GEW è leader di mercato nella tecnologia di polimerizzazione UV e LED UV e questo ci dà l’opportunità di influenzare la discussione e il linguaggio utilizzato in questi campi.
Di seguito è possibile trovare un riepilogo più recente della terminologia più importante della polimerizzazione UV: lo terremo aggiornato man mano che il linguaggio del settore evolve.
Terminologia UV generale
assorbimento – un processo in cui la materia acquisisce energia fotonica dalla radiazione elettromagnetica mentre le lunghezze d’onda viaggiano attraverso o si riflettono sulla materia.
lampada additiva (lampadina) – lampada a vapori di mercurio a media pressione (arco o microonde) contenente additivi metallici come ferro (Fe), gallio (Ga), piombo (Pb), stagno (Sn), bismuto (Bi) o indio (In). Le lampade aggiuntive hanno emissioni spettrali UV diverse da quelle delle lampade standard al mercurio (Hg). A volte denominate lampade drogate o lampade ad alogenuri metallici.
adesione – il legame di un adesivo a un aderente (substrato) costituito da forze intermolecolari, legami chimici e interazioni meccaniche o ad incastro. La forza di adesione dipende dall’adesivo, dall’adesione (substrato) e dalla polimerizzazione.
anodo – terminale positivo di un diodo a emissione luminosa (LED).
lampada ad arco – vedere lampada ad arco al mercurio
lunghezza dell’arco – distanza tra gli elettrodi in una lampada al quarzo (lampadina). Vedere la durata effettiva della polimerizzazione.
ASTM D3359 – Metodo di prova ASTM utilizzato per eseguire un test di adesione a taglio incrociato o tratteggio incrociato. Un taglio a X o un motivo reticolare di 6 o 11 tagli viene graffiato attraverso il materiale polimerizzato con UV sul substrato. Uno speciale nastro sensibile alla pressione viene quindi applicato sui tagli e poi tirato via. L’estrazione del nastro dal substrato rivela il grado di adesione della formulazione indurita al substrato o al supporto. Se il materiale tra le linee viene rimosso con il nastro, l’adesione è scarsa. Se il materiale indurito rimane, l’adesione è buona. Le linee guida consigliate per i test e la valutazione sono documentate nella specifica ASTM D3359 nei metodi A e B. Il metodo A impiega il taglio X ed è utilizzato sul campo così come per pellicole superiori a 5 mil. Il metodo B richiede tagli reticolari ed è consigliato per l’uso in laboratorio e per pellicole con spessore pari o inferiore a 5 mil. L’adesione viene valutata qualitativamente rispetto a una scala da 5A o 5B (migliore adesione) a 0A o 0B (peggiore adesione). Questo metodo di prova è simile nel contenuto ma non tecnicamente equivalente alla norma ISO 2409.
zavorra – un dispositivo induttivo che limita e stabilizza la quantità di corrente che scorre attraverso una lampada ad arco (lampadina) in modo che la potenza erogata rimanga costante. A volte indicato come soffocamento.
larghezza di banda – intervallo di lunghezze d’onda compreso tra due limiti identificati ed espresso nelle stesse unità di misura della lunghezza d’onda (nanometri nel caso dell’emissione ultravioletta e visibile).1
binning – ordinamento di LED UV discreti in base alle caratteristiche di irradianza di picco, lunghezza d’onda e tensione diretta, tra gli altri, al fine di garantire la somiglianza di funzionamento.
luce nera – qualsiasi lampada o emissione spettrale costituita prevalentemente da UVA più lunghi e un’emissione minima nel vicino visibile.
borosilicato – tipo di vetro resistente al calore realizzato in silice e triossido di boro che presenta un’eccezionale resistenza agli shock termici e trasmette più energia ultravioletta rispetto al vetro standard. Il borosilicato viene spesso utilizzato nei sistemi di polimerizzazione UV per lastre, finestre, riflettori, lenti e altre ottiche.
bulbo (lampada) – tubo di quarzo sigillato contenente una miscela di mercurio e gas inerte a media pressione. Le lampade UV a elettrodi (lampadine) sono dotate di collegamenti elettrici alle estremità della lampada (lampadina). Le lampade UV a microonde (lampadine) non contengono collegamenti elettrici. Il mercurio interno e il gas inerte vengono vaporizzati in un plasma che emette raggi UV mediante un arco ad alta tensione o energia a microonde. Lampada è il termine più comunemente usato in Europa e in Asia, mentre nordamericani e sudamericani tendono a utilizzare sia lampada che lampadina in modo intercambiabile.
periodo di burn-in – (1) fase del processo di avvio per una lampada UV (lampadina) in cui la corrente e la tensione all’interno della lampada (lampadina) procedono dallo spunto fino alla stabilizzazione e raggiungono il funzionamento stazionario, (2) periodo di tempo per raggiungere il funzionamento stazionario durante l’avvio e (3) periodo di tempo in cui una nuova lampada (lampadina) o un nuovo gruppo lampada viene alimentato in un test delle prestazioni presso il produttore prima della spedizione.
condensatore – corregge il fattore di potenza nell’alimentazione principale per ridurre l’assorbimento di corrente nel sistema UV.
cassetta/cartuccia/supporto – gruppo che supporta la lampada UV (lampadina) e il riflettore all’interno dell’alloggiamento della lampada e spesso progettato per essere rimovibile per una manutenzione più semplice e una sostituzione più rapida della lampada.
catodo – terminale negativo di un diodo a emissione luminosa (LED).
chimica cationica/indurimento cationico – un meccanismo di indurimento dei fotopolimeri in base al quale l’esposizione ai raggi UV genera cationi che propagano una reazione di reticolazione chimica. Per avviare la polimerizzazione è necessaria l’esposizione ai raggi UV, ma la propagazione procede senza esposizione ai raggi UV continua o totale con linea di vista diretta. I processi di polimerizzazione cationica richiedono minuti, ore o giorni per terminare. Vedi la chimica dei radicali liberi.
chip – strati di materiale semiconduttore drogati e lavorati per avere caratteristiche di giunzione p-n. Il nitruro di gallio (GaN) è il materiale comunemente utilizzato per generare LED con lunghezza d’onda più lunga di 385, 395 e 405 nm, nonché LED blu visibili. Il nitruro di gallio e alluminio (AlGaN) è il materiale utilizzato per i LED da 365 nm. Un chip viene talvolta definito diodo, die o semiconduttore.
induttanza – un dispositivo induttivo che limita e stabilizza la quantità di corrente che scorre attraverso una lampada ad arco (lampadina), in modo che la potenza erogata rimanga costante. A volte indicato come zavorra.
specchio freddo – un tipo di riflettore della lampada al mercurio rivestito con un materiale dicroico che lascia passare o assorbe le lunghezze d’onda degli infrarossi mentre riflette le lunghezze d’onda UV verso la superficie di polimerizzazione. Vedi dicroico.
refrigerante – (1) sostanza liquida come acqua o una specifica soluzione acqua-solvente che scorre attraverso un collettore in una testa LED raffreddata a liquido per rimuovere il calore generato da inefficienze elettriche nel processo di elettroluminescenza e mantenere le temperature di giunzione desiderate durante il funzionamento del sistema. (2) sostanza liquida come acqua o una specifica soluzione acqua-solvente che scorre attraverso alcuni gruppi lampada ad arco di mercurio per rimuovere il calore irradiato generato dalla lampada UV durante il funzionamento del sistema.
test cross-cut/cross-hatch per misurare l’adesione – vedere ASTM D3359 e ISO 2409.
reticolazione – processo di formazione di legami covalenti tra numerose molecole disconnesse e catene polimeriche corte che danno luogo a catene polimeriche più lunghe e omogenee.
durata della polimerizzazione – vedere la durata della polimerizzazione effettiva.
indurire / indurire / indurire – un termine generale di reazione chimica che si applica a tutti i metodi di polimerizzazione che producono legami covalenti altamente reticolati.
Alimentatore CC – dispositivo che fornisce energia elettrica a tensione costante per alimentare LED o altri componenti elettrici. DC significa corrente continua. La corrente continua è un’alternativa alla corrente alternata o alternata.
zona di esaurimento – confine isolante tra i lati positivo e negativo di una giunzione p-n del LED.
devetrificazione – atto di rendere il quarzo trasparente cristallino o opaco attraverso il calore prolungato e l’esposizione ai raggi UV.
dicroico – un rivestimento progettato per trasmettere o assorbire determinate lunghezze d’onda riflettendone altre. Nei gruppi lampada UV, i rivestimenti dicroici vengono talvolta applicati ai riflettori allo scopo di trasmettere o assorbire l’energia infrarossa riflettendo al tempo stesso l’energia UV verso la superficie di polimerizzazione.
die/diodo – strati di materiale semiconduttore drogati e lavorati per avere caratteristiche di giunzione p-n. Il nitruro di gallio (GaN) è il materiale comunemente utilizzato per generare LED con lunghezza d’onda più lunga di 385, 395 e 405 nm, nonché LED blu visibili. Il nitruro di gallio e alluminio (AlGaN) è il materiale utilizzato per i LED da 365 nm. Un die o un diodo viene talvolta definito chip o semiconduttore.
lampada drogata (lampadina) – vedere lampada additiva.
LED drogati – semiconduttori che sono stati intenzionalmente impregnati di impurità durante la produzione allo scopo di modificarne le proprietà elettriche, strutturali o ottiche.
dose (dosaggio) – energia assorbita per unità di massa.1 La dose viene spesso ed erroneamente utilizzata come sinonimo di densità di energia che, per chiarezza, è l’energia totale erogata in contrapposizione all’energia assorbita. Vedi densità di energia.
tasso di dose – un altro termine per l’irradianza (W/cm2 o watt per centimetro quadrato) con unità equivalenti di J/s/cm2.
striscia reattiva per dosaggio – Vedere striscia reattiva per densità di energia UV.
driver/scheda driver – distribuisce, limita e stabilizza la tensione CC ai LED o ai moduli in un assieme in modo che la potenza in uscita rimanga costante. Concettualmente simile a un reattore o un induttore utilizzato con le lampade ad arco al mercurio.
doppia polimerizzazione – formula chimica formulata per polimerizzare con sistemi LED UV E anche per polimerizzare con lampade convenzionali a microonde o ad arco con elettrodi.
ciclo di lavoro – proporzione del tempo di attivazione in un ciclo di modulazione di larghezza di impulso (PWM) rispetto al tempo di ciclo totale (ON + OFF) espresso in percentuale. Un ciclo di lavoro basso corrisponde a un consumo basso perché i LED sono spenti per la maggior parte del tempo. Il 100% è completamente attivo e lo 0% è completamente disattivato. 50% significa che l’alimentazione è accesa per metà del tempo e spenta per metà del tempo. Variando il ciclo di lavoro ma non la potenza in ingresso si modifica la densità di energia mantenendo un irraggiamento costante. Non tutti i sistemi LED incorporano un ciclo di lavoro PWM. Molti sono a corrente costante o a wattaggio costante.
esposizione dinamica – esposizione a un’irradianza variabile e si verifica tipicamente quando un gruppo lampada passa sopra una superficie di polimerizzazione senza effettuare alcuna pausa o quando una superficie di polimerizzazione passa sotto un gruppo lampada senza alcuna pausa. Quando i punti sulla superficie di polimerizzazione si avvicinano, si oppongono e si allontanano da una sorgente UV, il corrispondente picco di irradianza incidente in ciascuna posizione e in ogni momento nel tempo varia. Il profilo dinamico dell’irradianza rispetto al tempo assume generalmente la forma di una curva a campana, dove la densità di energia è l’integrale temporale del profilo di irradianza o dell’area sotto la curva.1
gamma dinamica – intervallo tra l’irradianza minima e l’irradianza massima alla quale un radiometro UV risponderà accuratamente. Espresso in unità misurate di W/cm2,1
lunghezza di polimerizzazione effettiva – porzione della lunghezza della lampada (lampadina) che emette un’emissione UV ottimale e relativamente uniforme. Per le lampade a elettrodi (lampadine), la lunghezza di polimerizzazione effettiva è sempre leggermente inferiore alla lunghezza dell’arco. Per le lampade a microonde (lampadine), la durata di polimerizzazione effettiva è la lunghezza della lampada (lampadina). Le lampade LED UV emettono un’emissione leggermente inferiore verso le estremità della serie.
elettrodo – (1) raccordo elettrico a ciascuna estremità di una lampada ad arco (lampadina). L’elettrodo è costituito da un perno di tungsteno circondato da una bobina di tungsteno e viene utilizzato per mantenere un arco di tensione attraverso la lampada (lampadina). (2) Elettrodo si riferisce anche al tipo di lampada (lampadina) o sistema quando si distingue tra lampade ad arco a microonde ed elettrodi e sistemi a microonde ed elettrodi. Le lampade e i sistemi a elettrodi sono indicati anche come lampade ad arco e sistemi di lampade ad arco.
senza elettrodi – lampade UV a vapori di mercurio alimentate a microonde o sistemi UV, nessuno dei quali dispone di elettrodi.
elettroluminescenza – fenomeno in cui viene emessa radiazione elettromagnetica di lunghezze d’onda specifiche quando la corrente elettrica scorre attraverso materiali con proprietà ottiche intrinseche.
spettro elettromagnetico – gamma continua di tutta la radiazione nell’universo; segmentato in raggi gamma, raggi X, ultravioletti, visibili, infrarossi e onde radio; e quantificato in modo discreto in base alla lunghezza d’onda, alla frequenza e all’energia fotonica.
finestra di emissione – pezzo rettangolare piatto di quarzo trasparente UV o borosilicato fissato e spesso sigillato alla base di un gruppo lampada a LED o di un gruppo lampada ad arco di mercurio per proteggere fisicamente i componenti interni e limitare l’ingresso di corpi estranei. Vedi piastra al quarzo.
incapsulare – materiale trasparente talvolta utilizzato attorno a singoli o piccoli gruppi di LED per fornire ulteriore protezione e tenuta da sporco e umidità.
densità di energia – energia radiante totale che arriva su una superficie per unità di area ed espressa in J/cm2 o mJ/cm2. La densità di energia è l’integrazione dell’irradianza (W/cm2 o mW/cm2) nel tempo di esposizione (velocità della linea o sosta). Sebbene tecnicamente errata, la densità di energia viene comunemente definita dose. Vedi dose.1
striscia reattiva per densità di energia – vedere Striscia reattiva per densità di energia UV.
lampada ad eccimeri – tipo specifico di sorgente di emissione quasi monocromatica che genera spontaneamente molecole di eccimeri o ecciplex che emettono UV. Un metodo tipico di generazione delle emissioni è tramite scarica a barriera dielettrica (DBD). Le lunghezze d’onda degli eccimeri comunemente utilizzate sono 172, 222 e 308 nm.
piena – un’emissione non focalizzata di energia UV distribuita uniformemente su tutta la larghezza e la lunghezza di un riflettore. Per generare il profilo di piena, i gruppi lampada utilizzano un riflettore parabolico invece di un riflettore ellittico oppure posizionano la lampada lontano dal fuoco quando si utilizza un riflettore ellittico.
distanza focale (lunghezza) – distanza perpendicolare dal bordo di un gruppo lampada focalizzato al punto in cui è concentrata l’energia UV emessa dalla lampada (lampadina). Questa è la posizione della massima concentrazione UV. Si applica solo ai sistemi ad arco e a microonde. Non si applica ai LED.
focus – banda stretta che corre parallela al gruppo lampada dove l’energia UV riflessa è alla massima concentrazione. Si applica solo ai sistemi ad arco e a microonde. Non si applica ai LED.
polarizzazione diretta – si verifica quando l’anodo di un LED è collegato al terminale positivo di un’alimentazione di tensione CC e il catodo del LED è collegato al terminale negativo. La tensione applicata spinge le lacune positive e gli elettroni negativi dai lati opposti del LED verso la zona di svuotamento. La corrente scorre attraverso il dispositivo mentre gli elettroni sul lato n rispondono alle forze di attrazione delle lacune sul lato p e infine attraversano il confine di giunzione e cadono in uno stato di energia inferiore. La differenza di energia viene emessa dal semiconduttore sotto forma di fotoni di una determinata lunghezza d’onda.
tensione diretta – caduta di tensione attraverso un semiconduttore quando l’anodo di un LED è collegato al terminale positivo di un’alimentazione di tensione CC e il catodo del LED è collegato al terminale negativo.
chimica dei radicali liberi/indurimento dei radicali liberi – un meccanismo di indurimento dei fotopolimeri in base al quale l’esposizione ai raggi UV genera radicali liberi che propagano una reazione di reticolazione chimica. Per avviare e propagare la cura dei radicali liberi, la cui interruzione spesso avviene in una frazione di secondo, è necessaria un’esposizione continua e diretta ai raggi UV. Vedi chimica cationica.
frequenza – numero di volte in cui si verifica un ciclo d’onda periodico in un secondo. L’unità di misura è Hertz (Hz) o cicli al secondo ed è indicata con le lettere (f) o (v).
Gallio (Ga) – un elemento metallico blu argentato utilizzato nelle lampade additive al mercurio (lampadine). Gli additivi al gallio producono un’emissione UV di colore viola quando vaporizzati. Le lampadine al gallio hanno un picco spettrale intorno a 417 nm e una concentrazione spettrale compresa tra 400 e 450 nm. Vengono spesso utilizzati quando è richiesta una polimerizzazione più profonda o con formulazioni bianche contenenti biossido di titanio. In alcuni settori, le lampadine al gallio per microonde vengono chiamate lampadine a V.
germicida – qualsiasi lampada o emissione spettrale costituita prevalentemente da uscita UVC.
interfaccia uomo-macchina (HMI) – controlli touch screen e dashboard che consentono un funzionamento intuitivo delle apparecchiature di produzione.
accenditore – vedere avviatore.
indio (In) – un elemento metallico bianco argenteo utilizzato nelle lampade additive al mercurio (lampadine). Gli additivi dell’indio producono un’emissione UV di colore viola quando vaporizzati. L’indio viene utilizzato per spostare l’uscita spettrale oltre i 400 nm. In alcuni settori, le lampadine all’indio per microonde vengono chiamate lampadine Q.
infrarosso – porzione dello spettro elettromagnetico compresa tra 700 nm e 1 mm. Contribuente dominante al calore irradiato emesso dagli elettrodi e dai sistemi di polimerizzazione UV a microonde. Gli infrarossi non vengono emessi dai LED UV.
ventilatore integrale – si riferisce alla ventola o al ventilatore di raffreddamento del sistema quando montato direttamente sul o all’interno del gruppo lampada.
otturatore integrale – un gruppo azionato pneumaticamente o elettricamente integrato nei gruppi lampada ad arco di mercurio e utilizzato per bloccare l’emissione UV quando è chiuso. Alcune persiane hanno un duplice scopo con la superficie interna che funge da riflettore quando è aperta.
sfera integrante / sfera di Ulbricht – una cavità sferica cava con un rivestimento riflettente bianco diffuso sulla superficie interna. Le sorgenti che emettono UV vengono inserite o dirette attraverso piccoli fori nella sfera. L’emissione UV viene quindi dispersa o diffusa dal rivestimento interno e misurata in Watt da una serie di sensori. Si tratta di un dispositivo di ricerca e sviluppo e non di qualcosa utilizzato sul campo.
intensità – un termine generico con diversi significati ma generalmente indefinito. L’intensità viene spesso ed erroneamente utilizzata come sinonimo di irradianza. Vedi irradianza.1
interblocco – dispositivo interno o esterno a un sistema di essiccazione UV che abilita o disabilita un’altra funzione del sistema. Un interblocco interno può essere un sensore di temperatura, pressione o flussometro progettato nel sistema di raffreddamento per monitorare le condizioni adeguate e regolare o spegnere i componenti del sistema UV quando le condizioni non sono soddisfatte. Un interblocco esterno viene generalmente implementato dall’integratore o dal costruttore della macchina. Si tratta di una funzione di sicurezza che impedisce l’accensione della fonte di emissione o ne forza l’arresto in determinate condizioni, ad esempio quando la porta della macchina è aperta o quando il nastro o le parti smettono di muoversi.
irradianza – potenza radiante che arriva su una superficie da tutti gli angoli anteriori per unità di area. È espresso in watt o milliwatt per centimetro quadrato (W/cm2 o mW/cm2).1 L’irraggiamento è indipendente dalla velocità della linea e dal tempo di esposizione. Diminuisce sulla superficie di polimerizzazione man mano che aumenta la distanza tra la superficie di polimerizzazione e la sorgente di emissione. Sebbene tecnicamente non corretto, l’irradianza viene comunemente definita intensità. Altri termini comunemente usati per l’irradianza includono rateo di dose, densità di potenza e densità di watt.
profilo di irradiazione – modello di irradianza di una lampada o, nel caso di esposizione dinamica, l’irradianza variabile in un punto su una superficie che attraversa il campo di illuminazione di una o più lampade; irradianza rispetto al tempo.1
irradiatore – vedere il gruppo lampada.
Standard ISO 2409 – metodo di prova ISO utilizzato per eseguire un test di adesione a taglio trasversale o tratteggio incrociato. Un reticolo di 6 tagli viene graffiato attraverso il materiale polimerizzato con raggi UV sul substrato. Uno speciale nastro sensibile alla pressione viene quindi applicato sui tagli e poi tirato via. L’estrazione del nastro dal substrato rivela il grado di adesione della formulazione indurita al substrato o al supporto. Se il materiale tra le linee viene rimosso con il nastro, l’adesione è scarsa. Se il materiale indurito rimane, l’adesione è buona. L’adesione viene valutata qualitativamente rispetto a una scala da 0 (migliore adesione) a 5 (peggiore adesione). Le linee guida raccomandate per i test e la valutazione sono destinate al laboratorio ma sono adatte per i test sul campo. Non adatto per rivestimenti di spessore superiore a 250 µm o per rivestimenti strutturati. Simile nel contenuto ma non tecnicamente equivalente a ASTM D3359.
joule – unità metrica per misurare il lavoro o l’energia. Un joule equivale al lavoro compiuto da una forza di un Netwon (N) agente attraverso un metro (m) ed espresso alternativamente in newton-metro. Un joule è l’integrale temporale della potenza dove un joule equivale a un watt-secondo ed è abbreviato J o mJ per millijoule.
Legge del coseno di Lambert – l’intensità radiante o l’intensità luminosa osservata da una superficie ideale che riflette diffusamente o da un radiatore diffuso ideale è direttamente proporzionale al coseno dell’angolo θ tra la direzione della luce incidente e la normale alla superficie.2
Lambertiano – quando una superficie emittente ha la stessa radianza se vista da qualsiasi angolazione. In altre parole, ha la stessa luminosità o luminanza apparente.2
Sorgente lambertiana – sorgente ottica che obbedisce alla legge del coseno di Lambert. I LED si avvicinano a una sorgente lambertiana in quanto hanno un’ampia divergenza del fascio e un diagramma di radiazione che si avvicina a una sfera.2
lampada (lampadina) – tubo di quarzo sigillato contenente una miscela di mercurio e gas inerte a media pressione. Le lampade UV a elettrodi (lampadine) sono dotate di collegamenti elettrici alle estremità della lampada (lampadina). Le lampade UV a microonde (lampadine) non contengono collegamenti elettrici e sono prive di elettrodi. Il mercurio interno e il gas inerte vengono vaporizzati in un plasma che emette raggi UV mediante un arco ad alta tensione o energia a microonde. Lampada è il termine più comunemente usato in Europa e in Asia, mentre nordamericani e sudamericani tendono a utilizzare sia lampada che lampadina in modo intercambiabile.
gruppo lampada – (1) gruppo costituito da un alloggiamento o involucro esterno, una lampada UV (lampadina), una ventola di raffreddamento integrata o remota e/o collegamenti per tubi di raffreddamento del liquido. Un sistema ad arco con elettrodi spesso contiene un sottogruppo di cassetta rimovibile mentre un sistema a microonde contiene magnetron e uno schermo RF. (2) si riferisce ai gruppi di polimerizzazione LED UV nonostante le sorgenti che emettono LED UV non utilizzino lampade al quarzo tradizionali (lampadine).
LED (diodo a emissione luminosa) – strati di materiale semiconduttore drogati e lavorati per avere caratteristiche di giunzione p-n. Il nitruro di gallio (GaN) è il materiale comunemente utilizzato per generare LED con lunghezza d’onda più lunga di 385, 395 e 405 nm, nonché LED blu visibili. Il nitruro di gallio e alluminio (AlGaN) è il materiale utilizzato per i LED da 365 nm. Quando viene applicata una polarizzazione diretta ai LED, la corrente scorre dal lato p al lato n (anodo-catodo) emettendo luce nel processo.
Serie di LED – (1) sottoinsieme, modulo o pacchetto con un diodo esistente come sorgente a punto singolo o più diodi disposti in una fila, in una matrice di righe e colonne o in un’altra configurazione e inclusi i necessari collegamenti elettrici, componenti elettronici e componenti di trasferimento termico. Occasionalmente in un array o modulo vengono integrati microriflettori, micro o macro ottiche, una lente protettiva o un incapsulamento. In genere sono necessari componenti di sistema aggiuntivi per integrare, alimentare, controllare e raffreddare l’array. (2) gruppo di polimerizzazione che include uno o più array o moduli LED montati in un involucro o alloggiamento e dotato di un adeguato sistema di raffreddamento ad aria o liquido, dissipatore di calore interno, finestra al quarzo e collegamento di alimentazione e controllo. Quest’ultima definizione di array di LED è simile ai gruppi lampada e agli irradiatori utilizzati nei tradizionali sistemi di polimerizzazione UV.
Gruppo lampada/testa/lampada/irradiatore/sorgente luminosa/essiccatore/motore luminoso – LED che comprende uno o più array o moduli LED montati in un involucro o alloggiamento e dotati di un adeguato sistema di raffreddamento ad aria o liquido, dissipatore di calore interno, finestra al quarzo e collegamento di alimentazione e controllo.
Modulo/pacchetto LED – sottoinsieme di array con un diodo esistente come sorgente a punto singolo o più diodi disposti in fila, in una matrice di righe e colonne o in un’altra configurazione e comprendente i necessari collegamenti elettrici, componenti elettronici e componenti di trasferimento termico. Occasionalmente in un modulo o pacchetto vengono integrati microriflettori, micro o macro ottiche, una lente protettiva o un incapsulamento. In genere sono necessari componenti di sistema aggiuntivi per integrare, alimentare, controllare e raffreddare il modulo o il pacchetto.
lente – dispositivo micro o macro ottico trasparente spesso realizzato in quarzo o borosilicato e utilizzato per reindirizzare o collimare l’emissione UV, aumentare l’irradianza a distanza e/o ridurre la luce diffusa.
refrigeratore di liquido (raffreddatore) – sistema refrigerato o di raffreddamento ad aria utilizzato con alcuni sistemi di lampade ad arco e alcuni sistemi di polimerizzazione LED UV per far circolare il liquido refrigerante attraverso gli alloggiamenti delle lampade e i filtri al quarzo se utilizzati per rimuovere il calore. Vedi liquido refrigerante.
feritoia – parte di alcuni gruppi di otturatori UV o schermature costituiti da deflettori metallici ravvicinati e utilizzati per bloccare la luce UV consentendo al contempo il passaggio dell’aria di raffreddamento.
magnetron – gruppo situato all’interno di un gruppo lampada a microonde che converte l’ingresso elettrico ad alta tensione in energia a radiofrequenza (RF).
mercurio – un elemento metallico bianco-argento che è liquido a temperatura ambiente ed emette un’emissione UV bianca brillante quando vaporizzato in un plasma ad alta temperatura. Le lampade al mercurio (lampadine) hanno un’emissione spettrale di picco intorno a 365 nm e una concentrazione intorno a 254 nm. In alcuni settori, le lampade al mercurio (lampadine) vengono chiamate lampadine H.
lampada ad arco al mercurio – un tipo di lampada a scarica di gas in cui viene innescato un arco elettrico tra due elettrodi contenuti all’interno di un tubo di quarzo per vaporizzare il mercurio ed emettere un’emissione spettrale UV.
mercurio più (H+) – si riferisce alle lampade a microonde (lampadine) che emettono una porzione maggiore di output UVC.
lampada a vapori di mercurio – un tipo di lampada a scarica di gas in cui il mercurio viene vaporizzato per emettere un’uscita spettrale 1) innescando un arco elettrico tra due elettrodi contenuti all’interno di un tubo al quarzo di mercurio o 2) energizzando un tubo al quarzo di mercurio senza elettrodi con energia a microonde.
alogenuri metallici – vedere lampada additiva (lampadina).
micrometro – unità metrica di lunghezza pari ad un milionesimo di metro. µm abbreviato e spesso indicato come micron(s).
microonde – (1) porzione dello spettro elettromagnetico all’interno dell’estremità radar più corta delle onde radio e con lunghezze d’onda comprese tra un millimetro e un metro. (2) un sistema di polimerizzazione UV senza elettrodi in cui il mercurio all’interno del tubo di quarzo viene energizzato con microonde.
monocromatico – uscita UV costituita da una singola lunghezza d’onda o da una larghezza di banda ridotta. Le lampade ad eccimeri sono relativamente monocromatiche. Le sorgenti LED UV sono relativamente monocromatiche. Le lampade al mercurio sono ad ampio spettro e non monocromatiche. Vedi policromatico.
monomero – un tipo di molecola di resina con peso molecolare relativamente basso e struttura semplice in grado di legarsi con se stessa o con altre molecole simili per formare polimeri reticolati UV. I monomeri sono diluenti reattivi utilizzati per regolare la viscosità complessiva ma influenzano anche le proprietà del materiale indurito.
nanometro – unità metrica di lunghezza pari ad un miliardesimo di metro e abbreviata nm. La luce visibile è generalmente considerata compresa tra 400 e 700 nm e l’ultravioletto è compresa tra 100 e 450 nm.
raffreddamento negativo – quando l’aria di raffreddamento per un gruppo lampada viene aspirata dall’area circostante il substrato o la parte da polimerizzare attraverso il gruppo lampada.
inertizzazione/copertura con azoto – quando la superficie di una formulazione applicata viene inondata con gas di azoto inerte per impedire alla chimica della superficie di interagire con l’ossigeno e ossidarsi prima della polimerizzazione. L’inerzia dell’azoto riduce l’inibizione dell’ossigeno nella chimica.
oligomero – un tipo di molecola di resina con peso molecolare relativamente basso e struttura semplice in grado di legarsi con se stessa o con altre molecole simili per formare polimeri reticolati UV. Gli oligomeri costituiscono la struttura portante del materiale reticolato e influenzano molte delle proprietà del materiale indurito.
dispositivo ottico – una lente micro o macro o altro componente utilizzato per dirigere o collimare l’uscita emessa da un LED o da una serie di LED, aumentare l’irradianza a distanza e/o ridurre la luce diffusa.
fuori fuoco – quando un gruppo lampada a vapori di mercurio focalizzato si trova più lontano dal substrato o più vicino al substrato rispetto alla sua distanza focale. Una lampada sfocata fornisce meno irradiazione alla superficie di polimerizzazione rispetto a quando la superficie si trova nel fuoco.
ossidante – quando i formulati e in particolare i radicali liberi reagiscono con l’ossigeno atmosferico o con l’ossigeno disperso all’interno della miscela chimica. L’esposizione all’ossigeno rallenta la fotopolimerizzazione. Quanto maggiore è il rapporto tra la superficie esposta e la massa della formulazione, tanto più negativo sarà l’impatto dell’ossigeno sulla polimerizzazione.
inibizione dell’ossigeno – quando l’ossigeno nell’atmosfera o disperso con la formulazione riduce il numero e/o la forza dei radicali liberi e rallenta o impedisce la polimerizzazione UV, in particolare sulla superficie esposta all’atmosfera.
ozono (O3) – gas instabile, incolore con un odore penetrante generato dalla reazione dell’ossigeno e delle lunghezze d’onda UV inferiori a 240 nm.
Lampadine che inibiscono/senza ozono – lampade (lampadine) in cui il quarzo è prodotto con un additivo o un rivestimento che impedisce la trasmissione di ozono più corto che genera lunghezze d’onda UV.
parti per milione (PPM) – unità di concentrazione comunemente usata per confrontare porzioni di due quantità separate. Una parte per milione è una parte di una porzione più piccola per ogni milione di parti di una porzione più grande. Vengono utilizzate anche parti per miliardo (PPB) e parti per trilione (PPT). Il valore è senza unità e non fa parte del sistema Internazionale delle unità (SI).
irradianza di picco/densità di potenza di picco – irradianza massima o tasso di dose misurato durante un periodo di campionamento o il punto massimo su un profilo di irradianza. Le unità di misura di sono W/cm2 o mW/cm2.
fotoiniziatore – una molecola che assorbe l’energia UV e guida una reazione chimica polimerica quando esposta a lunghezze d’onda entro un intervallo definito di reattività e al di sopra di una soglia minima di irradianza.
fotopolimerizzazione – processo chimico in cui un inchiostro, un rivestimento o un adesivo formulato con UV viene convertito in un polimero reticolato come risultato di un’adeguata esposizione a una fonte di energia ultravioletta.
pinning – processo utilizzato nella stampa a getto d’inchiostro digitale UV in cui l’inchiostro viene parzialmente polimerizzato dopo il getto per ridurre l’ingrossamento del punto e generare un’immagine più nitida e vibrante o per polimerizzare il bianco inferiore prima che altri colori vengano spruzzati sopra il bianco. Dopo il fissaggio è necessaria una fonte UV secondaria a polimerizzazione completa.
otturatore planare – un gruppo azionato pneumaticamente o elettricamente collegato esternamente a un gruppo lampada. Gli otturatori con feritoie si muovono generalmente perpendicolarmente alla faccia del gruppo lampada e bloccano l’emissione UV quando sono chiusi.
policromatico o policromico – uscita UV composta da molte lunghezze d’onda. Vedi monocromatico.
polimero – una sostanza come la plastica costituita da grandi molecole o macromolecole che si ripetono in sequenza.
raffreddamento positivo – quando l’aria di raffreddamento per un gruppo lampada viene soffiata dentro e attraverso il gruppo lampada. Il raffreddamento positivo può essere fornito tramite un ventilatore esterno canalizzato nel gruppo o tramite un ventilatore integrato o una ventola montata all’interno o sul gruppo.
giunzione positivo-negativo (giunzione pn) – un diodo semiconduttore avente un lato distintamente positivo e distintamente negativo. Il lato positivo è indicato come regione dell’anodo o di tipo p, mentre il lato negativo è indicato come regione del catodo o di tipo n. La corrente scorre dal lato p del diodo al lato n quando è collegato a una fonte di alimentazione CC. Collettivamente, il dispositivo viene definito giunzione positivo-negativo o giunzione pn.
post polimerizzazione – (1) qualsiasi reazione chimica o fisica non specifica che si verifica all’interno dei fotopolimeri dopo la cessazione dell’esposizione ai raggi UV e della reticolazione. (2) si riferisce al processo di esposizione della chimica polimerizzata con LED, come nella stampa 3D e nella produzione additiva, a una fonte UV secondaria contenente lunghezze d’onda UVC.
potenza – I sistemi di polimerizzazione UV costruiti con tubi al quarzo (lampade) sono nominalmente valutati in base alla potenza elettrica in ingresso divisa per la lunghezza effettiva della lampada. Il valore è riportato in watt per centimetro (wpc) o watt per pollice (wpi). La potenza non cattura l’efficienza elettrica del sistema di polimerizzazione, l’efficienza di conversione spettrale della lampada, le prestazioni di polimerizzazione, l’irradiazione o la densità di energia.
densità di potenza – a volte usata per indicare l’irradiazione. Vedi irradianza.
alimentatore/unità di alimentazione (PSU) – può fare riferimento a un componente di alimentazione CC standard o a un intero armadio elettrico contenente i componenti di alimentazione CC, interfaccia I/O, connessione di alimentazione CA, trasformatori, reattori a stato solido, componenti elettronici e altri elementi. A volte indicato come Controller se contiene l’interfaccia operatore o l’HMI.
modulazione della larghezza dell’impulso (PWM) – modulazione o variazione della larghezza e, quindi, della frequenza di un impulso. Si tratta di un segnale digitale che utilizza un ciclo di lavoro per variare il tempo di attivazione in cui l’alimentazione viene fornita a un componente elettronico. Variando il ciclo di lavoro ma non la potenza in ingresso si modifica la densità di energia mantenendo un irraggiamento costante. Non tutti i sistemi LED incorporano un ciclo di lavoro PWM. Molti sono a corrente costante o a wattaggio costante. Vedi ciclo di lavoro.
filtro al quarzo – tubo realizzato in materiale di silice posizionato davanti a un gruppo lampada UV e allagato internamente con acqua distillata circolante. L’acqua assorbe l’energia infrarossa emessa da una lampada UV (lampadina) e la trasporta lontano dalla pressa o dall’ambiente della macchina, consentendo allo stesso tempo all’energia UV di penetrare fino alla superficie polimerizzata.
piastra di quarzo/finestra al quarzo – pezzo piatto rettangolare di quarzo trasparente UV o borosilicato fissato e spesso sigillato alla base di un gruppo lampada a LED o di un gruppo lampada ad arco di mercurio per proteggere fisicamente i componenti interni e limitare l’ingresso di corpi estranei. Vedi la finestra di emissione.
tubo al quarzo – (1) un tubo sigillato fatto di silice riempito con una miscela precisa di mercurio e vari gas inerti e talvolta dotato di collegamenti elettrici. Il mercurio vaporizzato all’interno del tubo di quarzo emette lunghezze d’onda ultraviolette, visibili e infrarosse quando energizzato da un arco di tensione o da microonde. Il tubo al quarzo è spesso usato per riferirsi alla lampada (lampadina). (2) tubo realizzato in materiale di silice posizionato davanti a un gruppo lampada UV o all’interno del gruppo lampada e riempito internamente con azoto circolante. Le parti che viaggiano attraverso il tubo, come le fibre ottiche, sono protette dall’esposizione all’aria e all’ozono che facilitano la polimerizzazione.
potenza radiante – velocità di energia radiante o trasferimento di energia espressa in Watt o unità equivalenti di J/s.1
radiometro – uno strumento per misurare l’irradianza e/o la densità di energia.
riflettore – riflette e concentra l’energia UV su una superficie polimerizzata. Laminato da lamiera di alluminio altamente lucidato o formato da borosilicato in profili ellittici o parabolici. I profili ellittici ottimizzano la concentrazione dell’energia UV riflessa da una lampada (lampadina) guidando la radiazione in una banda di energia UV strettamente focalizzata. Un riflettore parabolico produce un flusso di luce UV con un picco di irradianza inferiore. I fori o le fessure nei riflettori consentono il passaggio dell’aria di raffreddamento e sono progettati per dimensioni e posizione per fornire un flusso d’aria ottimale e bilanciato su tutta la lunghezza del bulbo, del riflettore, della finestra al quarzo e del gruppo lampada.
ventilatore remoto – si riferisce alla ventola di raffreddamento del sistema quando è montata separatamente dal gruppo lampada e canalizzata nel gruppo gruppo lampada.
RF – radiofrequenza compresa tra 20 KHz e 300 GHz comprese tutte le frequenze comprese tra le onde sonore normalmente udibili e gli infrarossi. Le onde radio più corte a frequenze maggiori sono chiamate microonde e vengono utilizzate per vaporizzare il mercurio nelle lampade a microonde (lampadine). Vedi il microonde.
Rilevatore RF – monitora i livelli RF in prossimità di un sistema di polimerizzazione UV a microonde e segnala all’alimentatore di spegnere l’UV se i livelli RF superano i limiti consentiti.
Schermo RF – un gruppo di rete metallica fissato alla superficie di emissione UV di un gruppo lampada a microonde e consente il passaggio dell’energia UV impedendo al tempo stesso la fuoriuscita di RF all’esterno dell’unità.
semiconduttore – un materiale che può essere un conduttore o un isolante di elettricità. Nel caso dei LED, la conduttività dei semiconduttori e l’emissione della lunghezza d’onda a banda stretta dipendono dalla struttura del materiale, dalle impurità (droganti) e dalla concentrazione dei droganti.
otturatore – un gruppo progettato per bloccare l’energia UV emessa da un gruppo lampada e contemporaneamente consentire il flusso di aria di raffreddamento. Gli otturatori consentono alle lampade ad arco ad elettrodi di rimanere alimentate ogni volta che le linee di produzione si fermano per brevi periodi.
solarizzazione – effetto dell’esposizione prolungata ai raggi UV e al calore a una lampada al quarzo (lampadina) che provoca la devetrificazione del quarzo o il suo ritorno a uno stato cristallino, torbido e opaco che non trasmette bene l’energia UV.
elettronica a stato solido – circuiti o dispositivi costruiti interamente con materiali solidi e senza parti mobili.
uscita spettrale – l’emissione radiante di una lampada rispetto alla lunghezza d’onda. Viene visualizzato in vari modi, ma comunemente un grafico o una tabella dei watt di uscita tracciati rispetto alla lunghezza d’onda. L’aspetto del grafico varierà notevolmente, a seconda della risoluzione della lunghezza d’onda utilizzata. Una tecnica di normalizzazione consiste nell’integrare la potenza spettrale su bande di 10 nanometri (W/10 nm), per ridurre la difficoltà di quantificare gli effetti degli spettri di emissione di linea.1
starter – utilizzato nei sistemi basati su elettrodi e reattori per vaporizzare il mercurio della lampada all’avvio. Applica un potenziale di diverse migliaia di volt a una lampada (lampadina) durante l’avvio. Un circuito interno disconnette il potenziale applicato quando viene stabilita la corrente.
lampadina di avviamento – utilizzata all’avvio di un sistema a microonde per accendere il vapore di mercurio nella lampada (lampadina).
esposizione statica – esposizione a un’irradiazione costante per un periodo di tempo controllato.1
accensione – avvio del processo di avvio in cui (1) viene applicato un arco ad alta tensione tra gli elettrodi in una lampada UV (lampadina) per vaporizzare il mercurio o (2) viene utilizzata una lampadina di avviamento per accendere il mercurio in una lampada a microonde.
indurimento superficiale – si riferisce all’indurimento o al grado di indurimento che si verifica sulla superficie più esterna del materiale direttamente esposta all’energia ultravioletta.
test su nastro per misurare l’adesione – vedere ASTM D3359 e ISO 2409.
Valore limite di soglia (TLV) – il livello massimo di una sostanza chimica a cui un lavoratore può essere esposto durante un normale turno diurno, durante una normale settimana lavorativa e nel corso della vita lavorativa senza danni. Spesso riportato in mg/m3 o parti per milione (ppm). Vedi parti per milione.
indurimento completo – si riferisce all’indurimento o al grado di indurimento che si verifica all’interno delle formulazioni fino allo strato di interfaccia materiale/substrato compreso. Una buona polimerizzazione non significa necessariamente una buona adesione.
Media ponderata nel tempo (TWA) – vedere valore limite di soglia (TLV).
energia totale – vedere densità di energia.
potenza totale / potenza radiante totale – velocità di trasferimento di energia in tutte le direzioni, espressa in Watt o J/s e misurata con una sfera integratrice.
trasmittanza – rapporto tra l’energia radiante passata attraverso la materia e l’energia radiante totale assorbita dalla materia.
ultravioletto (UV) – radiazione elettromagnetica più corta della luce visibile, più lunga dei raggi X e che si estende da circa 100 a 400-450 nm. Il confine tra UV e visibile non è definito con precisione e viene generalmente considerato compreso tra 400 e 450 nm.1 Le lunghezze d’onda UV sono appena oltre ciò che l’occhio umano vede come colore viola.
Striscia reattiva per la densità di energia UV – uno speciale materiale sensibile ai raggi ultravioletti tagliato in strisce (da circa 15 a 50 mm x da 25 a 50 mm) e fatto passare sotto una fonte UV. Il colore della striscia viene misurato prima e dopo l’esposizione ai raggi UV utilizzando un densitometro. La variazione della densità del colore della striscia fotocromatica viene confrontata con una curva di calibrazione stabilita e utilizzata per approssimare la densità di energia UV totale incidente. Le strisce di densità energetica sono comunemente utilizzate per le macchine di produzione UV che non sono adatte al passaggio dei radiometri.
UVA (315 – 400 nm) – porzione dello spettro elettromagnetico compresa tra 315 e 400 nm. Gli UVA rappresentano la porzione più grande dell’energia UV e vengono comunemente definiti UV lunghi. Gli UVA si trovano al limite inferiore di ciò che l’occhio umano vede come colore.
UVB (280 – 315 nm) – porzione dello spettro elettromagnetico compresa tra 280 e 315 nm. Gli UVB sono invisibili all’occhio umano.
UVC (200 – 280 nm) – porzione dello spettro elettromagnetico compresa tra 200 e 280 nm. L’UVC è comunemente indicato come UV corto o UV germicida ed è invisibile all’occhio umano.
UVV (400 – 450 nm) – porzione dello spettro elettromagnetico compresa tra 400 e 450 nm. La V sta per visibile poiché queste lunghezze d’onda sono visibili all’occhio umano e si sovrappongono ad una piccola porzione dello spettro visibile.
UV sotto vuoto – porzione dello spettro elettromagnetico compreso tra 100 e 200 nm. L’UV sotto vuoto non trasmette nell’aria. Le lampade che emettono UV sottovuoto sono efficaci solo se utilizzate in un ambiente inerte con azoto.
viscosità (dinamica) – misura della resistenza di un fluido alla deformazione dovuta allo stress di taglio. Nel settore delle arti grafiche viene generalmente misurato in centipoise (cp o cps). L’acqua è 1 cp. Il sangue è 10 cp. Il miele è 2.000 cp.
vetrificazione – atto di trasformare il quarzo puro opaco in vetro mediante fusione.
watt – unità di potenza equivalente a un joule al secondo. Abbreviato come W o mW per milliwatt.
densità di watt – a volte usata per indicare l’irradiazione. Vedi irradianza.
guida d’onda – dirige le microonde verso la lampada (lampadina) nei sistemi a microonde.
lunghezza d’onda – distanza tra i punti corrispondenti su un’onda. Le lunghezze d’onda nello spettro ultravioletto e visibile sono espresse in nanometri (nm).
wire bond – collegamento elettrico o giunto di saldatura all’anodo o al catodo di un LED.
Citazioni
1 RadTech Nord America. (2005). Glossario dei termini – Terminologia utilizzata per la progettazione e la misurazione del processo di polimerizzazione a raggi ultravioletti (UV). Gruppo di misurazioni UV RadTech. pagine 1 – 6. https://www.radtech.org/images/pdf_upload/UVGLOSS_rev4-05.pdf
2 Smith, Warren J. (2007) Ingegneria ottica moderna. McGraw-Hill Education, 4a edizione.
