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Donnerstag, 24. September 2020
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Wissenschaft & Technik, Technologien, UV/EB Lacke

Ist Low Energy Curing eine Alternative zur UV-LED-Härtung?

Donnerstag, 05. Dezember 2013

Noch vor einigen Jahren galten UV-LEDs als Exoten im UV-Markt. Vielleicht zu Recht, denn anfangs war deren Leistung zu gering, um effektiv in Druck- und Veredelungsprozesse integriert zu werden.

Energieeinsparung mittels LEC: Im UV-Bereich sind 160 bis 240 W/cm üblich, bei LEC kann dies auf bis zu 60 W/cm reduziert werden. Quelle: Dr. Hönle

Energieeinsparung mittels LEC: Im UV-Bereich sind 160 bis 240 W/cm üblich, bei LEC kann dies auf bis zu 60 W/cm reduziert werden. Quelle: Dr. Hönle

Auch die Auswahl an geeigneten Farben und Lacken war unbefriedigend.

Technologie hat sich etabliert

Mittlerweile hat die Chemieindustrie hochreaktive Farben und Lacke entwickelt, die speziell für die Aushärtung mit UV-LEDs eingesetzt werden. Auch in zahlreichen Klebstoffanwendungen und im Druckbereich kommen sie zum Einsatz. Doch kaum hat sich die LED am Markt durchgesetzt, zeichnet sich eine neuer Trend ab. Wobei es sich diesmal nicht um eine Technologie handelt, sondern um Altbewährtes im neuen Gewand: die Rede ist vom Low Energy Curing (LEC).

LEC kombiniert UV-LED mit konventioneller UV-Technologie

Hochreaktive UV-härtende Veredelungsmittel, sogenannte UV-Farben und -lacke, werden dabei nicht mit LEDs vernetzt, sondern mit konventionellen Mitteldruckstrahlern. Dank der hohen Reaktivität der Farben können die UV-Strahler bei geringer Leistung betrieben werden: Sind im klassischen UV-Bereich spezifische Leistungen von 160 bis 240 W/cm üblich, kann diese im Falle des Low Energy Curing auf bis zu 60 W/cm reduziert werden. Der Erfolg wurde in Anwendungsfällen, wie etwa dem Bogenoffsetdruck, bestätigt.

Bedrucken von Bauteilen im Inkjet-Druck

Eine weitere Umsetzung ist das Bedrucken von Elektronikbauteilen im Inkjet-Verfahren, erläutert am Beispiel eines Anwendungsfalls. Dabei war ursprünglich eine Aushärtung der Farben durch UV-LEDs vorgesehen, sodass spezielle LED-Farben eingesetzt wurden. Im Laufe der Versuche zeigte sich jedoch, dass UV-LEDs nicht die beste Lösung waren: Die  Anlage wurde dadurch teurer und konnte mit der LED-Härtung keine optimale Oberflächentrockenheit erzielen. Das Versuchsteam entschied sich daraufhin für Tests mit LEC. Bei Vorversuchen im anwendungstechnischen Labor der Dr. Hönle AG zeigte das Verfahren Vorteile im Vergleich zur LED-Härtung, da der UV-C-Anteil im Spektrum zu einer guten Oberflächentrockenheit führte. Selbst bei einer Leistung von 80 W/cm waren Chemikalienbeständigkeit und Haftung immer noch gut.

UV-Trockner wird mit aufgesetzten Lüfter rein luftgekühlt

Da die Druckbreite bei dieser Anwendung lediglich 80 mm beträgt, fiel die Entscheidung auf ein "UVAPrint 100 Sov-System". Dieses Gerät hat eine Bestrahlungsbreite von 100 mm und wird mit einem aufgesetzten Lüfter rein luftgekühlt. Für konventionelle Inkjet-Anwendungen kann das UV-Gerät mit einer Lampenleistung von max. 200 W/cm betrieben werden, im Falle des Low Energy Curing wird diese auf  60 bis 100 W/cm begrenzt. Sollte im Laufe der Produktion ein Farbwechsel erfolgen, der höhere Intensitäten erfordert, kann das Gerät wieder bei voller Leistung betrieben werden. In Abstimmung mit dem Absorptionsspektrum der Inkjetfarbe wird ein eisendotiertes Foz-Spektrum eingesetzt, dessen Hauptemission, ähnlich wie bei den UV-LEDs,  im langwelligen UV-A-Bereich liegt.

Abstimmung von Farbe und Strahlersystem ist notwendig

In Kombination mit hochreaktiven Beschichtungsmitteln bietet Low Energy Curing interessante Einsatzmöglichkeiten für vielfältige UV-Prozesse. Dabei beschränkt sich die Auslegung der UV-Systeme nicht auf schmalbahnige Anwendungen, sondern ist durchaus auch für breite Druckanwendungen, wie z. B. Offsetdruck, realisierbar. Um die Vorteile von LED-Härtung und LEC nutzen zu können, ist eine genaue Abstimmung von Farbe und Strahlersystem immer Voraussetzung. Vor einer Anlageninstallation sollten deshalb unbedingt Versuche durchgeführt werden, die die Realisierbarkeit klären.

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