As tintas e vernizes que reagem à luz ultravioleta necessitam de uma fonte de luz ultravioleta de alta intensidade para iniciar uma reacção química e secar a tinta ou o revestimento de forma quase imediata.
A luz ultravioleta forma uma pequena parte do espectro electromagnético, que vai das ondas de rádio no final da onda longa, aos raios X e aos raios gama situados no fim da onda curta.O quadro abaixo mostra como os comprimentos de onda ultravioleta encaixam no espectro electromagnético.
espectro electromagnético
Os comprimentos de onda ultravioleta que melhor se adaptam à secagem de tintas encontram-se entre 200 e 400 nanómetros.
Existem vários tipos de lâmpadas adequadas para gerar estes comprimentos de onda. As principais são as lâmpadas de arco de mercúrio de alta pressão, as lâmpadas sem eléctrodos e as lâmpadas de arco de mercúrio de média pressão.
A lâmpada de mercúrio de alta pressão costuma ser construída como um tubo de tipo capilar e necessita de uma camisa de água para manter as temperaturas de funcionamento correctas. Estas lâmpadas estão limitadas apenas a períodos de utilização curtos e a vida útil da lâmpada costuma ser inferior a 1000 horas.
Como o seu nome indica, a lâmpada de arco de mercúrio sem eléctrodos não possui eléctrodos. O arco estabelece-se pela geração de microondas. Estes tipos de lâmpadas costumam ser fabricadas em dois comprimentos standard, isto é, 6 polegadas e 10 polegadas.
A lâmpada mais usada é, de longe, a lâmpada de arco de mercúrio de média pressão (lâmpada MPMA). Esta lâmpada pode ser arrefecida por ar ou água, e pode ser fabricada num grande número de comprimentos. Não é raro encontrar lâmpadas de dois metros de comprimento, e a vida útil das lâmpadas MPMAS pode ser calculada em bastante mais de 1000 horas.
Construção tipica da Lâmpada MPMA
O corpo da lâmpada é realizado em tubo transparente de sílica vítrea, que normalmente é conhecido como quartzo. Este material é lavado e purificado até atingir um nível de contaminação total inferior a 50 partes por milhão (ppm) e OH (água extraída de sólido) de menos de 5 ppm.
O quartzo que usamos possui um nível de contaminação inferior a 3 ppm. O quartzo tem várias propriedades essenciais na fabricação de lâmpada UV e para o funcionamento eficiente de um sistema ultravioleta. A primeira e a mais importante, o quartzo permite uma transparência à luz ultravioleta na totalidade das gamas espectrais necessárias para a polimerização UV. Comparando o quartzo a uma janela: com uma janela de vidro normal com uma taxa de contaminação maior, poderíamos sentir o calor do sol e ver a luz e as cores mas não iríamos sentir queimaduras dos raios solares. Ao contrário, com uma janela de quartzo, sofreríamos queimaduras dos raios solares também.
A segunda propriedade do quartzo é: ele é capaz de resistir a altíssimas temperaturas. Enquanto o vidro começa a derreter com 600°C, o quartzo não altera a sua forma até aos 1075°C. A temperatura da superfície de uma lâmpada ultravioleta sob condições de funcionamento normais encontra-se entre 600°C e 800°C.
A terceira propriedade física do quartzo é: ele possui um coeficiente de expansão ou choque térmico muito baixo, ou seja, enquanto a lâmpada aquece e resfria em diferentes zonas do seu comprimento, com o quartzo não ocorre nenhuma tensão interna que poderia ocasionar a quebra da lâmpada.
Os eléctrodos a partir dos quais o arco de alta voltagem se sustenta, são feitos de uma barra de tungsténio enrolada com arame de tungsténio. O tungsténio é necessário porque ajuda a dissipação do calor e contém materiais emissores especiais, assegurando assim um funcionamento eficaz e fiável, e uma longa vida útil á lâmpada. O tungsténio é um metal muito durável que resiste a temperaturas extremamente altas e é um excelente condutor.
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A barra de tungsténio está unida a uma folha fina de molibdénio. O molibdénio nesta forma e nesta espessura possui o mesmo coeficiente de expansão que o quartzo quando a lâmpada esquenta e resfria, assegurando assim a ligação hermética entre o vazio dentro da lâmpada e a atmosfera exterior. Um fio de molibdénio está conectado ao outro lado da folha de molibdénio e o liga a um casquilho de metal ou o estende até à parte exterior da lâmpada através de um casquilho de cerâmica com ataque de um cabo PTFE isolante.
Requisitos Eléctricos para Lâmpadas MPMA
Devido à natureza eléctrica de uma lâmpada de arco de mercúrio de média pressão, a tensão da rede por si só costuma ser insuficiente para fazer funcionar a lâmpada. Por isso, usa-se um transformador para aumentar a potência. Estes transformadores devem ser correctamente adaptados às necessidades eléctricas de cada tamanho e tipo de lâmpada.
O controlo da lâmpada pode ser levado a efeito usando um indutor, ou um sistema de condensadores. Com um sistema indutivo, a lâmpada é directamente ligada à saída do transformador. Quando existe alguma flutuação na tensão de entrada, a saída do transformador também varia proporcionalmente. Em consequência, a potência da lâmpada também se altera. Quando se regista uma queda na tensão da entrada, a potência da lâmpada cairá proporcionalmente.
O sistema de condensadores supera este problema através do uso de condensadores ligados em série com a lâmpada. Deste modo, consegue-se manter uma saída constante à lâmpada, muito embora as entradas sejam variáveis. Este sistema, conhecido como sistema de potência em watts constante, é, devido à natureza da sua concepção, aquele que se considera como sendo o mais eficiente.
Circuito tipico de Potência em watts Constante
Alimentação electrónica:
Nos últimos anos, o sistema de alimentação electrónica virou sempre mais comum. Comparado ao ballast convencional com centro de ferro, as principais vantagens são as seguintes:
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Compacto e leve
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Unidade de factor de poder
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Compatível com lâmpada de mercúrio e lâmpada com aditivos halogéneos
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Controle de potência completamente variável e sem golpes
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Aumento da vida útil da lâmpada devido a redução de oscilações de pico na corrente e na ignição.
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Pode ser transferido para uma alimentação eléctrica tri-fase.
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Variações de voltagem da alimentação principal não influem na potência da lâmpada.
Características dos espectros de saída:
As lâmpadas Primarc com e sem eléctrodos podem ser fabricadas com mercúrio standard ou com aditivos halogéneos para responder adequadamente as necessidades dos clientes para cada tipo de aplicação especifica.
Sem sombra de dúvida, a lâmpada mais comum é a de mercúrio e em quase todas as aplicações, uma lâmpada standard a mercúrio fornece um resultado suficiente. Entretanto, existem algumas aplicações nas quais usar uma lâmpada com aditivos halogéneos é uma vantagem.
O Gallium é mais usado pelas suas ondas cumpridas características entorno as 417 nm e é principalmente usado na fabricação de móveis, onde se faz necessário uma polimerização de maior profundidade para resinas, superfícies lacadas, etc. O Gallium é usado também para a polimerização de revestimentos brancos de móveis que possuem uma alta concentração de oxido de titânio que filtra as ondas mais curtas.
O chumbo e o ferro estão usualmente utilizados para aplicações de ink-jet onde se faz necessário o uso de polimerização em superfícies excepcionais e capacidade de curar em profundidade.
O ferro é principalmente usado no mercado da Ásia e na produção de PCB (Circuitos Impressos), na impressão de legenda e photo-resist onde a química dos compostos é particularmente adaptada as frequências emitidas por estas lâmpadas.
As lâmpadas com aditivos halogéneos são mais difíceis de acender e controlar e elas solicitam uma temperatura de resfriamento mais acurada do que as lâmpadas com mercúrio standard. É essencial que a distribuição espectral da lâmpada corresponda exactamente à distribuição do fotoiniciador que contem o material a secar. Sendo assim, uma lâmpada standard de mercúrio pode possuir uma potência muito maior do que uma lâmpada com aditivos de gallium ou ferro, se o composto a secar é mais adaptado às suas frequências e ao contrário quando se trata de um composto, tinta ou revestimento que está mais sensível às frequências emitidas por uma lâmpada com gallium ou ferro.
Uma lâmpada com gallium, ferro, chumbo, estanho ou qualquer outro aditivo halogéneo terá a mesma potência de saída compressiva que uma lâmpada de mercúrio. Entretanto a distribuição do espectro será redistribuída, ou seja, diminuída e aumentada em certos cumprimentos de onda, conforme o aditivo halogéneo utilizado. Todas as lâmpadas com aditivo halogéneo devem conter mercúrio também para que o aditivo possa entrar em acção no arco.
Vida Útil da Lâmpada
Normalmente, as lâmpadas de arco de mercúrio de média pressão não costumam falhar de repente, tal como sucede com as lâmpadas domésticas normais. A eficácia vai decaindo relativamente lentamente, até que a lâmpada emite luz UV insuficiente para poder efectuar uma secagem eficaz. Este declínio é causado principalmente pela deterioração da transparência UV da camisa de quartzo e depende de vários factores: eficácia de arrefecimento da lâmpada, potência nominal, valor actual dos eléctrodos, eficácia de arrefecimento dos eléctrodos, poluição da superfície exterior da lâmpada (pó, etc.), e frequência de comutação da lâmpada.
Quando usadas correctamente, as Lâmpadas de Secagem por UV da Primarc estão garantidas para produzir um alto nível de eficiência de secagem durante pelo menos 1500 horas¥ e, com um manuseamento adequado, elas ainda serão capazes de fornecer pelo menos 75% da sua potência original.
¥ Lâmpadas de Secagem por UV Standard.
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