Ein Überblick über UV-härtende Tinte
Ein Überblick überUV-härtende Tinte
Die Einführung der UV-härtbaren Tintenchemie ließ Wunschdenken für die überwiegende Mehrheit der Anwender, die von der Digitaldrucktechnologie profitieren wollten, Wirklichkeit werden. Obwohl diese Formeln in analogen Kontexten gut etabliert waren, mussten Hindernisse überwunden werden, bevor sie in der Mainstream-Tintenstrahlindustrie verwendet werden konnten. Um das Jahr 2000 herum wurde das UV-Potenzial in das schnell wachsende Großformatsegment eingeführt, was einen allgemeinen Wandel in der Art und Weise einleitete, wie Display- und Point-of-Purchase-Anwendungen direkt auf starre Oberflächen gedruckt werden könnten. In den darauffolgenden Jahren hat sich diese entscheidende Technologie so weit weiterentwickelt, dass UV-härtbare Anwendungen nicht mehr nur auf Tintenprodukte beschränkt sind, sondern mittlerweile in einer Vielzahl von Branchen eingesetzt werden, in denen Flüssigkeitsabscheidung eine bedeutende Rolle spielt.
Diese Probleme waren für Hersteller von UV-härtenden Motoren zahlreich und vielfältig und sie nehmen weiter zu, da die Produktionsanforderungen anpassungsfähiger und zeitkritischer werden. Für bestimmte Anwendungen stehen alternative Tintentechnologien zur Verfügung, beispielsweise in der Textil- und Bekleidungsindustrie, in der Foto- und Kunstindustrie sowie in Berufen, in denen Lösungsmittel- oder Latexchemikalien ausreichend sind. Aber im Großen und Ganzen hat die Einbindung von ultravioletter Energie in moderne Druckgeräte in Form von Tinte und Aushärtung zu einem Wandel bei Druckmaschinen geführt, die nicht nur dekorative, sondern auch praktische und industrielle Prozesse abwickeln.
Die Verbindung der Tinte mit der Materialoberfläche war in den frühen Versionen von UV im Digitaldruckbereich nicht einfach, da im Gegensatz zur lösungsmittelbasierten Chemie UV-härtende Tinten verbinden sich nicht mit dem Medium selbst, was bedeutete, dass Adhäsion und Rissbildung bei fertigen Drucken manchmal unvermeidbar waren. Die meisten wissenschaftlichen Durchbrüche geschehen nicht über Nacht, und die Flexibilität heutiger Druckmaschinen sowie das Verhalten ihrer Tinten und Härtungssysteme sind das Ergebnis jahrelanger Arbeit, die teilweise auf Versuch und Irrtum beruhte.
Wenn UV-härtbare Chemikalien in eine Druckmaschine integriert werden, gibt es zwei wichtige Probleme. Die erste ist die Tinte selbst, die über die erforderliche Rheologie und Viskosität verfügen muss, um mit der ausgewählten Druckkopf- und Düsendichte zu funktionieren. Der zweite Faktor ist die Wirksamkeit der Härtungsmethode, die letztendlich für das endgültige Erscheinungsbild, einschließlich Haftung und Farbgenauigkeit, verantwortlich ist. Der Hauptgrund für die schnelle Akzeptanz UV-härtbarer Formulierungen im Digitaldruckmarkt bestand darin, dass sie eine praktische Lösung boten, die auf einer Vielzahl von Substraten eingesetzt werden konnte, sowohl dicken als auch dünnen, starren und flexiblen. Die Grenzen ergaben sich aus der Art der verwendeten Druckmaschine und den Anforderungen des Endprodukts.
Zu den Vorteilen der UV-härtenden Tinte gehörten das Fehlen von VOCs und eine deutliche Reduzierung der Luftverschmutzung, ebenso wie der Vorteil, dass sie aufgrund der sofortigen Aushärtung nach dem Ausstoßen schnellere Arbeitsgeschwindigkeiten ermöglicht. Im Gegensatz zu alternativen Chemikalien war das Trocknen jedes Drucks nicht auf eine herkömmliche und oft zeitaufwändige Wärmequelle angewiesen, die dem eigentlichen Auftragen der Tinte folgen musste. Da die Tinte bis zum Trocknen flüssig blieb, verringerte sich der Wartungsaufwand der Druckmaschine, da die Verdunstung von Lösungsmitteln in den Druckköpfen, die zu Verstopfungen und Düsenschäden führen könnte, kein Problem mehr darstellte. Darüber hinaus vereinfachte die hohe Viskosität der Chemie die Qualität der Tröpfchenerzeugung und behielt nach dem Aushärten die festgelegte Genauigkeit bei, so dass Druckmaschinen mit hohen Geschwindigkeiten ohne Qualitätseinbußen laufen können.
UV-härtende Technologien haben ihre Nachteile weitgehend behoben, da die Viskosität der Tinten es schwierig machen kann, eine glatte Oberfläche zu erzielen. Da die ausgehärtete Tinte nicht mit der Materialoberfläche verklebt, muss der Prozess sicherstellen, dass die richtige Menge an UV-Licht zugeführt wird, um eine ordnungsgemäße Haftung zu ermöglichen. Zu viel kann zu einer harten, spröden Oberfläche führen, die abblättert und abplatzt, während zu wenig dazu führen kann, dass sich der Druck klebrig anfühlt, was selbst bei der Verwendung freier Radikale unerwünscht ist. Die Polymerisation stoppt, sobald die Lichtquelle bei dieser Art der Behandlung entfernt wird, und Systeme mit freien Radikalen machen mittlerweile den Großteil der verwendeten kommerziellen UV-basierten Systeme aus. Die kationische Technologie hingegen härtet in einem Daisy-Chain-Ansatz weiter aus, lange nachdem die Lichtquelle ausgeschaltet wurde.
Auf dem heutigen Markt hat sich eine weitere Option herausgebildet, die nach einem langsamen Start nun zunehmend in Druckmaschinen eingesetzt wird, die eine Vielzahl von Segmenten abdecken UV-härtende Tinte wird eingesetzt. Früher wurden Quecksilberdampflampen am häufigsten für alle Anwendungen verwendet. Obwohl ihre Aushärtungseigenschaften ausreichend waren, hatten sie eine Reihe von Nachteilen, darunter das Vorhandensein von Hg, das derzeit als Chemikalie mit gefährlichen Wirkungen aus dem Verkehr gezogen wird. Darüber hinaus geben diese Leuchten über Infrarot erhebliche Wärme ab, was eine sorgfältige Handhabung erfordert und sie für die Arbeit mit dünnen und zerbrechlichen Materialien ungeeignet macht. Die Lampen haben eine begrenzte Lebensdauer von etwa 1000 Stunden, wobei in dieser Zeit ein allmählicher Effizienzverlust auftritt, der zu einer inkonsistenten Aushärtung führen kann, wenn sich die Lampen dem Ende ihres Zyklus nähern.
LED-Leuchten werden als Alternative zur herkömmlichen UV-Härtung eingesetzt, das ursprüngliche Problem bestand jedoch darin, deren eingeschränkte spektrale Leistung zu überwinden. Dies bedeutete, dass neue Formulierungen für Tinten und Beschichtungen sowie andere Dispergierflüssigkeiten erforderlich waren, um innerhalb des erforderlichen Emissionsbereichs zu arbeiten. Nichtsdestotrotz hat UV-LED in den letzten Jahren an Bedeutung gewonnen und erfreut sich zunehmender Beliebtheit als realistische Wahl in der Display-Branche, da sie die Verwendung einer breiteren Palette von Materialien, niedrigere Energiekosten und den Wegfall der Notwendigkeit ermöglicht, Polymerisationslampen auszutauschen eine kurze Zeitspanne.
UV-Druckelemente müssen möglicherweise Teil einer integrierten Produktionslinie oder als autonome Einheit sein, die für einen Herstellungsprozess in funktionellen und industriellen Bereichen von grundlegender Bedeutung ist, wo die LED-Härtung wertvoll geworden ist. Aufgrund der Trocknungsanforderungen gibt es unter den vorhergesagten Bedingungen keinen Platz für ein sperriges und heißes Gerät, daher ist die Quecksilberlichtbogenhärtung unter diesen Umständen keine praktikable Alternative. Dies ist besonders wichtig bei Single-Pass-Anwendungen mit mehreren Druckköpfen sowie bei Hochgeschwindigkeitsaufgaben wie Produktcodierung, Markierung und Etikettierung.
In Summe, UV-härtender Druck deckt derzeit ein breites Spektrum an Druckanwendungen ab, von großformatigen Grafiken über kommerziellen Rollen- und Bogendruck bis hin zur Konvertierung von Verpackungen und Etiketten. UV-Abscheidungs- und zunehmend LED-Härtungsfunktionen werden in Spezialanwendungen außerhalb des traditionellen Druckbereichs eingesetzt, beispielsweise bei Industriebeschichtungen. Diese Technologie passt zu den heutigen Trends zu geringeren Stückzahlen, Personalisierung und Versionierung sowie zu schnelleren Durchlaufzeiten dank effektiver digitaler Frontends und Workflow-Prozesse. Diese Faktoren sind alle in jedem Inkjet-Prozess wichtig, aber sie sind jetzt besonders wichtig, da der Schritt vom Desktop zum fertigen Produkt sowohl die Produktionsgeschwindigkeit als auch die Anpassungsfähigkeit erhöht.