Le séchage UV par LED utilise une lumière ultraviolette (UV) électronique de haute intensité pour changer les encres, les revêtements, les adhésifs ou autres substances photoréactives par polymérisation en solides instantanément fixés en place. Le "séchage", en revanche, solidifie la chimie par évaporation ou par absorption.
D'un traitement plus froid et plus propre que celui obtenu avec les ampoules à arc de mercure courantes dans les procédés conventionnels, à une production plus rapide et plus régulière, des économies d'énergie et une empreinte écologique réduite, ses avantages sont nombreux et mesurables pour de nombreuses entités de fabrication et d'impression.
REGARDEZ LES ONDULATIONS DES LAMPES DE SÉCURITÉ DES LED AU MERCURE : les systèmes de séchage UV sont largement utilisés par les fabricants industriels dans l'imprimerie, l'automobile, les appareils médicaux, l'électronique et l'emballage. Ils sont également utilisés dans les applications de finition du bois, notamment pour le revêtement et le collage des assemblages, ainsi que pour l'étanchéité et la décoration par sérigraphie.
Cliquez ici pour voir les solutions de systèmes de séchage UV LED de Baldwin.
Table des matières :
Qu'est-ce que le séchage UV ?
Le séchage UV est un processus photochimique à basse température, à grande vitesse et sans solvant qui utilise la lumière ultraviolette (UV) électronique à haute intensité pour changer 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 ou par absorption. Idéalement, avec le séchage UV, les substances durcies adhèrent solidement au substrat sur lequel elles ont été appliquées, avec une profondeur de durcissement adéquate sans être collantes ou écailleuses.
Les types de séchage UV comprennent le séchage par points, le séchage par immersion, le séchage manuel et le séchage par convoyeur. Les systèmes de séchage UV utilisent une variété de lampes comme sources de lumière UV : des lampes à arc à base de mercure qui génèrent une lumière UV à large spectre ; et des diodes électroluminescentes (DEL) qui n'émettent que de l'énergie UVA. Si les LED UVC sont une option, la puissance et l'efficacité sont beaucoup plus faibles.
Les lampes à arc au mercure (type HG) ont longtemps été la norme prédominante dans le domaine du séchage UV et sont largement utilisées 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'échappement pour maintenir la qualité de l'air, et les ampoules à arc au mercure doivent être éliminées à un coût et sous contrôle réglementaire et ont un impact environnemental à long terme.
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 thermodurcissable. Parmi ces solutions, citons l'allumage et l'extinction instantanés, le séchage rapide et uniforme, la faible émission de chaleur et la faible consommation d'énergie. En outre, le facteur de forme réduite des LED UV les rend idéales pour être incorporées dans des processus ou des machines ayant peu d'espace disponible.
Un remède plus frais et plus propre
L'un des principaux avantages des systèmes de séchage UV à LED est la possibilité de contourner les risques liés à la chaleur et les coûts énergétiques du séchage à chaud, car ils ne génèrent pas de chaleur infrarouge et fonctionnent à des températures nettement plus basses que les lampes à arc de mercure traditionnelles.
La faible quantité de chaleur générée par les LED UV se dissipe à l'arrière du module, laissant le côté substrat plus froid. Cela permet d'imprimer sur une gamme beaucoup plus large de substrats sensibles à la chaleur que ce qui est possible avec les lampes à arc de mercure, y compris les films et les plastiques et autres matériaux qui n'absorbent pas les encres, sans distorsion ni dommage.
La suppression d'une étape intermédiaire de séchage est l'un des avantages les plus importants des systèmes de séchage UV. Pour les presses offset, le séchage UV élimine le besoin de poudre de séchage pour empêcher les feuilles de coller, ce qui réduit considérablement le nettoyage et la maintenance.
Un avantage de toutes les encres à séchage UV est qu'elles se placent sur le substrat plutôt que de le pénétrer comme le font la plupart des autres encres, ce qui réduit la quantité d'encre nécessaire pour créer une densité d'image équivalente à celle des encres conventionnelles. Cela est particulièrement avantageux sur les substrats non poreux, sur lesquels il est souhaitable d'utiliser moins d'encre pour contrôler la taille des points.
Avec le séchage UV à LED, des effets d'impression haut de gamme, comme le "drip-off", également appelé "strike through" (qui offre un contraste extrême, visible et tactile entre les zones brillantes et mates de la feuille), peuvent être obtenus par un procédé "mouillé sur mouillé". Il ouvre également la voie à d'autres développements dans ce domaine qui élargissent les applications créatives et les possibilités de l'impression.
En plus des avantages directs des températures plus fraîches, d'un durcissement plus rapide, d'une distorsion moindre du matériau due à la chaleur et de l'absence d'étape de séchage, l'UV LED réduit les temps de préparation et de mise en route des travaux, ce qui accélère les délais d'exécution et la capacité d'ouverture.
Respectueux de l'environnement
Les lampes UV à LED nécessitent des adhésifs et des encres spécialement formulés, qui sont exempts de solvants. Le séchage UV à LED élimine donc la libération de COV (composés organiques volatils), minimisant leur impact sur l'environnement, ainsi que les quantités réduites de matériaux utilisés et de déchets produits.
Comme les LED UV émettent de l'énergie UVA, les lampes ne génèrent pas d'ozone, qui est un sous-produit de nombreux processus de séchage d'impression, y compris les lampes UV à arc, qui doit être évacué de la zone de travail. Les lampes UV à LED sont également exemptes de mercure, un métal toxique contenu dans les lampes UV à arc, ce qui évite de devoir manipuler et 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.
Économies d'énergie et production plus rapide
Rendu d'un module de durcissement UV LED de haute puissance à double faisceau
Un autre avantage important des lampes UV à LED est qu'elles ne s'allument qu'en cas de besoin et sont immédiatement prêtes à durcir, contrairement aux lampes à arc traditionnelles qui restent allumées pendant toute la production et nécessitent une période de préchauffage initiale qui ralentit la production.
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.
La plupart des lampes UV à LED fonctionnent en moyenne 10 fois plus longtemps (10 000 à 20 000 heures de fonctionnement) que les lampes à séchage UV à arc, qui ont une durée de vie moyenne de 1 000 à 2 000 heures, ce qui permet de prolonger la durée de fonctionnement et de réduire les opérations de maintenance et de remplacement des ampoules.
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 électrique en éliminant le besoin de sécheurs avec les presses à encre conventionnelles, qui, outre leur consommation directe d'énergie dans le processus d'impression, contribuent à augmenter les coûts de refroidissement dans l'imprimerie.
Gagner du terrain dans l'imprimerie
En impression, le séchage UV par LED est de plus en plus courant dans les nouvelles presses numériques à jet d'encre, flexographiques et offset à feuilles, et les imprimeurs sont de plus en plus nombreux à adapter aux UV par LED les lignes de production qui disposent déjà de systèmes de séchage UV.
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 assurer un séchage plus rapide et une impression de haute qualité ainsi qu'un meilleur rendement de production.
Le séchage UV par LED est devenu prédominant dans les graphiques grand format et l'impression d'étiquettes par jet d'encre, depuis l'avènement de l'utilisation d'un petit chariot pour déplacer rapidement la lampe légère sur la largeur de l'imprimante afin de sécher les encres. Les lampes à arc au mercure ne permettent pas d'atteindre cet objectif en raison de leur poids plus élevé, de leur grande empreinte et de leurs mécanismes de refroidissement.
Pour les presses flexographiques, la capacité des LED UV à durcir à des températures plus fraîches est largement adoptée comme un changement de jeu pour l'impression de films plus fins et d'une plus large gamme de supports d'étiquettes. Le séchage UV LED à jet d'encre est le leader du marché des graphiques grand format, principalement en raison de sa capacité à imprimer sur des substrats spéciaux, et la majorité des presses à bande étroite sont également vendues avec le séchage UV LED.
Si l'investissement initial des systèmes LED peut être jusqu'à cinq fois supérieur au coût des systèmes de séchage UV à l'arc traditionnels, le coût total de possession sur la durée de vie peut être inférieur si l'on calcule le coût de fonctionnement plus faible et la durée de vie plus longue des lampes de séchage LED ainsi que les gains de processus et de productivité.
Le séchage UV par LED permet aux imprimeurs de produire et de finir plus de documents sur une seule presse, ce qui peut leur permettre de concentrer des volumes de production plus importants sur moins d'appareils.
L'histoire du séchage UV par LED
Les procédés de durcissement par ultraviolets (UV) ont été utilisés pour la première fois dans les années 1960 pour fixer les revêtements sur les meubles. L'utilisation de LED à semi-conducteurs pour créer de la lumière UV est un procédé relativement nouveau que de nombreux imprimeurs et transformateurs sont encore en train d'apprendre.
On peut attribuer à Asif Khan le mérite d'avoir prouvé la viabilité des LED pour la création de lumière ultraviolette au milieu de l'année 2001, lorsque son groupe de recherche à l'université de Caroline du Sud a créé une LED qui produisait des quantités appréciables de lumière UV à 340 nm. Au cours de ses recherches, le groupe de l'USC a réussi à mettre au point des dispositifs LED émettant de la lumière UV-A, UV-B et UV-C, prouvant ainsi qu'il y avait encore de la place pour de nouveaux développements dans le domaine de la lumière LED et de ses utilisations potentielles.
En 2009, Air Motion Systems (aujourd'hui AMS Spectral UV - A Baldwin Technology Company) a commercialisé un système de séchage UV LED à semi-conducteurs de haute intensité, conçu pour les vitesses de séchage extrêmement rapides et les intensités de séchage élevées/l'irradiance de pointe nécessaires à l'impression offset à feuilles. Le développement de l'UV à LED a fourni une alternative aux systèmes UV conventionnels pour la solidification des encres, des revêtements et des adhésifs dans le cadre du processus d'impression, et a révolutionné les options dont disposent les imprimeurs commerciaux pour le séchage de leurs encres, ainsi que la longue liste d'avantages en termes de productivité, de qualité, de fonctionnement et d'environnement qui les accompagnent.
En dehors de l'impression, les premières applications commerciales des LED UV ont été l'assemblage de dispositifs médicaux par collage et adhésivage sur de petites surfaces. Aujourd'hui, l'utilisation des LED UV dépasse largement ce que l'on imaginait au début, en raison de leur petite taille, de leur poids léger et de leur capacité de durcissement à froid, et parce que la densité énergétique a augmenté et les coûts ont diminué. Son utilisation est très répandue dans le commerce des arts graphiques, des revêtements en bois, de l'électronique, des composites, des textiles, du verre, des plastiques, des produits ménagers, des produits pharmaceutiques et d'autres marchés.
Cliquez ici pour lire plus de FAQs