In een continu proces wordt het resultaat niet bepaald door de cyclustijd, maar door de tijd die een punt op het werkstuk daadwerkelijk onder de bron doorbrengt. Deze rekentool leidt die verblijftijd af uit de bandsnelheid en de bestraalde lengte, en daaruit de dosis – en omgekeerd de hoogste snelheid waarbij een vereiste dosis nog wordt bereikt.
Dit is de berekening achter elke transportlijn: de coatingleverancier specificeert een dosis, de lijn heeft een vaste bestraalde lengte, en de aanvoersnelheid is wat u zoekt. Door de lijn sneller te laten lopen, verlaagt u de dosis in dezelfde verhouding; het verdubbelen van de snelheid halveert deze. Dezelfde berekening laat zien of een extra emitter nodig is om een gewenste doorvoer al dan niet te bereiken.
De berekening gaat ervan uit dat de bestralingssterkte uniform is over de bestraalde lengte. Werkelijke emitters hebben een profiel dat in het midden piekt – wat dan telt, is de integraal over de doorgang, die een meebewegende dosismeter direct meet. Opsytec vervaardigt en kalibreert deze instrumenten in haar eigen laboratorium.
De statische berekening zonder bandbeweging vindt u in de UV-dosisrekentool en de UV-belichtingstijdrekentool; alle twaalf radiometrische rekentools zijn samengebracht in de radiometrierekentool.
Deze berekening is bedoeld voor technische oriëntatie. Ze geldt voor een bestralingssterkte die gelijkmatig is over de bestraalde lengte en voor een constante bandsnelheid. Procesvrijgaven moeten worden geverifieerd met een meting met gekalibreerde instrumenten onder reële omstandigheden – bij een continu proces zinvol met een meelopende dosimeter.
Basisprincipes
De verblijftijd is de bestraalde lengte gedeeld door de bandsnelheid: t = L / v. De dosis volgt zoals in het statische geval: H = E · t. Door beide vergelijkingen te herschrijven naar snelheid ontstaat de hoogste snelheid voor een streefdosis: v_max = L · E / H_target. De calculator neemt de lengte in millimeter en de snelheid in meter per minuut — de eenheden die in de productie worden gebruikt — en rekent deze intern om naar SI; vanuit L in mm en v in m/min volgt t in seconden via de factor 0,06.
Een emitter bestraalt 200 mm van de band, de lijn loopt met 6 m/min. t = 200 mm ÷ 6 m/min = 2 s. Bij 500 mW/cm² geeft dit H = 500 · 2 = 1000 mJ/cm². Voor dezelfde streefdosis van 1000 mJ/cm² mag de band dus met niet meer dan 6 m/min lopen; bij 500 mJ/cm² zou deze met 12 m/min kunnen lopen.
De bestralingssterkte is zelden constant over het traject — deze neemt toe naar het midden van de emitter en neemt af naar de randen. Het product E · t overschat dan de dosis wanneer de piekwaarde wordt gebruikt en onderschat deze bij de randwaarde. Meerdere emitters in serie tellen hun bijdragen op, niet hun lengtes. En zoals altijd: dosis is een energetische grootheid en zegt niets over of het spectrum overeenkomt met de fotoinitiator.
Veelgestelde vragen
Bereken eerst de verblijftijd uit de bestraalde lengte en de bandsnelheid, en vervolgens de dosis uit de bestralingssterkte en de verblijftijd: t = L / v en H = E · t. Bij 200 mm en 6 m/min is dat 2 s; bij 500 mW/cm² levert dit 1000 mJ/cm² op.
De afstand in de richting van de band waarover een punt op het werkstuk daadwerkelijk wordt bestraald — niet de fysieke lengte van de behuizing van de emitter. Bij meerdere emitters in serie telt elke sectie afzonderlijk; de dosisbijdragen worden opgeteld.
Omgekeerd proportioneel: een verdubbeling van de snelheid betekent de helft van de verblijftijd en dus de helft van de dosis. Om de doorvoer te verdubbelen, is een dubbele bestralingssterkte of een dubbele bestraalde lengte nodig.
Meestal door het emitterprofiel: bij de berekening wordt uitgegaan van een uniforme bestralingssterkte, terwijl het werkstuk in werkelijkheid door een maximum gaat. Daar komen nog veranderingen in de afstand door de werkstukhoogte, een vervuild venster en veroudering van de bron bij. Hoe sterk een bron afneemt, wordt getoond in veroudering van UV-lampen en UV-LED's.
Een meelopende dosismeter voor procesvrijgave en een permanent geïnstalleerde sensor voor doorlopende bewaking. De meetpraktijk wordt beschreven in UV-meting voor transportsystemen.
Ja, met dezelfde aanpak: bandsnelheid wordt vervangen door de baansnelheid van het gereedschap, en bestraalde lengte door de bestraalde baanlengte. Toepassingen worden beschreven onder robotica.
Auteur: Dr. Mark Paravia
Dr.-Ing. Mark Paravia is algemeen directeur van Opsytec Dr. Gröbel GmbH in Ettlingen en leidt het geaccrediteerde kalibratielaboratorium. Na zijn onderzoek naar gepulseerde xenon-excimerontladingen aan het Institute of Lighting Technology van het KIT, richt hij zich momenteel op optische stralingsmeettechniek. Hij is vicevoorzitter van de DIN-normcommissie FNL 7 "Optical Radiation" en lid van de DVGW-projectgroep UV-desinfectie.
