Polimerizzazione UV LED lineare

Una sorgente luminosa lineare produce una banda di luce UV lunga e stretta. Montata trasversalmente a un nastro trasportatore, a un nastro continuo o a un pezzo in rotazione, polimerizza il materiale mentre passa sotto di essa. La polimerizzazione lineare è la scelta naturale ogni volta che il prodotto è in movimento: linee di stampa e rivestimento, nastri trasportatori, lunghe linee di incollaggio e pezzi cilindrici che ruotano sotto la lampada.

Come funziona

La sorgente luminosa è una fila di LED UV dietro una finestra, in genere larga da 3 a 10 mm e lunga da circa 10 mm a oltre un metro. Un controller imposta l'emissione e accende e spegne i LED, in modo continuo mentre la linea è in funzione oppure su attivazione di un sensore all'arrivo di ogni pezzo.

Ogni punto del prodotto riceve luce solo mentre si trova sotto la banda. La dose che accumula dipende quindi da tre fattori: l'irraggiamento sotto la lampada, la larghezza della banda irraggiata e la velocità con cui il prodotto si muove.

Irraggiamento, dose e velocità della linea

L'irraggiamento (mW/cm²) è la potenza UV per unità di area che raggiunge la superficie. La dose (mJ/cm²) è l'energia per unità di area, accumulata nel tempo che un punto trascorre sotto la lampada:

• Tempo di permanenza = larghezza della banda irraggiata ÷ velocità della linea
• Dose ≈ irraggiamento medio sulla banda × tempo di permanenza

A titolo di esempio, una banda larga 10 mm su una linea che avanza a 10 m/min (circa 167 mm/s) dà un tempo di permanenza di 0,06 s. Con un irraggiamento medio di 1.000 mW/cm², si ottengono circa 60 mJ/cm² per passaggio.

Ne derivano due conseguenze. Raddoppiando la velocità della linea la dose si dimezza. E un irraggiamento di picco più alto non aumenta la dose se la banda diventa più stretta. Per raggiungere una dose maggiore alla stessa velocità servono una sorgente con più emissione, un'area di emissione più larga, più sorgenti in serie o più passaggi.

L'irraggiamento lungo una sorgente lineare non è perfettamente piatto: raggiunge il picco al centro della banda e cala verso i bordi e le estremità. La dose effettiva si misura con un radiometro che attraversa la zona di polimerizzazione sul nastro trasportatore e registra l'energia accumulata.

Distanza di lavoro

Le sorgenti lineari sono di solito specificate a una distanza di lavoro di circa 10 mm. All'aumentare della distanza la banda si allarga e l'irraggiamento diminuisce, quindi la sorgente va montata il più vicino possibile al prodotto, compatibilmente con il processo, a un'altezza fissa e ripetibile. Sui nastri trasportatori con altezza della lampada regolabile, occorre ripetere la misura dopo ogni modifica.

Lunghezza d'onda

Le sorgenti lineari sono disponibili a 365, 385, 395 e 405 nm. Si usa la lunghezza d'onda per cui è formulato l'inchiostro, il rivestimento o l'adesivo. 365 nm è adatta a molti adesivi e a formulazioni derivate dalla chimica per lampade al mercurio; 385 e 395 nm sono molto diffuse per inchiostri e rivestimenti polimerizzabili a LED; 395 e 405 nm penetrano più in profondità negli strati spessi o pigmentati.

Impieghi tipici

• Polimerizzazione di inchiostri e vernici su linee per etichette, inkjet e codifica in Stampa
• Rivestimento di film, finiture per legno e adesivi su linee in movimento in Rivestimenti e adesivi
• Polimerizzazione di bordi e linee di incollaggio in Elettronica e di fiber array in Comunicazioni in fibra ottica
• Polimerizzazione attorno a pezzi cilindrici che ruotano sotto la lampada
• Polimerizzazione di pezzi piani su un nastro in un UV Conveyor

Limiti

• Tempo di permanenza breve. La banda stretta concede a ogni punto solo una breve esposizione. Strati a polimerizzazione lenta o spessi possono richiedere una sorgente più larga, una velocità della linea inferiore o più passaggi. Per i pezzi fermi, la polimerizzazione ad area è di solito più adatta.
• Calo alle estremità. L'irraggiamento diminuisce vicino alle estremità della sorgente, quindi conviene scegliere una sorgente un po' più lunga della larghezza del prodotto.
• Accumulo di calore ad alta potenza. I LED non emettono infrarossi, ma le sorgenti ad alta potenza generano calore che va smaltito con ventole o raffreddamento ad acqua.
• Polimerizzazione superficiale. Senza le lunghezze d'onda UV corte di una lampada al mercurio, alcune formulazioni restano leggermente appiccicose in superficie. Una chimica ottimizzata per LED o un irraggiamento più elevato risolvono il problema.

Come specificare un sistema lineare

1. Larghezza del prodotto, più un margine, per definire la lunghezza della sorgente.
2. Velocità della linea e dose richiesta dalla scheda tecnica del materiale, che insieme determinano l'irraggiamento e la larghezza di banda necessari.
3. Lunghezza d'onda, dalla scheda tecnica del materiale.
4. Distanza di lavoro e spazio di montaggio sopra la linea.
5. Raffreddamento: a ventola per la maggior parte delle applicazioni, ad acqua per l'irraggiamento più elevato e le macchine chiuse.
6. Controllo: funzionamento continuo o su attivazione, interfacce PLC e RS232, uscite di stato e di allarme.

Sorgenti luminose lineari Awellcure

Le sorgenti UV LED Linear di Awellcure vanno da compatte teste da 10 × 3 mm e 15 × 5 mm per linee di incollaggio strette a barre raffreddate a ventola da 50 × 10 mm fino a 1.350 × 10 mm per le larghezze di nastri continui e nastri trasportatori. Per un irraggiamento più elevato in formato lineare, le sorgenti raffreddate ad acqua larghe 20 mm della gamma UV LED Area raggiungono da 6 a 25 W/cm². I loro controller accettano segnali di attivazione esterni da PLC, sensore o interruttore a pedale, forniscono uscite di stato e di allarme e si possono programmare via RS232.