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Was sind UV-Druckfarben?
UV-Farben sind Druckfarben, die im Bedruckprozess durch UV-Strahlung zum Trocknen und Aushärten gebracht werden. UV-härtende Druckfarben sind sogenannte nachhärtende Systeme. Das bedeutet, dass es nach dem Druck noch eine Weile dauern kann, bis sie ihre vollständigen Eigenschaften in ihrer endgültigen Ausprägung entwickeln.
Zusammensetzung von UV-Druckfarben
UV-Druckfarben setzen sich grundlegend aus verschiedenen Komponenten zusammen. Welche Bestandteile dies sind, zeigt folgende Liste.
- Bindemittel
- Fotoinitiatoren – setzen den Prozess der UV-Härtung in Gang
- Farbmittel
- Verdünnungsmittel
- Hilfs-/Füllstoffe – dadurch erhält die Druckfarbe besondere technische Eigenschaften
Was die anteilige Zusammensetzung der UV-Druckfarben betrifft, so bestehen diese aus etwa 60-70 % Bindemittel, 15-20 % Pigment, circa 8-12 % aus Fotoinitiatoren sowie rund 5-8 % aus Hilfsmitteln.
Bindemittel
Das Bindemittel wird in erster Linie zur Umhüllung der Farbpigmente und der späteren Aushärtung der eigentlichen Druckfarbe benötigt. Meistens basieren diese auf acrylierten Polyestern, -ethern oder -urethanen und weiteren chemischen Verbindungen. Der Großteil der in UV-Farben verwendeten Bindemittel besteht aus synthetisch hergestellten Stoffen.
Fotoinitiatoren
Die Fotoinitiatoren, wie der Name bereits andeutet, initiieren die Härtung der UV-Farbe, auch Polymerisation genannt. Wird der Druck bzw. die Lackierung oder Farbschicht mit UV-Licht bestrahlt, so reagieren die Fotoinitiatoren, indem sie die ausgesandte UV-Strahlung absorbieren und dabei reaktive Teilchen bilden, die wiederum den Härtungsprozess in Gang setzen.
Farbmittel
Mitunter die wichtigste Komponente in der Druckfarbe ist das Farbmittel. Hierzu werden Buntpigmente verwendet. Da es sich auch beim UV-Druck um ein Verfahren im Vierfarbdruck handelt, werden gelbe, blaue, rote und schwarze Pigmente als Farbmittel verwendet. Als weißes Pigment kommt Titanoxid zum Einsatz. Für spezielle Farbergebnisse, wie etwa Silber oder Gold, finden Messing- und Aluminiumpigmente ihre Anwendung.
Verdünnungsmittel
Die Verdünnungsmittel haben meistens nur den Zweck, die Konsistenz der UV-Druckfarbe an die jeweilige Verwendung anzupassen und dafür zu sorgen, dass die Druckmaschine einwandfrei mit der entsprechenden Farbe arbeiten kann.
Hilfs-/Füllstoffe
Hilfs- oder Füllstoffe werden der UV-Druckfarbe meist nur in geringen Mengen zugesetzt. Mit solchen Zusätzen können die technischen Eigenschaften der Druckfarbe verändert bzw. beeinflusst werden, sodass die Farbe nach dem Aushärten bestimmte Effekte und Beschaffenheiten erzielt.
Anwendungsgebiete von UV-Druckfarben
UV-Farben können in verschiedenen Bereichen bzw. in Kombination mit unterschiedlichen Druckverfahren eingesetzt werden. Bei prinzipiell jedem Verfahren kann mit UV-Farben gearbeitet werden, wenn die Druckmaschine entsprechend eingestellt und angepasst wurde und Druckplatten speziell für den UV-Druck sowie UV-Trocknungssysteme besitzt. Bei diesen Druckverfahren können UV-Farben verwendet werden.
- Digitaldruck
- Offsetdruck
- Siebdruck
- Tampondruck
- Flexodruck
- Tiefdruck
- Buchdruck
- Bogen-Offset
- Inkjet
- Lackierung
- Kaltfolienprägung
Anwendungsbeispiele
Die Anwendung von UV-Farben im Druck beschränkt sich nicht auf einzelne Produkte, sondern ist sehr vielseitig. Produkte und Drucksachen wie etwa Formulare, Zeitschriften, Etiketten, Scheck- und Magnetkarten aber auch Verpackungen und viele weitere Dinge können mithilfe von UV-Farben in einem beliebigen Druckverfahren bedruckt und hergestellt werden.
Wie trocknet UV-Druckfarbe?
Bei der Aushärtung von UV-Druckfarben findet ein fotochemischer Prozess statt. Dieser wird auch als Vernetzung oder Polymerisation bezeichnet. Die UV-Strahlen treffen auf die noch flüssige Farbschicht, lösen eine Reaktion aus und bringen diese somit zum Trocknen, indem sich die einzelnen Teilchen (Monomere) miteinander vernetzen. Dieser Trocknungsprozess geschieht innerhalb von Sekundenbruchteilen. Im Allgemeinen unterscheidet man zwischen der radikalischen und der kationischen Polymerisation.
Der Trocknungsprozess besteht im Wesentlichen aus den folgenden Schritten.
- Aufbringen der flüssigen Druckfarbe auf den Bedruckstoff
- Aktivierung der Fotoinitiatoren durch UV-Strahlung
- Vernetzung – die Aushärtung der Farbe beginnt
- Herstellung der Bindungen und Einschluss der Farbpigmente – die Aushärtung der Farbe ist abgeschlossen
Trocknung mit Hilfe von Quecksilbermittelstrahlern
UV-Systeme, die mit der Quecksilbermitteldrucklampen-Technologie arbeiten, setzen sich aus mehreren Komponenten zusammen.
- Lampe
- Reflektor
- Kühlung
- Absaugung
- Schutzeinrichtung
Wie der Name dieser Technologie bereits schließen lässt, wird die Strahlung, welche zur Trocknung der UV-Druckfarbe verwendet wird, von den Quecksilberdampflampen – auch als Brenner bezeichnet – produziert. Diese Lampen sind Quarzglasröhren, die das entsprechende Quecksilber enthalten. Durch den Reflektor werden die UV-Strahlen gebündelt und so konzentriert auf den Bedruckstoff geleitet. Da beim Trocknungsprozess Wärme in Form von Infrarotstrahlung und Ozon entsteht, wird sowohl ein Kühl- als auch Absaugsystem benötigt, welches in der Anlage enthalten ist. Durch eine Schutzeinrichtung kann die Quecksilberdampflampe notfalls aus- oder zurückgeschaltet werden, um eine Entzündung des Bedruckstoffs zu vermeiden.
Trocknung mit Hilfe von LED-Technologie
Neben der Trocknung durch Quecksilbermittelstrahler werden seit einigen Jahren in der Anwendung von UV-Farben, LED-Strahler zur Härtung der Druckfarben verwendet. Leuchtdioden, bekannt als LEDs, basieren auf Halbleiterverbindungen. Das bedeutet, dass durch Anlegen einer Spannung, Strahlung erzeugt und ausgesendet wird. Zu beachten ist hierbei, dass die Wellenlänge der Strahlung abhängig von der Bandlücke im Halbleitermaterial ist. Für einen idealen Trocknungsprozess muss die LED-UV-Farbe mit ihren Bestandteilen auf diese Wellenlänge abgestimmt werden.
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Was ist im Umgang mit UV-Druckfarben zu beachten?
Was die Arbeit sowie das Recycling und die Entsorgung von UV-Druckfarben angeht, gibt es einige Dinge zu beachten.
Arbeitsschutzmaßnahmen für den Umgang mit UV-Farben
Die eigentlichen Druckfarben sind weder giftig, noch ist bekannt, dass diese krebserregend oder mutagen sind. Jedoch kann es zu Hautreizungen und Allergien kommen, gelangt man in Kontakt mit den reaktiven Komponenten noch nicht gehärteter UV-Druckfarbe. Daher gelten verschiedene Maßnahmen zum Schutz vor Gefährdung.
- Tragen von Schutzbrille und Schutzhandschuhen
- Installation einer Erste-Hilfe-Einrichtung mit Augendusche
- Keine Mitnahme der Arbeitskleidung in das private Umfeld
- Sofortiges Wechseln und Reinigen verschmutzter Kleidung
- Vermeidung von Hautkontakt mit der Farbe
- Bei Kontakt mit Wasser und Seife reinigen und anschließend Hautpflegemittel verwenden; nicht mit Lösungsmitteln entfernen
- Kein Essen, Trinken, Rauchen oder Ähnliches in der Nähe von nicht gehärteter UV-Farbe oder -Lack
- Verschüttete oder ausgelaufene UV-Farben oder -Lacke umgehend beseitigen
- Entsorgung nicht gehärteter Farbreste und leerer Gebinde als Sondermüll
- Material, welches zur Reinigung verwendet wurde, muss in speziell gekennzeichneten Behältern gelagert und täglich entsorgt werden
- Ausstattung der Druckmaschinen mit einer Nebelabsauganlage
Recycling und Entsorgung von mit UV-Farben behandelten Bedruckstoffen
Generell geschieht das Deinking von Bedruckstoffen, die mit UV-Farben bedruckt wurden, durch das Flotieren. Hierbei kann die UV-Druckfarbe in einer wässrigen Umgebung vom Bedruckstoff gelöst werden. Das Deinking dieser Bedruckstoffe ist jedoch mit einem größeren Aufwand verbunden und das Verfahren ist noch nicht ausgereift. Was die Entsorgung der UV-Makulatur betrifft, so müssen sich Druckereien an die kommunalen Regeln und Verordnungen halten. So kann es in manchen Fällen notwendig sein, diese Papierabfälle getrennt vom grafischen Papier zu entsorgen.
Vor- und Nachteile von UV-Druckfarben im Druckbetrieb
Die Verwendung von UV-härtenden Druckfarben im Druckbetrieb hat einige Vorteile zu bieten, jedoch auch mehrere Nachteile. Welche das sind, zeigt die nachfolgende Tabelle.
| Vorteile | Nachteile |
| sehr schnelle Trocknung | Druckprozess und Werkstoffe müssen exakt aufeinander abgestimmt werden, sodass eine einwandfreie Aushärtung der Druckfarbe gewährleistet werden kann |
| hohe Druckgeschwindigkeiten | weniger effektives Deinking der mit UV-Farbe behandelten Bedruckstoffe |
| konstante Druckqualität | weniger umweltfreundlich als konventionelle Druckfarben |
| einwandfreie Reproduzierbarkeit der Druckergebnisse | erhöhte Anforderungen an die Arbeitssicherheit |
| lösungsmittelfrei | |
| geringerer Energiebedarf als Warmlufttrockner |
28.08.2019