All’orizzonte si profilano regolamenti più severi dell’UE sull’uso delle lampade di polimerizzazione a vapori di mercurio. Quale tecnologia di polimerizzazione alternativa dovrebbero adottare le aziende?

I proprietari di macchine per la stampa digitale di grande formato sono ben consapevoli della necessità di essiccare gli inchiostri a getto d’acqua dopo la produzione delle stampe. Sanno anche che hanno due opzioni di polimerizzazione: lampade ad arco di mercurio o LED.

Entrambi rispondono a specifiche lunghezze d’onda della luce, utilizzando l’energia spettrale per avviare la frammentazione e la polimerizzazione dei fotoiniziatori negli inchiostri per creare superfici asciutte, resilienti, flessibili e durevoli.

La quantità di potenza di una sorgente luminosa determina la sua luminosità e questa, a sua volta, definisce gli attributi di una tecnologia di polimerizzazione e quindi le sue caratteristiche prestazionali.

Ecco perché le prestazioni e i requisiti applicativi sono le considerazioni più importanti quando si confrontano le macchine che utilizzano l’arco di mercurio e la polimerizzazione a LED.

Le caratteristiche delle prestazioni includono:
– velocità e profondità di polimerizzazione
– qualità del controllo del colore e della brillantezza
– tempo necessario al sistema di polimerizzazione per essere pronto all’uso
– consumo energetico
– flessibilità dell’inchiostro e del substrato
– longevità e coerenza del sistema di polimerizzazione nel tempo.

Anche i costi di gestione e le normative sono fattori di differenziazione sempre più importanti. Considerando tutti questi aspetti nel contesto delle esigenze aziendali e applicative, la decisione su quale opzione scegliere sarà chiara. Non preoccuparti troppo della conformità alle normative, perché non è una preoccupazione come potresti pensare.

Scivolamento Mercury

Le lampade ad arco di mercurio sono i cavalli di battaglia dell’industria della polimerizzazione. Generano luce UV e IR nelle regioni 240-270nm e 350-380nm dello spettro e hanno una durata di circa 1.500 ore.

Utilizzano molta energia e generano calore. Questo accelera la reticolazione dei polimeri, ma danneggia i substrati vulnerabili, quindi è un limite per la stampa di materiali fragili.

Queste lampade richiedono tempo per riscaldarsi e raffreddarsi, quindi devono essere lasciate accese anche quando la macchina da stampa è inattiva, con un conseguente aumento della bolletta energetica.

Tuttavia, nonostante questi inconvenienti, la polimerizzazione ad arco di mercurio domina il mercato perché è molto produttiva. E sebbene sia ormai matura, continua a comparire nelle nuove macchine da stampa, come la H-UV di Komori con polimerizzazione in linea.

Questa tecnologia continuerà a dominare il settore della stampa digitale di grande formato fino a quando i LED non riusciranno a eguagliare le sue prestazioni, in particolare la velocità e la profondità di polimerizzazione. Il punto di svolta non avverrà prima di un po’ di tempo, ma potrebbe arrivare prima del previsto.

Uccidere o curare?

Gli sviluppatori hanno molti motivi per investire nella tecnologia di polimerizzazione a LED, non ultimo il regolamento dell’Unione Europea sulla restrizione delle sostanze pericolose II (RoHS II), che vieta l’uso di metalli pesanti come piombo, mercurio e cadmio.

La RoHS II è la sorella della direttiva sui rifiuti di apparecchiature elettriche ed elettroniche (RAEE) ed è specifica per le apparecchiature elettriche ed elettroniche.

I controlli sulle sostanze chimiche sono il regno della direttiva Registration, Evaluation, Authorisation and Restriction of Chemicals (REACH) che si concentra sulla salute e sulla sicurezza.

La RoHSII è stata concepita per incoraggiare la riduzione dell’energia e l’ecodesign, oltre che per ridurre l’uso di sostanze pericolose.

Per questi motivi è piuttosto lasco, con numerose esclusioni e oltre 80 esenzioni, tra cui l’uso del mercurio in determinate situazioni, ad esempio quando non è disponibile una tecnologia alternativa equivalente.

Anche quando le esenzioni scadono, le lampade ad arco di mercurio possono essere sostituite e le macchine possono continuare a funzionare senza infrangere le regole.

Tecnologia LED

I LED hanno una radianza inferiore rispetto alle lampade ad arco di mercurio perché la tensione applicata è bassa. I LED emettono luce nella parte visibile dello spettro da 400 nm a 700 nm o nel vicino infrarosso (700 nm e 2000 nm), quindi solo una parte dell’energia spettrale che emettono è luce UV.

Poiché utilizzano una frazione dell’energia delle lampade ad arco di mercurio, non hanno bisogno di riscaldarsi o raffreddarsi, quindi sono immediatamente pronte all’uso e non consumano energia se non sono in funzione.

Sono anche economici e hanno una durata di vita molto lunga. La quantità di calore che generano è irrisoria, quindi possono essere utilizzati con substrati molto fragili, ma la loro mancanza di potenza fa sì che i LED siano attualmente lenti nel polimerizzare l’inchiostro.

Poiché i pigmenti dell’inchiostro possono assorbire la luce nella regione di emissione dei LED, a volte possono competere con i fotoiniziatori per la luce.

Possono anche polimerizzare inavvertitamente nella lattina o sulla macchina da stampa. Per questo motivo e per la loro ristretta banda di risposta, gli inchiostri polimerizzabili a LED devono essere formulati in modo speciale.

La polimerizzazione a LED è ancora una tecnologia relativamente immatura per le applicazioni grafiche, tuttavia si stanno compiendo rapidi progressi nello sviluppo di LED UV a onde corte.

La continua ricerca tecnologica è un dato di fatto nelle arti grafiche, con gli sviluppatori che cercano sempre nuovi modi per risolvere vecchi problemi.

I loro sforzi possono essere motivati da ragioni di costo, impatto ambientale, efficienza energetica, conformità alle normative, prestazioni e persino convenienza, tutto ciò che serve per avere un vantaggio sulla concorrenza.

Gli sviluppatori hanno già trovato modi intelligenti per ottenere il meglio di entrambe le opzioni di polimerizzazione. I LED utilizzati in combinazione con la polimerizzazione ad arco di mercurio possono fornire una polimerizzazione preliminare, chiamata pinning.

Questa polimerizzazione parziale dei singoli inchiostri controlla il guadagno di punti e migliora la qualità del colore e i livelli di brillantezza. Le lampade ad arco di mercurio completano la polimerizzazione.

Dobbiamo preoccuparci della RoHSII?

No, almeno non ancora. Uno dei principi chiave della legislazione europea è che l’applicazione delle norme comunitarie non deve compromettere la crescita e lo sviluppo, quindi siamo fiduciosi che la normativa RoHSII non sarà applicata a casaccio.

Le esenzioni RoHSII sono in vigore per le lampade ad arco di mercurio a bassa, media e alta pressione, che verranno gradualmente eliminate a partire da aprile 2015, man mano che saranno disponibili tecnologie sostitutive adeguate.

Il regolamento esenta anche gli “impianti fissi su larga scala”, che definisce come “una combinazione su larga scala di diversi tipi di apparecchi … assemblati e installati da professionisti, destinati a essere utilizzati in modo permanente in un luogo predefinito e dedicato”.

Quindi, anche senza le esenzioni, molte aziende tipografiche, ad esempio quelle che hanno grandi lastre piane, non rientrano nel campo di applicazione della RoHSII e, secondo il nostro contatto con l’Unione Europea, una macchina da stampa “può avere lampade ad arco di mercurio sostitutive anche in futuro, fino alla fine del suo ciclo di vita”.

L’avvento della polimerizzazione a LED, che rappresenta un’alternativa alla tecnologia ad arco di mercurio, ha ampliato la gamma di macchine disponibili per la stampa di progetti di grande formato.

Sono in grado di soddisfare un’ampia gamma di requisiti in termini di prestazioni e di costi e di modelli economici diversi per i produttori, gli stampatori e i loro clienti. La scelta è una questione di corrispondenza tra i requisiti di prestazioni e qualità e gli investimenti nelle applicazioni.

Le aspettative di produzione, così come la tecnologia, determinano l’adozione del LED e la velocità con cui sostituirà la polimerizzazione ad arco di mercurio.

Ma è solo questione di tempo prima che la tecnologia LED possa eguagliare le prestazioni della polimerizzazione ad arco di mercurio. Quando raggiungeremo quel punto, la tecnologia LED non sarà più praticabile, ma questo punto è ancora lontano nel tempo.