Eltex INNOCURE

Drupa-Informationsseminar
19. April 2004 in Weil am Rhein
Eltex INNOCURE
Inert-UV-Systeme mit EFD-Technologie
Folie 1,2
Informationen zu den Anwendungen aus der Praxis
Referent: Franz Knopf
Allgemeine Informationen
Folie 3
Die Härtung lösemittelfreier 100 % - Polymersysteme wie Druckfarben und Überzugslacke mit energiereicher Strahlung gibt es - industriell angewandt - bereits mehr als ein
halbes Jahrhundert. Sieht man von der seit etwa 20 Jahren praktizierten UV-Härtung
von Silikonacrylaten unter sauerstoffreduzierten Bedingungen ab, ist schon
verwunderlich, dass erst vor etwa 5 Jahren kampagnenartig die generelle Inertisierung
von UV-Polymerisationsanlagen für radikalisch härtende Lacke und Druckfarben
propagiert wurde. Es handelt sich also um eine noch junge Technologie.
Daher lassen sich bis heute UV-Prozesse für radikalisch härtende Polymersysteme
systematisch in 2 Gruppen einteilen:
Gruppe 1: Die UV-Härtung erfolgt unter normaler Atmosphäre, d.h. unter Anwesenheit
von ca. 20 % Luftsauerstoff und ca. 80 % Stickstoff sowie einem Übermaß
an Fotoinitiatoren.
Gruppe 2: Die UV-Härtung erfolgt unter interten bzw. sauerstoffreduzierten
Bedingungen. Abhängig vom Prozess und den eingesetzten Farb-/Lackformulierungen bedeutet dies einen erforderlichen Restsauerstoffgehalt
von 0,005 % - 3,0 %, dies entspricht 50 ppm - 30.000 ppm.
Gruppe 1 mit ca. 95 % Marktanteil muss immer noch vom wirtschaftlichen Nutzen und
von den seit Jahren bekannten Vorteilen inerter UV-Prozesse überzeugt werden.
INNOCURE soll dabei eine wichtige Rolle spielen.
Folie 4
Gruppe 2 mit ca. 5 % Marktanteil setzt bereits Inertgas ein, weil der Prozess dies
zwingend erfordert. Insoweit muss diese Gruppe nur noch davon überzeugt werden,
dass sich die Investition in INNOCURE alleine über die Stickstoffeinsparung kurzfristig
amortisiert.
Daraus ergibt sich, dass sich Eltex vor allem um die Gruppe 1 bemühen muss; dies
macht allerdings nur Sinn mit überzeugenden Argumenten.
Folie 5
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Die besten Argumente sind mit den beiden wichtigsten Fragestellungen verknüpft:
Warum inertisieren?
Wie rentabel ist eine Inertisierung?
Folie 6
In Übereinstimmung mit den bereits von Eltex veröffentlichten Publikationen gab
Dr. Schubert vom IOM Leipzig auf dem Symposium "Haftetiketten" im Februar 2004 in
München dazu folgende Antworten:
Nutzen
Warum Inertisieren ?
Verbesserte Oberflächenqualität
 Glanz, Härte, Verschleißfestigkeit,
Chemikalienbeständigkeit ...
Einsparung an Fotoinitiatoren
- von 8 – 15 % auf < 2 %  Reduzierung der Farb-/Lackkosten
 Geruchsreduzierung
 Reduzierung der Globalmigration
 Minderung der Vergilbungsneigung
C
O
OH
CH3
Folie 7
• Kosten für das Aufstellen
eines Flüssigstickstofftankes
mit Verdampfer
• Tankmiete
CH3
PI
Zusätzlicher Aufwand
>
N2
Erhöhung der Produktivität
 Erhöhung der Bahngeschwindigkeit
> 50 % oder
• Stickstoffkosten
• Kosten für Inertisierungszubehör
(INNOCURE)
Senkung der Energiekosten
 Energieeinsparung bis zu 40 %
bei reduzierter thermischer Belastung
Quelle: IOM Leipzig
Die Qualität von UV-Produkten betreffend gibt es keinen objektiven Grund gegen die
Einführung inertisierter UV-Systeme. Bleibt also nur die Frage nach der
Wirtschaftlichkeit.
Diese soll anhand der folgenden Beispielrechnung näher untersucht werden.
Gegenübergestellt sind der Aufwand für die Inertisierung und die Einsparung über die
Reduzierung der Lack-/Farbkosten; im Beispiel geht das IOM von einer Lackkostenreduzierung von nur 10 % aus. Verfolgt man das Rechenbeispiel des IOM zu Ende
wird deutlich, dass die Kosten für die Inertisierung nur 8 % der Einsparung beim Lack
ausmachen, die restlichen 92 % der Einsparung sind Gewinn für den Anwender.
Als weiteres Beispiel wurde auf gleicher Berechnungsgrundlage die mit INNOCURE
unterstützte Inline-Lackierung im Tiefdruck bei Fa. Burda berechnet. Wegen des
geringeren Lackauftrags von nur 4 g/m² anstelle von 10 g/m² ist der Kostenvorteil mit
Inert zwar etwas geringer, aber für Burda immer noch deutlich auf der Habenseite.
Folie 8
Folie 9
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Wie rentabel ist eine Inertisierung ?
Demonstrationsrechnung:
IOT-Standard-Inertisierung für BB = 500 mm; wB = 200 m/min
 6000 m²/h Clear-Topcoat 10 g/m²
Einsparung und Gewinn
Aufwendung für Inertisierung
Preis pro m² für bessere Qualität ?
1D
25
N2-Bedarf [m³/h]
Lackpreissenkung
durch PI-Einsparung
1D
8D
C
O
Einsparung [Ct/m²]
1,2
N2-Kosten [€/h]
CH3
PI
Lack: 10,0 €/kg ; PI: 25 €/kg
PI-Reduzierung 10 %  2 %
Lack: 11,5 €/kg  10,3 €/kg
60 kg/h: 690,- €  618,- €
0,18 €/Nm³g
0,104 €/Nm³g
OH
CH3
9,6
4,50
20,8
Tankmiete [€/h]
>
250 €/m
600 €/m
N2
0,75
2,46
Befüllung [€/h]
1x pro Monat 50,00 €
2x pro Monat 100,00 €
Energieeinsparung durch
Reduzierung der Lampenleistung
0,19
0,38
Tankinstallation [€/h]
von 200 auf 120 W/cm
12 kW  7,2 kW bei 10 Ct/kWh
Einsparung [Ct/m²]
aber geringere
Wärmebelastung !
8D
200
Abschreibung 10 a
0,008 0,06
0,31
0,35
0,94
5,00
Inertisierungtechnik [€/h]
Abschreibung 5 a
Quelle: IOM Leipzig
1D = 1 Druckwerk

6,69 28,99
Kosten [Ct/m²]
0,11
Wie rentabel ist eine Inertisierung ?
Einsparung und Gewinn
Aufwendung für Inertisierung
Lackpreissenkung
durch Fi-Einsparung
1D
8D
Einsparung [Ct/m²]
1,2
9,6
Einsatz von EFD-Technologie
N2-Bedarf [m³/h]
1D
25
Kosten [Ct/m²]
0,11
N2-Bedarf [m³/h]
1D
15
Kosten [Ct/m²]
0,09
8D
200 (100 %)
0,48
8D
120 (- 40 %)
0,37
Einsparung für diesen Lackauftrag,1DW, 10 g/m²: 1,2 Ct/m² > 0,09 Ct/m² (- 92 %)
Einsparung für BURDA Lackauftrag, 1DW, 4 g/m²: 0,48 Ct/m² > 0,09 Ct/m² (- 81 %)
[ gerechnet für 5 Tage Zweischichtbetrieb von 12 h/d  264 h/m  3200 h/a ]
Quelle: IOM Leipzig
0,48
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Zu diesen Beispielrechnungen müssen unsere Kunden noch folgendes wissen:
Folie 10
Das tatsächliche Kosten-/Nutzen-Verhältnis ist anhand konkreter Produktionsdaten für
jede Anwendung individuell zu berechnen.
Die mögliche Steigerung der Produktionsgeschwindigkeit von >50 % wurde
beispielsweise in dieser Kalkulation nicht berücksichtigt; sie ist aber dann ein
bedeutender Wirtschaftlichkeitsfaktor, wenn die in Frage kommende Maschine mit
INNOCURE prinzipiell schneller produzieren könnte.
Mit diesen Berechnungen bildet sich auch die Wirtschaftlichkeit inerter Systeme auf
jeden Fall ab. Lediglich die Höhe des Kostenvorteils ist von Fall zu Fall verschieden.
Standardisierte Prüfverfahren machen die Qualitätssteigerung messbar
Messung der Mikrohärte (Martenshärte) an Lack-/Farboberflächen
Die Grafik zeigt insbesondere die Abnahme der Härte an der Oberfläche bzw.
oberflächennaher Schichten in Abhängigkeit des Restsauerstoffgehalts.
Scheuerfestigkeit - Härte oberflächennaher Schichten
Mit speziellen Prüfgeräten z.B. der Fa. Prüfbau, System Dr. Dürner, wird die
Scheuerfestigkeit von UV-Produkten gemessen.
Talkumtest - Oberflächenhärtung
Nicht harte, klebrige Oberflächen nehmen nach dem Bepudern mit Talkum den Puder
an, die Oberfläche wird dadurch weiß eingefärbt.
Verblockungstest
Die Produkte werden einer Flächenpressung von bis zu 15 N/cm² ausgesetzt und
dürfen dabei nicht verblocken (verkleben).
Glanzmessung
Mit klassischen Glanzmessgeräten ist bei ausreichender Glätte des Substrats und/oder
hinreichender Schichtdicke des Lack/Farbauftrags die Verbesserung des Glanzes von
Produkten, die unter Inert-Bedingungen hergestellt werden, objektiv messbar.
Chemikalienbeständigkeit
Bestimmte Produkte, wie z.B. Labels für alkoholhaltige Flüssigkeitsverpackungen oder
Batterieaufkleber werden mit speziellen chemikalienbeständigen UV-Lacken/Farben
bedruckt. Das Härtungsergebnis wird z.B. über einen sog. Azetontest geprüft.
Geruchs- und Geschmackstest - Sensorik
Selbst dafür hat die Industrie teilweise standardisierte Verfahren eingeführt, die vor
allem für Lebensmittelverpackungen von Bedeutung sind.
Folie 11
Eltex INNOCURE Anwendungen, Testergebnisse
Farbe, Lack, Coating
Auftragsmenge, ca.
Fotoinitiator-Menge
(getestetes Minimum)
Substrat
Bahngeschwindigkeit
(getestetes Maximum)
Bahnbreite
(getestetes Maximum)
Stickstoffmenge
(getestetes Minimum)
Stickstoffreduktion **
UV-Lampenleistung****
(getestetes Minimum)
Druckmaschine
Partner
*
**
***
****
Stand: April 2004
Flexodruck
Tiefdruck
Bogenoffset
Rollenoffset 1
Rollenoffset 2
Coating
UV-Farbe
schwarz, weiß
UV-Lack
UV-Farbe
schwarz
UV-Farbe
schwarz
UV-Farbe,
UV-Hybrid-Farbe
C, M, Y, K
UV-Silikonacrylat
2,5 g/m²
4 g/m²
1,2 g/m²
1,2 g/m²
4 x 1,2 g/m²
nass in nass
2 g/m²
0,9 %
2%
1,5 %
2%
5%*
2%
HWC-Papier und
diverse Folien
HWC-Papier
AZT-, SC-, LWCPapier
ungestrichenes
Formularpapier
200 m/min
420 m/min
150 m/min
400 m/min
550 m/min
200 m/min
600 mm
600 mm
700 mm
210 mm
600 mm
600 mm
15 m³/h
35 m³/h
15 m³/h
10 m³/h
35 m³/h
30 m³/h
80 %
keine Referenz***
50 %
keine Referenz***
keine Referenz***
70 %
120 W/cm
240 W/cm
30 W/cm
200 W/cm
240 W/cm
180 W/cm
Windmöller &
Hölscher
Cerutti 25/RS
Heidelberger CD74
Speedmaster
MAN Roland
Laborman
4-Farben
Rollenoffset
Soerensen
Burda, Eltosch,
Flint-Schmidt,
Arets, Siegwerk
SID, Eltosch, Arets,
Huber (HSC)
Huber (HSC),
Eltosch, Stora, UPM
HWC-, matt
LWC-, HWC- Papier
gestrichenes Papier
und Folie
Geplant sind Testreihen mit weiter reduzierten Fi-Mengen
Bezogen auf Tests mit konventioneller Inert-Kammer
Für diese Tests stand keine konventionelle Inert-Kammer zur Verfügung
Alle Tests wurden mit einer UV-Lampe durchgeführt
MAN Roland, IST,
Eltosch, Arets, Amra Eltosch,
Flint-Schmidt, Sicpa,
Goldschmidt
Arets, Epple, UPM
AMRA Druckfarbenfabrik A. Müller AG
Arets Graphics
Burda Druck GmbH
Eltosch, Adphos
Epple Druckfarben AG
Flint-Schmidt Gruppe
Goldschmidt AG, Degussa
Hostmann Steinberg; Huber Gruppe
IST Metz GmbH
MAN Roland Augsburg
Sicpa Druckfarben GmbH
SID Sächsisches Institut für die Druckindustrie GmbH
Siegwerk Druckfarben
Stora Enso
UPM Kymmene
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Anwendungen und Testergebnisse mit INNOCURE aus 16 Testreihen
Folie 12
Eltex testete INNOCURE für verschiedene Druckverfahren in Zusammenarbeit mit
führenden Druckmaschinenherstellern, Farbenherstellern und Druckhäusern.
Der aktuelle Stand der Praxiserfahrungen und die Testergebnisse sind tabellarisch
zusammengefasst. Erkennbar ist, dass INNOCURE alle bekannten Druckverfahren
unterstützt. Dies ist insofern plausibel als der für den Prozess störende Luftsauerstoff
an der Oberfläche des bedruckten Substrats in allen Fällen bestmöglich entfernt
werden muss. Die Daten dieser Tabelle sind insoweit vorläufig, als bei den
bevorstehenden Praxiseinsätzen weitere Optimierungen zu erwarten sind.
Folie 13
Flexodruck
1. Praxistest, 4 Testreihen, 12/2002 bis 05/2003
Folie 14
Die ersten Testreihen erfolgten an einer W+H Flexodruckmaschine. Gedruckt wurden
gleichzeitig die Farben Schwarz und Weiß verschiedener Rezepturen, Auftragsmenge
ca. 2,5 g/m², Vollflächen. Schwarz und Weiß bedeuten für die UV-Härtung schwierigste
Voraussetzungen, weil sowohl Schwarz- als auch Weißpigmente die UV-Strahlung
stark absorbieren. Mit anderen Worten: Ist ein UV-System in der Lage, unter
definierten Betriebsbedingungen schwarze und weiße Farbe zu härten, stellen
Skalenfarben oder Lacke kein Problem dar.
Unter den in der Tabelle genannten Testbedingungen wurde festgestellt, dass nach
Abschalten des E-Feldes unter sonst konstanten Bedingungen beide Farben von
einem hochglänzenden, harten Zustand in einen matten und nicht harten Zustand
wechselten. Dieser Effekt stellte sich ein bei nur 0,9 % Anteil an Fotoinitiatoren und nur
15 m³/h Stickstoff.
Der Einsatz von INNOCURE ist nur für Flexodruckmaschinen mit Einzeldruckwerken
möglich.
Aktuelle Entwicklungen des Farbenherstellers Sun Chemical zielen auf die Möglichkeit,
auch für Zentralzylinder-Flexomaschinen mehrere radikalisch-härtende UV-Farben
nass in nass zu drucken und ohne Zwischentrocknung über eine UV-Einheit zu härten.
Wir sind überzeugt, dass INNOCURE auch diese Härtungsaufgabe wirksam
unterstützt; siehe auch Anwendung Rollenoffset 2.
Das sehr gute Ergebnis war Anlass, weitere Druckverfahren zu untersuchen.
Folie 15
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Tiefdruck, UV-Lackierung
2. Praxistest, 2 Testreihen, 01/2004 bis 03/2004
Folie 16
Die Aufgabenstellung, Umschlagseiten inline UV zu lackieren, kam aus dem
Illustrations-Tiefdruck. Dort sollen die zur Zeit im Heatset gedruckten UV-lackierten
Umschlagseiten künftig im Tiefdruck produziert und lackiert werden. Die bisher im
Tiefdruck auf Toluolbasis lackierten Produkte möchte man zudem mit verbesserter
Qualität hinsichtlich Glanz und Scheuerfestigkeit ausstatten.
Einzige Voraussetzung ist ein neuntes Druckwerk.
Mit den in der Tabelle dargestellten Parametern wurden mehrere Lackformulierungen
der genannten Partner getestet.
Zwei der untersuchten Lackformulierungen lieferten ein perfektes Ergebnis bezüglich
Härte, Glanz, Blocktest und Scheuerfestigkeit bis 20.000 C/h.
Eine dieser beiden Formulierungen härtete bis zu der für den Druck von
Umschlagseiten typischen Produktionsgeschwindigkeit, dies sind für diesen
Maschinentyp 25.000 C/h bzw. 7 m/s, perfekt aus.
Für die erste Testreihe stand ein Druckzylinder mit 100 L/cm und verschiedenen
Tonstufen zur Verfügung. Die Auswertung der Druckmuster ergab, dass die
Schichtdicke des UV-Lackes für den 100 % Vollton noch zu gering war. Für die zweite
Testreihe hatte die Gravur 70 L/cm, gestauchte Näpfchen, 100 % Vollton und damit ein
ausreichendes Schöpfvolumen. Die daraus resultierende Lackschichtdicke sind 4 µm;
dies entspricht der Auftragsmenge von ca. 4 g/m².
Prinzipiell ist die Härtung mit INNOCURE für Tiefdrucklack auf alle bekannten UVLack-Auftragsverfahren übertragbar.
Die an den Tests beteiligten Fachleute aus der Farbenindustrie bestätigten, dass die
inline UV-Lackierung von auf Toluolbasis hergestellten Tiefdruckprodukten bisher nicht
bekannt sei und waren von dem Ergebnis unter diesen Produktionsbedingungen bei
der realisierten hohen Bahngeschwindigkeit beeindruckt.
Klar wurde aber auch, dass die Reaktivität der Lackformulierung - dies ist ein Maß für
die Polymerisationsgeschwindigkeit - auf diese hohe Bahngeschwindigkeit abgestimmt
sein muss, damit die Aushärtung auf dem Weg zum Falzapparat weitgehend
abgeschlossen ist und das Produkt abschmierfrei die Auslage erreicht. Von den 7
getesteten Lackformulierungen haben nur 2 diese Anforderung erfüllt. Daraus ist
abzuleiten, welche Gratwanderung die Einführung einer neuen Technologie bedeutet;
hätten alle 7 Lackformulierungen nicht funktioniert, wäre das Projekt fehlgeschlagen.
Folie 17
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Bogenoffset
3. Praxistest, 2 Testreihen, 11/2003 bis 02/2004
Folie 18
In Bogenmaschinen ist die Implementierung von INNOCURE aufgrund der
Gegebenheiten der Greifersysteme, Bogenführungselementen und der damit
verbundenen Aerodynamik nicht so ideal zu realisieren wie bei Rollenmaschinen.
Für erste Untersuchungen wurde ein Druckwerk an einer Heidelberger CD74 mit
INNOCURE ausgerüstet - mit folgendem Ergebnis: Unter Minimalbedingungen für die
Menge an Fotoinitiatoren, Stickstoffeinsatz und Lampenleistung zeigen die
Druckmuster ohne aktives E-Feld streifige, teilweise glänzende und matte
Oberflächenanteile. Mit E-Feld-Unterstützung ergab sich eine streifenfreie, glänzende
Oberfläche. Damit wurde für einen Fotoinitiatorgehalt von 1,5 % unter Beweis gestellt,
dass der Gasaustausch an der Bogenoberfläche auch bei dieser relativ offenen
Kammersituation mit INNOCURE besser funktioniert und auch im Bogenoffset die
Einsparung an Stickstoff möglich ist.
Folie 19
Von großer Bedeutung für den Druck auf thermisch empfindlichen Folien ist die mit
INNOCURE ebenfalls nachgewiesene Reduzierung der Lampenleistung.
Da wir mit INNOCURE alle Substrate systematisch aufladen, ist für den
Bogenoffset und auch alle Rollenanwendungen mit Folien eine leistungsfähige
Entladung der Produkte Voraussetzung für die Einführung von INNOCURE.
Wegen der komplexen Einbausituation in ein Druckwerk wird Eltex das System nicht
an Endkunden verkaufen. Der Einbau muss mit dem Maschinenhersteller koordiniert
werden und ist daher vorwiegend für neue Maschinen gedacht; der Einbau im Bereich
des Endtrockners ist aus maschinenbautechnischen Gründen nicht möglich.
Die Zusammenarbeit mit dem SID soll weitergeführt werden, um die in diesem ersten
Schritt nachgewiesene Wirkung von INNOCURE für die wichtigsten im Bogenoffset zu
verarbeitenden Substrate und Grammaturen zu untersuchen und eine wirksame
Entladung für die Bogenauslage zu testen.
Rollenoffset 1
4. Praxistest, 3 Testreihen, 11/2003 bis 03/2004
In Zusammenarbeit mit dem Druckmaschinenhersteller und verschiedenen UVFarbenherstellern wurde INNOCURE an einer so genannten Laborman
Technikumsmaschine getestet. Die Farbwerke entsprechen der einer Rotoman. Für
die Testreihen wurde ein MBS-UV-System, dies ist ein Standard-UV-System der Fa.
IST, mit INNOCURE nachgerüstet.
Diese Kooperation strebt zunächst an, für den zweifarbigen illustrierten Buchdruck
bekannte Rollenoffsetmaschinen mit Doppeldruckwerken für den UV- Druck zu
modifizieren.
Folie 20
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Alle bekannten Nachteile des Heatset wie die Bildung von Zug-, Klima- oder
Klebewellen sowie das Auswachsen von Seiten sind für UV-Produkte unbekannt;
Heatset-Trockner, Kühlwalzen und Silikonapplikator entfallen; leider auch die
Wiederbefeuchtung.
Den Nachweis der Leistungsfähigkeit von INNOCURE, bezüglich der Härtung der
Farbe Schwarz mit minimalem Fotoinitiatorgehalt und hoher Bahngeschwindigkeit,
konnten wir bereits während der ersten Testreihe führen.
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Gegenstand weiterer Untersuchungen war, die Farbformulierungen und
Druckwerksparameter zu optimieren. Da für Doppeldruckwerke wie bei der Rotoman
noch sehr wenig praktische Erfahrungen mit UV-Farben vorliegen, müssen Parameter
wie Farbwerkstemperatur, Spielraum für die Farb/Wasserbalance, Zügigkeit und
Viskosität der UV-Farbe, Nebelverhalten und nicht zuletzt das damit verbundene
Ausdruckverhalten weiter verbessert werden.
Die angestrebte Druckgeschwindigkeit für diese Anwendung ist 500 m/min.
Rollenoffset 2
5. Praxistest, 2 Testreihen, 10/2003 bis 12/2003
Folie 23
Diese zweite Anwendung für den Rollenoffset mit Einzeldruckwerken war mit der
Aufgabenstellung verbunden, einen 4-farbigen Nass-in-Nass-Druck mit dem System
INNOCURE zu härten.
Das ehrgeizige Ziel der Druckversuche war, den 4-farbigen Nass-in-Nass-Druck für
hohe Produktionsgeschwindigkeit auf allen gängigen Papieren mit nur einem Inert-UVSystem zu härten. Es wurden sog. Hybridfarben und Rein-UV-Farben getestet. Das
eindeutig beste Ergebnis wurde mit Rein-UV-Farben erzielt. Die Hybridfarben waren
auf LWC-Papier auch bei niedriger Produktionsgeschwindigkeit nicht ausreichend zu
härten.
Alle mit reiner UV-Farbe bedruckten Papierqualitäten - AZT, SC und LWC - passierten
den Falzapparat abschmierfrei bis 30.000 C/h; getestet wurde bis 9,2 m/s
Bahngeschwindigkeit, dies entspricht 40.000 C/h. Für diese Endgeschwindigkeit wurde
für die Farbe Schwarz geringes Abschmieren festgestellt. Insbesondere auf LWCPapier beeindruckten der mit UV-Farben erreichte Glanzgrad und die Durchhärtung
der 4-farbig bedruckten Volltonflächen.
Dieses sehr gute Zwischenergebnis war Anlass für die Entscheidung, diese
Entwicklung gemeinsam mit den genannten Partnern intensiv voranzutreiben.
Bei Eltex laufen die konstruktiven Vorbereitungen für die Ausrüstung einer solchen
Maschine mit INNOCURE für die Bahnbreite von 1280 mm. Drucktests mit weiter
reduzierter Menge an Fotoinitiatoren sind geplant. Untersucht werden soll auch, ob für
die angestrebte hohe Bahngeschwindigkeit ein System mit 2 UV-Lampen höhere
Produktionssicherheit bietet.
Folie 24
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Coating, UV-Silikonacrylat
6. Praxistest, 3 Testreihen, 07/2003 bis 09/2003
Beispielsweise beim Formulardruck werden so genannte Release-Flächen für
Selbstklebeetiketten mit UV-Silikonacrylaten beschichtet. Auftragsverfahren sind der
Flexodruck oder aus 5 Walzen bestehende Glattwalzen-Auftragswerke. Abhängig von
der Beschaffenheit der Substratoberfläche liegen die Auftragsmengen in einem
Bereich von 0,8 – 4 g/m². UV-Silikonacrylate sind grundsätzlich nur unter sehr guten
Inert-Bedingungen UV-härtbar. Um den vom Silikonhersteller geforderten
Restsauerstoffgehalt von weniger als 50 ppm innerhalb einer Standard-Inert-Kammer
zu erreichen, sind etwa 100 m³/h Stickstoff für eine 600 mm breite Bahn notwendig.
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Folie 26
In einem Praxistest wurde unter sonst gleichen Bedingungen eine Standard-InertKammer mit dem System INNOCURE verglichen. Wichtigstes Resultat war, dass sehr
gute Härtung und die geforderten Releasewerte mit 70 % weniger Stickstoff
realisierbar sind. Die Auswertung der Proben hat der Hersteller des Silikonacrylats
vorgenommen.
Nach Berechnungen des am Praxistest beteiligten Druckhauses amortisiert sich die
Umrüstung der vorhandenen Standard-Inert-Kammern innerhalb eines Jahres. Die
Testresultate verbunden mit dem Aspekt der Wirtschaftlichkeit führten zur Bestellung
einer INNOCURE-Anlage; geplant ist die Umrüstung aller Inert-Kammern.
Entwicklungsstand INNOCURE
Folie 27
Unsere E-Abteilung ist zur Zeit mit der Entwicklung und Konstruktion des ersten
INNOCURE-Systems befasst. Wahlweise sind Ausführungen mit ein oder zwei
Lampensystemen möglich. Es können UV-Strahler verschiedener Fabrikate zum
Einsatz kommen; Eltex ist an keinen UV-Anlagenhersteller gebunden. Neben der
eigenen Entwicklung läuft in Zusammenarbeit mit der Fa. Eltosch die Projektierung der
Umrüstung bestehender Inert-Anlagen aus dem Bereich Silikonisierung.
Aussagen zur Drupa 2004
Die globale Aussage zur Drupa 2004 für alle vorgestellten Applikationen ist folgende:
Mit INNOCURE sind sämtliche bekannten Vorteile inertisierter Prozesse noch zu
steigern und mit einer um bis zu 80 % geringeren Stickstoffmenge realisierbar.
Was die Wirtschaftlichkeit inertisierter UV-Prozesse betrifft, genügen bereits
10 -15 % Reduzierung der Farb-/Lack-Kosten, um die Gewinnzone zu erreichen.
Folie 28
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Wie gefährlich ist Inertgas?
Folie 29
Das Inertgas Stickstoff ist zu 80 % Anteil unserer Atemluft! Stickstoff ist weder
giftig noch explosiv und daher unkritisch zu handhaben. Aufgrund seiner Dichte
vermischt sich der Stickstoff mit der Raumluft. Bei normalem Luftwechsel in
Produktionshallen ist mit keiner bedenklichen Abnahme des Sauerstoffgehaltes
zu rechnen.
Grundsätzlich funktioniert INNOCURE auch mit dem Inertgas CO2. Bezieht man dieses
Gas als Flüssiggas in Reinform, so ist es etwa zweimal teurer als Stickstoff.
Eine Alternative besteht darin, CO2 durch Verbrennen von Erdgas inhouse zu
produzieren, zu reinigen und über Verdichter in Inertkammern einzublasen. Derart
gewonnenes CO2 ist dann billiger als Flüssigstickstoff in Reinform.
Im Gegensatz zu Stickstoff ist für CO2 ein MAK-Wert von 0,5 % zugelassen, ab 1,5 %
Volumenanteil wirkt es toxisch, ab 12 % tödlich. Zudem ist dieses Gas 1,5-mal
schwerer als Luft und füllt den Raum vom Boden her, verdrängt also die Atemluft.
Damit wird klar, dass der Einsatz von CO2 einer strengen Überwachung der Raumluft
bedarf.
Der Einsatz von CO2 muss daher mit Sicherheit von der Berufsgenossenschaft
genehmigt und überwacht werden.
Geplante EU-Verordnungen kommen Eltex entgegen
Folie 30
Aus einer Veröffentlichung der CEPE (Europäische Vereinigung der Lack-,
Druckfarben- und Künstlerfarbenindustrie) geht hervor:
"Die neue Chemikalienpolitik der EU wird die Zukunft der Chemischen Industrie und
der nachgeschalteten Zubereitungsindustrien in einer ganz entscheidenden Weise
bestimmen."
Die CEPE arbeitet quasi als Lobby der Druckfarbenindustrie eng mit der CEFIC
(European Chemical Industry Council) zusammen. Die CEFIC ist auf europäischer
Ebene der Dachverband der chemischen Industrie und ebenfalls entscheidend an der
Ausarbeitung von EU-Verordnungen beteiligt.
Mit vorstehender Aussage ist gemeint, dass bis 2012 die Prüfung und das Listing aller,
als gesundheitsgefährdend eingestufter Stoffe, abgeschlossen sein sollen. Diese
Prüfung ist sehr aufwändig und sehr kostspielig. Die Prüfkosten pro Stoff sind je nach
Umlaufmenge 100 T bis 1,8 Mio €. Die genannten Organisationen gehen von ca.
30.000 Stoffen aus. Dies ist eine Mammutaufgabe, von der Insider glauben, dass der
genannte Termin kaum einzuhalten sei. Stoffe, welche bei dieser Prüfung
"durchfallen", müssen vom Markt verschwinden
Folie 31
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Bis zu diesem Zeitpunkt gibt es Übergangsregelungen, die besagen, dass für alle als
besonders gefährlich eingestuften Stoffe das "Limit of Determination" – darunter
versteht man die Nachweisgrenze – von 0,05 mg/kg bzw. 50 ppm einzuhalten ist.
Dieser Grenzwert gilt sowohl für den:
QM-Wert:
dies ist der höchst zulässige Restgehalt des Stoffes im
Bedarfsgegenstand, als auch für den
SML-Wert:
dies ist der spezifische Migrationsgrenzwert in Lebensmitteln oder
Lebensmittelsimulanzien.
Die Richtlinie 2002/72/EG der Kommission vom 06.08.2002 muss ab 03/2006 in
nationales Recht der Mitgliedsstaaten umgesetzt sein.
Was hat dies mit Eltex INNOCURE zu tun?
Über die Reduktion der Menge an Fotoinitiatoren und die damit verbundene bessere
Vernetzung der UV-Polymere leistet INNOCURE einen wichtigen Beitrag bei der
Einhaltung dieses Grenzwertes, insbesondere für den die Migration betreffenden SMLWert.
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Damit ist zur Drupa 2004 eine weitere wichtige Aussage möglich:
Im Sinne der EU-Chemikalienpolitik bedeuten inerte UV-Prozesse auch deutlich
erhöhte Zukunftssicherheit für alle UV-Produkte; vor allem für
Lebensmittelverpackungen.
Schlussbemerkung
In allen Gesprächen, zum Teil waren es auch kontroverse Diskussionen, die wir mit
Chemikern und Produktmanagern der Farbenindustrie führten, kam zum Ausdruck:
Die mit INNOCURE erzielbaren Effekte zeigen, dass man die Feinheiten des UVProzesses noch längst nicht verstanden hat. So ist es nicht verwunderlich, dass wir auf
viele Fragestellungen unsererseits noch keine befriedigende, theoretische Erklärung
finden konnten. Machen wir also weiter nach dem Motto: "Hauptsache es funktioniert;
die Theorie wird bei Bedarf nachgereicht!"
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