Inktdroging door energie: wat is ‘Electron Beam’?
Na jarenlang vooral in Amerika populair te zijn bij verpakkingsdrukkers, zijn er nu ook drukkerijen dichterbij die voor EB, Electron Beam droging gaan kiezen. Misschien handig om kort even de verschillende type inktdroging te overlopen.
Bij het drukken wordt inkt op een substraat overgebracht en vindt de droging plaats. De droging kan fysisch en/of chemisch gebeuren afhankelijk van het drukproces en van de inktsoort.
Fysische droging is vooral absorptie, doordat de inkt in het substraat dringt. Soms is dit ook de enige vorm van droging, zoals bij krantendruk.
Ook verdamping is een vorm van fysische droging. Hierbij gaan ‘oplosmiddelen’ bij bepaalde temperatuur verdampen en een vaste inktlaag (met hars en pigment) vormen op het substraat, zoals bij heatset, en sommige flexo-, diep- en zeefdrukinkten, bv bij waterinkten en solventinkten.
We spreken van een chemische droging als er een polymerisatie reactie gestart wordt. Bij traditionele olie gebaseerde offsetinkten is dat gewoon door zuurstof uit de lucht en bij de meeste substraten en toepassingen in vellenoffset wordt deze droging gecombineerd met absorptie door papier.
Wanneer dan bijvoorbeeld op kunststoffen zoals bv polypropyleen gedrukt wordt, kan er geen absorptie zijn en zal enkel een chemische droging plaatsvinden door gebruik te maken van heel oxidatief drogende inkten.
Bij het drukken van voedselverpakking op karton in offset, is de inkt zo geformuleerd dat er geen oxidatieve droging kan plaatsvinden omwille van de geurontwikkeling, die deze droging veroorzaakt. Dus voor deze toepassing is enkel een kleine fysische droging door absorptie wat ruim onvoldoende is. Hierdoor moet dit altijd met een laklaag, dikker dan de inktlaag beschermd worden om te kunnen voldoen aan de vereisten voor deze kritische toepassing.
Bij ‘Energy curing’ of EC-inkten wordt deze polymerisatie reactie door energie in gang gezet, ofwel door bepaalde types uv-licht ofwel door energie van elektronen.
Als we “EC-droging” gaan opsplitsen, is de meest gekende de UV/LED/HUV-droging. Deze drie toepassingen werken allemaal min of meer met dezelfde basis. Het drukwerk komt na druk onder uv-licht met een bepaalde golflengte en hierdoor gaan de aangepaste foto-initiatoren, op die specifieke golflengte reageren en de crosslinkingreactie starten in de natte inktlaag.
De samenstelling van de type inkten is normaal: Monomeren, oligomeren, additieven, pigment en foto-initiatoren.
Soms wordt ook combinatie van UV en LED gebruikt voor de meest optimale drukken, zoals bij sommige digitale toepassingen.
Specifiek over offset LED UV werd door Fons Put een white paper in samenwerking met Sadeschaf geschreven, die voor VIGC-leden beschikbaar op onze website: https://www.vigc.be/whitepaper-led-uv-voor-vellenoffset/
Een ander, nog minder algemeen gekende droogtechniek is EB-droging. EB is de afkorting van ‘Electron Beam’ en staat dus voor elektronenstraal. Die heel krachtige straal, zorgt ervoor dat dezelfde chemische reactie in de inktlaag wordt geïnitieerd maar dan zonder dat er in de inkt foto-initiatoren moeten aanwezig zijn.
Dus de energie uit dit proces zorgt ervoor dat de oligomeren gaan reageren tot polymeren en doordat dit gebeurt onder inerte atmosfeer, meestal stikstof is er een heel goede uitharding. Dit zorgt voor een sterke crosslinking waardoor de vrije monomeren en oligomeerfragmenten verminderen en dit, naast het ontbreken van de foto-initiatoren, voordelen biedt bij voedselverpakkingstoepassingen want hoe minder ‘vrije’ deeltjes, hoe minder risico op mogelijke migratie.
Ondanks dit voordeel, is er toch geen toestemming om deze inkten te gaan inzetten voor direct food contact en zal ook hier steeds een barrière nodig zijn tussen het drukwerk en de voeding.
Bij EB kan men de dosis en de voltage vastleggen afhankelijk van gewenste dieptedroging en oppervlaktedroging. De droging is minder afhankelijk van kleur en/of densiteit want er is algemeen een sterkere dieptedroging dan bij UV. Er kan ook heel gemakkelijk nat-in-nat gedroogd worden met één EB-installatie op het einde van de pers.
Dit systeem genereert weinig hitte, wat dan ook weer voordelen biedt naar substraatkeuze en andere mogelijke toepassingen zoals bv het bedrukken van shrinksleeves. De inkten bevatten geen solventen en zoals eerder vermeld geen foto-initiatoren en algemeen is er ook lage energieverbruik.
Uiteraard zijn er ook wat nadelen. Sommige substraten zijn minder geschikt. De investering voor een EB-installatie is ook vrij hoog, hoewel er gezegd wordt dat de uurkost wel concurrentieel blijft.
In de US wordt EB al jaren lang vaak gebruikt voor vouwkartonproductie. In Benelux zijn er op dit moment 3 drukkerijen die in rotatieoffset gebruik maken van EB-droging voor verpakking en labels.
EB-droging wordt ook ingezet in flexo en ook digitale persfabrikanten zijn deze aan het bekijken. Er zijn zelfs ontwikkelingen naar kleine, smallere EB-units waardoor ook vellendruk niet helemaal uitgesloten zou zijn.
Deze droogtechniek is niet alleen interessant voor inkt, maar evengoed voor lijmen, coatings en laminaten, waarbij het voordeel dat het substraat ook opaak mag zijn, door de kracht van deze dieptedroging.
Algemeen als je UV met EB gaat vergelijken, kom je tot de conclusie dat beide hun specifieke voordelen hebben en dus afhankelijk van de specifieke toepassing het ene beter kan zijn dan het andere.
Door de stijgende vraag in de markt voor kleinere oplages en het sneller leveren van hoge kwaliteitsverpakking, komen er nieuwe opportuniteiten voor EB bv op smalbaan en ook inkjet.
Het staat in elk geval vast dat EB droging zijn weg vindt en dat er nog vele mogelijkheden zijn in allerlei andere toepassingen in de nabije toekomst.
