Die Druckindustrie steht im ständigen Wandel, angetrieben von technologischem Fortschritt und den wachsenden Anforderungen des Marktes. Insbesondere im Bereich der Etikettendruckerei und des Verpackungsdrucks spielen flexible Substrate eine immer größere Rolle. Diese Materialien, von dünnen Folien bis hin zu flexiblen Kunststoffen, stellen besondere Herausforderungen an den Druckprozess und die Härtung von Druckfarben. Hier erweisen sich UV-LED-Härtungssysteme als eine überzeugende und oft die perfekte Lösung.
Die Herausforderungen flexibler Substrate im Druck
Flexible Bedruckstoffe sind aus vielerlei Gründen beliebt. Sie ermöglichen innovative Verpackungsdesigns, sind leicht und oft kostengünstig. Doch ihre Flexibilität birgt auch Nachteile im Druckprozess. Traditionelle Härtungsmethoden, wie die thermische Trocknung, stoßen hier schnell an ihre Grenzen. Hohe Temperaturen können das Material verformen, schrumpfen lassen oder sogar beschädigen. Dies führt zu Passerdifferenzen, veränderten Oberflächeneigenschaften und letztlich zu Ausschuss.
Zudem erfordern viele Anwendungen, beispielsweise im Lebensmittelbereich, Druckfarben, die schnell und effizient aushärten, um Migration und Geruchsbildung zu minimieren. Hier ist eine Härtungstechnologie gefragt, die präzise, kontrollierbar und schonend ist.
UV-Härtung – Ein etabliertes Verfahren mit Entwicklungspotenzial
Die UV-Härtung von Druckfarben ist an sich keine neue Technologie. Schon seit Jahrzehnten werden UV-härtende Farben eingesetzt, die unter Einwirkung von UV-Licht chemisch vernetzen und so schnell trocknen. Traditionell kamen hier Quecksilberdampflampen zum Einsatz. Diese Lampen sind leistungsstark, haben aber auch Nachteile. Sie erzeugen viel Wärme, was bei empfindlichen flexiblen Substraten problematisch sein kann. Zudem ist ihre Lebensdauer begrenzt und der Energieverbrauch relativ hoch. Die Entsorgung von Quecksilberlampen stellt ebenfalls eine umwelttechnische Herausforderung dar.
Der Durchbruch mit UV-LED-Technologie
Die Einführung von UV-LED-Härtungssystemen markiert einen bedeutenden Fortschritt. LEDs (Light Emitting Diodes) bieten eine Reihe von Vorteilen, die sie ideal für die Härtung auf flexiblen Materialien machen.
- Geringe Wärmeentwicklung: LEDs emittieren Licht in einem sehr schmalen Wellenlängenbereich und erzeugen dabei deutlich weniger Infrarotstrahlung (Wärme) als herkömmliche Quecksilberdampflampen. Dies ist entscheidend für den Druck auf wärmeempfindlichen Folien und Kunststoffen. Das Material bleibt stabil und wird nicht verformt.
- Präzise Steuerung: Die Intensität und das An- und Ausschalten von LEDs lassen sich exakt steuern. Dies ermöglicht eine hochpräzise Aushärtung der Druckfarbe, genau dort und dann, wo sie benötigt wird.
- Lange Lebensdauer und Energieeffizienz: LEDs haben eine sehr lange Lebensdauer, oft Zehntausende von Betriebsstunden. Sie sind zudem energieeffizienter, da sie nur die Energie für die Lichtemission benötigen und keine Vorheizphasen erfordern.
- Kompaktes Design: UV-LED-Systeme sind oft kompakter als ihre Vorgänger. Dies erleichtert die Integration in bestehende Druckmaschinen, insbesondere in der Schmalbahn- oder Etikettendruckerei.
- Umweltfreundlichkeit: Der Verzicht auf Quecksilber ist ein signifikanter Umweltvorteil. Zudem ist der reduzierte Energieverbrauch positiv für die Ökobilanz.
Anwendungsbereiche in der Druckindustrie
Die Vorteile der UV-LED-Härtungssysteme kommen in verschiedenen Druckverfahren zum Tragen, insbesondere dort, wo flexible Substrate eine zentrale Rolle spielen:
1. Etikettendruck (Narrow Web Printing)
In der Schmalbahn- und Etikettendruckerei werden häufig Folienmaterialien wie PP (Polypropylen), PE (Polyethylen) und PET (Polyethylenterephthalat) bedruckt. Diese sind flexibel und oft dünn. Die geringe Wärmeentwicklung der UV-LEDs verhindert das Schrumpfen oder Verziehen des Materials. Dies gewährleistet eine hohe Druckqualität und Maßhaltigkeit, was für präzise Register bei mehrfarbigen Drucken unerlässlich ist. UV-LED-Härtung ermöglicht auch den Einsatz von kratz- und chemikalienbeständigen Lacken und Farben, die für anspruchsvolle Etikettenanwendungen benötigt werden.
2. Flexodruck (Flexography)
Der Flexodruck ist ein Hochdruckverfahren, das sich besonders für den Druck auf einer Vielzahl von Materialien eignet, darunter auch flexible Verpackungen. UV-härtende Farben sind im Flexodruck weit verbreitet. UV-LED-Systeme verbessern die Effizienz und Qualität des Prozesses erheblich. Sie ermöglichen höhere Druckgeschwindigkeiten, da die Farben nahezu sofort nach dem Auftrag aushärten. Dies reduziert die Gefahr von Abklatschen und erhöht die Produktivität. Besonders bei dünnen Folien, die in der Verpackungsindustrie eingesetzt werden, ist die schonende Härtung durch LEDs ein klarer Vorteil.
3. Offsetdruck (Lithography) – Bogen- und Rollenoffset
Auch im Offsetdruck, sowohl im Bogen- als auch im Rollenoffset, gewinnen UV-LED-Systeme an Bedeutung. Insbesondere bei der Bedruckung von Kunststoffen und Folien, die im Verpackungs- und Kennzeichnungsbereich eingesetzt werden, ist die UV-LED-Härtung eine ausgezeichnete Wahl. Sie ermöglicht eine sofortige Weiterverarbeitung des bedruckten Bogens oder der Bahn, da die Farbe trocken ist. Dies beschleunigt den Produktionsprozess und reduziert den Platzbedarf für Trocknungszonen. Die Härtung auf nicht-saugenden Materialien wie Kunststofffolien ist ohne UV-Härtung kaum effizient möglich.
Die richtige Wellenlänge und Intensität wählen
Die Effektivität der UV-LED-Härtung hängt von der Wahl der richtigen Wellenlänge und Intensität des Lichts ab. Moderne UV-LED-Systeme können in verschiedenen Wellenlängenbereichen konfiguriert werden, typischerweise um 365 nm, 385 nm, 395 nm oder 405 nm. Diese Wellenlängen sind auf die spezifischen Photoinitiatoren in den UV-härtenden Farben und Lacken abgestimmt.
Die Intensität, gemessen in Watt pro Quadratzentimeter (W/cm²), muss ausreichend hoch sein, um eine vollständige Aushärtung innerhalb der Prozessgeschwindigkeit zu gewährleisten. Dies ist entscheidend für die mechanischen und chemischen Eigenschaften der ausgehärteten Schicht. Eine zu geringe Intensität kann zu unvollständig ausgehärteten Farben führen, was die Haltbarkeit und Funktionalität des Druckprodukts beeinträchtigt. Die präzise Einstellung der Intensität ist somit ein wichtiger Faktor für die Prozessoptimierung.
Nachhaltigkeit und Wirtschaftlichkeit im Fokus
Die Umstellung auf UV-LED-Härtungssysteme bietet auch wirtschaftliche und ökologische Vorteile. Die Reduzierung des Energieverbrauchs im Vergleich zu Quecksilberlampen senkt die Betriebskosten. Die längere Lebensdauer der LEDs verringert die Wartungs- und Austauschkosten. Weniger Ausschuss durch beschädigte oder schlecht gehärtete Materialien spart Material und Produktionszeit.
Darüber hinaus tragen UV-LED-Systeme zur Verbesserung der Arbeitsplatzsicherheit bei. Da sie keine Ozonemissionen erzeugen und die Wärmeentwicklung gering ist, verbessern sie die Umgebungsbedingungen im Drucksaal.
Fazit: Eine Investition in die Zukunft
Für Unternehmen, die im Bereich Etiketten-, Schmalbahn- oder Verpackungsdruck tätig sind und flexible Substrate verarbeiten, stellen UV-LED-Härtungssysteme eine überzeugende technologische Weiterentwicklung dar. Sie bieten eine Kombination aus Effizienz, Qualität, Flexibilität und Nachhaltigkeit, die mit herkömmlichen Härtungsmethoden schwer zu erreichen ist. Die geringe Wärmeentwicklung, die präzise Steuerung und die Langlebigkeit machen sie zur idealen Lösung für die anspruchsvollen Anforderungen des modernen Druckmarktes. Die Investition in UV-LED-Härtungstechnologie ist somit eine Investition in die Zukunft der Druckproduktion.
