Acerca de la curación por rayos ultravioleta:

UV en el espectro electromagnético

Las tintas y revestimientos reactivos a los rayos ultravioleta requieren una fuente de alta intensidad de luz ultravioleta para iniciar una reacción química, curando la tinta o el revestimiento casi instantáneamente. La luz ultravioleta forma una pequeña parte del espectro electromagnético que va desde las ondas de radio en el extremo de onda larga, hasta los rayos X y los rayos gamma en el extremo de onda corta. El gráfico aquí muestra cómo las longitudes de onda ultravioleta encajan en el espectro electromagnético.

Formas de curar y estilos de lámparas

Las longitudes de onda ultravioleta más adecuadas para el curado de las tintas se encuentran entre 200 y 400 nanómetros.

Hay varios tipos de lámparas adecuadas para generar estas longitudes de onda, siendo las principales las lámparas de arco de mercurio de alta presión, las lámparas sin electrodos y las lámparas de arco de mercurio de media presión.

La lámpara de arco de mercurio de alta presión se construye generalmente como un tubo de tipo capilar y requiere una camisa de agua para mantener las temperaturas correctas de funcionamiento. Estas lámparas se limitan a longitudes cortas y la vida de la lámpara es generalmente menos de 1.000 horas.

La lámpara de arco de mercurio sin electrodos no tiene, como su nombre indica, electrodos. Un arco se establece por la generación de microondas. Estos tipos de lámparas se producen generalmente en dos longitudes estándar, 6 y 10 pulgadas.

La más utilizada es la lámpara de arco de mercurio de presión media (una lámpara MPMA). Puede ser refrigerada por aire o por agua y se puede fabricar en una amplia gama de longitudes. Las lámparas individuales de dos metros de largo no son poco comunes, y la vida útil de las lámparas MPMA puede esperarse que sea muy superior a las 1.000 horas.

Sobre el diseño de la lámpara

El cuerpo de la lámpara está hecho de un tubo transparente de sílice vítreo de varios diámetros y grosores de pared. Este material, conocido como cuarzo, tiene importantes propiedades vitales para el funcionamiento eficiente de un sistema ultravioleta. Tiene un 90% de transparencia a la luz ultravioleta, mientras que el vidrio normal filtra todo excepto las longitudes de onda más largas y débiles. La temperatura de la superficie de una lámpara ultravioleta en condiciones normales de funcionamiento está entre 600°C y 800°C. El cuarzo es capaz de soportar estas temperaturas ya que tiene una característica de expansión térmica muy baja y una alta temperatura de fusión.

Los electrodos, de los cuales se sostiene el arco de alto voltaje, están hechos de una varilla de tungsteno enrollada con alambre de tungsteno. El tungsteno es necesario para soportar las temperaturas internas del arco de más de 3000°C. Los electrodos deben diseñarse cuidadosamente para asegurar un funcionamiento eficiente y fiable y una larga vida útil de la lámpara. Los parámetros que afectan a este diseño son extremadamente complejos.

Debido a las extremadamente altas temperaturas de funcionamiento, y a la baja expansión característica del cuarzo, la correcta selección de un material adecuado para conectar el electrodo dentro de la envoltura, a la fuente de alimentación en el exterior de la envoltura, es extremadamente importante.

El material elegido aquí es la lámina de molibdeno, que tiene un bajo coeficiente de expansión y es capaz de llevar el alto voltaje requerido para sostener un arco estable.

Las conexiones eléctricas adicionales se hacen con cable de alta temperatura. El aislamiento eléctrico en el extremo de la lámpara se puede lograr mediante el uso de una tapa de cerámica.

Salida espectral de una lámpara MPMA

Como se ha señalado anteriormente, el logro de las longitudes de onda precisas de la luz ultravioleta adecuadas para el curado de las tintas y revestimientos ultravioleta es muy importante para que un sistema sea altamente eficiente.

Las lámparas MPMA no sólo emiten luz ultravioleta, sino también luz visible y longitudes de onda en el espectro infrarrojo. De hecho, todas las lámparas emiten aproximadamente un 20% de luz ultravioleta, un 60% de luz infrarroja y un 20% de luz visible. Por consiguiente, es importante que al seleccionar una lámpara se examine atentamente la salida en el espectro ultravioleta, que a veces se expresa gráficamente, mostrando la salida proporcional a las longitudes de onda ultravioleta importantes. Aquí se muestra un gráfico de una típica lámpara MPMA de Primarc.

La vida de la lámpara

Las lámparas de arco de mercurio de presión media normalmente no fallan de repente, como lo hacen las bombillas domésticas ordinarias. La eficiencia disminuye relativamente despacio, hasta que no se emite suficiente luz UV para que la lámpara se cure eficazmente. Este declive es causado principalmente por el deterioro de la transparencia UV de la cubierta de cuarzo, y depende de un número de factores: la eficiencia de enfriamiento de la lámpara, la potencia, la corriente de los electrodos, la eficiencia de enfriamiento de los electrodos, la contaminación de la superficie externa de la lámpara (polvo, etc.) y la frecuencia de conmutación.

Cuando se usan correctamente, las Lámparas de Curado UV de Primarc están garantizadas para producir un alto nivel de eficiencia en el curado durante al menos 1.500 horas y, con un manejo adecuado, seguirán siendo capaces de entregar al menos el 80% de la producción original.