Misurazione UV per impianti a nastro e processi continui

Negli impianti a nastro l'irradianza sul pezzo cambia continuamente durante il passaggio. Una lettura statica sotto la lampada spesso non è quindi sufficiente per valutare il processo. Ciò che conta è l'irradianza di picco, l'andamento nel tempo e la dose da esso integrata nel piano reale del pezzo.

Questa pagina descrive come queste grandezze vengono rilevate nel processo in corso e a cosa prestare attenzione nella scelta della strumentazione di misura. Le grandezze stesse sono definite nella pagina misurare correttamente dose UV e irradianza.

Un pezzo attraversa la zona di irraggiamento in un tempo finito. Entra nel campo di radiazione, raggiunge il suo massimo sotto la sorgente e lascia nuovamente il campo. La dose che agisce sul pezzo è l'integrale di questo profilo, non il prodotto del valore di picco per il tempo di permanenza. Due linee con la stessa irradianza di picco possono fornire dosi chiaramente diverse in funzione della geometria del riflettore, del numero di lampade e della velocità del nastro.

Inoltre, il punto di misura deve rappresentare il piano del componente. Una misurazione effettuata vicino alla lampada, o a un'altezza diversa da quella del pezzo, fornisce valori che non possono essere trasferiti al processo.

Uno strumento pass-through registra l'irradianza nel tempo e ne deriva tre grandezze:

• Irradianza di picco – il valore massimo della corsa. Limita la velocità di reazione raggiungibile ed è una misura del carico per substrati sensibili alla temperatura.
• Profilo temporale – la forma e la larghezza del profilo rivelano l'effetto dei riflettori, della distanza tra le lampade e delle ombreggiature. Più lampade producono più massimi.
• Dose integrata – l'integrale nel tempo sull'intera corsa. Questa grandezza viene solitamente documentata per il rilascio del processo.

La frequenza di campionamento dello strumento deve corrispondere alla velocità del nastro: nelle linee rapide con zone di irraggiamento brevi, un campionamento troppo lento può non rilevare il massimo e sottostimare la dose.

• Altezza complessiva. Lo strumento deve passare attraverso lo spazio disponibile senza alterare la distanza dalla sorgente.
• Resistenza alla temperatura. Nelle linee con lampade a mercurio il carico termico è considerevole; i limiti di temperatura consentiti per l'alloggiamento e il sensore limitano il numero di passaggi.
• Campo spettrale. Il sensore deve coprire il campo effettivamente rilevante per il processo. Con le linee UV LED è decisiva la lunghezza d'onda di picco, con le lampade a mercurio lo spettro a righe.
• Frequenza di campionamento e memoria. Entrambe determinano quanto finemente viene risolto il profilo e quanti passaggi possono essere memorizzati.
• Valutazione e documentazione. Per il rilascio del processo conta un record di dati riferibile ed esportabile, con marca temporale e riferimento di taratura.

• curelog e curelog Base – radiometri e dosimetri piatti per l'uso a passaggio, autonomi o collegati alla linea.
• tinyTracker – logger di dose compatto per zone di irraggiamento ristrette.
• UVpad – strumento portatile piatto a misura spettrale per linee con sorgenti variabili.
• Sensori XT – sensori per temperature elevate nelle linee di polimerizzazione.
• Sensori Inline – monitoraggio installato permanentemente nella posizione di misura definita.

La catena di riferimento per il rilascio del processo è definita separatamente dal monitoraggio continuo e tarata in modo riferibile nel laboratorio di taratura accreditato.

Questa pagina tratta il problema di misurazione in sé. La sua forma specifica per settore è descritta nelle pagine dedicate alle applicazioni: misurazione UV nella stampa industriale per i processi di stampa, polimerizzazione UV e fotopolimerizzazione per la progettazione del processo, e automazione e integrazione dei processi per il collegamento con i sistemi di controllo e la documentazione.

Come viene controllata la dose UV in un processo automatizzato?
In due fasi. Per il rilascio, un dose logger percorre l'impianto insieme al pezzo e fornisce l'irradianza di picco, il profilo temporale e la dose integrata; tale passaggio viene documentato. Successivamente, un sensore installato in modo permanente in una posizione definita mantiene tracciabile la condizione tra due rilasci. La frequenza di campionamento deve corrispondere alla velocità del nastro: a 120 m/min con una zona di irraggiamento di 25 mm sono necessari circa 1.600 Hz. Un campionamento troppo lento non rileva il massimo e sottostima la dose.

Perché una singola misurazione a fermo non è sufficiente?
Perché descrive solo l'irradianza in una posizione con l'impianto fermo. La grandezza di processo è la dose che un elemento di superficie riceve durante il passaggio; essa risulta da un integrale temporale sull'intero passaggio. Riflettori, distanza tra le lampade e ombreggiature determinano il profilo, e più lampade producono più massimi. A una velocità del nastro di 20 m/min e con una zona di irraggiamento di 100 mm il passaggio dura circa 0,3 s – troppo breve per essere letto manualmente.

Dr.-Ing. Mark Paravia è l'amministratore delegato di Opsytec Dr. Gröbel GmbH a Ettlingen e dirige il laboratorio di taratura accreditato. In seguito alle sue ricerche sulle scariche eccimere allo xeno pulsate presso l'Institute of Lighting Technology del KIT, oggi il suo campo di interesse è la misurazione della radiazione ottica. È vicepresidente del comitato normativo DIN FNL 7 "Optical radiation" e membro del gruppo di progetto DVGW sulla disinfezione UV.