Processus de durcissement aux UV

Terminologie du durcissement UV

Ce guide utile comprend la plupart de la terminologie que vous trouverez utilisée dans le domaine du durcissement à l’arc et aux LED UV.

GEW est leader sur le marché de la technologie de polymérisation UV et de polymérisation UV LED, ce qui nous donne l’opportunité d’influencer les discussions et le langage utilisé dans ces domaines.

Vous trouverez ci-dessous un dernier résumé de la terminologie la plus importante en matière de durcissement aux UV. Nous le tiendrons à jour à mesure que le langage de l’industrie évolue.

Terminologie générale des UV

absorption – un processus dans lequel la matière acquiert de l’énergie photonique à partir du rayonnement électromagnétique lorsque les longueurs d’onde traversent ou se réfléchissent sur la matière.

lampe à additif (ampoule) – lampe à vapeur de mercure moyenne pression (arc ou micro-ondes) contenant des additifs métalliques tels que le fer (Fe), le gallium (Ga), le plomb (Pb), l’étain (Sn), le bismuth (Bi) ou l’indium (In ). Les lampes additives ont des émissions spectrales UV différentes de celles des lampes au mercure (Hg) standard. Parfois appelées lampes dopées ou lampes aux halogénures métalliques.

adhésion – la liaison d’un adhésif à un support (substrat) constitué de forces intermoléculaires, de liaisons chimiques et d’interactions mécaniques ou imbriquées.  La force d’adhésion dépend de l’adhésif, du support (substrat) et du durcissement.

anode – borne positive d’une diode électroluminescente (LED).

lampe à arc – voir lampe à arc au mercure

longueur de l’arc – distance entre les électrodes dans une lampe à quartz (ampoule). Voir la durée de cure efficace.

ASTM D3359 – Méthode d’essai ASTM utilisée pour effectuer un test d’adhérence par coupe croisée ou par hachure croisée. Une coupe en X ou un motif en treillis de 6 ou 11 coupes est gratté à travers le matériau durci aux UV jusqu’au substrat. Un ruban adhésif spécial sensible à la pression est ensuite appliqué sur les coupes puis retiré. Retirer le ruban du substrat révèle le degré d’adhésion de la formulation durcie au substrat ou au support. Si du matériau entre les lignes est retiré avec le ruban adhésif, l’adhérence est mauvaise. Si le matériau durci reste, l’adhérence est bonne. Les lignes directrices recommandées pour les tests et l’évaluation sont documentées dans la spécification ASTM D3359 sous les méthodes A et B. La méthode A utilise la coupe X et est utilisée sur le terrain ainsi que pour les films supérieurs à 5 mils. La méthode B nécessite des coupes en treillis et est recommandée pour une utilisation en laboratoire et pour les films d’une épaisseur maximale de 5 mils. L’adhérence est évaluée qualitativement sur une échelle de 5A ou 5B (meilleure adhérence) à 0A ou 0B (pire adhérence). Cette méthode d’essai est similaire dans son contenu mais n’est pas techniquement équivalente à l’ISO 2409.

ballast – un dispositif inductif qui limite et stabilise la quantité de courant circulant dans une lampe à arc (ampoule) afin que la puissance de sortie reste constante. Parfois appelé étranglement.

bande passante – plage de longueurs d’onde comprise entre deux limites identifiées et exprimée dans les mêmes unités de mesure de longueur d’onde (nanomètres dans le cas de l’ultraviolet et du visible).1

binning – trier les LED UV discrètes en fonction des caractéristiques d’irradiance maximale, de longueur d’onde et de tension directe, entre autres, afin de garantir la similarité de fonctionnement.

lumière noire – toute lampe ou émission spectrale composée principalement d’UVA plus longs et d’une sortie minimale proche du visible.

borosilicate – type de verre résistant à la chaleur fabriqué à partir de silice et de trioxyde de bore qui présente une résistance exceptionnelle aux chocs thermiques et transmet plus d’énergie ultraviolette que le verre standard. Le borosilicate est souvent utilisé dans les systèmes de durcissement UV pour les plaques, fenêtres, réflecteurs, lentilles et autres optiques.

ampoule (lampe) – tube de quartz scellé contenant un mélange de mercure et de gaz inerte sous moyenne pression. Les lampes UV à électrodes (ampoules) sont équipées de connexions électriques aux extrémités de la lampe (ampoule). Les lampes UV à micro-ondes (ampoules) ne contiennent aucune connexion électrique. Le mercure interne et le gaz inerte sont vaporisés dans un plasma émettant des UV par un arc à haute tension ou une énergie micro-onde. Lampe est le terme le plus couramment utilisé en Europe et en Asie, tandis que les Nord-Américains et les Sud-Américains ont tendance à utiliser de manière interchangeable lampe et ampoule. 

période de rodage – (1) étape du processus de démarrage d’une lampe UV (ampoule) où le courant et la tension à l’intérieur de la lampe (ampoule) passent de l’appel à la stabilisation et atteignent un fonctionnement stable, (2) période de temps pour atteindre un fonctionnement stable pendant le démarrage, et (3) période de temps pendant laquelle une nouvelle lampe (ampoule) ou une nouvelle tête de lampe est alimentée lors d’un test de performance chez le fabricant avant expédition.

condensateur – corrige le facteur de puissance dans l’alimentation principale pour réduire la consommation de courant dans le système UV.

cassette / cartouche / berceau – ensemble qui supporte la lampe UV (ampoule) et le réflecteur à l’intérieur d’un boîtier de lampe et souvent conçu pour être amovible pour un entretien plus facile et un changement de lampe plus rapide.

cathode – borne négative d’une diode électroluminescente (LED).

chimie cationique / durcissement cationique – un mécanisme de durcissement des photopolymères par lequel l’exposition aux UV génère des cations qui propagent une réaction chimique de réticulation. L’exposition aux UV est nécessaire pour initier le durcissement, mais la propagation se déroule sans exposition continue ou totale aux UV en ligne de mire directe. Les processus de durcissement cationique nécessitent des minutes, des heures ou des jours pour se terminer. Voir chimie des radicaux libres.

puce – couches de matériau semi-conducteur dopées et traitées pour avoir des caractéristiques de jonction p-n. Le nitrure de gallium (GaN) est le matériau couramment utilisé pour générer des LED de longueur d’onde plus longue de 385, 395 et 405 nm ainsi que des LED bleues visibles. Le nitrure d’aluminium et de gallium (AlGaN) est le matériau utilisé pour les LED 365 nm. Une puce est parfois appelée diode, puce ou semi-conducteur.

starter – un dispositif inductif qui limite et stabilise la quantité de courant circulant dans une lampe à arc (ampoule), de sorte que la puissance de sortie reste constante. Parfois appelé ballast.

miroir froid – un type de réflecteur de lampe au mercure recouvert d’un matériau dichroïque qui laisse passer ou absorbe les longueurs d’onde infrarouges tout en réfléchissant les longueurs d’onde UV vers la surface de durcissement. Voir dichroïque.

liquide de refroidissement – ​​(1) substance liquide telle que de l’eau ou une solution eau-solvant spécifique qui s’écoule à travers un collecteur dans une tête LED refroidie par liquide pour éliminer la chaleur générée par les inefficacités électriques dans le processus d’électroluminescence et maintenir les températures de jonction souhaitées pendant le fonctionnement du système. (2) une substance liquide telle que de l’eau ou une solution eau-solvant spécifique qui s’écoule à travers certaines têtes de lampe à arc au mercure pour éliminer la chaleur rayonnée générée par la lampe UV pendant le fonctionnement du système.

test de coupe croisée / hachure croisée pour mesurer l’adhérence – voir ASTM D3359 et ISO 2409.

réticulation – processus de formation de liaisons covalentes entre de nombreuses molécules déconnectées et de courtes chaînes polymères et aboutissant à des chaînes polymères plus longues et homogènes.

durée de polymérisation – voir durée de polymérisation effective.

durcissement / durcissement / durci – terme général de réaction chimique s’appliquant à toutes les méthodes de polymérisation produisant des liaisons covalentes hautement réticulées.

Alimentation CC – dispositif qui fournit de l’énergie électrique à tension constante pour alimenter des LED ou d’autres composants électriques. DC signifie courant continu. Le courant continu est une alternative au courant alternatif ou alternatif.

zone d’épuisement – ​​limite isolante entre les côtés positif et négatif d’une jonction p-n LED.

dévitrification – acte de rendre le quartz transparent cristallin ou opaque grâce à une exposition prolongée à la chaleur et aux UV.

dichroïque – un revêtement conçu pour transmettre ou absorber certaines longueurs d’onde tout en réfléchissant d’autres longueurs d’onde. Dans les têtes de lampes UV, des revêtements dichroïques sont parfois appliqués sur les réflecteurs dans le but de transmettre ou d’absorber l’énergie infrarouge tout en réfléchissant l’énergie UV vers la surface de durcissement.

puce / diode – couches de matériau semi-conducteur dopées et traitées pour avoir des caractéristiques de jonction p-n. Le nitrure de gallium (GaN) est le matériau couramment utilisé pour générer des LED de longueur d’onde plus longue de 385, 395 et 405 nm ainsi que des LED bleues visibles. Le nitrure d’aluminium et de gallium (AlGaN) est le matériau utilisé pour les LED 365 nm. Une puce ou une diode est parfois appelée puce ou semi-conducteur.

lampe dopée (ampoule) – voir lampe additive.

LED dopée – semi-conducteurs intentionnellement imprégnés d’impuretés lors de la fabrication dans le but de modifier les propriétés électriques, structurelles ou optiques.

dose (dosage) – énergie absorbée par unité de masse.1 La dose est fréquemment et incorrectement utilisée comme synonyme de densité d’énergie qui, pour plus de clarté, est l’énergie totale délivrée par opposition à l’énergie absorbée. Voir densité énergétique.

débit de dose – un autre terme pour l’irradiance (W/cm2 ou watts par centimètre carré) avec des unités équivalentes de J/s/cm2.

bandelette de test de dose – Voir bandelette de test de densité d’énergie UV.

pilote / carte pilote – distribue, limite et stabilise la tension continue des LED ou des modules d’un assemblage afin que la puissance de sortie reste constante. Concept similaire à un ballast ou à un starter utilisé avec les lampes à arc au mercure.

Dual Cure – chimie formulée pour durcir avec des systèmes LED UV ET également pour durcir avec des lampes à micro-ondes ou à électrodes conventionnelles.

rapport cyclique – proportion du temps d’activation dans un cycle de modulation de largeur d’impulsion (PWM) par rapport au temps de cycle total (ON + OFF), exprimé en pourcentage. Un faible rapport cyclique correspond à une faible puissance car les LED sont éteintes la plupart du temps. 100 % est entièrement allumé et 0 % est entièrement éteint. 50 % signifie que l’alimentation est allumée la moitié du temps et éteinte la moitié du temps. Faire varier le cycle de service mais pas la puissance d’entrée modifie la densité d’énergie tout en maintenant un éclairement énergétique constant. Tous les systèmes LED n’intègrent pas un cycle de service PWM. Beaucoup sont à courant constant ou à puissance constante.

exposition dynamique – exposition à une irradiation variable et se produisant généralement lorsqu’une tête de lampe passe sur une surface de polymérisation sans pause ou lorsqu’une surface de polymérisation passe sous une tête de lampe sans pause. À mesure que des emplacements ponctuels sur la surface de durcissement se rapprochent, s’opposent et s’éloignent d’une source UV, l’irradiation maximale correspondante à chaque emplacement et à chaque instant varie. Le profil d’irradiation dynamique par rapport au temps prend généralement la forme d’une courbe en cloche, la densité d’énergie étant l’intégrale temporelle du profil d’irradiation ou la zone sous la courbe.1

plage dynamique – plage entre l’irradiance minimale et l’irradiation maximale à laquelle un radiomètre UV répondra avec précision. Exprimé en unités mesurées de W/cm2.1

longueur de polymérisation efficace – partie de la longueur de la lampe (ampoule) qui émet une sortie UV optimale et relativement uniforme. Pour les lampes à électrodes (ampoules), la longueur de polymérisation effective est toujours légèrement inférieure à la longueur de l’arc. Pour les lampes à micro-ondes (ampoules), la longueur de durcissement efficace est la longueur de la lampe (ampoule). Les lampes UV LED émettent un peu moins de puissance vers les extrémités du réseau.

électrode – (1) raccord électrique à chaque extrémité d’une lampe à arc (ampoule). L’électrode est constituée d’une tige en tungstène entourée d’une bobine de tungstène et est utilisée pour maintenir un arc de tension aux bornes de la lampe (ampoule). (2) Électrode fait également référence au style de lampe (ampoule) ou de système lorsqu’il s’agit de différencier les lampes à arc à micro-ondes et à électrodes et les systèmes à micro-ondes et à électrodes. Les lampes et systèmes à électrodes sont également appelés lampes à arc et systèmes de lampes à arc.

sans électrode – lampes UV à vapeur de mercure alimentées par micro-ondes ou systèmes UV, dont aucun n’a d’électrodes.

électroluminescence – phénomène par lequel un rayonnement électromagnétique de longueurs d’onde spécifiques est émis lorsque le courant électrique traverse des matériaux dotés de propriétés optiques inhérentes.

spectre électromagnétique – plage continue de tous les rayonnements de l’univers ; segmenté en rayons gamma, rayons X, ondes ultraviolettes, visibles, infrarouges et radio ; et discrètement quantifié par longueur d’onde, fréquence et énergie photonique.

fenêtre émettrice – morceau rectangulaire plat de quartz ou de borosilicate transparent aux UV fixé et souvent scellé à la base d’une tête de lampe LED ou d’une tête de lampe à arc au mercure pour protéger physiquement les composants internes et limiter la pénétration de corps étrangers. Voir plaque de quartz.

encapsuler – matériau transparent parfois utilisé autour de LED individuelles ou en petits groupes pour fournir une protection supplémentaire et une étanchéité contre la saleté et l’humidité.

densité énergétique – énergie radiante totale arrivant à une surface par unité de surface et exprimée en J/cm2 ou mJ/cm2. La densité énergétique est l’intégration de l’irradiance (W/cm2 ou mW/cm2) sur le temps d’exposition (vitesse de ligne ou maintien). Bien que techniquement incorrecte, la densité énergétique est communément appelée dose. Voir dose.1

Bandelette de test de densité énergétique – voir Bandelette de test de densité énergétique UV.

lampe excimer – type spécifique de source émettrice quasimonochromatique qui génère spontanément des molécules excimer ou exciplex émettant des UV. Une méthode typique de génération d’émissions consiste à utiliser la décharge à barrière diélectrique (DBD). Les longueurs d’onde des excimères couramment utilisées sont 172, 222 et 308 nm.

Flood – une émission non focalisée d’énergie UV qui est uniformément répartie sur la largeur et la longueur d’un réflecteur. Pour générer le profil d’inondation, les têtes de lampe utilisent un réflecteur parabolique au lieu d’un réflecteur elliptique ou éloignent la lampe du foyer lors de l’utilisation d’un réflecteur elliptique.

distance focale (longueur) – distance perpendiculaire entre le bord d’une tête de lampe focalisée et l’endroit où l’énergie UV émise par la lampe (ampoule) est concentrée. C’est l’emplacement de la concentration maximale d’UV. S’applique uniquement aux systèmes à arc et à micro-ondes. Ne s’applique pas aux LED.

mise au point – bande étroite parallèle à la tête de lampe où l’énergie UV réfléchie est à sa concentration la plus élevée. S’applique uniquement aux systèmes à arc et à micro-ondes. Ne s’applique pas aux LED.

polarisation directe – se produit lorsque l’anode d’une LED est connectée à la borne positive d’une alimentation en tension continue et que la cathode de la LED est connectée à la borne négative. La tension appliquée pousse les trous positifs et les électrons négatifs des côtés opposés de la LED vers la zone d’appauvrissement. Le courant circule à travers le dispositif alors que les électrons du côté n répondent aux forces d’attraction des trous du côté p et traversent finalement la limite de jonction et tombent dans un état d’énergie inférieure. Le différentiel d’énergie est émis par le semi-conducteur sous forme de photons d’une longueur d’onde donnée.

tension directe – chute de tension aux bornes d’un semi-conducteur lorsque l’anode d’une LED est connectée à la borne positive d’une alimentation en tension continue et que la cathode de la LED est connectée à la borne négative.

chimie des radicaux libres / durcissement des radicaux libres – un mécanisme de durcissement des photopolymères par lequel l’exposition aux UV génère des radicaux libres qui propagent une réaction chimique de réticulation. Une exposition continue et directe aux UV en ligne de mire est nécessaire pour initier et propager la guérison des radicaux libres, l’arrêt se produisant souvent en une fraction de seconde. Voir chimie cationique.

fréquence – nombre de fois qu’un cycle d’onde périodique se produit en une seconde. L’unité de mesure est le Hertz (Hz) ou cycles par seconde et désignée par les lettres (f) ou (v).

Gallium (Ga) – un élément métallique bleu argenté utilisé dans les lampes (ampoules) à mercure additif. Les additifs au gallium produisent une sortie UV de couleur violette lorsqu’ils sont vaporisés. Les ampoules de gallium ont un pic spectral autour de 417 nm et une concentration spectrale comprise entre 400 et 450 nm. Ils sont souvent utilisés lorsqu’un durcissement plus profond est nécessaire ou avec des formulations blanches contenant du dioxyde de titane. Dans certaines industries, les ampoules au gallium pour micro-ondes sont appelées ampoules V.

germicide – toute lampe ou émission spectrale composée principalement de sortie UVC.

interface homme-machine (IHM) – commandes à écran tactile et tableaux de bord qui permettent une utilisation conviviale des équipements de fabrication. 

allumeur – voir démarreur.

indium (In) – un élément métallique blanc argenté utilisé dans les lampes (ampoules) à mercure additif. Les additifs d’indium produisent une sortie UV de couleur violette lorsqu’ils sont vaporisés. L’indium est utilisé pour déplacer la sortie spectrale au-delà de 400 nm. Dans certaines industries, les ampoules indium pour micro-ondes sont appelées ampoules Q.

infrarouge – partie du spectre électromagnétique comprise entre 700 nm et 1 mm. Contributeur dominant à la chaleur rayonnée émise par les systèmes de durcissement UV par électrodes et micro-ondes. L’infrarouge n’est pas émis par les LED UV.

ventilateur intégré – fait référence au ventilateur ou au ventilateur de refroidissement du système lorsqu’il est monté directement sur ou à l’intérieur du porte-lampe.

obturateur intégré – un ensemble actionné pneumatiquement ou électriquement intégré aux têtes de lampe à arc au mercure et utilisé pour bloquer la sortie UV lorsqu’il est fermé. Certains volets ont un double objectif, la surface interne servant de réflecteur lorsqu’elle est ouverte.

sphère d’intégration / sphère d’Ulbricht – une cavité sphérique creuse avec un revêtement réfléchissant blanc diffus sur la surface interne. Les sources émettrices d’UV sont insérées ou dirigées à travers de petits trous dans la sphère. La puissance UV est ensuite dispersée ou diffusée par le revêtement interne et mesurée en watts par un réseau de capteurs. Il s’agit d’un appareil de R&D et non d’un objet utilisé sur le terrain.

intensité – terme générique ayant plusieurs significations mais généralement indéfini. L’intensité est fréquemment et à tort utilisée comme synonyme d’irradiance. Voir irradiance.1

interlock – dispositif interne ou externe d’un système de durcissement UV qui active ou désactive une autre fonction du système. Un verrouillage interne peut être un capteur de température, de pression ou de débitmètre conçu dans le système de refroidissement pour surveiller les conditions appropriées et ajuster ou éteindre les composants du système UV lorsque les conditions ne sont pas remplies. Un verrouillage externe est généralement mis en œuvre par l’intégrateur ou le constructeur de machines. Il s’agit d’un dispositif de sécurité qui empêche la source émettrice de s’allumer ou force son arrêt dans certaines conditions, par exemple lorsqu’une porte de machine est ouverte ou lorsque la bande ou les pièces arrêtent de bouger.

irradiance – puissance rayonnante arrivant sur une surface sous tous les angles vers l’avant par unité de surface. Elle est exprimée en watts ou milliwatts par centimètre carré (W/cm2 ou mW/cm2).1 L’irradiation est indépendante de la vitesse de la ligne et du temps d’exposition. Elle diminue au niveau de la surface de durcissement à mesure que la distance entre la surface de durcissement et la source émettrice augmente. Bien que techniquement incorrect, l’irradiance est communément appelée intensité. D’autres termes couramment utilisés pour désigner l’irradiance incluent le débit de dose, la densité de puissance et la densité de watt.

profil d’irradiance – modèle d’irradiance d’une lampe ou, dans le cas d’une exposition dynamique, irradiance variable en un point d’une surface qui traverse le champ d’éclairage d’une ou de plusieurs lampes ; irradiation par rapport au temps.1

irradiateur – voir tête de lampe.

Norme ISO 2409 – Méthode d’essai ISO utilisée pour effectuer un essai d’adhérence par coupe croisée ou par hachure croisée. Un motif en treillis de 6 coupes est gratté à travers le matériau durci aux UV jusqu’au substrat. Un ruban adhésif spécial sensible à la pression est ensuite appliqué sur les coupes puis retiré. Retirer le ruban du substrat révèle le degré d’adhésion de la formulation durcie au substrat ou au support. Si du matériau entre les lignes est retiré avec le ruban adhésif, l’adhérence est mauvaise. Si le matériau durci reste, l’adhérence est bonne. L’adhésion est évaluée qualitativement sur une échelle de 0 (meilleure adhérence) à 5 (pire adhérence). Les lignes directrices recommandées pour les tests et l’évaluation sont destinées au laboratoire mais conviennent aux tests sur le terrain. Ne convient pas aux revêtements d’épaisseur supérieure à 250 µm ni aux revêtements texturés. Contenu similaire mais pas techniquement équivalent à ASTM D3359.

joule – unité métrique pour mesurer le travail ou l’énergie. Un joule équivaut au travail effectué par une force d’un Netwon (N) agissant sur un mètre (m) et alternativement exprimé en newton-mètre. Un joule est l’intégrale temporelle de la puissance où un joule équivaut à un watt-seconde et est abrégé J ou mJ pour millijoule.

Loi du cosinus de Lambert – l’intensité radiante ou l’intensité lumineuse observée à partir d’une surface idéale à réflexion diffuse ou d’un radiateur diffus idéal est directement proportionnelle au cosinus de l’angle θ entre la direction de la lumière incidente et la normale à la surface.2

Lambertien – lorsqu’une surface émettrice a le même éclat lorsqu’elle est vue sous n’importe quel angle. En d’autres termes, il a la même luminosité ou luminance apparente.2

Source lambertienne – source optique qui obéit à la loi du cosinus de Lambert. Les LED se rapprochent d’une source lambertienne dans la mesure où elles présentent une grande divergence de faisceau et un diagramme de rayonnement qui se rapproche d’une sphère.2

lampe (ampoule) – tube de quartz scellé contenant un mélange de mercure et de gaz inerte sous moyenne pression. Les lampes UV à électrodes (ampoules) sont équipées de connexions électriques aux extrémités de la lampe (ampoule). Les lampes UV à micro-ondes (ampoules) ne contiennent aucune connexion électrique et sont sans électrode. Le mercure interne et le gaz inerte sont vaporisés dans un plasma émettant des UV par un arc à haute tension ou une énergie micro-onde. Lampe est le terme le plus couramment utilisé en Europe et en Asie, tandis que les Nord-Américains et les Sud-Américains ont tendance à utiliser de manière interchangeable lampe et ampoule. 

tête de lampe – (1) ensemble constitué d’un boîtier ou d’un boîtier extérieur, d’une lampe UV (ampoule), d’un ventilateur de refroidissement intégré ou distant et/ou de raccords de tuyaux de refroidissement liquide. Un système à arc d’électrodes contient souvent un sous-ensemble de cassette amovible tandis qu’un système à micro-ondes contient des magnétrons et un écran RF. (2) fait référence aux assemblages de durcissement par LED UV même si les sources émettrices de LED UV n’utilisent pas de lampes à quartz traditionnelles (ampoules).

LED (diode électroluminescente) – couches de matériau semi-conducteur dopées et traitées pour avoir des caractéristiques de jonction p-n. Le nitrure de gallium (GaN) est le matériau couramment utilisé pour générer des LED de longueur d’onde plus longue de 385, 395 et 405 nm ainsi que des LED bleues visibles. Le nitrure d’aluminium et de gallium (AlGaN) est le matériau utilisé pour les LED 365 nm. Lorsqu’une polarisation directe est appliquée aux LED, le courant circule du côté P vers le côté N (anode vers cathode), émettant de la lumière au cours du processus.

Réseau de LED – (1) sous-ensemble, module ou boîtier avec une diode existant sous forme de source ponctuelle unique ou plusieurs diodes disposées en rangée, dans une matrice de rangées et de colonnes, ou dans une autre configuration et comprenant les liaisons filaires nécessaires, l’électronique et les composants de transfert thermique. Parfois, des microréflecteurs, des optiques micro ou macro, une lentille de protection ou une encapsulation sont intégrés dans un réseau ou un module. Des composants système supplémentaires sont généralement nécessaires pour intégrer, alimenter, contrôler et refroidir la baie. (2) un ensemble de durcissement qui comprend un ou plusieurs réseaux ou modules de LED montés dans un boîtier ou un boîtier et équipés d’un système de refroidissement par air ou liquide approprié, d’un dissipateur thermique interne, d’une fenêtre en quartz et d’une connexion d’alimentation et de commandes. Cette dernière définition d’un réseau de LED s’apparente aux têtes de lampe et aux irradiateurs utilisés dans les systèmes de durcissement UV traditionnels.

Tête de lampe LED / tête / lampe / irradiateur / source de lumière / séchoir / moteur de lumière – ensemble de polymérisation qui comprend un ou plusieurs réseaux ou modules de LED montés dans un boîtier ou un boîtier et équipé d’un système de refroidissement par air ou liquide approprié, d’un dissipateur thermique interne, de quartz fenêtre et connexion d’alimentation et de commandes.

Module/boîtier LED – sous-ensemble de réseau avec une diode existant comme source ponctuelle unique ou plusieurs diodes disposées en rangée, dans une matrice de rangées et de colonnes, ou dans une autre configuration et comprenant les liaisons filaires, l’électronique et le transfert thermique nécessaires composants. Parfois, des microréflecteurs, des optiques micro ou macro, une lentille de protection ou une encapsulation sont intégrés dans un module ou un boîtier. Des composants système supplémentaires sont généralement nécessaires pour intégrer, alimenter, contrôler et refroidir le module ou le boîtier.

lentille – dispositif micro ou macro optique transparent, souvent fabriqué en quartz ou en borosilicate et utilisé pour rediriger ou collimater la sortie UV, augmenter l’irradiation à distance et/ou réduire la lumière parasite.

refroidisseur de liquide (refroidisseur) – système de refroidissement réfrigéré ou à air soufflé utilisé avec certains systèmes de lampes à arc et certains systèmes de durcissement par LED UV pour faire circuler le liquide de refroidissement à travers les boîtiers de lampes et les filtres à quartz s’il est utilisé pour éliminer la chaleur. Voir liquide de refroidissement.

persienne – partie de certains ensembles d’obturateurs UV ou d’un blindage constitué de déflecteurs métalliques étroitement espacés et utilisé pour bloquer la lumière UV tout en laissant passer l’air de refroidissement.

magnétron – assemblage situé à l’intérieur d’une tête de lampe micro-ondes qui convertit l’entrée électrique haute tension en énergie radiofréquence (RF).

mercure – un élément métallique blanc argenté qui est liquide à température ambiante et émet des rayons UV d’un blanc brillant lorsqu’il est vaporisé dans un plasma à haute température. Les lampes (ampoules) au mercure ont une puissance spectrale maximale autour de 365 nm et une concentration autour de 254 nm. Dans certaines industries, les lampes au mercure (ampoules) sont appelées ampoules H.

lampe à arc au mercure – un type de lampe à décharge gazeuse où un arc électrique est amorcé entre deux électrodes contenues dans un tube de quartz pour vaporiser le mercure et émettre une sortie spectrale UV.

mercure plus (H+) – fait référence aux lampes à micro-ondes (ampoules) qui émettent une plus grande partie de la production d’UVC.

lampe à vapeur de mercure – un type de lampe à décharge gazeuse dans laquelle le mercure est vaporisé pour émettre une sortie spectrale en 1) frappant un arc électrique entre deux électrodes contenues dans un tube de quartz au mercure ou 2) en alimentant un tube de quartz au mercure sans électrode avec de l’énergie micro-ondes.

halogénure métallique – voir lampe additive (ampoule).

micromètre – unité métrique de longueur égale à un millionième de mètre. Abrégé µm et souvent appelé micron(s).

micro-ondes – (1) partie du spectre électromagnétique située dans l’extrémité radar la plus courte des ondes radio et ayant des longueurs d’onde comprises entre un millimètre et un mètre. (2) un système de durcissement UV sans électrode où le mercure à l’intérieur du tube de quartz est alimenté par des micro-ondes.

monochromatique – sortie UV constituée d’une seule longueur d’onde ou d’une bande passante étroite. Les lampes Excimer sont relativement monochromatiques. Les sources LED UV sont relativement monochromatiques. Les lampes au mercure sont à large spectre et non monochromatiques. Voir polychromatique.

monomère – un type de molécule de résine de poids moléculaire relativement faible et de structure simple, capable de se lier à elle-même ou à d’autres molécules similaires pour former des polymères réticulés aux UV. Les monomères sont des diluants réactifs utilisés pour ajuster la viscosité globale mais également pour influencer les propriétés du matériau durci.

nanomètre – unité métrique de longueur égale à un milliardième de mètre et abrégé nm. La lumière visible est généralement considérée comme étant comprise entre 400 et 700 nm et l’ultraviolet entre 100 et 450 nm.

refroidissement négatif – lorsque l’air de refroidissement d’une tête de lampe est aspiré de la zone entourant le substrat ou la pièce en cours de durcissement à travers la tête de lampe.

inertage / couverture à l’azote – lorsque la surface d’une formulation appliquée est inondée d’azote gazeux inerte pour empêcher la chimie de la surface d’interagir avec l’oxygène et de s’oxyder avant le durcissement. L’inertie de l’azote réduit l’inhibition de l’oxygène dans la chimie.

oligomère – un type de molécule de résine de poids moléculaire relativement faible et de structure simple, capable de se lier à elle-même ou à d’autres molécules similaires pour former des polymères réticulés aux UV. Les oligomères constituent la base du matériau réticulé et influencent de nombreuses propriétés du matériau durci.

dispositif optique – un objectif micro ou macro ou autre composant utilisé pour diriger ou collimater la sortie émise par une LED ou un réseau de LED, augmenter l’irradiation sur la distance et/ou réduire la lumière parasite.

flou – lorsqu’une tête de lampe à vapeur de mercure focalisée est située plus loin du substrat ou plus près du substrat que sa distance focale. Une lampe floue fournit moins d’irradiation à la surface durcie que lorsque la surface est située au foyer.

oxydant – lorsque les formulations et en particulier les radicaux libres réagissent avec l’oxygène atmosphérique ou avec l’oxygène dispersé dans le mélange chimique. L’exposition à l’oxygène ralentit la photopolymérisation. Plus le rapport entre la surface exposée et la masse de la formulation est élevé, plus l’impact de l’oxygène sur le durcissement est négatif.

inhibition de l’oxygène – lorsque l’oxygène présent dans l’atmosphère ou dispersé dans la formulation réduit le nombre et/ou la force des radicaux libres et ralentit ou empêche le durcissement aux UV, en particulier au niveau de la surface exposée à l’atmosphère.

ozone (O3) – gaz instable et incolore avec une odeur pénétrante générée par la réaction de l’oxygène et des longueurs d’onde UV inférieures à 240 nm.

Ampoules inhibant la couche d’ozone / sans ozone – lampes (ampoules) où le quartz est fabriqué avec un additif ou un revêtement qui empêche la transmission de longueurs d’onde UV plus courtes générant de l’ozone.

parties par million (PPM) – unité de concentration couramment utilisée pour comparer des portions de deux quantités distinctes. Une partie par million équivaut à une partie d’une plus petite partie pour chaque million de parties d’une plus grande partie. Les parties par milliard (PPB) et les parties par billion (PPT) sont également utilisées. La valeur est sans unité et ne fait pas partie du système International System of Units (SI).

éclairement énergétique maximal / densité de puissance maximale – éclairement énergétique maximal ou débit de dose mesuré sur une période d’échantillonnage ou point maximal sur un profil d’irradiation. Les unités de mesure sont W/cm2 ou mW/cm2.

photoinitiateur – une molécule qui absorbe l’énergie UV et entraîne une réaction chimique polymère lorsqu’elle est exposée à des longueurs d’onde dans une plage de réactivité définie et au-dessus d’un seuil d’irradiation minimum.

photopolymérisation – processus chimique par lequel une encre, un revêtement ou un adhésif formulé aux UV est converti en un polymère réticulé à la suite d’une exposition appropriée à une source d’énergie ultraviolette.

épinglage – processus utilisé dans l’impression à jet d’encre numérique UV où l’encre est partiellement durcie après la projection pour réduire l’engraissement du point et générer une image plus nette et plus vibrante ou pour durcir le sous-blanc avant que des couleurs supplémentaires ne soient projetées sur le blanc. Une source UV secondaire à durcissement complet est requise après l’épinglage.

obturateur plan – un ensemble actionné pneumatiquement ou électriquement qui est fixé à l’extérieur d’un porte-lampe. Les volets à persiennes se déplacent généralement perpendiculairement à la face du porte-lampe et bloquent la sortie UV lorsqu’ils sont fermés.

polychromatique ou polychromique – sortie UV composée de plusieurs longueurs d’onde. Voir monochromatique.

polymère – une substance telle que le plastique constituée de grosses molécules ou de macromolécules qui se répètent en séquence.

refroidissement positif – lorsque l’air de refroidissement d’un porte-lampe est soufflé dans et à travers le porte-lampe. Le refroidissement positif peut être fourni soit par un ventilateur externe canalisé vers l’assemblage, soit par un ventilateur intégré ou un ventilateur monté à l’intérieur ou sur l’assemblage.

jonction positive-négative (jonction p-n) – une diode semi-conductrice ayant un côté nettement positif et nettement négatif. Le côté positif est appelé région anodique ou de type p, et le côté négatif est appelé région cathodique ou de type n. Le courant circule du côté p de la diode vers le côté n lorsqu’elle est connectée à une source d’alimentation CC. Collectivement, le dispositif est appelé jonction positive-négative ou jonction p-n.

post-durcissement – ​​(1) toute réaction chimique ou physique non spécifique se produisant dans les photopolymères après la fin de l’exposition aux UV et de la réticulation. (2) fait référence au processus d’exposition de la chimie durcie par LED, comme dans l’impression 3D et la fabrication additive, à une source UV secondaire contenant des longueurs d’onde UVC.

puissance – Les systèmes de durcissement UV construits avec des tubes de quartz (lampes) sont nominalement évalués par la puissance électrique d’entrée divisée par la longueur effective de la lampe. La valeur est indiquée en watts par centimètre (wpc) ou en watts par pouce (wpi). La puissance ne reflète pas l’efficacité électrique du système de polymérisation, l’efficacité de conversion spectrale de la lampe, les performances de polymérisation, l’irradiance ou la densité d’énergie.

densité de puissance – parfois utilisée pour désigner l’irradiation. Voir l’irradiation.

alimentation / bloc d’alimentation (PSU) – peut faire référence à un composant d’alimentation CC disponible dans le commerce ou à une armoire électrique entière contenant le(s) composant(s) d’alimentation CC, l’interface E/S, la connexion d’alimentation CA, les transformateurs, les solides ballasts d’état, appareils électroniques et autres articles. Parfois appelé contrôleur s’il contient l’interface opérateur ou l’IHM.

modulation de largeur d’impulsion (PWM) – moduler ou faire varier la largeur et, par conséquent, la fréquence d’une impulsion. Il s’agit d’un signal numérique qui utilise un rapport cyclique pour faire varier le temps d’activation pendant lequel l’alimentation est fournie à un composant électronique. Faire varier le cycle de service mais pas la puissance d’entrée modifie la densité d’énergie tout en maintenant un éclairement énergétique constant. Tous les systèmes LED n’intègrent pas un cycle de service PWM. Beaucoup sont à courant constant ou à puissance constante. Voir cycle de service.

filtre à quartz – tube fabriqué à partir d’un matériau de silice placé devant une tête de lampe UV et inondé à l’intérieur d’eau distillée en circulation. L’eau absorbe l’énergie infrarouge émise par une lampe UV (ampoule) et l’éloigne de l’environnement de la presse ou de la machine tout en permettant à l’énergie UV de pénétrer jusqu’à la surface de durcissement.

plaque de quartz / fenêtre en quartz – pièce rectangulaire plate de quartz ou de borosilicate transparent aux UV fixée et souvent scellée à la base d’une tête de lampe LED ou d’une tête de lampe à arc au mercure pour protéger physiquement les composants internes et limiter la pénétration de corps étrangers. Voir fenêtre émettrice.

tube de quartz – (1) un tube scellé en silice rempli d’un mélange précis de mercure et de divers gaz inertes et parfois équipé de connexions électriques. Le mercure vaporisé dans le tube de quartz émet des longueurs d’onde ultraviolettes, visibles et infrarouges lorsqu’il est alimenté par un arc de tension ou des micro-ondes. Le tube de quartz est souvent utilisé pour désigner la lampe (ampoule). (2) tube fabriqué à partir d’un matériau de silice placé devant une tête de lampe UV ou à l’intérieur de la tête de lampe et inondé à l’intérieur d’azote en circulation. Les pièces traversant le tube, telles que les fibres optiques, sont protégées de l’exposition à l’air et à l’ozone, ce qui facilite le durcissement.

puissance rayonnante – taux d’énergie rayonnante ou de transfert d’énergie exprimé en watts ou en unités équivalentes de J/s.1

radiomètre – instrument permettant de mesurer l’irradiance et/ou la densité d’énergie.

réflecteur – réfléchit et concentre l’énergie UV sur une surface durcie. Laminé à partir de tôle d’aluminium hautement polie ou formé à partir de borosilicate en profils elliptiques ou paraboliques. Les profils elliptiques optimisent la concentration de l’énergie UV réfléchie par une lampe (ampoule) en guidant le rayonnement dans une bande d’énergie UV étroitement focalisée. Un réflecteur parabolique produit un flot de lumière UV avec une irradiation maximale inférieure. Les trous ou les fentes dans les réflecteurs permettent à l’air de refroidissement de passer et sont conçus pour la taille et l’emplacement afin de fournir un flux d’air optimal et équilibré sur toute la longueur de l’ampoule, du réflecteur, de la fenêtre en quartz et de la tête de lampe.

ventilateur à distance – fait référence au ventilateur de refroidissement du système lorsqu’il est monté séparément du porte-lampe et canalisé dans l’ensemble porte-lampe.

RF – fréquence radio comprise entre 20 KHz et 300 GHz, y compris toutes les fréquences comprises entre les ondes sonores normalement audibles et l’infrarouge. Des ondes radio plus courtes à des fréquences plus élevées sont appelées micro-ondes et sont utilisées pour vaporiser le mercure dans les lampes à micro-ondes (ampoules). Voir micro-ondes.

Détecteur RF – surveille les niveaux RF à proximité d’un système de durcissement UV par micro-ondes et signale à l’alimentation électrique d’éteindre les UV si les niveaux RF dépassent les limites autorisées.

Écran RF – un ensemble de treillis métallique fixé à la face émettrice d’UV d’une tête de lampe à micro-ondes et permettant à l’énergie UV de passer tout en empêchant les RF de fuir à l’extérieur de l’unité.

semi-conducteur – un matériau qui peut être conducteur ou isolant de l’électricité. Dans le cas des LED, la conductivité des semi-conducteurs et l’émission de longueur d’onde à bande étroite dépendent de la construction du matériau, des impuretés (dopants) et de la concentration des dopants.

obturateur – un ensemble conçu pour bloquer l’énergie UV émise par une tête de lampe tout en permettant simultanément la circulation de l’air de refroidissement. Les obturateurs permettent aux lampes à arc à électrodes de rester alimentées lorsque les lignes de production s’arrêtent pendant de courtes périodes.

solarisation – effet d’une exposition prolongée aux UV et à la chaleur d’une lampe à quartz (ampoule) qui provoque la dévitrification du quartz ou son retour à un état cristallin, trouble et opaque qui ne transmet pas bien l’énergie UV.

électronique à semi-conducteurs – circuits ou dispositifs entièrement construits à partir de matériaux solides et sans pièces mobiles.

sortie spectrale – la sortie rayonnante d’une lampe par rapport à la longueur d’onde. Il est affiché de différentes manières, mais généralement sous la forme d’un graphique ou d’un tableau des watts de sortie tracés en fonction de la longueur d’onde. L’apparence du tracé varie considérablement en fonction de la résolution de longueur d’onde utilisée. Une technique de normalisation consiste à intégrer la puissance spectrale sur des bandes de 10 nanomètres (W/10 nm), afin de réduire la difficulté de quantifier les effets des spectres d’émission de raies.1

démarreur – utilisé dans les systèmes à base d’électrodes et de ballast pour vaporiser le mercure de la lampe au démarrage. Applique un potentiel de plusieurs milliers de volts aux bornes d’une lampe (ampoule) lors du démarrage. Un circuit interne déconnecte le potentiel appliqué lorsque le courant est établi.

ampoule de démarrage – utilisée lors du démarrage d’un système à micro-ondes pour enflammer la vapeur de mercure dans la lampe (ampoule).

exposition statique – exposition à une irradiation constante sur une période de temps contrôlée.1

amorçage – lancement du processus de démarrage dans lequel (1) un arc à haute tension est appliqué entre les électrodes d’une lampe UV (ampoule) pour vaporiser le mercure ou (2) une ampoule de démarrage est utilisée pour enflammer le mercure dans une lampe à micro-ondes .

durcissement de surface – fait référence au durcissement ou au degré de durcissement qui se produit sur la surface du matériau la plus externe directement exposée à l’énergie ultraviolette.

test sur ruban pour mesurer l’adhérence – voir ASTM D3359 et ISO 2409.

Valeur limite d’exposition (TLV) – niveau maximum d’une substance chimique à laquelle un travailleur peut être exposé sans danger au cours d’une journée de travail normale, au cours d’une semaine de travail normale et au cours de sa vie professionnelle. Souvent exprimé en mg/m3 ou en parties par million (ppm). Voir parties par million.

par durcissement – ​​fait référence au durcissement ou au degré de durcissement qui se produit dans les formulations jusqu’à et y compris la couche d’interface matériau/substrat. Un bon durcissement ne signifie pas nécessairement une bonne adhérence. 

Moyenne pondérée dans le temps (TWA) – voir valeur limite de seuil (TLV).

énergie totale – voir densité énergétique.

puissance totale / puissance rayonnante totale – taux de transfert d’énergie dans toutes les directions, exprimé en watts ou J/s et mesuré avec une sphère intégrante.

transmission – rapport entre l’énergie rayonnante transmise à travers la matière et l’énergie rayonnante totale absorbée par la matière.

ultraviolet (UV) – rayonnement électromagnétique plus court que la lumière visible, plus long que les rayons X et s’étendant sur environ 100 à 400-450 nm. La frontière entre l’UV et le visible n’est pas définie avec précision et est généralement considérée comme se situant entre 400 et 450 nm.1 Les longueurs d’onde des UV se situent juste au-delà de ce que l’œil humain perçoit comme la couleur violette.

Bandelette de test de densité d’énergie UV – un matériau spécial sensible aux ultraviolets coupé en bandes (environ 15 à 50 mm x 25 à 50 mm) et passé sous une source UV. La couleur de la bande est mesurée avant et après exposition aux UV à l’aide d’un densitomètre. Le changement de densité de couleur de la bande photochromique est comparé à une courbe d’étalonnage établie et utilisé pour approximer la densité d’énergie UV incidente totale. Les bandes de densité énergétique sont couramment utilisées pour les machines de production UV qui ne sont pas adaptées au passage des radiomètres.

UVA (315 – 400 nm) – partie du spectre électromagnétique comprise entre 315 et 400 nm. Les UVA représentent la plus grande partie de l’énergie UV et sont communément appelés UV longs. Les UVA se situent à la limite inférieure de ce que l’œil humain perçoit comme couleur.

UVB (280 – 315 nm) – partie du spectre électromagnétique comprise entre 280 et 315 nm. Les UVB sont invisibles à l’œil humain.

UVC (200 – 280 nm) – partie du spectre électromagnétique comprise entre 200 et 280 nm. Les UVC sont communément appelés UV courts ou UV germicides et sont invisibles à l’œil humain.

UVV (400 – 450 nm) – partie du spectre électromagnétique comprise entre 400 et 450 nm. Le V signifie visible puisque ces longueurs d’onde sont visibles à l’œil humain et chevauchent une petite partie du spectre visible.

UV sous vide – partie du spectre électromagnétique comprise entre 100 et 200 nm. Les UV sous vide ne se transmettent pas dans l’air. Les lampes qui émettent des UV sous vide ne sont efficaces que lorsqu’elles fonctionnent dans un environnement inerté à l’azote.

viscosité (dynamique) – mesure de la résistance d’un fluide à la déformation par contrainte de cisaillement. Dans l’industrie des arts graphiques, il est généralement mesuré en centipoise (cp ou cps). L’eau est à 1 cp. Le sang est de 10 cp. Le miel coûte 2 000 CP.

vitrification – acte de transformation du quartz opaque pur en verre par fusion.

watt – unité de puissance et équivalent à un joule par seconde. Abrégé en W ou mW pour milliwatt.

densité de watts – parfois utilisée pour désigner l’irradiation. Voir l’irradiation.

guide d’ondes – dirige les micro-ondes vers la lampe (ampoule) dans les systèmes à micro-ondes.

longueur d’onde – distance entre les points correspondants sur une onde. Les longueurs d’onde dans le spectre ultraviolet et visible sont exprimées en nanomètres (nm).

liaison filaire – connexion électrique ou joint de soudure à l’anode ou à la cathode d’une LED.

Citations

1RadTech North America. (2005). Glossary of Terms – Terminology Used for Ultraviolet (UV) Curing Process Design and Measurement. RadTech UV Measurements Group. pp. 1 – 6. https://www.radtech.org/images/pdf_upload/UVGLOSS_rev4-05.pdf

2Smith, Warren J. (2007) Modern Optical Engineering. McGraw-Hill Education, 4th Edition.