Séchage par lampe infrarouge à ondes moyennes pour le revêtement du cuir

Le chauffage infrarouge est une méthode de séchage qui utilise le rayonnement pour transférer la chaleur. Émettre de l'énergie radiante est une caractéristique intrinsèque de divers matériaux. Lorsque les électrons à l'intérieur des atomes d'un matériau sont excités et sondés, des champs électriques et magnétiques alternatifs se forment, émettant ainsi des ondes électromagnétiques qui se propagent dans l'espace : c'est ce qu'on appelle le rayonnement. Différentes méthodes d'excitation produisent des longueurs d'onde différentes d'ondes électromagnétiques. Les ondes électromagnétiques générées par la température propre du matériau ou par son mouvement thermique sont appelées rayonnement thermique.

Le rayonnement électromagnétique d'une longueur d'onde comprise entre 0,75 et 1000 μm, émis par un émetteur infrarouge ou infrarouge lointain, se propage en ligne droite vers le cuir séché à la vitesse de la lumière. Lorsque la fréquence de l'infrarouge émis est liée au mouvement moléculaire du cuir et correspond à sa fréquence naturelle, et que la longueur d'onde du rayonnement infrarouge est égale à la longueur d'onde absorbée par le cuir, les molécules du cuir intensifient leur mouvement. L'énergie du rayonnement infrarouge absorbée est alors convertie en énergie thermique, ce qui fait monter la température du cuir et provoque l'évaporation de l'eau qu'il contient, séchant ainsi le cuir.

Tout objet possède au moins une bande d'absorption dans le spectre électromagnétique. Plus le nombre de bandes d'absorption d'un objet est réduit, plus l'absorption est faible et moins le matériau est capable d'absorber le rayonnement infrarouge. Par exemple, l'air a très peu de capacité à absorber le rayonnement infrarouge. L'eau liquide est l'un des absorbants les plus actifs du rayonnement infrarouge. Les substances sèches transmettent généralement facilement le rayonnement infrarouge à ondes courtes, mais la présence d'eau dans ces substances renforce considérablement leur capacité à absorber le rayonnement infrarouge. Ainsi, des matériaux tels que la cellulose, la peau de mouton, le feutre et les produits semi-finis en cuir sont particulièrement adaptés au séchage par rayonnement. Étant donné que le cuir absorbe le rayonnement infrarouge, le rayonnement infrarouge dont la longueur d'onde se situe entre 2,0 μm et 6,0 μm exerce un effet de séchage particulièrement marqué sur le cuir.

Le cuir est un matériau polymère mince et poreux. Lors du séchage par infrarouge, une partie de l'énergie pénètre dans le cuir, permettant ainsi à la surface comme à l'intérieur du cuir d'acquérir de l'énergie thermique. À mesure que l'eau à la surface du cuir humide continue de s'évaporer et d'absorber de la chaleur, la température de surface du cuir diminue, ce qui fait que la température interne du cuir devient supérieure à la température de surface, créant ainsi un gradient de température et orientant la diffusion thermique du cuir de l'intérieur vers l'extérieur. Parallèlement, en raison du gradient de température à l'intérieur du cuir, le mouvement de l'humidité se produit toujours en direction de l'extérieur, où la teneur en humidité est plus faible, depuis l'intérieur, où la teneur en humidité est plus élevée. Cette diffusion humide à l'intérieur du cuir suit la même direction que la diffusion thermique, ce qui accélère également le processus de diffusion de l'humidité et améliore ainsi l'efficacité du séchage.

Étant donné que la profondeur de pénétration du rayonnement dans un objet (la profondeur de pénétration) est à peu près égale à la longueur d'onde, le rayonnement infrarouge moyen ou lointain, dont la longueur d'onde est plus longue, possède un meilleur effet de séchage que le rayonnement infrarouge proche. En particulier, la fréquence d'émission du rayonnement infrarouge moyen correspond à la fréquence naturelle des molécules des plastiques polymères, de l'eau, etc., ce qui entraîne une résonance intense des molécules de ces matériaux. De plus, ces matériaux présentent des pics d'absorption marqués pour le rayonnement infrarouge moyen. Une fois que le rayonnement infrarouge moyen ou lointain a pénétré à l'intérieur de ces substances, il est également facilement absorbé par celles-ci. Par conséquent, l'utilisation du rayonnement infrarouge moyen ou lointain pour sécher le cuir est plus efficace que celle du rayonnement infrarouge ou infrarouge proche.