Im November letzten Jahres fand das 6. Anwenderforum UV-Druck der Fogra statt, das der immer noch angespannten wirtschaftlichen Situation zum Trotz von 200 Teilnehmern aus 12 Ländern besucht wurde. Beide Tage der Veranstaltung, die in neuen, zentral gelegenen Räumlichkeiten der IHK stattfand, hatten jeweils einen klaren thematischen Schwerpunkt. Am ersten Tag drehte sich alles um "Lebensmittelverpackungen und UV-Druck". Auf Grund verschiedener Fernsehsendungen und Presseveröffentlichungen sind Anreicherungen von Chemikalien in Lebensmitteln in der letzten Zeit massiv in den Fokus der Verbraucher und damit auch der Lebensmittelproduzenten und Handelsketten gekommen. Leider handelt es sich hierbei nicht um medial aufgebauschte Lappalien, sondern um unzweifelhaft vorhandene Risiken. Das äußerst sensible Thema wurde am ersten Symposiumstag offen diskutiert, um den anwesenden Druckern Wege aufzuzeigen, wie Sie in Zukunft entsprechende Risiken vermeiden können. Zu Beginn hatte Fabian Baumann vom Bayerischen Landesamt für Gesundheit und Lebensmittelsicherheit die schwierige Aufgabe, den Tagungsteilnehmern anschaulich zu erklären, welche rechtlichen Grundlagen bei der Herstellung von Verpackungen für Lebensmittel zu beachten sind und wie die staatliche Lebensmittelüberwachung funktioniert. Herr Baumann schaffte das Kunststück, die unvermeidlich "trockene" Materie so zu präsentieren, dass auch Nichtjuristen einen Zugang zu der Thematik bekommen konnten. Anschließend erklärte Frau Dr. Mira Punkert vom Niedersächsischen Landesamt für Verbraucherschutz und Lebensmittelsicherheit, welche Kontaminationen sie schon in Lebensmitteln gefunden hat, deren Ursache auf die jeweils verwendeten Verpackungen zurückgeführt werden konnte. Erschreckend war für eine Mehrzahl der Anwesenden, in welch' hohen Mengen die verschiedenen Fotoinitiatoren in Lebensmitteln, wie beispielsweise Nudeln, Reis, Grieß, Pizzateig, Müsliriegeln oder Keksen, nachgewiesen worden sind. Aber nicht nur die Fotoinitiatoren stellen ein Problem für die sichere Verpackung von Lebensmitteln dar, auch die Mineralöle der Zeitungsdruckfarben, die aus den mit Recyclingfasern hergestellten Kartonverpackungen in die Lebensmittel eindringen können, sind im Fokus der Öffentlichkeit. Nach dieser Präsentation von Frau Dr. Punkert war es für die Anwesenden nicht verwunderlich, dass die Produzenten von Lebensmitteln gegenüber den mit UV-Farben bedruckten Verpackungen eine eher kritische Haltung einnehmen. Peter Schuster von der Hilcona AG zitierte dazu aus der Qualitätspolitik seines Unternehmens die folgende Leitlinie: "Wir betrachten unsere Verpackungsmaterialien als einen Bestandteil des Lebensmittels." Auch Frau Dr. Monika Huber von der Kraft Foods Deutschland GmbH bekräftigte die Forderung der Lebensmittelindustrie nach sicheren Verpackungen. Gleichzeitig wies sie darauf hin, dass im Hause Kraft Foods besondere Genehmigungen notwendig sind, wenn Verpackungen mit UV-Farben bzw. -lacken bedruckt werden sollen. In den Diskussionen nach diesen beiden Vorträgen wurde klar, dass der Markt für Lebensmittelverpackungen zwar sehr groß ist und reichlich Nischen für UV-Drucker bietet, diese sich dann aber auch ähnlich hohen Anforderungen stellen müssen wie bei der Produktion von Arzneimittel- und Kosmetikverpackungen, die ebenfalls typische UV-Druckprodukte sein können. Um Druckprodukte mit diesen Anforderungen herstellen zu können, sind entsprechende Grundkenntnisse und ein engmaschiges Kontrollsystem unerlässlich. Wie ein solches Kontrollsystem für eine UV-Offsetdruckerei, die bereits seit vielen Jahren erfolgreich Lebensmittelverpackungen bedruckt, aufgebaut werden sollte, präsentierte der Leiter des Qualitäts- und Hygienemanagements der A+R Karton GmbH, Peter Müske. Danach war den Teilnehmern klar, dass zwar ein Risikopotenzial besteht, dass aber jede einzelne, kritische Prozessvariable kontrollierbar und beherrschbar ist, so dass es keinesfalls zum Verlust des Appetits auf Lebensmittel auf Grund potenzieller Kontaminationen führen muss.
Die Vorträge nach der Mittagspause beschäftigten sich detailliert mit speziellen Risiken des UV-Drucks und möglichen Strategien zur prinzipiellen Vermeidung. Den Anfang machte Gerrit Wemken von der Hartmann Druckfarben GmbH/Sun Chemical, dem weltweit größten Anbieter von Druckfarben. Nach seiner Darstellung gibt es UV-Druckfarbensysteme, die für primäre Lebensmittelverpackungen geeignet sind und von denen keinerlei Migrations- oder Kontaminationsrisiken ausgehen. Leider würden diese Systeme von den Druckern nicht immer eingesetzt, selbst wenn die hohen Anforderungen an das Packgut es notwendig machen. Um die Risiken durch eine Verwendung ungeeigneter Druckfarbensysteme zu vermeiden, bieten die Farbhersteller den Druckereien entsprechende Beratungen. In der nachfolgenden Diskussion stand die Frage im Raum, warum es nicht möglich ist, nur noch Farbsysteme auf dem Markt zu haben, die völlig risikolos verwendet werden können. Obwohl dadurch der Preis der Druckfarben steigen würde, wären die damit verbundene Preissteigerung für den Endverbraucher wahrscheinlich kaum merklich und die Themen Migration und Kontamination vom Tisch. Ob diese Strategie am Markt umgesetzt werden kann, ist im Moment nicht abschätzbar. Die Möglichkeiten der Druckbetriebe zur Vermeidung von Fehlgerüchen und Kontaminationen durch eine angepasste Auswahl der Karton- bzw. Papierqualitäten erläuterte Herbert Glatz von der Mayr Melnhof Karton AG. Aus seiner Sicht sind für sensible Verpackungsgüter Kartonverpackungen aus Frischfasern die beste Empfehlung. Er wies dabei aber noch darauf hin, dass auch die Belastung von Packgütern durch Kontaminationen aus den Umkartons aus Recyclingfasern resultieren kann und empfahl auch für die Auswahl der Umkartons hohe Qualitätsvorgaben. Der folgende Vortrag von Stefan Dietzel aus dem Fogra-Institut beschäftigte sich mit den Fehlgerüchen, die durch die UV-Strahlung beim Härtungsvorgang in der Druckmaschine entstehen können. Er konnte in seinen Untersuchungen aufklären, dass verschiedene Fotoinitiatoren aus der Druckfarbe stark riechende Zerfallsprodukte bilden und Bindemittel für den Papierstrich auf der Basis Butadien/Styrol bei einer Bestrahlung mit UV-Licht äußerst unangenehm riechende Bruchstücke bilden. Er empfahl bei der Produktion von Druckerzeugnissen mit UV-Farben bzw. -lacken, wenn irgendwie möglich, auf Papiere zu verzichten, die Styrol/Butadien-Copolymere als Bestandteil der Streichfarben enthalten. Abgerundet wurde die Session über den Einfluss der Rohstoffe für die Druckproduktion durch einen Vortrag von Matthias Kuhn der FUJIFILM Europe NV. Auch er betonte, dass Lacksysteme für lebensmittelkonforme Druckprodukte auf dem Markt zur Verfügung stehen. Er wies darüber hinaus noch darauf hin, dass zur Produktion von migrationsarmen Druckprodukten auch die dafür geeigneten Wasch- und Feuchtmittel verwendet werden sollten. Nachdem schon erste Kunden die klimaneutrale Herstellung von Druckprodukten wünschen, ist es zudem von Interesse, ob die Druckprodukte nach ihrem Gebrauch zu Sondermüll bzw. Hausmüll werden oder ob ihre Rohstoffe durch ein nachgeschaltetes Recycling wieder dem Kreislauf zugeführt werden können. Aus diesem Grund ging Alexander Schiller von der Fogra im letzten Vortrag des ersten Symposiumstags auf das Thema Recyclierbarkeit von UV-Drucken ein. Er berichtete über eine laufende Untersuchung, deren Zwischenergebnisse bereits jetzt den Schluss zulassen, dass mit UV-Druckfarben gedruckte Druckprodukte im Gegensatz zu früheren Veröffentlichungen der Papierindustrie durchaus gut deinkbar sein können. Die Voraussetzung dazu ist die Auswahl eines geeigneten Bindemittels durch den Farbhersteller. Im Anschluss an seine Ausführungen konnte er den Vertretern der Fa. Zeller und Gmehlin ein Fogra-Prüfzertifikat übergeben, das deren Farbsystem eine sehr gute Deinkbarkeit attestiert.
Der 2. Symposiumstag befasste sich in erster Linie mit der UV-LED-Technik:
Die Firma Ryobi hatte bei der drupa 2008 eine marktreife Offsetdruckmaschine mit UV-LED-Trocknung präsentiert. Seitdem ist das Interesse der Branche an diesem neuen Strahlertyp kontinuierlich gewachsen. Dazu kommt die zunehmende Verbreitung dieser neuen Beleuchtungssysteme in Haushalt- und Automobilanwendungen, nicht zuletzt auf Grund steigender Leistungsfähigkeit und stark sinkender Kosten. Eine ähnliche Leistungssteigerung und Kostenminimierung wird somit auch bei UV-LEDs erwartet. Die Kostensenkungen bei LEDs für sichtbares Licht sind eine Folge der mittlerweile hohen Stückzahlen und der damit möglichen Rationalisierung der Fertigungsprozesse. Wie der Leiter der Gruppe "Neue Technologien" im Bereich Advanced Concepts & Engineering der OSRAM Opto Semiconductors GmbH, Dr. Hans-Jürgen Lugauer, dem Auditorium im ersten Vortrag des Tages zum Thema Aufbau, Wirkungsweise und Lichtleistung von UV-LEDs sehr anschaulich erläuterte, sind jedoch im Bereich UV-LEDs die für solche Kostenreduktionen erforderlichen Fertigungsmengen nicht in Sicht. Gleichzeitig verringert sich bei niedrigeren Wellenlängen die emittierte Lichtmenge. Eine für die UV-Trocknung als optimal angesehene, preiswerte UV-LED mit ca. 365 nm Emissionswellenlänge und hoher Energiedichte ist gegenwärtig noch nicht auf dem Markt und wird in den nächsten Jahren auch nicht verfügbar sein, wenn es nicht gelingt, die Anforderungen aller Anwender des Markts zu bündeln und möglichst noch weitere Interessenten aus anderen industriellen Anwendungen einzubeziehen. Diese Bündelung erscheint gegenwärtig für die Druckindustrie nicht möglich zu sein[1]. Im folgenden Vortrag berichtete Jörg Westphal, Leiter Marketing und Vertrieb Bogenoffsetdruck der Fa. Illies Graphik GmbH, dem deutschen Importeur von Ryobi-Druckmaschinen, über die Erfahrungen von Ryobi mit LED-Trocknern bei verschiedenen Referenzkunden in Japan. Insgesamt sind nach den Ausführungen von Herrn Westphal inzwischen mehr als 20 Druckmaschinen ausgeliefert worden. Die Gründe, warum gerade die LED-Trocknung von den Referenzkunden installiert worden war, liegen sowohl in der Umweltbilanz als auch in der Wirtschaftlichkeit dieser Trocknungstechnologie. Seit der IPEX 2010 sind nach Ausführungen von Herrn Westphal vier Farbserien inklusive Sonderfarben für UV-LEDs unterschiedlicher Anbieter auf dem Markt verfügbar. Nicht ganz so positiv stellte sich die Situation für UV-LEDs bei Tests an Bogenoffset-Druckmaschinen unter Praxisbedingungen im Technikum der Koenig & Bauer AG dar, über die der Leiter Verfahrenstechnik Chemie, Dr. Sascha Fälsch, anschließend, referierte. Er berichtete von massiven Trocknungsproblemen mit allen getesteten Farbserien, gesundheitlich bedenklichen Inhaltsstoffen bei einigen Farben und vergleichsweise hohen Anschaffungskosten für die UV-LEDs. Aus seiner Sicht ist die Technologie erst nach merkliche Steigerung der Strahlerleistung inklusive deutlicher Kostenreduzierungen für schnelllaufende Bogenoffsetmaschinen geeignet.
Deutlich positiver stellte Susanne Rösner von der Agfa Graphics Germany GmbH & Co. KG die Situation für UV-LEDs in Inkjetdruckern dar. Dies war auf Grund der Anforderungen an Strahlungsquellen in diesen Druckern auch zu erwarten. Vorteile wie geringe Baugröße, geringere Wärmestrahlung und die fehlende Ozonemission bei Strahlungsleistungen, die für die verhältnismäßig geringe Druckgeschwindigkeit völlig ausreichend sind, kompensieren hier die eventuell höheren Anschaffungskosten. Es ist zu erwarten, dass in Zukunft weitere Inkjetdrucker auf den Markt kommen werden, die mit UV-LEDs arbeiten.
Ein weiteres Beispiel für marktreife Lösungen mit UV-LEDs stellte der Geschäftsführer der ISIMAT GmbH, Peter Detzner, vor. ISIMAT fertigt seit 1955 Druckmaschinen, die Tuben im Sieb- und Flexodruckverfahren mit höchster Qualität bedrucken. Eine neu konstruierte Druckmaschine wurde mit UV-LEDs ausgestattet. Sie ist seit 8 Monaten erfolgreich im Produktionsbetrieb und führte zu einer 80 %igen Reduktion des Energieverbrauchs beim Anwender. Nach seiner Meinung überwiegen bei der Bedruckung von wärmeempfindlichen Substraten die Vorteile der UV-LED eindeutig die Nachteile der ca. 3fach höheren Anschaffungskosten.
Nach den Anwendern kamen die Strahlerhersteller zu Wort. Den Anfang machten der Leiter Vertrieb Automation Devices der Panasonic Electric Works Europe AG, Reinhard Lenz, mit seinem japanischen Kollegen Atsuo Fukuda. Panasonic liefert UV-LEDs an die Firmen Ryobi und Mitsubishi und hat deshalb bereits große Praxiserfahrungen sammeln können. Nach der ausführlichen Darstellung der Vor- und Nachteile zwischen Trocknungssystemen auf der Basis von Quecksilber-Mitteldrucklampen und UV-LEDs machten die Redner interessante Aussagen zur Langzeitstabilität der UV-LEDs und kündigten eine neue UV-LED mit erhöhter Leistung von 8 W/cm² bis 12 W/cm² für die nahe Zukunft an, die sie den Druckfarbenherstellern als Testsysteme zur Verfügung stellen werden. Die Installation der Strahler kann somit, bedingt durch die höhere Leistung, auch in etwas größerem Abstand zum Trocknungsgut in der Druckmaschine installiert werden, was gerade in großen Bogenoffsetmaschinen unbedingt für die Verarbeitung von Kartonagen notwendig ist. Für die Entwicklung der Leistung von UV-LEDs bis zum Jahr 2015 kündigten sie weitere gravierende Leistungssprünge an. Eine andere Firma mit Erfahrungen aus einer Reihe von Praxisanwendungen ist die Phoseon Technology aus Hillsboro (USA), deren Europachef Rob Karsten dem Auditorium einen Einblick in ihre Technologien und Erfahrungen gab. Nach den Ausführungen von Herrn Karsten verfügt die Fa. Phoseon über ein preiswerteres Fertigungsverfahren als die Mitbewerber und kann damit UV-LEDs zu einem niedrigeren Preis anbieten. Ein von ihm angekündigtes UV-LED-System soll sogar bis zu 16 W/cm² leisten. Er ging in seiner Präsentation auch ausführlich auf die Vor- und Nachteile verschiedener Wellenlängen von UV-LEDs ein. Seine Schlussfolgerung, dass UV-LEDs mit einer Wellenlänge von 395 nm Vorteile gegenüber 365 nm haben, wurde allerdings im Hinblick auf zukünftige Entwicklungen nicht von allen Teilnehmern der Veranstaltung geteilt. Setzt man voraus, dass die Leistungssteigerungen für LEDs beider Wellenlängen gleichermaßen verlaufen, so sollten kürzere Wellenlängen zumindest im Offsetdruck deutliche technische Vorteile haben, da es bei dieser Wellenlänge möglich ist, ohne Abdunkelung des Druckraums bzw. Kapselung der Druckmaschine zu arbeiten.
Die Firma IST Metz GmbH, vertreten durch den Leiter des Print Technology Centers, Stefan Feil, stellt Quecksilber-Mitteldruckstrahler für die verschiedensten Anwendungen her und hat auch ein UV-LED-System im Angebot. Es bot sich somit ein Systemvergleich auf der Basis von umfangreichen Praxiserfahrungen mit konventionellen Strahlern an. Stefan Feil erlag nicht der Versuchung, eine Technologie "schön zu rechnen". Vielmehr wies er darauf hin, dass es vom Anwendungsbereich abhängt, wann die Vorteile der einzelnen Trocknersysteme überwiegen. Grundsätzlich geht er, wie auch Dr. Sascha Fälsch [Koenig & BauerAG], davon aus, dass bis zum vollständigen Ersatz konventioneller Strahlersysteme durch UV-LEDs noch Jahre der Entwicklung vergehen werden. Er sah für die Zwischenzeit noch ein erhebliches Potenzial zur Reduzierung des Energieeinsatzes durch die Erhöhung der Empfindlichkeit von Druckfarben. Diese Schlussfolgerung von Herrn Feil bot die perfekte Überleitung zur Präsentation des europäischen Verkaufschefs der Toyo Ink Group, Andrey Andreev, über Druckfarben für UV-LEDs. Toyo Ink ist der Anbieter, mit dem die Fa. Ryobi die ersten Feldtests in Japan gemacht hatte, und verfügt somit über die längsten Erfahrungen auf dem Markt mit UV-LEDs als Strahlungsquelle. Im Moment laufen nach Aussage von Herrn Andreev 27 entsprechend ausgestattete Maschinen mit Druckfarben seiner Firma. Schließlich ging Herr Andreew auf Trocknungsprobleme von Druckfarben nach einer Härtung mit UV-LEDs ein und forderte höhere Strahlerleistungen, damit er bessere und billigere Druckfarben mit verbesserter Farbtrocknung und Lacke mit verringerter Tendenz zur Vergilbung auf den Markt bringen kann.
Den Abschluss bildete eine Podiumsdiskussion mit allen Referenten des Tages zur Frage:
"Lohnt es sich, zukünftig UV-LEDs als Strahlungsquelle für die UV-Härtung einzusetzen?" Die Quintessenz dieser lebhaften Diskussion war, dass die UV-LEDs in einigen Teilbereichen (UV-Inkjet, Tubendruck, Schmalbahnetikettendruck etc.) bereits jetzt Vorteile bieten, eine vollständige Ablösung von konventionellen Quecksilber-Mitteldruckstrahlern im Moment jedoch noch nicht in Sicht ist.
[1] Um eine solche Bündelung zu erreichen, hatte die Fogra bereits am 20. Januar 2010 alle Anbieter von UV-LEDs, Druckmaschinen und Druckfarben zu einem Arbeitskreis "Standardisierung der Wellenlänge von UV-LEDs" eingeladen. Die Wettbewerbssituation unter den Druckfarbenherstellern erlaubte jedoch zu diesem Zeitpunkt noch keine Einigung.
Die Vorträge nach der Mittagspause beschäftigten sich detailliert mit speziellen Risiken des UV-Drucks und möglichen Strategien zur prinzipiellen Vermeidung. Den Anfang machte Gerrit Wemken von der Hartmann Druckfarben GmbH/Sun Chemical, dem weltweit größten Anbieter von Druckfarben. Nach seiner Darstellung gibt es UV-Druckfarbensysteme, die für primäre Lebensmittelverpackungen geeignet sind und von denen keinerlei Migrations- oder Kontaminationsrisiken ausgehen. Leider würden diese Systeme von den Druckern nicht immer eingesetzt, selbst wenn die hohen Anforderungen an das Packgut es notwendig machen. Um die Risiken durch eine Verwendung ungeeigneter Druckfarbensysteme zu vermeiden, bieten die Farbhersteller den Druckereien entsprechende Beratungen. In der nachfolgenden Diskussion stand die Frage im Raum, warum es nicht möglich ist, nur noch Farbsysteme auf dem Markt zu haben, die völlig risikolos verwendet werden können. Obwohl dadurch der Preis der Druckfarben steigen würde, wären die damit verbundene Preissteigerung für den Endverbraucher wahrscheinlich kaum merklich und die Themen Migration und Kontamination vom Tisch. Ob diese Strategie am Markt umgesetzt werden kann, ist im Moment nicht abschätzbar. Die Möglichkeiten der Druckbetriebe zur Vermeidung von Fehlgerüchen und Kontaminationen durch eine angepasste Auswahl der Karton- bzw. Papierqualitäten erläuterte Herbert Glatz von der Mayr Melnhof Karton AG. Aus seiner Sicht sind für sensible Verpackungsgüter Kartonverpackungen aus Frischfasern die beste Empfehlung. Er wies dabei aber noch darauf hin, dass auch die Belastung von Packgütern durch Kontaminationen aus den Umkartons aus Recyclingfasern resultieren kann und empfahl auch für die Auswahl der Umkartons hohe Qualitätsvorgaben. Der folgende Vortrag von Stefan Dietzel aus dem Fogra-Institut beschäftigte sich mit den Fehlgerüchen, die durch die UV-Strahlung beim Härtungsvorgang in der Druckmaschine entstehen können. Er konnte in seinen Untersuchungen aufklären, dass verschiedene Fotoinitiatoren aus der Druckfarbe stark riechende Zerfallsprodukte bilden und Bindemittel für den Papierstrich auf der Basis Butadien/Styrol bei einer Bestrahlung mit UV-Licht äußerst unangenehm riechende Bruchstücke bilden. Er empfahl bei der Produktion von Druckerzeugnissen mit UV-Farben bzw. -lacken, wenn irgendwie möglich, auf Papiere zu verzichten, die Styrol/Butadien-Copolymere als Bestandteil der Streichfarben enthalten. Abgerundet wurde die Session über den Einfluss der Rohstoffe für die Druckproduktion durch einen Vortrag von Matthias Kuhn der FUJIFILM Europe NV. Auch er betonte, dass Lacksysteme für lebensmittelkonforme Druckprodukte auf dem Markt zur Verfügung stehen. Er wies darüber hinaus noch darauf hin, dass zur Produktion von migrationsarmen Druckprodukten auch die dafür geeigneten Wasch- und Feuchtmittel verwendet werden sollten. Nachdem schon erste Kunden die klimaneutrale Herstellung von Druckprodukten wünschen, ist es zudem von Interesse, ob die Druckprodukte nach ihrem Gebrauch zu Sondermüll bzw. Hausmüll werden oder ob ihre Rohstoffe durch ein nachgeschaltetes Recycling wieder dem Kreislauf zugeführt werden können. Aus diesem Grund ging Alexander Schiller von der Fogra im letzten Vortrag des ersten Symposiumstags auf das Thema Recyclierbarkeit von UV-Drucken ein. Er berichtete über eine laufende Untersuchung, deren Zwischenergebnisse bereits jetzt den Schluss zulassen, dass mit UV-Druckfarben gedruckte Druckprodukte im Gegensatz zu früheren Veröffentlichungen der Papierindustrie durchaus gut deinkbar sein können. Die Voraussetzung dazu ist die Auswahl eines geeigneten Bindemittels durch den Farbhersteller. Im Anschluss an seine Ausführungen konnte er den Vertretern der Fa. Zeller und Gmehlin ein Fogra-Prüfzertifikat übergeben, das deren Farbsystem eine sehr gute Deinkbarkeit attestiert.
Der 2. Symposiumstag befasste sich in erster Linie mit der UV-LED-Technik:
Die Firma Ryobi hatte bei der drupa 2008 eine marktreife Offsetdruckmaschine mit UV-LED-Trocknung präsentiert. Seitdem ist das Interesse der Branche an diesem neuen Strahlertyp kontinuierlich gewachsen. Dazu kommt die zunehmende Verbreitung dieser neuen Beleuchtungssysteme in Haushalt- und Automobilanwendungen, nicht zuletzt auf Grund steigender Leistungsfähigkeit und stark sinkender Kosten. Eine ähnliche Leistungssteigerung und Kostenminimierung wird somit auch bei UV-LEDs erwartet. Die Kostensenkungen bei LEDs für sichtbares Licht sind eine Folge der mittlerweile hohen Stückzahlen und der damit möglichen Rationalisierung der Fertigungsprozesse. Wie der Leiter der Gruppe "Neue Technologien" im Bereich Advanced Concepts & Engineering der OSRAM Opto Semiconductors GmbH, Dr. Hans-Jürgen Lugauer, dem Auditorium im ersten Vortrag des Tages zum Thema Aufbau, Wirkungsweise und Lichtleistung von UV-LEDs sehr anschaulich erläuterte, sind jedoch im Bereich UV-LEDs die für solche Kostenreduktionen erforderlichen Fertigungsmengen nicht in Sicht. Gleichzeitig verringert sich bei niedrigeren Wellenlängen die emittierte Lichtmenge. Eine für die UV-Trocknung als optimal angesehene, preiswerte UV-LED mit ca. 365 nm Emissionswellenlänge und hoher Energiedichte ist gegenwärtig noch nicht auf dem Markt und wird in den nächsten Jahren auch nicht verfügbar sein, wenn es nicht gelingt, die Anforderungen aller Anwender des Markts zu bündeln und möglichst noch weitere Interessenten aus anderen industriellen Anwendungen einzubeziehen. Diese Bündelung erscheint gegenwärtig für die Druckindustrie nicht möglich zu sein[1]. Im folgenden Vortrag berichtete Jörg Westphal, Leiter Marketing und Vertrieb Bogenoffsetdruck der Fa. Illies Graphik GmbH, dem deutschen Importeur von Ryobi-Druckmaschinen, über die Erfahrungen von Ryobi mit LED-Trocknern bei verschiedenen Referenzkunden in Japan. Insgesamt sind nach den Ausführungen von Herrn Westphal inzwischen mehr als 20 Druckmaschinen ausgeliefert worden. Die Gründe, warum gerade die LED-Trocknung von den Referenzkunden installiert worden war, liegen sowohl in der Umweltbilanz als auch in der Wirtschaftlichkeit dieser Trocknungstechnologie. Seit der IPEX 2010 sind nach Ausführungen von Herrn Westphal vier Farbserien inklusive Sonderfarben für UV-LEDs unterschiedlicher Anbieter auf dem Markt verfügbar. Nicht ganz so positiv stellte sich die Situation für UV-LEDs bei Tests an Bogenoffset-Druckmaschinen unter Praxisbedingungen im Technikum der Koenig & Bauer AG dar, über die der Leiter Verfahrenstechnik Chemie, Dr. Sascha Fälsch, anschließend, referierte. Er berichtete von massiven Trocknungsproblemen mit allen getesteten Farbserien, gesundheitlich bedenklichen Inhaltsstoffen bei einigen Farben und vergleichsweise hohen Anschaffungskosten für die UV-LEDs. Aus seiner Sicht ist die Technologie erst nach merkliche Steigerung der Strahlerleistung inklusive deutlicher Kostenreduzierungen für schnelllaufende Bogenoffsetmaschinen geeignet.
Deutlich positiver stellte Susanne Rösner von der Agfa Graphics Germany GmbH & Co. KG die Situation für UV-LEDs in Inkjetdruckern dar. Dies war auf Grund der Anforderungen an Strahlungsquellen in diesen Druckern auch zu erwarten. Vorteile wie geringe Baugröße, geringere Wärmestrahlung und die fehlende Ozonemission bei Strahlungsleistungen, die für die verhältnismäßig geringe Druckgeschwindigkeit völlig ausreichend sind, kompensieren hier die eventuell höheren Anschaffungskosten. Es ist zu erwarten, dass in Zukunft weitere Inkjetdrucker auf den Markt kommen werden, die mit UV-LEDs arbeiten.
Ein weiteres Beispiel für marktreife Lösungen mit UV-LEDs stellte der Geschäftsführer der ISIMAT GmbH, Peter Detzner, vor. ISIMAT fertigt seit 1955 Druckmaschinen, die Tuben im Sieb- und Flexodruckverfahren mit höchster Qualität bedrucken. Eine neu konstruierte Druckmaschine wurde mit UV-LEDs ausgestattet. Sie ist seit 8 Monaten erfolgreich im Produktionsbetrieb und führte zu einer 80 %igen Reduktion des Energieverbrauchs beim Anwender. Nach seiner Meinung überwiegen bei der Bedruckung von wärmeempfindlichen Substraten die Vorteile der UV-LED eindeutig die Nachteile der ca. 3fach höheren Anschaffungskosten.
Nach den Anwendern kamen die Strahlerhersteller zu Wort. Den Anfang machten der Leiter Vertrieb Automation Devices der Panasonic Electric Works Europe AG, Reinhard Lenz, mit seinem japanischen Kollegen Atsuo Fukuda. Panasonic liefert UV-LEDs an die Firmen Ryobi und Mitsubishi und hat deshalb bereits große Praxiserfahrungen sammeln können. Nach der ausführlichen Darstellung der Vor- und Nachteile zwischen Trocknungssystemen auf der Basis von Quecksilber-Mitteldrucklampen und UV-LEDs machten die Redner interessante Aussagen zur Langzeitstabilität der UV-LEDs und kündigten eine neue UV-LED mit erhöhter Leistung von 8 W/cm² bis 12 W/cm² für die nahe Zukunft an, die sie den Druckfarbenherstellern als Testsysteme zur Verfügung stellen werden. Die Installation der Strahler kann somit, bedingt durch die höhere Leistung, auch in etwas größerem Abstand zum Trocknungsgut in der Druckmaschine installiert werden, was gerade in großen Bogenoffsetmaschinen unbedingt für die Verarbeitung von Kartonagen notwendig ist. Für die Entwicklung der Leistung von UV-LEDs bis zum Jahr 2015 kündigten sie weitere gravierende Leistungssprünge an. Eine andere Firma mit Erfahrungen aus einer Reihe von Praxisanwendungen ist die Phoseon Technology aus Hillsboro (USA), deren Europachef Rob Karsten dem Auditorium einen Einblick in ihre Technologien und Erfahrungen gab. Nach den Ausführungen von Herrn Karsten verfügt die Fa. Phoseon über ein preiswerteres Fertigungsverfahren als die Mitbewerber und kann damit UV-LEDs zu einem niedrigeren Preis anbieten. Ein von ihm angekündigtes UV-LED-System soll sogar bis zu 16 W/cm² leisten. Er ging in seiner Präsentation auch ausführlich auf die Vor- und Nachteile verschiedener Wellenlängen von UV-LEDs ein. Seine Schlussfolgerung, dass UV-LEDs mit einer Wellenlänge von 395 nm Vorteile gegenüber 365 nm haben, wurde allerdings im Hinblick auf zukünftige Entwicklungen nicht von allen Teilnehmern der Veranstaltung geteilt. Setzt man voraus, dass die Leistungssteigerungen für LEDs beider Wellenlängen gleichermaßen verlaufen, so sollten kürzere Wellenlängen zumindest im Offsetdruck deutliche technische Vorteile haben, da es bei dieser Wellenlänge möglich ist, ohne Abdunkelung des Druckraums bzw. Kapselung der Druckmaschine zu arbeiten.
Die Firma IST Metz GmbH, vertreten durch den Leiter des Print Technology Centers, Stefan Feil, stellt Quecksilber-Mitteldruckstrahler für die verschiedensten Anwendungen her und hat auch ein UV-LED-System im Angebot. Es bot sich somit ein Systemvergleich auf der Basis von umfangreichen Praxiserfahrungen mit konventionellen Strahlern an. Stefan Feil erlag nicht der Versuchung, eine Technologie "schön zu rechnen". Vielmehr wies er darauf hin, dass es vom Anwendungsbereich abhängt, wann die Vorteile der einzelnen Trocknersysteme überwiegen. Grundsätzlich geht er, wie auch Dr. Sascha Fälsch [Koenig & BauerAG], davon aus, dass bis zum vollständigen Ersatz konventioneller Strahlersysteme durch UV-LEDs noch Jahre der Entwicklung vergehen werden. Er sah für die Zwischenzeit noch ein erhebliches Potenzial zur Reduzierung des Energieeinsatzes durch die Erhöhung der Empfindlichkeit von Druckfarben. Diese Schlussfolgerung von Herrn Feil bot die perfekte Überleitung zur Präsentation des europäischen Verkaufschefs der Toyo Ink Group, Andrey Andreev, über Druckfarben für UV-LEDs. Toyo Ink ist der Anbieter, mit dem die Fa. Ryobi die ersten Feldtests in Japan gemacht hatte, und verfügt somit über die längsten Erfahrungen auf dem Markt mit UV-LEDs als Strahlungsquelle. Im Moment laufen nach Aussage von Herrn Andreev 27 entsprechend ausgestattete Maschinen mit Druckfarben seiner Firma. Schließlich ging Herr Andreew auf Trocknungsprobleme von Druckfarben nach einer Härtung mit UV-LEDs ein und forderte höhere Strahlerleistungen, damit er bessere und billigere Druckfarben mit verbesserter Farbtrocknung und Lacke mit verringerter Tendenz zur Vergilbung auf den Markt bringen kann.
Den Abschluss bildete eine Podiumsdiskussion mit allen Referenten des Tages zur Frage:
"Lohnt es sich, zukünftig UV-LEDs als Strahlungsquelle für die UV-Härtung einzusetzen?" Die Quintessenz dieser lebhaften Diskussion war, dass die UV-LEDs in einigen Teilbereichen (UV-Inkjet, Tubendruck, Schmalbahnetikettendruck etc.) bereits jetzt Vorteile bieten, eine vollständige Ablösung von konventionellen Quecksilber-Mitteldruckstrahlern im Moment jedoch noch nicht in Sicht ist.
[1] Um eine solche Bündelung zu erreichen, hatte die Fogra bereits am 20. Januar 2010 alle Anbieter von UV-LEDs, Druckmaschinen und Druckfarben zu einem Arbeitskreis "Standardisierung der Wellenlänge von UV-LEDs" eingeladen. Die Wettbewerbssituation unter den Druckfarbenherstellern erlaubte jedoch zu diesem Zeitpunkt noch keine Einigung.
