
Potencia vs. productividad en sistemas de curado en impresión
Potencia vs. productividad en sistemas de curado en impresión
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Cuando los impresores salen a comprar el mejor sistema de curado UV, a menudo exigen más potencia. Las más comunes solicitudes son Sistemas de 600 vatios por pulgada. Podría pensarse, sin embargo, que con el hecho actual de eficiencia de energía, el SEER (por su sigla en inglés de tasa de Eficiencia de Energía Temporal) y mediciones de "Energy Star", estaríamos pidiendo a gritos más eficiencia y no más potencia.
En lugar de discutir el sistema de curado UV en términos de potencia en la bombilla o vatios por pulgada, deberíamos discutir eficiencia en términos de energía entregada, donde lo más importante es el sustrato.
Para hacer eso, puede ser más productivo incluir en las descripciones de los sistemas de curado UV, el valor de pico máximo (radiación) y el valor de suma de energía total (a una longitud de onda específica), así como el consumo de potencia en vatios por pulgada. Por ejemplo:
Modelo ABC: 6 lámparas a 400 Vatios/pulg. de potencia de bombilla
- Valor Pico Máximo: 3.5 Vatios/cm2 a 25 fpm (UV A)
- Valor Suma Energía: 2.5 J/cm2 a 25fpm (UV A, B C y V) -- lámpara simple, 15 J/cm2 a 25 fpm para el sistema total.
Un curso de actualización en UV
Antes de comenzar a discutir los beneficios de la compra de un sistema de curado UV, en energía y potencia de picos, y no de vatios por pulgada, hagamos una revisión rápida de lo básico de la luz UV y definamos términos importantes: La luz ultravioleta está en un intervalo de 200 a 400 nm en el aire. Para nuestros propósitos puede ser dividida en los siguientes intervalos de longitudes de onda:
- UV A: 320 -- 390 nm
- UV B: 280 -- 320 nm
- UV C: 250 -- 260 nm
La energía integrada (efectiva) está definida como la energía radiante de salida (total de fotones) de una lámpara UV llegando a la superficie del químico o del sustrato. Expresada en mJ o J/cm2, esto es el elemento tiempo de la radiación; por ejemplo, 1 Vatio/cm2 durante 1 seg. = 1 J/cm2. También es inversamente proporcional a la velocidad; con un incremento de dos veces en la velocidad, la energía se reducirá a la mitad.
Ambas formas pueden ser consideradas efectivas solamente cuando están en el intervalo de longitud de onda correcto para ser absorbidas por el químico y entonces comenzar la reacción de polimerización. La gráfica en la Figura 1 muestra la importancia de hacer efectiva la energía. Aquí, el fotoiniciador absorbe entre 200 y 300 nm. Así, la energía de salida en intervalo UV A no sería muy efectiva, ya que no hay nada que absorber en ese intervalo. También observe que otros componentes compiten por la energía UV. En la Figura 1, un fotoiniciador en el intervalo de 320nm+ minimizaría la competencia por la absorción y haría más efectivo el uso de energía en el intervalo UV A.
Alta Radiación = Menor Energía
Un sistema UV es mucho más que una unidad, un proveedor de energía y una bombilla, y todos los sistemas UV no son iguales. ¿Qué pasaría si pudiéramos entregar la misma cantidad de radiación con un sistema de 400 Vatios/pulg que con uno de 600 Vatios/pulg? Esto representa un 33% menos de consumo de energía y un 33% de disminución en el costo de energía al mismo nivel de salida de producción.
La tabla en la Figura 2 muestra la salida en los cuatro intervalos UV para cuatro diferentes sistemas de lámparas, todos operando a 400 Vatios/pulg. Las mediciones fueron tomadas usando un Disco de Potencia EIT (Power Puck) a 25 fpm. Todos estos sistemas están comercialmente disponibles hoy en día. Las diferencias entre ellos son el diseño, la geometría del reflector, y el diámetro de la bombilla.
El sistema 4 tiene un diseño elíptico altamente enfocado con un diámetro de bombilla más pequeño. El sistema 1 tiene un diseño semi-elíptico con un diámetro de bombilla más grande. Aunque incremente la potencia en los dos primeros sistemas a 600 Vol/pulg, no obtendría mucha más potencia de salida que en el sistema 4. Obtendría apenas la misma potencia de salida usando el sistema 3.
La radiación y la energía son proporcionales a la potencia de entrada, asumiendo que todo lo demás permanezca en las mismas condiciones. Por ejemplo, si la potencia del sistema 2 se incrementa a 600 Vatios/pulg, la radiación en UV A se incrementará a 2.33Vatios/cm2, y también en todos los otros intervalos y sistemas.
Radiación y óptica
La radiación no solamente es una función de la potencia de entrada, también es de la óptica, y su valor es más importante que la potencia de salida de un sistema de curado UV. En la Figura 3, por ejemplo, la radiación se varió cambiando la distancia focal entre la bombilla y el sustrato; la potencia de salida de la lámpara se mantuvo constante a 600 Vatios/pulg. Una tinta serigráfica negra se aplicó a un sustrato de película, y el curado en el sustrato se determinó por adhesión con cinta. En el valor de radiación alta (o pico máximo), el curado fue cuatro veces más rápido que en el valor de radiación bajo.
Este ejemplo muestra porque el valor de la suma de la energía total debería reportarse: A diferentes valores de radiación, la cantidad de energía requerida para el curado de la tinta también varía, con menos energía requerida en el valor más alto de radiación.
En la Figura 4 la radiación se varió de nuevo cambiando la distancia focal y manteniendo una potencia de salida a 400 Vatios/pulg, y la velocidad se cambió para mantener una energía de exposición relativamente constante. Un tinta flexográfica negra se aplicó a una película y se curó. El grado de curado fue medido usando el método de resistencia a MEK. En una escala de 1 a 5, un valor de 5 representa no remoción de tinta, y 1 representa la total remoción de la tinta. Otra vez, puede observar que el valor de la más alta radiación (máximo pico) resulta en un mejor grado de curado, aun cuando la misma cantidad de energía es aplicada.
Ambos ejemplos muestran que no hay correlación entre la potencia de salida y el curado, pero si hay una correlación entre los valores de radiación (pico máximo) y el curado, con un pico máximo más alto resulta un mejor curado.
Igual potencia, diferente velocidad
La Figura 4 es una comparación mano a mano de los dos sistemas operando a 400 Vatios/pulg. Se aplicó tintas serigráficas blanca y negra a un sustrato de película. El curado se determinó por adhesión de cinta; con menos del 5% de remoción de tinta se considera un buen curado.
De nuevo, puede ver que tiene más sentido usar una radiación alta o un valor de pico máximo en lugar de Vatios/pulg. Ambos sistemas están operando a la misma potencia de 400 Vatios/pulg., pero el sistema 2 curó las tintas a una velocidad que es un 50% mayor que la velocidad del sistema 1. Mucha potencia, o por lo menos para especificar un sistema en Vatios/pulg.
He mostrado brevemente que todos los sistemas no son iguales, y que la potencia de salida en Vatios/pulg no necesariamente significa obtener un curado más rápido. Deberíamos prestar más atención a la radiación y a la energía, en lugar de mostrar la potencia de salida (Vatios/pulg), y concentrarnos en los valores de pico máximo y suma de energía. También recordar incluir la longitud de onda en la que se da el valor de pico máximo, entonces el proveedor químico sabrá que iniciadores usar para obtener la mayor salida de energía.
Con esta información, usted puede tener una conversación más enriquecida tanto con el proveedor de las lámparas UV, así como del proveedor químico para obtener el mejor sistema de todos para su proceso, y hacerlo más provechoso con el tiempo.
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