Qu'est-ce que le séchage UV ?
Le séchage UV est un procédé photochimique à grande vitesse, sans solvant, qui utilise la lumière ultraviolette (UV) électronique à haute intensité pour transformer les encres, les revêtements, les adhésifs ou d'autres substances photoréactives par polymérisation en un solide instantanément fixé sur place. Le "séchage", en revanche, solidifie la chimie par évaporation, oxydation ou absorption. Avec le durcissement UV, les substances durcies adhèrent solidement au substrat sur lequel elles ont été appliquées, avec une profondeur de durcissement adéquate sans être collantes, poisseuses ou écaillées.
Quels sont les types de séchage UV ?
Les types de séchage UV comprennent le séchage par points, le séchage par inondation, le séchage manuel et le séchage par convoyeur. Les systèmes de séchage UV utilisent une variété de lampes comme sources de lumière UV : les lampes à arc à base de mercure qui génèrent une lumière UV à large spectre et les diodes électroluminescentes (DEL) qui n'émettent que de l'énergie UVA. Les LED UVC sont une option, mais leur puissance de sortie et leur efficacité sont beaucoup plus faibles.
Qu'est-ce que le LED UV ?
La diode électroluminescente (DEL) est un dispositif semi-conducteur qui émet de la lumière lorsqu'il est traversé par un courant. Lorsqu'elle est adaptée au spectre UV, la technologie LED peut être utilisée efficacement pour le séchage. Pour en savoir plus sur le séchage UV par LED, cliquez ici.
En quoi les UV LED sont-ils différents des UV traditionnels ?
Les lampes à arc au mercure (type HG) constituent l'équipement d'origine pour le séchage UV et sont largement déployées comme solutions pour l'impression et d'autres processus de fabrication industrielle . Bien qu'elles fonctionnent bien, elles ont leurs inconvénients. Le plus important est qu'elles créent une chaleur importante et consomment une grande quantité d'énergie. Elles produisent également de l'ozone, ce qui nécessite des systèmes d'évacuation pour maintenir la qualité de l'air. Les ampoules à arc au mercure doivent être éliminées à un coût et sous contrôle réglementaire et ont un impact environnemental à long terme. Une lampe UV à arc au mercure, ou ampoule, dure généralement environ 1 500 heures.
Le séchage UV à base de LED offre tous les avantages du séchage UV traditionnel tout en apportant des solutions à de nombreux problèmes rencontrés avec le séchage par thermofixation. Il s'agit notamment de la mise en marche et de l'arrêt instantanés, du séchage et du durcissement rapides et uniformes, de la faible émission de chaleur et de la faible consommation d'énergie. De plus, le facteur de forme réduit des LED UV les rend idéales pour être intégrées dans des processus ou des machines ayant peu d'espace disponible. Les LED ont une durée de vie moyenne d'environ 20 000 heures.
Quels sont les avantages des LED UV ?
Allumage/extinction instantané(e), séchage/polymérisation rapide et uniforme, faible émission de chaleur, faible consommation d'énergie et petit facteur de forme.
Quels sont les inconvénients des LED UV ?
Intensité d'irradiation limitée, ne peut pas émettre de lumière UV à ondes courtes, et distances d'irradiation plus courtes entre le logement de la lampe et le substrat.
Les lampes UV à DEL chauffent-elles ?
Non. La température de surface des lampes LED UV est de 50°C à 60°C (122°F à 140°F), alors que les lampes au mercure ont des températures de surface dépassant 398°C (750°F). La faible température de fonctionnement des lampes UV à DEL évite d'endommager les produits sensibles à la chaleur pendant le processus de séchage.
Quelle est la durée de vie des lampes UV à LED ?
Les lampes UV à LED ont une durée de vie moyenne d'environ 20 000 heures, soit 10 fois plus que les lampes de séchage UV à arc, qui ont une durée de vie moyenne de 1 000 à 2 000 heures, ce qui permet d'augmenter le temps de fonctionnement et de réduire la maintenance et le remplacement des ampoules.
Quelles sont les plus grandes tendances dans le domaine de la polymérisation par LED ?
Nous voyons ce phénomène se produire dans le secteur de l'impression offset sur rotative. Voir la vidéo ci-dessous pour plus d'informations.
Que se passe-t-il après 20 000 heures de fonctionnement ?
La lampe continuera à fonctionner, avec une émission d'énergie plus faible au fur et à mesure que les ampoules LED individuelles vieillissent. Cela ne signifie pas que la lampe doit être remplacée immédiatement ; il est plutôt possible de régler la lampe à une intensité plus élevée pour compenser la perte d'énergie.
Quelles sont les applications des LED UV dans l'industrie de l'impression ?
L'industrie de l'imprimerie a été l'une des premières à adopter le séchage UV HG puis le séchage UV LED pour les encres et les vernis. Cela était particulièrement vrai pour les imprimantes offset à feuilles et les imprimantes flexo à bande étroite. Le séchage UV LED devient de plus en plus standard pour les presses numériques à jet d'encre et les presses offset à bobines. Les imprimeurs sont de plus en plus nombreux à adapter les lignes de production dotées de systèmes de séchage UV existants au séchage UV LED.
La majorité des imprimantes à jet d'encre à séchage UV sur le marché utilisent le séchage par LED comme technologie de séchage par défaut, car elle a progressé pour garantir un séchage plus rapide et une impression de haute qualité, ainsi qu'un meilleur rendement de production.
Pour les presses flexographiques, la capacité du séchage LED UV à des températures plus basses est largement adoptée comme un changement de jeu pour l'impression sur des films plus fins et une gamme plus large d'étiquettes. Le séchage LED UV à jet d'encre domine le marché des graphiques grand format, principalement en raison de la possibilité d'imprimer sur des substrats spéciaux, et la plupart des presses à laize étroite sont également vendues avec le séchage LED UV.
Quelles sont les applications des LED UV en dehors de l'industrie de l'impression ?
La lumière UV LED s'est imposée dans la fabrication industrielle comme le procédé privilégié pour polymériser instantanément les adhésifs, les revêtements et les finitions réagissant à la lumière UV afin d'obtenir un collage, une étanchéité, un revêtement et une finition de qualité supérieure sur des substrats de toutes sortes. Ses applications incluent l'électronique, les produits médicaux, les pièces automobiles et plastiques, les batteries EV, l'alimentation et les boissons, les meubles en bois, les produits de construction, l'aéronautique/aérospatiale, et la sécurité/les germicides sur les lieux de travail, les canettes en aluminium, et bien d'autres encore. Pour en savoir plus sur les cas d'utilisation industrielle, cliquez ici.
Les LED UV sont-elles respectueuses de l'environnement ?
Les lampes LED UV nécessitent des adhésifs et des encres spécialement formulés, exempts de solvants. Le séchage LED UV élimine donc la libération de COV (composés organiques volatils), ce qui minimise leur impact sur l'environnement, tout en réduisant les quantités de matériaux utilisés et de déchets produits.
Comme les lampes LED UV émettent de l'énergie UVA, elles ne génèrent pas d'ozone, un sous-produit de nombreux procédés de séchage d'imprimés qui doit être évacué de la zone de travail. Les lampes LED UV sont également exemptes de mercure, un métal toxique contenu dans les lampes UV à arc, ce qui élimine la nécessité de manipuler et d'éliminer en toute sécurité les ampoules à arc au mercure.
L'élimination de la chaleur, de l'ozone et du mercure dans les salles de presse grâce à l'utilisation d'UV à base de LED les rend plus sûres. L'UV à LED élimine également les coûts générés par les souffleries d'air de refroidissement et les systèmes d'extraction d'ozone ainsi que le bruit et l'odeur ambiants associés à d'autres systèmes, ce qui améliore encore l'environnement de travail.
Enfin, les LED consomment beaucoup moins d'énergie que les UV à l'arc et au mercure.
Comment les LED UV peuvent-elles accélérer la production ?
Les LED UV réagissent avec un mélange de photoamorceurs pour produire un durcissement instantané, éliminant le processus de séchage par rapport aux encres et adhésifs à base de solvant. Les documents imprimés peuvent sortir de la presse et passer immédiatement au massicotage, à la reliure ou à d'autres étapes de post-production.
Un avantage des têtes de lampes UV à LED est qu'elles s'allument et s'éteignent instantanément, de sorte qu'elles peuvent être allumées et être immédiatement prêtes à polymériser, contrairement aux lampes traditionnelles à arc qui restent allumées pendant toute la production et nécessitent une période de réchauffement initiale qui ralentit la production.
Comment les LED UV peuvent-elles économiser de l'énergie et des coûts ?
Les systèmes de séchage à LED consomment environ 65 % d'énergie en moins qu'un système UV à arc de mercure de taille similaire. La puissance requise pour faire fonctionner les LED est considérablement inférieure à celle nécessaire pour créer l'arc électrique dans une ampoule UV afin de produire suffisamment de chaleur pour vaporiser le mercure et créer de la lumière UV.
Outre l'augmentation de la vitesse et de la capacité de production, le processus d'allumage et d'extinction instantané des LED UV réduit considérablement la consommation d'énergie et la tension des lampes, qui sont inhérentes au séchage conventionnel des lampes UV au mercure "toujours allumées". Les LED UV n'ont pas non plus de pièces mobiles et éliminent le temps passé à entretenir d'autres pièces telles que les ballasts, les volets, les réflecteurs et les ventilateurs qui sont standard dans les lampes à arc.
Un autre avantage du séchage UV des LED est qu'il assure une sortie stable, contrairement aux ampoules à arc UV qui se dégradent avec le temps. Il n'est donc plus nécessaire de surveiller constamment et de changer les ampoules de manière préventive, ce qui permet d'améliorer le contrôle des processus et de la qualité.
En allant plus loin, les opérateurs ont la possibilité de programmer l'énergie UV exacte nécessaire pour répondre aux besoins changeants des procédés afin de réduire les déchets de produits, d'étendre les capacités de production et d'utiliser les lignes de production le plus efficacement possible. Il est également possible d'éteindre des modules individuels dans les installations à unités multiples pour économiser l'énergie sans ralentir la vitesse de production ni compromettre la qualité.
En outre, le séchage à basse température réduit la consommation d'électricité en éliminant le besoin de séchoirs dans les presses à encre conventionnelles, qui, en plus de leur consommation directe d'énergie dans le processus d'impression, contribuent à l'augmentation des coûts de refroidissement dans l'imprimerie. Les lampes UV à arc au mercure produisent des niveaux élevés de chaleur qui peuvent nécessiter l'utilisation de rouleaux refroidisseurs lors de l'utilisation de substrats en film. Ces rouleaux refroidis empêchent la chaleur de déformer le film, mais ils nécessitent un système de refroidissement de l'eau qui consomme de l'énergie.
Comment les démarrages et arrêts fréquents affectent-ils les lampes UV LED ?
Les démarrages et les arrêts fréquents ne réduisent pas la durée de vie des lampes UV à DEL. Au contraire, les opérateurs peuvent tirer parti des démarrages et des arrêts instantanés en éteignant les UV à DEL pendant les temps d'arrêt pour prolonger la durée de vie des lampes.
Comment les LED UV sont-elles alimentées ?
Les LED UV sont alimentées par du courant continu (CC).
Y a-t-il une différence entre les formulations UV LED et les formulations UV classiques ?
Les ingrédients des formulations UV classiques et UV LED sont très similaires. La principale différence réside dans les mélanges de photoamorceurs. Les formulations conventionnelles contiennent des mélanges qui amorcent le durcissement pour une large gamme de fréquences de lampes à mercure, alors que les LED émettent une fréquence spécifique et nécessitent donc un photoamorceur spécifique correspondant pour effectuer une réaction de durcissement. La longueur d'onde la plus courante pour l'encre d'imprimerie est de 385 nm.
Les LED UV peuvent-elles polymériser des objets en 3D ?
Oui, en plaçant les lampes dans différentes positions avec une dispersion d'énergie spécifique, les fabricants peuvent polymériser complètement des objets 3D de forme régulière et irrégulière en utilisant les LED UV. Les logements de lampe à LED dotés d'optiques qui augmentent la distance que la lumière UV peut parcourir sans chute brutale de l'intensité de pointe ou de la dose sont les mieux adaptés au durcissement des objets dimensionnels.
Quel type d'entretien les lampes UV à LED nécessitent-elles ?
Les lampes UV à LED nécessitent très peu d'entretien. Le nettoyage régulier de la fenêtre d'émission et des filtres à air est standard. La vérification périodique des matrices LED pour mesurer la production d'UV permettra aux opérateurs de presse de savoir quand il faut commencer à augmenter la puissance pour compenser la baisse de performance en fin de vie.