Polymérisation surfacique à LED UV

La polymérisation surfacique irradie toute une surface en une fois. Au lieu de suivre chaque point de collage, une source surfacique couvre une pièce complète, un plateau de pièces ou un panneau revêtu, et polymérise tout ce qui se trouve dans son champ en une seule exposition. C'est la technique privilégiée pour les lots, les collages de grande taille et les revêtements sur pièces immobiles, et la base des fours de polymérisation UV et de nombreux systèmes à convoyeur.

Principe de fonctionnement

Une source surfacique est une matrice de LED UV placée derrière une fenêtre de protection et refroidie par ventilateurs ou par eau. Un contrôleur règle la puissance et le temps d'exposition, et lance l'exposition depuis un bouton, une pédale, un capteur ou un automate.

La pièce est placée sous la source, généralement dans un montage ou sur un convoyeur, à une distance définie. Chaque point du champ reçoit la lumière en même temps : toute la pièce polymérise d'un coup. De nombreuses sources peuvent être graduées et commutées par sections, ce qui permet d'adapter l'exposition à différentes pièces.

Éclairement, uniformité et distance de travail

Une source surfacique doit répartir sa puissance sur un grand champ. Son éclairement de crête est donc inférieur à celui d'une tête ponctuelle focalisée, et il diminue à mesure que la surface d'émission augmente. Les petites têtes compactes atteignent les valeurs les plus élevées ; les grands panneaux refroidis par ventilateur délivrent moins par centimètre carré ; le refroidissement par eau permet bien plus de puissance sur la même surface.

En polymérisation surfacique, l'uniformité compte autant que l'éclairement de crête. Près de la fenêtre, les LED individuelles peuvent produire un motif de taches plus claires et plus sombres. Un peu plus loin, la lumière des LED voisines se superpose et le champ devient plus homogène, mais l'éclairement diminue. Les sources surfaciques sont généralement spécifiées à une distance de travail d'environ 10 mm.

L'éclairement baisse aussi vers les bords du champ. Choisissez une surface d'émission plus grande que la pièce, afin que ses angles et ses bords reçoivent suffisamment de lumière.

Éclairement et dose

• L'éclairement (mW/cm²) est la puissance UV reçue par unité de surface.
• La dose (mJ/cm²) est l'éclairement multiplié par le temps d'exposition. Par exemple, 1 500 mW/cm² pendant 2 s donnent 3 000 mJ/cm².

La fiche technique du matériau indique la dose et généralement un éclairement minimal. Une exposition surfacique statique facilite la maîtrise de la dose : il suffit de régler le temps sur le contrôleur. Si l'éclairement est trop faible, même une exposition plus longue peut laisser une surface collante, car l'oxygène inhibe la polymérisation en surface. Dans ce cas, une source plus puissante, une distance de travail plus courte ou une formulation optimisée pour LED apportent la solution.

Lors du réglage du procédé, mesurez l'éclairement sur tout le champ, et pas seulement au centre, avec un UV Radiometer.

Longueur d'onde

Les sources surfaciques sont disponibles en 365, 385, 395 et 405 nm. Utilisez la longueur d'onde pour laquelle votre adhésif ou revêtement est formulé. Les longueurs d'onde plus longues pénètrent plus profondément dans les couches épaisses, chargées ou pigmentées, tandis que 365 nm convient à de nombreux adhésifs polyvalents et aux formulations issues de la chimie des lampes à mercure.

Utilisations typiques

• Polymérisation de plateaux de petites pièces, comme des composants électroniques collés et des sous-ensembles de dispositifs médicaux
• Revêtements et adhésifs sur panneaux, boîtiers, verre et bois en Revêtements et adhésifs
• Lentilles collées et petits assemblages optiques en Optique
• Vernis de tropicalisation sur cartes en Électronique
• Encres et vernis sur feuilles et bandes larges en Impression
• Échantillons de laboratoire et post-polymérisation dans un UV Curing Oven

Limites

• Éclairement de crête inférieur à la polymérisation ponctuelle. S'il ne faut polymériser que quelques petits points, un système ponctuel offre plus d'éclairement avec moins de puissance.
• Ligne de visée. Les pièces hautes ou complexes projettent des ombres. Faites tourner la pièce, ajoutez des sources dans d'autres directions ou utilisez un matériau à double polymérisation.
• Chaleur des grandes matrices. Les LED n'émettent pas d'infrarouge, mais une grande matrice de forte puissance produit de la chaleur qui doit être évacuée par ventilateurs ou par refroidissement par eau, et les UV absorbés réchauffent la pièce.
• Protection des opérateurs. Une source surfacique ouverte expose un grand champ. Protégez la zone de polymérisation par un écran, ou utilisez un four ou un convoyeur fermé.
• Produits en mouvement. Pour des produits qui défilent en continu devant la lampe, une source linéaire étroite ou un convoyeur est généralement plus efficace.

Comment spécifier un système surfacique

1. Taille de la pièce ou du plateau, plus une marge, pour définir la surface d'émission.
2. Dose requise et éclairement minimal, d'après la fiche technique du matériau, qui donnent le temps d'exposition et la classe de puissance.
3. Longueur d'onde, d'après la fiche technique du matériau.
4. Distance de travail et uniformité requises sur la pièce.
5. Refroidissement : par ventilateur pour la plupart des tailles, par eau pour l'éclairement le plus élevé.
6. Format : une source ouverte pour l'intégration dans une machine, un four pour les lots et le travail en laboratoire, ou un convoyeur pour la production continue.
7. Commande : déclenchement externe, interfaces automate et RS232, sorties d'état et d'alarme, et modes d'exposition.

Systèmes de polymérisation surfacique Awellcure

Les sources Awellcure UV LED Area vont de 20 × 20 mm, avec un éclairement de crête de 5 000 mW/cm², jusqu'aux panneaux refroidis par ventilateur de 400 × 400 mm et 250 × 600 mm. Les sources refroidies par eau atteignent 6 à 25 W/cm². Leurs contrôleurs lancent l'exposition sur signaux externes, pédale ou capteur, fournissent des sorties d'état pour le démarrage, l'arrêt, le fonctionnement et l'alarme, et sont programmables via RS232. La même technologie est intégrée dans les UV Curing Ovens fermés et les systèmes UV Conveyor.