Mesure UV pour convoyeurs et procédés continus

Dans les convoyeurs, l'éclairement énergétique au niveau de la pièce change continuellement pendant son passage. Une mesure statique sous la lampe ne suffit donc souvent pas pour évaluer le procédé. Ce qui compte, c'est l'éclairement énergétique de crête, le profil temporel et la dose qui en est intégrée dans le plan réel de la pièce.

Cette page décrit comment ces grandeurs sont enregistrées dans le procédé en cours et à quoi il faut veiller lors du choix de l'équipement de mesure. Les grandeurs elles-mêmes sont définies sur la page mesurer correctement la dose et l'éclairement énergétique UV.

Une pièce traverse la zone d'irradiation en un temps fini. Elle entre dans le champ de rayonnement, atteint son maximum sous la source, puis quitte à nouveau le champ. La dose agissant sur la pièce est l'intégrale de ce profil, et non le produit de la valeur de pic par le temps de séjour. Deux lignes présentant le même éclairement énergétique de pic peuvent délivrer des doses nettement différentes selon la géométrie du réflecteur, le nombre de lampes et la vitesse du tapis.

De plus, l'emplacement de mesure doit être représentatif du plan du composant. Une mesure effectuée juste sous la lampe, ou à une hauteur différente de celle de la pièce, fournit des valeurs qui ne peuvent pas être transposées au procédé.

Un instrument à passage enregistre l'éclairement énergétique dans le temps et en déduit trois grandeurs :

• Éclairement énergétique de pic – la valeur maximale du passage. Elle limite la vitesse de réaction réalisable et constitue une mesure de charge pour les substrats sensibles à la température.
• Profil temporel – la forme et la largeur du profil révèlent l'effet des réflecteurs, de l'espacement des lampes et de l'ombrage. Plusieurs lampes produisent plusieurs maxima.
• Dose intégrée – l'intégrale temporelle sur l'ensemble du passage. Cette grandeur est généralement documentée pour la validation du procédé.

La fréquence d'échantillonnage de l'instrument doit correspondre à la vitesse du tapis : dans les lignes rapides à zones d'irradiation courtes, un échantillonnage trop lent peut manquer le maximum et sous-estimer la dose.

• Hauteur totale. L'instrument doit passer par l'espace disponible sans fausser la distance à la source.
• Résistance à la température. Dans les lignes équipées de lampes à mercure, la charge thermique est considérable ; les limites admissibles de température du boîtier et du capteur déterminent le nombre de passages.
• Plage spectrale. Le capteur doit couvrir la plage réellement pertinente pour le procédé. Pour les lignes à LED UV, la longueur d'onde de pic est déterminante, pour les lampes à mercure, le spectre de raies.
• Fréquence d'échantillonnage et mémoire. Ces deux paramètres déterminent la finesse de résolution du profil et le nombre de passages pouvant être enregistrés.
• Évaluation et documentation. Pour la libération du procédé, ce qui compte est un enregistrement de données traçable et exportable, horodaté et avec référence d'étalonnage.

• curelog et curelog Base – radiomètres et dosimètres plats pour une utilisation en passage, de façon autonome ou reliés à la ligne.
• tinyTracker – enregistreur de dose compact pour les zones d'irradiation confinées.
• UVpad – instrument portable plat à mesure spectrale pour les lignes à sources changeantes.
• Capteurs XT – capteurs pour températures élevées dans les lignes de polymérisation.
• Capteurs en ligne – surveillance installée en permanence à la position de mesure définie.

La chaîne de référence pour la validation du procédé est définie séparément de la surveillance continue et étalonnée de façon traçable dans le laboratoire d'étalonnage accrédité.

Cette page traite du problème de mesure en tant que tel. Sa forme spécifique à chaque secteur est décrite sur les pages d'application : mesure UV dans l'impression industrielle pour les procédés d'impression, polymérisation UV et photopolymérisation pour la conception des procédés, et automatisation et intégration des procédés pour le lien avec les systèmes de contrôle et la documentation.

Comment la dose UV est-elle contrôlée dans un processus automatisé ?
En deux étapes. Pour la validation, un enregistreur de dose traverse l'installation avec la pièce et fournit l'éclairement énergétique maximal, le profil temporel et la dose intégrée ; ce passage est documenté. Ensuite, un capteur installé de façon permanente à une position définie permet de garantir la traçabilité de l'état entre deux validations. La fréquence d'échantillonnage doit correspondre à la vitesse du tapis : à 120 m/min avec une zone d'irradiation de 25 mm, il faut environ 1 600 Hz. Un échantillonnage trop lent manque le maximum et sous-estime la dose.

Pourquoi une seule mesure à l'arrêt ne suffit-elle pas ?
Parce qu'elle ne décrit l'éclairement énergétique qu'à une seule position, le système étant à l'arrêt. La grandeur de processus est la dose reçue par un élément de surface lors de son passage ; elle résulte d'une intégration temporelle sur l'ensemble du passage. Les réflecteurs, l'espacement des lampes et les zones d'ombre façonnent le profil, et plusieurs lampes produisent plusieurs maxima. À une vitesse de tapis de 20 m/min et une zone d'irradiation de 100 mm, le passage dure environ 0,3 s – trop court pour être relevé manuellement.

Dr.-Ing. Mark Paravia est le directeur général d'Opsytec Dr. Gröbel GmbH à Ettlingen et dirige le laboratoire d'étalonnage accrédité. Après ses recherches sur les décharges excimères au xénon pulsées à l'Institut de technique de l'éclairage du KIT, il se consacre aujourd'hui à la mesure du rayonnement optique. Il est vice-président du comité de normalisation DIN FNL 7 « Rayonnement optique » et membre du groupe de projet DVGW sur la désinfection UV.