MODULO 4 - Equipamentos para processo UV e Radiometria

CURSO DE TECNOLOGIA DE CURA UV/EB

IPEN/CENTRO DE TECNOLOGIA DAS

RADIAÇÕES

25 DE ABRIL DE 2014

EQUIPAMENTOS

DE CURAUV

EQUIPAMENTOS TÍPICOS

MICROONDAS

ARCO ELETRICO

LED UV

UV ACIONADO POR ARCO ELÉTRICO

UV ACIONADO POR ARCO ELÉTRICO

Componentes do equipamento

• Lâmpada com eletrodo

• Refletor

• Transformador de Alta Tensão

• Capacitores

• Reles de alta tensão

• Refletores

• Exaustores

LÂMPADAS UV ACIONADAS POR

ARCO ELÉTRICO

Principais Características:

• Lâmpadas com comprimentos de 12mm a 3.4 metros

• Garantia de irradiação UV entre 1500-2000 horas

• Espectros disponíveis: Galio, Ferro, Mercúrio

• Produz maior quantidade de calor

• Refletores focados e desfocados

• Necessita controle de emissão constante

UV ACIONADO POR ARCO ELÉTRICO

UV - MICROONDAS

• Altas potências de emissão

• Lâmpadas de 150mm e 250mm de comprimento

• Sistemas modulares

• Garantia de irradiação UV estável por toda a vida da lâmpada

• Vida útil de 6000 a 8000 horas (garantida)

• Baixa manutenção

• Reinicio Rápido (8-20 segundos)

• Potência Regulável

UV - MICROONDAS

Principais Vantagens da tecnologia

UV - MICROONDAS

Componentes do equipamento

• Lâmpada SEM eletrodo

• Magnetrons

• Refletor

• Ventilador

• Cabos de interconexão

• Unidade de Potência (capacitores, transformadores, etc.)

UV - MICROONDAS

H BULBS10 inch bulb, 300 w/inch

ALGUNS ESPECTROS DISPONÍVEIS

• Potência emitida (watts)

• Eficiência do bulbo

• Diâmetro do bulbo

• Forma do refletor

• Refletividade

• Manutenção

Fatores que afetam a irradiação

Localização imprópria da tomada de Ar

A tomada de ar para resfriamento de lâmpadas e

fontes não deve permitir aspiração de poeira e

outros contaminantes para o fluxo de ar do sistema

Cuidados

Cabine de pintura Spray muito próximo do sistema UV

O balanceamento impróprio do fluxo de ar nas cabines de spray

pode causar risco de ignição ou contaminação. O coating pode ser

sugado para dentro do UV e contaminar lâmpadas, refletores e filtros

resultando em redução de emissão de UV e da vida do bulbo

Filtragem do ArRecomenda-se filtros tipo saco em ambientes

altamente contaminados

• Auto-limpante, baixa manutenção

• Alta eficiência (comparado com filtros HEPA)

• Capacidade para grandes volumes e pressões

• De fácil instalação

UV – LED

(Light- Emitting Diode)

Componentes do equipamento

• Irradiador LED UV

• Cabos de energia

• Unidade de controle (remota ou

integrada)

• Unidade de resfriamento

(remota ou integrada)

UV - LED

Longa Vida

Baixo consumo de energia

Baixa dissipção de calor

Design Compacto

Liberdade de design

Liga e desliga Instantaneamente

Regulável

Ecológico

UV - LED

Principais Vantagens da tecnologia

UV – LED

Janela de trabalho -> 365 a 465 nm

RADIOMETRIA

Radiometria

Refletores

Lâmpadas

Temperatura

Velocidade

Espessura da camada

Componentes da formulação

Faixa de trabalho

Dose e Intensidade

Cercando todo o processo e variáveis:

Como Controlar?

O que é radiômetro?

Informam o valor da dose (J/cm²) e intensidade (W/cm²)

Radiometria

Radiometria

Dose: energia total recebida por unidade de área pela

superfície do substrato durante a exposição. Varia com o tempo.Unidade: J/cm²

Intensidade: número de fótons recebidos por unidade deárea pela superfície do substrato. Varia com a potência da lâmpada,distância substrato/fonte, conjunto lâmpada/refletor. Unidade: W/cm²

Dose = Intensidade x Tempo

Dose e Intensidade

Radiometria

Azul: 20m/min – Dose: 452mJ/cm²

Laranja: 5m/min – Dose: 2064mJ/cm²

tempo (s)

Intensidade

(W/cm²)

Cura vs Tempo de Exposição

Radiometria

Responsável por 60 ~ 80% da radiação que chega ao substrato.

Sua geometria é de grande importância pois interfere diretamente na

energia refletida.

Refletores

Radiometria

178,5 mW

241,2 mW

35%

tempo (s)

Intensidade

(W/cm²)

antes da limpeza

dos refletores

após a limpeza

dos refletores

Refletor Limpo

Radiometria

Vapor de mercúrio de baixa pressão

Vapor de mercúrio de média pressão

Vapor de mercúrio de alta pressão

Dopada com Gálio

Dopada com Gálio/Índio

Sem eletrodo

Xenônio

Ferro

LED

Exemplos de Lâmpadas

Lâmpada Focada

tempo (s)

Intensidade

(W/cm²)

Lâmpada Focada

Intensidade:

750mW/cm2

Lâmpada Fora de Foco

tempo (s)

Intensidade

(W/cm²)

Lâmpada Fora de Foco

Intensidade: 350mW/cm2

Radiometria

Controle do processo de produção

Repetibilidade de resultados

Laboratório vs produção

Desenvolvimento conforme necessidade do cliente

Evitar troca desnecessária de lâmpadas e refletores

Evitar parada desnecessária do processo

Defesa do produto / equipamento

Documentação dos dados

Estabelecer parâmetros de cura do produto

Estabelecer o setup ideal do processo

Radiometria

Tipo Comprimento de Onda

UVC 250 ~ 260 nm

UVB 260 ~ 320 nm

UVA 320 ~ 390 nm

UVA2 380 ~ 410 nm

UVV 390 ~ 450 nm

Faixa Analisada

Radiometria

Dose no UVA: de 537 para 487 mJ/cm2

Intensidade no UVA: de 309 para 290 mW/cm2

600 horas

Nova

tempo (s)

Intensidade

(W/cm²)

Antiga

Faixa Analisada

Radiometria

Dose no UVV: de 737 para 1331 mJ/cm2

Intensidade no UVV: de 397 para 734 mW/cm2

600 horas

tempo (s)

Intensidade (W/cm²)

Faixa Analisada

Radiometria

Precisão: ± 5-10%

Principais diferenças:

Especificação dos filtros

Sensibilidade ao calor

Robustez (resistência a batidas e quedas)

Taxa de amostragem (amostras coletadas por segundo)

Limitações

Como Medir?

Medir quando o material estiver curando corretamente (ponto de referência)

Estabelecer a Janela de cura

2 - 3 leituras (extremidades / meio)

Documentação dos dados coletados

Radiometria

Janela de Cura

Planilha de Controle

Aquisição do Radiômetro

Tamanho / Sistema

Dados fornecidos

Resistência / Durabilidade

Temperatura / Repetibilidade

Faixa analisada

Assistência técnica / Calibração local

Calibração

Desgaste dos filtros e circuitos – uso e temperatura

Deve ser feita regularmente

Repetibilidade de resultados

Calibração efetiva (ajuste eletrônico)?

Licenciado pelo fabricante?

Padrões (calibração/rastreabilidade)

Certificado de Calibração

Principais Cuidados

Evitar quedas ou batidas

Não limpar com produtos abrasivos ou água

Utilizar somente pano macio ou algodão

Evitar contato dos dedos no filtro óptico. Limpar o filtro somente quandonecessário.

Evitar contato do filtro óptico com respingos de tinta ou verniz.

Não passar o radiômetro com o display voltado para as lâmpadas.

Sempre transportar e guardar na maleta.

Manter o equipamento sempre calibrado para garantir repetibilidade de resultados

e segurança nos valores medidos.

Principais Cuidados

Verniz Residual Verniz ResidualFiltro Riscado

Principais Cuidados

Normal Overbaking

Conclusões

Radiômetro é investimento

Controle total do processo

Setup ideal do sistema de cura

Defesa do usuário / fornecedor

Rápida verificação da origem de problemas de cura

Otimização do uso das lâmpadas

Controle dos refletores

Economia gerada = rápido retorno do investimento

E a sua empresa?

Investiu em um radiômetro?

Faz o controle corretamente? E a calibração?

Analisa os parâmetros de interesse?

Conseguiu otimizar o processo, produtos e fornecedores?

Reproduz laboratório vs produção vs cliente?

Parabéns! Processo sob controle!

Contato

facebook.com/BRCHEMICAL @BRCHEMICAL12

E-mail: sergio.medeiros@brchemical.com

BRCHEMICAL Radiômetros e Radiometria

Tel.: 11 9 9658 4183

Site: www.brchemical.com

Sérgio Medeiros

Bibliografia

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RAYMONT, J.; UV Measurement and Process Control - Keeping the UV Monkey off your back.

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MEDEIROS, S.; Geral sobre Radiometria. Presented at Feitintas 2004, September 16, 2004; Latincoat

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2003; Revista Tintas & Vernizes, #213, pp. 61-62, July, 2004 and #262, pp. 70-74, September, 2012.

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KOLESKE, J.V.; Radiation Curing of Coatings. ASTM International, 2002.

HEATHCOTE, J.; MILLS, P.; The UV LED Handbook. Integration Technology Ltd., 2012.