Sowohl UV- als auch EB-Härtung (Elektronenstrahlhärtung) nutzen elektromagnetische Strahlung und unterscheiden sich damit von der IR-Wärmehärtung (Infrarothärtung). Obwohl UV- und Elektronenstrahlhärtung unterschiedliche Wellenlängen aufweisen, können beide eine chemische Rekombination der Sensibilisatoren in der Tinte bewirken, d. h. eine hochmolekulare Vernetzung, was zu einer sofortigen Aushärtung führt.
Im Gegensatz dazu funktioniert die IR-Härtung durch Erhitzen der Tinte, wodurch verschiedene Effekte erzielt werden:
● Verdunstung einer geringen Menge Lösungsmittel oder Feuchtigkeit,
● Aufweichen der Tintenschicht und verbesserter Tintenfluss, was die Absorption und Trocknung ermöglicht,
● Oberflächenoxidation durch Erhitzen und Kontakt mit Luft,
● Partielle chemische Aushärtung von Harzen und hochmolekularen Ölen unter Hitze.
Dadurch wird die IR-Härtung zu einem vielschichtigen und partiellen Trocknungsprozess und nicht zu einem einzigen, vollständigen Härtungsprozess. Lösemittelbasierte Tinten unterscheiden sich wiederum, da ihre Härtung zu 100 % durch die Verdunstung des Lösemittels mithilfe eines Luftstroms erfolgt.
Unterschiede zwischen UV- und Elektronenstrahlhärtung
Die UV-Härtung unterscheidet sich von der Elektronenstrahlhärtung hauptsächlich in der Eindringtiefe. UV-Strahlen dringen nur begrenzt ein; beispielsweise erfordert eine 4–5 µm dicke Farbschicht eine langsame Aushärtung mit hochenergetischem UV-Licht. Eine Aushärtung bei hohen Geschwindigkeiten, wie etwa 12.000–15.000 Bogen pro Stunde im Offsetdruck, ist nicht möglich. Andernfalls könnte die Oberfläche aushärten, während die innere Schicht flüssig bleibt – ähnlich einem nicht ganz durchgegarten Ei –, was dazu führen kann, dass die Oberfläche wieder anschmilzt und verklebt.
Die UV-Durchdringung variiert stark je nach Tintenfarbe. Magenta und Cyan werden leicht durchdrungen, Gelb und Schwarz absorbieren hingegen viel UV-Licht, und Weiß reflektiert viel davon. Daher beeinflusst die Reihenfolge der Farbschichten beim Drucken die UV-Härtung maßgeblich. Befinden sich schwarze oder gelbe Tinten mit hoher UV-Absorption oben, härten die darunter liegenden roten oder blauen Tinten möglicherweise nicht vollständig aus. Umgekehrt erhöht die Reihenfolge Rot oder Blau oben und Gelb oder Schwarz unten die Wahrscheinlichkeit einer vollständigen Aushärtung. Andernfalls muss jede Farbschicht separat ausgehärtet werden.
Die Elektronenstrahlhärtung hingegen weist keine farbabhängigen Unterschiede im Aushärtungsprozess auf und zeichnet sich durch eine extrem hohe Eindringtiefe aus. Sie kann Papier, Kunststoff und andere Substrate durchdringen und sogar beide Seiten eines Drucks gleichzeitig aushärten.
Besondere Überlegungen
Weiße Unterlagefarben stellen aufgrund ihrer UV-Lichtreflexion eine besondere Herausforderung für die UV-Härtung dar, während die Elektronenstrahlhärtung davon unbeeinträchtigt bleibt. Dies ist ein Vorteil der Elektronenstrahlhärtung gegenüber der UV-Härtung.
Die Elektronenstrahlhärtung erfordert jedoch eine sauerstofffreie Umgebung, um eine ausreichende Aushärtungseffizienz zu erzielen. Im Gegensatz zur UV-Strahlung, die an der Luft aushärten kann, muss die Leistung bei der Elektronenstrahlhärtung an Luft um mehr als das Zehnfache erhöht werden, um vergleichbare Ergebnisse zu erzielen – ein extrem gefährlicher Vorgang, der strenge Sicherheitsvorkehrungen erfordert. Die praktische Lösung besteht darin, die Aushärtungskammer mit Stickstoff zu füllen, um Sauerstoff zu entfernen und Störungen zu minimieren, wodurch eine hocheffiziente Aushärtung ermöglicht wird.
Tatsächlich werden in der Halbleiterindustrie UV-Bildgebung und -Belichtung aus genau diesem Grund oft in mit Stickstoff gefüllten, sauerstofffreien Kammern durchgeführt.
Die Elektronenstrahlhärtung eignet sich daher nur für dünne Papierbögen oder Kunststofffolien in Beschichtungs- und Druckanwendungen. Sie ist nicht geeignet für Bogenoffsetdruckmaschinen mit mechanischen Ketten und Greifern. Die UV-Härtung hingegen kann an der Luft durchgeführt werden und ist praktischer, obwohl die sauerstofffreie UV-Härtung heutzutage in Druck- oder Beschichtungsanwendungen selten eingesetzt wird.
Veröffentlichungsdatum: 09.09.2025
