UV-mätning för transportörsystem och kontinuerliga processer

I transportörsystem förändras irradiansen vid arbetsstycket kontinuerligt medan det passerar igenom. En statisk mätning under lampan är därför ofta inte tillräcklig för att bedöma processen. Det som är avgörande är toppirradiansen, tidsförloppet och den dos som integreras från detta vid den verkliga arbetsstyckesplanet.

Denna sida beskriver hur dessa storheter registreras i den pågående processen och vad man ska ta hänsyn till vid val av mätutrustning. Storheterna själva definieras på sidan mäta UV-dos och irradians korrekt.

Ett arbetsstycke passerar bestrålningszonen under en ändlig tid. Det kommer in i strålningsfältet, når sitt maximum under källan och lämnar sedan fältet igen. Dosen som verkar på delen är integralen av denna profil, inte produkten av toppvärdet och uppehållstiden. Två linjer med samma toppirradians kan leverera tydligt olika doser beroende på reflektorgeometri, antal lampor och bandhastighet.

Dessutom måste mätplatsen representera komponentplanet. En mätning som tas nära under lampan, eller på en annan höjd än arbetsstycket, ger värden som inte kan överföras till processen.

Ett genomgångsinstrument registrerar irradians över tid och beräknar tre storheter från detta:

• Toppirradians – maxvärdet under körningen. Det begränsar den uppnåeliga reaktionshastigheten och är ett mått på belastning för temperaturkänsliga substrat.
• Tidsprofil – profilens form och bredd visar effekten av reflektorer, lampavstånd och skuggning. Flera lampor ger flera maxima.
• Integrerad dos – tidsintegralen över hela körningen. Denna storhet dokumenteras vanligtvis för processfrisläppning.

Instrumentets samplingsfrekvens måste matcha bandhastigheten: i snabba linjer med korta bestrålningszoner kan en alltför långsam sampling missa maxvärdet och underskatta dosen.

• Totalhöjd. Instrumentet måste passa genom det tillgängliga utrymmet utan att avståndet till källan förändras.
• Temperaturbeständighet. I linjer med kvicksilverlampor är den termiska belastningen avsevärd; den tillåtna hus- och sensortemperaturen begränsar antalet körningar.
• Spektralt område. Sensorn måste täcka det område som faktiskt är relevant för processen. Vid UV-LED-linjer är toppvåglängden avgörande, vid kvicksilverlampor linjespektrumet.
• Samplingsfrekvens och minne. Båda avgör hur fint profilen upplöses och hur många körningar som kan lagras.
• Utvärdering och dokumentation. För processgodkännande är det viktigt att ha en spårbar, exporterbar datapost med tidsstämpel och kalibreringsreferens.

• curelog och curelog Base – platta radiometrar och dosimetrar för genomgångsanvändning, autonomt eller anslutna till linjen.
• tinyTracker – kompakt doslogger för avgränsade bestrålningszoner.
• UVpad – platt, spektralt mätande handhållet instrument för linjer med varierande källor.
• XT-sensorer – sensorer för förhöjda temperaturer i härdningslinjer.
• Inline-sensorer – permanent installerad övervakning vid den definierade mätpositionen.

Referenskedjan för processgodkännande definieras separat från den kontinuerliga övervakningen och kalibreras spårbart vid det ackrediterade kalibreringslaboratoriet.

Denna sida behandlar själva mätproblemet. Dess branschspecifika utformning beskrivs på applikationssidorna: UV-mätning inom industriellt tryck för tryckprocesser, UV-härdning och fotopolymerisation för processutformning, och automation och processintegration för kopplingen till styrsystem och dokumentation.

Hur kontrolleras UV-dosen i en automatiserad process?
I två steg. Vid frisläppning passerar en doslogger genom systemet tillsammans med arbetsstycket och ger toppirradians, tidsprofilen och den integrerade dosen; denna körning dokumenteras. Därefter håller en permanent installerad sensor på en definierad position tillståndet mellan två frisläppningar spårbart. Samplingsfrekvensen måste matcha bandhastigheten: vid 120 m/min med en 25 mm bestrålningszon krävs cirka 1600 Hz. En för långsam samplingsfrekvens missar maximumet och underskattar dosen.

Varför räcker det inte med en enda avläsning vid stillastående?
Eftersom den bara beskriver irradiansen vid en position medan systemet står stilla. Processstorheten är dosen som ett ytelement tar emot under passagen; den uppstår som ett tidsintegral över hela passagen. Reflektorer, lampavstånd och skuggning formar profilen, och flera lampor ger flera maximum. Vid en bandhastighet på 20 m/min och en 100 mm bestrålningszon varar passagen cirka 0,3 s – för kort för att avläsas för hand.

Dr.-Ing. Mark Paravia är verkställande direktör för Opsytec Dr. Gröbel GmbH i Ettlingen och leder det ackrediterade kalibreringslaboratoriet. Efter sin forskning om pulserande xenon-excimerurladdningar vid Institute of Lighting Technology vid KIT ligger hans fokus idag på optisk strålningsmätning. Han är vice ordförande för DIN-standardiseringskommittén FNL 7 "Optisk strålning" och medlem i DVGW:s projektgrupp för UV-desinfektion.