Des réglementations européennes plus strictes concernant l’utilisation des lampes de polymérisation à vapeur de mercure se profilent à l’horizon. Quelle technologie de polymérisation alternative les entreprises devraient-elles adopter ?

Les propriétaires de machines d’impression numérique grand format sont bien conscients de la nécessité de sécher les encres au jet d’eau une fois les impressions produites. Ils savent également qu’ils disposent de deux options de séchage : les lampes à arc au mercure ou les LED.

Tous deux réagissent à des longueurs d’onde spécifiques de la lumière, utilisant l’énergie spectrale pour initier la fragmentation et la polymérisation des photo-initiateurs dans les encres afin de créer des surfaces sèches, résilientes, flexibles et durables.

La puissance d’une source lumineuse détermine sa luminosité et celle-ci définit à son tour les attributs d’une technologie de durcissement, et donc ses caractéristiques de performance.

C’est pourquoi les exigences en matière de performances et d’applications sont les éléments les plus importants à prendre en compte lorsque l’on compare des machines utilisant l’arc au mercure et la polymérisation par LED.

Les caractéristiques de performance comprennent :
– la vitesse et la profondeur de polymérisation
– la qualité du contrôle de la couleur et de la brillance
– le temps nécessaire pour que le système de polymérisation soit prêt à l’emploi
– sa consommation d’énergie
– la flexibilité de l’encre et du substrat
– la longévité et la cohérence du système de polymérisation dans le temps.

Le coût de possession et la réglementation sont également des facteurs de différenciation de plus en plus importants. Considérez tous ces éléments dans le contexte des besoins de l’entreprise et de l’application, et votre décision quant à l’option à choisir sera claire. Ne vous préoccupez pas trop de la conformité réglementaire, car ce n’est pas un problème aussi grave que vous le pensez.

Mercury slip sliding

Les lampes à arc au mercure sont les bêtes de somme de l’industrie du séchage. Elles génèrent de la lumière UV et IR dans les régions 240-270nm et 350-380nm du spectre et ont une durée de vie d’environ 1 500 heures.

Ils utilisent beaucoup d’énergie et génèrent de la chaleur. Cela accélère la réticulation des polymères, mais endommage les substrats vulnérables, ce qui limite l’impression de matériaux fragiles.

Ces lampes mettent du temps à chauffer et à refroidir, elles doivent donc rester allumées même lorsque la machine à imprimer est inactive, ce qui alourdit la facture d’énergie.

Cependant, malgré ces inconvénients, le séchage à l’arc au mercure domine le marché parce qu’il est très productif. Et bien qu’il soit arrivé à maturité, il est toujours présent dans les nouvelles presses telles que la H-UV de Komori avec séchage en ligne.

Cette technologie continuera à dominer le secteur de l’impression numérique grand format jusqu’à ce que les LED puissent égaler ses performances, en particulier sa vitesse et sa profondeur de polymérisation. Le point de basculement ne se fera pas avant un certain temps, mais il pourrait arriver plus tôt que prévu.

Tuer ou guérir ?

Les développeurs ont de nombreuses raisons d’investir dans la technologie de polymérisation par LED, notamment la réglementation RoHS II (Restriction on Hazardous Substances II) de l’Union européenne, qui interdit l’utilisation de métaux lourds tels que le plomb, le mercure et le cadmium.

La directive RoHS II est la sœur de la directive sur les déchets d’équipements électriques et électroniques (DEEE) et est spécifique aux équipements électriques et électroniques.

Les contrôles des produits chimiques relèvent de la directive REACH (Registration, Evaluation, Authorisation and Restriction of Chemicals), qui se concentre sur la santé et la sécurité.

La directive RoHSII vise à encourager la réduction de la consommation d’énergie et l’écoconception, ainsi que la réduction de l’utilisation de substances dangereuses.

C’est la raison pour laquelle elle est assez vague, avec de nombreuses exclusions et plus de 80 exemptions, y compris l’utilisation du mercure dans certaines situations, par exemple lorsqu’il n’existe pas de technologie de remplacement équivalente.

Même lorsque les exemptions expirent, les lampes à arc au mercure peuvent encore être remplacées et les machines peuvent continuer à fonctionner sans enfreindre les règles.

Technologie LED

Les LED ont un rayonnement plus faible que les lampes à arc au mercure car la tension appliquée est faible. Les LED émettent de la lumière dans la partie visible du spectre, de 400 nm à 700 nm, ou dans le proche infrarouge (700 nm et 2000 nm), de sorte que seule une partie de l’énergie spectrale qu’elles émettent est de la lumière UV.

Parce qu’elles utilisent une fraction de l’énergie des lampes à arc au mercure, elles n’ont pas besoin de se réchauffer ou de se refroidir, elles sont donc immédiatement prêtes à l’emploi et ne consomment pas d’énergie tant qu’elles ne sont pas en fonctionnement.

Elles sont également bon marché et ont une très longue durée de vie. La quantité de chaleur qu’elles génèrent est insignifiante et elles peuvent donc être utilisées avec des substrats très fragiles, mais leur manque de puissance signifie que les LED sont actuellement lentes à polymériser l’encre.

Comme les pigments d’encre peuvent absorber la lumière dans la zone d’émission des DEL, ils peuvent parfois entrer en concurrence avec les photo-initiateurs pour l’obtention de la lumière.

Elles peuvent également durcir par inadvertance dans la boîte ou sur la presse. Ceci, ajouté à leur bande de réponse étroite, signifie que les encres durcissables par LED doivent être spécialement formulées.

Le séchage par LED est encore une technologie relativement immature pour les applications graphiques, mais des progrès rapides sont réalisés dans le développement de LED UV à ondes courtes.

La recherche technologique continue est une évidence dans les arts graphiques, les développeurs cherchant constamment de nouvelles façons de résoudre d’anciens problèmes.

Leurs efforts peuvent être motivés par des raisons de coût, d’impact environnemental, d’efficacité énergétique, de conformité réglementaire, de performance et même de commodité, tout ce qui peut leur donner un avantage sur la concurrence.

Les développeurs ont déjà trouvé des moyens astucieux d’obtenir le meilleur des deux options de polymérisation. Les diodes électroluminescentes (DEL) utilisées en combinaison avec la polymérisation à l’arc au mercure peuvent fournir une polymérisation préliminaire, appelée « pinning » (épinglage).

Ce durcissement partiel des encres individuelles permet de contrôler l’engraissement du point et d’améliorer la qualité des couleurs et les niveaux de brillance. Des lampes à arc au mercure complètent le durcissement.

Faut-il s’inquiéter de la directive RoHSII ?

Non, du moins pas encore. L’un des principes clés de la législation européenne est que l’application des règles de l’UE ne doit pas nuire à la croissance et au développement ; nous sommes donc convaincus que la législation RoHSII ne sera pas appliquée à tort et à travers.

Des exemptions RoHSII sont en place pour les lampes à arc au mercure à basse, moyenne et haute pression, qui seront progressivement supprimées à partir d’avril 2015, au fur et à mesure que des technologies de remplacement appropriées seront disponibles.

Le règlement exempte également les « installations fixes à grande échelle », qu’il définit comme « une combinaison à grande échelle de plusieurs types d’appareils … assemblés et installés par des professionnels, destinés à être utilisés en permanence dans un lieu prédéfini et dédié ».

Ainsi, même sans les exemptions, de nombreuses entreprises d’impression, par exemple celles qui possèdent de grands plateaux, n’entrent pas dans le champ d’application de la directive RoHSII et, selon notre contact de l’Union européenne, une machine d’impression « peut être équipée de lampes à arc au mercure de remplacement à l’avenir, jusqu’à ce qu’elle atteigne la fin de sa durée de vie ».

L’avènement du séchage par LED, qui offre une alternative à la technologie de l’arc au mercure, a élargi la gamme de machines disponibles pour l’impression de projets grand format.

Ils répondent à un large éventail d’exigences en matière de performances et de coûts, ainsi qu’à divers modèles économiques pour les fabricants, les imprimeurs et leurs clients. Le choix est une question d’adéquation entre les exigences de performance et de qualité et les investissements dans les applications.

Les attentes en matière de production, tout autant que la technologie, déterminent l’adoption des LED et la vitesse à laquelle elles remplacent le durcissement à l’arc au mercure.

Mais ce n’est qu’une question de temps avant que la technologie LED ne puisse égaler les performances de la polymérisation à l’arc au mercure. Lorsque nous y parviendrons, elle cessera d’être viable, mais cette échéance est encore lointaine.