Lampy LED były stosowane w technikach sitodruku i druku cyfrowego do utrwalania punktowego powłok i klejów od około 2006 roku. Dwa lata później podczas targów drupa 2008 zaprezentowano maszynę arkuszową Ryobi 525GX – była to pierwsza maszyna drukująca, w której zastosowano lampy LED. W 2010 roku na targach Ipex inna japońska firma – Komori – przedstawiła arkuszową maszynę Lithrone LS 840P z niskoenergetycznym systemem suszenia H-UV. Natomiast w roku 2012 podczas targów Labelexpo Americas zaprezentowano maszynę zwojową Mark Andy wykorzystującą lampy LED. Od tego czasu notuje się coraz więcej instalacji maszyn z systemem utrwalania LED.
Upowszechnieniu technologii utrwalania promieniami UV z zastosowaniem niskiej dawki energii sprzyjają takie czynniki, jak:
– korzyści dla środowiska naturalnego,
– rosnące obostrzenia prawne związane ze stosowaniem lamp rtęciowych,
– oszczędność energii,
– brak wytwarzania ozonu przez lampy LED UV, co eliminuje potrzebę stosowania wentylacji,
– wydajność eksploatacyjna (zerowy czas nagrzewania lamp LED),
– zalety farb UV w porównaniu z farbami konwencjonalnymi w druku arkuszowym (krótki czas przetwarzania, eliminacja pudrów drukarskich, mniejsza ilość produkcji w toku).
Rozróżnia się następujące typy lamp UV: wysokociśnieniowe lampy rtęciowe, lampy metalohalogenkowe (H-UV) oraz lampy LED UV.
Lampy metalohalogenkowe
Systemy suszenia z wykorzystaniem lamp metalohalogenkowych (na bazie halogenku żelaza) stosowane w maszynach arkuszowych poszczególnych producentów występują pod różnymi nazwami handlowymi: H-UV (Komori), DryStar LE-UV (Hei-delberg), HR-UV (KBA), LEC (Manroland). Oferują one takie korzyści jak:
– niższe zużycie energii,
– niski koszt inwestycji i prosta integracja z maszyną drukującą,
– oszczędność miejsca (mniejsza instalacja na i przy maszynie),
– minimalna potrzeba wentylacji wyciągowej w wyniku obniżonego bądź zerowego wytwarzania ozonu,
– mniejsze wydzielanie ciepła,
– emitują przedział fal uwzględniający częściowo fale krótkie.
Lampy stosowane w tych systemach to tradycyjne lampy metalohalogenkowe powodujące wyładowania łukowe, zawierające rtęć. Wymagają one stosowania specjalnych farb pozwalających na szybkie utrwalanie.
Ze względu na wymienione korzyści na całym świecie szybko rośnie liczba instalacji maszyn arkuszowych wykorzystujących lampy metalohalogenkowe; w 2015 roku w Europie pracowało ich już ponad 100. Dynamiczny wzrost instalacji w Europie Zachodniej (Francja, Niemcy, kraje Beneluksu) notuje firma Komori, która nota bene lansuje już także maszyny arkuszowe z „hybrydowym” systemem suszenia UV/H-UV, zwanym przez producenta eUV; ostatnio miała miejsce pierwsza instalacja takiej maszyny w Polsce. Z kolei firma Heidelberg penetruje region Europy Środkowej. Maszyny takie są wykorzystywane głównie do
druku komercyjnego, a także do druku opakowań niespożywczych. Mniej atrakcyjne cenowo są w przypadku wysokonakładowego druku opakowań, gdzie już stosowany jest druk UV, a koszt farb stanowi istotny czynnik.
Lampy LED
Wśród zalet technologii UV LED należy wymienić:
– Brak emisji światła podczerwonego, czyli brak wytwarzania ciepła przed lampami (jest to istotne w przypadku podłoży wrażliwych na ciepło, pozwala też zachować lepsze pasowanie, jednakże pewna dawka ciepła przyspiesza utrwalanie).
– Brak światła UV o krótkiej fali, brak wytwarzania ozonu i konieczności instalowania wentylacji wyciągowej.
– Brak rtęci, co jest korzystne dla środowiska i zgodne z wymogami prawnymi.
– Wytwarzane jest tylko światło o doce-lowej długości fali (brak strat energii spowodowanych wytwarzaniem mniej przydatnych długości fali UV lub IR).
– Wysoka wydajność wykorzystania energii elektrycznej, przyczyniająca się do zmniejszenia zużycia energii.
– Natychmiastowe włączanie/wyłączanie, modułowość (możliwość włączania części matryc lamp).
– Niskie koszty utrzymania, brak odbłyśników.
– Długa żywotność: gwarantowana od 15 do 20 tys. godzin, jednak możliwa do 40 tys. ze stratą 15 proc. (brak zmian emitowanego spektrum światła wraz z upływem czasu).
Technologia ta ma również wady, do których należą:
– Wysoki koszt inwestycji w zespoły LED.
– Niski poziom wydzielanej mocy wymaga stosowania farb z wysoką zawartością fotoinicjatorów.
– Przy niektórych typach zespołów LED musi być zachowana niewielka odległość (5-10 mm) od zadrukowanego podłoża. Jeżeli podłoże nie znajduje się w obszarze, w którym skupia się promieniowanie lampy LED, utrata mocy może być znacząca.
– Duże długości fal sprawiają, że farby są bardziej podatne na utrwalanie przez światło obecne w otoczeniu, dlatego konieczne jest osłonięcie przewodów doprowadzających itp. przed światłem.
– Dalsze zwiększanie mocy stoi przed następującymi wyzwaniami:
– w miarę rozgrzewania się lamp LED występuje znaczący spadek mocy;
– zespoły mniejsze (o niższej mocy) są chłodzone powietrzem, a zespoły o wyższej mocy – wodą;
– kontrola ciepła przy wyższej mocy będzie stanowiła wyzwanie (będzie też rosło zużycie energii).
Stan obecny i obszary zastosowań
Utrwalanie przy użyciu lamp LED jest powszechnie stosowane w druku cyfrowym oraz w przypadku utrwalania poszczególnych elementów (farby sitodrukowe do płyt CD i DVD, powłoki komponentów z drewna, punktowe utrwalanie klejów). Większość dostawców systemów utrwalania promieniami UV wykorzystuje lampy LED. Jedynymi obecnie zespołami UV LED odpowiednimi do utrwalania farb są te emitujące stosunkowo długie fale (365, 385 oraz 395 nm). Trwają prace mające na celu opracowanie zespołów działających przy mniejszej długości fal, bardziej porównywalnych ze spektrum emisji lamp rtęciowych, oraz nad poszerzeniem możliwych receptur farb.
Przed technologią LED UV rysują się obiecujące perspektywy, ponieważ presja związana z zakazem stosowania rtęci w przemyśle będzie się z pewnością utrzymywać i będzie napędzała inwestycje w technologie alternatywne takie jak LED.
Artykuł sponsorowany
http://www.sunchemical.com
Alfa-Print Sp. z o.o.
ul. Świętokrzyska 14A
00-050 Warszawa
