Drupa-Informationsseminar ELTEX INNOCURE Inert-UV-Systeme mit EFD-Technologie

1. Drupa-Informationsseminar ELTEX INNOCURE Inert-UV-Systeme mit EFD-Technologie Informationen zu den Anwendungen aus der Praxis Referent: Franz Knopf

2. Der Inhalt dieses Vortrages setzt voraus, dass das EFD-Prinzip, welches die physikalische Basis für INNOCURE darstellt, bekannt ist. Alle Informationen, die anlässlich der Vertretertagung im Juni 2003 zum Thema Inert-UV-Systeme mit EFD Technologie gegeben wurden, bilden die Grundlage für diesen Vortrag: Informationen zu den Anwendungen aus der Praxis

3. UV-Prozesse für radikalisch härtende Polymersystemelassen sich systematisch in zwei Gruppen einteilen. Allgemeine Informationen 95 % Marktanteil Gruppe 1: Die UV- Härtung erfolgt unter normaler Atmosphäre, d.h. unter Anwesenheit von ca. 20 % Luftsauerstoff und ca. 80 % Stickstoff, sowie 8%-15% an Fotoinitiatoren. Gruppe 2: Die UV- Härtung erfolgt unter inerten bzw. sauerstoff- reduzierten Bedingungen. Abhängig vom Prozess bedeutet dies einen erforderlichen Restsauerstoff- gehalt in einem Bereich von: 50 ppm - 30.000 ppm oder 0,005 % - 3 % 5 % Marktanteil

4. Gruppe 1 mit ca. 95 % Marktanteil muss noch immer vom wirtschaftlichen Nutzen und von den seit Jahren bekannten Vorteilen inerter UV-Prozesse überzeugt werden.INNOCURE soll dabei eine wichtige Rolle spielen! Gruppe 2 mit ca. 5 % Marktanteil setzt bereits Inertgas ein, weil der Prozess dies zwingend erfordert. Insoweit muss diese Gruppe nur noch davon überzeugt werden:Dass sich die Investition in INNOCURE alleine über die Stickstoffeinsparung kurzfristig amortisiert!

5. Eltex muss sich daher vor allem um Gruppe 1 bemühen; dies macht nur Sinn mit überzeugenden Argumenten.Gruppe 2 lässt sich vergleichsweise einfach überzeugen.

6. Die folgenden Folien geben Aussagen und Berechnungen wieder, die Dr. Schubert vom IOM-Leipzig auf dem Symposium "Haftetiketten" in München am 26.02.2004 vorgetragen hat.Warum Inertisieren?Wie rentabel ist eine Inertisierung? Wir nutzen auch die Kompetenz von anerkannten Fachleuten

7. PI > N2 Q Warum Inertisieren ? Nutzen Zusätzlicher Aufwand • Verbesserte Oberflächenqualität • Glanz, Härte, Verschleißfestigkeit, Chemikalienbeständigkeit ... • Kosten für das Aufstellen eines Flüssigstickstofftankes mit Verdampfer • Tankmiete • Einsparung an Fotoinitiatoren • - von 8 – 15 % auf < 2 % - • Reduzierung der Farb-/Lackkosten • Geruchsreduzierung • Reduzierung der Globalmigration • Minderung der Vergilbungsneigung • Stickstoffkosten • Erhöhung der Produktivität • Erhöhung der Bahngeschwindigkeit > 50 % oder Senkung der Energiekosten • Energieeinsparung bis zu 40 % bei reduzierter thermischer Belastung • Kosten für INNOCURE Quelle: IOM Leipzig

8. Wie rentabel ist eine Inertisierung ? Demonstrationsrechnung: IOT-Standard-Inertisierung für BB = 500 mm; wB = 200 m/min  6000 m²/h Clear-Topcoat 10 g/m² Einsparung und Gewinn Aufwendungfür Inertisierung Preis pro m² für bessere Qualität ? 1D 8D N2-Bedarf [m³/h] 25 200 N2-Kosten [€/h] 0,18 €/Nm³g 4,50 0,104 €/Nm³g 20,8 PI Lackpreissenkung 1D 8D durch PI-Einsparung Lack: 10,0 €/kg ; PI: 25 €/kg PI-Reduzierung 10 %  2 % Lack: 11,5 €/kg  10,3 €/kg 60 kg/h: 690,- €  618,- € Einsparung [Ct/m²] 1,2 9,6 > Tankmiete [€/h] 250 €/m 0,75 600 €/m 2,46 N2 Q Befüllung [€/h] 1x pro Monat 50,00 € 0,19 2x pro Monat 100,00 € 0,38 Energieeinsparung durch Reduzierung der Lampen- leistung von 200 auf 120 W/cm 12 kW  7,2 kW bei 10 Ct/kWh Einsparung [Ct/m²] 0,008 0,06 aber geringere Wärmebelastung ! Tankinstallation [€/h] Abschreibung 10 a 0,31 0,35 Inertisierungtechnik [€/h] Abschreibung 5 a 0,94 5,00  6,69 28,99 Kosten [Ct/m²] 0,11 0,48 Quelle: IOM Leipzig 1D = 1 Druckwerk

9. Aufwendung für Inertisierung Einsparung und Gewinn Lackpreissenkung 1D 8D durch Fi-Einsparung Einsparung [Ct/m²] 1,2 9,6 1D 8D N2-Bedarf [m³/h] 15 120 (- 40 %) Kosten [Ct/m²] 0,09 0,37 Einsatz von EFD-Technologie Wie rentabel ist eine Inertisierung ? 1D 8D N2-Bedarf [m³/h] 25 200 (100 %) Kosten [Ct/m²] 0,11 0,48 Einsparung für diesen Lackauftrag,1DW, 10 g/m²: 1,2 Ct/m² > 0,09 Ct/m² (- 92 %) Einsparung für BURDA Lackauftrag, 1DW, 4 g/m²: 0,48 Ct/m² > 0,09 Ct/m² (- 81 %) [ gerechnet für 5 Tage Zweischichtbetrieb von 12 h/d  264 h/m  3200 h/a ] Quelle: IOM Leipzig

10. Das tatsächliche Kosten/Nutzen-Verhältnis ist anhand konkreter Produktionsdaten für jede Anwendung individuell zu berechnen!Die mögliche Steigerung der Produktionsgeschwindigkeit von >50% wurde beispielsweise in dieser Kalkulation nicht berücksichtigt, sie ist aber dann ein bedeutender Wirtschaftlichkeitsfaktor, wenn die Maschine mit INNOCURE prinzipiell schneller produzieren könnte.Die Wirtschaftlichkeit inerter Systeme bildet sich in dem Rechenbeispiel auf jeden Fall ab.Lediglich die Höhe des Kostenvorteils ist produktspezifisch! Was müssen unsere Kunden zudem wissen?

11. Standardisierte Prüfverfahren machen die Qualitätssteigerung messbar • Messung der Mikrohärte • Scheuerfestigkeit • Talkumtest • Verblockungstest • Glanzmessung • Chemikalienbeständigkeit • Geruchs-und Geschmackstest • Sensorik Quelle: IOM Leipzig

12. Flexodruck: 2 DW, UV-Schwarz und UV-WeißTiefdruck: 1 DW, UV-Lackierung, UmschlagseitenBogenoffset: 1 DW, UV-SchwarzRollenoffset 1: 1 DW, UV-SchwarzRollenoffset 2: 4 DW, UV-G,M,C,S; 4 Farben nass in nass gedrucktCoating: 1 DW, UV-Silikonacrylat Eltex INNOCURE 6 verschiedene Anwendungen und Testergebnisse aus 16 Testreihen

14. 1. Praxistest INNOCURE in der Flexo-Druckmaschine bei HSC INNOCURE

15. 1. Praxistest 12/2002 – 05/2003 Unter diesen Minimalbedingungen für Fi-Menge, Stickstoffmenge und UV-Leistung produzierten wir für die UV-Farben Schwarz und Weiß mit: E-Feld EIN eine hochglänzende, harte Farbschicht E-Feld AUS eine matte, nicht harte Farbschicht Der Einsatz von INNOCURE ist nur für Flexomaschinen mit Einzeldruckwerken möglich. Für Flexomaschinen in Zentralzylinder-Bauweise entwickelt Sun Chemical z. Zt. UV-Farben, die auch den Nass in Nass Druck zulassen. Die Härtung eines solchen Mehrfarbendrucks wäre für INNOCURE eine weitere Herausforderung.

16. 2. Praxistest INNOCURE in der Tiefdruckmaschine bei BURDA INNOCURE

17. 2. Praxistest 01/2004 – 03/2004 Aktuell werden UV-lackierte Umschläge von Illustrierten im Heatset gedruckt und meistens offline UV-lackiert. Entsprechend hoch sind die Kosten. Die inline UV-Lackierung von Umschlagseiten auf einer Illustrations-Tiefdruckmaschine war nach Aussage der Farbenhersteller eine WELT-PREMIERE! Auf Basis dieser Auftragsmenge sind die Lack-Kosten1) für einen Umschlag nur 0,2 Ct/Umschlag bzw. 1,6 Ct/m². Gehärtet mit INNOCURE sind die Kosten für den Stickstoff inkl. Anteil für das Tanksystem mit 0,04 Ct/m² oder 2,5% der Lackkosten vernachlässigbar! Entscheidend sind: Glanz, Scheuerfestigkeit, max. Produktionsgeschwindigkeit und nicht zuletzt die Kostensenkung für den Lack! 1) Basis, konkretes Angebot eines Lackherstellers

18. 3. Praxistest INNOCURE im Bogenoffset, HDM-CD 74 Speedmaster UV-Strahler INNOCURE Quelle: ELTOSCH, SID

19. 3. Praxistest 11/2003 – 02/2004 Für Bogenmaschinen ist der Einbau von INNOCURE nicht so ideal zu realisieren wie bei Rollenmaschinen. Die beiden, am SID-Leipzig durchgeführten Testreihen brachten folgendes Ergebnis: Mit den in der Tabelle genannten Daten zeigte der Ausdruck für: E-Feld EIN eine streifenfreie, hochglänzende und harte Farbschicht E-Feld AUS eine streifige, teilweise glänzende und matte Oberfläche Die Einsparung an Stickstoff beträgt nur ca. 50% und ist damit geringer als für Rollenmaschinen. Wegen der komplexen Einbausituation wird Eltex das System vorläufig nicht an Endkunden verkaufen. Der Einbau in den Endtrockner ist aus maschinenbautechnischen Gründen nicht möglich. Bei Foliendruck ist bestmögliche Entladung vor der Auslage unbedingt erforderlich!

20. 4. Praxistest INNOCURE im Rollenoffset 1, LABORMAN MRA-Augsburg INNOCURE IST MBS-UV-System

21. 4. Praxistest Größenverhältnis INNOCURE / Heatset-Trockner INNOCURE HEATSET-TROCKNER

22. 4. Praxistest 11/2003 – 03/2004 MAN-Roland beabsichtigt in einer ersten Stufe für den 2-farbigen, illustrierten Buchdruck gängige Rollenoffset-Maschinen mit INNOCURE auszurüsten. Bereits während der ersten Testreihe führten wir den Nachweis, dass die angestrebte Bahngeschwindigkeit erreicht wird. Weitere Testreihen dienten der Optimierung von Druckwerksparametern und der Untersuchung verschiedener Farbrezepturen. Für den UV-Druck mit Doppeldruckwerken, wie bei der Testmaschine LABORMAN (Rotoman), gibt es kaum Praxiserfahrung. Das Ziel eines perfekten Ausdrucks ist noch nicht erreicht. Eltex hat mit diesen Partnern die Chance INNOCURE im Zusammenspiel mit UV-Farben für Anwendungen bei hoher Bahngeschwindigkeit zu untersuchen.

23. 5. Praxistest INNOCURE im Rollenoffset 2 4 Einzeldruckwerke, Nass- in Nass-Druck, 4-farbig

24. 5. Praxistest 10/2003 – 12/2003 • Dieser Test war für INNOCURE der "WORST CASE"! • Nass- in Nass-Druck, 4 Farben UV-G,M,C,S • Druck auf allen gängigen Papieren • Härtung mit nur einer UV-Inert-Kammer • Hohe Bahngeschwindigkeit, bis 9,2 m/s • Reduzierte Menge an Fotoinitiatoren • Getestet wurden sog. Hybrid- und Rein-UV-Farben • Das gesteckte Ziel wurde nur mit Rein-UV-Farben erreicht. • Die Druckergebnisse, insbesondere auf LWC-Papier, veranlassten die Partner eine 4-Farben Maschine, • 1280 mm Bahnbreite, mit einer neuen - von Eltex entwickelten - INNOCURE Anlage auszurüsten. • Vor dem Einsatz in der Produktion sind ab 06/2004 weitere Optimierungen der Farbrezepturen geplant; • 2% Fotoinitiatoren sind das Ziel.

25. 6. Praxistest INNOCURE im Coating-Prozess, Auftrag von Silikonacrylat mit Flexodruckwerk Referenz-Inert-UV-System "BLAUES Wunder der Fa. ELTOSCH INNOCURE-Test-Kammer Mit EFD ausgerüstetes ELTOSCH-System

26. 6. Praxistest 07/2003 – 09/2003 Die Härtung von Silikonacrylaten kann nur unter sehr guten Inert-Bedingungen ablaufen; vom Hersteller Goldschmidt sind < 50 ppm Restsauerstoff gefordert. Im direkten Vergleich mit der ELTOSCH-Standard-Kammer ergab sich mit INNOCURE eine Stickstoffreduktion um 70% bei gleichzeitig besseren Härte- und Release Werten. Der Testkunde hat bereits die Umrüstung einer Standardkammer auf INNOCURE bestellt. In einer gemeinsamen Aktion haben ELTEX und ELTOSCH allen Silikon-Anwendern die Umrüstung auf INNOCURE angeboten. ELTOSCH bietet für alle Neuanlagen INNOCURE optional an! Solche Kunden müssen von den Vorteilen der Inertisierung nicht mehr überzeugt werden.

27. INNOCURE: Prinzipieller Stand unserer Entwicklung Systeme mit einem oder zwei UV-Strahlern sind möglich UV-Strahler verschiedener Hersteller können zum Einsatz kommen Eltex ist an keinen UV-Anlagen-Hersteller gebunden

28. Die globale Aussage zur DRUPA für alle vorgestellten Applikationen ist folgende:Mit INNOCURE sind sämtliche bekannten Vorteile inertisierter UV-Prozesse noch zu steigern und mit einer um bis zu 80 % geringeren Stickstoffmenge realisierbar.Was die Wirtschaftlichkeit INNOCURE-unterstützter UV-Prozesse betrifft, genügen bereits 10-15% Reduzierung der Farb/Lack-Kosten, um die Gewinnzone zu erreichen!

29. Wie gefährlich ist Inertgas? Stickstoff (N2) ist zu 80% Anteil unserer Atemluft! Er ist weder giftig, noch explosiv und daher unkritisch zu handhaben. Einsatz von Kohlendioxyd (CO2) als Inertgas: Grundsätzlich funktioniert INNOCURE auch mit CO2; allerdings ist es kritischer zu handhaben als Stickstoff! CO2 ist als flüssiges Reingas etwa doppelt so teuer wie Stickstoff. Gewonnen vor Ort, aus der Verbrennung von Erdgas, kann es billiger sein als Stickstoff. CO2 ist schwerer als Luft und füllt daher Räume vom Boden her, verdrängt also die Atemluft! MAK-Wert 0,5%, ab 1,5% wirkt CO2 toxisch, ab 12% tödlich! Aus unserer Sicht ist CO2 zunächst immer ein Fall für die Berufsgenossenschaft!

30. Geplante EU-Verordnungen kommen ELTEX entgegen! "Die neue Chemikalienpolitik der EU wird die Zukunft der chemischen Industrie und der nachgeschalteten Zubereitungsindustrien in einer ganz entscheidenden Weise bestimmen." CEPE Europäische Vereinigung der Lack-, Druckfarben- und Künstlerfarbenindustrie Lobby CEFIC European Chemical Industry Council EU-Behörde

31. Bis 2012 soll die Prüfung und das Listing aller als gefährlich eingestufter Stoffe abgeschlossen sein!Die Prüfkosten pro Stoff sind, je nach Umlaufmenge,100T bis 1,8 Mio €.Bis dahin muss für solche Stoffe das:"Limit of Determination" (Nachweisgrenze)0,05mg/kg bzw. 50ppm eingehalten werden! Dieser Grenzwert gilt für den: QM Wert: "Höchstzulässiger Restgehalt des Stoffes im Bedarfsgegenstand" SML Wert: "Spezifischer Migrationsgrenzwert in Lebensmitteln oder Lebensmittelsimulanzien

32. Über die Reduktion der Menge an Fotoinitiatoren und die damit verbundene bessere Vernetzung der UV-Polymere leistet INNOCURE einen wichtigen Beitrag zur Einhaltung dieses vorläufigen Grenzwertes von0,05mg/kg = 50ppm. Was hat dies mit Eltex INNOCURE zu tun? Damit ist zur Drupa 2004 eine weitere Aussage möglich: Im Sinne der EU-Chemkalienpolitik bedeuten inerte UV-Prozesse auch deutlich erhöhte Zukunftssicherheit!

33. UV PI PIT + O2 PIS kq = 107 s-1 kd = 0,6x105 s-1 R1* + R2* + O2 R1,2OO* krq = 2x106 s-1 + M krq = 2x104 s-1 R1,2*M + O2 R1,2MOO* ki = 6,6x105 s-1 + M + O2 POO* krq = 2x104 s-1 P1,2* + P* Wir wissen zwar schon einiges; alles werden wir nie wissen!

34. Infrarot-Spektroskopie bringt "Licht in das Dunkel" von Polymer-Reaktionen Kinetik der Doppelbindungsabnahme Härtungsgeschwindigkeit als Funktion der Zeit

35. In allen Gesprächen mit Chemikern aus der Farbenindustrie kam zum Ausdruck:Die mit INNOCURE erzielbaren Effekte zeigen, dass man noch längst nicht alles verstanden hat! Bleibt uns nur zu sagen: Hauptsache es funktioniert, die Theorie wird nachgeliefert! Danke für Ihr Interesse

36. INNOCURE 2 UV-Systeme

37. INNOCURE 2 UV-Systeme

38. INNOCURE 2 UV-Systeme

39. H-NMR-Spektren, BURDA Inline Tiefdrucklackierung, Lack A2 Summenspektrum Fotoinitiator Darocur DifunktionalesMonomer

40. Kinetik der Doppelbindungsabnahme BURDA Tiefdrucklacke im Vergleich

41. Absorptionsspektrum Fotoinitiatoren MRA, Flint-Schmidt