Medição UV em impressão offset, flexográfica e serigráfica

Na cura UV de tintas de impressão e revestimentos, a dose UV determina a cura em profundidade, a adesão e a migração. Por isso, a irradiância em mW/cm² e a dose em mJ/cm² são medidas – com radiômetros de esteira que percorrem o sistema, como o curelog ou o tinyTracker, com sensores inline instalados permanentemente ou portáteis. Isso mantém o processo reprodutível mesmo com o envelhecimento das lâmpadas e mudanças de equipamento.

A cura de tintas e revestimentos reativos a UV requer intensidades constantes, que são medidas por radiômetros inline ou portáteis. A medição UV garante a intensidade de radiação em processos industriais e, assim, assegura a reprodutibilidade e a confiabilidade do processo em processos baseados em UV.

Para a medição UV, deve-se fazer uma distinção entre peças 3D, substratos planos e produtos flexíveis, dependendo da aplicação e do processo de impressão:

Na impressão offset UV, a tinta é curada diretamente após a impressão por radiação UV, o que permite o processamento posterior imediato. Sistemas de offset de bobina geralmente exigem intensidades mais altas e zonas de irradiação maiores para garantir resultados uniformes em altas velocidades.

A impressão tipográfica UV utiliza chapas de impressão em relevo com tintas UV de alta viscosidade, que são curadas por irradiação UV direta. Devido à transferência pontual de tinta e à espessura limitada da camada, doses UV comparativamente baixas são suficientes.

A impressão flexográfica UV trabalha com tintas de baixa viscosidade e cura rápida, que são transferidas para chapas de impressão flexíveis. A fina camada de tinta permite velocidades de impressão muito altas com tempos de cura curtos.

Na serigrafia UV, tintas pastosas são pressionadas através de uma malha fina, resultando em camadas espessas de tinta. Consequentemente, são necessárias altas intensidades UV e tempos de exposição longos para garantir a cura completa – especialmente para cores escuras ou opacas.

A impressão jato de tinta UV utiliza tintas líquidas que são imediatamente polimerizadas por LEDs UV ou lâmpadas de mercúrio. Devido à aplicação em gotículas e, muitas vezes, à baixa espessura da camada, é fundamental uma irradiação UV direcionada, geralmente pontual, com alta precisão.

O mesmo se aplica à impressão flexográfica UV quanto à offset e serigrafia – porém as velocidades de bobina são maiores e as camadas mais finas, de modo que a dose por passagem é menor e o envelhecimento das lâmpadas se manifesta mais rapidamente.

O problema de medição subjacente – irradiância de pico, perfil temporal e dose integrada durante a passagem – é abordado na página medição UV para sistemas de transporte.

Velocidades típicas de impressão e de bobina (em m/min) em comparação com os processos de impressão mais comuns:

• Offset de bobina é o processo de impressão tradicional mais rápido (por exemplo, na impressão de jornais).
• Impressão flexográfica oferece velocidade máxima para embalagens flexíveis e rótulos.
• Serigrafia é significativamente mais lenta devido ao princípio do processo (aplicação mecânica de tinta através de uma tela).
• Impressão a jato de tinta avançou consideravelmente graças aos sistemas single-pass em aplicações industriais.
• Hoje, a impressão tipográfica é utilizada quase exclusivamente na impressão de rótulos e pode ser classificada nas faixas de velocidade média.

A tabela a seguir contém uma visão geral das propriedades típicas das tintas, das velocidades de impressão e de bobina (em m/min) e da dose UV/irradiância para os processos de impressão. Os valores são médias padrão da indústria e dependem fortemente do tipo de máquina, do substrato, da tecnologia de secagem e da aplicação da tinta.

Materiais flexíveis como filmes, etiquetas, embalagens flexíveis, mangas termorretráteis, papéis ou bobinas plásticas finas são normalmente processados utilizando os seguintes processos de impressão:

• Impressão flexográfica: frequentemente utilizada para filmes de embalagem, sacos, etiquetas e revestimentos de papelão ondulado.
• Impressão a jato de tinta (rolo a rolo): para mídias flexíveis imprimíveis na produção de etiquetas e marcação industrial.
• Impressão offset em bobina: para bobinas flexíveis com altas tiragens e velocidade.
  Esses processos exigem sistemas UV adaptados a baixas espessuras de substrato e alimentação dinâmica de material.

Substratos sólidos e dimensionalmente estáveis, como chapas metálicas, vidro, madeira, plásticos rígidos, papelão ou objetos moldados (por exemplo, tubos, garrafas), são preferencialmente impressos nas seguintes áreas:

• Serigrafia: para superfícies rígidas ou moldadas, como displays, placas publicitárias, vidro.
• Impressão tipográfica: para etiquetas em substratos rígidos.
• Impressão offset em folha: para papelão rígido, caixas, chapas de metal ou plástico.
• Impressão em corpos: por exemplo, em garrafas, latas, recipientes.
  Esses substratos permitem o posicionamento preciso de dispositivos de medição UV e não exigem flexibilidade especial.

Diferentes métodos de medição são utilizados dependendo do tipo de substrato, da geometria da superfície e do ambiente de produção. Duas abordagens consolidadas - películas dosimétricas com mudança de cor e dispositivos eletrônicos de medição UV - apresentam pontos fortes e limitações distintas que precisam ser consideradas de acordo com a aplicação.

Películas dosimétricas com mudança de cor:
Essas películas baseadas em polímeros reagem à radiação UV incidente com uma mudança de cor irreversível que se intensifica conforme a dose aumenta. São particularmente adequadas para aplicações em que a tecnologia de sensores convencional atinge seus limites - por exemplo, em substratos flexíveis como filmes, papel ou têxteis, bem como em superfícies rotativas, côncavas ou de difícil acesso dentro de linhas de produção em movimento. Graças à sua baixa espessura e flexibilidade mecânica, podem ser aplicadas em grandes áreas sem interromper o processo. Existem limitações na avaliação puramente visual.

Essas películas são particularmente adequadas para

• substratos flexíveis, pois são finas, maleáveis e podem ser aplicadas em grandes áreas.
• superfícies rotativas, irregulares ou de difícil acesso, por exemplo, em bobinas de embalagem

Limitação: nenhuma avaliação quantitativa precisa sem sistemas de avaliação especiais. Influências de temperatura e ambientais podem afetar a reação.

Dispositivos de medição UV (radiômetros, sensores):
Radiômetros eletrônicos e sistemas de sensores fornecem medições quantitativas da intensidade e dose UV com alta reprodutibilidade. Esses sistemas são calibrados e rastreáveis a padrões nacionais. São adequados para processos estáveis com substratos fixos, onde a posição do sensor pode ser precisamente definida. As áreas de aplicação incluem tanto sistemas inline estacionários para monitoramento de processos quanto dispositivos de medição portáteis para manutenção e garantia de qualidade. Em áreas restritas de máquinas, a altura do sensor é decisiva; para substratos em movimento, radiômetros móveis como o curelog percorrem o sistema junto com o produto.

Os sistemas clássicos de medição UV são particularmente adequados para

• materiais sólidos com suporte estável e posição controlada.
• sistemas de medição inline, dispositivos de medição portáteis ou para verificações periódicas do sistema.
• Particularmente indispensáveis para aplicações críticas em termos de qualidade.

Restrição: espaços de máquina estreitos sem acesso exigem instrumentos planos e móveis ou sensores inline instalados permanentemente.

Medição UV para substratos sólidos e componentes 3D

Revestimentos UV em madeira são utilizados nas indústrias de móveis, pisos de parquet e design de interiores, melhorando a resistência à abrasão, a resistência química e o nível de brilho. O desafio está na estrutura superficial não homogênea, na absorção do substrato e no comportamento térmico dos materiais naturais. Os sistemas UV devem, portanto, fornecer exatamente a dose necessária sem causar danos térmicos ou deformação. Frequentemente são aplicadas várias camadas de revestimento (primer, camada intermediária e camada final) com cura UV coordenada. O substrato tem formato grande e não é flexível.

No revestimento 3D, objetos com formas espaciais (por exemplo, bens de consumo, peças automotivas) são revestidos com tintas de cura UV para obter propriedades decorativas e funcionais na superfície. A geometria complexa exige uma irradiação UV precisamente coordenada, utilizando arranjos de lâmpadas multieixos ou robótica com características de irradiação adaptadas. Zonas de sombra e reflexos levam a uma distribuição desigual da dose, motivo pelo qual são necessários sistemas de medição UV ou layouts UV apoiados por simulação.

Os substratos são tridimensionais e a distância até a lâmpada UV varia.

Para substratos sólidos, dispositivos de medição padrão são adequados para a medição UV, enquanto para produtos tridimensionais, dispositivos de medição UV personalizados permitem a medição diretamente na superfície.

A Opsytec utiliza dois designs de radiômetro comprovados para determinar com precisão a irradiância e a dose UV: o radiômetro UV RMD e o radiômetro de esteira transportadora de alta dinâmica curelog. O primeiro permite adaptação flexível a diferentes faixas espectrais e requisitos de aplicação graças a sensores calibrados e intercambiáveis, além de suportar a medição e registro de dose ao longo de dias. Já o curelog oferece medições exatas com taxas de amostragem de até 2.000 Hz em processos de ciclo rápido, como os encontrados em sistemas contínuos de impressão e cura. Como dispositivo de medição tipo fita, é compacto e sem fio.

O portfólio da Opsytec também inclui soluções especiais personalizadas - como sensores inline e compatíveis com CLP, bem como designs especiais - que podem ser adaptados precisamente às exigências dos processos UV industriais. Ao se adaptar à forma e aplicação específicas, a medição UV se torna não apenas mais precisa, mas também mais próxima do processo e reprodutível.

Uma vantagem fundamental está na integração mecânica do sensor no respectivo processo de produção. O difusor - a superfície de entrada sensível à radiação - é projetado de forma a se apoiar de maneira plana e ajustada sobre a superfície do material a ser irradiado. Isso garante que:

• a medição seja realizada exatamente na área de irradiação relevante,
• não haja desvios devido a ângulos de inclinação, zonas de sombra ou luz dispersa,
• a dose real de radiação na superfície do material seja registrada
• uma medição realista da dose UV seja alcançada mesmo em irradiações complexas (por exemplo, com superfícies curvas).

Na impressão industrial, são utilizados tipos específicos de lâmpadas cuja emissão espectral é especificamente adaptada aos requisitos do respectivo processo de cura. São utilizadas lâmpadas de vapor de mercúrio com linhas de emissão características na faixa UV de ondas curtas, lâmpadas dopadas com gálio para expansão espectral no espectro UVA e sistemas modernos de LED UV com estreita largura de banda espectral e alta eficiência energética. A escolha da fonte UV depende da composição química das tintas e revestimentos de impressão, bem como de parâmetros relacionados ao processo, como substrato, velocidade do transportador e entrada de energia.
Para a medição UV, o tipo de lâmpada deve ser conhecido e comunicado ao laboratório de calibração. As lâmpadas típicas são:

Legenda / Tipos de lâmpadas em detalhes:

✔ = normalmente utilizado

– = Não é uma aplicação comum

• Lâmpada de baixa pressão (Hg de baixa pressão): Emissão principalmente em 254 nm → Desinfecção/esterilização.
• Lâmpada de Hg de média pressão: Espectro amplo com alta potência → lâmpadas clássicas para impressão offset, flexografia e serigrafia.
• Lâmpadas de halogeneto metálico: Mercúrio + halogenetos metálicos (Fe, Ga etc.) → aumenta o conteúdo de UV-A/B para camadas espessas.
• LED UV: Banda estreita, eficiente, pronto para iniciar imediatamente (365–405 nm). Ideal para processos sensíveis à temperatura.
• Lâmpada excimer: VUV/UVC quase monocromático (por exemplo, 172 nm, 222 nm) → matização, polimerização especial.

Os fundamentos de espectro, taxa de dose e inibição por oxigênio de cada um desses tipos de fonte são abordados na página de aplicação cura UV e fotopolimerização.