Questions fréquentes

Ce chapitre peut s’avérer utile pour une introduction à l’UV

Comment la lumière UV est-elle définie et générée ?

Dans une lampe UV à haute ou moyenne pression une goutte de mercure (Hg) dans une atmosphère inerte ou dopée, est mise sous tension, chauffée et évaporée ; selon le dopage une lumière UV, plus ou moins visible (250 à 550nm) est générée. Cette lumière est une des formes de radiations électromagnétiques ; elle est divisée en différentes zones :

  UVA (320-390nm) principale zone de collage UV
  UV visible ou bleu (400-550nm) obtenu par dopage au xenon ou au halogénures de fer. Ce domaine aide à accélérer la polymérisation grace à une température plus élevée, evtl. par l’utilisation d’un initiateur complémentaire(440nm), et une pénétration plus profonde dans la masse à polymériser.

Dans les lampes à moyenne pression, souvent sous forme allongée (tube), utilisées dans les tunnels et fours UV, on trouve aussi
  l’UVB(280-315nm) et
  l’UVC (<280nm) qui est source d’ozone. Cet ozone est utilisé entre autres pour les décontamination de surface ou de l’eau, mais moins apprécié (toxique) en production !

L’UVB agit surtout à la surface et réduit l’inhibition de la polymérisation par l’oxygène de l’air.

L’Omnicure 2001 d’EXFO peut descendre en dessous de 320nm pour améliorer le séchage en surface - pour les cas de gouttes de colle/résine en surface, p.ex. les "glob-top".

Qu’est-ce qui provoque la polymérisation/réticulation ?

Les vernis et adhésifs réticulables UV sont formulés avec divers matériaux organiques afin d’obtenir un liquide de viscosité adaptable à l’application. La formulation UV est composée d’oligomères d’acrylates, de diluants réactifs et de photo-amorceurs/initiateurs. Si ce produit est stocké en récipients opaques en un lieu frais, la polymérisation ne peut pas démarrer pendant des mois. Exposé à la lumière UV, les amorceurs se décomposent en radicaux. La polymérisation peut démarrer par la formation de chaines et réseaux, accompagnée d’une augmentation de viscosité jusqu’à l’état solide et dur. Si la formulation et la polymérisation UV sont correctes, on observe ni résidus liques ni fumées blanches de solvants.

Quelles sont les bonnes conditions pour un collage UV ?

Beaucoup de matériaux idéntiques 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 substrat 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".

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 10mm.

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 dela des 10mm, le rond devient plus grand, mais l’irradiance et l’efficacité diminuent avec le carré de la distance : à une distance de 2cm p.ex., l’irradiance tombe à 25% da 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’aggrandir le rond avec des systèmes de lentilles ( voir : Guides lumière et accessoires).

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.

Est-ce que les systèmes UV d’EXFO peuvent être intégrés dans un procédé automatique ?

Le modèle Omnicure 2000 est particulièrement adapté aux procédés de collage automatisées, grace à sa puissance lampe 200W) et ses possibilités de contrôle , soit par fil (RS232, ou signaux I/O d’un PLC) soit par un port IR. Un photomètre supplémentaire dans le tunnel optique - une exclusivité EXFO - surveille l’émision restante de la la lampe et ajuste une iris afin de maintenir l’irradiance.

Le modèle de base Omnicure 1000 - 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.

Est-ce que l’on peut polymériser plusieurs endroits à la fois, en utlisant qu’une seule source UV ?

Oui, avec une gamme de guides de lumière doubles ou multiples qui permettent la polymérisation simultanée dans des endroits différents. EXFO possède aussi plusieurs accessoires d’optique qui peuvent satisfaire de nombreux défis de distribution de la lumière.

Autres questions, recommendations et évaluation de colles, appareils pour essais, de location ?

Beam-Consult n’aimerait pas vous écraser avec plus de mots, laissons parler les faits. Nous répondons volontiers à vos autres questions ; une assistance objective est offerte pour le choix et des essais d’évaluation de sources UV/lumière, d’accessoires, de colles, d’équipements de dosage et de contrôle. Le prêt d’appareils s’est avéré un grand succès ; si la période de prêt dépasse deux semaines de travail, une location est demandée ; elle sera déduite en grande partie lors d’un achat d’équipement.

Caractéristiques des sources de polymérisation UV/visible

Le spectre électromagnétique est divisée en différentes zones. La lumière est l’une des formes de radiations. Selon l’application et la formulation, la polymérisation peut être activée ou réalisée par :

  UVC (200 à 280 nm) sert aussi à la stérilisation
  UVB (280 à 315 nm) bon résultats en surface
  UVA (315 à 400 nm) domaine d’application principal
  Visible(400à700 nm) utile en profondeur et pour systèmes opaques
  Proche infrarouge (700 à 2000 nm)
  Infrarouge moyen (2000 à 6000 nm).

fig. Illustration du spectre électromagnétiques

EXFO utilise un certain nombre de sources lumineuses différentes en fonction des applications, qui vont de la polymérisation initiée par l’émission UV à l’illumination.

Les systèmes comprennent des lampes au mercure à haute pression, certaines dopées au Fe, Xe et tungstène-halogène.

Caractéristiques optiques

Les plus importantes caractéristiques d’une source de lumière sont :

  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 un 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.

  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 peut être modifié en utilisant des filtres et des optiques pour correspondre de manière optimale à l’application particulière.

Durée de vie de la lampe/entretien :

La durée de vie de la lampe est définie généralement comme le temps au bout duquel la 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 <2heures !

Caractéristiques électriques :

Toutes les sources lumineuses utilisées par EXFO convertissent l’énergie électrique en énergie optique et en chaleur. Chaque source possède ses propres caractéristiques d’intensité, de tension, de puissance et de consommation. EXFO a développé la technologie Intelli-Lamp qui lui est propre, pour contrôler et optimiser les propriétés électriques et thermiques des sources lumineuses des systèmes EXFO.

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

Technologie spécifique des lampes Exfo :

Lampes aux halogènes de mercure à haute pression.

Les lampes à vapeur de mercure sont les plus utilisées pour la polymérisation ponctuelle aux UV dans l’industrie. Une lampe à arc normale 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 ("dichroic") 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. EXFO a développé des alimentations spéciales 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.

EXFO utilise une gamme de produits basée sur la lampe aux halogènes de mercure à haute pression de 100 W. L’irradiance de ces lampes est généralement supérieure à 25W/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.

Les adhésifs UV