Les UV sur le spectre électromagnétique

Les encres et les revêtements réactifs aux ultraviolets nécessitent une source de lumière ultraviolette de haute intensité pour déclencher une réaction chimique, qui durcit l'encre ou le revêtement presque instantanément. La lumière ultraviolette constitue une petite partie du spectre électromagnétique qui s'étend des ondes radio, à l'extrémité des ondes longues, aux rayons X et gamma, à l'extrémité des ondes courtes. Le tableau ci-dessous montre comment les longueurs d'onde des ultraviolets s'inscrivent dans le spectre électromagnétique.

Moyens de guérison et styles de lampes

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

Il existe plusieurs types de lampes permettant de générer 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 à haute pression est généralement constituée d'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 électrode n'a, comme son nom l'indique, pas d'électrodes. 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 lampe à arc à mercure à moyenne pression (lampe MPMA) est de loin la plus utilisée. Elle peut être refroidie à l'air ou à l'eau et peut être fabriquée dans une large gamme de longueurs. Il n'est pas rare de voir des lampes individuelles de deux mètres de long, et la durée de vie des lampes MPMA peut dépasser largement les 1 000 heures.

À propos de Lamp Design

Le corps de la lampe est constitué d'un tube transparent en silice vitreuse de différents diamètres et épaisseurs. Ce matériau, appelé quartz, possède des propriétés essentielles au bon fonctionnement d'un système ultraviolet. Il est transparent à 90 % à la lumière ultraviolette, alors que le verre normal filtre toutes les longueurs d'onde, à l'exception des plus grandes et des plus faibles. La température de surface d'une lampe à ultraviolets dans des conditions normales de fonctionnement se situe entre 600°C et 800°C. Le quartz est capable de résister à 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 maintenu, sont constituées d'une tige de tungstène surenroulée avec un fil de tungstène. Le tungstène est nécessaire pour résister à des températures d'arc interne supérieures à 3000°C. Les électrodes doivent être conçues avec soin pour garantir 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 capacité de dilatation du quartz, il est extrêmement important de choisir un matériau approprié pour relier l'électrode à l'intérieur de l'enveloppe à l'alimentation électrique située à l'extérieur de l'enveloppe.

Le matériau choisi ici est la 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 d'un fil à haute température. L'isolation électrique à l'extrémité de la lampe peut être assurée par l'utilisation d'un embout en céramique.

Rendement spectral d'une lampe MPMA

Comme indiqué précédemment, il est très important de trouver les longueurs d'onde précises de la lumière ultraviolette qui conviennent 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 du choix d'une lampe, d'examiner de près le rendement dans le spectre ultraviolet. Le rendement spectral dans l'ultraviolet est parfois exprimé graphiquement, en montrant le rendement proportionnel aux principales longueurs d'onde de l'ultraviolet. Un graphique d'une lampe Primarc MPMA typique est présenté ici.

Durée de vie de la lampe

Les lampes à arc au mercure à moyenne pression ne tombent normalement pas en panne soudainement, 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 polymériser efficacement. Ce déclin est principalement dû à la détérioration de la transparence aux UV de l'enveloppe de quartz et dépend d'un certain nombre de facteurs : efficacité du refroidissement de la lampe, puissance nominale, courant nominal des électrodes, efficacité du refroidissement des électrodes, contamination de la surface externe de la lampe (poussière, etc.) et fréquence d'allumage.

Lorsqu'elles sont correctement utilisées, les lampes de polymérisation UV Primarc sont garanties pour 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 d'origine.