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Secagem por ultravioleta Imprimir E-mail
Escrito por Antônio Paulo Rodrigues Fernandez   
Qui, 20 de Agosto de 2009

A aplicação de cura por radiação ultravioleta na secagem de tintas e vernizes vem crescendo e já é muito comum, por exemplo, na impressão flexográfica em banda estreita. Neste artigo vamos explicar como funciona uma unidade de cura UV cujos principais componentes são as lâmpadas, refletores, transformadores de tensão, sistema de exaus­tão e, em alguns casos, sistema de refrigeração por flui­do.

Na secagem das tintas con­ven­cio­nais ocorre evaporação de compostos orgânicos vo­lá­teis, VOC, mui­tas vezes pre­ju­di­ciais à saú­de e ao meio am­bien­te. Para promover a secagem con­ven­cio­nal também é necessário haver a oxidação do veí­cu­lo da tinta e penetração de parte desse veí­cu­lo no suporte de impressão. Trata-​se, portanto, de um processo lento, ao contrário da secagem por cura UV, que é instantânea. A rapidez da secagem UV elimina a ocorrência de decalques e repintes, de ganho de ponto por capilaridade e o surgimento de fantasmas químicos. Os suportes podem ser submetidos a operações de acabamento assim que acabam de ser impressos. O processo UV também permite a impressão de suportes não celulósicos com mui­to mais facilidade que o con­ven­cio­nal.

 

O princípio de fun­cio­na­men­to da lâmpada UV é semelhante ao de uma lâmpada fluo­res­cen­te
re­si­den­cial (Figura 1).


Existem mui­tos modelos diferentes de lâmpadas geradoras de ul­tra­vio­le­ta. Na indústria gráfica normalmente utilizam-​se as de média pressão. Nesse tipo de lâmpada são usados diversos gases, mas o principal é o argônio. Mercúrio líquido está presente e é o responsável pela geração da ra­dia­ção UV.
O starter tem a função, como seu próprio significado em inglês já esclarece, de dar partida à lâmpada. Uma tensão ini­cial elevada — cerca de 450 volts — é necessária para promover a io­ni­za­ção do gás dentro do tubo. O gás muda para um novo estado, com elétrons livres (plasma).

A partir desse ponto, a corrente elétrica passa a ser conduzida pelo gás io­ni­za­do e a tensão cai para menos de 80 volts (Figura 2).

O starter dei­xa então de fun­cio­nar até que a lâmpada, de­pois de apagada, tenha que ser acio­na­da novamente (Figura 3).

Por essa razão há um grande consumo de energia durante o acio­na­men­to da lâmpada.

As lâmpadas UV geram também mui­to calor. Por isso, não é raro verificar-​se deformações nos tubos, que podem encurvar e “estufar” como um balão. Esse fenômeno reduz o tempo de vida útil da lâmpada e sua efi­ciên­cia. Para minimizar esse risco, recomenda-​se girar pe­rio­di­ca­men­te as lâmpadas em 1/4 de volta a cada vez. Ob­via­men­te não se pode, nunca, tocar na lâmpada ain­da quente e, mesmo fria, não se deve tocar a sua superfície diretamente, mas sempre com uma luva limpa, de borracha ou algodão.

A exposição à ra­dia­ção UV faz com que a tinta, própria para esse processo, sofra polimerização. De forma bem simplificada, pode-​se dizer que a estrutura molecular dessa substância é alterada, passando de um estado líquido (tinta úmida) para um estado sólido (tinta seca). Essa transformação
acontece ins­tan­ta­nea­men­te.

A ra­dia­ção UV quebra a ligação tênue entre os átomos do fo­toi­ni­cia­dor (um dos componentes da tinta), o qual passa a produzir ra­di­cais livres (Figura 4).

 

A seguir, esses ra­di­cais ini­ciam a ligação entre os monômeros (solvente) e os oligômeros (resina), ocorrendo a reticulação, a qual tem como resultado final a formação de polímeros insaturados. Os polímeros insaturados fazem, então, ligações entre si, gerando polímeros saturados e terminando o processo de solidificação (Figura 5).


A luz UV deve ter intensidade su­fi­cien­te para atravessar toda a espessura da película de tinta e seu comprimento de onda deve ser adequado para excitar todos os fo­toi­ni­cia­do­res. Portanto, a composição da tinta é fundamental para que o processo tenha sucesso, não apenas quanto à formulação correta dos fo­toi­ni­cia­do­res como também quanto ao seu grau de transparência e à espessura da camada impressa. A intensidade do fluxo luminoso é ou­tra va­riá­vel crítica. Em grande parte, a velocidade com que a folha, de­pois de impressa, passa sob a fonte de UV, depende dela.

A formação de ozônio durante a fotopolimerização é ou­tro fator que interfere no grau de solidificação da tinta. A luz ul­tra­vio­le­ta, ao atingir o oxigênio presente no ar, gera moléculas de O3. O ozônio absorve grande parte da energia pro­ve­nien­te da fonte UV e deve ser eliminado por exaus­tão. Em alguns casos, utiliza-​se gás nitrogênio para expulsar o ozônio da re­gião de exposição.

Refletores ou calhas têm a função de melhorar a efi­ciên­cia do sistema, des­vian­do a ­maior parte da ra­dia­ção produzida em direção à superfície a ser curada. Estudos demonstram que 60% a 70% da energia que a película de tinta recebe é pro­ve­nien­te do re­di­re­cio­na­men­to da calha refletora, assim a forma e ma­te­riais cons­ti­tuin­tes da calha são mui­to importantes. Esses refletores normalmente têm perfil em formato de parábola, sendo que a lâmpada é po­si­cio­na­da no seu ponto focal.

Existem três tipos de perfil parabólico: o de dis­tri­bui­ção homogênea, o de dis­tri­bui­ção alongada e o de aplicação focalizada (Figura 6).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Este último é o mais utilizado nas impressoras. O refletor com perfil parabólico focalizado é utilizado para se obter grande concentração de energia sobre a superfície a ser curada, o que permite a impressão a uma velocidade de 15.000 metros por hora.

A superfície do refletor pode ser polida ou rugosa. Se for polida, reflete quase todos os comprimentos de onda recebidos, ao passo que a superfície rugosa acaba absorvendo parte das ra­dia­ções como as do tipo infravermelho, que não con­tri­buem para a cura, mas produzem excesso de calor. O au­men­to da temperatura cau­sa­do pela ra­dia­ção infravermelha pode provocar o ressecamento da película de tinta e a formação de trincas (“craquelamento”), além de alterações cromáticas nos pigmentos. O calor pode, ain­da, tornar a película de tinta UV moldável, tal como um plástico aquecido. Dessa forma, o verso de uma folha irregular pode marcar a tinta contida na frente de ou­tra folha, reduzindo o brilho su­per­fi­cial do impresso e produzindo os in­de­se­já­veis decalques.

Os melhores refletores são fei­tos de uma liga metálica chamada alzac, que tem o mesmo coe­fi­cien­te de dilatação térmica do alumínio, excelente índice de reflexão especular e alta resistência às ra­dia­ções UV e infravermelha.

Alguns tipos de refletores são res­fria­dos por meio de circulação de água e aditivos. A água aquecida pela calha é então removida por meio de um sistema de bom­bea­men­to, que a leva até um sistema con­di­cio­na­dor, retirando assim a energia térmica da água que volta à calha (Figura 7).


Assim como as lâmpadas, as calhas refletoras tendem a acumular su­jei­ra, pois pequenas partículas de poei­ra, papel e tinta, em suspensão, acabam adquirindo cargas elétricas estáticas e tendem a “grudar” nas su­per­fí­cies. Isso pode ser minimizado com o aterramento dos refletores.

As lâmpadas UV de média pressão tendem a sofrer ­maior desgaste se forem ligadas e desligadas constantemente. Assim, para evitar que, em uma parada de máquina forçada, a folha que parou sob o sistema de cura possa in­cen­diar-​se, há um obturador que “tapa” a lâmpada, sem que ela tenha que ser desligada. Em alguns casos apenas as abas de oclusão se movem, em ou­tros toda a calha, que é dividida em dois segmentos, se movimenta (Figura 8).



Antonio Paulo Rodrigues Fernandez é Técnico de Ensino da Escola Senai Theobaldo De Nigris, especialista em impressão offset e pré-impressão. Colaboração de Alexandre Aguiar, instrutor de offset da Print Media Academy, PMA.

 

Texto publicado na Edição 67