Liniowe utwardzanie UV LED

Liniowe źródło światła wytwarza długie, wąskie pasmo światła UV. Zamontowane w poprzek przenośnika, wstęgi lub obracającego się detalu utwardza materiał, gdy ten przesuwa się pod nim. Utwardzanie liniowe to naturalny wybór zawsze, gdy produkt jest w ruchu: na liniach drukujących i powlekających, przenośnikach, przy długich spoinach klejowych i detalach cylindrycznych obracających się pod lampą.

Jak to działa

Źródłem światła jest rząd diod UV LED za okienkiem, zwykle o szerokości od 3 do 10 mm i długości od około 10 mm do ponad metra. Sterownik ustawia moc i włącza oraz wyłącza diody LED, w sposób ciągły podczas pracy linii albo na sygnał z czujnika, gdy nadjeżdża kolejny detal.

Każdy punkt produktu otrzymuje światło tylko wtedy, gdy znajduje się pod pasmem. Zebrana dawka zależy więc od trzech czynników: natężenia promieniowania pod lampą, szerokości naświetlanego pasma i prędkości przesuwu produktu.

Natężenie promieniowania, dawka i prędkość linii

Natężenie promieniowania (mW/cm²) to moc UV na jednostkę powierzchni docierająca do powierzchni. Dawka (mJ/cm²) to energia na jednostkę powierzchni, gromadzona przez czas, jaki dany punkt spędza pod lampą:

• Czas przebywania = szerokość naświetlanego pasma ÷ prędkość linii
• Dawka ≈ średnie natężenie promieniowania w paśmie × czas przebywania

Przykładowo pasmo o szerokości 10 mm na linii poruszającej się z prędkością 10 m/min (około 167 mm/s) daje czas przebywania 0,06 s. Przy średnim natężeniu promieniowania 1000 mW/cm² oznacza to około 60 mJ/cm² na przejście.

Wynikają z tego dwa wnioski. Podwojenie prędkości linii zmniejsza dawkę o połowę. A wyższe natężenie szczytowe nie zwiększa dawki, jeśli pasmo staje się węższe. Aby uzyskać wyższą dawkę przy tej samej prędkości, należy zastosować źródło o większej mocy, szerszej powierzchni emisji, kilka źródeł w rzędzie lub więcej przejść.

Natężenie promieniowania wzdłuż źródła liniowego nie jest idealnie płaskie: osiąga maksimum w środku pasma i spada w kierunku krawędzi i końców. Rzeczywistą dawkę mierzy się radiometrem, który przejeżdża na przenośniku przez strefę utwardzania i rejestruje zgromadzoną energię.

Odległość robocza

Źródła liniowe są zwykle specyfikowane dla odległości roboczej około 10 mm. Wraz ze wzrostem odległości pasmo się poszerza, a natężenie promieniowania spada, więc źródło należy zamontować tak blisko produktu, jak pozwala proces, na stałej i powtarzalnej wysokości. Na przenośnikach z regulowaną wysokością lampy pomiar należy powtórzyć po każdej zmianie.

Długość fali

Źródła liniowe są dostępne w wersjach 365, 385, 395 i 405 nm. Należy stosować długość fali, dla której opracowano farbę, powłokę lub klej. 365 nm pasuje do wielu klejów i formulacji wywodzących się z chemii lamp rtęciowych; 385 i 395 nm są szeroko stosowane do farb i powłok utwardzanych LED; 395 i 405 nm wnikają głębiej w grube lub pigmentowane warstwy.

Typowe zastosowania

• Utwardzanie farb i lakierów na liniach etykietowych, atramentowych i do kodowania w druku
• Powlekanie folii, wykończenia drewna i kleje na liniach w ruchu w powłokach i klejach
• Utwardzanie krawędzi i spoin klejowych w elektronice oraz matryc włókien w telekomunikacji światłowodowej
• Utwardzanie wokół detali cylindrycznych obracających się pod lampą
• Utwardzanie płaskich detali na taśmie w systemie UV Conveyor

Ograniczenia

• Krótki czas przebywania. Wąskie pasmo zapewnia każdemu punktowi tylko krótkie naświetlenie. Wolno utwardzające się lub grube warstwy mogą wymagać szerszego źródła, niższej prędkości linii lub kilku przejść. Dla detali nieruchomych zwykle lepiej sprawdza się utwardzanie powierzchniowe.
• Spadek na końcach. Natężenie promieniowania spada przy końcach źródła, dlatego źródło powinno być nieco dłuższe niż szerokość produktu.
• Nagrzewanie przy dużej mocy. Diody LED nie emitują podczerwieni, ale źródła dużej mocy wytwarzają ciepło, które trzeba odprowadzać wentylatorami lub chłodzeniem wodnym.
• Utwardzenie powierzchni. Bez krótkich fal UV lampy rtęciowej niektóre formulacje pozostają na powierzchni lekko lepkie. Rozwiązaniem jest chemia zoptymalizowana pod LED lub wyższe natężenie promieniowania.

Jak wyspecyfikować system liniowy

1. Szerokość produktu wraz z zapasem, która wyznacza długość źródła.
2. Prędkość linii i wymagana dawka z karty katalogowej materiału, które razem wyznaczają potrzebne natężenie promieniowania i szerokość pasma.
3. Długość fali, według karty katalogowej materiału.
4. Odległość robocza i miejsce na montaż nad linią.
5. Chłodzenie: wentylatorowe w większości zastosowań, wodne dla najwyższego natężenia promieniowania i maszyn zamkniętych.
6. Sterowanie: praca ciągła lub wyzwalana, interfejsy PLC i RS232 oraz wyjścia statusu i alarmowe.

Liniowe źródła światła Awellcure

Źródła Awellcure UV LED Linear obejmują zarówno kompaktowe głowice 10 × 3 mm i 15 × 5 mm do wąskich spoin klejowych, jak i chłodzone wentylatorami belki od 50 × 10 mm do 1350 × 10 mm na szerokość wstęgi i przenośnika. Dla wyższego natężenia w formacie liniowym chłodzone wodą źródła o szerokości 20 mm z serii UV LED Area osiągają 6 do 25 W/cm². Ich sterowniki przyjmują zewnętrzne sygnały wyzwalające z PLC, czujnika lub przełącznika nożnego, mają wyjścia statusu i alarmowe i można je programować przez RS232.