Bei der Inertisierung werden Farben und Lacke unter sauerstoffreduzierten Bedingungen ausgehärtet. Durch die Reduzierung des Sauerstoffgehalts wird die Sauerstoffinhibition minimiert und die Oberflächenhärtung unterstützt. In Abstimmung mit der verwendeten Chemie kann das Verfahren zudem den Einsatz photoinitiatorreduzierter Formulierungen ermöglichen.
Die gezielte Sauerstoffreduktion schafft definierte Bedingungen für den UV-Härtungsprozess. Besonders bei reaktiven Beschichtungen, UV-Druckfarben und Klebstoffen kann dadurch die Oberflächenhärtung verbessert werden.
Ein zentrales Anwendungsfeld der Inertisierung ist die Herstellung von Verpackungen mit UV-Farben und -Lacken, deren Formulierungen speziell für den Einsatz unter Inertbedingungen ausgelegt sind. Durch einen reduzierten Photoinitiatoranteil kann die Technologie auch bei der Herstellung migrationsarmer Verpackungen im Lebensmittelbereich eingesetzt werden. Die Eignung ist dabei abhängig von der eingesetzten Formulierung und den jeweiligen regulatorischen Anforderungen.
Unsere Inertisierungslösungen werden unter anderem eingesetzt bei:
Bei der Inertisierung wird der Sauerstoffgehalt in der UV-Bestrahlungszone gezielt reduziert, meist durch den Einsatz von Stickstoff (N₂) als Inertgas. Diese sauerstoffarme Atmosphäre reduziert die sogenannte Sauerstoffinhibition, die den UV-Härtungsprozess beeinträchtigen kann. Je nach Anwendung liegt der benötigte Restsauerstoffgehalt zwischen 50 und 500 ppm (entspricht 0,005 bis 0,05 %).
Stickstoff eignet sich für die Inertisierung, da er ungiftig und nicht explosiv ist und rund 78 % der Umgebungsluft ausmacht. Er lässt sich daher als Inertgas in industriellen UV-Härtungsprozessen einsetzen.
Bei der Inertisierung wird das zu härtende Substrat durch eine geschlossene Kammer geführt, in der die Umgebungsluft durch eine gezielte Zufuhr von Stickstoff (N₂) verdrängt wird. Dadurch entsteht eine sauerstoffreduzierte Atmosphäre, die die UV-Härtung durch die Verringerung der Sauerstoffinhibition unterstützt.
Das Gehäuse der UV-Lampe ist über der dicht verschlossenen Inertkammer angebracht. Labyrinthdichtungen und eine Stickstoff-Rakeldüse unterstützen die Abgrenzung gegenüber der Umgebungsluft. Gleichmäßige Stickstofffülldüsen sorgen für definierte Bedingungen in der Kammer, während die UV-Bestrahlung durch eine Quarzglasscheibe erfolgt. Eine wassergekühlte Gegenblende dient der Wärmeableitung und dem Strahlungsschutz.
In Abstimmung mit der verwendeten Chemie ermöglicht die Inertisierung eine Vernetzung unter sauerstoffreduzierten Bedingungen. Dies ist insbesondere für Anwendungen relevant, bei denen definierte Oberflächeneigenschaften oder migrationsarme Formulierungen gefordert sind – beispielsweise bei Lebensmittelverpackungen oder widerstandsfähigen Beschichtungen.
Neben kurzen Aushärtungszeiten und der Möglichkeit zur direkten Weiterverarbeitung bietet die UV-Härtung unter sauerstoffreduzierten Bedingungen je nach Anwendung weitere Vorteile:
Hohe Oberflächenbeständigkeit: Die reduzierte Sauerstoffinhibition unterstützt die Ausbildung von Oberflächen mit hoher Härte sowie Verschleiß- und Chemikalienbeständigkeit.
Unterstützung der Oberflächenhärtung: Der reduzierte Sauerstoffgehalt verringert die Sauerstoffinhibition und unterstützt die Vernetzungsreaktion.
Potenzial zur Reduzierung des Anlagenaufwands: Je nach Anwendung, Formulierung und Prozesskonfiguration kann die erforderliche UV-Leistung beziehungsweise Anzahl der eingesetzten UV-Aggregate reduziert werden. Dadurch können sich auch der elektrische Energiebedarf sowie Wartungs- und Ersatzteilaufwand verringern.
Reduzierter Photoinitiatoranteil: Je nach Formulierung kann unter Inertbedingungen mit einem geringeren Anteil an Photoinitiatoren gearbeitet werden.
Stabile Prozessbedingungen: Ein definierter Restsauerstoffgehalt unterstützt reproduzierbare Härtungsergebnisse.
Reduzierte Ozonbildung im Bestrahlungsbereich: Durch den reduzierten Sauerstoffgehalt steht weniger Sauerstoff für die Bildung von Ozon durch kurzwellige UV-Strahlung zur Verfügung.
Bedarfsgerechter Materialeinsatz: Photoinitiatorreduzierte Formulierungen können je nach Anwendung den Einsatz entsprechender Rezepturbestandteile reduzieren.
Die erzielbaren Ergebnisse und Einsparpotenziale hängen unter anderem von Formulierung, Substrat, Schichtdicke, Produktionsgeschwindigkeit, erforderlichem Härtungsgrad und Anlagenkonfiguration ab.
Für konstante Prozessbedingungen und eine gleichbleibende Produktqualität wird der Restsauerstoffgehalt in der Inertkammer kontinuierlich überwacht. Das System regelt die Stickstoffzufuhr, um die vorgegebene Sauerstoffkonzentration einzuhalten. Wird der eingestellte Zielwert nicht erreicht, erfolgt eine Fehlermeldung – optional kombiniert mit einem Stoppsignal für die Beschichtungs- oder Druckmaschine. Dadurch wird die Überwachung definierter Prozessbedingungen unterstützt.
