Technologie de polymérisation par LED pour les revêtements

Processus de polymérisation par LED

Les solutions de polymérisation par LED sont utilisées dans le revêtements car ils offrent un séchage UV très fiable grâce à leur dispositif à semi-conducteurs. Ils permettent un durcissement profond et des températures de surface basses, ce qui permet de réduire le coût des matières premières. 

Technologie de séchage UV avec des diodes électroluminescentes (LED) est considérablement plus écologique et plus économe en ressources que les technologies traditionnelles. L'élimination des lampes à métaux lourds (gallium et mercure) n'est plus nécessaire. Les conditions de travail des opérateurs de ligne sont améliorées car il n'y a pas de formation d'ozone et un système d'échappement n'est donc pas nécessaire, ce qui pourrait entraîner des niveaux de bruit plus élevés. La faible consommation d'énergie des sources lumineuses LED contribue à la protection des ressources. 

Lampes UV traditionnelles produisent de l'énergie UV en générant un arc électrique à l'intérieur d'une chambre de gaz ionisé (généralement du mercure) pour exciter les atomes, qui se désintègrent ensuite en émettant des photons. Les photons émis couvrent une large gamme du spectre électromagnétique, y compris certains infrarouges et même la lumière visible. Seul environ 20% est typiquement utile pour le séchage UV.

"Il est désormais possible d'utiliser des lampes LED à chaque étape du processus de séchage, ce qui élimine complètement le besoin de lampes UV conventionnelles."

Lars Sandqvist, directeur technique des applications, Sherwin-Williams

Une LED UV génère de l'énergie UV d'une manière totalement différente. Lorsqu'un courant électrique (électrons) se déplace dans un dispositif semi-conducteur appelé diode, il émet de l'énergie sous forme de photons. Les matériaux spécifiques de la diode déterminent la longueur d'onde des photons et, dans le cas des LED UV, la sortie se situe généralement dans une bande très étroite de +/-10 nm. La figure 2 compare la sortie d'une source lumineuse LED de 395 nm avec une lampe UV traditionnelle typique. Il est important de noter la différence d'intensité et de longueur d'onde de la sortie ; ces deux éléments sont essentiels pour comprendre un processus de séchage UV.

Pour un durcissement UV efficace et effectif d'un revêtement, le formulateur cherche à faire coïncider la sortie de la source de lumière UV avec l'absorption spectrale du photoinitiateur (PI). La quantité de PI dans une formulation UV typique est généralement très faible, moins de 5%. Les IP absorbent généralement dans une gamme de longueurs d'onde, et non dans une bande étroite. De nombreuses formulations UV existantes, développées pour durcir avec une lampe UV typique, utilisent un IP à large spectre. Bien qu'il y ait souvent une certaine absorption dans la plage de sortie de la LED, il est clair qu'une grande partie de la plage d'absorption du PI est gaspillée. Un durcissement plus efficace est possible avec une formulation conçue spécifiquement pour le durcissement par LED en utilisant un PI avec une absorption plus concentrée dans la gamme des UV-A.

L'année dernière, Sherwin-Williams a annoncé une nouvelle innovation LED destinée aux fabricants de l'industrie de la finition du bois - Full Curing LED. Cette technologie révolutionnaire permet de mettre en œuvre la LED sur l'ensemble de la ligne de séchage, ce qui permet de réaliser des économies d'énergie et d'améliorer la qualité encore plus qu'auparavant.  

" Nous avons travaillé à l'élaboration d'une solution de ce type depuis que nous avons introduit la polymérisation par LED en 2012. Cependant, il y avait toujours un problème avec des effets de jaunissement indésirables dus à des difficultés avec la couche de finition. Pendant un certain temps, il semblait qu'une combinaison de lampes LED et UV était la seule solution, mais nous avons poussé et la division R&D a finalement trouvé la bonne formule pour que cela fonctionne. Il est désormais possible d'utiliser Lampes LED à chaque étape du processus de séchage, éliminant complètement le besoin de lampes UV conventionnelles. Cela permettra une production beaucoup plus efficace", déclare Lars Sandqvist, directeur principal des applications techniques chez Sherwin-Williams.

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