UNIVERSIDADE DO VALE DO PARAÍBA
FACULDADE DE ENGENHARIAS, ARQUITETURA E URBANISMO
CURSO DE ENGENHARIA QUÍMICA.
VIABILIDADE DA UTILIZAÇÃO DE LÂMPADAS LED NO PROCESSO
INDUSTRIAL DA CURA DE VERNIZES.
Alunas: Jaqueline Alves Santos
Vanessa Oliva
Orientadores: Valdirene Silva
Éder Junio Pereira
São José dos Campos
08 de Dezembro de 2014
1 AGRADECIMENTOS
Inicialmente, gostaríamos de agradecer todos que participaram deste trabalho de
conclusão de curso, que contribuíram de alguma forma, para o crescimento do conhecimento
e desenvolvimento profissional destes; professores acadêmicos como nossa orientadora
Valdirene Silva, nossos pais, colegas da Faculdade e as empresas UVTRONIC e DUBUIT
que nos auxiliaram no desenvolvimento do trabalho. Gratificante está troca de experiências
onde acreditamos num ganho de todos. Cada atividade realizada veio a agregar de alguma
forma: Conhecimento, Habilidade e Atitude. O curso de Engenharia Química, sem dúvida é
um curso de Grande Amplitude.
2 RESUMO
A cura por radiação é uma tecnologia que vem apresentando um importante crescimento,
resultado de vantagens tanto tecnológicas como ambientais e econômicas no mercado sobre
aplicações industriais de cura de tintas, vernizes, adesivos e outros materiais sensíveis á luz
ultravioleta (UV). Em função do seu avanço tecnológico quanto ao aprimoramento das
matérias-primas, oligômeros e fotoiniciadores, esta tecnologia avançou em seu sistema de
cura de lâmpadas halôgeneas para lâmpadas de LED (Diodo Emissor de Luz). Para tanto,
foram utilizadas algumas práticas laboratoriais onde foram analisadas as características entre
utilização de lâmpadas LED em comparação com o processo tradicional com lâmpadas
convencionais, onde apresentaram benefícios ao processo e produto final.
Palavras-chave: Vernizes. Luz Ultravioleta (UV). Lâmpadas de LED. Fotoiniciadores.
3 ABSTRACT
Radiation curing is a technology that has shown significant growth, a result of both
technological and environmental and economic advantages in the market for industrial curing
applications of inks, varnishes, adhesives and other materials sensitive to ultraviolet (UV)
light. According to their technological advancement as the improvement of raw materials,
oligomers and photoinitiators, this technology has advanced in his healing system of halogen
lamps for LED (Light Emitting Diode). To this end, some laboratory practice where we
analyzed the characteristics of use of LED lamps compared to the traditional process with
conventional lamps, which showed benefit to the process and final product were used.
Keywords: Varnishes. Ultraviolet (UV). LED bulbs. Photoinitiators.
4 INTRODUÇÃO
A cura de tintas e vernizes industriais de vários segmentos no mercado, como artes
gráficas, revestimentos industriais e adesivos, vem crescendo na utilização do LED em
substituição do processo de secagem UV. Isto por meio de vantagens ecológicas, economia de
energia, a qualidade superior do produto final e a aplicabilidade em substratos sensíveis ao
processo térmico ampliam a utilização e a competitividade da cura por LED quando
comparadas aos processos convencionais como secagem por evaporação do solvente. [1]
A intensidade de energia emitida pelas lâmpadas de cura é conhecida por irradiação e
está relacionada à potência elétrica, condições da lâmpada e a geometria do refletor que
direciona e foca a luz gerada pela lâmpada. Ambas as lâmpadas necessitam de uma dose de
energia e irradiação suficientes para que a cura seja completa. Nesta tecnologia, luz
ultravioleta (UV) de baixa energia é utilizada para curar sistemas líquidos isentos de solventes
orgânicos, ou seja, sem a emissão de voláteis. Excelentes características como dureza e brilho
podem ser conferidas ao produto com níveis baixos de exposição à radiação, permitindo ao
processo elevada capacidade de produção.
A lâmpada de LED apresenta melhor cura em profundidade, intensidade de cura
controlada, menor consumo de energia, baixa temperatura de funcionamento, ruído e livre de
mercúrio, chumbo e outros metais pesados; sem emissão de Ozônio e raios nocivos UV-C e
variação do espectro de onda bem menor em relação à lâmpada UV.[2]
A correlação com a Engenharia Química estará na melhoria de processo industrial desde
o maquinário até a qualidade do produto relacionado à polimerização da tinta onde serão
realizados testes comparativos entre os dois processos.
Revisão de literatura
Antigamente, aproximadamente cinquenta anos atrás e até os dias de hoje, utiliza-se
lâmpadas de arco como fontes de luz ultravioleta (UV), disponíveis para iniciar o movimento
de mudança de fornos de aquecimento para cura UV e são amplamente utilizadas apesar da
baixa eficiência do ponto de vista energético e curta vida útil.
Foram criados os diodos emissores de luz (ou LEDs) por volta do ano 2000 capazes de
emitir comprimentos de onda na região conhecida como ultravioleta (aproximadamente
100nm‐400nm). A partir disso, diversas fontes de luz ou radiação UV baseadas nestes
5 semicondutores foram desenvolvidas para aproveitar as características inerentes a esta
tecnologia: baixo consumo de energia elétrica e vida útil muito elevada. [3-8]
O processo de cura UV corresponde à conversão instantânea de um líquido reativo num
filme sólido após exposição a uma luz ultravioleta. O uso de revestimentos curáveis por UV
tem sofrido um enorme desenvolvimento nos últimos anos, apresentando cada vez mais uma
ampla utilização, nomeadamente em tintas e vernizes para madeira, metais, componentes
eletrônicos, fibra óptica, etc.
O uso deste tipo de revestimento apresenta diversas vantagens, tais como a baixa
emissão de compostos orgânicos voláteis (VOC’s), uma elevada velocidade de cura que
permite velocidades mais elevadas de produção, e obtendo-se um bom acabamento, suave ao
toque e com alta resistência física e química. [9]
A tecnologia de cura UV por LED´s oferece uma atraente substituição para sistemas
baseados em solventes, eliminando a necessidade de grande forno com elevado consumo
energético e as questões ambientais associadas aos VOC’s, que são produzidos quando
solventes são aquecidos. [3-8]
Sistema de cura por ultravioleta (UV)
Cura é a transformação dos polímeros em estruturas químicas de ligações cruzadas
tridimensionais estáveis e instáveis, que não podem ser revertidas ao estado inicial. [17]
Basicamente um verniz de cura por ultravioleta é um sistema líquido e apresenta uma
composição praticamente similar a qualquer outro verniz, com fotoiniciador, Oligômeros,
Monômeros e Aditivos.
Os componentes, resina e solvente têm a capacidade de reagir entre si por meio de
duplas ligações ativas, presentes tanto no polímero quanto no solvente. Para que esta reação
ocorra por meio da ação da radiação UV, é necessário adicionar à composição do verniz uma
substância sensível a tal radiação denominado fotoiniciador, o mesmo é transformado em
radicais livres por meio da ação da luz ultravioleta, sendo estes radicais livres os responsáveis
pela inicialização do processo de polimerização por meio das duplas ligações do solvente e da
resina que dão a característica de grande densidade de ligações cruzadas no revestimento,
tornando termofixo e insolúvel.[10]
6 A reação química entre os componentes de tintas depende na realidade do fornecimento
de energia ao sistema químico, e esta energia é fornecida por meio da exposição à radiação
eletromagnética que é o nome da energia que emana de corpos radiantes (lâmpadas).
Radiação envolve processos físicos com a emissão de partículas de nível atômico desde
a fonte até a tinta a ser curada. A cura por radiação envolve a transmissão de fótons.
O próprio nome fótons sugere o tipo de radiação eletromagnética perceptível pelos
sentidos, que é a luz. Os produtos químicos de reação nos sistemas UV são chamados
fotoiniciadores de reação embora a radiação ultravioleta propriamente dita não seja
perceptível pelos olhos.
Os fótons “caminham” em linha reta. Tem uma velocidade de propagação na direção em
que foram emitidos e uma quantidade de energia que se expressa na frequência de oscilação
característica de seus campos elétricos e magnéticos. [10]
Mecanismo de cura
As 3 etapas de mecanismo são basicamente:
1º Etapa: Decomposição do fotoiniciador quando exposto à radiação UV comprimento
de onda entre 200 e 400 nanômetros, formando os radicais.
Fotoiniciador
hv
P˙ (Radical livre)
2º Etapa: Os radicais livres entra em reação com a dupla reação do polímero e do
solvente, formando pré-polímeros.
P˙ + CH2=CHOOC
Radical livre COOCH=CH2 + CH2=CH
Diluente Polímero CH=CH2
Pré‐polímero 3º Etapa: As ligações cruzadas formadas pela polimerização das espécies propagadoras
dão origem à cura.
7 Polímero
CH
CH2
CH
CH2
PCH2 - CHOOC
COOCH – CH2
CH2
CH
Polímero CH2 – CH ‐ As características da fonte de radiação (lâmpada UV) em conjugação com o sistema
fotoiniciador escolhido alteram a velocidade de cura por UV que dependem da velocidade de
geração de radicais livres. [11]
Máquina Curadora UV
Na cura por radiação, o ambiente participa do processo como apenas elemento de
transporte.
O ambiente está entre a fonte de energia e o sistema a curar, então para a cura por
radiação o ambiente ideal seria o vácuo. Como não estamos no espaço sideral, os
equipamentos de cura por radiação tem que ser projetados para prever e minimizar esta
interferência. Um grande benefício de promover a cura de tintas por radiação é a redução no
espaço (comprimento) do equipamento.
8 Figura 1 - Espectro Eletromagnético. [18]
Nas faixas de interesse do espectro eletromagnético mostra que um comprimento de
onda para cura de tintas, usamos as unidade em nanômetros (10-9m).
Estas faixas do espectro tem subdivisões com os nomes:
De 400 a 500 temos azul, de 500 a 600 temos verde, de 600 a 700 temos vermelho, de
315 a 380 temos UV-A, de 280 a 315 temos UV-B, de 100 a 280 temos UV-C, de 750 a 1400
temos IR-A, de 1400 a 3000 temos IR-B, de 3000 a 8000 temos IR-C (médio), de 8000 a
15000 temos IR-C (longo) de 15 a 1000 micra, IR-C (distante); 380 e 400nm temos UV-V
(visível); 700 e 750 temos IR- Próximo. [10]
A frequência (ciclo por segundo) é complementar a comprimento de onda (distância)
considerando a velocidade de propagação (1.079.252.848,8 Km/h = no vácuo).[10]
O principal atrativo hoje para usar cura por radiação é a velocidade do processamento e
redução do espaço requerido para este processamento. Neste trabalho utilizamos o processo
de serigrafia, onde sua cura ocorre por meio do equipamento esteira máquina curadora UV.
As lâmpadas UV convencionais são constituídas de um tubo de quartzo contendo
mercúrio e uma mistura de gases inertes. Tecnicamente, a radiação UV é criada pelo mercúrio
9 vaporizado e a distribuição no espectro é determinada pelo gás. Normalmente uma lâmpada
de vapor de mercúrio além de produzir radiação UV emite também luz visível e radiação IR.
O rendimento genérico de uma lâmpada UV convencional é distribuída da seguinte
forma: 100% da energia de entrada é convertida em:

Aproximadamente 28% de radiação UV de vários tipos

Aproximadamente 21% de luz visível

Aproximadamente 34% de radiação IR de vários tipos

Aproximadamente 17% de dissipação (perda de calor aquecendo o
ambiente).
Figura 2 - Diagrama da potência por uma lâmpada de arco de 10kW em cada região do espectro. [3-8]
De acordo com o esquema de distribuição de energia da figura, somente 7% da energia
da lâmpada é aproveitada em UV-A e outros 7% em UV-B (faixa aproveitável de muitos
fotoiniciadores do mercado). A lâmpada emite em todas as direções, e por isso a construção
do refletor contribui em muito (até mais de 50%) para a eficiência da curadora. O refletor
ideal deveria refletir UV e absorver IR. [3-8]
O refletor deve ser construído para distribuir a radiação segundo algum critério. O
sistema refletor pode concentrar a radiação (focalizado, elíptico) colimar a radiação (como um
farol, parabólico) ou dispersar a radiação (cilíndrico/plano). Existem ainda refletores que
combinam diversas formas de distribuição da energia radiante.
10 Geometrias de refletores: os refletores focalizados requerem que a distancia seja
ajustável, mas tem um maior aproveitamento de energia do que os demais tipos de refletores.
Figura 3 - Refletores de emissão de luz. [10]
Os refletores igualmente não são eternos, requerem limpeza, polimento e por vezes a
substituição quando sua eficiência ficar muito comprometida. [10]
Cura com lâmpadas LED
Em diversos processos os LED´s vêm sendo inseridos como fontes de luz convencionais
entre outras aplicações, como por exemplo, a utilização para cura de tintas e verniz.
A sigla LED tem o significado de Diodo Emissor de Luz, que quando energizados os
diodos semicondutores emitem luz. São dispositivos de estado sólido assim como os
transistores, circuitos integrados e processadores de computadores. Os LEDs estão
disponíveis numa ampla gama de comprimentos de onda, desde o infravermelho ao
ultravioleta. [3-8]
Figura 4 - Lâmpada de LED. [3-8]
As características principais dos LED´s são seu único espectro estreito de luz, diferente
das lâmpadas de mercúrio de média pressão que geram um espectro largo e com vários picos.
11 Figura 5 - Espectro de emissão de um LED UV X Bulbo D (microondas). [3-8]
No caso de LEDs UV, as escolhas mais comuns são 365nm e 395nm. Mesmo que
outros comprimentos de onda possam ser obtidos, o custo de produção de LEDs especiais que
gerem esses comprimentos de onda nem sempre são viáveis e práticos. [3-8]
Para a utilização dos LED´s em cura de vernizes é necessário verificar as formulações
de materiais químicos fotoreativos adequados às fontes de luz.
Normalmente as formulações já existentes funcionam com fontes de luz de estado
sólido (LEDs), elas não foram desenhadas ou desenvolvidas para serem ideais para utilização
com estas novas fontes. Por meio de uma seleção mais cuidadosa dos componentes a serem
utilizados, especialmente do fotoiniciador, melhores resultados podem ser obtidos.[3-8]
Cura com lâmpada média pressão de mercúrio dopada com Gálio.
A distribuição espectral de lâmpadas de vapor de mercúrio pode ser alterada se o
fabricante colocar aditivos químicos nas mesmas. Neste estudo a lâmpada utilizada no
processo está aditivada com gálio e índio, o espectro fica mais preenchido na região de 400 a
450nm (UV-Vis).
Como podemos verificar na Tabela 1; uma comparação dos tipos de aditivação das
lâmpadas de mercúrio e suas porcentagens de radiação.
Tabela 1 ‐ Ativação das lâmpadas de mercúrio. Comparação com Mercúrio
Mercúrio
Dopada com Galio
Dopada com Ferro
UVC
100%
50%
50%
UVB
100%
75%
75%
UVA
100%
110%
250%
UVV
100%
200%
115%
12 Mercúrio "ozone free"
15%
120%
140%
100%
A dopagem da lâmpada de vapor de mercúrio, a pressão de vapor do gás, o diâmetro do
bulbo, a tensão (voltagem) e a corrente; bem como a temperatura de operação do bulbo, são
elementos que determinam a eficiência da lâmpada UV convencionais. [10]
Um componente frequentemente desconsiderado é a ventilação ao redor da lâmpada. O
mesmo deve ser eficaz na remoção do ozônio que se forma a partir da ionização do oxigênio
do ar pela radiação UV-C, porque o ozônio formado é opaco (absorve) a radiação UV-A e
UV-B, úteis na cura. Entretanto, se a temperatura do bulbo baixar muito, o consumo elétrico
irá aumentar e a eficiência da emissão de UV irá diminuir.
As lâmpadas UV convencionais tem uma vida útil de 1500 a 2000 horas, estando
equipamento e instalações em perfeitas condições. [10]
Verniz
O verniz utilizado no estudo é constituído basicamente de resina uretana alifática
diacrilada e do monômero 1,6 hexanodiol diacrilado. Para a cura por radiação ultravioleta, foi
adicionado o fotoiniciador 2-hidroxi-2-metil-2-fenil-propan-1-ona.
A composição do verniz
Resina:
A resina “poliuretano” ou simplesmente “uretano” advém do grupo químico
característico resultante da reação do isocianato com o hidrogênio lábil do outro reagente:
R-N=C=O + R’XH
R – N – C – X – R’
H
O
Esta reação, só se processa se o hidrogênio for suficientemente reativo, como por
exemplo, o hidrogênio presente nos grupos –OH, -NH2, -COOH, etc... [11]
Os isocianatos estão presentes em grande número de polímeros usados na indústria de
tintas e se caracterizam pela reação do grupo isocianato com hidrogênios ativos, reação esta
comumente denominada reação uretânica, tanto na sua obtenção, quanto na cura dos
respectivos revestimentos; essa reação característica é quase sempre acompanhada por outras
13 reações químicas, devido à existência de outros grupos funcionais nos polímeros presentes em
determinada tinta.
O uretano é essencialmente um ácido carbônico substituído ou um éster deste ácido.[11]
Aditivos:
Produtos que são adicionados à tinta para transmitir algumas características especiais,
necessárias à sua aplicação. Ceras, dispersantes, plastificantes, biocidas e anti-espumantes são
exemplos de alguns dos aditivos mais utilizados. [11]
Solventes:
Geralmente utilizam-se hidrocarbonetos aromáticos ou alifáticos, de baixo ponto de
ebulição, para a solubilização das resinas e acerto da viscosidade das tintas. [11]
Substrato
O substrato utilizado neste estudo foi o Policarbonato, que é um poliéster linear obtido
por meio da reação entre bisfenol A (ou difenol propano) e o gás fosgênico. Sua principal
característica é a alta transparência, mesmo com espessuras consideráveis, que combinada
com a alta resistência ao impacto faz desse polímero um plástico de engenharia que tem sido
muito utilizado em substituição ao vidro.
A presença de grupos benzênicos na cadeia principal da molécula tornam o
policarbonato um polímero rígido, amorfo e com uma baixa contração na moldagem (tanto na
transversal quanto paralela ao fluxo). O fato de possuir grupos laterias polares e regularidade
na cadeia, faz com que tenha um alto valor de transição vítrea (145ºC), com isso ele possui
elevados valores para as propriedades térmicas e estabilidade dimensional muito boa. A
cadeia polimérica do policarbonato é simétrica, o que lhe confere boas propriedades
dielétricas por meio de uma larga faixa de frequência. Enquanto seu alto valor de HDT
garante a manutenção destas propriedades até 125ºC.
A elevada resistência ao impacto do policarbonato provem das transições vítreas
secundárias (beta= -200ºC e alfa = 0ºC), ou seja, os pequenos movimentos internos que
ocorrem na cadeia quando em temperaturas acima destas, absorvem as tensões aplicadas no
polímeros. [12]
14 Características:

Alta transparência

Alta resistência ao impacto

Alta resistência térmica

Boa retardância à chama mesmo sem aditivos

Excelentes propriamente elétricas

Bom isolante de alta frequência à temperatura ambiente

Sensível à hidrolise

Elevado módulo de flexão

Baixa contração no molde
Processo serigráfico
Neste estudo, enfocamos no recurso técnico de impressão serigráfica. A trajetória da
evolução do processo serigráfico acompanha os desenvolvimentos tecnológicos relativos à
produção da imagem, desde a incorporação de processos fotográficos até os recursos digitais
atuais. Largamente utilizada pela indústria, e se estende aos mais variados setores. Como os
outdoors atuais como, por exemplo, os backlights, têm alta resolução gráfica e são impressos
em quadricromia sobre lonas e vinis, com modernos equipamentos automáticos, utilizando-se
tinta UV (ultravioleta).
A impressão em serigrafia se destaca pela durabilidade da camada impressa, no que se
refere à maior resistência de exposição à luz e às intempéries, à viabilidade de impressão de
grandes formatos, como também à versatilidade de produção de pequenas tiragens, o que
torna a opção pela serigrafia, muitas vezes, economicamente mais viável se compararmos à
impressão em offset. [13-16]
Na seção de materiais e métodos será detalhado o processo de aplicação do verniz
utilizando o método serigráfico.
MATERIAIS E MÉTODOS.
Materiais para aplicação serigráfica:

Verniz poliuretanico

Tela de nylon 150 fios

Rodo de borracha (dureza 75 a 90 Shore)
15 
Substrato policarbonato (10x10cm)

Papel tarjado

Espátula metálica

Curadora UV (Lâmpada de media pressão dopada com Galio e
LED)
A realização da impressão se dá da seguinte maneira:
Etapa 1. Verificação da limpeza da tela, que deve apresentar-se isenta de poeira ou
outros elementos que possam obstruir as cavidades do tecido;
Figura 6 ‐ Materiais utilizados nos testes
Etapa 2. Posicionamento da tela sobre o substrato. Em seguida, adicionou-se
aproximadamente 1 g do verniz na parte superior da tela.
Figura 7 ‐ Tela e Substrato
16 Etapa 3. Abaixou-se a tela e foi feita a primeira impressão, puxando o verniz com o
rodo de um lado ao outro da tela, num só movimento e com a mesma pressão.
Etapa 4. Foi realizado este procedimento 10 vezes, para adquirir as amostras
adequadas para realização dos testes.
Após este procedimento, a peça impressa foi retirada e colocada na esteira da curadora,
onde a máquina permite a exposição da mesma à lampada em, aproximadamente, 3 segundos
e com uma irradiação de, no mínimo, 90 mJ/cm² na lâmpada de mercúrio. A mesma ação
realizada com a lâmpada LED.
Figura 8 ‐ Curadora UV (fonte: Catálogo Curadoras Dubuit Máquinas).
Métodos de Ensaio
A seguir serão apresentados os testes para verificar as características físicas dos vernizes
fabricados.
Alastramento – O objetivo do ensaio foi verificar visualmente o aspecto de
alastramento/nivelamento do filme do verniz aplicado no substrato (alastramento = casca de
laranja ou cratera).
Meios de verificação/equipamentos: amostra A de aplicação com cura em lâmpada de
Mercúrio e amostra B de aplicação com cura em lâmpada LED.
Reatividade – Objetivo do ensaio foi verificar a reatividade (cura) do filme do verniz
aplicado sobre o substrato.
17 Meios de verificação/equipamentos: cinzas (95% carbonato de cálcio + 5% pigmento
preto), amostra C de aplicação com cura em lâmpada de Mercúrio e amostra D de aplicação
com cura em lâmpada LED.
Figura 9- Materiais do teste de reatividade
Figura 10 - Aplicação da cinza para o teste de reatividade.
Dureza lápis – O objetivo do ensaio foi verificar visualmente a dureza do revestimento
e a resistência à deformação do filme do verniz aplicado no substrato.
Meios de verificação/equipamentos: lápis 8H, onde o teste foi efetuado segundo as
especificações da norma ISO 15184. Amostra E de aplicação com cura em lâmpada de
Mercúrio e amostra F de aplicação com cura em lâmpada LED.
18 Iniciu-se o teste com um lápis mais macio, empurrando o suporte porta-lapis em uma
velocidade constante, perfazendo pelo menos uma distancia de 7 mm. O lápis poderá deixar
uma marca de grafite, que deve ser apagada de forma a verificar se o revestimento ficou
riscado. No caso de este não estar riscado passa-se para o lápis de dureza superior, respeitando
a escala crescente de dureza de lápis, até se encontrar um lápis que risque. Quando isso
acontece, passa-se para a utilização dos lápis de dureza superior, e inverte o processo,
começando pelo lápis de dureza superior, e usando os lápis numa escala de dureza decrescente
até haver um que não risque.
Figura 11 - Aplicação do teste de risco com lápis 8H.
Aderência – Objetivo do ensaio foi determinar a aderência do filme do verniz, aplicado
sobre o substrato, por meio do teste de grade.
Meios verificação / equipamentos: aparelho de grade tipo “Ericksen Multi Cross Cutter”
modelo 295 da ERICKSEN. Fita adesiva marca SCOTCH número 600/610, com 2,5cm de
largura.
Norma utilizada com referência para elaboração, ASTMD 1259 / NBR 11003.
Amostra G de aplicação com cura em lâmpada de Mercúrio e amostra H de aplicação
com cura em lâmpada LED.
1. Método Convencional de Aplicação
1.1. Segurar o aparelho de grade (equipamento de teste) firmemente sobre o substrato a
ser testado, com os rasgos paralelos a linha de visão.
1.2. Puxado firmemente em sua direção, com pressão suficiente para riscar o filme de tinta
até atingir o substrato, por uma extensão de aproximadamente 42mm, deve conter
linhas de corte.
19 1.3. Girar o aparelho de grade 90 graus e fazer mais cortes perpendiculares (cruzados) aos
iniciais. Desta forma, serão produzidos quadrados medindo de 1,5 a 2,5mm x 1,5 a
2,5mm.
1.4. Aplicado a fita adesiva sobre a área riscada (em teste), comprimindo firmemente a
fita de modo a eliminar qualquer bolha de ar existente.
1.5. Dentro de 1 a 2 minutos após aplicação, remover a fita rapidamente, pegando a ponta
livre e puxando-a para si, em um ângulo tão próximo a 180 graus quanto possível.
Figura 12 - Código de avaliação do Corte em Grade.
20 Figura 13 - Materiais para aplicação do teste de aderência.
Figura 14 - Aplicação do teste de aderência.
Figura 15 - Remoção da fita adesiva.
Brilho Especular – O objetivo do ensaio foi verificar o brilho de uma superfície do
filme do verniz aplicado no substrato.
Meios
de
verificação/equipamentos:
Tarjado
preto,
um
medidor
de
brilho
(reflectômetro) ETB-0686 da marca GLOSSMETER, deve-se realizar a calibração do
aparelho.
21 A medição do brilho especular do substrato policarbonato foi realizado de acordo com
NP EM ISSO 2813 de 2001.
Amostra I de aplicação com cura em lâmpada de Mercúrio e amostra J de aplicação com
cura em lâmpada LED
Figura 16 - Medição do brilho especular.
Todos os testes passam pela Cura por Radiação – Objetivo do ensaio foi verificar a
velocidade de cura de verniz ultravioleta.
Especificação: Serigrafia plana – 80 – 90 mJ/cm2.
Meios verificação/equipamentos: Curadora UV (Otiam), radiômetro (JL 390C Light
Bug).
Execução do teste:
1. Por meio de radiômetro, estabeleceu-se a dose de radiação obtida por meio da
velocidade da esteira (05 – 55 m/min), e o acionamento da lâmpada baixa (4,22
– 4,28A) e ou alta (6,32 – 6,28A).
2. Conduziu-se as impressões até a entrada da curadora UV e efetuar a operação de
cura.
3. A cura do verniz ocorrerá na dose de radiação indicada, onde, a dose de radiação
UV será sempre inversamente proporcional a velocidade da esteira.
Subjetivamente é analisado a dureza da película que está associada a velocidade de cura,
ou seja, quanto maior a velocidade de cura, maior é a dureza e vice-versa.
22 Tabela 2 ‐ Ensaios realizados e respectivas amostras Lâmpada Mercúrio
Lâmpadas de LED
(Amostra)
(Amostra)
Alastramento
A
B
Reatividade
C
D
Dureza Lápis
E
F
Aderência
G
H
Brilho especular
I
J
Ensaios
RESULTADOS E DISCUSSÃO
As análises dos testes realizados nas amostras foram importantes para a correlação dos
resultados da comparação entre lâmpadas de mercúrio com lâmpadas de LED, em relação às
propriedades do verniz; como podemos verificar por meio dos resultados dos testes seguintes:
Alastramento:
Execução do Ensaio:
1. Foi avaliado visualmente a impressão curada, do verniz, amostra A versus amostra B,
apresentaram-se similares portanto houve a formação do filme de verniz nivelado (completo),
sem apresentar crateras.
Resultando com Alastramento similar, amostra A e B aprovada, caso amostra apresente
falta de alastramento, amostra reprovada.
Reatividade:
Execução do Ensaio:
1. Com utilização de uma cinza (95% carbonato de cálcio + 5% pigmento preto), foi
avaliada a reatividade (cura), das amostras C e D.
A amostra C apresentou reatividade inferior a amostra D pois as cinzas mantiveram-se
retidas no filme de verniz diferente da polimerização no LED, que se dá por completa.
Resultando com Reatividade diferenciada, amostra C apresentou reatividade inferior a
outra amostra D, amostra C reprovada.
23 Dureza Lápis:
Execução do Ensaio:
1. O suporte porta-lapis da a garantia que os ensaios feitos nas mesmas condições,
colocando o lápis com um ângulo de 45° relativamente à superfície e que é exercida uma
força constante sobre a mesma.
2. Avaliando visualmente a dureza e a resistência à deformação na impressão seca ou
curada, da tinta ou verniz, amostra E e F. Ao analisar visualmente constatamos que o risco
feito por meio do lápis 8H foi mais profundo na amostra E do que na amostra F, isso está
relacionado ao teste anterior (reatividade).
Resultando Dureza lápis similar, amostra F aprovada, amostra E apresentou dureza lápis
inferior, amostra reprovada.
Aderência:
Execução do Ensaio:
1. Teste de Grade: O substrato não deve apresentar perda de adesão que uma
porcentagem estabelecida:

Aderência do verniz entre 90% a 100% (permitida perda de aderência máx.
10%) código do corte em grade = Gr 2
Aderência das demais linhas do verniz entre 99% a 100% (permitida perda de aderência
máx. 1%) código do corte em grade = Gr 1
Na amostra G após a retirada da fita constatamos o código do corte em grade foi Gr 1
onde nos cruzamentos dos cortes destacaram-se pequenas partículas (partes) do verniz, na
amostra H o código do corte em grade foi Gr 0 pois os cantos dos cortes em grade retos não
tiveram nenhuma parte destacada.
Brilho:
Execução do Ensaio:
1. Nas amostras I e J foram feitas medições com o ângulo de incidência do feixe de luz
de 60º sendo que a amostra I apresentou brilho 90U.B. (unidade de brilho) e a amostra J
apresentou 96U.B.; onde a superfície da amostra I foi afetado por vários fatores tais como: o
ângulo de incidência da luz, da textura da superfície (rugosidade, quantidade do revestimento
aplicado) e do índice de refração do material.
24 Resultando Brilho especular, amostra I e J, caso amostra apresente brilho inferior,
amostra reprovada.
Contudo concluí-se que a utilização da lâmpada LED proporciona uma qualidade da
cura de verniz melhor do que a utilização de lâmpadas de mercúrio em processos industriais.
Tomado como dados bibliográficos os LEDs são dispositivos de estado sólido, eles
apresentam diversas vantagens: [3-8]
Longevidade: Fontes de luz baseadas em LEDs têm vida útil muito mais extensa que as
fontes de luz UV convencionais. Enquanto as lâmpadas tradicionais têm vida útil de algumas
centenas de horas (dependendo de uma grande variedade de fatores), LEDs podem durar por
dezenas de milhares de horas.
Baixo consumo de energia: Lâmpadas UV convencionais requerem uma grande
quantidade de energia gerar o plasma de mercúrio e para refrigerar a mesma. Fontes baseadas
em LED requerem muito menos energia para serem operadas (até 67% menor dependendo das
variáveis de processo).
Menor aquecimento: Na lâmpada UV convencional 60 a 65% da energia emitida são
energia térmica (na forma radiação infravermelho). No caso dos LEDs UV, é gerado algum
calor na junção do semicondutor, mas este calor não é irradiado em forma de raios
infravermelho. Isto faz dos LEDs UV, fontes de luz perfeitas para processos sensíveis ao
calor, como a cura de filmes plásticos e papéis e processamento de circuitos eletrônicos e
madeira.
Liga/Desliga Instantâneo: Por ser um dispositivo semicondutor, os LEDs podem ser
ligados e desligados rapidamente, atingindo a potência total em apenas milissegundos.
Lâmpadas a arco, em comparação, requerem durante o startup inicial vários minutos para
atingirem potência máxima e uma vez desligadas tem de ser resfriadas antes de serem
religadas.
25 Segurança e Meio Ambiente: A tecnologia de LEDs também tem sido adotada para cura
UV por diversas razões de segurança e meio ambiente. LEDs não contem mercúrio e não
produzem ozônio, por não emitirem comprimentos de onda curtos (UV-C). Isto elimina a
necessidade de sistemas para exaustão. Além disso, os LEDs trabalham com baixas tensões
em corrente contínua (24 a 30 VCC) e em temperaturas seguras aos trabalhadores.
26 CONCLUSÃO
Dentre os dois métodos de obtenção da cura UV em vernizes, com lâmpadas de
mercúrio e lâmpadas de LED, o processo realizado com lâmpadas de LED se mostrou mais
viável, pois, a cura apresenta condições de reação mais severas e utiliza menor consumo em
energia. O aquecimento do wafer de silício que é a base dos LEDs chega a meros 80 graus
Celsius. Praticamente toda a energia é convertida em UV, contra os considerados na fonte
convencional, dos quais apenas a metade é útil para a maioria dos fotoiniciadores do mercado.
Neste tipo de fonte, toda a emissão se concentra em um espectro bastante estreito,
totalmente na faixa de UV-A. Segundo Ary Luiz Bon o preço unitário ainda é alto (ate 5
vezes o preço de um equipamento convencional) mas a duração do elemento radiante chega a
10 vezes mais, porém mesmo com o valor elevado concluí-se que a utilização da lâmpada
LED proporciona uma qualidade da cura de verniz melhor do que a utilização de lâmpadas de
mercúrio em processos industriais.
Com isto o custo total de processo é muito mais baixo, a economia em energia elétrica e
na manutenção acaba com a diferença, e esta será uma tendência no futuro.
27 REFERENCIAS
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