dem Druck. Dies ermöglicht feinere Rasterpunkte, schärfere Linien und eine verbesserte Wiedergabe von feinen Texturen und Schriften. Die Details bleiben auch bei hohen Druckgeschwindigkeiten präzise erhalten.
• Reduziertes Vergilben von Weißdrucken: UV-LEDs emittieren ein relativ schmales Spektrum, das typischerweise weniger kurzwellige Strahlung als Quecksilberdampflampen enthält. Dies reduziert das Risiko, dass weiße Tinten oder transparente Lacke im Laufe der Zeit vergilben, was für die Langlebigkeit und Ästhetik von Etiketten entscheidend ist.
• Beständigkeit gegen Chemikalien und Abrieb: Eine vollständige Durchhärtung mit UV-LEDs führt zu einer sehr robusten und vernetzten Tintenschicht. Diese Tinten weisen eine erhöhte Beständigkeit gegenüber Chemikalien, Lösungsmitteln und mechanischem Abrieb auf. Dies ist unerlässlich für Etiketten, die rauen Umgebungsbedingungen ausgesetzt sind, wie z.B. im Lebensmittel-, Getränke- oder Chemiesektor.
• Flexibilität bei Substraten: Die geringe Wärmeentwicklung der UV-LEDs eröffnet neue Möglichkeiten im Druck auf wärmeempfindlichen Materialien. Dünne Kunststofffolien, Naturpapiere oder Folien mit speziellen Oberflächenbehandlungen können ohne Bedenken hinsichtlich thermischer Schäden bedruckt werden. Dies erweitert die Anwendungsbereiche für den Flexodruck erheblich.

Anwendungsbereiche und spezifische Vorteile für Etiketten- und Schmalbahndruck

Im Bereich des Etikettendrucks, insbesondere im Schmalbahndruck, sind die Vorteile der UV-LED-Härtung besonders ausgeprägt.

• Schmalbahndruck und Etiketten: Hier sind oft hohe Auflagen bei gleichzeitig hohem Qualitätsanspruch gefragt. UV-LED-Systeme ermöglichen hohe Druckgeschwindigkeiten, ohne dass die Qualität der feinen Details oder der Farbwiedergabe leidet. Die sofortige Härtung reduziert die Gefahr von Verschmieren beim Weiterverarbeiten, was Stillstandzeiten und Ausschuss minimiert.
• Roll-to-Roll-Verarbeitung: Im Flexodruck erfolgt die Verarbeitung oft im Rollenformat (Roll-to-Roll). UV-LED-Härtungssysteme sind ideal für diesen Prozess, da sie eine kontinuierliche und schnelle Aushärtung der aufgerollten Bahnen ermöglichen. Die Energieeffizienz von LEDs ist hier besonders vorteilhaft, da sie nur dann Energie verbrauchen, wenn sie tatsächlich benötigt werden.
• Vielseitigkeit bei Tinten und Lacken: Die Verfügbarkeit von UV-LED-härtenden Tinten und Lacken wächst stetig. Diese sind speziell formuliert, um mit den spezifischen Wellenlängen von LEDs optimal zu reagieren. Dies reicht von Standard-CMYK-Farben über Sonderfarben bis hin zu Hochglanz- oder Mattlacken, die für Veredelungen eingesetzt werden.

Wirtschaftliche und ökologische Aspekte

Neben den qualitativen Vorteilen sind auch die wirtschaftlichen und ökologischen Aspekte der UV-LED-Härtung nicht zu unterschätzen.

• Energieeffizienz: UV-LEDs sind deutlich energieeffizienter als herkömmliche UV-Lampen. Sie verbrauchen bis zu 70% weniger Energie, was sich direkt auf die Betriebskosten auswirkt. Zudem haben sie eine wesentlich längere Lebensdauer (oft über 20.000 Betriebsstunden), was den Aufwand und die Kosten für Lampenwechsel und Wartung reduziert.
• Umweltfreundlichkeit: Da keine Quecksilberbestandteile verwendet werden, sind UV-LED-Systeme umweltfreundlicher und erfordern keine spezielle Entsorgung. Die geringere Wärmeemission reduziert auch den Energiebedarf für die Klimatisierung der Druckhalle.
• Schnellere Auftragsdurchlaufzeiten: Die sofortige Härtung ermöglicht eine schnellere Weiterverarbeitung der bedruckten Bahnen. Dies kann zu kürzeren Produktionszyklen und einer erhöhten Gesamtanlageneffektivität (OEE) führen.

Technische Überlegungen bei der Implementierung

Bei der Umrüstung oder Neuanschaffung von Druckmaschinen mit UV-LED-Härtungssystemen sind einige technische Aspekte zu berücksichtigen.

• Wellenlänge und Intensität: Die Auswahl der richtigen Wellenlänge und Intensität der LED-Lampen ist entscheidend. Diese müssen auf die verwendeten Tinten und Lacke abgestimmt sein. Hersteller von Tinten geben oft Empfehlungen für die zu verwendenden LED-Systeme.
• Anzahl und Anordnung der Lampen: Die Anzahl und die Platzierung der LED-Module entlang der Druckbahn beeinflussen die Härtungsgeschwindigkeit und -qualität. Für den Flexodruck sind oft mehrere LED-Module hintereinander erforderlich, um eine vollständige Härtung zu gewährleisten, insbesondere bei hohen Geschwindigkeiten.
• Luftführung und Kühlung: Obwohl LEDs weniger Wärme erzeugen, ist eine geeignete Luftführung oder Kühlung für die Langlebigkeit der LEDs und eine optimale Härtung dennoch wichtig.
• Integration in bestehende Maschinen: Die Integration von UV-LED-Härtungssystemen in bestehende Flexodruckmaschinen erfordert sorgfältige Planung und oft Anpassungen an der Maschinenstruktur und der Stromversorgung.

Fazit: UV-LED als Zukunftstechnologie im Flexodruck

Die UV-LED-Härtung hat sich von einer aufkommenden Technologie zu einem etablierten Standard im modernen Flexodruck entwickelt. Sie bietet signifikante Verbesserungen in Bezug auf Druckqualität, Effizienz und Nachhaltigkeit. Für Etiketten- und Schmalbahndruckanbieter, die ihre Wettbewerbsfähigkeit steigern und den wachsenden Anforderungen ihrer Kunden gerecht werden wollen, ist die Investition in UV-LED-Härtungssysteme ein strategischer Schritt in die Zukunft. Die Fähigkeit, gestochen scharfe Bilder, lebendige Farben und hochbeständige Drucke auf einer breiten Palette von Substraten zu produzieren, macht UV-LEDs zu einem unverzichtbaren Werkzeug für qualitative Exzellenz im Flexodruck.