Ist UV-LED das Richtige für Ihre Siebdruckerei?

Fortschritte in der Technologie haben den Aushärtungsprozess zugänglicher gemacht.

Während die UV-LED-Härtung im Bereich des Digitaldrucks in den letzten zehn Jahren stark zugenommen hat, haben die meisten Siebdruckbetriebe weiterhin die herkömmliche Härtungstechnologie verwendet. Das Haupthindernis war nicht die Bereitschaft der Technologie, sondern die Kosten. Bis vor kurzem waren LEDs teuer, und die Notwendigkeit, in einer Siebdrucklinie die gesamte Breite des Drucks auf einmal auszuhärten, bedeutete, dass im Vergleich zu einem großformatigen Tintenstrahldrucker viel mehr LEDs benötigt wurden. Dies schränkte die frühe Entwicklung in der Siebdruckindustrie zu Containern und anderen kleineren Formaten, bei denen die Kosten für die Ausrüstung weniger ins Gewicht fielen.

Jetzt, da die Kosten gesunken sind, haben die wirtschaftlichen, ökologischen und sicherheitstechnischen Vorteile der Technologie das Interesse von Siebdruckunternehmen, Geräteherstellern und Farbentwicklern geweckt. Obwohl relativ wenige neue Siebdruckmaschinen gebaut werden, möchte eine wachsende Zahl von Unternehmen ihre alten Quecksilberdampf-Härtungssysteme durch UV-LED-Einheiten ersetzen.

In den letzten fünf Jahren hat sich die Leistung der Lampen, die in UV-LED-Härtungssysteme hat sich mehr als verdoppelt, die physische Größe der Lampen wurde reduziert, und die Kosten sind gesunken. Mike Higgins, Director of Sales, Americas, bei Phoseon Technology, schätzt, dass die Nachrüstung eines 20-Zoll breiten Förderbands vor fünf Jahren vier- oder fünfmal so viel gekostet hätte wie heute: "Sie bekommen ein bewährtes Aushärtesystem zu einem Bruchteil der Kosten." 

Hier sind fünf Fakten, die Sie über den UV-LED-Siebdruck wissen sollten.

#1: UV-LED-Härtung ist effizienter als Quecksilberdampf-UV-Härtung

Herkömmliche UV-Lampen erzeugen Licht, indem sie einen elektrischen Lichtbogen in einer ionisierten Gaskammer (typischerweise Quecksilber) erzeugen. Nachdem die Atome in der Gaskammer angeregt wurden, zerfallen sie und emittieren Photonen. Quecksilberbogenlampen erzeugen Licht über das gesamte Spektrum des ultravioletten Lichts (von 100 Nanometern [nm] bis 1800 nm). Dazu gehören neben UV-A-Strahlen auch schädliche UV-B- und UV-C-Strahlen, die für die Augen und die Haut der Arbeiter gefährlich sind. 

Laut Higgins laufen Quecksilberlampen sehr heiß, was dazu führen kann, dass sich hitzeempfindliche Druckmaterialien verziehen und verknittern. Außerdem erzeugen Quecksilber-UV-Härtungssysteme Ozon, das aus dem Arbeitsbereich abgeleitet werden muss. Bei der Verwendung von LEDs zur Aushärtung von UV-Farben wird weder Ozon erzeugt noch wird viel Wärme auf die bedruckte Oberfläche übertragen. 

"Der digitale UV-LED-Markt hat eine große Rolle dabei gespielt, die Technologie so weit zu erproben, dass die Siebdrucker die Vorteile nutzen und weitere Geräte mit UV-LED ausstatten wollen."

Mike Higgins, Vertriebsleiter, Amerika, Phoseon Technology

UV-LED-Lampen sind Festkörper-Halbleiterbauelemente. Sie erzeugen Licht, indem sie eine Spannung erzeugen, um positive Löcher mit negativen Elektronen zu verbinden, wodurch Energie in Form von Photonen emittiert wird. Das Licht wird innerhalb eines engen Spektrums ultravioletter Wellenlängen gebündelt. Phoseon LED-Lichthärtegeräte erzeugen nur Licht im UV-A-Bereich, mit Wellenlängen von 365 nm, 385 nm, 395 nm oder 405 nm.

Da die in eine Quecksilberlampe eingespeiste Leistung über ein breites Spektrum verteilt ist, werden weniger als 10 Prozent der in die Lampe eingespeisten Leistung in UV-Härtungsenergie umgewandelt. Im Gegensatz dazu wandeln Phoseon LED-Härtungslampen mehr als 30 Prozent der Eingangsleistung in UV-Härtungsenergie um. 

Im Gegensatz zu Quecksilberlampen, die Zeit zum Aufwärmen benötigen und normalerweise den ganzen Tag laufen, liefern LEDs sofort Energie und können je nach Bedarf ein- und ausgeschaltet werden. Die Mitarbeiter der Druckerei können die LEDs jedes Mal ausschalten, wenn sie eine 15-minütige Pause machen; einige Geräte sind so konfiguriert, dass sich die LEDs zwischen den Druckvorgängen ausschalten, was die Effizienz weiter erhöht. Es wird erwartet, dass LED-Härtungseinheiten mehr als 20.000 Stunden arbeiten, im Vergleich zu weniger als 2000 Stunden für eine Quecksilberbogenlampe. 

UV-LED-Härtungssysteme werden entweder in luftgekühlten oder wassergekühlten Gehäusen angeboten, um sicherzustellen, dass die LEDs während der Produktion mit einer konstanten Sperrschichttemperatur (der höchsten Betriebstemperatur des Halbleiters) arbeiten und rauen Produktionsumgebungen standhalten. Phoseon stellt seit 2002 patentierte LED-Lösungen für Life Sciences und industrielle Aushärtungsanwendungen her. Für die Druckindustrie stellt Phoseon UV-LED-Härtungssysteme für Inkjet-, Sieb- und Schmalbahn-Flexodrucksysteme her. 

Für Siebdruckanwendungen empfiehlt Higgins Phoseon's FireJet FJ200, ein luftgekühltes 395-nm-Härtungsgerät mit 16 Watt/Quadratzentimeter. 

#2: Eine wachsende Anzahl von UV-LED-Tinten ist verfügbar

Um die Vorteile der UV-LED-Härtung zu nutzen, benötigen Sie Druckfarben, die so formuliert sind, dass sie innerhalb der hohen UV-A-Wellenlängen aushärten, die von der LED-Lampe erzeugt werden. UV-LED-Siebdruckfarben enthalten Fotoinitiatoren, die die angegebenen UV-A-Wellenlängen absorbieren, die für eine vollständige Aushärtung mit der gewünschten Geschwindigkeit erforderlich sind.

Da sich die Vorteile der UV-LED-Härtung allmählich in der Praxis bewährt haben, sind die Hersteller von Siebdruckfarben diesem Trend gefolgt und haben Rezepturen eingeführt, die es mehr Siebdruckern ermöglichen, diese Technologie zu nutzen. 

Heute bieten Unternehmen wie Nazdar, Norcote, Sun Chemical, Ruco und Marabu UV-LED-Farben für bestimmte Anwendungen an, z. B. für die Flaschendekoration, den Behälterdruck, dauerhafte Aufkleber, Membranschalter und Point-of-Purchase-Grafiken für den Innen- und Außenbereich. Einige UV-LED-Siebdruckfarben sind "Dual-Cure"-Formulierungen, die auch mit herkömmlichen Quecksilberdampf-Härtungssystemen funktionieren.  

Jede neue Tintenformulierung muss die gewünschte Aushärtungsleistung bei der Produktionsgeschwindigkeit bieten und darüber hinaus die Anforderungen an Haftung und Haltbarkeit der spezifischen Anwendungen erfüllen. 

Laut Jeff Morris von Ruco USA hat sich die Leistung von UV-LED-Farben im Glasflaschendekorationsgeschäft seit mehr als fünf Jahren bewährt. Da die Nachrüstung von Industrieanlagen teuer sein kann, spezifizieren Käufer von Glasdekorations- oder Behälterdekorationsanlagen oft UV-LED-Aushärtungseinheiten, wenn sie Siebdruckanlagen für die Hochgeschwindigkeits- und Hochvolumendekoration von Behältern kaufen.

#3: UV-LED-Lampen können in industrielle Siebdruckmaschinen eingebaut werden

Im Jahr 2011, Empire Siebdruck arbeitete mit Nazdar, Phoseon und KBA-Kammann zusammen, um die erste Rolle-zu-Rolle-Siebdruckmaschine mit integrierter UV-LED-Härtungstechnologie zu entwickeln. Empire nutzt diese Kammann K61 Eco-Press weiterhin für die Produktion von Rollen oder Bögen mit außenbeständigen Etiketten. 

Tags: UV-LED-Technologie | Siebdruck-Magazin
Kategorien: Tinte | Druck, Siebdruck