Häufig gestellte Fragen

Fragen zu IR

Wie werden IR- und UV-Trocknung/Härtung zur Herstellung gedruckter Elektronik eingesetzt?

Zur Herstellung gedruckter Elektronik sind verschiedene Prozesse erforderlich, z. B. Trocknung/Härtung von leitfähigen Druckfarben und Schutzbeschichtungen, Sintern und Laminieren. IR wird bei gedruckter Elektronik sowohl zum Trocknen als auch zum Sintern eingesetzt. Erfahren Sie mehr >

UV-Härtung wird zum Härten von leitfähigen Druckfarben, Beschichtungen und Laminierungen eingesetzt, z. B. bei RFID-Etiketten.

Mit Xenon Blitz-Lampen kann gedruckte Elektronik auch ohne Beschädigung hitzeempfindlicher Substrate gesintert werden.

Wie kann ich die elektrische Anschlussleistung (kW) und damit die Energiekosten für die Betreiber meiner Druckpresse reduzieren?

Der Schlüssel zur Reduzierung der elektrischen Anschlussleistung und somit der Stromkosten Ihres Kunden ist die Wahl der effizientesten Trocknungs- und Härtungsanlagen, die für den jeweiligen Druckprozess verfügbar sind. Die effizientesten IR-Trocknungs- und UV-Härtungssysteme wandeln einen größeren Teil der eingesetzten elektrischen Energie in Nutzenergie für das Trocknen oder Härten der Druckfarbe oder des Lacks um. So haben IR-Systeme von Heraeus zum Beispiel hohe Leistungsdichten und sind mit vielen verschiedenen Wellenlängen erhältlich, sodass sie bestmöglich auf die Druckfarbe eingestellt werden können. Ebenso besitzen UV-Härtungssysteme von Heraeus spezielle Optiken, um die Leistungsdichte auf dem Substrat zu erhöhen, und bieten ein effizientes Wärmemanagement.

Wie helfen Heraeus-Technologien mir dabei, eine umweltfreundliche und nachhaltige Presse zu konstruieren?

Hinsichtlich der Umweltfreundlichkeit der Trocknung und Härtung müssen flüchtige organische Verbindungen, CO2-Emissionen und die Effizienz des Gesamtsystems betrachtet werden. Da IR- und UV-Techniken gewöhnlich zur Trocknung bzw. Härtung von Druckfarben, die keine oder wenig Lösungsmittel enthalten, eingesetzt werden, werden im Trocknungs-/Härtungsprozess keine flüchtigen organischen Verbindungen (VOC) freigesetzt. Außerdem verringern IR- und UV-Techniken die CO2-Emissionen, weil sie, anders als die meisten thermischen Trockenöfen, beide sehr effiziente elektrische Technologien sind. Zudem stattet Heraeus die IR- und UV-Systeme mit Energiespareinrichtungen aus, z. B. mit flexiblen Steuerungen, mit denen die Stromversorgung oder einzelne Sektionen abgeschaltet werden können, wenn sie nicht benötigt werden, sowie mit optimierten Optiken zur Verbesserung des Verhältnisses der Ausgangsleistung zur eingesetzten elektrischen Energie.

Wie kann ich am besten feststellen, welches IR- oder UV-Produkt die beste Lösung für meine Presse ist?

Da es für eine konkrete Druckpresse viele zu berücksichtigende Faktoren und viele Möglichkeiten gibt, ist es am besten, IR- und UV-Technikexperten frühzeitig in Ihren Entwicklungsprozess einzubinden. Das Besprechen Ihrer spezifischen Bedürfnisse und die Durchführung von Versuchen und Tests können dem Team helfen, für Sie eine optimierte Lösung zu entwickeln. Heraeus hat IR- und UV-Technikexperten, die mit Ihnen zusammenarbeiten. Wir bieten Tests in unserem Anwendungszentrum oder an Ihrem Standort an, um Ihnen dabei zu helfen, die besten Trocknungs- und Härtungslösungen zu entwickeln.

Welche Überlegungen sind bezüglich der Trocknung/Härtung bei einer Hybrid-Presse für sowohl wasserlösliche als auch UV-Druckfarben anzustellen?

Das Wichtigste bei einer Hybrid-Presse ist es, die IR-Trocknung vor der UV-Härtung anzuordnen, sodass, wenn wasserlösliche UV-Druckfarben verarbeitet werden, die IR-Trocknung das Wasser vor der UV-Härtung entfernen kann. Natürlich müssen für die automatische Steuerung der IR- und UV-Systeme in Bezug auf die Druckgeschwindigkeiten, die Härtungsbreite und die Sicherheitsverriegelungen die Steuerungen eng integriert werden.

Wie können flüchtige organische Verbindungen mit IR-Trocknung und UV-Härtung verringert oder vermieden werden?

Die IR-Trocknung wird bei wasserlöslichen Druckfarben, die keine oder sehr wenig flüchtige organische Verbindungen (VOC) enthalten, eingesetzt. Auch UV-härtende Druckfarben enthalten normalerweise keine oder sehr wenig flüchtige organische Verbindungen. Deshalb kann ein Drucker, der lösungsmittelhaltige Druckfarben verwendet, eventuell IR- und UV-Systeme einsetzen, sodass er keine VOC-haltigen Druckfarben verwenden muss, falls sein Druckprozess dies zulässt und geeignete Druckfarben erhältlich sind.

Welche Sicherheitsvorkehrungen sind bezüglich der IR- bzw. der UV-Technologie zu treffen?

IR-Trocknung: Infrarot-Wärme erzeugt keine giftigen Dämpfe und keine schädliche Strahlung, sodass weder eine besondere Abschirmung noch Umweltschutzmaßnahmen erforderlich sind. IR-Module erfordern gewöhnlich Hitzeschutzeinrichtungen zum Schutz des Personals und Sicherheitsverriegelungen zur Verhinderung der Überhitzung und möglichen Entzündung des Substrats.

UV-Härtung: Bei allen UV-Härtungssystemen muss eine Lichtabschirmung zum Schutz des Personals installiert werden, die integraler Bestandteil des UV-System-Designs ist. UV-Härtungssysteme mit Quecksilber erzeugen Ozon, welches jedoch schnell über die Kühlluftabsaugung abgeführt wird (bei wassergekühlten UV-Systemen kann zur Abführung des Ozons ein gewisser Luftabzug notwendig sein). Herkömmliche quecksilberhaltige UV-Strahler müssen gemäß den örtlichen Vorschriften genauso wie Leuchtstofflampen für Innenräume entsorgt werden. UV-LED-Härtungssysteme erzeugen kein Ozon und enthalten kein Quecksilber, was gegenüber herkömmlichen UV-Härtungslampen ein Vorteil ist. UV-LED-Strahler müssen gemäß den örtlichen Vorschriften genauso wie Flüssigkristallanzeigen entsorgt werden.

Fragen zu sowohl UV als auch IR

Kann ich UV-LED-Härtung in meine variable industrielle Hochgeschwindigkeits-Inkjet-Digitaldruck-Anwendung integrieren?

Ja. UV-LED-Härtung ist wegen des kleinen Formfaktors für variable industrielle Inkjet-Digitaldruck-Anwendung ideal. UV-LED-härtende Druckfarben sind erhältlich, und neue Drucker mit UV-LED sind nun verfügbar, aber auch eine bestehende Linie kann nachgerüstet werden. Für weitere Informationen lesen Sie bitte den technischen Artikel, Einführung der UV-LED-Härtung: Trends und Vorteile für den industriellen Druck.

Was ist UV-Pinning und warum wird es beim Inkjet-Digitaldruck verwendet?

UV-Pinning ist der Vorgang der teilweisen Härtung oder "Vorhärtung" einer Druckfarbe, um diese zu fixieren und zu verhindern, dass sie verläuft oder sich mit nachfolgenden Druckfarben vermischt. UV-Pinning wird beim Einzeldurchlauf-Digitaldruck eingesetzt, um höchste Bildqualität sowohl bezüglich Farbregistrierung als auch Farbwiedergabe zu erreichen. Das UV-Pinning-System sitzt neben dem Inkjet-Druckkopf. Die UV-Energie des Pinning-Systems lässt die Druckfarbe gelieren, wodurch die Tonwertzunahme gestoppt wird, indem der Tintentropfen fixiert wird, bis er von einem zweiten UV-Härtungssystem mit höherer Energie endgültig UV-gehärtet wird. Das UV-Pinning ist besonders bei schlecht absorbierenden Substraten, z. B. beschichteten Papieren und Kunststofffolien, und bei mehrfarbigen Druckfarben, z. B. bei Etiketten hilfreich.

Funktionieren UV-LED-Strahler in einer Druckmaschine zur Glas- oder Kunststoffdekorierung, einer Direct to Object-Siebdruckpresse oder einer Inkjet-Digitaldruckmaschine?

Ja. Dies ist bereits eine kommerzielle Anwendung der UV-LED-Härtung. Der kleine Formfaktor und die langen Wellenlängen sind häufig ideal für diese Art von Pressen und die Härtung hochpigmentierter Siebdruck- oder Inkjet-Digitaldruckfarben. Die geringe Wärme der UV-LEDs hilft, Kunststoffsubstrate vor Beschädigungen zu schützen. Beispielhafte Anwendungen sind Flaschenverschlüsse, Keramikfliesen, Kunststoffflaschen usw., z. B. für Getränke, Glaswaren und Kosmetik- und Körperpflegeprodukte.

Wie unterscheiden sich UV-LED-Druckfarben von herkömmlichen UV-Druckfarben?

Alle UV-härtenden Druckfarben benötigen einen Photoinitiator (PI), um den Photopolymerisationsvorgang anzustoßen. Herkömmliche, quecksilberhaltige UV-Härtungslampen emittieren breitbandig UV-Energie mit einem großen Anteil kürzerer Wellenlängen. Und weil für eine effiziente UV-Härtung die PI-Absorptionswellenlängen genau an die Abstrahlung der UV-Strahler angepasst werden müssen, enthalten die meisten herkömmlichen UV-härtenden Druckfarben eine Kombination von Photoinitiatoren, die kürzere und längere Wellenlängen des von den quecksilberhaltigen UV-Härtungslampen abgestrahlten Spektrums absorbieren. Photoinitiatoren, die kürzere Wellenlängen absorbieren, sind für eine gute Oberflächenhärtung hilfreich, während diejenigen, die längere Wellenlängen absorbieren,die Durchhärtung der Bedruckung zur Gewährleistung einer guten Haftung auf dem Substrat fördern.

Im Gegensatz dazu emittieren UV-LED-Strahler nahezu monochromatische UV-Wellenlängen von 365 nm, 385 nm bzw. 395 nm. Daher muss die Druckfarbe für eine effiziente Härtung mit UV-LEDs Photoinitiatoren enthalten, die längere Wellenlängen absorbieren. Einige Formulierer bieten nun Druckfarben an, die sowohl mit herkömmlichen als auch mit UV-LED-Härtungslampen funktionieren, weil sie Photoinitiatoren enthalten, die kurze und lange Wellenlängen absorbieren.

Eine weitere Überlegung bei Druckfarben ist die Absorption der verschiedenen Pigmente. Diese kann zum Beispiel die UV-Härtung dichter schwarzer Druckfarben schwieriger machen als die gelber Tinten. Bei der Lösung dieses Problems ist die Wahl der PI-Kombination mit Photoinitiatoren, die längere Wellenlängen absorbieren, wichtig.

Kann ich mit UV-LEDs Überdrucklacke härten?

Traditionell werden durchsichtige Überdrucklacke (OVP) mit breitbandigen Quecksilber-Mitteldruck-Bogen-UV-Härtungslampen gehärtet, die kürzere Wellenlängen (UVC und UVB) zusammen mit den längeren (UVA) emittieren. Überdrucklacke enthalten Photoinitiatoren (PI), die diese Wellenlängen nahe der Oberfläche des Lacks absorbieren, wodurch die erforderliche Kratz- und Chemikalienbeständigkeit der Produkte erreicht wird, ohne eine problematische Vergilbung der klaren Beschichtung zu verursachen.

Im Gegensatz dazu emittieren UV-LEDs Energie bei längeren Wellenlängen, sodass die Härtung von Überdrucklacken eine Herausforderung darstellte. Heute setzen Formulierer spezielle Additive zusammen mit Photoinitiatoren, die längere Wellenlängen absorbieren, ein, um Überdrucklacke ohne die Gefahr einer Vergilbung zu härten. Diese für LEDs formulierten Überdrucklacke sind teurer, was jedoch durch die Energiekosteneinsparung weitgehend ausgeglichen wird.

Was sollte ich bei der Umstellung eines Pressen-Designs auf UV-LED-Technologie beachten?

Zuerst einmal ist sicherzustellen, dass für die von Ihnen geplante Presse UV-härtende Druckfarben, die speziell für die Härtung mit UV-LED-Strahlern konzipiert sind, erhältlich sind. Im Vergleich zur herkömmlichen UV-Härtungstechnik benötigen UV-LEDs viel weniger Platz, wobei auch die Anforderungen an die Kühlung gewöhnlich geringer sind. Überlegen Sie also, wie Sie dies in Ihrer Konstruktion vorteilhaft dazu nutzen können, den Platzbedarf zu minimieren, berücksichtigen Sie dabei jedoch, ob in der Presse wassergekühlte UV-LEDs eingesetzt werden müssen und sehen Sie den Platz dafür sowie für einen Wasserkühler vor. UV-LEDs sind auch einfach zu steuern, d. h., sie können gedimmt und verzögerungsfrei ein-/ausgeschaltet und so eingestellt werden, dass bei einer gegebenen Breite der Presse nur die benötigten Abschnitte bestrahlt werden. Durch die Nutzung dieser Steuerungsmöglichkeiten können Sie eine energieeffizientere Presse konstruieren, die kostengünstier betrieben werden kann. Und schließlich ist die Anschlussleistung bei UV-LEDs sehr viel kleiner als bei herkömmlichen UV-Härtungslampen, sodass eventuell weitere elektrische Verbraucher ohne höhere Stromkosten an der Presse verbaut werden können.

Welche Unterschiede bezüglich des Druckfarbenmanagements muss ich bei UV-härtenden Druckfarben berücksichtigen?

Im Gegensatz zu herkömmlichen lösungsmittel- und wasserhaltigen Druckfarben trocknen bzw. härten UV-härtende Druckfarben nicht in der Presse, sodass das Druckfarbenmanagement viel einfacher ist. Zum Beispiel muss am Ende eines Tages die Druckfarbe nicht aus der Presse und dem Druckfarben-Handling-System herausgespült werden. Die Presse kann am nächsten Tag einfach wieder gestartet werden.

Fragen zu UV

Kann ich die IR-Technik auch dann einsetzen, wenn die meisten meiner Druckpressenkunden lösungsmittelhaltige Druckfarben einsetzen?

Wegen der Brandgefahr durch das Verdampfen der Lösungsmittel wird die IR-Technik für lösungsmittelhaltige Druckfarben nicht empfohlen. Wenn Ihre Druckpresse jedoch auch für Druckvorgänge mit wasserlöslichen Druckfarben eingesetzt wird, bietet die Einbindung von IR-Technik in Ihre Druckpresse mehr Flexibilität bei der Produktion und geringere Kosten für Ihren Kunden und erweitert den Markt für Ihre Presse.

Was ist der optimale Abstand zwischen Infrarot-Strahlern und Produktoberfläche?

Dieser Abstand wird von der Beschaffenheit des Materials und anderen Parametern beeinflusst.

Optimale Parameter können durch Tests in unserem Anwendungszentrum oder auf der Grundlage von Erfahrungen mit früheren Anwendungen ermittelt werden.

Welche Überlegungen sind bezüglich der Wahl der IR-Trocknungsanlage für meine Presse anzustellen?

1. Wellenlänge: Die IR-Trocknung mit mittelwelligen Strahlern wie den Heraeus Carbon IR (CIR)-Systemen ist für die Trocknung wasserlöslicher Druckfarben am effektivsten. Wenn die Presse zum Bedrucken von Materialien, die die Druckfarbe absorbieren, eingesetzt wird, z. B. Servietten und unbeschichtete Kartonagen, überlegen Sie den Einsatz eines Hybrid-Strahlers wie dem Zwillingsrohr-Strahler von Heraeus, der sowohl kurzwellige als auch mittelwellige IR-Strahlung abgibt. Mit dieser Wellenlängenkombination werden sowohl die Oberfläche als auch tiefere Schichten, in denen die Druckfarbe absorbiert wird, getrocknet.

2. Leistungsdichte: IR-Strahler mit hoher Leistungsdichte ermöglichen höhere Produktionsgeschwindigkeiten bei kleinerer Grundfläche.

3. Wärmemanagement: Wenn ein mittelwelliger IR-Strahler, z. B. der CIR, gewählt wird, wird keine Wasserkühlung benötigt, was die Konstruktion Ihrer Presse vereinfacht. Automatisierte Temperatursteuerungen stellen die Strahler so ein, dass hitzeempfindliche Substrate während Produktion, Produktwechsel und Stillstand nicht beschädigt werden. Bei besonders hitzeempfindlichen Substraten, z. B. Folien, kann ein Ventilator für zusätzliche Kühlung sorgen.

4. Steuerungen: IR-Strahler können grundsätzlich ohne Verzögerung ein-/ausgeschaltet werden, sodass ihre Einbindung in den Druckbetrieb Energiekosten spart und einen Hitzestau in der Presse verhindert. Zum Beispiel kann ein PID-Regler zur Programmierung der gewünschten Trocknungstemperatur zusammen mit einem Pyrometer, das die Substrattemperatur überwacht, eingesetzt werden, um die CIR-Strahler entsprechend einzustellen. Die Strahler können auch auf Standby gehen, wenn kein Papier zugeführt wird, oder ausgeschaltet werden, wenn die Presse stoppt.

Welche Eingangsleistung ist erforderlich?

Das hängt von den Absorptionseigenschaften Ihres Materials, seiner spezifischen Wärmekapazität und seiner Masse und von der erforderlichen Temperatur und der Geschwindigkeit Ihres Prozesses ab.

Kann die maximale Temperatur geregelt werden?

Ja, und wir können mit dem Infrarot-System auch Steuerungen und Vorschaltgeräte liefern.

Wie breit sollte die beheizte Länge des Infrarot-Systems im Verhältnis zur Materialbreite sein?

Das hängt von mehreren Faktoren ab, z. B. vom Abstand des Infrarot-Systems zum erwärmten Material und von der Temperatur. Wir können diese Daten auf der Grundlage unserer Erfahrung berechnen und Ihnen eine Komplettlösung anbieten.