前書き
目の前の紙は、印刷業界でインクのUV硬化に使用されている水銀灯が2020年に段階的に廃止されるかどうか、そしてこの古いインクでインクを硬化し続ける必要があるかどうかを明らかにすることを目的としています。技術。
2020年は世界的な水銀禁止の年です。 2014年5月、世界保健機関（WHO）が194の加盟国によって統治されるフォーラムである世界保健総会（WHA）は、人間の健康と環境を保護するための水銀（Hg）に関する水俣条約の実施を開始しました。水銀および水銀化合物への暴露の影響から。 それ以来、128か国が条約に参加し、107か国が批准しています。
欧州連合（EU）は、2002年に有害物質の削減（RoHS）に関する最初の指令を作成しました。2011年にはRoHSに続いてRoHS 2が使用されました。RoHS2は、物質の数、範囲の点で元の指令の拡張バージョンです。免除の制限的な適用。 ただし、EU法の重要な原則は、EU規則の適用が成長と発展を損なうものであってはならないということです。そのため、RoHS2法は見た目ほど単純ではありません。
その結果、RoHS 2の免除は、適切な交換技術が利用可能になったため、2015年4月から段階的に廃止される低圧、中圧、および高圧の水銀アークランプに適用されます。 免除は更新可能であり、水銀ランプ製造業界は2015年にカテゴリ4（f）デバイス（印刷用のUV硬化ランプを含むカテゴリ）の更新を要求することに成功し、次の5年間の要求にすでに取り組んでいます。期間の更新。
EUは、RoHS 2およびその他の指令と規制が条約と整合した2016年に、水俣条約の規則に同意しました。 したがって、EUは現在「2020年の水銀禁止」として知られているものに拘束されています。
なぜ水銀禁止は長い間延期されているのか
水俣病は、重度の水銀中毒によって引き起こされる神経学的症候群です。 極端な場合、狂気、麻痺、昏睡、そして死は、最初の症状が現れてから数週間以内に続きます。 水俣条約は、1956年に水銀による産業中毒の最悪の事件の1つを目撃した日本の都市にちなんで名付けられました。原因は、1932年から1968年まで続いたチッソコーポレーションの化学工場からの産業廃水中のメチル水銀の放出でした。 （1）。
ヒトの水銀元素の安全な暴露レベルは知られていない。 非常に低いレベルでも効果が見られます。 さまざまな化合物とともに、中枢神経系、甲状腺、腎臓、肺、免疫系、目、歯茎、皮膚への損傷など、さまざまな深刻な健康への影響があります。 生き残った犠牲者は記憶喪失や言語障害に苦しむ可能性があり、脳への損傷を元に戻すことはできません。
水俣では、水俣湾と不知海の貝類にメチル水銀が生体内蓄積している。 海が毎日の食物摂取に何を提供するかに大きく依存している地元の人々は、工場が有毒化学物質を放出し続けた36年の間に水銀中毒にさらされました。
2001年3月、2265人の犠牲者が水俣病であると公式に認められ（そのうち1,784人が死亡）、10,000人以上がチッソ株式会社から金銭的補償を受けました。 2004年までに、同社は86百万ドルの補償金を支払い、同じ年に汚染物質の浄化を命じられました。 2010年3月29日、未認定の被害者を補償するための和解が成立しました。
水俣病の2回目の発生は、1965年に新潟県で発生しました。これらの症例は、中毒が長期間身体に侵入する機会がある場合にのみ生命を脅かすものであると示唆しているという点で誤解を招きます。 しかし、カレン・ヴェッターハーン事件はさらに恐ろしい話をしています。
ニューハンプシャー州ダートマス大学のアメリカの化学教授であるカレン・ヴェッターハーンは、有毒金属への暴露を専門としていました。 彼女は1997年に有機水銀化合物ジメチル水銀への偶発的な曝露の結果として48歳で亡くなりました。 保護手袋は彼女を保護せず、手袋を通して吸収された化学物質のほんの数滴が1年以内に致命的であることが証明されました（2）。
水俣大会
水俣条約は、世界がリスクに注意を払っていることを証明する条約であり、水銀は環境を通じて世界中に輸送されるため、その排出と放出は遠隔地でも人間の健康と環境に影響を与える可能性があることを認識しています。
水銀の国境を越えた影響のために、各国は水銀の排出と放出を減らすために協力する必要があります。 条約の目的は、人為的な排出と水銀および水銀化合物の放出から私たちを保護することです。 これには、水銀が使用、放出、または排出されるさまざまな製品、プロセス、および業界にわたる管理と削減を含む、水銀のライフサイクル全体に関連する規定が含まれています。 条約はまた、水銀の直接採掘、その輸出入、安全な保管、廃棄物としての処分にも取り組んでいます。
条約は2017年8月16日に発効しました。128カ国が実際に条約に署名し、107カ国が批准しました。 この禁止措置は、タイ、ペルー、セネガルなどの国々で近年収益性の高い収入源となっている職人による金の採掘に特に影響を及ぼします。 2020年から、条約は、血圧計、体温計、その他の製品を含む、水銀を含む製品の製造、輸入、輸出を禁止します3。
水俣水銀禁止には「一般照明用高圧水銀灯（HPMV）」と記載されていますが、批准国は条約の定義を限定的に解釈できるため、水銀を段階的に廃止する計画に特殊なランプを含めるかどうかは当事者次第です。
RoHS2と環境対UV硬化水銀ランプ
RoHS 2は有害廃棄物の問題に対するEUの回答ですが、この指令は、成長と発展を損なうことのないように、例外と免除を認めています。 これらは、数か月から数年かかるレビュープロセスを経て、関心のあるすべての関係者からの意見（賛否両論）と、認定機関の1つによるその後の分析を経て付与されます。
完全な水銀禁止が直面するもう1つの障害は、「大規模な固定式産業用工具」および「大規模な固定設置」という用語の解釈です。 これらの用語は、RoHS 2の範囲に関連しています。「範囲」とは、デバイスがRoHS2の制限の影響を受けるかどうかを指します。 デバイスが範囲内にない場合、そのデバイスは自動的に免除されます。
たとえば、RoHS 2の範囲外は、ベンダーが顧客の玄関先にトラックを配達するために大型トラックを必要とし、組み立てて設置する必要があり、分解してプロセスを繰り返さないと移動できない印刷機です。 これは、このような大型の水銀駆動UVユニットをそのまま運用し続けることができることを意味します。 スペアパーツの配布も当然保証されます。
大規模な産業施設は完全に免除されているため、産業用印刷機は禁止の対象ではなく、一連の立法協議の後にEU委員会の祝福を受けて指令が更新されない限り、対象外となります。 その理由は、水銀の量が非常に少なく、ランプが完全にリサイクルされているためです。 それらを保存するための制限はありません（4）。
小型の印刷機（理論的にも）自分で設置でき、多かれ少なかれ移動が容易な印刷機の場合、免除システムがなければ、水銀ランプは今では禁止されていたでしょう。 投資の安全を確保するために、2015年に欧州委員会に申請が行われ、メンバーの利益を「守る」多くの業界団体による明確な規制が求められました。 目的は、印刷を含むあらゆるUV硬化目的で使用されるすべての水銀アークUVランプの免除を更新することでした（5）。
更新の要求に関与した署名者の1人は、インク、コーティング、接着剤へのUV / EB硬化技術の使用を促進する欧州協会であるRadTechでした。 延長に関して、ラドテックヨーロッパの事務総長は次のように述べています。「信じられないかもしれませんが、免除は何年も前に発効するはずでしたが、正式な決定はまだ保留中です。 レビューを担当する研究所は、委員会に免除を延長するように勧告しましたが、委員会が他の優先事項を持っていたため、決定は委員会の側で遅れています。 実際、業界はすでに次の期限の免除延長の申請書を提出する準備を始めています。」
審査中に免除の期限が切れた場合は、申請が審査され、法律が更新されるまでの時間が延長されます。 2016年7月22日に期限が切れる予定の免除については、多数のリクエストが寄せられ、審査プロセスでバックログが発生し、正式な決定が下されるために期限が延期されました。 決定はローリングベースで行われました。 行われた延長リクエストの数を考えると、それらすべてが正式にリリースされるまでには時間がかかる可能性があります。
RadTechのメンバーは、水銀ランプが依然として免除を必要とする理由について尋ねられたとき、次のように述べています。 したがって、禁止は産業用印刷機には影響しません。 水銀の量は、水銀電球のような大量生産品と比較して非常に少ないです。 これらのランプは一般的に完全にリサイクルされています。 それらを保存するための制限はありません。」 ただし、すべての産業用印刷機器がとにかくRoHS 2の範囲外である場合、RadTechが免除の更新をサポートする必要がある理由はすぐにはわかりません。 実際には、多くのUV硬化印刷機は範囲内に入るのに十分小さいです。
完全を期すために、他の国にもRoHS 2 '指令'があることを考慮する必要があります。 これらには、中国、台湾、日本、韓国が含まれ、2003年の電子廃棄物リサイクル法が制定されたカリフォルニアもあります。後者を除いて、すべてEUのRoHS 2形式および免除スキームに従います（6）。
水銀ランプ：成長と発展に悪い
ビジネスの観点から、水銀ランプの生産者が現状を擁護していることは理解できます。 それがおそらく、彼らが研究所のコンサルタントに免除の廃止について助言するのに苦労している理由です。 彼らは、最大の更新期間を得るために、対象となる水銀灯の適用で可能な限り拡張しようとします。
それはすべての人の最善の利益ではなく、確かに環境の利益でもありません。または欧州環境局が述べているように、「同等のLEDランプはそうではないという声明で、要求された水銀免除の多くの長さを支持しません。今日、すべてのアプリケーションの実用的な代替品です。 代わりに、LEDが環境的に好ましく、ほとんどのアプリケーションで実用的であることに基づいて、特定のカテゴリのランプで明確な短期の有効期限を要求しています。」
厳密なビジネスの観点からさえ、水銀ランプが常に最良の選択であるとは限りません。 印刷用途で使用されるランプのタイプは、通常、中圧の線形水銀蒸気アークランプです。 中圧UVランプは、インクとコーティングを瞬時に硬化させ、装置を非常に高速で長期間稼働させることができますが、非常に高温（850〜950℃または1550〜1750華氏）で動作します。 そして、ここでは、コストの観点から最初の欠点があります。 ランプの温度が低すぎると、インクやコーティングが硬化しない可能性があるため、プリンターは常にランプをオンにしておく必要があり、莫大なエネルギーを浪費します。コストと環境コストの両方の点で高価です。
Durst Phototechnik AGに、LEDマシンの隣にまだ水銀を提供している理由について尋ねたところ、彼らのスポークスパーソンは次のように述べています。 特に大型の工業生産機械のハードウェアコストは、たとえばUV-LEDシステムよりもはるかに低く（2〜3倍）なります。」
ただし、ハードウェアコストは1つの要因にすぎず、最も重要な要素でもありません。 印刷機の寿命全体にわたって測定した場合、「常時オン」の必要性のために無駄になるエネルギーのコストも考慮に入れる必要があります。 それに加えて、これらのランプは多くの熱とオゾンも生成します。 どちらも生産エリアから強制的に排除する必要があります。これも、他の方法では役に立たないエネルギーを大量に消費します。
また、他のプレスからのスプレーパウダーやほこりの粒子などの汚染物質がランプ上で焼けるリスクがあり、ヘイズが発生してランプの性能が低下します。これらのランプが高温で動作すると、気泡緩衝材や非常に薄い材料などのデリケートな素材への印刷が妨げられます。基板。
ダースト氏はまた、水銀硬化材料、光開始剤濃度、光開始剤のコストはLED技術で使用されるものよりも低いと述べましたが、一方で、ユーザーは、水銀電球の劣化やオペレーターに起因することが多い硬化の不均一や色の変化のために出力を無駄にすることがあります特定の基材上のインクの硬化エネルギーの適切な組み合わせを見つけようとしています。
ダースト氏によると、UV LEDは、業界のすべてのUV硬化目的でも完全に同等ではありません。 広報担当者は次のように述べています。「現在、最高の表面硬度や優れた耐擦傷性など、UV硬化の特定の特性を実現するために必要なUV-CおよびUV-B波長を生成するための従来のガス放電ランプに代わる実用的な方法はありません。 」
ただし、EminenceUVのJenniferHeathcote氏は、次のように述べています。今日でも硬化溶液が可能です。 たとえば、インク、ワニス、接着剤は一般にLEDで十分に硬化し、ほとんどのグラフィック印刷要件を満たします。 しかし、シリコンリリースと工業用ハードコートはまだ開発段階にあり、大規模な商業的利用可能性から少なくとも3〜5年は離れています。」 （7）
最後に、水銀ランプには隠れたコストが伴います。それはリサイクルです。 欧州のWEEE指令（8）は、企業がこれらのランプの水銀をリサイクルすることを要求しており、各EU加盟国は、要件が満たされていることを確認するために独自の罰金を課しています（9）。
リサイクルの必要性は完全に規制されています。つまり、プリンターはこれらのランプをバケツに入れるだけでは不十分です。 代わりに、各国の適用法が最初から最後までプロセス全体を定義しており、リサイクルプロセスの負担は、エンドユーザーにランプごとの追加コストを請求して強制することができるランプサプライヤー（実際にはブランド所有者）にあります。特別に設計されたコンテナ（10）をレンタルするためのプリンタ。
UV-LED技術のメリット
インクのUV硬化については、RoHS 2の免除は実際には拒否する必要があります。これは、機器の寿命全体にわたって、環境への影響がはるかに少ない一方で、経済成長と開発に悪影響を及ぼさない完全に実行可能な代替手段があるためです。
その代替手段はUV-LED技術であり、過去10年間で成熟し、多くの分野で水銀よりも優れたものになり始めています。
LEDの最も明らかな利点は、ランプとは対照的にアレイであるということです。 アレイの利点は、1つのダイオードに障害が発生した場合、表面光の光強度への影響が最小限に抑えられることです。 ただし、最も重要なのは、LEDランプが摂氏40度に達するのに対し、水銀ランプは60度を超える温度に達することです。 水銀ランプとは対照的に、低エネルギーのものでさえ、LEDランプははるかにエネルギー効率が高いです。 それらは硬化のために紫外線の約20％を使用し、80％だけが熱に変換されます。
Fogra Graphic Technology Research Association（11）の調査によると、LED硬化は、従来の水銀アークランプを使用するデバイスと比較して、エネルギー消費を最大82％削減することが示されています。
UV-LEDシステムが技術の大部分に利益をもたらすために特別に調合されたインクを必要とするのは事実ですが、LEDダイオードの波長に一致するように調合されたUVインクで、LEDランプで硬化するシステムは水銀硬化システムと同じくらい速いです。 数年前、LEDシステムは高速生産プレスの速度に匹敵し始めました。 この理由の1つは、LED硬化アートワークが印刷直後に乾燥されるため、全体的な生産速度にプラスの効果があります。
LEDテクノロジーは全体としてインクの消費量が少なく、無駄を最小限に抑えます。これも環境に優しい機能です。 UV-LEDテクノロジー用に開発されたインクは応答性が高く、印刷機にLED用に最適化されたデジタルフロントエンドソフトウェアがあれば、インクの薄層を塗布して、従来の硬化と同じ結果を得ることができます。 LED硬化中、インクは素材に吸収されません—顔料の100％が固化します。
これらすべてには、プリンタとインクを注意深く一致させる必要があります。 マーケティングインクジェットソリューションのEFIVPであるKenHanulexは、次のように述べています。「EFIは、新製品を市場に投入する際にすべてのパラメーターを考慮します。 これらには、プリンター、プリントヘッド、硬化システム、インク、その他すべての技術コンポーネントが含まれます。」
彼らのシステムを3M™MCS™認証に最適なプリンターにするために、EFIは3Mと共同でインクを配合しました。 3M保証は、3Mメディアと組み合わせたEFIインクジェットテクノロジーで作成されたグラフィックスが、グラフィックスの寿命の間期待どおりに機能することを保証します。 これを可能にするために、EFIは自動車グレードの顔料を使用し、それらを粉砕および制御して、密な分布を維持します。
さらに、LEDランプは安全ですが、水銀ランプは職場でのリスクです。 LEDアレイの外部シールドが損傷しても、悪影響はありません。 水銀ランプの外電球が壊れると、強い紫外線が放射されます。 紫外線にさらされると、目や皮膚のやけど、その他の不快感を引き起こす可能性があります。
UV-LEDを使用すると、反射率の高いメタリック、テクスチャの高い表面、薄片、感熱フィルムなど、通常とは異なる素材に印刷することもできます。 LEDは水銀ランプに比べて涼しいので、ポリエステルやその他の特殊なテキスタイルも印刷できます。 実際、UV-LEDプリンターでは、0.2〜0.5mmの薄さのPVCに印刷できます。
水銀ロビーは、LED駆動のすべてがあなたにもっと費用がかかるだろうと示唆していますが、私は個人的に、それが実際に彼らのビジネスを成長させたと言った多くのEUベースのプリンターにインタビューしました：
ミラー、薄いガラス、その他の繊細な素材など、安価でエキゾチックな素材に印刷できます。
お客様は、環境にやさしい製品やサービスのみを使用していると言えることを気に入っています。「グリーン」であることが重要です。
また、LEDは他の方法でも費用効果が高くなります。 メーカーのAgfaGraphicsは、次のように述べています。「LEDランプから放散される熱が少ないため、シャトルの下でメディアを平らに保つのが簡単です。 これにより、ヘッドクラッシュがなくなり、メディアやインクを浪費するような手直しの必要が少なくなります。 さらに、LEDシステムには、シャッターやミラーなど、交換が必要になる可能性のある部品が少なくなっています。」 さらに、UV LEDランプには水銀が含まれていないため、水銀の廃棄や関連費用は必要ありません。 LEDは、換気によって抽出する必要のあるオゾンガスも生成しません（12）。
英国を拠点とするOpalPrintのCEOであるKeithLuntが、BluPrint UKのWebサイトのケーススタディビデオで説明しているように、ハイデルベルガー5色印刷機のようなLEDに変換された印刷機でさえ利点があります（13）。 彼はより鮮やかな色とよりシャープなドットに言及し、彼は一人ではありません。 2018年の特集記事で、FESPAのスタッフは、すでにUV-LEDを使用しているプリンターは、従来のシステムよりも70％もエネルギー消費量が少なく、顔料含有量が多いために色の輝きが増していると報告しています（14）。
UV-LEDの動作寿命は10,000〜20,000時間です。 水銀アークランプの寿命は約1,500時間です。 つまり、危険な水銀ランプは、対応するLEDの約8〜10倍の頻度で交換する必要があります。 LEDは、寿命が尽きたときにリサイクルされて、内部の希土類鉱物を最大限に活用し、循環経済に適合させるのが理想的です。これは、空気中に放出されたり、貯水池に浸透したりする可能性のある有毒物質が非常に多いためではありません。 、しかしそれらが含んでいる高価な希土類鉱物のために。 包括的な再循環プログラムは、フラウンホーファープロジェクトグループの材料リサイクルおよび資源戦略IWKSとダルムシュタット工科大学材料科学研究所によって議論されています（15）。
結論
水俣条約自体は、印刷業界に直接的な影響をほとんどまたはまったく与えません。 条約は一方では鉱業に、他方ではより汎用的な水銀の使用に力を注いでおり、RoHS 2は範囲の例外と免除の更新で機能するため、水俣条約の製品定義によって課された2020年の水銀禁止は確かに即時の影響はありません。従来のUV硬化印刷業界で。
RoHS 2に関する限り、水銀ランプの製造業者は、カテゴリー4（f）の水銀ランプ全体の拡張と更新を試み続けています。 そのため、このカテゴリーに分類される幅広い製品によって引き起こされる混乱の恩恵を受けているようであり、免除の更新について委員会に助言するコンサルタントの仕事はほぼ不可能になっています。
これは、2020年までに水銀を禁止するという指令の目的とは奇妙に対立しています。これは、UV-LED技術が過去10年間に純粋に技術的な観点から行った進歩と、水銀がまったくないことを考慮に入れています（16）。
英国やヨーロッパ大陸のプリンターへの複数のインタビューから私が個人的に聞いた多くの肯定的なユーザーレポートは、従来のUV硬化方法を保持している印刷会社がビジネスの拡大に関して彼らよりもうまくいっていないことを示しているようですUV-LED技術を採用している同僚/競合他社。後者はクリーンで生態学的に健全であると見なされています。
