Da das Interesse an neuen UV-LED- und Dual-Cure-UV-Tinten wächst, blicken führende Hersteller von energiehärtenden Tinten optimistisch in die Zukunft dieser Technologie.
Der Markt für energiehärtende Verfahren – Ultraviolett (UV), UV-LED und Elektronenstrahlhärtung (EB)– ist seit langem ein starker Markt, da Leistung und Umweltvorteile das Umsatzwachstum in zahlreichen Anwendungsbereichen vorangetrieben haben.
Während die Energiehärtungstechnologie in einer Vielzahl von Märkten eingesetzt wird, stellt der Bereich Druckfarben und grafische Künste eines der größten Segmente dar.
„Von Verpackungen über Beschilderungen und Etiketten bis hin zum kommerziellen Druck bieten UV-härtende Tinten unvergleichliche Vorteile in Bezug auf Effizienz, Qualität und ökologische Nachhaltigkeit.“sagte Jayashri Bhadane, Transparency Market Research IncBhadane schätzt, dass der Markt bis Ende 2031 einen Umsatz von 4,9 Milliarden US-Dollar erreichen wird, was einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 9,2 % entspricht.
Führende Hersteller von energiehärtenden Druckfarben sind ebenso optimistisch. Derrick Hemmings, Produktmanager für Siebdruck, energiehärtenden Flexodruck bei LED Nordamerika,Sun Chemicalsagte, dass der Sektor der energiehärtenden Farben zwar weiter wachse, bestimmte bestehende Technologien jedoch weniger genutzt würden, wie beispielsweise die traditionelle UV-Farbe und herkömmliche Bogenoffsetfarben.
Hideyuki Hinataya, Geschäftsführer der Abteilung für den Vertrieb von Überseetinte fürT&K TokaDas Unternehmen, das hauptsächlich im Segment der energiehärtenden Tinten tätig ist, stellte fest, dass der Absatz von energiehärtenden Tinten im Vergleich zu herkömmlichen ölbasierenden Tinten zunimmt.
Zeller+Gmelin ist außerdem ein Spezialist für energetische Heilmittel; Tim Smith vonZeller+Gmelin'sDas Produktmanagement-Team stellte fest, dass die Druckindustrie aufgrund ihrer Vorteile in Bezug auf Umweltverträglichkeit, Effizienz und Leistung zunehmend auf energiehärtende Tinten wie UV- und LED-Technologien setzt.
„Diese Tinten emittieren weniger flüchtige organische Verbindungen (VOCs) als lösemittelhaltige Tinten und entsprechen damit strengeren Umweltauflagen und Nachhaltigkeitszielen“, betonte Smith. „Sie bieten sofortige Aushärtung und reduzierten Energieverbrauch, was die Produktivität steigert.“
„Ihre hervorragende Haftung, Haltbarkeit und Chemikalienbeständigkeit machen sie zudem für diverse Anwendungen geeignet, darunter Verpackungen und Etiketten für Konsumgüter“, ergänzte Smith. „Trotz höherer Anschaffungskosten rechtfertigen die langfristigen betrieblichen Effizienzgewinne und Qualitätsverbesserungen die Investition. Zeller+Gmelin hat diesen Trend zu energiehärtenden Druckfarben aufgegriffen, der das Engagement der Branche für Innovation, Nachhaltigkeit und die Erfüllung der sich wandelnden Anforderungen von Kunden und Aufsichtsbehörden widerspiegelt.“
Anna Niewiadomska, globale Marketingmanagerin für Narrow Web,Feuersteingruppesagte, dass das Interesse an und das Absatzvolumen von energiehärtenden Druckfarben in den letzten 20 Jahren große Fortschritte gemacht hätten, wodurch sie zum dominierenden Druckverfahren im Schmalbahnbereich geworden seien.
„Zu den Treibern dieses Wachstums zählen die verbesserte Druckqualität und -eigenschaften, die gesteigerte Produktivität sowie der reduzierte Energieverbrauch und Abfall, insbesondere seit dem Aufkommen von UV-LED-Technologie“, erklärte Niewiadomska. „Darüber hinaus erreichen – und übertreffen oft – energiehärtende Farben die Qualität von Buchdruck und Offsetdruck und bieten im Vergleich zu wasserbasierten Flexodruckfarben verbesserte Druckeigenschaften auf einer größeren Bandbreite von Substraten.“
Niewiadomska fügte hinzu, dass mit steigenden Energiekosten und der zunehmenden Bedeutung von Nachhaltigkeitsanforderungen auch die Verwendung von energiehärtenden UV-LED- und dualhärtenden Tinten zunimmt.
„Interessanterweise beobachten wir ein gesteigertes Interesse nicht nur bei Schmalbahn-Druckereien, sondern auch bei Breit- und Mittelbahn-Flexodruckereien, die Energiekosten sparen und ihren CO2-Fußabdruck verringern wollen“, fuhr Niewiadomska fort.
„Wir beobachten weiterhin ein großes Marktinteresse an energiehärtenden Tinten und Beschichtungen für ein breites Anwendungsspektrum und verschiedene Substrate“, so Bret Lessard, Produktlinienmanager beiINX International Ink Co.„Die höheren Produktionsgeschwindigkeiten und die geringere Umweltbelastung, die diese Tinten ermöglichen, passen hervorragend zu den Prioritäten unserer Kunden“, berichtete das Unternehmen.
Fabian Köhn, globaler Leiter des Produktmanagements für Schmalbahnen beiSiegwerk, sagte, dass der Absatz von energiehärtenden Tinten in den USA und Europa derzeit stagniere, Siegwerk hingegen einen sehr dynamischen Markt mit einem wachsenden UV-Segment in Asien sehe.
„Neue Flexodruckmaschinen sind heute überwiegend mit LED-Lampen ausgestattet, und im Offsetdruck investieren bereits viele Kunden in UV- oder LED-Härtung aufgrund der höheren Effizienz im Vergleich zu herkömmlichen Offsetdruckmaschinen“, bemerkte Köhn.
Der Aufstieg der UV-LED
Es gibt drei Haupttechnologien im Bereich der energiehärtenden Lichttherapie. UV-Licht und UV-LED-Licht sind die am weitesten verbreiteten, während die Elektronenstrahlhärtung (EB) deutlich weniger verbreitet ist. Besonders interessant ist der Wettbewerb zwischen UV-Licht und UV-LED-Licht, wobei letzteres neuer ist und sich wesentlich schneller entwickelt.
„Es gibt ein wachsendes Engagement von Druckereien, UV-LEDs in neue und nachgerüstete Anlagen zu integrieren“, sagte Jonathan Graunke, Vizepräsident für UV/EB-Technologie und stellvertretender Forschungs- und Entwicklungsleiter bei INX International Ink Co. „Der Einsatz von UV-End-of-Press ist nach wie vor weit verbreitet, um ein optimales Kosten-Nutzen-Verhältnis zu erzielen, insbesondere bei Lackierungen.“
Köhn wies darauf hin, dass UV-LEDs, wie schon in den Vorjahren, schneller wachsen als herkömmliche UV-Lampen, insbesondere in Europa, wo die hohen Energiekosten als Katalysator für die LED-Technologie wirken.
„Hier investieren Druckereien vor allem in LED-Technologie, um alte UV-Lampen oder sogar ganze Druckmaschinen zu ersetzen“, fügte Köhn hinzu. „Wir beobachten aber auch weiterhin eine starke Dynamik hin zur LED-Härtung in Märkten wie Indien, Südostasien und Lateinamerika, während in China und den USA bereits eine hohe Marktdurchdringung von LEDs erreicht wurde.“
Hinataya erklärte, dass der UV-LED-Druck ein stärkeres Wachstum verzeichnet habe. „Als Gründe hierfür werden die steigenden Stromkosten und der Wechsel von Quecksilberdampflampen zu LED-Lampen vermutet“, fügte Hinataya hinzu.
Jonathan Harkins vom Produktmanagement-Team von Zeller+Gmelin berichtete, dass die UV-LED-Technologie das Wachstum der traditionellen UV-Härtung in der Druckindustrie übertrifft.
„Dieses Wachstum wird durch die Vorteile von UV-LEDs angetrieben, darunter ein geringerer Energieverbrauch, eine längere Lebensdauer der LEDs, eine geringere Wärmeabgabe und die Fähigkeit, ein breiteres Spektrum an Substraten auszuhärten, ohne wärmeempfindliche Materialien zu beschädigen“, fügte Harkins hinzu.
„Diese Vorteile decken sich mit dem zunehmenden Fokus der Branche auf Nachhaltigkeit und Effizienz“, so Harkins. „Druckereien investieren daher verstärkt in Anlagen mit LED-Härtungstechnologie. Dieser Wandel zeigt sich in der rasanten Markteinführung von UV-LED-Systemen in vielen der verschiedenen Druckmärkte von Zeller+Gmelin, darunter Flexodruck, Trockenoffsetdruck und Offsetdruck. Dieser Trend spiegelt eine branchenweite Bewegung hin zu umweltfreundlicheren und kostengünstigeren Drucklösungen wider, wobei die UV-LED-Technologie eine Vorreiterrolle einnimmt.“
Hemmings erklärte, dass UV-LEDs weiterhin deutlich an Bedeutung gewinnen, da sich der Markt hin zu mehr Nachhaltigkeitsanforderungen verlagert.
„Der geringere Energieverbrauch, die niedrigeren Wartungskosten, die Möglichkeit, leichtere Substrate zu verarbeiten, und die Eignung für wärmeempfindliche Materialien sind entscheidende Faktoren für den Einsatz von UV-LED-Tinte“, erklärte Hemmings. „Verarbeiter und Markeninhaber fragen verstärkt nach UV-LED-Lösungen, und die meisten Druckmaschinenhersteller produzieren mittlerweile Maschinen, die sich problemlos auf UV-LED umrüsten lassen, um die Nachfrage zu decken.“
Niewiadomska sagte, dass die UV-LED-Härtung in den letzten drei Jahren aufgrund verschiedener Faktoren deutlich zugenommen habe, darunter gestiegene Energiekosten, die Forderung nach einer geringeren CO2-Bilanz und weniger Abfall.
„Darüber hinaus sehen wir ein umfassenderes Angebot an UV-LED-Lampen auf dem Markt, das Druckereien und Weiterverarbeitern eine größere Auswahl an Lampen bietet“, bemerkte Niewiadomska. „Schmalbahnverarbeiter weltweit erkennen, dass UV-LED eine bewährte und zukunftsfähige Technologie ist und verstehen die Vorteile dieser Technologie: geringere Druckkosten, weniger Abfall, keine Ozonbildung, kein Einsatz von Quecksilberdampflampen und höhere Produktivität. Wichtig ist, dass die meisten Schmalbahnverarbeiter, die in neue UV-Flexodruckmaschinen investieren, entweder auf UV-LED umsteigen oder ein Lampensystem wählen können, das bei Bedarf schnell und kostengünstig auf UV-LED aufgerüstet werden kann.“
Dual-Cure-Tinten
Das Interesse an Dual-Cure- oder Hybrid-UV-Technologie, Tinten, die entweder mit herkömmlichem Licht oder mit UV-LED-Licht ausgehärtet werden können, hat zugenommen.
„Es ist allgemein bekannt“, sagte Graunke, „dass die meisten Tinten, die mit LED aushärten, auch mit UV- und additiven UV(H-UV)-Systemen aushärten.“
Köhn von Siegwerk erklärte, dass Tinten, die im Allgemeinen mit LED-Lampen aushärten können, auch mit herkömmlichen Quecksilberdampflampen aushärten lassen. Die Kosten für LED-Tinten seien jedoch deutlich höher als die für UV-Tinten.
„Aus diesem Grund gibt es nach wie vor spezielle UV-Farben auf dem Markt“, fügte Köhn hinzu. „Wenn Sie also ein echtes Dual-Cure-System anbieten möchten, müssen Sie eine Formulierung wählen, die Kosten und Leistung in Einklang bringt.“
„Unser Unternehmen bietet bereits seit etwa sechs bis sieben Jahren unter dem Markennamen ‚UV CORE‘ dualhärtende Tinte an“, sagte Hinataya. „Die Auswahl des Fotoinitiators ist für dualhärtende Tinte entscheidend. Wir konnten die am besten geeigneten Rohstoffe auswählen und eine marktgerechte Tinte entwickeln.“
Erik Jacob vom Produktmanagement-Team von Zeller+Gmelin stellte fest, dass das Interesse an Dual-Cure-Tinten wächst. Dieses Interesse rührt von der Flexibilität und Vielseitigkeit her, die diese Tinten Druckern bieten.
„Dual-Cure-Tinten ermöglichen es Druckern, die Vorteile der LED-Härtung, wie Energieeffizienz und geringere Wärmebelastung, zu nutzen und gleichzeitig die Kompatibilität mit bestehenden herkömmlichen UV-Härtungssystemen zu erhalten“, sagte Jacob. „Diese Kompatibilität ist besonders attraktiv für Drucker, die schrittweise auf LED-Technologie umsteigen oder eine Mischung aus alten und neuen Geräten verwenden.“
Jacob fügte hinzu, dass Zeller+Gmelin und andere Tintenhersteller deshalb Tinten entwickeln, die unter beiden Aushärtungsmechanismen funktionieren, ohne Kompromisse bei Qualität oder Haltbarkeit einzugehen, und damit der Marktnachfrage nach anpassungsfähigeren und nachhaltigeren Drucklösungen gerecht werden.
„Dieser Trend unterstreicht die kontinuierlichen Bemühungen der Branche, Innovationen voranzutreiben und Druckern vielseitigere und umweltfreundlichere Optionen anzubieten“, sagte Jacob.
„Anwender, die auf LED-Härtung umsteigen, benötigen Tinten, die sowohl konventionell als auch mit LEDs aushärten können. Dies stellt jedoch keine technische Herausforderung dar, da unserer Erfahrung nach alle LED-Tinten unter Quecksilberdampflampen gut aushärten“, so Hemmings. „Diese Eigenschaft von LED-Tinten ermöglicht es Kunden, nahtlos von herkömmlichen UV- auf LED-Tinten umzusteigen.“
Niewiadomska sagte, dass die Flint Group ein anhaltendes Interesse an der Dual-Curing-Technologie verzeichne.
„Ein Dual-Cure-System ermöglicht es Verarbeitern, dieselbe Tinte sowohl auf ihren UV-LED- als auch auf ihren konventionellen UV-Druckmaschinen zu verwenden. Das reduziert Lagerbestände und Komplexität“, fügte Niewiadomska hinzu. „Die Flint Group ist führend in der UV-LED-Härtungstechnologie, einschließlich der Dual-Cure-Technologie. Das Unternehmen leistet seit über einem Jahrzehnt Pionierarbeit bei Hochleistungs-UV-LED- und Dual-Cure-Tinten – lange bevor diese Technologie so zugänglich und weit verbreitet war wie heute.“
Entfärbung und Recycling
Angesichts des wachsenden Interesses an Nachhaltigkeit mussten sich Tintenhersteller mit den Bedenken hinsichtlich UV- und EB-Tinten in Bezug auf Deinking und Recycling auseinandersetzen.
„Es gibt einige, aber sie sind meist minimal“, sagte Graunke. „Wir wissen, dass UV/EB-Produkte bestimmte Anforderungen an das Materialrecycling erfüllen können.“
„INX hat beispielsweise bei INGEDE 99 von 100 Punkten für die Deinking-Fähigkeit von Papier erzielt“, bemerkte Graunke. „Radtech Europe gab eine FOGRA-Studie in Auftrag, die ergab, dass UV-Offsetfarben auf Papier deinkingfähig sind. Das Substrat spielt eine entscheidende Rolle für die Recyclingfähigkeit des Papiers, daher sollte man bei pauschalen Recyclingaussagen in Zertifizierungen vorsichtig sein.“
„INX bietet Lösungen für das Recycling von Kunststoffen an, bei denen die Druckfarben gezielt auf dem Substrat verbleiben“, ergänzte Graunke. „So lässt sich der bedruckte Artikel im Recyclingprozess vom restlichen Kunststoff trennen, ohne die alkalische Waschlösung zu verunreinigen. Wir bieten außerdem Deinking-Lösungen an, mit denen der bedruckte Kunststoff durch Entfernen der Druckfarbe dem Recyclingkreislauf zugeführt werden kann. Dies ist gängige Praxis bei Schrumpffolien zur Rückgewinnung von PET-Kunststoffen.“
Köhn merkte an, dass bei Kunststoffanwendungen Bedenken, insbesondere seitens der Recyclingunternehmen, hinsichtlich einer möglichen Verunreinigung des Waschwassers und des Rezyklats bestünden.
„Die Industrie hat bereits mehrere Projekte gestartet, um zu beweisen, dass das Deinking von UV-Farben gut kontrolliert werden kann und dass das Endprodukt und das Waschwasser nicht durch Farbbestandteile verunreinigt werden“, bemerkte Köhn.
„Was das Waschwasser betrifft, bietet die Verwendung von UV-Farben sogar einige Vorteile gegenüber anderen Farbtechnologien“, fügte Köhn hinzu. „Zum Beispiel löst sich der ausgehärtete Film in größeren Partikeln ab, die leichter aus dem Waschwasser herausgefiltert werden können.“
Köhn wies darauf hin, dass Deinking und Recycling bei Papieranwendungen bereits etablierte Verfahren seien.
„Es gibt bereits UV-Offsetsysteme, die von INGEDE als leicht vom Papier entfärbbar zertifiziert wurden, sodass Druckereien weiterhin von den Vorteilen der UV-Tintentechnologie profitieren können, ohne Kompromisse bei der Recyclingfähigkeit einzugehen“, sagte Köhn.
Hinataya berichtete, dass die Entwicklung im Hinblick auf Deinking und die Recyclingfähigkeit von Druckerzeugnissen Fortschritte mache.
„Bei Papier nimmt die Verbreitung von Tinte, die den INGEDE-Deinking-Standards entspricht, zu, und Deinking ist technisch möglich geworden, die Herausforderung besteht jedoch darin, eine Infrastruktur aufzubauen, die das Recycling von Ressourcen verbessert“, fügte Hinataya hinzu.
„Einige energiehärtende Tinten lassen sich gut entfärben, was die Recyclingfähigkeit verbessert“, sagte Hemmings. „Auch die Endverwendung und die Art des Substrats sind wichtige Faktoren für die Recyclingleistung. Die UV-LED-härtenden Tinten SolarWave CRCL von Sun Chemical erfüllen die Anforderungen der Association of Plastic Recyclers (APR) hinsichtlich Waschbarkeit und Farbrückhaltung und benötigen keine Grundierung.“
Niewiadomska merkte an, dass die Flint Group ihre Evolution-Produktreihe von Grundierungen und Lacken auf den Markt gebracht hat, um dem Bedarf an einer Kreislaufwirtschaft im Verpackungsbereich gerecht zu werden.
„Evolution Deinking Primer ermöglicht das Deinking von Schrumpfschlauchmaterialien beim Waschen, wodurch sichergestellt wird, dass Schrumpfschlauchetiketten zusammen mit der Flasche recycelt werden können. Dies erhöht die Ausbeute an Recyclingmaterialien und reduziert den Zeit- und Kostenaufwand für die Etikettenentfernung“, sagte Niewiadomska.
„Evolution Varnish wird nach dem Farbdruck auf die Etiketten aufgetragen und schützt die Tinte vor Auslaufen und Abrieb im Regal sowie im anschließenden Recyclingprozess“, fügte sie hinzu. „Der Lack gewährleistet eine saubere Trennung des Etiketts von der Verpackung, sodass das Verpackungsmaterial zu hochwertigen, wertvollen Materialien recycelt werden kann. Der Lack beeinträchtigt weder die Tintenfarbe noch die Bildqualität oder die Lesbarkeit des Codes.“
„Die Evolution-Produktreihe begegnet den Herausforderungen des Recyclings direkt und trägt somit dazu bei, eine stabile Zukunft für die Verpackungsbranche zu sichern“, resümierte Niewiadomska. „Evolution-Lack und Deinking-Grundierung erhöhen die Wahrscheinlichkeit, dass Produkte, auf denen sie angewendet werden, den gesamten Recyclingkreislauf durchlaufen, erheblich.“
Harkins stellte fest, dass selbst bei indirektem Kontakt Bedenken hinsichtlich der Verwendung von UV-Farben für Lebensmittel- und Getränkeverpackungen sowie deren Auswirkungen auf Recyclingprozesse bestehen. Das Hauptproblem liegt in der möglichen Migration von Fotoinitiatoren und anderen Substanzen aus den Farben in Lebensmittel oder Getränke, was gesundheitliche Risiken bergen könnte.
„Die Deinking-Technologie hat für umweltbewusste Druckereien höchste Priorität“, fügte Harkins hinzu. „Zeller+Gmelin hat eine bahnbrechende Technologie entwickelt, die es ermöglicht, die durch Energiehärtung entstandene Tinte im Recyclingprozess abzulösen. Dadurch kann saubererer Kunststoff zu Konsumprodukten recycelt werden. Diese Technologie heißt EarthPrint.“
Harkins erklärte, dass die Herausforderung beim Recycling in der Kompatibilität der Tinten mit den Recyclingprozessen liege, da einige UV-Tinten die Recyclingfähigkeit von Papier- und Kunststoffsubstraten beeinträchtigen könnten, indem sie die Qualität des recycelten Materials beeinflussen.
„Um diesen Bedenken zu begegnen, konzentriert sich Zeller+Gmelin auf die Entwicklung von Tinten mit geringeren Migrationseigenschaften, um die Kompatibilität mit Recyclingprozessen und die Einhaltung von Vorschriften zu verbessern und so die Verbrauchersicherheit und die ökologische Nachhaltigkeit zu gewährleisten“, bemerkte Harkins.
Veröffentlichungsdatum: 27. Juni 2024
