La elección del sistema de curado UV condiciona la calidad final de etiquetas, la productividad y la compatibilidad con sustratos. Este texto ofrece criterios técnicos y prácticos para procesos de impresión de etiquetas, flexografía, offset y narrow web. Se incluyen comparaciones entre tecnologías LED y lámparas UV tradicionales, recomendaciones para tintas y sustratos, y ejemplos de cálculo de dosis de curado.
Principios básicos del curado UV
El curado UV convierte resinas fotosensibles en una película sólida mediante radiación ultravioleta. La eficacia depende de la longitud de onda, la dosis entregada y la formulación de la tinta. En sistemas LED la emisión es estrecha en torno a 385–405 nm. Las lámparas de mercurio emiten en un espectro amplio, incluyendo 254, 313, 365, 405 nm y más. La compatibilidad entre fotoiniciadores y longitud de onda define la velocidad y profundidad de curado.
Criterios técnicos para seleccionar el sistema
- Proceso de impresión: Flexografía y narrow web requieren tiempo de curado muy corto por sus altas velocidades. Offset puede demandar menor dosis por capa, pero exige uniformidad para capas finas.
- Sustrato: Poliolefinas (BOPP, PE), PET y film metalizado necesitan formulaciones UV específicas. Papeles absorbentes presentan comportamientos distintos.
- Composición de la tinta: Las tintas UV-LED contienen fotoiniciadores ajustados a 395–405 nm. Tintas formuladas para lámparas de mercurio pueden no curar bien con LED.
- Velocidad de línea y longitud de lámpara: Definen el tiempo de permanencia (dwell time). La combinación con irradiancia determina la dosis real.
- Requerimientos de acabado: Brillos altos o barnices gruesos suelen requerir mayor dosis y, a veces, inertado por nitrógeno.
- Espacio y extracción de calor: LED produce menos calor convectivo, pero requiere disipación de calor de semiconductores. Lámparas de mercurio generan más calor y ozono.
- Seguridad y normativa: Evaluar emisiones de ozono, sistemas de interlock y cumplimiento CE/UL según el mercado.
LED frente a lámparas de mercurio: ventajas y limitaciones
- Ventajas LED: Encendido inmediato, vida útil larga (20.000–30.000 h), menor consumo energético, emisiones prácticamente nulas de ozono y menos calor hacia el sustrato.
- Limitaciones LED: Emisión de banda estrecha obliga a usar fotoiniciadores específicos. Algunas tintas pigmentadas y barnices requieren dosis mayores o formulaciones adaptadas.
- Ventajas de mercurio: Amplio espectro útil para formulaciones tradicionales y capas gruesas.
- Limitaciones de mercurio: Mayor consumo energético, mantenimiento por recambio de lámparas, generación de ozono, y restricciones regulatorias crecientes.
Compatibilidad tinta-sustrato y formulación
- Seleccionar tintas UV formuladas para la tecnología elegida. Para LED buscar fotoiniciadores sensíbles a 385–405 nm.
- En films sintéticos, comprobar humectación y anclaje. Puede ser necesario pretratamiento corona o primer.
- Evaluar adherencia tras pruebas de reposo, flexión y resistencia al rayado. Muchos problemas aparecen en conversión, no en impresión.
Control de la dosis: cálculo y ejemplos
La dosis energetica (mJ/cm2) se calcula multiplicando irradiancia (mW/cm2) por tiempo de exposición (s). El tiempo de exposición se obtiene dividiendo la longitud efectiva del módulo (cm) entre la velocidad de la web (cm/s).
Ejemplo práctico:
- Velocidad de línea: 50 m/min = 83,33 cm/s.
- Longitud del módulo LED: 10 cm.
- Dwell time = 10 / 83,33 = 0,12 s.
- Irradiancia nominal LED: 2 W/cm2 = 2000 mW/cm2.
- Dosis = 2000 × 0,12 = 240 mJ/cm2.
Ese valor suele ser suficiente para muchas tintas flexográficas y procesos narrow web con formulaciones LED modernas. Para barnices gruesos o tintas pigmentadas la dosis requerida puede subir a 400–800 mJ/cm2 o más. Realizar pruebas con círculos de densidad y curvas de conversión es siempre recomendable.
Soluciones de inertado y control de oxígeno
La presencia de oxígeno inhibe radicales libres en la superficie, provocando tack y pérdida de brillo. Para acabados de alta calidad y capas gruesas, el inertado con nitrógeno reduce oxígeno en la cámara y mejora el curado superficial. Evaluar coste de instalación frente al beneficio en velocidad y calidad final.
Consideraciones mecánicas y de integración
- Longitud del módulo y diseño modular permiten adaptar la dosis agregando módulos LED en serie.
- Sistema de extracción y refrigeración: imprescindible tanto para LED como para lámparas de mercurio. LED requiere chillers para disipar calor de los disipadores.
- Control electrónico: regulación de potencia por zonas facilita ajustes en tiradas variables y reduce desperdicio.
- Retrofit: al cambiar lámparas tradicionales por LED verificar compatibilidad eléctrica, espacio disponible, protección contra radiación y acceso para mantenimiento.
Pruebas y validación en planta
- Plan de pruebas: controlar conversión, adherencia, tack, transparencia, y resistencia al fregado tras diversas dosis.
- Proceso de aprobación: imprimir tiradas de prueba a diferentes potencias y velocidades. Registrar datos de irradiancia, velocidad y temperatura.
- Homologación de materiales: solicitar cartas técnicas de proveedores de tinta y sustrato; realizar pruebas de envejecimiento y exposición UV.
Economía y retorno de inversión
La inversión inicial en LED suele recuperarse por menor consumo energético, menor mantenimiento y reducción de desechos. En procesos de producción intensiva y tiradas cortas frecuentes, la flexibilidad del encendido/apagado rápido aporta ahorro. Para impresores con tiradas grandes y tintas no adaptadas, la transición exige coste en reformulación de tintas.
Recomendaciones prácticas finales
- Priorizar compatibilidad tinta-longitud de onda antes de decidir la fuente de emisión.
- Dimensionar la longitud del módulo y número de módulos según velocidad máxima de trabajo.
- Incluir medición de irradiancia en el equipo de control de calidad.
- Evaluar inertado para barnices brillantes o capas superiores gruesas.
- Calcular la dosis con ejemplos reales de producción antes de escalar la inversión.
- Mantener comunicación estrecha con proveedores de tinta y de sistemas de curado para ajustes finos.
Conclusión
La selección adecuada combina entender las demandas del proceso, la compatibilidad química y el dimensionamiento físico del equipo. Los sistemas LED aportan eficiencia y ventajas operativas en narrow web y flexografía moderna. Las lámparas de mercurio mantienen relevancia en situaciones específicas de formulación. Probar en condiciones reales de producción y cuantificar la dosis efectiva garantiza resultados consistentes y etiquetas de alta calidad.
