Wie UV-LED-Härtungssysteme Druckereien helfen, VOC-Emissionen zu reduzieren

In der modernen Druckindustrie stehen Unternehmen unter wachsendem Druck, ihre Umweltauswirkungen zu minimieren. Ein zentraler Aspekt dabei sind die flüchtigen organischen Verbindungen (VOCs), die bei vielen herkömmlichen Druckverfahren freigesetzt werden. Diese Gase können nicht nur die Luftqualität beeinträchtigen, sondern auch strenge Umweltauflagen mit sich bringen. Glücklicherweise bieten fortschrittliche Härtungstechnologien, insbesondere UV-LED-Systeme, eine überzeugende Lösung zur Reduzierung dieser Emissionen.

Die Herausforderung der VOC-Emissionen im Druck

Traditionelle Druckfarben und -lacke basieren oft auf Lösungsmitteln, die während des Trocknungs- oder Härtungsprozesses verdampfen. Bei Verfahren wie dem Flexodruck oder dem Offsetdruck, besonders im Schmalbahnsegment, war dies lange Zeit Standard. Diese verdampfenden Lösungsmittel sind die Quelle für VOCs. Sie entstehen, wenn die Flüssigkeit von der Druckplatte auf das Substrat übertragen wird und dort trocknen muss, sei es durch Wärme oder durch Verdunstung. Die Freisetzung dieser Stoffe in die Atmosphäre ist problematisch. Sie tragen zur Bildung von bodennahem Ozon bei und können gesundheitsschädlich sein. Für Druckereien bedeutet dies oft hohe Kosten für Abluftreinigungsanlagen und die Notwendigkeit, strenge Emissionsgrenzwerte einzuhalten.

UV-Härtung als Alternative: Die Entwicklung

Die UV-Härtung hat sich als eine transformative Technologie erwiesen. Anstatt auf Lösungsmittel zur Trocknung zu setzen, verwendet UV-Härtung ultraviolettes Licht. Dieses Licht initiiert eine chemische Reaktion in speziellen UV-härtenden Tinten und Lacken. Die darin enthaltenen Monomere und Oligomere polymerisieren schlagartig zu einem festen Film. Die frühe Form der UV-Härtung nutzte Quecksilberdampflampen. Diese Lampen erzeugten UV-Licht, waren aber energieintensiv und stießen ebenfalls Wärme aus, was bei temperaturempfindlichen Substraten zu Problemen führen konnte. Zudem enthielten sie Quecksilber, ein Schwermetall, das umweltbedenklich ist.

UV-LED-Härtung: Der entscheidende Schritt zur Emissionsreduktion

Hier kommen UV-LED-Härtungssysteme ins Spiel. LEDs (Light Emitting Diodes) sind Halbleiter, die Licht emittieren, wenn Strom durch sie fließt. Im Vergleich zu herkömmlichen UV-Lampen bieten sie signifikante Vorteile, insbesondere im Hinblick auf die VOC-Reduktion. UV-LEDs emittieren UV-Licht in einem sehr spezifischen Wellenlängenbereich. Dies ermöglicht eine präzise Ansteuerung der Härtungsreaktion.

Der größte Vorteil für die VOC-Reduktion liegt darin, dass UV-LED-härtende Tinten und Lacke praktisch lösemittelfrei sind. Sie basieren auf 100 % Festkörpern. Das bedeutet, dass während des Härtungsprozesses keine oder nur vernachlässigbar geringe Mengen an flüchtigen organischen Verbindungen freigesetzt werden. Wenn die UV-LEDs ihr Licht auf die Tinte oder den Lack richten, findet die Polymerisation sofort statt. Es gibt keine Verdampfungsphase, in der Lösungsmittel entweichen könnten. Dies ist ein fundamentaler Unterschied zu lösungsmittelbasierten Systemen.

Vorteile von UV-LED-Härtungssystemen für Druckereien

Die Umstellung auf UV-LED-Härtung bringt für Druckereien, die in Bereichen wie Etiketten-, Schmalbahn-, Flexo- oder Offsetdruck tätig sind, eine Reihe von Vorteilen mit sich, die über die reine VOC-Reduktion hinausgehen.

• Umweltfreundlichkeit und Compliance: Der offensichtlichste Vorteil ist die drastische Reduzierung von VOC-Emissionen. Dies erleichtert die Einhaltung von Umweltvorschriften erheblich. Viele Druckereien können auf teure Abluftreinigungsanlagen verzichten oder diese weniger stark belasten. Dies spart nicht nur Investitionskosten, sondern auch laufende Betriebskosten.
• Energieeffizienz: UV-LEDs sind wesentlich energieeffizienter als Quecksilberdampflampen. Sie verbrauchen bis zu 70 % weniger Strom. Zudem sind sie sofort einsatzbereit und benötigen keine lange Aufheizzeit. Dies spart Energie, insbesondere bei häufigen Druckjobs oder kurzen Laufzeiten.
• Wärmereduktion: LEDs erzeugen deutlich weniger Wärme als herkömmliche UV-Lampen. Dies ist ein großer Vorteil beim Druck auf temperaturempfindliche Materialien wie dünne Kunststoffe oder Folien. Es minimiert das Risiko von Verzug oder Beschädigung des Substrats.
• Längere Lebensdauer: UV-LEDs haben eine deutlich längere Lebensdauer als Quecksilberdampflampen. Sie können zehntausende von Stunden halten, was die Wartungs- und Austauschkosten reduziert.
• Kompakte Bauweise: UV-LED-Systeme sind oft kompakter und lassen sich leichter in bestehende Druckmaschinen integrieren, insbesondere in Schmalbahn-Flexo- oder Digitaldruckmaschinen.
• Qualitätsverbesserung: Die schnelle und effiziente Härtung mit UV-LEDs führt oft zu einer besseren Farbbrillanz, höherer Kratzfestigkeit und verbesserten chemischen Beständigkeiten der Druckergebnisse. Die Farbintensität bleibt erhalten, da keine Lösungsmittel die Pigmente verändern können.

Anwendungsbereiche in der Druckindustrie

Die Vorteile von UV-LED-Härtungssystemen machen sie für eine Vielzahl von Druckanwendungen attraktiv.

• Etikettendruck: Im Etikettendruck, sei es im Flexo- oder Digitaldruck, ist die Möglichkeit, auf verschiedenen Substraten, oft auch Folien, emissionsfrei zu drucken, von unschätzbarem Wert. Die Anforderungen an Haltbarkeit und Optik sind hier sehr hoch.
• Schmalbahn-Flexodruck: Für Druckereien, die im Schmalbahnbereich tätig sind und eine hohe Produktivität und Flexibilität benötigen, bieten UV-LEDs eine saubere und effiziente Härtungslösung.
• Offsetdruck: Auch im Offsetdruck, insbesondere im Bogotá-Druck oder im Verpackungsdruck, werden UV-LED-Systeme zunehmend eingesetzt. Sie ermöglichen eine sofortige Weiterverarbeitung der Druckbögen.
• Digitaldruck: In vielen Digitaldruckmaschinen, besonders im Inkjet-Bereich, ist UV-LED-Härtung die Standardtechnologie geworden. Sie ermöglicht den Druck auf einer breiten Palette von Materialien, von Papier über Kunststoff bis hin zu Metall und Glas.

Implementierung und Auswahl des richtigen Systems

Die Integration von UV-LED-Härtungssystemen in eine bestehende Druckmaschine erfordert sorgfältige Planung. Wichtig ist die Wahl der richtigen Wellenlänge des UV-LED-Lichts. Diese muss auf die spezifischen Fotoinitiatoren in der verwendeten Tinte oder dem Lack abgestimmt sein. Die Intensität und die Bestrahlungszeit spielen ebenfalls eine entscheidende Rolle für eine vollständige Härtung.

Bei der Auswahl eines Systems sollten Druckereien auf folgende Punkte achten:

• Leistung und Wellenlänge: Passt die Leistung der LEDs zur benötigten Härtungsgeschwindigkeit und zur Bedruckstoffart? Stimmt die Wellenlänge mit den verwendeten Tinten/Lacken überein?
• Kühlungsanforderungen: Obwohl LEDs weniger Wärme abgeben, benötigen sie dennoch eine Kühlung.
• Integration: Wie einfach lässt sich das System in die vorhandene Druckmaschine integrieren? Gibt es Platzbeschränkungen?
• Herstellerunterstützung: Bietet der Hersteller guten technischen Support und Beratung?
• Langfristige Investition: Bedenken Sie die Energieeinsparungen und die reduzierten Betriebskosten im Vergleich zu den Anschaffungskosten.

Fazit: Ein Blick in eine emissionsärmere Zukunft

UV-LED-Härtungssysteme sind mehr als nur ein technischer Fortschritt; sie sind ein entscheidender Baustein für eine nachhaltigere und zukunftsorientierte Druckindustrie. Durch die nahezu vollständige Eliminierung von VOC-Emissionen helfen sie Druckereien, Umweltauflagen zu erfüllen, Kosten zu senken und gleichzeitig die Qualität ihrer Druckerzeugnisse zu verbessern. Die Investition in diese Technologie ist eine Investition in die Zukunftsfähigkeit eines Druckbetriebs in einem sich ständig wandelnden Marktumfeld. Die Umstellung auf lösemittelfreie Prozesse ist kein vorübergehender Trend, sondern eine notwendige Entwicklung.