Aufroller im Bogenoffset - Fachhefte grafische Industrie

UV-LED-Trockner für viele Anwendungen
noch nicht reif
Bild 1:
UV-Modul von KBA
1 UV-Strahler
2 dichroitischer Reflektor
3 Medienstecker
4 Abluftbohrungen
5 Shutter
6 Gehäuseprofil
Bogenoffset
Dr. Maik Walter, Dr. Sascha Fälsch
Konventionelle UV-Trocknungssysteme
bestehen im Allgemeinen aus mehreren
UV-Modulen, die in Zwischentrocknern, in
Trockenwerken und im Endtrockner verbaut
werden können.
Konventionelle UV-Trocknung
Bild 1 zeigt das gegenwärtige UV-Modul
von KBA im Aufbau. Der steckbare UV-
Strahler emittiert entsprechend seiner Ausführung
ein definiertes Strahlungsspektrum.
Angesteuert werden kann dieser mit
konventionellen oder elektronischen Vorschaltgeräten.
Gekühlt wird der UV-Strahler
über die gesamte Länge durch eine Luftabsaugung
mit Abluftbohrungen. Die emittierte
Strahlung tritt radialsymmetrisch aus.
Sie wird anteilig direkt sowie über einen
dichroitischen Reflektor indirekt auf den
Bedruckstoff geleitet. Der vom Reflektor
und vom Gehäuseprofil absorbierte Anteil
der Strahlung wird als Wärme strom an das
Kühlwasser weitergegeben und über den
Medienstecker aus dem UV-Modul geleitet.
Ein Shutter verschliesst das UV-Modul im
Betriebsmodus «stand by». Zur Montage in
der Bogenoffsetmaschine verfügt das Gehäuseprofil
des UV-Moduls über eine mechanische
Führung.
Grosse Unterschiede bei UV-Strahlern
UV-Strahler emittieren neben UV-Strahlung
auch vom Menschen sichtbare Strahlung
(Licht: von 380 bis 780 nm) und Infrarot-
Strahlung. Von der elektrischen Wirkleistung
werden etwa 30 Prozent in UV-Strahlung,
etwa 18 Prozent in Licht und etwa 12
Prozent in Infrarot-Strahlung umgewandelt.
Die verbleibenden 40 Prozent gehen
verloren. Die Temperatur auf dem Bedruckstoff
durch Absorption steigt nicht nur
durch Infrarot-Strahlung, sondern auch
durch UV-Strahlung und Licht!
Aufbau und Wirkungsweise von UV-Trocknungssystemen – Den Einsatz als
Strahlungsquelle in UV-Trocknungssystemen für Bogenoffsetmaschinen dominieren
derzeit klar Quecksilber-Mitteldruck-Strahler. Darüber hinaus werden zunehmend UV-
LED-Systeme thematisiert und in geringer Zahl, vor allem für Sonderanwendungen,
eingesetzt.
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Das Spektrum eines Quecksilber-Mitteldruck-Strahlers
(Hg) ist im Bild 2 von 200
bis 450 nm dargestellt. Als Vergleich sind
zusätzlich mit Eisen (Fe) und Gallium (Ga)
dotierte Quecksilber-Mitteldruck-Strahler
relativ angeführt. Bezeichnet werden diese
als dotierte UV-Strahler. Dabei findet der
mit Gallium dotierte UV-Strahler vor allem
bei Deckweiss Anwendung.
Beim Einsatz sogenannter ozonfreier
UV-Strahler wird die Ozonbildung vermieden,
da ein spezielles Glasrohr die kurzwellige
UV-Strahlung absorbiert. Dadurch kann
die UV-Bestrahlungsstärke des ozonfreien
Strahlers gegenüber einem konventionellen
UV-Strahler bis auf 70 Prozent sinken.
Damit sinkt der Wirkungsgrad des UV-
Strahlers erheblich und entsprechend mehr
Wärme muss von dessen Glasrohr abgeführt
werden.
Für einen hohen Wirkungsgrad, eine
lange Nutzungsdauer bei hoher Bestrahlungsstärke
sowie kurze Zünd- und Ein-
Bestrahlungsstärke [W/m 2 ]
Hg-UV-Strahler
Ee-UV-Strahler
Ga-UV-Strahler
200 250 300 350 Wellenlänge [nm] 450
Bild 2: Teilbereich des elektromagnetischen Spektrums diverser UV-Strahler.
brennzeiten ist eine hohe Qualität des UV-
Strahlers notwendig.
Die KBA-UV-Strahler werden diesem
Anspruch durch klar definierte Anforderungen
an die Werkstoffqualität, die Fertigung
des Glasrohrs und der Elektroden
sowie an die Zusammensetzung der Füllgase
gerecht. Mit den von KBA entwickelten
und gefertigten UV-Strahlern kann gegenüber
billigen UV-Strahlern über die
Betriebsdauer eine deutlich bessere Härtung
von UV-Farben und -Lacken erzielt
werden.
Durch den Einbrand von Puder in das
Glasrohr kann die Bestrahlungsstärke auf
unter 50 Prozent gegenüber einem neuwertigen
Glasrohr sinken. Es ist daher ratsam,
das Leuchtmittel entsprechend der Betriebsvorschriften
zu reinigen bzw. nicht verwendete
UV-Module beim Einsatz von Puder
aus der Maschine zu entnehmen.
Aktuelle Trends für die UV-Härtung
Derzeit befinden sich hochreaktive Farben
in der Erprobung und in der Vermarktung.
Bei diesen sollen durch hochreaktive und
mehr Fotoinitiatoren weniger UV-Strahlung
bzw. sogar weniger UV-Module für das gleiche
Härtungsergebnis notwendig sein. Anhand
von Drucktests wird KBA demnächst
quantifizieren, welche Einsparungen an UV-
Strahlung den erhöhten Kosten der teureren
UV-Farbe gegenüberstehen. Dabei ist zu
beachten, dass konventionelle UV-Farben
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