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Polymérisation UV ponctuelle dans le collage UV
Polymérisation UV ponctuelle
Les plus importantes caractéristiques d’une source de lumière sont
L’irradiance :
L’irradiance est la mesure de la puissance dirigée sur une cible, divisée par la surface de la cible (sortie active du guide lumière). L’irradiance dépend de la puissance optique de sortie de la lampe, de la conception du réflecteur de la lampe, du tunnel optique et de l’optique de distribution.
L’irradiance est normalement mesurées en mW/cm2. Pour les systèmes puissantes d’EXFO on peut aussi directement parler de W/cm2. Il est devenu commun dans l’industrie d’utiliser le mot « intensité (spécifique) » à la place d’irradiance.
La distribution spatiale de l’intensité :
La distribution de l’intensité décrit les propriétés de divergence de la lampe et définit les types d’optiques de distribution qui peuvent être utilisés efficacement avec la source UV (ponctuelle ou surfacique).
Le contenu du spectre :
Le contenu du spectre décrit la distribution de puissance de la lampe en fonction des longueurs d’onde. Par exemple, la décharge de gaz plasma (lampes à arc) et les radiateurs thermiques solides (lampes tungstène-halogène). L’application définit la plage spectrale nécessaire, fournie par le système lumineux. Le spectre de la source UV peut être modifié en utilisant des filtres et des optiques pour correspondre de manière optimale à l’application particulière.
Technologie spécifique aux lampes OmniCure
Lampes aux halogènes de mercure à haute pression.
Dand l’industrie, les lampes à vapeur de mercure sont les plus utilisées pour la polymérisation ponctuelle aux UV. Une lampe à arc standard comprend un brûleur (générant la lumière), un réflecteur et des bornes.
Le brûleur est constitué d’un tube quartz scellé aux deux extrémités, qui est rempli d’un gaz inerte et d’une trace de mercure. Les électrodes métalliques passent à travers les extrémités du tube scellé et forment un petit entrefer pour l’arc. Le tube à arc est maintenu dans un réflecteur qui possède un revêtement hautement réfléchissant (« dichroïque ») dans le domaine spectral désiré. Pendant le fonctionnement, un pic de tension est appliqué aux électrodes pour produire une étincelle dans le gaz inerte et vaporiser le mercure. OmniCure a développé des alimentations particulières de tension à bas pic pour augmenter la durée de vie de la lampe. Une fois l’arc amorcé, un courant passe à travers le gaz à une tension plus basse pour générer la puissance optique.
Les lampes à haute pression fonctionnent à des pressions internes supérieures à 5 atmosphères. Le spectre des lampes aux halogènes de mercure à haute pression tendent à avoir un pic spectral plus large qui est déplacé vers des longueurs d’onde plus grandes (visibles) comparées aux lampes à basse pression.
OmniCure utilise une gamme de produits basée sur la lampe aux halogènes de mercure à haute pression de 200 W.. L’irradiance de ces lampes est généralement supérieure à 30 W/cm2 de 280 à 600 nm. La distribution d’intensité de cette lampe a une ouverture numérique de 0,37 correspondant à 42 degrés d’angle de divergence.
1. Quelles sont les conditions pour un bon collage UV ?
Beaucoup de matériaux identiques ou différents peuvent être collés par la technique UV à condition qu’un des deux soit transparent à la lumière UV. Pour améliorer l’adhérence sur certains substrats le formulateur ajoutera des additifs de mouillage. Des plastiques ne devront pas contenir des absorbants UV – c’est souvent le cas, mais peut être évité lors de la commande – ni être trop colorés, ni contenir des charges ; ces additifs absorbent beaucoup d’énergie UV, réduisent la facilité de polymérisation et peuvent surchauffer les pièces.
Si vous souhaitez coller deux substrats opaques (métaux), voir plus tard sous « activation cationique/polymérisation à l’ombre ».
2. Comment amener la lumière UV au point(s) de collage ?
Pour une polymérisation ponctuelle la lumière est amenée par un guide ressemblant à un tuyau, à proximité du point de collage. Entre la sortie du guide lumière et le point de colle on choisit typiquement une distance de 10 mm.
Si l’on vient plus près – surtout d’un plastique – on risque d’apporter trop de chaleur, avec formation de marques, décoloration ou fumée. Si l’on va au-delà des 10 mm, le rond devient plus grand, mais l’irradiance et l’efficacité diminuent avec le carré de la distance : à une distance de 2 cm p.ex., l’irradiance tombe à 25% de la valeur mesurée au bout du guide lumière.
Il faut aussi savoir qu’au bord du rond l’intensité est presque nulle – le cône de lumière ayant une distribution gaussienne (courbe en cloche). Il est possible d’homogénéiser et d’agrandir le rond avec des systèmes de lentilles (voir : Guides lumière et accessoires).
3. Quelle est la rapidité de mon procédé de polymérisation ?
Ceci dépend d’un certain nombre de facteurs : les matériaux à polymériser et leur réactivité, l’épaisseur de la couche, le substrat, l’irradiance, la distance de l’endroit à polymériser.
Plus de puissance ne veut pas forcément dire une polymérisation plus rapide. Les photo-initiateurs utilisés dans les matériaux polymérisables aux UV réagissent à des vitesses différentes après avoir été exposés aux UV.
4. Est-ce que les systèmes UV ponctuelles OmniCure peuvent être intégrés dans un procédé automatique ?
Le modèle Omnicure 2000 est particulièrement adapté aux procédés de collages automatisés, grâce à sa puissante lampe de 200 W et ses possibilités de pilotage externe.
Un photomètre intégré dans le tunnel optique – une exclusivité OmniCure – surveille l’émission restante de la lampe et ajuste un iris afin de maintenir l’irradiance.
Ceci permet de garantir la dose reçue et ce indépendamment du vieillissement de la lampe. Cette fonctionnalité permet au S2000 d’être leader mondiale dans les applications d’assemblage de produits médicaux et dans les laboratoires de R&D.
Le modèle Omnicure S1500 – principalement créé pour des travaux manuels – peut être contrôlé par la sortie « pédale » – dans ce cas le temps d’illumination programmé est démarré.
L’irradiance/l’iris peut être réglée manuellement par pas de 1%, à l’aide d’un radiomètre extérieur.
5. Est-ce que l’on peut polymériser plusieurs endroits à la fois, en utilisant qu’une seule source UV ?
Durée de vie d’une lampe OmniCure
La durée de vie de la lampe est définie généralement comme le temps au bout duquel la puissance sortie de la lampe tombe en dessous de 50% de sa valeur initiale.
Ne jamais toucher la lampe aux parties en quartz.
Ne pas arrêter une lampe UV (haute et moyenne pression) pour une pause de moins de2 heures !
Elimination des lampes
LES LAMPES Hg CONTIENNENT DU MERCURE. Il faut les éliminer selon les lois locales, normalement un recyclage avec les lampes d’éclairage au « Néon » est admis. Voir le site : www.lamprecycle.org
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