Temperaturarme Aushärtung im Narrow-Web-Druck für empfindliche Substrate

Der Druck auf empfindlichen Substraten im Narrow-Web-Bereich stellt eine besondere Herausforderung dar. Materialschwund, Verzug oder Beeinträchtigung der Oberflächeneigenschaften sind nur einige der Risiken, die bei traditionellen Aushärtungsverfahren auftreten können. Hier spielt die temperaturarme Aushärtung eine entscheidende Rolle, insbesondere durch den Einsatz von LED-UV-Härtungstechnologien.

Die Herausforderungen empfindlicher Substrate im Etikettendruck

Etiketten werden heute auf einer Vielzahl von Materialien gedruckt, von Kunststoffen wie PE und PP über dünne Folien bis hin zu speziellen Papieren mit Metallic-Effekten oder Hochglanzoberflächen. Viele dieser Substrate sind thermisch instabil. Hohe Temperaturen, wie sie bei konventionellen UV-Trocknungssystemen oder auch bei thermischen Trocknern anfallen, können zu unerwünschten Effekten führen. Dazu zählen:

• Verzug und Schrumpfung: Insbesondere dünne Folien können sich unter Hitzeeinwirkung verziehen oder schrumpfen, was zu Problemen bei der Weiterverarbeitung und der Passgenauigkeit führt.
• Oberflächenveränderungen: Glanzlacke können matt werden, Metallic-Effekte können ihre Brillanz verlieren oder sich verfärben. Auch die Haftung von Farben und Lacken kann beeinträchtigt werden.
• Kleben von Bahnen: Bei zu hoher Temperatur können sich die aufgewickelten Druckbögen unter Umständen aneinander kleben, was den Entstehungsprozess unterbricht.
• Beeinträchtigung der Druckqualität: Die gesamte Druckbildqualität kann leiden, wenn das Substrat seine Form verändert oder die Farben nicht optimal aushärten.

Diese sensiblen Materialien erfordern daher schonende Verarbeitungsmethoden. Der Wunsch nach schneller Aushärtung bei gleichzeitiger Minimierung der thermischen Belastung ist im Narrow-Web-Segment besonders ausgeprägt.

Warum LED-UV-Härtung die Lösung ist

Die traditionelle UV-Härtung nutzt Quecksilberdampflampen, die ein breites Spektrum an UV-Licht emittieren. Dies bringt jedoch auch erhebliche Wärmeentwicklung mit sich. LED-UV-Härtungssysteme hingegen basieren auf Halbleitertechnologie und emittieren UV-Licht in einem sehr schmalen Wellenlängenbereich, der präzise auf die benötigten Photoinitiatoren in den Tinten und Lacken abgestimmt ist.

Die Vorteile liegen auf der Hand:

1. Geringere Wärmeemission: LEDs produzieren im Vergleich zu herkömmlichen Lampen deutlich weniger Wärme. Dies reduziert die thermische Belastung des Substrats erheblich.
2. Gezielte Aushärtung: Durch die Wahl spezifischer Wellenlängen wird nur das für die Aushärtung benötigte Licht emittiert. Dies ist effizienter und schont das Material.
3. Sofortige Ein- und Ausschaltbarkeit: LEDs erreichen ihre volle Leistung sofort und sind im Standby-Modus quasi stromlos. Das spart Energie und verlängert die Lebensdauer der Lampen.
4. Kompaktere Bauweise: LED-Systeme sind oft kleiner und leichter, was Integrationen in bestehende Druckmaschinen vereinfacht.
5. Längere Lebensdauer: LEDs haben eine deutlich höhere Lebensdauer als Quecksilberdampflampen.

Diese Eigenschaften machen LED-UV-Härtung zur idealen Technologie für den Druck auf thermisch empfindlichen Substraten im Narrow-Web-Bereich.

Anwendungsbereiche im Etikettendruck

Die temperaturarme Aushärtung mit LED-UV eröffnet neue Möglichkeiten für eine breite Palette von Etikettenanwendungen:

• Schrumpfetiketten: Diese Etiketten müssen ihre Form an das darunterliegende Objekt anpassen. Eine zu hohe Hitze bei der Aushärtung könnte den Schrumpfprozess vorzeitig oder ungleichmäßig einleiten. LED-UV sorgt für eine kontrollierte Aushärtung, ohne den späteren Schrumpfeffekt zu beeinträchtigen.
• Dünne Kunststofffolien: Etiketten auf PE, PP oder PET-Folien, die oft für Kosmetikprodukte, Reinigungsmittel oder Lebensmittelverpackungen verwendet werden, profitieren enorm von der geringeren thermischen Belastung. Verzug und Dehnung werden minimiert.
• Metallic- und Folienetiketten: Die Brillanz und die reflektierenden Eigenschaften von Metallic-Effekten oder bedruckten Folien können durch Hitze beeinträchtigt werden. LED-UV-Härtung schont diese empfindlichen Oberflächen und bewahrt ihre optische Attraktivität.
• Spezialpapiere: Papiere mit besonderen Oberflächenbehandlungen oder Strukturen, die für hochwertige Anwendungen im Luxusgüter- oder Pharmabereich eingesetzt werden, können ihre Eigenschaften durch LED-UV-Härtung besser beibehalten.
• Klebende Anwendungen: Bei Etiketten, die eine besondere Klebkraft behalten müssen, ohne dass der Kleber durch Wärme an der Oberfläche des gedruckten Designs reagiert, ist eine geringe Wärmeemission vorteilhaft.

Prozessparameter und Optimierung

Der erfolgreiche Einsatz von LED-UV-Härtung auf empfindlichen Substraten hängt von der sorgfältigen Abstimmung verschiedener Prozessparameter ab:

• LED-Wellenlänge: Die Auswahl der richtigen Wellenlänge (z.B. 365 nm, 395 nm) muss auf die Photoinitiatoren in den verwendeten Tinten und Lacken abgestimmt sein.
• Bestrahlungsintensität: Die Intensität des UV-Lichts bestimmt die Geschwindigkeit der Aushärtung. Sie muss hoch genug sein, um eine vollständige Durchhärtung zu gewährleisten, aber nicht so hoch, dass sie das Substrat unnötig erwärmt.
• Belichtungszeit/Geschwindigkeit: Die Geschwindigkeit der Druckmaschine beeinflusst die Zeit, in der das Substrat der UV-Strahlung ausgesetzt ist. Eine höhere Geschwindigkeit bedeutet eine kürzere Belichtungszeit, was die thermische Belastung weiter reduziert.
• Kühlung: Auch wenn LED-UV-Systeme weniger Wärme emittieren, sind zusätzliche Kühlsysteme, wie sie in modernen Narrow-Web-Druckmaschinen integriert sind, oft sinnvoll, um die Substrattemperatur konstant niedrig zu halten. Dies kann durch Luftkühlung oder durch gekühlte Walzen geschehen.
• Tinten- und Lackformulierungen: Die Tinten und Lacke müssen speziell für die LED-UV-Härtung formuliert sein. Sie enthalten Photoinitiatoren, die bei den spezifischen Wellenlängen der LEDs optimal reagieren.

Es ist wichtig, dass Druckereien eng mit ihren Lieferanten für Tinten, Lacke und Härtungssysteme zusammenarbeiten, um die optimalen Einstellungen für ihre spezifischen Anwendungen zu finden.

Vergleich mit traditionellen Härtungsmethoden

Traditionelle UV-Härtungssysteme (Quecksilberdampf) sind oft sehr leistungsstark und können eine schnelle Aushärtung ermöglichen. Sie erzeugen jedoch einen signifikanten Infrarotanteil (Wärme), der für viele empfindliche Substrate problematisch ist. Thermische Trockner, die hauptsächlich mit heißer Luft arbeiten, sind ebenfalls stark wärmeintensive Prozesse.

LED-UV-Härtung bietet hier einen klaren Vorteil durch ihre Effizienz und die Minimierung von Wärmeemissionen. Während die anfänglichen Investitionskosten für LED-Systeme höher sein können als für traditionelle UV-Lampen, amortisieren sich diese oft durch Energieeinsparungen, längere Lebensdauer der Lampen und die Möglichkeit, teure oder empfindliche Substrate ohne Ausschuss zu bedrucken.

Die Zukunft im Narrow-Web-Druck

Die Nachfrage nach hochwertigen und individuellen Etiketten auf unterschiedlichsten Materialien wächst stetig. Gleichzeitig steigen die Anforderungen an Nachhaltigkeit und Ressourceneffizienz. LED-UV-Härtung im temperaturarmen Bereich ist ein wichtiger Schritt in diese Richtung. Sie ermöglicht nicht nur den Druck auf bisher schwer bedruckbare Materialien, sondern trägt auch zur Reduzierung des Energieverbrauchs und zur Schonung von Ressourcen bei.

Die Weiterentwicklung von Tinten und Lacken, die noch besser auf die spezifischen Wellenlängen von LEDs abgestimmt sind, wird die Möglichkeiten weiter ausbauen. Druckereien, die auf diese Technologie setzen, positionieren sich heute für die Herausforderungen und Chancen des Marktes von morgen. Die präzise und schonende Aushärtung ist kein Luxus mehr, sondern eine Notwendigkeit für innovative Etikettenlösungen.