Polymérisation linéaire à LED UV

Une source linéaire produit une bande de lumière UV longue et étroite. Montée en travers d'un convoyeur, d'une bande ou d'une pièce en rotation, elle polymérise le matériau à son passage. La polymérisation linéaire s'impose dès que le produit est en mouvement : lignes d'impression et d'enduction, convoyeurs, longs cordons de colle et pièces cylindriques qui tournent sous la lampe.

Principe de fonctionnement

La source est une rangée de LED UV placée derrière une fenêtre, généralement large de 3 à 10 mm et longue d'environ 10 mm à plus d'un mètre. Un contrôleur règle la puissance et allume ou éteint les LED, soit en continu pendant que la ligne tourne, soit sur déclenchement par un capteur à l'arrivée de chaque pièce.

Chaque point du produit ne reçoit de la lumière que pendant son passage sous la bande. La dose qu'il accumule dépend donc de trois facteurs : l'éclairement sous la lampe, la largeur de la bande irradiée et la vitesse de défilement du produit.

Éclairement, dose et vitesse de ligne

L'éclairement (mW/cm²) est la puissance UV par unité de surface qui atteint la surface. La dose (mJ/cm²) est l'énergie par unité de surface, accumulée pendant le temps qu'un point passe sous la lampe :

• Temps de séjour = largeur de la bande irradiée ÷ vitesse de ligne
• Dose ≈ éclairement moyen sur la bande × temps de séjour

À titre d'exemple, une bande de 10 mm de large sur une ligne défilant à 10 m/min (environ 167 mm/s) donne un temps de séjour de 0,06 s. Avec un éclairement moyen de 1 000 mW/cm², cela représente environ 60 mJ/cm² par passage.

Il en découle deux conséquences. Doubler la vitesse de ligne divise la dose par deux. Et un éclairement de crête plus élevé n'augmente pas la dose si la bande devient plus étroite. Pour obtenir une dose plus élevée à vitesse égale, utilisez une source plus puissante, une surface d'émission plus large, plusieurs sources en série ou davantage de passages.

L'éclairement d'une source linéaire n'est pas parfaitement plat : il culmine au centre de la bande et diminue vers les bords et les extrémités. Mesurez la dose réelle avec un radiomètre qui traverse la zone de polymérisation sur le convoyeur et enregistre l'énergie cumulée.

Distance de travail

Les sources linéaires sont généralement spécifiées à une distance de travail d'environ 10 mm. La bande s'élargit et l'éclairement diminue quand la distance augmente : montez la source aussi près du produit que le procédé le permet, à une hauteur fixe et reproductible. Sur les convoyeurs à hauteur de lampe réglable, refaites la mesure après chaque modification.

Longueur d'onde

Les sources linéaires sont disponibles en 365, 385, 395 et 405 nm. Utilisez la longueur d'onde pour laquelle votre encre, revêtement ou adhésif est formulé. 365 nm convient à de nombreux adhésifs et aux formulations issues de la chimie des lampes à mercure ; 385 et 395 nm sont largement utilisés pour les encres et revêtements polymérisables par LED ; 395 et 405 nm pénètrent plus profondément dans les couches épaisses ou pigmentées.

Utilisations typiques

• Polymérisation des encres et vernis sur les lignes d'étiquettes, de jet d'encre et de codage en Impression
• Enduction de films, finitions du bois et adhésifs sur lignes en mouvement en Revêtements et adhésifs
• Polymérisation des bords et des cordons de colle en Électronique et des barrettes de fibres en Communication par fibre optique
• Polymérisation autour de pièces cylindriques tournant sous la lampe
• Polymérisation de pièces plates sur une bande dans un UV Conveyor

Limites

• Temps de séjour court. La bande étroite n'expose chaque point que brièvement. Les couches épaisses ou à polymérisation lente peuvent nécessiter une source plus large, une vitesse de ligne plus faible ou plusieurs passages. Pour les pièces immobiles, la polymérisation surfacique est généralement mieux adaptée.
• Baisse aux extrémités. L'éclairement chute près des extrémités de la source : choisissez une source un peu plus longue que la largeur du produit.
• Accumulation de chaleur à forte puissance. Les LED n'émettent pas d'infrarouge, mais les sources de forte puissance génèrent de la chaleur qui doit être évacuée par ventilateurs ou par refroidissement par eau.
• Polymérisation de surface. Sans les courtes longueurs d'onde UV d'une lampe à mercure, certaines formulations restent légèrement collantes en surface. Une chimie optimisée pour LED ou un éclairement plus élevé résout ce problème.

Comment spécifier un système linéaire

1. Largeur du produit, plus une marge, pour définir la longueur de la source.
2. Vitesse de ligne et dose requise d'après la fiche technique du matériau, qui déterminent ensemble l'éclairement et la largeur de bande nécessaires.
3. Longueur d'onde, d'après la fiche technique du matériau.
4. Distance de travail et espace de montage au-dessus de la ligne.
5. Refroidissement : par ventilateur pour la plupart des applications, par eau pour l'éclairement le plus élevé et les machines fermées.
6. Commande : fonctionnement continu ou déclenché, interfaces automate et RS232, sorties d'état et d'alarme.

Sources linéaires Awellcure

Les sources Awellcure UV LED Linear vont des têtes compactes de 10 × 3 mm et 15 × 5 mm pour les cordons étroits aux barres refroidies par ventilateur de 50 × 10 mm jusqu'à 1 350 × 10 mm pour les largeurs de bande et de convoyeur. Pour un éclairement plus élevé au format linéaire, les sources refroidies par eau de 20 mm de large de la gamme UV LED Area atteignent 6 à 25 W/cm². Leurs contrôleurs acceptent des signaux de déclenchement externes d'un automate, d'un capteur ou d'une pédale, fournissent des sorties d'état et d'alarme, et sont programmables via RS232.