Die Notwendigkeit einer schonenden Härtung von Druckfarben und -lacken auf temperaturempfindlichen Materialien stellt eine besondere Herausforderung dar. Traditionelle UV-Härtungssysteme können durch ihre intensive Wärmeentwicklung zu Verzug, Blasenbildung oder gar zur Zerstörung des Trägermediums führen. Hier bietet die moderne LED-UV-Härtung eine revolutionäre Lösung, insbesondere für Anwendungen im Bereich des Schmalbahn- und Etikettendrucks. Systeme zur LED-Polymerisation für hitzeempfindliche Druckträger haben sich als Schlüsseltechnologie etabliert, die höchste Druckqualität mit effizienter und materialfreundlicher Aushärtung kombiniert.
Die Herausforderungen bei hitzeempfindlichen Substraten im Druck
Viele Materialien, die im modernen Druck, insbesondere bei der Herstellung von Etiketten und Verpackungen, zum Einsatz kommen, reagieren empfindlich auf erhöhte Temperaturen. Dazu zählen dünne Folien wie PET (Polyethylenterephthalat), PP (Polypropylen) oder PE (Polyethylen), aber auch spezielle Papiere oder Verbundmaterialien. Bei diesen Substraten kann eine zu hohe Wärmebelastung während des Härtungsprozesses zu einer Reihe von Problemen führen.
Es kann zu einer Schrumpfung des Materials kommen, was die Maßhaltigkeit des Druckbogens beeinträchtigt. Verzug oder Wellenbildung sind weitere unerwünschte Effekte. Bei kunststoffbasierten Trägermaterialien besteht zudem die Gefahr der Erweichung oder gar des Schmelzens, was die Druckqualität massiv verschlechtert und zu Produktionsausfällen führen kann. Die Haftung von Farben und Lacken kann ebenfalls beeinträchtigt werden, wenn das Substrat seine Oberflächenstruktur verändert.
Traditionelle UV-Härtung vs. LED-UV-Härtung
Herkömmliche UV-Härtungssysteme basieren meist auf Quecksilberdampflampen. Diese Lampen emittieren ein breites Spektrum an UV-Licht, das für die Polymerisation von UV-härtenden Druckfarben und -lacken essenziell ist. Jedoch erzeugen sie gleichzeitig eine erhebliche Menge an Infrarotstrahlung, also Wärme. Diese Wärme wird an das zu bedruckende Material abgegeben und kann, wie bereits erwähnt, zu den genannten Problemen bei hitzeempfindlichen Substraten führen.
LED-UV-Härtungssysteme arbeiten nach einem fundamental anderen Prinzip. Sie nutzen Halbleiterdioden (Light Emitting Diodes), die gezielt UV-Licht in einem schmalen Wellenlängenbereich emittieren, der exakt auf die reaktiven Komponenten der Druckfarben und -lacke abgestimmt ist. Ein entscheidender Vorteil dieser Technologie ist die deutlich geringere Wärmeabgabe. LEDs produzieren kaum Infrarotstrahlung. Die Energie wird fast ausschließlich in UV-Licht umgewandelt, das den Härtungsprozess initiiert. Dies führt zu einer signifikant geringeren thermischen Belastung des Druckmaterials.
Vorteile von LED-UV-Härtungssystemen für sensible Träger
Die Einführung von LED-UV-Härtungssystemen in Druckprozessen, die hitzeempfindliche Substrate involvieren, bringt eine Reihe klarer Vorteile mit sich:
- Schonende Trocknung: Die geringe Wärmeemission verhindert Verzug, Schrumpfung und Beschädigung des Materials. Dies ermöglicht die Verarbeitung einer breiteren Palette von Kunststoffen und dünnen Materialien.
- Hohe Energieeffizienz: LEDs verbrauchen bis zu 70% weniger Energie als herkömmliche Quecksilberdampflampen. Dies senkt die Betriebskosten und den ökologischen Fußabdruck der Druckerei.
- Lange Lebensdauer: LED-Module haben eine deutlich längere Lebensdauer als Quecksilberlampen, was Wartungsaufwand und Austauschkosten reduziert.
- Sofortige Betriebsbereitschaft: LEDs erreichen ihre volle Leistung sofort nach dem Einschalten, ohne Aufheizzeit. Dies verbessert die Produktionsflexibilität.
- Umweltfreundlichkeit: Da keine Quecksilberbestandteile enthalten sind, stellen LEDs eine umweltfreundlichere Option dar.
- Gezielte Aushärtung: Die Möglichkeit, spezifische Wellenlängen zu emittieren, erlaubt eine optimale Anpassung an unterschiedliche UV-Tinten und -Lacke, was zu einer besseren Vernetzung und verbesserten Eigenschaften der ausgehärteten Schicht führt.
Anwendung in verschiedenen Druckverfahren
Die Technologie der LED-Polymerisation für hitzeempfindliche Druckträger findet breite Anwendung in verschiedenen Druckverfahren, die oft im Schmalbahnbereich eingesetzt werden:
1. Flexodruck (Flexografie):
Im Flexodruck ist die LED-UV-Härtung eine ideale Ergänzung, insbesondere bei der Bedruckung von Folien für flexible Verpackungen oder selbstklebende Etiketten. Viele dieser Materialien sind dünn und wärmeempfindlich. Die sanfte Härtung durch LEDs ermöglicht den Einsatz von hochwertigen UV-Flexofarben und -lacken, ohne die Integrität des Trägermaterials zu gefährden. Dies ist entscheidend für Anwendungen, bei denen hohe Anforderungen an die Barriereeigenschaften oder die Haptik gestellt werden. Die höhere Geschwindigkeit, die im Flexodruck oft angestrebt wird, lässt sich mit der leistungsstarken und sofort verfügbaren Härtung von LEDs gut realisieren.
2. Offsetdruck (Flachdruck):
Auch im Offsetdruck, speziell im Offset-Schmalbahn- und Etikettendruck, spielt die LED-UV-Härtung eine immer wichtigere Rolle. Hierbei wird die Tinte oder der Lack über einen Gummituchzylinder auf das Druckmedium übertragen. Die Notwendigkeit, auch auf Kunststoffen wie PE, PP oder PET zu drucken, macht die wärmereduzierte Aushärtung unentbehrlich. Systeme zur LED-Polymerisation ermöglichen hier eine schnelle und vollständige Vernetzung der UV-Offsetfarben und -lacke. Dies verbessert die Kratzfestigkeit, Chemikalienbeständigkeit und den Glanz der Druckerzeugnisse. Die hohe Druckgeschwindigkeit im modernen Offsetdruck wird durch die effiziente LED-Härtung unterstützt.
3. Etikettendruck:
Der Etikettendruck ist wahrscheinlich das Anwendungsfeld, in dem die Vorteile der LED-UV-Härtung für sensible Substrate am deutlichsten werden. Von Premium-Etiketten für Kosmetik und Wein bis hin zu funktionalen Etiketten für die Industrie – die Vielfalt der eingesetzten Materialien ist enorm. Dünne Folienetiketten, die oft durchsichtig sind oder metallische Effekte aufweisen, sind besonders anfällig für Hitze. LED-UV-Systeme erlauben die Verarbeitung dieser Materialien mit hoher Geschwindigkeit und ohne Qualitätsverluste. Die sofortige Aushärtung ermöglicht zudem den direkten Weiterverarbeitungsdruck, wie z.B. Heißprägung oder Lackierung, ohne lange Wartezeiten.
4. Schmalbahndruck:
Der Schmalbahndruck, der primär die Produktion von Etiketten und schmalformatigen Verpackungen umfasst, profitiert in hohem Maße von der LED-UV-Technologie. Die Maschinen im Schmalbahndruck sind oft auf hohe Geschwindigkeiten und Flexibilität ausgelegt. Systeme zur LED-Polymerisation fügen sich nahtlos in diesen Produktionsfluss ein. Die Energieeffizienz und die geringen Wartungsanforderungen der LEDs tragen zur Wirtschaftlichkeit bei. Die Möglichkeit, eine breite Palette von Drucklacken, Spezialeffekten und auch vollflächigen Schutzlacken mit minimaler thermischer Belastung aufzutragen, eröffnet neue gestalterische und funktionale Möglichkeiten für Etikettenhersteller.
Auswahl des richtigen LED-UV-Härtungssystems
Bei der Auswahl eines Systems zur LED-Polymerisation für hitzeempfindliche Druckträger sind mehrere Faktoren zu berücksichtigen:
- Wellenlänge: Die Wellenlänge des emittierten UV-Lichts muss exakt auf die verwendete UV-Farbe oder den UV-Lack abgestimmt sein. Gängige Wellenlängen sind 365 nm, 385 nm, 395 nm und 405 nm. Eine Beratung durch den Farb- und Lackhersteller ist hier unerlässlich.
- Leistung (Irradiance): Die Intensität des UV-Lichts, gemessen in W/cm², bestimmt, wie schnell die Polymerisation erfolgt. Für hohe Druckgeschwindigkeiten ist eine ausreichende Irradiance erforderlich.
- Dosis (Energy Density): Die Gesamtenergiemenge, die das Material während der Belichtungszeit erhält (gemessen in mJ/cm²), ist entscheidend für eine vollständige Aushärtung. Sie ergibt sich aus der Irradiance multipliziert mit der Belichtungszeit.
- Kühlkonzept: Auch wenn LEDs wenig Wärme abgeben, ist ein effektives Kühlsystem (oftmals Luft- oder Wasserkühlung) für die Langlebigkeit und konstante Leistung der Dioden wichtig.
- Integration: Das Härtungssystem muss sich nahtlos in die bestehende Druckmaschine integrieren lassen. Dies betrifft die mechanische Montage, die elektrische Anbindung und die Steuerung.
- Spot-Größe und -Form: Die Form und Größe des UV-Strahlers muss der Druckbreite und der Position im Druckprozess entsprechen.
Fazit und Ausblick
Systeme zur LED-Polymerisation für die Aushärtung auf hitzeempfindlichen Druckträgern sind ein Meilenstein in der modernen Drucktechnologie. Sie ermöglichen die Verarbeitung einer breiteren Palette von Materialien, verbessern die Druckqualität und steigern die Prozesseffizienz bei gleichzeitiger Reduzierung des Energieverbrauchs. Insbesondere im wachstumsstarken Markt des Etiketten- und Schmalbahndrucks, aber auch im Flexo- und Offsetdruck, sind sie ein entscheidender Faktor für Wettbewerbsfähigkeit und Innovation. Die kontinuierliche Weiterentwicklung der LED-Technologie verspricht noch leistungsfähigere und vielseitigere Härtungslösungen für die Zukunft. Druckereien, die auf diese Technologie setzen, sind bestens gerüstet, um den steigenden Anforderungen an Qualität, Flexibilität und Nachhaltigkeit gerecht zu werden.
