I principi di base dell’essiccazione di vernici ed inchiostri non sono cambiati nel tempo, ma sono cambiati i supporti di stampa, gli inchiostri e di pari passo sono migliorati i processi. Vernici, inchiostri e adesivi UV sono composti da oligomeri, monomeri, fotoiniziatori, pigmenti ed altri componenti presenti in quantità minori. Quando sono esposti ad energia luminosa alle lunghezze d’onda della luce ultravioletta, i fotoiniziatori liberano molecole alto energetiche; si tratta di radicali liberi che legano gli oligomeri e i monomeri creando una matrice di catene polimeriche fino alla formazione di un film solido.
Nello spettro elettromagnetico, la luce ultravioletta è suddivisa in UV-A (400-315 nm), UV-B (315-280 nm) e UV-C (280-10 nm). Nello specifico, l’energia UV utilizzata per l’essiccazione degli stampati è quella compresa tra 250 e 445 nm. Segue lo spettro del visibile e, dove la luce ha lunghezza d'onda maggiore, la zona degli infrarossi, con lunghezza d’onda compresa tra 700 nm e 0,4 nm. Polimerizzazione differenziata I fotoiniziatori hanno una risposta di tipo “fotografico” a diverse lunghezze d’onda, ossia reagiscono con modalità simili a quelle delle pellicole a colori. Le lampade per polimerizzazione UV sono lampade ad arco di mercurio di media pressione e producono luce ultravioletta di alta intensità.
Per una corretta polimerizzazione degli inchiostri, è necessario ricorrere a fotoiniziatori diversi e utilizzare lampade che operano a lunghezze d’onda idonea. I neri ed alcuni bianchi essiccano a lunghezze d’onda superiori agli UV-C ed è quindi necessario ricorrere ad UV-A e UV-B.
Per esempio, le lunghezze d’onda comprese tra 340 e 400 nm si ottengono con lampade addizionate con un alogenuro di ferro. Tale stratagemma permette di polimerizzare anche i neri che assorbono la luce UV lunghezze d’onda inferiori ai 340 nm. Le lampade a mercurio standard sono caratterizzate dal 60-70% dell’emissione sotto i 340nm e tali radiazioni sono assorbite dal nero. In questi casi, l’inchiostro non essicca totalmente, polimerizza in superficie, ma non negli strati più profondi a contatto con il supporto di stampa creando problemi di adesione.

In questi ultimi anni è tornato l’impiego di sistemi di essiccazione EB, ottenuta applicando un alto voltaggio ai filamenti di tungsteno racchiusi in una camera a vuoto. I filamenti sovra riscaldati elettricamente generano una nube fascio di elettroni. Gli elettroni così prodotti, accelerati ad altissima velocità, raggiungono l’inchiostro o la vernice provocando le reazioni chimiche volte alla polimerizzazione, incrementando la resistenza alle abrasioni, la resistenza chimica degli stampati e creando memorie per film retraibili.
Il processo è pressoché istantaneo, il sistema lavora a temperatura ambiente, non c’è generazione di calore e, poiché inchiostri, adesivi e vernici EB sono solidi al 100%, non ci sono emissioni di sostanze organiche volatili o altri inquinanti dell’aria. Vi è oggi una certa tendenza a sostituire l’accoppiamento dei film (utilizzato per rendere la stampa più brillante e per proteggere gli inchiostri) con l’essiccazione EB, che comporta risultati simili. Questa tecnologia finora usata per i grandi formati sta diventando competitiva anche per i formati medi e medio piccoli soprattutto nel caso di stampe premium, e nel settore degli imballaggi per alimenti dove non sono ammesse cessioni di odori e sapori.

L’eccessiva produzione di calore durante l’essiccazione può essere un problema soprattutto nel caso di stampe su film plastici. Le normali lampade UV producono energia non solo nella lunghezza d’onda dell’ultravioletto, ma anche nella zona dell’infrarosso con una notevole produzione di calore. Per ovviare agli inconvenienti che ne conseguono, la maggior parte dei sistemi di essiccazione, non solo sono dotati di mezzi di dissipazione del calore ad aria o ad acqua, ma prevedono anche sistemi di riflettori dicroici.

Una novità per il settore è costituita dalle lampade LED UV che consentono un notevole risparmio energetico e non emettono ozono. I LED (Light Emitting Diodes) sfruttano le proprietà ottiche di materiali semiconduttori (in genere silicio) che, eccitati da una tensione diretta, emettono una luce di lunghezza d’onda specifica.
In sé, la tecnologia LED non è certamente una novità, infatti i suoi primi impieghi in circuiti elettronici e display luminosi risalgono agli anni '70, ma negli ultimi anni il miglioramento dei dispositivi e lo sviluppo di LED sempre più efficienti hanno aperto a queste sorgenti nuove possibilità di impiego, tra queste l’essiccazione degli stampati.

Alcuni brevi chiarimenti da Enzo Colapinto, rappresentante dell’associazione Radtech Europe in Italia.
Quali sono i problemi non ancora o parzialmente risolti per gli attuali impianti di essiccazione?
Molto spesso si confonde l'essiccazione e la polimerizzazione degli inchiostri con l'adesione al materiale stampato dello stesso inchiostro. Il fenomeno è più ricorrente nella stampa su materiale plastico e meno su carta e cartone. Tuttavia, a parità di condizioni macchina, impianto UV e solo variando il materiale si possono ottenere diversi risultati di adesione dell'inchiostro al materiale stampato. Il livello di adesione è determinato prevalentemente dalla "bagnabilità" dei materiali, ma anche da un costante controllo dell'efficienza delle lampade UV. Le variabili in gioco sono ancora molte, soprattutto dal punto di vista chimico-fisico, un passo avanti deriva dai controlli di resa delle lampade UV tramite sensori ottici, i quali assicurano almeno che l'impianto di essiccazione sia in ordine.
Le attuali linee di produzione sono in grado di supportare le nuove tecnologie di essiccazione?
Assolutamente sì, direi che si sta facendo molto per aver migliori prestazioni con minori consumi energetici. Il tema è di massima attualità e tutti dobbiamo pensare a come poter permettere all'industria di continuare il proprio sviluppo a condizione che sia eco-sostenibile.
Quali sono i vantaggi in termini di qualità ed economicità con un impianto di essiccazione di nuova concezione?
Grazie ad investimenti in ricerca e sviluppo si possono migliorati aspetti ottici, geometrici e con l'ausilio dell'elettronica si ottengono notevoli risultati di alto rendimento e minori costi di esercizio. La nuova tecnologia UV a disposizione permette a parità di funzionalità consumi ridotti del 30%. Un impianto di essiccazione può essere il collo di bottiglia di una linea di produzione? Un impianto di essiccazione è una macchina come altre. Molto spesso la manutenzione viene trascurata, questo porta ad un decadimento e pertanto a minori prestazioni. Il fenomeno è graduale e lento nel tempo e la tendenza è quella di posticipare gli interventi fino al tracollo. Oggi, purtroppo, i ritmi della produzione permettono sempre meno la possibilità di programmare i fermi ordinari. Nella migliore delle ipotesi, le aziende prediligono i periodi di bassa stagione per svolgere la manutenzione oppure, in extremis, la chiamata dell’assistenza tecnica in caso di fermo. Il “collo di bottiglia” non è sicuramente il limite tecnologico dei sistemi di essiccazione bensì la conseguenza di scelte aziendali.