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UV LED: facciamo il punto

altScritto da Marco F. Picasso

Soprattutto nella stampa digitale inkjet è un proliferare di UV LED. Ma è tutto oro? A che punto è la tecnologia per l'imballaggio alimentare?

Una delle aziende più quotate nella ricerca e fabbricazione di sistemi di essiccazione UV di inchiostri e vernici, la IST Metz ha invitto un ristretto gruppo di giornalisti tecnici per illustrare i risultati più recenti nel campo del trattamento UV, sia con le tradizionali lampade, sia con la tecnologia LED ormai abbastanza diffusa, soprattutto nella stampa digitale.

Test sugli inchiostri nei laboratori SiegwerkPreparati per domani

Con lo slogan "Prepared for tomorrow" Dirk Jägers, CEO della società ospite ha dato il benvenuto ai giornalisti presentando gli sviluppi aziendali la cui espansione territoriale con filiali dagli Usa alla Cina, dalla Tailandia alla Francia e anche in Italia, testimonia il successo di quasi 40 anni di attività con 500 persone e un forte impegno nella ricerca anche in collaborazione con Università. Oltre a essere all'avanguardia nello studio e fabbricazione di lampade e riflettori UV a basso consumo e alta efficacia, dal 2011 si occupa di tecnologia LED in parallelo tra la partnership con la britannica Integration Technology Ltd. (ITL) e i propri laboratori di Nürtingen di cui l'UV Transfer Center (UVTC) è il punto focale per la sperimentazione con produzione reale.

Sull'efficienza dei sistemi IST ha parlato Joachim Hildebrandt, che ha descritto la nuova generazione MBS-6 UV. Questi sistemi di lampade e riflettori, nati nel 2005, sono oggi in grado di fornire energia equivalente a una lampada da 200 W/cm con una lampada da 120 W/cm, con il rendimento più elevato in assoluto sul mercato.

Il risparmio medio del costo di energia (costo medio europeo) per uno stampatore a banda stretta è stato valutato mediamente in 10.300 Euro. Questo risultato è dovuto anche ai nuovi riflettori URS Duo che utilizzano i cosiddetti specchi freddi realizzati con più di 60 strati di ossidi metallici differenti.

Sono poi stati descritti e mostrati tutti i vantaggi operativi che consentono ai sistemi UV della IST di una consistente riduzione degli spazi e una facile sostituzione.

UV LED: quale futuro?

Ma il centro dell'attenzione era rivolto ai sistemi emergenti UV LED illustrati da Jason Smith, di Integration Technology e da Stefan Feil responsabile dell'UVTC alla IST METZ, mentre da Peter Plöhn di Chromos Deutschland, produttore di etichette e packaging flessibile ha offerto la sua testimonianza di stampatore. Marc Lavor, Siegwerk, ha parlato dell'evoluzione degli inchiostri per la tecnologia LED.

La tecnologia LED UV prima o poi sarà certamente un punto fermo per le rotative a banda stretta, ma resta da vedere quando si potrà veramente fare affidamento ai LED anziché alle lampade. Già al Labelexpo Europe 2013 abbiamo potuto vedere una miriade di stand che presentavano la propria tecnologia UV LED puntando soprattutto sugli aspetti economici, ma le cose non sono ancora così semplici.

Al momento in alcuni segmenti di mercato UV LED ha avuto successo: parliamo di stampa inkjet di grande formato e di verniciatura 3D, ma recentemente anche nei moduli di stampa inkjet sulle rotative flexo per etichette. Tuttavia, l'applicazione degli UV LED sulle rotative flexo o offset non ha dato ancora quei risultati che erano stati annunciati.

sarà facile sostituire le lampade con i sistemi UV LEDQuesto è un dilemma per quelle aziende di stampa che stanno prendendo in considerazione se affidarsi alle tradizionali lampade UV o se affidarsi all'emergente UV LED. Come dire: andiamo sul sicuro anche se ci costa più in consumi energetici o tentiamo la nuova strada?

Quindi si può dire che chi si focalizza sulla nuova tecnologia troppo presto corre il rischio di non ottenere quei risultati sperati. Secondo IST Mets sarebbe saggio applicare il concetto "LED-prepared", essere attenti e pronti per non farsi cogliere impreparati al momento giusto (questo concetto è condiviso da alcuni produttori di macchina da stampa e in particolare da KBA).

Al momento IST ha sviluppato un sistema UV classico che è già adatto all'uso della tecnologia UV LED. Questo si basa sulla famiglia di prodotti MBS®-6 di cui si accennava sopra. Il prototipo era esposto al Labelexpo. In pratica, resta la struttura del sistema e, quando sarà il momento, si potrà sostituire solo la lampada con il LED, sistemare le nuove connessioni e il modulo UV LED sarà operativo. Lo stesso raffreddamento ad acqua usato per le lampade potrà essere utilizzato per l'unità LED. Per quelle installazioni senza raffreddamento ad acqua,questo può essere inserito in retrofit o in alternativa usare un sistema di raffreddamento ad aria. Per il resto, l'erogazione dell'energia e i sistemi di controllo sono gli stessi perché si basano sulle apparecchiature standard del MBS®-6.

Molte delle soluzioni presentate al Labelexpo sono state progettate in collaborazione con singoli produttori di rotative, ma questo può rendere più difficile l'applicazione pratica se non si resta legati a un unico fornitore, sostengono i tecnici della IST Metz .

Con il concetto LED-prepared per gli utilizzatori sarà anche possibile mantenere entrambe le opzioni da scegliere in funzione del lavoro e dei supporti o degli inchiostri e avranno la libertà di passare all'UV LED su qualsiasi impianto di stampa liberi di affidarsi alle macchine che preferiscono.

Comunque, per restare al passo con l'evoluzione, IST Metz ha già messo a punto una varietà di varietà di differenti sistemi LED UV per diverse applicazioni. Nei test condotti su banda stretta e su macchine offset si sono raggiunte soddisfacentemente velocità di 200 m/min e la tecnologia è promettente per dare buoni risultati anche per le future macchine per etichette e packaging flessibile. Una pubblicazione (in inglese e tedesco) esauriente sulla tecnologia LED UV della IST Metz può essere scaricata qui: Mistery LED UV.

Un problema che tutti i produttori hanno già affrontato anche ottenendo alcuni successi. Ma occorre essere consapevoli della differenza sostanziale che corre tra lampade UV e UV LED.

Come si vede bene nel diagramma qui a destra, le lampade UV hanno radiazioni che coprono una certa gamma di lunghezze d'onda. Il LED invece - rappresentato nel grafico dalla linea rossa - essendo per sua natura basato su un raggio laser, ha una lunghezza d'onda ben definita.

Però i catalizzatori per l'essiccazione degli inchiostri e delle vernici non sono tutti uguali e reagiscono quindi a specifiche lunghezze d'onda che possono variare anche di parecchi nanometri. Se si volesse quindi polimerizzare con sicurezza si dovrebbero utilizzare LED diversi con lunghezze d'onda specifiche per ciascun tipo di inchiostro o fotoiniziatore. Il che risulterebbe oltre che dispendioso anche di difficile applicazione.

Per questo motivo i produttori di inchiostri si sforzano di formulare prodotti con fotoiniziatori specifici per le singole apparecchiature UV LED e questo comporta una gamma di sistemi UV LED diversi a seconda delle applicazioni.

Sentiamo in proposito il parere di Siegwerk.

La tecnologia LED prende forma da diodi che emettono luce (fotoni) in una specifica lunghezza d'onda (light emitting diods), basati su elementi semi-conduttori. Questi convertono l'elettricità direttamente in luce coprendo uno spettro che può variare dagli IR agli UVA. La lunghezza d'onda delle radiazione da un diodo LED dipende dal materiale usato per il componente elettronico semiconduttore: l'esatta scelta dei semiconduttori determina dunque la lunghezza d'onda dell'emissione di picco dei fotoni, l'efficienza nella conversione elettro-ottica e quindi l'intensità luminosa in uscita. Questi semiconduttori possono essere arseniuro di gallio, fosfuro di gallio, fosfuro arseniuro di gallio, carburo di silicio e nitruro di gallio e indio, e ciascuno di loro emette una propria lunghezza d'onda. Ciascun LED può quindi irradiare luce in una gamma spettrale limitata e non può generare direttamente luce bianca (cioè luce composta). In pratica la luce emessa del LED è solo o rossa, o verde o blu (che mischiate danno la luce bianca), oppure si inserisce l'UV LED in uno strato illuminante che converte la lunghezza d'onda in luce bianca. Di conseguenza la nicchia di mercato delle applicazioni grafiche può beneficiare del grande interesse per i LED a luce bianca. Tuttavia resta il fatto che solo una ristretta gamma di lunghezze d'onda è disponibile per la tecnologia LED e quindi inchiostri e vernici devono adattarsi con precisione a questo limite.

Per questa ragione tutti i produttori di inchiostri da stampa lavorano sodo per sviluppare sistemi che siano adatti alle esigenze degli stampatori.

Alcuni sostengono di essere già pronti e di avere inchiostri e vernici che soddisfano le richieste dei LED UV, altri stanno ancora testando queste possibilità e se anche la fase sperimentale è in stato avanzato, manca una abbondante esperienza che dia la certezza dei risultati, specialmente nel campo dell'industria dell'imballaggio alimentare.

In sostanza i produttori di inchiostri stanno lavorando e sono pressoché pronti almeno dal punto di vista teorico. Resta da vedere come affrontano il problema i costruttori di macchine da stampa che stanno guardando con interesse a questa tecnologia LED UV ma i prodotti realmente sì pronti per il mercato costituiscono ancora un'eccezione alla regola. L'ostacolo maggiore a momento nel campo del packaging resta la bassa migrazione, le cui formulazioni al momento non sono del tutto soddisfacenti.

www.metaprintart.info

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