modulo 4 radiometria

RADIÔMETROS & RADIOMETRIA

CURSO BÁSICO DE INTRODUÇÃO À CURA POR RADIAÇÃO

RADTECH SOUTH AMERICA – SETEMBRO 2014

Sérgio [email protected]



Segundo aquela famosa marca de pneus: “Potência não é nada sem controle”

E a Cura UV sem controle?

O revestimento está curando perfeitamente. Mas como reproduzir essa condição de cura?

Estou com problema de cura. Quais os parâmetros de cura para voltar ao padrão anterior?

Minha formulação cura no laboratório, mas não reproduz na fábrica. O que está errado?

Muitas perguntas... e uma só resposta!

Ontem estava curando, mas hoje não! O que mudou? O que eu faço?


Controle do processo de Cura UV!

Dose (J/cm²) e intensidade (W/cm²) em comprimentos de onda definidos.


Tempo e Temperatura

E a Cura UV?

Monitorando o processo e variáveis:


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 de área 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


- Lâmpadas

- Refletores

- Temperatura

- Velocidade

- Faixa de trabalho

- Dose e Intensidade

Monitorando o processo e variáveis:


20m/min – Dose: 452mJ/cm²

5m/min – Dose: 2064mJ/cm²

tempo (s)

Intensidade

(mW/cm²)

Cura vs Tempo de Exposição


- Responsáveis por 60 ~ 80% da radiação quechega ao substrato.

- Sua geometria é de grande importância poisinterfere diretamente na energia refletida.

Refletores


Refletor Sujo?


178,5 mW

241,2 mW

35%

tempo (s)

Intensidade

(W/cm²)

antes da limpeza

dos refletores

após a limpeza

dos refletores

Refletor Limpo!


Exemplos de Lâmpadas

- 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

- LED


Importante!

- Manter lâmpadas e refletores limpos (álcool isopropílico)

- Lâmpadas: giro de ¼ de volta para evitar abaulamento / deformação


tempo (s)

Intensidade

(W/cm²)

Lâmpada Focada

Intensidade: 750mW/cm2

Lâmpada Focada


tempo (s)

Intensidade

(W/cm²)

Lâmpada Fora de Foco

Intensidade: 350mW/cm2

Lâmpada Fora de Foco


- Controle do processo de produção

- Manutenção de resultados uniformes

- Reprodução laboratório vs produção

- Desenvolvimento conforme necessidade do cliente

- Evitar troca desnecessária de lâmpadas e refletores

- Evitar parada desnecessária do processo

- Documentação dos dados

- Estabelecer parâmetros de cura do produto

- Estabelecer o setup ideal do processo

Benefícios do Radiômetro


Tipo Comprimento de Onda

UVC 250 ~ 260 nm

UVB 260 ~ 320 nm

UVA 320 ~ 390 nm

UVA2 380 ~ 410 nm (LED)

UVV 390 ~ 450 nm

Faixa Analisada


UVC UVB UVA UVA2 / UVV

Faixa Analisada

Superfície do Substrato


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


Dose no UVV: de 737 para 1331 mJ/cm2

Intensidade no UVV: de 397 para 734 mW/cm2

tempo (s)

Intensidade (W/cm²)

Faixa Analisada

Antiga

Nova600 horas


Linha 1

UVA

UVV

UVA

UVV

Linha 2

2,5s

1,5s


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

- Estabelecer a Janela de Cura

- 2 à 3 leituras (extremidades / meio)

- Documentação dos dados coletados

Iniciando o Controle


Janela de Cura - Exemplo

200mJ/cm2

250mJ/cm2

Atenção: Abaixo do Intervalo de Cura Especificado

Janela de Cura IdealProcesso sob Controle

Pare! Limite Inferior de Cura

Atenção: Acima do Intervalo de Cura Especificado

Pare! Limite Superior de Cura


440mW/cm2 no meio

317 mW/cm2 na extremidade

Meio

Meio vs Extremidade

Extremidade

28%


Organize as Informações!

- Horas de uso das lâmpadas

- Tipos de lâmpadas do sistema

- Condição dos refletores

- Dose e intensidade medidos

- Dose e intensidade indicados

- Material a ser curado (tipo, fornecedor)

- Radiômetro / calibração em dia?

- Comprimentos de onda analisados

- Planilha com valores medidos e gráfico


Selecionando o RadiômetroExemplos

Esteira

Cura 3D

Sistemas Compactos

Impressão


Selecionando o Radiômetro

- Dados Fornecidos

- Faixa analisada / Filtros

- Temperatura / Repetibilidade

- Resistência / Durabilidade

- Assistência técnica / Calibração local

- Taxa de Amostragem (25 à 2.000 amostras por segundo)


- 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 quando necessário.

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

- Sempre transportar e guardar na maleta.

- Manter o equipamento sempre calibrado.

Manuseio do Radiômetro

O que fazer...


Manuseio do Radiômetro

... e o que não fazer!


- Desgaste dos filtros e circuitos – uso e temperatura

- Deve ser feita regularmente

- Garante reprodução dos resultados

- Credenciado pelo fabricante?

- Calibração efetiva (ajuste eletrônico)?

- Padrões (calibração/rastreabilidade)

- Certificado de Calibração

Calibração dos Radiômetros

Radiômetro calibrado = Controle total do processo de cura UV!


A cura ocorre em segundos! Sem margem para erro!

$$$ Quanto custa um turno de produção perdido? $$$


Alta velocidade de produção!

$$$ Quanto custa um lote de produção perdido? $$$


+ =

Radiômetro é investimento!

- Setup ideal do sistema (diferentes produtos / fornecedores)

- Reprodução laboratório vs produção

- Rápida verificação da origem de problemas de cura

- Controle da eficiência das lâmpadas e refletores

- Otimização do processo e variáveis

Controle total do processo de cura UV!


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E-mail: [email protected]

BRCHEMICAL Integrated Solutions for UV Curing

Tel.: 11 9 9658 4183

Site: www.brchemical.com

Sérgio Medeiros


- STOWE, R. W.; The Thin Red Line - Basic Radiometry: What to Buy and What to Measure. Radtech

Report, pp.53-54, August 2001.

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

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- YAMASAKI, M. C. R.; A Cura de Tintas, Vernizes e Revestimentos por Ultravioleta e Feixe de Elétrons.

IPEN/CNEN-SP; ATBCR, 1997

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

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- MEDEIROS, S.; Artigo Radiometria Básica. Revista Empresário Serigráfico, #21, pp. 12 13, December

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.