Smithers Pira identifica i principali sviluppi tecnologici in materia di radiazioni che stanno incrementando la produttività del mercato della stampa con polimerizzazione a raggiera.

Secondo The Future of Radiation Curing Print Markets to 2022 (Il futuro dei mercati della stampa a polimerizzazione radiante fino al 2022)la stampa prodotta con inchiostri e vernici a polimerizzazione radiante (UV e a fascio di elettroni) nel 2017 ha totalizzato circa 1,38 trilioni di stampe A4, per un valore di 63,4 miliardi di dollari. Il mercato sta crescendo di circa il 2-3% all’anno in termini di tonnellate.

Con i ricavi degli inchiostri che crescono più rapidamente rispetto al mercato generale della grafica e dell’imballaggio, gli utenti stanno sfruttando l’essiccazione istantanea per migliorare l’efficienza della produzione e sfruttare le proprietà decorative e funzionali degli inchiostri e dei rivestimenti. La polimerizzazione per irraggiamento non solo consente di risparmiare tempo grazie all’essiccazione istantanea, ma anche di ottenere diverse efficienze in un processo produttivo più ampio.

Mentre i volumi di stampa nel settore della grafica in generale diminuiscono del 3,0% all’anno tra il 2012 e il 2022, i segmenti di stampa con polimerizzazione a radiazione e il mercato dell’imballaggio, ancora in forte espansione, sono destinati ad aumentare la quota di mercato. Il volume della radiopolimerizzazione crescerà del 25,0% in termini di volume e del 33,6% in termini di valore in questo periodo.

Smithers Pira identifica i principali sviluppi nelle tecnologie di formulazione e polimerizzazione di inchiostri e vernici che sono alla base di questa espansione.

Polimerizzazione UV a bassa energia

I metodi di essiccazione UV stanno cambiando. Nel 2017 la maggior parte dell’essiccazione a raggi ultravioletti viene ancora effettuata con lampade al quarzo a vapori di mercurio, che però richiedono tempo per riscaldarsi e presentano potenziali rischi per la salute e l’ambiente alla fine del loro ciclo di vita.

Queste limitazioni amplificano i vantaggi della polimerizzazione a basso consumo energetico. Questo sistema di polimerizzazione è stato progettato per asciugare la stampa utilizzando molta meno energia rispetto alle tradizionali lampade a vapori di mercurio, con un’unica lampada drogata di mercurio.

Il sistema utilizza inchiostri speciali che hanno un prezzo superiore rispetto agli inchiostri e alle vernici tradizionali a polimerizzazione UV. Queste lampade non emettono le lunghezze d’onda UV più corte che generano ozono, eliminando la necessità di estrarre l’ozono. Producono meno calore di scarto, quindi richiedono meno raffreddamento, riducendo ulteriormente il consumo energetico.

Questa tecnologia viene ora adottata in Nord America e in Europa. La polimerizzazione a basso consumo energetico può essere utilizzata su presse per il perfezionamento con due lampade per l’asciugatura di ciascun lato e Komori ha macchine da stampa a bobina commerciali che utilizzano la tecnologia H-UV al posto del forno ad aria calda, riducendo così l’ingombro della macchina da stampa, un aspetto importante nel suo mercato nazionale, il Giappone, dove il costo molto elevato degli immobili rende il risparmio di spazio potenzialmente un vantaggio economico significativo.

Polimerizzazione LED UV

La polimerizzazione a LED UV utilizza diodi a emissione luminosa che emettono una banda stretta di raggi UV, fornendo un picco di energia UV, che fornisce un’ampia distribuzione di output in tutto lo spettro, compresi il visibile e l’infrarosso.

La polimerizzazione a LED offre una quantità di energia ancora inferiore rispetto ai sistemi UV a basso consumo di lampadine a mercurio e un’accensione istantanea, che può ridurre ulteriormente i tempi di inattività necessari per attendere che le lampade raggiungano la piena potenza, oltre a garantire un notevole risparmio energetico grazie alla sincronizzazione della polimerizzazione con la stesura dell’inchiostro. L’inconveniente è la disponibilità limitata di inchiostri adatti e l’elevato sovrapprezzo attualmente associato ad essi.

La gamma di LED UV disponibili in commercio è in continua crescita, e fa ombra all’uso dei LED nelle installazioni di illuminazione generale. Gli stampatori che già utilizzano i LED UV dichiarano un consumo energetico inferiore del 70% rispetto ai sistemi UV tradizionali. Un’altra attrattiva dei sistemi UV LED è la brillantezza dei colori, dovuta al contenuto di pigmenti più elevato.

In alcuni paesi europei i LED UV stanno superando le applicazioni di nicchia per entrare in segmenti con volumi più elevati, come la stampa a foglio, dove la tecnologia ha il vantaggio di poter fornire un’elevata resistenza del colore.

Polimerizzazione a fascio di elettroni

La polimerizzazione a fascio di elettroni utilizza un fascio di elettroni ad alta potenza per avviare la reazione di polimerizzazione a radicali liberi. Una cortina di elettroni accelerati viene emessa verso la superficie stampata, in una camera evacuata. Gli elettroni energetici passano attraverso una finestra di titanio verso l’inchiostro bagnato, l’energia viene assorbita dallo strato di inchiostro e il processo di polimerizzazione ha luogo.

Il vantaggio di questa tecnologia è la penetrazione degli elettroni nel corpo del film di inchiostro, anziché solo in superficie, garantendo una buona polimerizzazione. È molto utilizzata nelle Americhe sulle macchine da stampa a bobina larga, ma meno in Europa.

Sono in corso sviluppi per ampliarne l’uso attraverso unità di polimerizzazione EB più piccole e a basso costo, anche per i primi processi a foglio, e la tecnologia degli inchiostri per ampliarne l’uso sulle macchine da stampa flessografiche e rotocalco. La percentuale del fascio di elettroni nella polimerizzazione con radiazioni rimane bassa, pari ad appena il 4-5% nel 2017, la maggior parte in Nord America e meno altrove.

Inchiostri e rivestimenti a bassa migrazione

Poiché la polimerizzazione con radiazioni è ampiamente utilizzata nel settore alimentare, farmaceutico e del tabacco, è importante che nessun componente possa migrare dalla stampa al prodotto e causare effetti organolettici. Questo aspetto è particolarmente importante per le confezioni di tabacco, dove i criteri di assenza di odori e di migrazione sono determinati dal fatto che il tabacco è igroscopico.

L’odore e il cattivo odore sono problemi potenziali per tutti i trasformatori. I produttori di inchiostri stanno formulando inchiostri a bassa migrazione utilizzando componenti selezionati, che dovrebbero garantire che la migrazione dalla pellicola di inchiostro da stampa risultante rientri nei limiti di migrazione accettati.

I formulatori di inchiostri possono scegliere i componenti dalla gamma nota di ingredienti approvati, oppure scegliere le nuove classi di materiali che stanno diventando disponibili e che offrono un potenziale di contaminazione intrinsecamente inferiore. Questo problema è stato affrontato grazie alla nuova legislazione annunciata nel 2017 nell’UE e in altri mercati come il Giappone.

Inchiostri ibridi

Diversi produttori di inchiostri stanno esplorando nuovi metodi di formulazione per ampliare la gamma di applicazioni degli inchiostri UV e a fascio elettronico e per migliorarne le prestazioni sulla stampa.

Nell’imballaggio flessibile sulle comuni macchine da stampa flessografiche lo spazio per l’asciugatura intermedia è limitato e i produttori di inchiostri stanno sviluppando inchiostri a polimerizzazione UV ed EB con acqua o solventi. Questi agiscono come diluenti e in fase di stampa si verifica un grado di evaporazione che consente di migliorare l’intrappolamento bagnato su bagnato.

Ci sono sviluppi nella stampa rotocalco a fascio di elettroni a base di acqua, ad esempio IdeOn di Amgraph Packaging nel Connecticut utilizza l’acqua come diluente per gli inchiostri rotocalco polimerizzabili a fascio di elettroni.

Un vantaggio significativo di questi inchiostri ibridi è che non sono classificati come materiali pericolosi, come invece lo sono i tradizionali inchiostri e rivestimenti UV solidi al 100%. Ciò significa che i produttori non devono applicare un’etichetta di sostanze chimiche pericolose sulla confezione e che possono essere trasportati alla rinfusa, mentre un inchiostro UV classificato come pericoloso non può essere trasportato in un contenitore di dimensioni superiori ai 25 litri.

Il futuro dei mercati della stampa con polimerizzazione a radiazione fino al 2022 fornisce dimensioni di mercato quantitative per le principali tecnologie di polimerizzazione a radiazione a livello globale, prevedendo i mercati fino al 2022 per polimerizzazione, metodo di stampa e applicazione finale. Per maggiori informazioni, scarica la brochure qui.

FESPA Global Print Expo presenterà la rivoluzionaria tecnologia di polimerizzazione UV LED

FESPA ha sottolineato il suo impegno nei confronti del mercato industriale e ha dichiarato che si tratta di un’area di business in crescita nel mercato della stampa di grande formato.

Vieni a vedere le ultime stampanti UV-LED in azione e a ritirare alcuni campioni a FESPA Global Print Expoche si terrà dal 15 al 18 maggio presso la Messe Berlin in Germania.

Per registrarti all’evento, visualizzare la planimetria aggiornata e saperne di più sulle varie iniziative speciali che si svolgeranno a FESPA 2018, clicca qui per visitare il sito ufficiale dell’evento.