Offsetdruck
LED-UV im Geschwindigkeitstest
Donnerstag 23. Juni 2016 - IST METZ untersucht die Leistungsfähigkeit der LED-UV-Technologie mit Tests auf einer Zeitungsrotation
Rennstrecken bieten ideale Voraussetzungen, um Geschwindigkeitspotenziale zu testen. Analog dazu sind Zeitungsdruckmaschinen „Rennstrecken der Druckindustrie“. Aus diesem Grund hat der UV-Anbieter IST METZ eine Wifag OF-7 genutzt, um der Leistungsfähigkeit der LED-UV-Technologie auf den Zahn zu fühlen. Die Maschine steht im Produktionssaal des Schweizer Unternehmens Centre d’impression et d’arts graphiques Pressor SA und ist mit UV-Härtung ausgestattet. Der vorliegende Artikel informiert über Bedingungen und Ergebnisse der Tests sowie die daraus gewonnenen Erkenntnisse.
Die zunehmende Verbreitung der LED-UV-Technologie in verschiedenen grafischen Anwendungen weckt inzwischen auch dort Interesse, wo diese Alternative zur klassischen UV-Härtung bislang kaum eingesetzt wird. Vor allem Betreiber von schnelllaufenden Rollenmaschinen, die sich mit einer Investition in LED-UV-Technik befassen, wollen dabei genau wissen, wie eine leistungsfähige Ausrüstung auszulegen ist. „Eine ideale Antwort auf diese Frage sind belastbare Erkenntnisse, welche Druckgeschwindigkeiten in der Praxis mit einem LED-UV-System abhängig von der Kombination aus Druckfarbe und Substrat tatsächlich erreichbar sind“, erklärt Stefan Feil, verantwortlich für das Technische Marketing bei IST METZ.
Erfahrungen von der Rennstrecke fördern die Sicherheit im Straßenverkehr
Die bisherigen Erfahrungen bei Rollendruckanwendungen stammen überwiegend aus dem schmalbahnigen Etikettendruck. Hier übersteigt die Maximalgeschwindigkeit der Maschinen selten den Wert von 200 m/min. Dass der aktuelle Leistungsstand deutlich höher ist, wurde allgemein vermutet. Was fehlte, waren praktische Belege. Im Zeitungsdruck sah IST METZ eine Chance, diese Frage zu untersuchen. Mit dem Unternehmen Centre d’impression et d’arts graphiques Pressor SA (kurz Pressor) verfügen die Nürtinger über einen Kunden, dessen Druckmaschine mit UV-Technik ausgestattet ist. Auf dieser Rotation, einer Wifag OF-7 mit einer Bahnbreite von 1300 mm und einer Abschnittslänge von 940 mm, produziert das Unternehmen in Délemont für Editions D+P SA als Herausgeber die Regionalzeitung Le Quotidien Jurassien und die Wochenzeitung La Gazette de la region.
Bei der Installation der Maschine im Jahr 2007 bestand die UV-Ausstattung ursprünglich aus UV-Systemen von IST Metz vom Typ BLK-3. Mit dem Aufkommen der Low-Energy-Variante des UV-Drucks hat Pressor auf die sogenannte LE-UV-Technologie umgerüstet, bei der neben UV-Lampen mit spezieller Dotierung auch entsprechend angepasste Druckfarben zum Einsatz kommen. Die Umstellung hatte gleichzeitig den Vorteil, dass die vorherige Anzahl von drei UV-Einheiten pro Bahnseite auf ein einzelnes UV-Aggregat reduziert werden konnte.
Ein UV-Modul pro Bahnseite
Für die Tests wurde einer der beiden Strahler für LE-UV gegen ein LEDcure-System vom Typ LUV 80 ausgetauscht. Die Wahl war eine bewusste Entscheidung, obwohl bei diesem Modell der Abstand der Strahler zum Substrat 50 mm beträgt. Wichtiger war im Gegenzug dazu der Aspekt, dass die Energie durch die spezielle Anordnung der LEDs in einer Linie auf der Bahn fokussiert ist.
Für Vorder- und Rückseite stand somit jeweils ein unterschiedliches UV-Aggregat zur Verfügung, was gleichzeitig einen Vergleich zwischen Low-Energy-UV und der LED-UV-Technologie ermöglichte.
Das Wechseln zwischen verschiedenen UV-Technologien ist bei Systemen von IST METZ mit Hilfe des Hot-Swap-Konzeptes denkbar einfach. Zur Labelexpo Europe im vergangenen Herbst hatte das Unternehmen das neue Produktkonzept erstmals vorgestellt. Da es für den Bogen-, Rollen- und Schmalbahndruck gleichermaßen geeignet ist, stand es während der Drupa 2016 erneut im Mittelpunkt des Messeauftritts. Beim Hot-Swap-Konzept können die UV-Aggregate wahlweise betrieben werden. Damit kann ein einfacher Wechsel von einem LAMPcure- zu einem LEDcure-System und umgekehrt erfolgen. Die in der Maschine vorhandene Peripherie bleibt erhalten, es wird eine gemeinsame elektrische Versorgung genutzt.
Geschwindigkeit schrittweise gesteigert
Bei den Testreihen mit der LED-UV-Technologie erfolgte eine schrittweise Annäherung an die mechanische Höchstgeschwindigkeit der Maschine. Sie liegt bei 35.000 U/h, was eine Bahngeschwindigkeit von 9,14 m/s (548 m/min) bedeutet. Die Startgeschwindigkeit betrug 8.000 U/h und wurde nach jedem Test um 4.000 U/h gesteigert. Den Abschluss bildete die Testreihe mit 32.000 U/h – eine Produktionsgeschwindigkeit, die bei Pressor auch häufig in der Praxis erreicht wird. Das entspricht einer Bahngeschwindigkeit von 500 m/min.
Einfluss von Substrat und Farbe auf die UV-Härtung
Die UV-Härtung wird von unterschiedlichen Parametern beeinflusst, von denen das UV-System nur einer ist. Wichtige Faktoren sind weiterhin der Bedruckstoff und die Druckfarbe. Für eine Zeitungsrotation naheliegend war die Wahl eines gängigen Zeitungsdruckpapiers mit 45 g/m². Als zweites Substrat wurde eine mattgestrichene Papierqualität mit einem Flächengewicht von 70 g/m² getestet, das eine geschlossenere Oberfläche und somit ein geringeres Wegschlagverhalten aufweist.
Im Bereich der Druckfarben nutzt die Firma Pressor UV-Druckfarben der hubergroup, die für schnelllaufende Zeitungsdruckmaschinen konzipiert sind. Zur Drupa wird der Druckfarbenhersteller eine neue Farbserie für diesen Anwendungsbereich vorstellen, die speziell für den Einsatz der LED-UV-Technologie entwickelt wurde. Die Versuche wurden bereits mit „Vorab-Mustern“ der Skalenfarben aus dieser neuen Produktfamilie durchgeführt.
Die Tabelle zeigt im Überblick, dass die Durchhärtung der Farben beim Druck auf Zeitungsdruckpapier über alle getesteten Geschwindigkeiten hinweg gut war. Als Farbdichte waren in diesem Fall Dichtewerte von 0.90 für Gelb, Magenta und Cyan sowie 1.10 für Schwarz vorgegeben. Die Untersuchungsergebnisse lassen vermuten, dass bei einem saugfähigen Papier und niedrigen Druckdichten möglicherweise auch über die maximal getestete Geschwindigkeit von 500 m/min hinaus gute Härtungsergebnisse erzielbar sind.
Beim Druck auf saugfähige Papierqualitäten kann die LED-UV-Härtung aufgrund ihrer guten Tiefenhärtung zudem einen Vorteil verbuchen, da sie die ins Papier weggeschlagene Farbe besser erreicht als klassische UV-Strahler. Analog zur klassischen UV-Härtung stellt auch beim Einsatz von LED-UV-Strahlern die Farbe Schwarz eine größere Herausforderung dar als die übrigen Buntfarben. Die Ursache ist für beide Farbtypen gleich, da schwarze Pigmente mehr Energie aus dem UV-Spektrum absorbieren als Buntpigmente, die somit für das Initiieren der Polymerisation fehlt.
Grenzen bei gestrichenen Papieren und höherer Farbdichte
Für die Tests mit dem mattgestrichenen Papier lagen die Farbdichten bei Dichtewerten von 1.30 für Gelb, Magenta und Cyan sowie bei 1.50 für Schwarz. Erste Anzeichen einer unvollständigen Aushärtung waren insbesondere im Schwarz-Bereich ab einer Maschinenleistung von 28.000 U/h erkennbar, wenn die Beurteilung sofort nach dem Druck erfolgte. Trotzdem ließ sich die Papierbahn im Falzapparat mit einer akzeptablen Qualität verarbeiten. Bei einer Bewertung nach 24 Stunden zeigten die Ergebnisse bei 438 m/min und 500 m/min wiederum eine gute Härtung.
Fazit: LED-UV für hohe Druckgeschwindigkeiten geeignet
Insgesamt kann IST METZ aus den aufgezeigten Testergebnissen aufschlussreiche Schlussfolgerungen über den aktuellen Stand der Technik bei der LED-UV-Härtung ziehen. Eine Erkenntnis ist, dass im Druck mit LED-UV-Farben inzwischen hohe Produktionsleistungen erzielbar sind. Oberflächengeschwindigkeiten, wie sie üblicherweise auf Maschinen für den schmalbahnigen Rollenetikettendruck oder im Bogenoffsetdruck erreicht werden, wurden bei den Testläufen auf der Zeitungsrotation weit überschritten. Um eine sichere Härtung zu gewährleisten, ist jedoch im Bedarfsfall darauf zu achten, dass abhängig vom eingesetzten Substrat und vom Farbauftrag – speziell bei Schwarz – eine entsprechend angepasste Geschwindigkeit gewählt wird.
