À propos du séchage UV :

L'UV sur le spectre électromagnétique

Les encres et les revêtements réactifs aux ultraviolets nécessitent une source de lumière ultraviolette de forte intensité pour déclencher une réaction chimique, ce qui permet de durcir l'encre ou le revêtement presque instantanément. La lumière ultraviolette forme une petite partie du spectre électromagnétique qui va des ondes radioélectriques à l'extrémité des ondes longues aux rayons X et gamma à l'extrémité des ondes courtes. Le graphique ci-dessous montre comment les longueurs d'onde ultraviolettes s'intègrent dans le spectre électromagnétique.

Les moyens de guérison et les styles de lampes

Les longueurs d'onde ultraviolettes les plus adaptées au séchage des encres se situent entre 200 et 400 nanomètres.

Il existe plusieurs types de lampes adaptées à la génération de ces longueurs d'onde, les principales étant les lampes à arc au mercure à haute pression, les lampes sans électrode et les lampes à arc au mercure à moyenne pression.

La lampe à arc au mercure haute pression est généralement construite comme un tube de type capillaire et nécessite une chemise d'eau pour maintenir des températures de fonctionnement correctes. Ces lampes sont limitées à de courtes longueurs et leur durée de vie est généralement inférieure à 1 000 heures.

La lampe à arc au mercure sans électrodes n'a, comme son nom l'indique, aucune électrode. Un arc est établi par la génération de micro-ondes. Ces types de lampes sont généralement produits en deux longueurs standard, 6 pouces et 10 pouces.

La plus utilisée est de loin la lampe à arc au mercure à moyenne pression (une lampe MPMA). Elle peut être refroidie à l'air ou à l'eau et peut être fabriquée dans une large gamme de longueurs. Les lampes simples de deux mètres de long ne sont pas rares, et la durée de vie des lampes MPMA peut être estimée à bien plus de 1 000 heures.

À propos de la conception des lampes

Le corps de la lampe est constitué d'un tube de silice vitreuse transparent de différents diamètres et épaisseurs de paroi. Ce matériau, appelé quartz, possède d'importantes propriétés vitales pour le fonctionnement efficace d'un système ultraviolet. Il présente une transparence de 90 % à la lumière ultraviolette, alors que le verre normal filtre toutes les longueurs d'onde, sauf les plus longues et les plus faibles. La température de surface d'une lampe ultraviolette dans des conditions normales de fonctionnement se situe entre 600°C et 800°C. Le quartz est capable de supporter ces températures car il présente une très faible dilatation thermique et une température de fusion élevée.

Les électrodes, à partir desquelles l'arc à haute tension est entretenu, sont constituées d'une tige de tungstène recouverte d'un fil de tungstène. Le tungstène est nécessaire pour supporter des températures d'arc interne supérieures à 3000°C. Les électrodes doivent être conçues avec soin pour assurer un fonctionnement efficace et fiable et une longue durée de vie de la lampe. Les paramètres affectant cette conception sont extrêmement complexes.

En raison des températures de fonctionnement extrêmement élevées et de la faible dilatation du quartz, il est extrêmement important de sélectionner correctement un matériau approprié pour connecter l'électrode à l'intérieur de l'enveloppe à l'alimentation électrique située à l'extérieur de l'enveloppe.

Le matériau choisi ici est une feuille de molybdène, qui a un faible coefficient de dilatation et est capable de supporter la haute tension nécessaire pour maintenir un arc stable.

Les connexions électriques supplémentaires sont réalisées à l'aide de fils à haute température. L'isolation électrique à l'extrémité de la lampe peut être réalisée par l'utilisation d'un embout en céramique.

Sortie spectrale d'une lampe MPMA

Comme nous l'avons déjà dit, il est très important d'obtenir des longueurs d'onde précises de lumière ultraviolette adaptées au durcissement des encres et des revêtements ultraviolets si l'on veut qu'un système soit très efficace.

Les lampes MPMA émettent non seulement de la lumière ultraviolette, mais aussi de la lumière visible et des longueurs d'onde dans le spectre infrarouge. En fait, toutes les lampes émettent environ 20 % de lumière ultraviolette, 60 % de lumière infrarouge et 20 % de lumière visible. Il est donc important, lors de la sélection d'une lampe, d'examiner attentivement la sortie du spectre ultraviolet, qui est parfois exprimée graphiquement, en montrant la sortie proportionnelle aux principales longueurs d'onde ultraviolettes. Un graphique d'une lampe MPMA Primarc typique est présenté ici.

La vie des lampes

Les lampes à arc au mercure à moyenne pression ne tombent normalement pas en panne soudainement, tout comme les ampoules domestiques ordinaires. L'efficacité diminue relativement lentement, jusqu'à ce que la lumière UV émise soit insuffisante pour que la lampe puisse durcir efficacement. Cette baisse est principalement causée par la détérioration de la transparence aux UV de la gaine de quartz et dépend d'un certain nombre de facteurs : efficacité de refroidissement de la lampe, puissance nominale, courant nominal des électrodes, efficacité de refroidissement des électrodes, contamination de la surface externe de la lampe (poussière, etc.) et fréquence de commutation.

Lorsqu'elles sont correctement utilisées, les lampes à polymérisation UV Primarc sont garanties de produire un niveau élevé d'efficacité de polymérisation pendant au moins 1 500 heures et, avec une manipulation appropriée, elles seront toujours capables de fournir au moins 80 % de la production initiale.