Neste artigo dedicado às novas tecnologias de cura UV, são apresentadas as vantagens da cura LED, comparativamente à cura UV tradicional.

Um dos inconvenientes das lâmpadas tradicionais de arco UV está relacionado com o facto de conterem uma pequena quantidade de mercúrio. Quando se quebram, exigem cuidados especiais que assegurem a eliminação segura do mercúrio.

led

Por outro lado, uma vez que as lâmpadas UV emitem comprimentos de onda na região UV abaixo de 28 nm, produzem ozono, o que exige a implementação de um sistema que elimine o ozono da gráfica, transportando- o para o exterior. A acrescentar a tudo isso, para que permaneçam acesas, devem manter uma intensidade mínima de luz. A redução da energia abaixo deste mínimo leva a que a lâmpada não produza luz.

É também necessário um determinado tempo para que as lâmpadas UV atinjam a potência plena e, caso se desliguem, têm que arrefecer antes de se voltarem a ligar. No processo de impressão, durante a cura, é gerada uma elevada quantidade de calor que pode distorcer os substratos não porosos, o que pode causar falhas no registo, ou formar ondas ou gretas no papel ou cartão.

Para combater o calor são utilizados filtros dicroicos (utilizados para eliminar a energia IR), refrigeração de água e arrefecimento por ar, mas no melhor dos casos apenas conseguem eliminar cerca de 50% do calor gerado.

A acrescentar a tudo isto, para a refrigeração por água e por ar para as lâmpadas UV, para além de uma saída de gases que elimine o ozono, são necessários elementos volumosos, o que limita as opções de colocação.

As lâmpadas UV são muito ineficientes, uma vez que, por norma, aproveitam menos de 15% da energia utilizada.

Por último, as lâmpadas UV degradamse continuamente durante a vida útil, geralmente inferior a 1.000 horas, o que significa que a potência da cura UV pode ser uma variável problemática de tratar durante o ciclo de produção. Uma das tecnologias a ter em conta para reduzir os inconvenientes do UV é a cura por LED.

USOS COMERCIAIS

Um dos usos comerciais mais antigos da alta potência UV-LED foi feito pela área dental, para a secagem de adesivos e de massas dentais, reduzindo assim o tempo que o paciente tinha que passar na cadeira do dentista à espera que o trabalho fosse concluído. O tamanho pequeno e compacto do LED permite identificar a área que necessita de atenção. Era apenas uma questão de tempo até que o LED entrasse no mercado das artes gráficas e trouxesse as suas vantagens às gráficas.

ENERGIA E COMPRIMENTO DE ONDA

As lâmpadas UV-LED apresentam uma variedade de tamanhos, de energia e comprimentos de onda. O espectro de saída dos LEDs é monocromático. As suas saídas estendem-se do espectro de 40nm até ao máximo de 365, 385 ou 395 nm. (Outros LEDs UV foram feitos para 350, 405, 210, 250, 275 ou 290 nm ). A maioria das categorias de saídas especiais são direcionadas aplicações específicas, nomeadamente a purificação de água.

Em regra geral, como o espectro da saída é reduzido, também a intensidade máxima da lâmpada é inferior. Uma lâmpada de 365 nm conta com uma potência máxima de 2 W/cm2, enquanto que a lâmpada de 395 nm conta com uma potência máxima de 10 a 16 W/cm2. Uma lâmpada UV tradicional conta com um espectro de saída que abarca 190 – 800nm. Através deste espectro uma lâmpada de 300 watt daria cerca de 1.650 mW/cm² sobre a superfície da impressão.

Pelo contrário, com a lâmpada LED, andaria nos 500 mW/cm² na superfície de impressão. (Os dados baseiam-se na unidade de testes de laboratório, utilizando uma lâmpada UV standard tradicional de 300 watt por polegada a 10 cm (4 polegadas) da zona de cura e uma lâmpada UV-LED 12W por cm² situada a 10 cm (4 polegadas ) da zona de secagem. Para as medições foi utilizado um EIT UV Power Puck II.

FOTOINICIADOR

No desenvolvimento de tintas e revestimentos que curam com lâmpadas LED, o fotoiniciador deve utilizar a energia da lâmpada entre 395 a 410nm. Atualmente, existem poucos fotoiniciadores com absorção dentro destes comprimentos de onda, o que afeta a sua eficácia e custo. Apesar de o fotoiniciador absorver nesta zona, os picos principais de absorção são geralmente compostos por menos de 395 nm e por isso a eficácia do fotoiniciador para absorver toda a luz disponível em 395 nm é diminuída.

Por esse motivo, a utilização de lâmpadas LED para aplicações de baixa migração não é recomendável.

FATORES FAVORÁVEIS

As lâmpadas LED contam ainda com outras características que as tornam mais desejáveis do que as lâmpadas UV tradicionais:

  1. Devido ao facto de o comprimento de onda da luz produzida pelo LED não se encontrar na zona de 280 nm ou menos, estas lâmpadas não produzem ozono, eliminando a necessidade de evacuação ao exterior. As lâmpadas UV tradicionais exigem a eliminação do ozono.
  2. As lâmpadas LED funcionam a temperaturas mais baixas do que lâmpadas UV tradicionais porque a pouca largura de banda do UV-LED não alcança a classe espectral que produz calor do IR (infravermelho), havendo mais oportunidades de os designers de lâmpadas UV-LED de eliminar o calor produzido na parte posterior das matrizes do LED. Uma lâmpada LED no total produz 60°C de calor enquanto que as lâmpadas de mercúrio podem produzir calor acima dos 300°C, para eliminar o calor gerado por estas lâmpadas exige ou grandes quantidades de ar refrigerado ou água.
  3. As lâmpadas LED são instantâneas a acender e a apagar devido à natureza das suas características semicondutoras. As lâmpadas normais de cura UV requerem tempo para atingir a intensidade de saída do trabalho. Se as lâmpadas se apagam quando se encontram em funcionamento, precisam de arrefecer antes de se voltar a ligar. Para evitar isto, os fabricantes de lâmpadas desenvolveram a utilização de obturadores mecânicos, por vezes sofisticados, outras propensas a falhas com vista a reduzir o tempo entre o arranque e a paragem.
  4. Devido à evacuação de gases, refrigeração e obturadores, as lâmpadas UV tradicionais ocupam muito espaço. As lâmpadas LED não requerem a extração de ozono. Necessitam de água, ou refrigeração por ar, para arrefecer os LEDS que são acionados a elevadas potências, mas como as temperaturas são mais baixas, a quantidade é mínima. Não necessitam de obturadores uma vez que o LED se acende e apaga instantaneamente. Por isso o tamanho das lâmpadas LED é muito mais pequeno do que o de uma lâmpada UV de mercúrio.
  5. As lâmpadas LED têm uma vida útil muito maior do que as lâmpadas de arco UV normais e lâmpadas H-UV. As lâmpadas LED têm uma vida útil acima das 20.000 horas, enquanto que a lâmpada de arco UV tem normalmente entre mil e 2000 horas, e as lâmpadas H-UV apenas cerca de 700 horas.
  6. As lâmpadas LED não contêm mercúrio, enquanto que uma lâmpada UV tradicional conta com uma pequena quantidade de mercúrio que deve ser devidamente eliminada.
  7. A manutenção de lâmpadas LED também é mínima comparativamente a lâmpadas de cura UV tradicionais. Uma lâmpada UV tradicional precisa de ser trocada a cada 700 -1000 horas e os refletores necessitam de limpeza quando as lâmpadas são trocadas.

FATORES DESFAVORÁVEIS

Há alguns inconvenientes com a tecnologia de lâmpadas LED.

  1. Devido à limitada quantidade de fotoiniciadores disponíveis, a cura LED de vernizes e revestimentos é cada vez mais difícil. Os fotoiniciadores utilizados para curar estes produtos tendem a mudar para cor amarela quando se curam.
  2. A escolha de matérias-primas que se podem utilizar para os LED é limitada e devido a isso o preço das tintas é mais elevado do que as tintas secas por UV tradicional.
  3. Atualmente, as lâmpadas LED custam quase o dobro de uma lâmpada UV tradicional com design de alta qualidade, necessário para a impressão offset de folha. O preço de um secador LED de 40 polegadas ronda os 140 mil dólares enquanto que o preço de uma lâmpada de arco seria de 70 mil dólares. Já se encontram disponíveis tintas de cura mais rápida para lâmpadas de UV-LED e podem ser necessárias menos lâmpadas LED para o processo de cura comparativamente com os sistemas tradicionais da lâmpada UV.