W miarę jak rośnie zainteresowanie nowymi technologiami UV LED i tuszami Dual-Cure UV, wiodący producenci tuszów utwardzanych energią z optymizmem patrzą w przyszłość tej technologii.
Rynek materiałów utwardzanych energią – utwardzanie ultrafioletem (UV), diodami LED UV i wiązką elektronów (EB)– od dawna jest silnym rynkiem, ponieważ wydajność i korzyści dla środowiska napędzają wzrost sprzedaży w wielu zastosowaniach.
Chociaż technologia utwardzania energią jest wykorzystywana w wielu gałęziach przemysłu, to największym jej segmentem jest przemysł farb i grafiki.
„Od opakowań po oznakowanie, etykiety i druk komercyjny – tusze utwardzane promieniami UV oferują niezrównane korzyści pod względem wydajności, jakości i zrównoważonego rozwoju środowiska”powiedział Jayashri Bhadane, Transparency Market Research IncBhadane szacuje, że do końca 2031 r. sprzedaż na rynku osiągnie wartość 4,9 mld USD, przy rocznym tempie wzrostu (CAGR) na poziomie 9,2%.
Wiodący producenci tuszów utwardzanych energią są równie optymistyczni. Derrick Hemmings, menedżer produktu, sitodruk, fleksografia utwardzana energią, LED Ameryka Północna,Sun Chemical, stwierdził, że chociaż sektor technologii utwardzania energią nadal się rozwija, niektóre istniejące technologie są coraz rzadziej wykorzystywane, np. tradycyjne farby UV i konwencjonalne farby arkuszowe w zastosowaniach offsetowych.
Hideyuki Hinataya, dyrektor generalny działu sprzedaży tuszów za granicąT&K Toka, która działa głównie w segmencie tuszów utwardzanych energią, zauważyła, że sprzedaż tuszów utwardzanych energią rośnie w porównaniu do konwencjonalnych tuszy na bazie oleju.
Zeller+Gmelin jest również specjalistą w dziedzinie leczenia energią; Tim Smith zZeller+Gmelin'sZespół ds. zarządzania produktem zauważył, że ze względu na korzyści dla środowiska, efektywności i wydajności, branża drukarska coraz częściej stosuje tusze utwardzane energią, takie jak technologie UV i LED.
„Te tusze emitują mniej lotnych związków organicznych (LZO) niż tusze rozpuszczalnikowe, co jest zgodne z bardziej rygorystycznymi przepisami ochrony środowiska i celami zrównoważonego rozwoju” – podkreślił Smith. „Zapewniają natychmiastowe utrwalanie i niższe zużycie energii, co zwiększa wydajność.
„Ponadto ich doskonała przyczepność, trwałość i odporność chemiczna sprawiają, że nadają się do różnych zastosowań, w tym do opakowań i etykiet dóbr konsumpcyjnych” – dodał Smith. „Pomimo wyższych kosztów początkowych, długoterminowa efektywność operacyjna i poprawa jakości, jakie zapewniają, uzasadniają inwestycję. Firma Zeller+Gmelin wpisała się w ten trend w kierunku farb utwardzanych energią, co odzwierciedla zaangażowanie branży w innowacyjność, zrównoważony rozwój i spełnianie zmieniających się wymagań klientów i organów regulacyjnych”.
Anna Niewiadomska, globalny menadżer ds. marketingu wąskiej sieci,Grupa Flint, stwierdził, że zainteresowanie tuszami utwardzanymi energią i wzrost wolumenu sprzedaży tych produktów znacząco wzrosły w ciągu ostatnich 20 lat, czyniąc je dominującą metodą druku w sektorze wąskowstęgowym.
„Czynnikami napędzającymi ten wzrost są lepsza jakość i charakterystyka druku, zwiększona produktywność oraz mniejsze zużycie energii i ilość odpadów, zwłaszcza wraz z pojawieniem się technologii UV LED” – zauważyła Niewiadomska. „Co więcej, tusze utwardzane energią mogą dorównywać – a często przewyższać – jakością drukowi typograficznemu i offsetowemu, zapewniając lepszą jakość druku na szerszej gamie podłoży niż fleksografia wodna”.
Niewiadomska dodała, że w miarę jak rosną koszty energii i coraz większe znaczenie mają wymagania dotyczące zrównoważonego rozwoju, rośnie popularność utwardzanych energią diod LED UV i tuszów o podwójnym utwardzaniu,
„Co ciekawe, obserwujemy wzrost zainteresowania nie tylko ze strony drukarni wąskowstęgowych, ale także ze strony drukarni fleksograficznych szeroko- i średniowstęgowych, które chcą oszczędzać energię i zmniejszać swój ślad węglowy” – kontynuowała Niewiadomska.
„Wciąż obserwujemy zainteresowanie rynku tuszami i powłokami utwardzanymi energią w szerokim zakresie zastosowań i podłoży” – powiedział Bret Lessard, kierownik ds. linii produktówINX International Ink Co., doniesiono. „Szybsza produkcja i mniejszy wpływ na środowisko, jakie zapewniają te tusze, są ściśle związane z oczekiwaniami naszych klientów”.
Fabian Köhn, globalny szef zarządzania produktami w wąskiej sieci wSiegwerk, stwierdził, że podczas gdy sprzedaż tuszów utwardzanych energią elektryczną w USA i Europie obecnie stoi w miejscu, Siegwerk dostrzega bardzo dynamiczny rynek z rosnącym segmentem UV w Azji.
„Nowe maszyny fleksograficzne są obecnie w większości wyposażone w lampy LED, a w przypadku druku offsetowego wielu klientów inwestuje już w utwardzanie UV lub LED ze względu na ich wyższą wydajność w porównaniu z konwencjonalnymi maszynami do druku offsetowego” – zauważył Köhn.
Rozwój diod UV LED
Istnieją trzy główne technologie utwardzania energią. UV i UV LED są najpopularniejsze, a EB znacznie mniejsze. Ciekawa konkurencja toczy się między UV a UV LED, które są nowsze i rozwijają się znacznie szybciej.
„Drukarnie coraz chętniej włączają technologię UV LED do nowych i modernizowanych urządzeń” – powiedział Jonathan Graunke, wiceprezes ds. technologii UV/EB i zastępca dyrektora ds. badań i rozwoju w INX International Ink Co. „Stosowanie technologii UV na końcu druku jest nadal powszechne w celu zrównoważenia kosztów i wydajności, szczególnie w przypadku powłok”.
Köhn podkreślił, że podobnie jak w latach ubiegłych, technologia UV LED rozwija się szybciej niż tradycyjna technologia UV, zwłaszcza w Europie, gdzie wysokie koszty energii działają jak katalizator dla technologii LED.
„Tutaj drukarnie inwestują przede wszystkim w technologię LED, aby zastąpić stare lampy UV, a nawet całe maszyny drukarskie” – dodał Köhn. „Obserwujemy jednak również utrzymujący się silny trend w kierunku utwardzania LED na rynkach takich jak Indie, Azja Południowo-Wschodnia i Ameryka Łacińska, podczas gdy Chiny i Stany Zjednoczone już wykazują wysoki poziom penetracji rynku przez LED”.
Hinataya powiedział, że druk UV LED odnotował większy wzrost. „Przypuszcza się, że przyczyną tego jest rosnący koszt energii elektrycznej i przejście z lamp rtęciowych na lampy LED” – dodał Hinataya.
Jonathan Harkins z zespołu zarządzania produktem w firmie Zeller+Gmelin poinformował, że technologia UV LED rozwija się szybciej niż tradycyjne utwardzanie UV w branży poligraficznej.
„Napędem tego wzrostu są zalety diod UV LED, do których należą niższe zużycie energii, dłuższa żywotność diod LED, zmniejszona emisja ciepła i możliwość utwardzania szerszego zakresu podłoży bez uszkadzania materiałów wrażliwych na ciepło” – dodał Harkins.
„Te korzyści wpisują się w rosnący nacisk branży na zrównoważony rozwój i wydajność” – powiedział Harkins. „W związku z tym drukarnie coraz częściej inwestują w urządzenia z technologią utwardzania LED. Ta zmiana jest widoczna w szybkim wdrażaniu systemów UV LED na wielu rynkach drukarskich firmy Zeller+Gmelin, w tym w technologiach fleksograficznych, suchego offsetu i druku litograficznego. Trend ten odzwierciedla szerszy trend branży w kierunku bardziej przyjaznych dla środowiska i ekonomicznych rozwiązań drukarskich, z technologią UV LED na czele”.
Hemmings powiedział, że popularność diod UV LED nadal znacząco rośnie, ponieważ rynek dostosowuje się do coraz większych potrzeb w zakresie zrównoważonego rozwoju.
„Niższe zużycie energii, niższe koszty konserwacji, możliwość stosowania lekkich podłoży i możliwość drukowania na materiałach wrażliwych na temperaturę to kluczowe czynniki wpływające na wykorzystanie atramentu UV LED” – zauważył Hemmings. „Zarówno firmy konwertujące, jak i właściciele marek oczekują coraz większej liczby rozwiązań UV LED, a większość producentów maszyn drukarskich produkuje obecnie maszyny, które można łatwo przekonwertować na technologię UV LED, aby sprostać zapotrzebowaniu”.
Niewiadomska powiedziała, że utwardzanie za pomocą diod UV LED znacznie wzrosło w ciągu ostatnich trzech lat ze względu na różne czynniki, w tym wzrost kosztów energii, potrzebę zmniejszenia śladu węglowego i redukcję odpadów.
„Dodatkowo, na rynku widzimy bardziej kompleksową ofertę lamp UV LED, co zapewnia drukarniom i przetwórcom szerszy wybór lamp” – zauważyła Niewiadomska. „Przetwórcy wąskowstęgowi na całym świecie dostrzegają, że UV LED to sprawdzona i opłacalna technologia, i rozumieją wszystkie korzyści, jakie oferuje UV LED – niższe koszty druku, mniej odpadów, brak emisji ozonu, zerowe zużycie lamp Hg i wyższa wydajność. Co ważne, większość przetwórców wąskowstęgowych inwestujących w nowe maszyny fleksograficzne UV może zdecydować się na UV LED lub system lamp, który można szybko i ekonomicznie zmodernizować do UV LED w razie potrzeby”.
Tusze o podwójnym utwardzaniu
Coraz większym zainteresowaniem cieszy się technologia hybrydowa UV, czyli atramenty, które można utwardzać przy użyciu konwencjonalnego oświetlenia lub diod LED UV.
„Powszechnie wiadomo” – powiedział Graunke – „że większość tuszy utwardzanych za pomocą diod LED utwardza się również za pomocą systemów UV i addytywnych systemów UV(H-UV)”.
Köhn z Siegwerk powiedział, że generalnie tusze utwardzane lampami LED można również utwardzać standardowymi lampami łukowymi Hg. Jednak koszty tuszy LED są znacznie wyższe niż koszty tuszy UV.
„Z tego powodu na rynku nadal dostępne są dedykowane tusze UV” – dodał Köhn. „Dlatego, jeśli chcesz zaoferować prawdziwy system podwójnego utwardzania, musisz wybrać formułę, która równoważy koszty i wydajność.
„Nasza firma zaczęła dostarczać atramenty o podwójnym utwardzaniu już około sześć do siedmiu lat temu pod marką UV CORE” – powiedział Hinataya. „Wybór fotoinicjatora jest ważny w przypadku atramentów o podwójnym utwardzaniu. Mogliśmy wybrać najodpowiedniejsze surowce i opracować atrament dostosowany do potrzeb rynku”.
Erik Jacob z zespołu ds. zarządzania produktem w firmie Zeller+Gmelin zauważył rosnące zainteresowanie tuszami o podwójnym utwardzaniu. Zainteresowanie to wynika z elastyczności i wszechstronności, jaką oferują one drukarniom.
„Atramenty o podwójnym utwardzaniu pozwalają drukarniom wykorzystać zalety utwardzania diodami LED, takie jak energooszczędność i zmniejszona ekspozycja na ciepło, przy jednoczesnym zachowaniu kompatybilności z istniejącymi, tradycyjnymi systemami utwardzania UV” – powiedział Jacob. „Ta kompatybilność jest szczególnie atrakcyjna dla drukarni stopniowo przechodzących na technologię LED lub tych, które korzystają zarówno ze starego, jak i nowego sprzętu”.
Jacob dodał, że w rezultacie Zeller+Gmelin i inne firmy produkujące tusze pracują nad tuszami, które mogą działać przy obu mechanizmach utwardzania bez uszczerbku dla jakości i trwałości, odpowiadając w ten sposób na zapotrzebowanie rynku na bardziej elastyczne i zrównoważone rozwiązania w zakresie drukowania.
„Trend ten jest dowodem na to, że branża nieustannie dokłada starań, aby wprowadzać innowacje i oferować drukarniom bardziej wszechstronne i przyjazne dla środowiska rozwiązania” – powiedział Jacob.
„Firmy przestawiające się na utwardzanie diodami LED potrzebują tuszów, które można utwardzać zarówno metodą tradycyjną, jak i za pomocą diod LED, ale nie stanowi to wyzwania technicznego, ponieważ, z naszego doświadczenia, wszystkie tusze LED dobrze utwardzają się pod lampami rtęciowymi” – powiedział Hemmings. „Ta nieodłączna cecha tuszów LED umożliwia klientom płynne przejście z tradycyjnych tuszy UV na tusze LED”.
Niewiadomska powiedziała, że Flint Group wciąż obserwuje zainteresowanie technologią podwójnego utwardzania.
„System Dual Cure umożliwia producentom drukarek 3D używanie tego samego tuszu na maszynach z utwardzaniem UV LED i konwencjonalnym UV, co zmniejsza zapasy magazynowe i złożoność procesu” – dodała Niewiadomska. „Flint Group jest liderem w dziedzinie technologii utwardzania UV LED, w tym technologii Dual Cure. Firma jest pionierem w dziedzinie wysokowydajnych tuszów UV LED i Dual Cure od ponad dekady, na długo zanim technologia ta uczyniła je tak powszechnie dostępnymi i popularnymi, jak obecnie”.
Odbarwianie i recykling
Wraz ze wzrostem zainteresowania zrównoważonym rozwojem producenci tuszy musieli zająć się kwestiami związanymi z tuszami UV i EB w kontekście odbarwiania i recyklingu
„Jest ich trochę, ale przeważnie są minimalne” – powiedział Graunke. „Wiemy, że produkty UV/EB mogą spełniać specyficzne wymagania dotyczące recyklingu materiałów.
„Na przykład firma INX uzyskała wynik 99/100 w ocenie INGEDE za odbarwianie papieru” – zauważył Graunke. „Firma Radtech Europe zleciła badanie FOGRA, które wykazało, że farby offsetowe UV można odbarwiać na papierze. Podłoże odgrywa kluczową rolę w procesie recyklingu papieru, dlatego należy zachować ostrożność przy formułowaniu ogólnych deklaracji dotyczących recyklingu w certyfikatach.
„INX oferuje rozwiązania do recyklingu tworzyw sztucznych, w których tusze są zaprojektowane tak, aby celowo pozostawały na podłożu” – dodał Graunke. „W ten sposób wydrukowany artykuł można oddzielić od głównego tworzywa sztucznego podczas procesu recyklingu, bez zanieczyszczania żrącego roztworu czyszczącego. Oferujemy również rozwiązania odbarwiające, które pozwalają na włączenie zadrukowanego tworzywa sztucznego do strumienia recyklingu poprzez usunięcie tuszu. Jest to powszechne w przypadku folii termokurczliwych w celu odzyskiwania tworzyw PET”.
Köhn zauważył, że w przypadku zastosowań z tworzywami sztucznymi istnieją obawy, zwłaszcza ze strony firm zajmujących się recyklingiem, dotyczące możliwego zanieczyszczenia wody płuczącej i recyklatu.
„Branża uruchomiła już kilka projektów mających na celu udowodnienie, że odbarwianie tuszy UV można skutecznie kontrolować i że końcowy recyklat oraz woda płucząca nie są zanieczyszczone składnikami tuszu” – zauważył Köhn.
„Jeśli chodzi o wodę płuczącą, stosowanie tuszy UV ma nawet pewne zalety w porównaniu z innymi technologiami farb” – dodał Köhn. „Na przykład utwardzona powłoka oddziela się od większych cząsteczek, które można łatwiej odfiltrować z wody płuczącej.
Köhn podkreślił, że w przypadku zastosowań papierniczych odbarwianie i recykling są już powszechnie stosowanymi procesami.
„Istnieją już systemy offsetowe UV, które uzyskały certyfikat INGEDE potwierdzający, że można je łatwo odbarwiać z papieru, dzięki czemu drukarnie mogą nadal korzystać z zalet technologii atramentów UV bez uszczerbku dla możliwości recyklingu” – powiedział Köhn.
Hinataya poinformował, że poczyniono postępy w zakresie odbarwiania i recyklingu materiałów drukowanych.
„W przypadku papieru dystrybucja tuszu spełniającego standardy INGEDE dotyczące odbarwiania rośnie, a odbarwianie stało się technicznie możliwe, ale wyzwaniem jest zbudowanie infrastruktury usprawniającej recykling zasobów” – dodał Hinataya.
„Niektóre tusze utwardzane energią elektryczną dobrze się odbarwiają, co poprawia ich recykling” – powiedział Hemmings. „Przeznaczenie końcowe i rodzaj podłoża również są ważnymi czynnikami wpływającymi na wydajność recyklingu. Tusze utwardzane UV-LED SolarWave CRCL firmy Sun Chemical spełniają wymagania Stowarzyszenia Recyklerów Tworzyw Sztucznych (APR) dotyczące zmywalności i retencji oraz nie wymagają stosowania podkładów”.
Niewiadomska zauważyła, że Flint Group wprowadziła na rynek serię podkładów i lakierów Evolution, która ma odpowiedzieć na potrzebę gospodarki o obiegu zamkniętym w sektorze opakowań.
„Evolution Deinking Primer umożliwia odbarwianie materiałów typu sleeve podczas mycia, dzięki czemu etykiety typu shrink sleeve można poddać recyklingowi razem z butelką, zwiększając wydajność recyklingu materiałów i redukując czas oraz koszty związane z procesem usuwania etykiet” – powiedziała Niewiadomska.
„Lakier Evolution Varnish nakładany jest na etykiety po wydrukowaniu kolorów, chroniąc tusz przed rozmazywaniem i ścieraniem się podczas przechowywania na półce, a następnie w procesie recyklingu” – dodała. „Lakier zapewnia czyste oddzielenie etykiety od opakowania, umożliwiając recykling podłoża opakowaniowego w celu uzyskania wysokiej jakości, wartościowych materiałów. Lakier nie wpływa na kolor tuszu, jakość obrazu ani czytelność kodu.
„Seria Evolution bezpośrednio odpowiada na wyzwania związane z recyklingiem, a tym samym przyczynia się do zapewnienia stabilnej przyszłości sektora opakowaniowego” – podsumowała Niewiadomska. „Lakier Evolution i podkład odbarwiający sprawiają, że każdy produkt, w którym są stosowane, ma znacznie większe szanse na przejście przez cały łańcuch recyklingu”.
Harkins zauważył, że nawet w przypadku pośredniego kontaktu istnieją obawy dotyczące stosowania atramentów UV w opakowaniach żywności i napojów, a także ich wpływu na procesy recyklingu. Główny problem dotyczy potencjalnej migracji fotoinicjatorów i innych substancji z atramentów do żywności lub napojów, co może stanowić zagrożenie dla zdrowia.
„Odbarwianie jest priorytetem dla drukarni dbających o środowisko” – dodał Harkins. „Firma Zeller+Gmelin opracowała przełomową technologię, która pozwoli na usunięcie atramentu utwardzanego energią w procesie recyklingu, umożliwiając recykling czystszego plastiku i ponowne wykorzystanie go w produktach konsumenckich. Technologia ta nosi nazwę EarthPrint”.
Harkins stwierdził, że jeśli chodzi o recykling, wyzwaniem jest kwestia kompatybilności tuszów z procesami recyklingu, ponieważ niektóre tusze UV mogą utrudniać recykling podłoży papierowych i plastikowych, wpływając negatywnie na jakość materiału poddanego recyklingowi.
„Aby zaradzić tym problemom, firma Zeller+Gmelin skupiła się na opracowaniu tuszy o niższych właściwościach migracyjnych, które zwiększają kompatybilność z procesami recyklingu i zgodnością z przepisami, aby zapewnić bezpieczeństwo konsumentów i zrównoważony rozwój środowiska” – zauważył Harkins.
Czas publikacji: 27-06-2024
