Die Druckindustrie, insbesondere der Bereich der Etiketten und der Schmalbahnproduktion, steht ständig vor neuen Herausforderungen. Höhere Geschwindigkeiten, komplexere Designs und vor allem strengere regulatorische Anforderungen an die Sicherheit von Verpackungsmaterialien verlangen nach innovativen Lösungen. Ein zentraler Aspekt dabei ist die Wahl des richtigen Härtungssystems für Druckfarben. Hier rücken UV-LED-Härtungssysteme immer stärker in den Fokus, insbesondere wenn es um den Einsatz von migrationsarmen Druckfarben geht.
Warum migrationsarme Druckfarben?
Migrationsarme Druckfarben sind essentiell, wenn es darum geht, Lebensmittelverpackungen, pharmazeutische Etiketten oder andere Produkte zu bedrucken, bei denen ein direkter oder indirekter Kontakt mit Konsumgütern nicht ausgeschlossen werden kann. Die Reduzierung der Migration von Inhaltsstoffen aus der Farbe in das Produkt ist entscheidend, um die Lebensmittelsicherheit und die Einhaltung von Gesetzen wie der EU-Verordnung 1935/2004 zu gewährleisten. Diese Druckfarben sind so formuliert, dass sie möglichst wenig flüchtige organische Verbindungen (VOCs) oder andere potenziell schädliche Substanzen abgeben.
Die Rolle der Härtungstechnologie
Die Art und Weise, wie eine Druckfarbe nach dem Auftrag auf das Substrat ausgehärtet wird, hat direkten Einfluss auf ihre Eigenschaften. Traditionelle Härtungsmethoden, wie thermische Trocknung oder die Härtung mit Quecksilberdampflampen (konventionelle UV-Lampen), haben ihre Grenzen. Bei der thermischen Trocknung können Lösungsmittel entweichen, was zur Migration beitragen kann. Konventionelle UV-Lampen erzeugen Ozon und viel Wärme, was empfindliche Substrate beeinträchtigen und den Energieverbrauch erhöhen kann.
UV-LED-Härtung: Ein neuer Standard
UV-LED-Härtungssysteme nutzen Leuchtdioden (LEDs) zur Erzeugung von UV-Licht. Diese Technologie bietet gegenüber traditionellen Quecksilberdampflampen erhebliche Vorteile. LEDs emittieren UV-Licht in einem sehr spezifischen Wellenlängenbereich, der präzise auf die reaktiven Komponenten in UV-Härtungsfarben abgestimmt ist. Dies führt zu einer effizienteren und schnelleren Aushärtung.
Vorteile der UV-LED-Härtung bei migrationsarmen Farben
Die Kombination von migrationsarmen Druckfarben und UV-LED-Härtungssystemen ist besonders wirkungsvoll. Hier sind die entscheidenden Vorteile:
- Effiziente Polymerisation: UV-LEDs strahlen mit hoher Intensität in den entscheidenden Wellenlängenbereichen, die für die Photoinitiatoren in migrationsarmen Farben notwendig sind. Dies ermöglicht eine schnelle und vollständige Aushärtung der Farbschicht. Eine unvollständig ausgehärtete Farbe birgt ein höheres Migrationsrisiko.
- Geringere Wärmeentwicklung: LEDs erzeugen im Vergleich zu Quecksilberdampflampen deutlich weniger Wärme. Dies ist ein enormer Vorteil bei der Verarbeitung von dünnen oder wärmeempfindlichen Substraten, wie sie häufig in der Etiketten- und Schmalbahnproduktion zum Einsatz kommen. Weniger Hitze bedeutet weniger Verzug, weniger Schrumpfung und eine höhere Dimensionsstabilität des Bedruckstoffs.
- Konstante Wellenlänge und Intensität: UV-LEDs liefern ein sehr konstantes Lichtspektrum und eine gleichmäßige Intensität über ihre Lebensdauer. Dies sorgt für reproduzierbare Druckergebnisse und eine zuverlässige Härtung von Charge zu Charge. Bei Quecksilberdampflampen kann sich das Spektrum mit der Zeit verändern, was die Härtung beeinträchtigt.
- Sofortige Ein- und Ausschaltbarkeit: LEDs können praktisch sofort ein- und ausgeschaltet werden. Dies ist im Druckprozess von Vorteil, da sie nur dann Energie verbrauchen, wenn tatsächlich gehärtet werden muss. Dies spart Energie und reduziert die Wärmeexposition weiter, wenn die Lampe gerade nicht benötigt wird.
- Keine Ozonproduktion: Im Gegensatz zu Quecksilberdampflampen produzieren UV-LEDs kein Ozon. Ozon ist ein reaktives Gas, das eine Belüftung erfordert und potenziell schädlich für Mensch und Umwelt ist. Dies vereinfacht die Arbeitsumgebung und reduziert die Notwendigkeit von Abluftsystemen.
- Längere Lebensdauer und geringerer Wartungsaufwand: UV-LED-Systeme haben eine deutlich längere Lebensdauer als herkömmliche Lampen. Dies reduziert die Ausfallzeiten und die Kosten für den Austausch von Lampen.
Anwendungen in der Etiketten- und Schmalbahnproduktion
Der Einsatz von UV-LED-Härtungssystemen ist besonders in der Etiketten- und Schmalbahnproduktion angekommen und hat sich als Standard etabliert.
- Flexodruck: Im Flexodruck, der häufig für Etiketten und flexible Verpackungen verwendet wird, ermöglicht die UV-LED-Härtung hohe Druckgeschwindigkeiten bei gleichzeitiger Gewährleistung einer vollständigen Aushärtung. Dies ist entscheidend für den Einsatz von migrationsarmen Farben, um die Anforderungen für Lebensmittelkontaktmaterialien zu erfüllen. Die schnelle Aushärtung verhindert auch ein Verkleben der Druckformen bei hohen Laufgeschwindigkeiten.
- Offsetdruck (Schmalbahn): Auch im Offsetdruck auf Schmalbahnmaschinen, beispielsweise für hochwertige Etiketten, sind UV-LED-Systeme ein Gewinn. Sie erlauben den Druck auf einer breiten Palette von Substraten, einschließlich Kunststoffen und Folien, die mit traditionellen Härtungsmethoden problematisch wären. Die geringe Wärmeentwicklung schont diese empfindlichen Materialien.
- Vielseitigkeit bei Substraten: Die Fähigkeit, auf einer Vielzahl von Materialien zu drucken, ist für Etikettenhersteller unerlässlich. Ob Papier, Folie, Metall oder Kunststoff – UV-LED-Härtung ermöglicht die Verarbeitung dieser unterschiedlichen Oberflächen mit minimalem Aufwand und maximaler Farbhaftung, insbesondere bei migrationsarmen Formulierungen.
Die chemische Perspektive: Formulierungen für UV-LED
Die Entwicklung von migrationsarmen Druckfarben, die optimal mit UV-LEDs interagieren, ist ein eigener Forschungsbereich. Die Formulierungen sind darauf ausgelegt, auf die spezifischen Wellenlängen der LEDs anzusprechen. Dies beinhaltet sorgfältig ausgewählte Photoinitiatoren, Oligomere und Monomere, die schnell und effizient polymerisieren. Diese Farben sind oft 100% feststoffbasiert, was bedeutet, dass nach der Härtung praktisch keine flüchtigen Bestandteile freigesetzt werden. Dies ist ein Kernmerkmal für migrationsarme Eigenschaften.
Zukünftige Entwicklungen und Herausforderungen
Die Technologie der UV-LED-Härtung schreitet weiter voran. Die Entwicklung von LEDs mit noch breiteren Wellenlängenbereichen und höherer Intensität wird die Härtungseffizienz weiter steigern und neue Möglichkeiten für anspruchsvolle Druckanwendungen eröffnen. Die fortlaufende Forschung an noch “migratiönsärmeren” Farbformulierungen wird ebenfalls die Bedeutung dieser Härtungstechnologie unterstreichen.
Die anfänglichen Investitionskosten für UV-LED-Systeme können höher sein als für traditionelle Systeme. Doch die langfristigen Einsparungen durch Energieeffizienz, geringeren Wartungsaufwand, längere Lebensdauer der Lampen und verbesserte Produktivität machen diese Investition oft schnell rentabel. Für Unternehmen, die in der Etiketten- und Schmalbahnproduktion tätig sind und Wert auf Sicherheit, Qualität und Effizienz legen, ist die Umstellung auf UV-LED-Härtung ein logischer und zukunftsorientierter Schritt.
Die Vorteile, die UV-LED-Härtungssysteme in Verbindung mit migrationsarmen Druckfarben bieten, sind unbestreitbar. Sie ermöglichen nicht nur die Einhaltung strenger Sicherheitsvorschriften, sondern verbessern auch die Druckqualität und die betriebliche Effizienz. Für alle Akteure in der modernen Druckindustrie, die auf höchstem Niveau agieren wollen, sind diese Systeme eine Schlüsseltechnologie.
