Drucker 08.12.2006, 19:25 Uhr

„Wir erwarten 1000%iges Wachstum“  

VDI nachrichten, Berlin, 8. 12. 06, swe – UV-Tinten sind sofort trocken, lösungsmittelfrei und sehr kratz- und wetterfest. Doch noch bedienen sie nur kleine Nischen. Mittlerweile investieren allerdings Drucker- und Tintenhersteller massiv, um UV-Inkjet-Verfahren für Massenmärkte nutzbar zu machen.

Stefane Biry ist zuversichtlich. Als Technischer Industrie Manager beim Schweizer Hersteller für Spezialchemikalien, Ciba, befasst er sich mit Druckertinten für digitale Bildverarbeitung und Photografie. Ein Marktsegment hat es ihm besonders angetan: unter UV-Licht schnellhärtende Druckertinten. UV-Tinten (UV Inks) haben also nichts mit unter Einfluss von UV-Licht fluoreszensierenden Tinten zu tun.

„Letztes Jahr“, so führt Tintenexperte Biry aus, „machten sie kaum 2,5 % des industriellen Inkjet-Marktes aus. Schon 2010 rechnen Marktforscher mit einem Anteil von 20 % – wobei der Markt im gleichen Zeitraum von 15 Mrd. € auf 25 Mrd. € zulegen wird“. Satte Zuwächse also, die UV Inkjet-Verfahren aus der Nische führen werden.

Die Drucker- und Tintenindustrie hat dafür laut Biry massiv in Forschung und Entwicklung investiert. Dank eines Qualitätssprungs der Tinten, die heute bei niedrigerer Viskosität schneller trocknen als Vorläufer, seien sie nun im Inkjet-Verfahren so sicher beherrschbar, dass ihre Einsatzmöglichkeiten weit über das simple Markieren und Kodieren von Produkten hinausgehe.

„Es ist heute ohne spezielle Oberflächenbehandlung möglich, UV-Tinten auf alle erdenklichen flexiblen und starren Materialen von Glas über Folien, Kartons bis zu Metallen und Keramik zu drucken“, erklärt Biry. Nachdem die UV-Inkjet-Technologie sich im grafischen Bereich zur Herstellung von Schildern aller Art schon durchgesetzt habe, erwarte er nun den verstärkten Einsatz im Verpackungsdruck.

Wie letzte Woche bei der European Coatings Conference in Berlin deutlich wurde, ist Biry nicht der einzige Optimist in Sachen UV-Inkjet. Die Branche forscht und entwickelt, um Drucker, Druckköpfe und UV-Lichtquellen für die Nutzung der verbesserten Tinten zu optimieren.

Hersteller industrieller Inkjet-Druckköpfe wie Xaar oder Spectra favorisieren Piezoköpfe, die bei Temperaturen von bis zu 70° C auch mit dickflüssiger formulierten Tinten klarkommen.

Gerade in dieser Hinsicht hält Biry auch thermische Jet Verfahren für interessant. Allerdings wies er darauf hin, dass aus mehrerlei Gründen Kooperation zwischen Druckkopf- und Tintenentwicklern nötig ist. Einerseits muss der Materialmix den Druckköpfen angepasst werden, weil die UV-Tinten korrodierende Wirkung auf Plastik und PVC im Innern der Köpfe haben. Andererseits lassen sich durch Feinabstimmung der Tinten und der Köpfe die Tintenformeln optimieren.

In der chemischen Zusammensetzung unterscheiden sich UV-Tinten grundsätzlich von herkömmlichen Inkjet-Tinten. Hauptbestandteil sind Monomere (60 % bis 85 %), Oligomere (bis 15 %) und Photoinitiatoren (6 % bis 12 %), die als Farbfixierer dienen. Unter UV Licht schließen sich die reaktionsfreudigen Mono- und Oligomere in Sekundenbruchteilen zu weitverzweigten Polymeren zusammen und bilden einen stabilen, kratz- und wetterfesten Film.

„Weil sie keine Lösungsmittel und flüchtige organische Substanzen enthalten, sind UV-Tinten eine umweltfreundliche Alternative“, warb Joshua M. Oliver, der sich bei Sartomer Europe mit der Chemie von Inkjet-Tinten befasst. Wie er berichtete, haben Entwickler bei UV-Tinten weit mehr Freiheiten, weil anders als bei herkömmlichen Tinten, in denen 90 % des Inhalts durch Lösungs- und Bindemittel vorgegeben sind, aus einer breiten Palette von Mono- und Oligomeren wählen können. Über den Anteil der Ausgangsmaterialien ließen sich die Eigenschaften der Drucke steuern – „von sehr elastisch bis äußerst starr“, so Oliver.

Allerdings verlangt die Formulierung Weitblick und Fingerspitzengefühl. Denn es lauern nicht nur die Tücken des Patentrechts und regional unterschiedliche Regelungen für den Einsatz der Inhaltsstoffe, die Entwickler müssen auch Kompromisse zwischen den widerläufigen Eigenschaften von Mono- und Oligomeren finden.

„Zuvorderst ist niedrige Viskosität (5-18 cps) nötig, damit die Tinte überhaupt per Inkjet druckbar ist“, erklärte Ciba-Forscher Biry. Schon dadurch sei der Einsatz der reaktionsfreudigen aber zähen Oligomere begrenzt. Statt dessen greifen die Chemiker auf Acrylmonomere zurück.

Laut Biry erfüllen gerade monofunktionale Monomere die Viskositätsanforderungen am besten, was aber zu Lasten der Reaktivität geht – also zu Lasten der Trockengeschwindigkeit und des Energiebedarfs der UV-Lichtquellen. Zudem bilden sich weichere, elastische Polymerfilme. „Das kann zwar nützlich sein, wenn etwa Werbeplanen für LKW oder Gebäude bedruckt werden, aber in punkto physikalische Belastbarkeit sind weiche Oberflächen natürlich von Nachteil“, so Biry.

Letztlich gelte es, anhand der späteren Anforderung Kompromisse zwischen Viskosität der Tinte, ihrer Reaktionsfreudigkeit und den Eigenschaften des getrockneten Films zu finden.

Ein klarer Nachteil der UV-Tinten ist es, dass sie laut Oliver während der Aushärtung um 10 % bis 15 % schrumpfen. Je mehr sie schrumpften, desto mehr leide die Haftung am Untergrund. Auch hier lasse sich allerdings über die Wahl der Inhaltsstoffe gegensteuern. Die Forschung mache gerade in letzter Zeit rasante Fortschritte und werde auch auf das Problem der Schrumpfung Antworten finden.

Sara Edison beschäftigt sich beim US-Hersteller von Spezialchemikalien Hexion mit UV-Inkjet Verfahren. Sie nannte Zahlen, wonach die Umsätze mit der UV-Technologie in den nächsten fünf Jahren weltweit um über 1000 % steigen werden. Zwar erreiche das UV-Inkjet-Verfahren damit erst 1 % Anteil am globalen Druckmarkt, doch im Verpackungsmarkt und beim Druck von Zeichen und Schildern wachse die Technologie beträchtlich.

Sara Edison führt die stark wachsende Nachfrage nach UV-Tintendruckverfahren auf die ökologischen Vorteile und das gute Handling der Druckerzeugnisse zurück. „Weder braucht man Druckplatten noch Fläche zum Trocknen der Drucke“, warb sie und verwies auf Tests ihres Labors, bei denen taufrische UV-Drucke auf ihr Abfärbverhalten überprüft wurden. Selbst wenn man gleich nach dem Druck weiße Blätter darauf presse, sei die Abfärbung für das menschliche Auge nicht wahrnehmbar. PETER TRECHOW

UV-härtende Tinten bieten ökologische Vorteile durch Energieeinsparung beim Trocknen.

Von Peter Trechow
Von Peter Trechow

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