Cos'è la polimerizzazione UV e quali vantaggi offre nelle delicate fasi di essiccazione, indispensabili per completare i processi di finitura? Bisogna innanzitutto dire che, a prescindere dal tipo di verniciatura da applicare e degli oggetti da lavorare (pannelli piani o sagomati, o bordi di pannelli), attorno alla polimerizzazione continuano a comparire sul mercato nuove soluzioni, basate su tecnologie innovative che stanno evolvendo rapidamente.
Comprendere dunque quale sia la combinazione vincente per costruire il sistema di polimerizzazione più appropriato alle proprie esigenze - in base al substrato da trattare, al tipo di processo e ai volumi di produzione - è fondamentale nell'ottica di massimizzare i vantaggi offerti dalle nuove macchine.
Le tecnologie LED
Impossibile cominciare ad analizzare lo scenario senza citare le tecnologie a LED, sempre più protagoniste dei processi di polimerizzazione UV. Dopo la loro introduzione, i LED hanno infatti rapidamente guadagnato spazio in diverse applicazioni industriali, sostituendo i tradizionali sistemi a base di lampade al gallio o al mercurio.
Alcuni operatori specializzati mostrano grande interesse per le opportunità delle lampade UV LED. Tuttavia, il mercato nel complesso non ha ancora compreso pienamente i benefici delle tecnologie a LED. Queste tecnologie possono apportare vantaggi significativi, in particolare per le aziende nei seguenti ambiti:
- Aziende che si occupano di finitura di pannelli pronte a investire in una nuova linea di finitura integrata, o che intendono sostituire vecchi forni UV equipaggiati con lampade al mercurio o al gallio.
- Organizzazioni che si occupano di verniciatura di bordi interessate ad adottare tecnologie LED UV.
- Imprese che utilizzano stampanti digitali industriali, segmento nel quale le tecnologie LED hanno già preso piede per le fasi di pinning ed essiccazione finale.
Polimerizzazione UV LED: i principali vantaggi
Ciascuna delle tre applicazioni appena evidenziate presuppone ovviamente esigenze peculiari, ma è comunque possibile riscontrare in tutti i casi una serie di benefici comuni:
- maggiore sostenibilità
- abbattimento dei costi operativi
- sicurezza e flessibilità
- controllo sulla stabilità del processo
- lunga durata delle lampade e manutenzione minima
Differenze tra la polimerizzazione UV tradizionale e quella LED
Entrando più nello specifico, sono cinque i fattori differenzianti che determinano la netta superiorità della polimerizzazione LED rispetto a quella con lampade tradizionali. Vediamole:
1. Fonte di luce ultravioletta
Nella polimerizzazione UV tradizionale le lampade richiedono un periodo di riscaldamento e hanno una durata relativamente breve, rendendo necessarie sostituzioni più frequenti.
Nella polimerizzazione UV a LED si impiegano diodi a emissione luminosa specificamente progettati per emettere luce UV, in genere nella gamma UV-A. I LED si accendono e si spengono istantaneamente, garantendo processi di polimerizzazione immediati senza bisogno di tempi di riscaldamento. Inoltre, hanno una durata maggiore e consumano molta meno energia.
2. Efficienza energetica e impatto ambientale
La polimerizzazione UV tradizionale non solo richiede più energia, ma comporta anche lo smaltimento di materiali pericolosi, con conseguenti rischi ambientali. Inoltre, le lampade tradizionali generano molto calore sui film verniciati e quindi sui substrati.
I sistemi a LED sono più efficienti dal punto di vista energetico, in quanto convertono una percentuale maggiore di energia elettrica in luce UV utilizzabile e producono meno calore. Questa efficienza riduce i costi energetici e migliora la sostenibilità, riducendo al minimo l'impronta di carbonio associata ai processi di polimerizzazione.
3. Compatibilità dei materiali
Nella polimerizzazione UV tradizionale il più ampio spettro di luce emesso dalle lampade a vapori di mercurio può polimerizzare un'ampia varietà di formulazioni, comprese quelle che potrebbero non funzionare bene con lunghezze d'onda UV più ristrette. Tuttavia, questa versatilità ha il costo di un aumento del calore, che può limitare i tipi di substrati utilizzati.
Sebbene la polimerizzazione a LED sia compatibile con una gamma selezionata di materiali progettati per rispondere a lunghezze d'onda specifiche, i progressi nelle formulazioni stanno continuamente ampliando i tipi di resine e rivestimenti che possono essere polimerizzati.
4. Gestione dei costi
L'investimento iniziale per i sistemi di polimerizzazione UV a vapori di mercurio è inferiore. Tuttavia, il costo tende ad aumentare a causa della manutenzione, della sostituzione delle lampade e del maggiore consumo energetico.
I sistemi a LED implicano tendenzialmente un costo iniziale più elevato, ma il risparmio a lungo termine in termini di consumo energetico, la manutenzione ridotta e la durata di vita prolungata li rendono spesso un'opzione più economica nel tempo.
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Problemi comuni nella polimerizzazione UV (e soluzioni con tecnologia LED)
Le differenze appena elencate determinano esiti molto diversi quando si parla di efficacia ed efficienza della linea produttiva. Prima di tutto, è impossibile ottenere la stabilità del processo di polimerizzazione con le lampade al mercurio senza misurarne frequentemente l'intensità e monitorare costantemente l'operatività. Ciò porta a frequenti tempi di fermo e perdite di capacità produttiva. Una lampada al mercurio, inoltre, ha una vita utile di 1500/2000 ore, mentre un LED dura circa 30.000 ore senza subire significative perdite di intensità UV.
Conviene poi ricordare che le lampade UV tradizionali causano il surriscaldamento dei pannelli. A risentirne in modo significativo sono soprattutto i pannelli in MDF e i legni resinosi, che alle alte temperature possono trasudare resine. Le lampade a UV LED raggiungono temperature molto inferiori e non hanno effetti negativi su questi substrati.
Ultimo, ma non per importanza, il tema della sostenibilità ambientale: premesso che lo smaltimento delle lampade al mercurio costituisce un potenziale problema burocratico oltre che ecologico (la direttiva RoHS vieta le lampade al mercurio per uso domestico, e questa norma potrebbe facilmente estendersi, in futuro, alle applicazioni industriali), le lampade UV LED sono molto più semplici da gestire in termini di raccolta differenziata.
Come accennato, le lampade UV standard comportano consumi energetici elevati (facendo tra l'altro aumentare i costi di produzione o ostacolando l'allestimento di nuove linee quando i livelli di energia forniti sono insufficienti). Le lampade UV LED consumano tra il 50 e il 60% in meno rispetto ai sistemi tradizionali basati su lampade al mercurio.
Le lampade al mercurio, infine, richiedono come detto sistemi di raffreddamento, e generano ozono, che viene estratto dalla struttura tramite un sistema di refrigerazione ad aria. Questo genera dei costi, economici e ambientali, soprattutto per i grandi siti produttivi, in parte evitabili grazie alla tecnologia UV LED.
Polimerizzazione UV a LED: una tecnologia moderna e sostenibile
Ma l'aspetto che fa pendere la bilancia a favore della tecnologia UV LED è soprattutto quello dell'innovazione tecnologica. Un sistema di polimerizzazione UV a LED è infatti gestito elettronicamente, quindi è possibile accendere soltanto le lampade di cui si ha bisogno, impostando anche l'intensità necessaria. Le lampade UV LED inviano informazioni al PLC, permettendo a chi gestisce l'impianto di generare sensibili risparmi sui costi energetici. È questo ciò che rende davvero il processo sostenibile da un punto di vista sia ecologico che economico.
Come evidenziato più sopra, la manutenzione richiesta da un sistema LED UV è praticamente nulla. La durata delle lampade è di circa 30.000 ore senza interruzioni: l'efficienza produttiva viene dunque potenziata consentendo di lavorare senza fermi macchina e garantendo livelli di qualità costanti nel tempo.
Perché passare alle lampade UV LED?
D'altra parte, nel contesto di un mercato che sta cominciando ad avvicinarsi alle tecniche di polimerizzazione UV a LED, chi sta valutando gli elementi strategici a favore di questa tecnologia punta soprattutto a:
SOSTENIBILITÀ – la sicurezza operativa e ambientale è un elemento chiave per migliorare il proprio business futuro.
ADATTABILITÀ – grazie a un ventaglio di soluzioni ampio e in continua evoluzione, è possibile personalizzare in modo efficace le proposte dei produttori di macchinari.
La competenza di Cefla a disposizione delle imprese che vogliono innovare
Cefla Finishing ha installato il suo primo forno UV LED nel 2014, e dunque raccoglie e analizza i dati relativi a questa tecnologia da molti anni. Con una base installata di circa 200 unità tra linee di verniciatura di pannelli in legno e stampanti digitali, l'esperienza che abbiamo accumulato fino ad oggi non teme confronti sul mercato.
In qualità di partner di Phoseon Technology, produttore leader con sede in Oregon, siamo in grado di condividere un'esperienza basata su 120.000 sistemi venduti finora e 300 brevetti relativi a questa tecnologia. Ciò rende la nostra offerta estremamente flessibile, ma ci consente anche di fornire servizi di consulenza in maniera oggettiva, perché basati sulla conoscenza di diversi use case e soprattutto sull'analisi sistematica dei dati generati dalle varie implementazioni.
Del resto, è sempre stato questo l'approccio di Cefla Finishing: ascoltare i clienti, comprenderne gli obiettivi aziendali e definire la soluzione più appropriata in base ai fattori chiave coinvolti:
- ambientali
- economici
- prestazionali/produttivi
La gamma sviluppata negli anni è così ampia da permetterci di selezionare lampade UV LED a partire da diversi modelli, con lunghezze d'onda e dimensioni differenti, così da poter indirizzare qualsiasi tipo di esigenza.
In particolare, nostri forni UV-R LED sono integrabili in tre tipologie di linee:
- verniciatura di pannelli (soluzioni nuove o retrofit)
- verniciatura di pannelli integrando forni a eccimeri
- stampa digitale industriale
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