Smithers Pira identifiziert die wichtigsten Entwicklungen in der Strahlungstechnologie, die die Produktivität auf dem Markt für strahlenhärtende Druckerzeugnisse steigern.

Nach Angaben von The Future of Radiation Curing Print Markets to 2022beliefen sich die mit strahlenhärtenden (UV- und Elektronenstrahl-) Farben und Lacken produzierten Drucke im Jahr 2017 auf insgesamt etwa 1,38 Billionen A4-Drucke, was einem Wert von 63,4 Milliarden Dollar entspricht. Der Markt wächst jährlich um etwa 2-3% in Tonnage.

Da der Umsatz mit Druckfarben schneller wächst als der gesamte Grafik- und Verpackungsmarkt, nutzen die Anwender die Vorteile der Soforttrocknung, um ihre Produktionseffizienz zu verbessern und sowohl die dekorativen als auch die funktionalen Eigenschaften der Druckfarben und Lacke zu nutzen. Die Strahlungshärtung spart nicht nur Zeit durch die Soforttrocknung, sondern ermöglicht auch verschiedene Effizienzsteigerungen in einem breiteren Produktionsprozess.

Während das Druckvolumen im grafischen Bereich zwischen 2012 und 2022 allgemein um 3,0% pro Jahr zurückgeht, werden die Segmente des strahlenhärtenden Drucks und des nach wie vor boomenden Verpackungsmarkts ihren Marktanteil ausbauen können. Das Volumen des strahlenhärtenden Drucks wird in diesem Zeitraum um 25,0 % und wertmäßig um 33,6 % wachsen.

Smithers Pira identifiziert die wichtigsten Entwicklungen bei der Formulierung von Druckfarben und Lacken sowie bei den Härtungstechnologien, die diese Expansion unterstützen.

Niederenergetische UV-Härtung

Die Methoden der UV-Trocknung ändern sich. Der Großteil der UV-Trocknung im Jahr 2017 wird immer noch mit Quecksilberdampf-Quarzlampen durchgeführt, aber diese brauchen Zeit, um sich aufzuwärmen, und am Ende ihrer Lebensdauer bestehen potenzielle Gesundheits- und Umweltgefahren.

Diese Einschränkungen verstärken die Vorteile der Niedrigenergie-Härtung. Dieses Aushärtungssystem wurde entwickelt, um den Druck mit viel weniger Energie zu trocknen als die traditionellen Quecksilberdampflampen, mit einer einzigen quecksilberdotierten Lampe.

Das System verwendet spezielle Farben, die einen höheren Preis als die herkömmlichen UV-härtenden Farben und Lacke haben. Diese Lampen emittieren nicht die kürzeren UV-Wellenlängen, die Ozon erzeugen, so dass keine Ozonabsaugung erforderlich ist. Sie erzeugen weniger Abwärme und benötigen daher weniger Kühlung, was den Stromverbrauch weiter senkt.

Die Technologie wird nun auch in Nordamerika und Europa eingesetzt. Komori verfügt über kommerzielle Rollendruckmaschinen, die die H-UV-Technologie anstelle eines Heißluftofens verwenden, wodurch die Stellfläche der Druckmaschine reduziert wird. Das ist wichtig für den japanischen Heimatmarkt, wo die sehr hohen Immobilienkosten die Platzersparnis zu einem erheblichen Kostenvorteil machen.

UV-LED-Härtung

Bei der UV-LED-Härtung werden Leuchtdioden verwendet, die ein schmales UV-Band emittieren und einen Spitzenwert an UV-Energie liefern, der eine breite Verteilung der Leistung über das gesamte Spektrum, einschließlich des sichtbaren und infraroten Bereichs, ermöglicht.

Die LED-Härtung verbraucht sogar noch weniger Energie als die energiesparenden UV-Systeme mit Quecksilberdampflampen. Außerdem ist sie sofort einschaltbar, was die Ausfallzeiten, die durch das Warten auf die volle Leistung der Lampen entstehen, noch weiter reduziert und durch die Synchronisierung der Aushärtung mit dem Auftragen der Farbe erhebliche Energieeinsparungen ermöglicht. Der Nachteil ist die begrenzte Verfügbarkeit geeigneter Druckfarben und der hohe Preisaufschlag, der damit verbunden ist.

Das Angebot an UV-LEDs, die im Handel erhältlich sind, wächst und stellt die breitere Verwendung von LEDs in allgemeinen Beleuchtungsanlagen in den Schatten. Druckereien, die bereits UV-LEDs verwenden, berichten von einem Energieverbrauch, der um bis zu 70 % niedriger ist als bei herkömmlichen UV-Systemen. Eine weitere Attraktion von UV-LED-Systemen ist ihre Farbbrillanz, die auf einen höheren Pigmentgehalt zurückzuführen ist.

In einigen europäischen Ländern dringt die UV-LED-Technologie über Nischenanwendungen hinaus in höhervolumige Segmente vor, wie z. B. den Bogendruck, wo die Technologie den Vorteil hat, eine hohe Farbstärke zu bieten.

Elektronenstrahlhärtung

Bei der Elektronenstrahlhärtung wird ein leistungsstarker Elektronenstrahl verwendet, um die radikalische Polymerisationsreaktion einzuleiten. In einer evakuierten Kammer wird ein Vorhang aus beschleunigten Elektronen auf die bedruckte Oberfläche gerichtet. Die energiereichen Elektronen durchdringen eine Titan-Fensterfolie und treffen auf die nasse Tinte. Die Energie wird von der Tintenschicht absorbiert und der Aushärtungsprozess findet statt.

Der Vorteil dieser Technologie besteht darin, dass die Elektronen in den Körper des Farbfilms eindringen und nicht nur an der Oberfläche, was eine gute Durchhärtung gewährleistet. In Amerika ist diese Technologie auf Breitbahndruckmaschinen weit verbreitet, in Europa dagegen weniger.

Es gibt Entwicklungen zur Ausweitung der Nutzung durch kostengünstigere und kleinere EB-Härtungseinheiten, auch für die ersten Bogendruckverfahren, und Farbentechnologien zur Ausweitung der Nutzung auf Flexo- und Tiefdruckmaschinen. Der Anteil des Elektronenstrahls an der Strahlenhärtung ist nach wie vor gering und lag 2017 bei nur 4-5%, wobei der größte Anteil in Nordamerika und ein geringerer in anderen Ländern zu verzeichnen war.

Migrationsarme Druckfarben und Beschichtungen

Da die Strahlenhärtung bei Lebensmittel-, Pharma- und Tabakverpackungen weit verbreitet ist, ist es wichtig, dass keine Bestandteile aus dem Druck in das Produkt migrieren und organoleptische Auswirkungen verursachen können. Dies ist besonders wichtig bei Tabakverpackungen, wo die Kriterien für geruchsfreie und migrationsdichte Verpackungen durch die Tatsache bestimmt werden, dass Tabak hygroskopisch ist.

Geruch und Verschmutzung sind potenzielle Probleme für alle Verarbeiter. Druckfarbenhersteller formulieren migrationsarme Druckfarben mit ausgewählten Komponenten, die sicherstellen sollen, dass die Migration aus dem resultierenden Druckfarbenfilm innerhalb der akzeptierten Migrationsgrenzen liegt.

Die Formulierer von Druckfarben können Komponenten aus der bekannten Palette zugelassener Inhaltsstoffe wählen oder sich für die neuen Klassen von Materialien entscheiden, die von Natur aus ein geringeres Kontaminationspotenzial aufweisen. Dieses Problem wird nun durch neue Gesetze angegangen, die 2017 in der EU und anderen Märkten wie Japan angekündigt wurden.

Hybrid-Tinten

Mehrere Druckfarbenhersteller erforschen neue Methoden zur Formulierung von Druckfarben, um das Anwendungsspektrum von UV- und Elektronenstrahl-Druckfarben zu erweitern und deren Leistung im Druck zu verbessern.

Bei flexiblen Verpackungen auf herkömmlichen Flexodruckmaschinen ist der Platz für die Zwischentrocknung begrenzt, und die Druckfarbenhersteller entwickeln UV- und EB-härtende Druckfarben mit Wasser oder Lösungsmitteln. Diese dienen als Verdünnungsmittel, und es gibt einen gewissen Grad an Verdunstung in der Druckphase, der eine verbesserte Nass-in-Nass-Überfüllung ermöglicht.

Es gibt Entwicklungen im wasserbasierten Elektronenstrahl-Tiefdruck. So verwendet IdeOn bei Amgraph Packaging in Connecticut Wasser als Verdünnungsmittel für elektronenstrahlhärtende Tiefdruckfarben.

Ein wesentlicher Vorteil dieser Hybridfarben ist, dass sie nicht als Gefahrgut eingestuft werden, wie dies bei herkömmlichen 100% festen UV-Farben und -Lacken der Fall ist. Das bedeutet, dass die Hersteller kein Etikett mit gefährlichen Chemikalien auf der Verpackung anbringen müssen und dass sie in loser Schüttung transportiert werden können – während eine als gefährlich eingestufte UV-Farbe nicht in einem Behälter von mehr als 25 Litern transportiert werden kann.

Die Zukunft der strahlenhärtenden Druckmärkte bis 2022 liefert quantitative Marktgrößen für die wichtigsten Technologien der Strahlenhärtung weltweit und prognostiziert die Märkte bis 2022 nach Härtung, Druckverfahren und Endanwendung. Für weitere Informationen können Sie die Broschüre hier herunterladen.

FESPA Global Print Expo stellt bahnbrechende UV-LED-Härtungstechnologie vor

Die FESPA hat ihr Engagement für den industriellen Markt unterstrichen und erklärt, dass dies ein wachsender Geschäftsbereich auf dem Großformatdruckmarkt ist.

Kommen Sie und sehen Sie die neuesten UV-LED-Drucker in Aktion und holen Sie sich einige Muster auf der FESPA Global Print Expodie vom 15. bis 18. Mai auf der Messe Berlin in Deutschland stattfindet.

Um sich für die Veranstaltung anzumelden, einen aktuellen Hallenplan einzusehen und mehr über die verschiedenen Sonderveranstaltungen auf der FESPA 2018 zu erfahren, klicken Sie hier um die offizielle Website der Veranstaltung zu besuchen.