THE ENTIRE SPECTRUM FOR CURING

Die UV-Härtung ist ein photochemisches Verfahren, bei dem Druckfarben, Beschichtungen oder Klebstoffe mithilfe von ultraviolettem Licht – anstatt durch Wärme oder das Verdunsten von Lösungsmitteln – augenblicklich ausgehärtet (polymerisiert) werden. Werden UV-reaktive Formulierungen einer bestimmten UV-Wellenlänge ausgesetzt, lösen Photoinitiatoren im Material eine rasche Vernetzungsreaktion aus, die die Flüssigkeit innerhalb von Sekunden in einen festen Film verwandelt. Im Gegensatz zur thermischen oder lösungsmittelbasierten Trocknung erfordert die UV-Härtung keine Verdunstungszeit und setzt keine VOC-Emissionen frei; dies gewährleistet einen schnellen und effizienten Prozess für industrielle Fertigungslinien in den Bereichen Druck, Weiterverarbeitung, Beschichtung und Verbundwerkstoffherstellung.

Herkömmliche UV-, LED-UV- und Excimer-Härtungsverfahren unterscheiden sich vor allem hinsichtlich der Lichtquelle, des Wellenlängenspektrums und der Energieeffizienz, wodurch sie sich für unterschiedliche Produktionsanforderungen eignen.

• Konventionelles UV (Quecksilber-/Gasentladungslampen): UV-Strahlung mit breitem Spektrum (UVA, UVB und UVC). Bewährt und kosteneffizient bei Anwendungen mit hohem Durchsatz, erzeugt jedoch mehr Wärme und erfordert eine Aufwärmzeit.
• LED-UV: Strahlung mit schmalem Wellenlängenbereich (typischerweise 365, 385 oder 395 nm). Sofortige Einsatzbereitschaft (Ein-/Ausschalten ohne Verzögerung), längere Lebensdauer sowie geringerer Energieverbrauch und weniger Wärmeentwicklung – ideal für temperaturempfindliche Substrate und Anwendungen, die eine präzise Prozesssteuerung erfordern.
• Excimer: Emittiert hochintensives UVC-Licht bei einer sehr spezifischen Wellenlänge (z. B. 172 nm). Einsatzgebiete sind die Oberflächenaktivierung, die Härtung ultradünner Schichten sowie Spezialanwendungen, bei denen herkömmliche UV- oder LED-UV-Verfahren die gewünschte Oberflächenwirkung nicht erzielen können.

Die richtige Wahl hängt von der Empfindlichkeit des Substrats, den Anforderungen an den Durchsatz sowie der spezifischen Chemie der verwendeten Druckfarben, Beschichtungen oder Klebstoffe ab.

Die UV-Härtung unter Inertgasbedingungen sollte eingesetzt werden, wenn Sauerstoffinhibierung verhindert, dass eine Beschichtung, Druckfarbe oder ein Klebstoff an der Oberfläche vollständig aushärtet. Die herkömmliche UV-Härtung erfolgt an Umgebungsluft, wobei der Luftsauerstoff die radikalische Polymerisationsreaktion beeinträchtigen kann.

Durch den Austausch von Sauerstoff gegen Stickstoff in der Härtungskammer eliminieren Inert-UV-Systeme die Sauerstoffinhibierung. Dies ermöglicht die Aushärtung von Formulierungen mit deutlich geringerem Photoinitiator-Anteil – ein Aspekt, der besonders bei Verpackungsanwendungen wichtig ist und zudem Restgerüche reduziert. Darüber hinaus ermöglicht die Inertisierung höhere Produktionsgeschwindigkeiten und einen geringeren Energieverbrauch bei gleichzeitiger Gewährleistung der vollständigen Aushärtung dünner Schichten. Bei einigen Anwendungen, wie etwa der radikalischen Härtung von Silikonen, ist eine Inertatmosphäre nicht nur vorteilhaft, sondern unerlässlich. Damit ist die Inert-UV-Technologie besonders relevant für die Verpackungsindustrie, Hochgeschwindigkeits-Produktionslinien und Spezialanwendungen wie die Silikonhärtung.

Ja, bestehende Produktionslinien lassen sich in der Regel mit UV- oder LED-UV-Härtungssystemen nachrüsten, ohne dass die gesamte Maschine ausgetauscht werden muss. Die Nachrüstung einer vorhandenen Beschichtungs-, Druck- oder Verarbeitungsanlage mit einer modernen UV- oder LED-UV-Einheit ist eine der kosteneffizientesten Methoden, um die Härtungsqualität zu verbessern, die Produktionsgeschwindigkeit zu erhöhen und den Energieverbrauch zu senken – und das ohne die Investitionskosten für eine neue Maschine.

Das Lifecycle Solutions-Team von Hoenle analysiert bestehende Produktionsanlagen und konzipiert maßgeschneiderte Nachrüstpakete. So unterstützt das Unternehmen Hersteller dabei, die Lebensdauer ihrer Anlagen zu verlängern und gleichzeitig auf eine effizientere Härtungstechnologie umzustellen.

Die Härtungstechnologie von Hoenle kommt in vier Kernanwendungsbereichen zum Einsatz: Druck, Converting, Beschichtung und Verbundwerkstoffe.

Druck: Anwendungen im Rollen-, Bogen-, Digital-/Inkjet- und 3D-Druck, die eine schnelle und zuverlässige Farbhärtung erfordern.
Converting: Beschichtung und Veredelung, Haftklebstoffe (PSA) auf Hotmelt-Basis sowie Silikonisierungsprozesse.
Beschichtung: Härtung von Beschichtungen sowohl für 2D- (flache Teile/Bogen) als auch für 3D-Komponenten (Karosserieteile/Objekte) zur Erzielung kratzfester und funktionaler Oberflächen.
Verbundwerkstoffe: Härtung von Harzsystemen bei der Herstellung von Leichtbau- und Hochleistungsverbundwerkstoffen.

Diese Anwendungen erstrecken sich über verschiedenste Branchen, darunter die Automobilindustrie, Elektronik, Luft- und Raumfahrt, Optik sowie Konsumgüter.

Die UV-Härtung verbessert die Nachhaltigkeit, indem sie die Verdunstung von Lösungsmitteln verhindert, VOC-Emissionen reduziert und den Energie- und Platzbedarf für die Trocknung deutlich verringert. Da die Härtungsreaktion unter UV-Licht sofort und nicht durch langsame Lösungsmittelverdunstung erfolgt, können Produktionslinien mit kürzeren und kompakteren Trocknungsabschnitten betrieben werden, was sowohl den Energieverbrauch als auch die benötigte Produktionsfläche reduziert.

Weitere Vorteile für die Nachhaltigkeit sind die Vermeidung von VOC-Emissionen (flüchtige organische Verbindungen) aus Lösungsmitteln, weniger Abfall durch fehlerhafte oder unvollständig ausgehärtete Produkte sowie – im Fall von LED-UV – ein deutlich geringerer Energieverbrauch und eine längere Lebensdauer der Komponenten im Vergleich zu herkömmlicher Lampentechnologie. Dies unterstützt die Dekarbonisierungs- und Umweltziele der Hersteller.

Bei der IR/HA-Härtung (Infrarot/Heißluft) wird thermische Energie anstelle einer photochemischen Reaktion genutzt, um lösemittelhaltige Lacke oder Beschichtungen (z. B. auf Öl- oder Wasserbasis) zu trocknen; häufig erfolgt eine Kombination mit der UV-Härtung in hybriden Prozessstufen. Infrarot und Heißluft werden typischerweise eingesetzt, um das Substrat vorzuwärmen (und so den Verlauf der Tinte oder Beschichtung zu verbessern), wasser- oder lösemittelbasierte Bestandteile innerhalb einer Hybridformulierung zu trocknen oder eine thermische Nachhärtung durchzuführen.

In hybriden Fertigungslinien werden IR/HA-Stufen oft mit UV- oder LED-UV-Härtungseinheiten kombiniert, um die Stärken beider Technologien zu vereinen – thermisches Verlaufen und Trocknen einerseits sowie sofortige photochemische Härtung andererseits –, was zu einer robusteren und qualitativ hochwertigeren Endoberfläche führt.

Die Wahl der richtigen Härtungstechnologie hängt vom Substrat, der Chemie der Tinte, Beschichtung oder des Klebstoffs, der erforderlichen Produktionsgeschwindigkeit sowie von Nachhaltigkeitszielen ab – Faktoren, die sich am besten im Rahmen einer direkten technischen Beratung bewerten lassen. Da UV-, LED-UV-, Inert-UV-, Excimer- und IR/HA-Verfahren je nach Anwendung spezifische Vorteile bieten, gibt es keine einzelne „beste“ Technologie; die optimale Lösung ist stets anwendungsspezifisch.

Die Anwendungstechniker von Hoenle analysieren die Produktionsanforderungen – einschließlich der Wärmeempfindlichkeit des Substrats, der chemischen Zusammensetzung und der angestrebten Durchsatzleistung –, um das effizienteste und wirtschaftlichste Härtungssystem zu empfehlen. Kontaktieren Sie Hoenle, um Ihre spezifische Anwendung zu besprechen.

Ja, Hoenle bietet ein umfassendes Portfolio an Lösungen zur UV-Prozessüberwachung und Dosismessung an, um gleichbleibende und reproduzierbare Aushärtungsergebnisse zu gewährleisten. Zum Produktsortiment gehören das UV Scan MACS für eine präzise und stabile UV-Dosismessung sowie Inline-Sensoren, UV-Messgeräte und Integratoren für die kontinuierliche Qualitätskontrolle in der Produktion.

Die Prozessüberwachung ist entscheidend für eine dauerhaft gleichbleibende Aushärtungsqualität – insbesondere angesichts der Alterung von UV-Lampen und LED-Arrays –, da sie Herstellern hilft, unzureichend ausgehärtete Produkte und ungeplante Stillstandzeiten zu vermeiden.

Die Härtungssysteme von Hoenle können das ganze Jahr über persönlich im Anwendungslabor oder auf Branchenmessen begutachtet werden. Das Anwendungslabor bietet Herstellern die Möglichkeit, ihre eigenen Materialien unter realen Härtungsbedingungen (UV, LED-UV oder Inert-UV) zu testen, bevor sie sich für eine Investition entscheiden.

Zudem ist Hoenle auf wichtigen Branchenveranstaltungen vertreten – aktuelle Messetermine und -orte finden Sie unter Veranstaltungen, oder kontaktieren Sie Hoenle direkt, um eine Live-Demonstration zu vereinbaren.

Für den reinen Trocknungsprozess ist kein Puderbestäuber erforderlich. Was bei einer IR/HA-Anwendung unerlässlich ist – nämlich die Luftzirkulation zwischen den bedruckten Bogen –, spielt beim UV-Druck keine Rolle.

Dennoch: Um beim UV-Druck ein Zusammenkleben der Bogen (den sogenannten „Glasplatteneffekt“) zu verhindern, ist eine geringe Menge Puder hilfreich. Die Puderpartikel wirken dabei als Abstandhalter zwischen den Bogen.

Auch wenn für den UV-Druck also kein Puderbestäuber zwingend erforderlich ist, kann er dennoch sehr hilfreich sein, um einen reibungsloseren Produktionsablauf zu gewährleisten.

Es ist zwar nicht zwingend erforderlich, erweist sich jedoch als äußerst wirksames Mittel zur Lösung spezifischer Herausforderungen im Druckprozess. Da klassische 100-%-UV-Lacke weder Wasser noch Lösungsmittel enthalten, die verdunsten müssten, härten sie allein durch eine chemische Reaktion aus. Herkömmliche UV-Lampen geben von Natur aus genügend Wärme ab; beim Einsatz moderner UV-LED-Lampen ist jedoch die zusätzliche Verwendung einer Infrarot- (IR-)Quelle in folgenden Fällen hervorragend geeignet:

Wann es sinnvoll ist (Die Vorteile):

• Vermeidung des „Orangenhaut-Effekts“: UV-Lacke sind von Natur aus dickflüssig und viskos. Durch kurzes Erwärmen des Lacks mittels IR-Strahlung unmittelbar vor der UV-LED-Lampe sinkt die Viskosität (der Lack wird dünnflüssiger). Dies verbessert das Verlaufverhalten drastisch, ermöglicht eine perfekte Glättung der Lackschicht und eliminiert den gefürchteten Orangenhaut-Effekt.
• Erzielung von maximalem Hochglanz: Da die IR-Wärme den Lack dabei unterstützt, sich zu einer spiegelglatten Oberfläche zu nivellieren, bevor er unter die UV-LED gelangt, fällt der endgültige Glanzgrad deutlich höher aus.
• Schnellere und tiefere Aushärtung: Chemische Reaktionen beschleunigen sich unter Wärmeeinwirkung. Das Vorwärmen des Lacks mit IR unterstützt die UV-LED-Strahlung bei der schnelleren Aushärtung der Schichten und gewährleistet eine vollständige Durchhärtung bis hinunter zum Bedruckstoff.

Ja, die Kombination aus Infrarot (IR) und Heißluft ist äußerst effektiv für die Trocknung von wasserbasierten Druckfarben und Beschichtungen. Beide Technologien wirken zusammen, um die Trocknungsgeschwindigkeit zu maximieren.

Infrarotlicht:

• Dringt direkt in die nasse Schicht ein.
• Erwärmt das Wasser unmittelbar von innen nach außen.
• Transportiert die Feuchtigkeit an die Oberfläche.

Heißluft:

• Entfernt den feuchten Luftfilm, der sich an der Oberfläche bildet.
• Ermöglicht eine kontinuierliche, gleichmäßige Verdunstung.

Der kombinierte Einsatz von IR und Heißluft sorgt für eine deutlich bessere und schnellere Trocknung als die Verwendung einer der beiden Technologien für sich allein.