Inert-UV-Systeme mit EFD Technologie

Inert UV Systems with EFD Technology

> Franz Knopf

Eltex-Vertretertagung 26. Juni 2003 Eltex Agents‘ Meeting June 26, 2003

Turbulente Grenzschicht Turbulent boundary layer

Aufladeelektrode R 130 S Charging bar R 130 S

Laminare Grenzschicht Laminar boundary layer

Papier oder Folie Paper or film

Das EFD-Verfahren The EFD-Method

Video Trommeltrockner

Untersuchung des Gasaustausches einer bahnnahen Luftgrenzschicht - unterstützt durch EFD-Technologie.

Investigation of the gas exchange of a laminar boundary layer close to the web - supported by the EFD technology.

Vorteile von Inert-UV-SystemenAdvantages of Inert UV Systems

höhere Produktionsgeschwindigkeiten

Qualitätssteigerung, z.B. bessere Härtung und Glanzgrad

Geruchsreduzierung

Kosteneinsparungen

Increased production speed

Improved quality, e.g. better hardness and gloss

Less odor

Cost savings

Chemische und Physikalische Grundlagen Chemical and physical basics

Zum besseren Verständnis des Inert-UV-Prozesses sind Grundlagen-Kenntnisse von Vorteil.

For better understanding of the Inert UV Process basic knowledge are of advantage.

Einfluss der O2-Inhibierung auf die Produktqualität

O2-inhibition has a major impact on the quality of products

Sauerstoff reduziert / inert oxygen reduced / inert

UV-Farbe / UV-inkUV-Farbe / UV-ink

H2O

O2

N2

Photo-Initiator

Bindemittel / Pigmentebinders / pigments

H2O

O2

N2

Photo-Initiator

Bindemittel / Pigmentebinders / pigments

Luft mit 21 % Sauerstoff air with 21 % oxygen

UV-Belichtung / UV-exposureUV-Belichtung / UV-exposureLuft / Air N2

Wie viel UV-Leistung benötigt der Prozess?

How much UV-power is necessary for the process?

Reflektierte UV-Stahlung

Reflected UV-radiation

Direkte UV-Stahlung

Direct UV-radiation

IR-StahlungIR-radiation

KühlwasserCooling water

Metallreflektor mitDichroitischer Beschichtung Metal reflector withdichroic layers

Kühlluft / Cooling air

Extrudiertes AluminiumExtruded aluminium

UV-LampeUV-lamp

Reflektierte UV-Strahlung

Reflected UV-radiation

Abhängig von den Prozessparametern Bahngeschwindigkeit und / oder Stoffeigenschaften sind 60...240 W/cm Lampenleistung erforderlich.

Depending on the process parameters web speed and / or substance properties a lamp power between 60 and 240 W/cm is required.

In welcher Zeit härtet eine radikalische Schicht aus?

What is the time needed to harden a radical layer?

Die Reaktion ist innerhalb der Kammer abgeschlossen.

The reaction is completed within the reaction chamber.

2 Radikale 2 Radicals

Fotoinitiator Photo Initiator

Foto-Spaltung des -Cleaver Darocur 1173 Photo decomposition of -cleaver Darocur 1173

Δt = 30 ns

Wo stört innerhalb eines UV-Systems der Luftsauerstoff die Polymerisation?

Where does the oxygen interfere with the polymerization within a UV Inert System ?

N2

Traditionelle Stickstoff-Rakel-Düse zum Entfernen der laminaren Luft-Grenzschicht.

Conventional Nitrogen Knife for removing the laminar air boundary layer.

Traditionelles Inert-UV-System Convertional Inert UV System

N2-Rakel, Düse 1N2-knife, nozzle 1

Substrat Substrate

N2-Düse 2 N2-nozzle 2

UV-Lampen UV-lamps

N2-Düse 3 N2-nozzle 3

Labyrinth Labyrinth

Abluft Exhaust air

Experimentelle Voruntersuchungen und Tests an einer Flexo-Druckmaschine ausgerüstet mit einem Inert-UV-System.

Prelinimary experimental studies and tests in a flexo press, equipped with a EFD Inert UV System.

Testreihe 1 Test series 1

Elektrode E1 Charging bar E1

Elektrode E1 Charging bar E1

Ergebnisse Testreihe 1 Results test series 1

Messung des Restsauerstoffs ohne Farbauftrag

Measurement of the residual oxygen without ink

UV-oder ES-Einheit UV-or ES-unit

Strahlung / Radiation

Inertgas-Grenzschicht

Inert gas boundary layer

Inertgas-Düse

Inert gas nozzle

Rest-Grenzschicht

Residual boundary layer

Turbulente Grenzschicht

Turbulent boundary layer

Laminare Grenzschicht

Laminar boundary layer

Schleppstömung

Slip air stream

Aufladeelektroden / Charging bars

E3 E2 E1

DC-Plasma

Strom / Current

Modellvorstellung Model imagination

Testreihen 2 bis 4 an einer Flexodruckmaschine beim Farbenhersteller Hostmann-Steinberg, Celle.

Test series 2 up to 4 in a flexo printing unit at Hostmann-Steinberg, Celle, ink manufacturer.

Testreihe 2 bis 4 Test series 2 up to 4

Inert-UV-System

Testkonfiguration / Test Configuration

Ergebnisse Testreihe 2 bis 4 Results test series 2 up to 4

Im Vergleich zu Testreihe 1 hat sich die O2-Abnahme mit EFD von Faktor 5 auf Faktor 42 verbessert.

In comparison to the test series 1, the reduction of O2 increased with EFD from factor 5 up to factor 42.

Versuche ohne Farbe Trials without ink

Versuche mit UV-Farbe Schwarz und Weiß, gedruckt auf HWC Papier im direkten Vergleich mit einem ELTOSCH Standard-Inert-UV-System.

Trials with UV-ink black and white, printed on HWC paper in direct comparison with a ELTOSCH Standard Inert UV System.

Bilanz Stickstoffverbrauch Balance nitrogen consumption

Bis zu 90 % weniger Stickstoffverbrauch

Absolut erforderliche Stickstoffmengeenge z.B. 10 m³/h statt 55 m³/h

Die Amortisation der EFD-Ausrüstung rechnet sich alleine über die Reduktion der Stickstoffmenge.

Up to 90 % reduced nitrogen consumption

Absolute required nitrogen volume e.g. 10 m³/h instead of 55 m³/h

The return of investment concerning the EFD-equipment is only realized by the reduction of the nitrogen consumption.

Bilanz UV-Farben Balance UV-inks Die Menge an teuren Fotoinitiatoren kann von etwa 10 % auf kleiner 1 % reduziert werden.

Daraus resultierende prozessgerechte Stoffformulierungen führen zu Qualitätssteigerungen des Endprodukts.

Beispiele: bessere Härte und Haftung, höherer Glanzgrad, reduzierte Geruchsemission.

Kosteneinsparung bis zu 30 %.

The amount of expensive photo initiators can be reduced from approx. 10 % down to less than 1 %.

The resulting process-conform substance formulations lead to an improved quality of the final product.

Examples: better hardness and adhesion, higher gloss, reduced odor emission.

Cost savings up to 30 %.

Bilanz UV-Lampenleistung Balance UV-lamp power

Für den Druck auf HWC-Papier 30 % weniger UV-Lampenleistung.

Für den Druck auf PE- oder BOPP-Folie 35 % weniger UV-Lampenleistung.

Unter den Testbedingungen entspricht dies etwa 4 kW.

Printing on HWC-Paper 30 % less UV-lamp power .

Printing on PE or BOPP film 35 % less UV-lamp power.

That means, under test conditions 4 kW.

Zusammenfassung Summary

Das EFD-Verfahren eignet sich auch zur Unterstützung des Gasaustausches bahnnaher Grenzschichten.

Neben dem Einsatz in UV-Inert-Systemen für Rollenanwendungen denken wir auch an den Einsatz im Bogenoffset.

In den kommenden Wochen ist ein Feldtest bei einer Formulardruckerei geplant.

The EFD-technology is also suitable for supporting the gas exchange of a boundary layer close to the web.

Beside the use in UV Inert Systems for reel to reel applications, we are also thinking of using it in sheet offset.

In the near future, beta tests are planned at a form printingplant.

Vorteile Advantages Geringste Mengen Restsauerstoff in der bahnnahen Grenzschicht.

Reduzierter Stickstoffverbrauch, bis zu 90 %.

Reduzierte Mengen an Fotoinitiatoren, bis zu 90 %.

Reduzierte UV-Lampenleistung, bis zu 35 %.

Einfachere Stickstoffversorgung, nur 1 Düse erforderlich.

Lowest quantities of residual oxygen in the boundary layer close to the web.

Reduced nitrogen consumption, up to 90 %.

Lower quantities of photo initiators, up to 90 %.

Reduced UV-lamp power, up to 35 %.

Simpler nitrogen supply, only 1 nozzle required.

Prozesstechnische Vorteile Process-related Benefits

Bessere Härte und Haftung

Höherer Glanzgrad

Geringerer Materialschrumpf

Höhere Bahngeschwindigkeit

Reduzierte Geruchsemission

Better hardness and adhesion

Higher gloss

Less material shrinking

Higher web speed

Reduced odor emission

Die EFD-Inert-UV-Technologie ist unter bestimmten konstruktiven Voraussetzungen auch zur Nachrüstung geeignet.

Kurze Amortisationszeiten für die EFD-Ausrüstung – einige Monate bis max. 1 Jahr.

Under certain constructive pre-conditions, the EFD Inert UVTechnology is also suitable for retrofitting.

Short payback of the EFD-equipment – several month up to max. 1 year.

Aktuelle Entwicklung des Marktes für Druckmaschinen, ausgerüstet mit UV-Systemen

Current market trends for printing presses, equipped with UV systems

Last but not least ! Last but not least !

Flexodruck

• Primärverpackungen im Lebensmittelbereich

• Kartonagen Flüssigverpackungen

Flexo printing

• Primary packaging food industry

• Cardboard liquid packaging

Druckmaschinen, jährliche Zuwachsraten

Printing presses, annual growth rate

Rollenoffset

• Formulare

• Mailings

• Schecks

• Lotterielose

• Etiketten

Heat offset

• Forms

• Mailings

• Checks

• Lottery-tickets

• Labels

Tiefdruck

• Etiketten

• Lackierungen

Gravure printing

• Labels

• Varnishing

Bogenoffset

• Hochwertige Verpackungen

• Wertpapiere

• Banknoten

• Kreditkarten

• Ausweise

• Aufkleber

• Etiketten

• In-Mould-Labels

Sheet offset

• High-grade packaging

• Securities

• Bank notes

• Credit cards

• Identity cards

• Stickers

• Labels

• In-mould labels

Welchen Stellenwert haben die Inert-UV-Systeme bei den genannten Druckverfahren?

What is the position of Inert UV Systems in the above described printing processes?

ELTEX ist überzeugt, dass die hier vorgestellte Entwicklung, das

EFD-INERT-UV-System die Akzeptanz des Marktes für den breiten Einsatz

inertisierter UV-Systeme in naher Zukunft entscheidend mitgestalten kann.

ELTEX firmly believes that the development introduced here, the

EFD INERT UV System is capable of playing a crucial part in gaining a

wider acceptance for Inert UV Systems in the near

future.

Danke

Thank you

Mercie Beaucoup

Muchos Gracias

Mille Grazie