Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
RU2858815C1 - Coating polymerisation chamber - Google Patents
[go: Go Back, main page]

RU2858815C1 - Coating polymerisation chamber - Google Patents

Coating polymerisation chamber

Info

Publication number
RU2858815C1
RU2858815C1 RU2025133680A RU2025133680A RU2858815C1 RU 2858815 C1 RU2858815 C1 RU 2858815C1 RU 2025133680 A RU2025133680 A RU 2025133680A RU 2025133680 A RU2025133680 A RU 2025133680A RU 2858815 C1 RU2858815 C1 RU 2858815C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
housing
chamber
transparent
ultraviolet
led modules
Prior art date
Application number
RU2025133680A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Динар Данилович Галиханов
Роман Павлович Митрофанов
Антон Сергеевич Подолецкий
Егор Андреевич Чепкасов
Владимир Иванович Юрков
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "ЭРИС"
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "ЭРИС" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "ЭРИС"
Application granted granted Critical
Publication of RU2858815C1 publication Critical patent/RU2858815C1/en

Links

Abstract

FIELD: coating.
SUBSTANCE: invention relates to a polymerisation chamber. The technical result is achieved by a polymerisation chamber, which includes a housing with an inlet and an outlet opening, ultraviolet LED modules, and an exhaust pipe. The housing is made in the form of a channel. At least three ultraviolet LED modules are placed along the axis of the channel around the circumference. In the irradiation zone, a guide transparent to ultraviolet light is installed, configured to work with UV-transparent pallets. The inlet and outlet openings are equipped with labyrinth light-protective curtains made of UV-resistant elastomer.
EFFECT: reduction of shadow zones and uniform irradiation of the entire surface of the product, prevention of ultraviolet radiation leakage beyond the working area, increase in energy efficiency of the process, protection of service personnel from harmful vapours, as well as simplification of operation and the possibility of direct integration of the device into the production line.
6 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для полимеризации защитных покрытий после их нанесения, в частности влагозащитных (конформных) покрытий, на чувствительные элементы и электронные компоненты. Устройство может применяться в приборостроении и микроэлектронике, например при производстве печатных узлов, датчиков, медицинских приборов, для повышения их надежности и долговечности в условиях повышенной влажности.The invention relates to devices for polymerizing protective coatings after application, particularly moisture-resistant (conformal) coatings, onto sensitive elements and electronic components. The device can be used in instrument making and microelectronics, for example in the production of printed circuit boards, sensors, and medical devices, to improve their reliability and durability in high-humidity conditions.

Известны различные устройства для полимеризации покрытий с применением ультрафиолетового излучения. Например, патент US 9,565,771 B1 описывает устройство на основе УФ-светодиодов для отверждения покрытий на электронных сборках, содержащую конвейер для перемещения изделий через зону УФ-отверждения и систему управления тепловым профилем и дозой облучения. Однако в данной конструкции используется типовой конвейер (ленточный или сетчатый), который не обеспечивает оптимального равномерного облучения изделия со всех сторон из-за отсутствия замкнутого отражающего канала. Потери УФ-излучения в нижнюю полусферу в таких системах могут достигать 40-50%. Кроме того, отсутствует специализированная система транспортировки на основе УФ-прозрачных паллет и направляющей с коэффициентом пропускания не менее 90%, что снижает эффективность использования энергии излучения.Various devices for curing coatings using ultraviolet radiation are known. For example, US Patent 9,565,771 B1 describes a device based on UV LEDs for curing coatings on electronic assemblies, comprising a conveyor for moving parts through the UV curing zone and a system for controlling the thermal profile and radiation dose. However, this design uses a standard conveyor (belt or mesh), which does not provide optimal, uniform irradiation of the part from all sides due to the lack of a closed reflective channel. UV radiation losses to the lower hemisphere in such systems can reach 40-50%. Furthermore, there is no specialized transport system based on UV-transparent pallets and a guide with a transmittance of at least 90%, reducing the efficiency of radiation energy use.

Другим примером известного решения является УФ-печь с конвейером и подвижной кареткой с лампами (патент EP 4 228 379 A1), позволяющая регулировать расстояние до изделия для улучшения равномерности отверждения. Однако в данной конструкции используется архитектура плоской камеры с подвижными элементами, что увеличивает количество механических компонентов, повышает риск поломок и требует сложных механизмов управления. Кроме того, отсутствует компактный цилиндрический корпус диаметром около 120 мм с отражающей внутренней поверхностью, формирующий оптически эффективную зону полимеризации, а также не предусмотрена УФ-прозрачная транспортирующая система.Another example of a well-known solution is a UV oven with a conveyor and a moving lamp carriage (patent EP 4 228 379 A1), which allows for adjustable distance to the part to improve uniformity of curing. However, this design uses a flat chamber architecture with moving elements, which increases the number of mechanical components, increases the risk of failure, and requires complex control mechanisms. Furthermore, it lacks a compact cylindrical housing approximately 120 mm in diameter with a reflective inner surface, which creates an optically effective polymerization zone, and it lacks a UV-transparent transport system.

Из уровня техники также известны компьютерно-управляемые аппараты для УФ-отверждения с использованием светодиодов, в которых возможна проходная подача изделий и даже их вращение для повышения равномерности, например устройство по публикации WO 2014/048436 A1. Однако в данной конструкции отсутствует узкоспециализированный цилиндрический канал диаметром порядка 120 мм, который формирует замкнутую и оптически эффективную рабочую зону. Кроме того, не предусмотрена система транспортировки на основе УФ-прозрачных паллет и направляющей, обеспечивающая минимизацию потерь энергии (в предлагаемом устройстве потери не превышают 15%). Габаритные размеры подобных решений, как правило, превышают 1000 мм по длине, что затрудняет их интеграцию в компактные производственные линии.Computer-controlled UV curing units using LEDs are also known in the art. These units allow for through-feeding and even rotation of parts to improve uniformity, such as the device described in WO 2014/048436 A1. However, this design lacks a highly specialized cylindrical channel with a diameter of approximately 120 mm, which creates a closed and optically efficient work zone. Furthermore, there is no transport system based on UV-transparent pallets and a guide to minimize energy loss (in the proposed device, losses do not exceed 15%). The overall dimensions of such solutions typically exceed 1000 mm in length, making them difficult to integrate into compact production lines.

Известна также УФ-камера отверждения с конвейером, верхними и нижними УФ-лампами, а также системой вентиляции для удаления воздуха (патент CN 204800914 U). Однако в данной конструкции используются традиционные ртутные лампы со сроком службы 1000-2000 часов и энергоэффективностью порядка 30%, тогда как современные УФ-светодиоды служат до 20 000 часов и обладают энергоэффективностью свыше 80%. Кроме того, общепромышленная «коробчатая» компоновка известного устройства не обеспечивает компактности и оптимального распределения излучения, достигаемого в цилиндрическом корпусе, а также отсутствует прозрачная для УФ излучения система транспортировки продукта.A UV curing chamber with a conveyor, upper and lower UV lamps, and a ventilation system for air removal is also known (patent CN 204800914 U). However, this design uses traditional mercury lamps with a service life of 1,000-2,000 hours and energy efficiency of approximately 30%, while modern UV LEDs last up to 20,000 hours and have energy efficiency exceeding 80%. Furthermore, the common industrial "box" design of the known device does not provide the compactness and optimal radiation distribution achieved in a cylindrical housing, and it lacks a UV-transparent product transport system.

В качестве прототипа рассмотрено устройство для УФ-отверждения с использованием светодиодов по патенту RU 2401703 C2. Данное решение рассчитано на УФ-отверждение покрытий, однако не раскрывает конструкции проходного туннеля, предназначенного для непрерывной транспортировки плат в составе производственной линии. Кроме того, в нем не описано окружное расположение источников излучения с угловым шагом около 120° для кругового облучения изделия и не предусмотрено использование УФ-прозрачных носителей (паллет) для минимизации потерь энергии (в предлагаемом устройстве потери не превышают 15%). Устройство по патенту RU 2401703 C2 принято за прототип предлагаемого изобретения.A UV curing device using LEDs, according to patent RU 2401703 C2, is considered as a prototype. This solution is designed for UV curing of coatings, but does not disclose the design of a through-pass tunnel for the continuous transport of boards within a production line. Furthermore, it does not describe a circular arrangement of radiation sources with an angular pitch of approximately 120° for 360-degree irradiation of the product, nor does it provide for the use of UV-transparent carriers (pallets) to minimize energy loss (in the proposed device, losses do not exceed 15%). The device according to patent RU 2401703 C2 is accepted as the prototype for the proposed invention.

Еще одним известным решением является система УФ-отверждения с кольцевым корпусом, внутри которого расположены источники излучения для равномерной засветки объекта по периметру (патент US 6,972,413 B1). Однако указанное решение ориентировано на отверждение объемных объектов (например, содержимого сосудов) и не приспособлено для непрерывной транспортировки изделий через зону полимеризации в линейном процессе. Кроме того, в конструкции отсутствуют элементы вытяжной вентиляции производительностью порядка 40-60 м3/ч для удаления летучих испарений, что делает ее непригодной для условий, требующих защиты персонала от вредных выделений.Another well-known solution is a UV curing system with a ring-shaped housing containing radiation sources for uniform illumination of the object around its perimeter (US Patent 6,972,413 B1). However, this solution is designed for curing large objects (e.g., vessel contents) and is not suitable for continuous transport of parts through the polymerization zone in a linear process. Furthermore, the design lacks exhaust ventilation with a capacity of approximately 40-60 /h to remove volatile vapors, making it unsuitable for environments requiring personnel protection from hazardous emissions.

Задачей настоящего изобретения является создание компактного устройства для полимеризации защитных покрытий, способного интегрироваться в производственную линию и обеспечивать высокую равномерность и эффективность процесса отверждения в однопроходном режиме. Решение поставленной задачи позволяет достигнуть технического результата, заключающегося в снижении теневых зон и равномерном облучении всей поверхности изделия, исключении утечки ультрафиолетового излучения за пределы рабочей зоны, повышении энергоэффективности процесса, защите обслуживающего персонала от вредных испарений, а также в упрощении эксплуатации и возможности непосредственной интеграции устройства в технологическую линию производства.The objective of the present invention is to create a compact device for polymerizing protective coatings that can be integrated into a production line and ensure a highly uniform and efficient curing process in a single-pass mode. This solution enables the technical result of reducing shadow zones and uniformly irradiating the entire surface of the product, eliminating ultraviolet radiation leakage outside the work area, increasing the energy efficiency of the process, protecting maintenance personnel from harmful fumes, and simplifying operation and enabling direct integration into the production line.

Технический результат достигается в камере для полимеризации (далее, также - «камера»), включающей корпус с входным и выходным проёмами, ультрафиолетовые светодиодные модули (далее, также - «УФ-модули») и вытяжной патрубок; при этом корпус выполнен в виде канала, внутри корпуса вдоль оси канала по окружности размещены по меньшей мере три УФ-модуля, а в зоне облучения установлена прозрачная для ультрафиолетового света направляющая (далее, также - «направляющая»). УФ-модули выполнены в виде линеек светодиодов и расположены с угловым шагом 110-130°; источники излучения имеют пиковую длину волны 395-405 нм; УФ-прозрачная направляющая выполнена из полиметилметакрилата или кварцевого стекла, или УФ-стабилизированного поликарбоната; внутренняя поверхность канала имеет отражательную способность не ниже 92% в рабочем спектральном диапазоне; входной и выходной проёмы снабжены лабиринтными защитными шторками из УФ-стойкого эластомера (далее, также - «шторки»); направляющая сконфигурирована для работы с УФ-прозрачными паллетами (далее, также - «паллеты»); камера содержит фитинг узла продувки.The technical result is achieved in a polymerization chamber (hereinafter also referred to as the "chamber"), comprising a housing with an inlet and an outlet opening, ultraviolet LED modules (hereinafter also referred to as the "UV modules") and an exhaust pipe; the housing is made in the form of a channel, at least three UV modules are placed circumferentially inside the housing along the channel axis, and a guide (hereinafter also referred to as the "guide"), transparent for ultraviolet light, is installed in the irradiation zone. The UV modules are made in the form of LED strips and are arranged with an angular pitch of 110-130°; the radiation sources have a peak wavelength of 395-405 nm; the UV-transparent guide is made of polymethyl methacrylate or quartz glass, or UV-stabilized polycarbonate; the inner surface of the channel has a reflectivity of at least 92% in the working spectral range; The inlet and outlet openings are equipped with labyrinth protective curtains made of UV-resistant elastomer (hereinafter also referred to as "curtains"); the guide is configured to work with UV-transparent pallets (hereinafter also referred to as "pallets"); the chamber contains a fitting for the purge unit.

Краткое описание рисунков:Brief description of the drawings:

фиг. 1 - изометрический вид камеры;Fig. 1 - isometric view of the camera;

фиг. 2 - внутреннее устройство камеры (лабиринтные шторки условно не показаны);Fig. 2 - internal structure of the chamber (labyrinth shutters are not shown);

фиг. 3 - внутреннее устройство камеры, вид сверху.Fig. 3 - internal structure of the chamber, top view.

На рисунках позиции обозначают следующие элементы: 1 -вытяжной патрубок вентиляционной системы; 2 - дверцы камеры полимеризации на входном и выходном проемах; 3 - корпус; 4 - ультрафиолетовые светодиодные модули; 5 - прозрачная для ультрафиолетового света направляющая; 6 - УФ-прозрачная паллета; 7 - фитинг узла продувки; 8 - лабиринтные защитные шторки.In the figures, the positions denote the following elements: 1 - exhaust pipe of the ventilation system; 2 - polymerization chamber doors at the inlet and outlet openings; 3 - housing; 4 - ultraviolet LED modules; 5 - guide transparent for ultraviolet light; 6 - UV-transparent pallet; 7 - purge unit fitting; 8 - labyrinth protective curtains.

Камера для полимеризации влагозащитных покрытий на электронных устройствах (платах) выполнено в виде удлиненного цилиндрического корпуса 3 (канала) диаметром около 120 мм и длиной рабочей зоны 500 мм. Корпус 3 ориентирован горизонтально и имеет входной и выходной проемы, что позволяет встроить камеру непосредственно в производственный конвейер. По сути, камера образует туннель, через который проходят изделия для облучения. Внутренняя поверхность корпуса 3 отполирована и обладает высоким коэффициентом отражения (не ниже 92% в диапазоне 395-405 нм), за счет чего формируется замкнутое оптически эффективное пространство для полимеризации покрытия на электронное изделие, помещенное на УФ-прозрачную паллету 6.The curing chamber for moisture-resistant coatings on electronic devices (boards) is designed as an elongated cylindrical housing 3 (channel) with a diameter of approximately 120 mm and a working area length of 500 mm. Housing 3 is oriented horizontally and has an inlet and outlet, allowing the chamber to be integrated directly into a production conveyor. Essentially, the chamber forms a tunnel through which the components pass for irradiation. The inner surface of housing 3 is polished and has a high reflectivity (at least 92% in the 395-405 nm range), creating a closed, optically efficient space for curing the coating on the electronic component placed on a UV-transparent pallet 6.

В верхней части корпуса 3 выполнено отверстие, к которому герметично присоединен вытяжной патрубок 1 диаметром 60 мм, подключенный к внешней вентиляционной системе. Вытяжной патрубок 1 расположен в зоне максимального выделения летучих веществ при отверждении. Через него осуществляется принудительная экстракция паров мономеров и озона, образующихся при УФ-облучении покрытий. Производительность вытяжной вентиляции составляет порядка 40-60 м3/ч, что обеспечивает скорость воздушного потока 0,7-1,2 м/с в рабочей зоне. Такой режим обеспечивает эффективное улавливание и удаление вредных испарений, не допуская их накопления внутри камеры. При этом выбранная интенсивность потока не вызывает значительного охлаждения обрабатываемых изделий (перепад температуры на поверхности платы не превышает ±2°C от начальной) и не создаёт заметной воздушной турбулентности вблизи источников света, благодаря чему спектральная плотность облучения у поверхности изделия остается стабильной. Удаление озона и органических летучих соединений до внешней вентиляции предотвращает их попадание в рабочую зону оператора, соблюдая нормативы безопасности труда. В частности, концентрация озона поддерживается ниже предельно допустимой (ПДК ~0,1 мг/м3 по ГОСТ 12.1.007-76 для рабочей зоны), а концентрации испарений акрилатных мономеров - в пределах требований санитарных норм.A hole in the top of housing 3 contains a hermetically sealed exhaust port 1, 60 mm in diameter, connected to the external ventilation system. Exhaust port 1 is located in the zone of maximum volatile emissions during curing. It provides forced extraction of monomer vapors and ozone generated during UV irradiation of the coatings. The exhaust ventilation capacity is approximately 40-60 m3 /h, providing an airflow velocity of 0.7-1.2 m/s in the work area. This mode ensures the effective capture and removal of harmful vapors, preventing their accumulation inside the chamber. The selected airflow intensity does not significantly cool the workpieces (the temperature difference on the board surface does not exceed ±2°C from the initial temperature) and does not create noticeable air turbulence near the light sources, ensuring a stable spectral irradiation density at the workpiece surface. Removing ozone and organic volatile compounds before external ventilation prevents them from entering the operator's work area, ensuring compliance with occupational safety regulations. Specifically, ozone concentrations are maintained below the maximum permissible concentration (MPC ~0.1 mg/ according to GOST 12.1.007-76 for the work area), and acrylate monomer vapor concentrations are maintained within sanitary standards.

Внутри корпуса 3 по всей его длине установлены три протяженных ультрафиолетовых светодиодных модуля 4, выполненных, например, в виде линеек светодиодов, равномерно размещенных по окружности с угловым интервалом ~120° относительно центральной оси канала. Все УФ-модули 4 эквивалентно удалены друг от друга, образуя кольцевую систему облучения. Спектральный диапазон излучения модулей составляет 395-405 нм (ультрафиолет ближнего диапазона), что соответствует максимуму чувствительности типичных фотополимерных материалов влагозащитных покрытий. Суммарная мощность УФ-излучения в рабочей зоне составляет около 70-75 Вт (например, три линейных УФ-модуля 4 длиной по 0,5 м с удельной мощностью ~48 Вт/м каждый). Близкое окружное расположение нескольких источников и высокая отражательная способность стенок корпуса 3 создают интенсивное и однородное поле излучения вокруг изделия. За счет этого обеспечивается равномерная полимеризация покрытия по всей поверхности печатной платы или другого изделия за один проход. Отклонение дозы облучения на разных участках поверхности не превышает ±8-10%. Например, применение прозрачной системы транспортировки (описанной ниже) позволяет достичь индекса равномерности Δ ≤ ±8% даже в областях под навесными компонентами, тогда как в системах с сетчатым конвейером этот показатель обычно составляет порядка ±20-25%. Кроме того, окружная компоновка источников и многократное отражение в цилиндрическом канале позволяют снизить потери УФ-энергии: практически все излучение направляется на изделие либо многократно отражается до поглощения покрытием. В результате требуемая интегральная доза облучения для достижения заданной степени отверждения (например, ≥95%) достигается при меньших энергозатратах - примерно на 15-20% ниже, чем в установках с традиционной «коробчатой» камерой и верхним расположением ламп, где значительная часть излучения рассеивается вне изделия. Использование в качестве источников света ультрафиолетовых светодиодных модулей 4 вместо ртутных ламп дополнительно повышает энергоэффективность и надежность устройства: КПД излучателей превышает 80%, практически отсутствует разогрев внешних конструкций, а расчетный срок службы светодиодов достигает 20 000 часов, что существенно сокращает потребность в обслуживании по сравнению с ламповыми системами.Three extended UV LED modules 4 are installed within housing 3 along its entire length. These modules can be configured, for example, as LED strips, evenly spaced around a circle at angular intervals of ~120° relative to the channel's central axis. All UV modules 4 are equidistant from one another, forming a ring-shaped irradiation system. The spectral range of the modules' radiation is 395-405 nm (near ultraviolet), which corresponds to the maximum sensitivity of typical photopolymer materials used in moisture-protective coatings. The total UV radiation power in the working area is approximately 70-75 W (e.g., three linear UV modules 4, each 0.5 m long, with a specific power of ~48 W/m each). The close circumferential arrangement of multiple sources and the high reflectivity of housing 3's walls create an intense and uniform radiation field around the product. This ensures uniform polymerization of the coating across the entire surface of the printed circuit board or other product in a single pass. The irradiation dose variation across different surface areas does not exceed ±8-10%. For example, the use of a transparent transport system (described below) enables a uniformity index of Δ ≤ ±8% to be achieved even in areas beneath suspended components, whereas in systems with a mesh conveyor this figure is typically around ±20-25%. Furthermore, the circular arrangement of the sources and multiple reflection in the cylindrical channel reduce UV energy loss: virtually all radiation is directed at the product or repeatedly reflected before being absorbed by the coating. As a result, the required integral irradiation dose to achieve a given degree of curing (e.g., ≥95%) is achieved with lower energy consumption – approximately 15-20% lower than in systems with a traditional "box" chamber and overhead lamp placement, where a significant portion of the radiation is scattered outside the product. The use of ultraviolet LED modules 4 as light sources instead of mercury lamps further increases the energy efficiency and reliability of the device: the efficiency of the emitters exceeds 80%, there is virtually no heating of the external structures, and the estimated service life of the LEDs reaches 20,000 hours, which significantly reduces the need for maintenance compared to lamp systems.

По центру корпуса 3 вдоль его оси расположена плоская прозрачная для ультрафиолетового света направляющая 5. Она образует несущую основу транспортировочной системы, по которой через камеру перемещаются изделия. В данном примере направляющая 5 изготовлена из полиметилметакрилата (органического стекла) толщиной 2 мм. Этот материал обладает высоким пропусканием ультрафиолетового излучения в указанном спектральном диапазоне (не менее 90%) и достаточной механической прочностью. Направляющая платформа жестко закреплена внутри корпуса и сохраняет геометрию при рабочих температурах (теплостойкость оргстекла 70-90°С). К тому же ПММА химически стоек к воздействию озона и паров акрилатов, выделяющихся при полимеризации, что гарантирует долговременную эксплуатацию без помутнения и потери прозрачности. Прочность на изгиб используемого материала порядка 80-120 МПа обеспечивает надежность конструкции под нагрузкой движущихся паллет 6. Альтернативно, для специальных условий могут применяться и другие УФ-прозрачные материалы направляющей: например, кварцевое стекло (обладает абсолютной стойкостью к жесткому УФ-излучению и любым химическим воздействиям) или УФ-стабилизированный поликарбонат (разновидность поликарбонатного пластика, модифицированная с помощью специальных добавок (стабилизаторов), защищающих материал от разрушения под действием ультрафиолетового (УФ) излучения). Если важно обеспечить высокую прозрачность на пиковых длинах волн 395-405 нм, УФ-стабилизированный ПК может быть является компромиссным вариантом между кварцевым стеклом полиметилметакрилатом. Он сочетает прочность, стабильность и приемлемую УФ-прозрачность при подборе необходимой модификации.A flat guide 5, transparent to ultraviolet light, is located in the center of housing 3 along its axis. It forms the supporting base of the transport system along which the products move through the chamber. In this example, guide 5 is made of 2 mm thick polymethyl methacrylate (organic glass). This material has high ultraviolet transmittance in the specified spectral range (at least 90%) and sufficient mechanical strength. The guide platform is rigidly fixed within the housing and maintains its geometry at operating temperatures (the heat resistance of organic glass is 70-90°C). Furthermore, PMMA is chemically resistant to ozone and acrylates vapors released during polymerization, ensuring long-term operation without clouding or loss of clarity. The flexural strength of the material used, approximately 80-120 MPa, ensures the reliability of the structure under the load of moving pallets 6. Alternatively, for special conditions, other UV-transparent guide materials can be used: for example, quartz glass (which is completely resistant to harsh UV radiation and any chemical influences) or UV-stabilized polycarbonate (a type of polycarbonate plastic modified with special additives (stabilizers) that protect the material from destruction under the influence of ultraviolet (UV) radiation). If high transparency at peak wavelengths of 395-405 nm is important, UV-stabilized PC can be a compromise between quartz glass and polymethyl methacrylate. It combines strength, stability, and acceptable UV transparency, depending on the desired modification.

Для транспортировки изделий через камеру используются технологические УФ-прозрачные паллеты 6 - плоские держатели, на которые укладываются печатные платы или другие объекты с нанесенным покрытием. Паллеты 6 по габаритам соответствуют направляющей 5 и выполнены из аналогичного УФ-прозрачного материала. Паллеты 6 не являются частью стационарной конструкции камеры, но работают в единой системе с направляющей, образуя подвижное продолжение оптической площадки. Изделия на паллетах 6 подаются на вход камеры и непрерывно продвигаются вдоль направляющей 5 сквозь зону облучения со скоростью до ~5 м/мин, после чего выходят из камеры для дальнейших операций. Система направляющей 5 и паллет 6 имеет суммарный коэффициент пропускания ультрафиолета не менее ~85%, что позволяет практически беспрепятственно облучать нижнюю (теневую) сторону изделий. Таким образом устраняются «мертвые» зоны и тени от элементов - УФ-излучение достигает даже труднодоступных участков под компонентами. Равномерное движение паллет 6 через зону облучения обеспечивает одинаковое время экспозиции для всех изделий и способствует однородности процесса полимеризации. Конструкция транспортирующей системы проста и не содержит подвижных механизмов (перемещается только сама паллета с изделием), что повышает надежность и облегчает обслуживание по сравнению с конвейерами на моторной тяге.UV-transparent pallets 6 are used to transport parts through the chamber. These are flat holders on which printed circuit boards or other coated objects are placed. Pallets 6 match the dimensions of guide 5 and are made of the same UV-transparent material. Pallets 6 are not part of the stationary chamber structure, but rather operate in a single system with the guide, forming a moving extension of the optical platform. Parts on pallets 6 are fed into the chamber entrance and continuously move along guide 5 through the irradiation zone at a speed of up to ~5 m/min, after which they exit the chamber for further processing. The guide 5 and pallet 6 system have a combined UV transmittance of at least ~85%, allowing virtually unimpeded irradiation of the underside (shadow) of parts. This eliminates "dead" zones and shadows from components, allowing UV radiation to reach even hard-to-reach areas beneath components. The uniform movement of 6 pallets through the irradiation zone ensures uniform exposure time for all products and promotes a uniform polymerization process. The conveyor system's simple design contains no moving parts (only the pallet containing the product moves), increasing reliability and simplifying maintenance compared to motorized conveyors.

Входной и выходной проёмы камеры оборудованы гибкими лабиринтными защитными шторками 8 из УФ-стойкого эластомера (например, кремнийорганического силикона). Шторки 8 прикреплены к корпусу таким образом, что плотно прилегают к проходящей паллете 6, но не препятствуют её движению. Многократный изгиб (лабиринт) препятствует прямому выходу света из камеры наружу. Данная светозащитная система поглощает и отражает УФ-лучи, существенно снижая утечку излучения через технологические прорези. В сочетании с цилиндрической формой корпуса это позволяет довести уровень выходящего наружу УФ-излучения до величин менее 0,1 мВт/см² на расстоянии 100 мм от отверстий, что соответствует строгим нормам по безопасному уровню УФ-облученности на рабочем месте. Для дополнительной безопасности предусмотрены также дверцы 2 с поворотным механизмом и уплотнением, через которые можно обслуживать внутренние узлы камеры (замена модулей, очистка направляющей). В закрытом состоянии дверцы герметично экранируют рабочее пространство, полностью предотвращая утечку ультрафиолета и паров вне корпуса, тем самым защищая персонал.The chamber's entrance and exit openings are equipped with flexible labyrinth-shaped protective shutters 8 made of UV-resistant elastomer (e.g., organosilicon). These shutters 8 are attached to the housing so that they fit snugly around the pallet 6 while passing through, but do not impede its movement. The multiple bends (labyrinth) prevent direct light from escaping from the chamber. This light-shielding system absorbs and reflects UV rays, significantly reducing radiation leakage through the process slots. Combined with the cylindrical shape of the housing, this reduces the level of outgoing UV radiation to less than 0.1 mW/cm² at a distance of 100 mm from the openings, which complies with strict standards for safe UV exposure in the workplace. For additional safety, doors 2 with a rotating mechanism and seal are also provided, allowing for servicing the chamber's internal components (module replacement, guide cleaning). When closed, the doors hermetically seal the workspace, completely preventing the leakage of ultraviolet radiation and vapors outside the housing, thereby protecting personnel.

Корпус 3 устройства изготавливается из нержавеющей стали марки 430 (или аналогичной по отражающим свойствам). Данный материал выбран с учетом нескольких факторов: он обладает высокой отражательной способностью в УФ-диапазоне после полировки (не хуже 92%), коррозионностоек к агрессивным химическим испарениям, возникающим при полимеризации, и обеспечивает необходимую механическую прочность конструкции. Толщина стенок и ребра жесткости рассчитаны таким образом, чтобы исключить вибрации и деформации корпуса при длительной эксплуатации, сохраняя соосность направляющей и правильное взаимное расположение модулей. Стальной корпус 3 технологичен в изготовлении (методом гибки и сварки) и удобен для интеграции дополнительных компонентов, таких как крепления модулей, датчики или фитинг 7 узел продувки инертным газом. Фитинг 7 узла продувки может быть использован для подачи, например, сухого азота внутрь камеры с целью вытеснения кислорода из зоны облучения через фитинг 7 узла продувки. Это позволяет устранить влияние кислорода на процессы полимеризации и озонообразования, а также дополнительно стабилизировать температурный режим, если того требует технология (азотная продувка часто применяется для повышения качества УФ-отверждения в ответственных покрытиях).The device's housing, 3, is made of 430 stainless steel (or equivalent in reflectivity). This material was selected based on several factors: it has high UV reflectivity after polishing (at least 92%), is corrosion-resistant to aggressive chemical fumes generated during polymerization, and provides the necessary mechanical strength. The wall thickness and stiffeners are designed to prevent vibration and housing deformation during long-term operation, while maintaining guide alignment and the correct relative positioning of the modules. Steel housing 3 is easy to manufacture (using bending and welding) and is convenient for integrating additional components, such as module mounts, sensors, or fitting 7, the inert gas purge unit. Fitting 7 of the purge unit can be used to supply, for example, dry nitrogen into the chamber to displace oxygen from the irradiation zone through fitting 7 of the purge unit. This eliminates the influence of oxygen on the polymerization and ozone formation processes, and also further stabilizes the temperature regime if required by the technology (nitrogen purging is often used to improve the quality of UV curing in critical coatings).

Таким образом, совокупность перечисленных конструктивных признаков обеспечивает достижение заявленного технического результата. Устройство по настоящему изобретению позволяет производить полимеризацию влагозащитных покрытий в полностью закрытом цикле, без выпуска вредных излучений и испарений во внешнюю среду. Обеспечивается однопроходное отверждение покрытий до степени не менее 95% за счет равномерного кругового облучения изделия. Камера органично встроена в технологический процесс и выполняет одновременно функцию узла транспортировки между смежными операциями и непосредственно функцию полимеризации, что повышает общую автоматизацию и скорость производства. Герметичная конструкция с вентиляцией гарантирует защиту здоровья персонала, полностью исключая воздействие озона и летучих органических веществ на рабочем месте (в соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.007-76 и санитарными нормами по предельно допустимым концентрациям). Использование энергоэффективных УФ-светодиодов и оптимизированной отражающей геометрии снижает энергопотребление приблизительно на 15-20% при сохранении требуемой производительности. Применение термостойких и УФ-стабильных материалов (сталь AISI 430, оргстекло и др.) обеспечивает стабильность характеристик устройства в течение всего срока службы, минимизирует техническое обслуживание и исключает преждевременный выход из строя узлов. Стандартизированные компактные размеры камеры (диаметр ~120 мм, длина ~500 мм) и наличие унифицированной системы направляющих позволяют без осложнений интегрировать ее в существующие линии и при необходимости масштабировать или модифицировать под другие типоразмеры изделий. Таким образом, предложенная камера для полимеризации сочетает в себе преимущества высокоэффективного УФ-отверждения и промышленной безопасности, не присущие в комплексе ни одному из известных аналогов.Thus, the combination of the listed design features ensures the achievement of the claimed technical result. The device according to the present invention enables the polymerization of moisture-protective coatings in a completely closed cycle, without the release of harmful radiation and vapors into the external environment. Single-pass curing of coatings to a minimum of 95% is ensured due to uniform, circular irradiation of the product. The chamber is seamlessly integrated into the technological process and simultaneously functions as a transport unit between adjacent operations and directly performs the polymerization function, which increases overall automation and production speed. A sealed, ventilated design guarantees personnel health protection, completely eliminating exposure to ozone and volatile organic compounds in the workplace (in accordance with the requirements of GOST 12.1.007-76 and sanitary standards for maximum permissible concentrations). The use of energy-efficient UV LEDs and optimized reflective geometry reduces energy consumption by approximately 15-20% while maintaining the required productivity. The use of heat- and UV-resistant materials (AISI 430 steel, plexiglass, etc.) ensures consistent performance throughout the device's service life, minimizes maintenance, and prevents premature component failure. The chamber's standardized, compact dimensions (diameter ~120 mm, length ~500 mm) and unified guide system allow for seamless integration into existing lines and, if necessary, scale-up or modification for other product sizes. Thus, the proposed polymerization chamber combines the advantages of highly efficient UV curing and industrial safety, a combination unmatched by any other known analog.

Claims (6)

1. Камера для полимеризации, включающая корпус с входным и выходным проёмами, ультрафиолетовые светодиодные модули, вытяжной патрубок, отличающаяся тем, что корпус выполнен в виде канала, вдоль оси канала по окружности размещены, по меньшей мере, три ультрафиолетовых светодиодных модуля, в зоне облучения установлена прозрачная для ультрафиолетового света направляющая, сконфигурированная для работы с УФ-прозрачными паллетами, входной и выходной проёмы снабжены лабиринтными светозащитными шторками из УФ-стойкого эластомера.1. A polymerization chamber comprising a housing with an inlet and outlet openings, ultraviolet LED modules, and an exhaust pipe, characterized in that the housing is made in the form of a channel, at least three ultraviolet LED modules are placed circumferentially along the axis of the channel, a guide transparent to ultraviolet light is installed in the irradiation zone, configured for operation with UV-transparent pallets, the inlet and outlet openings are equipped with labyrinth light-protective curtains made of UV-resistant elastomer. 2. Камера по п. 1, отличающаяся тем, что ультрафиолетовые светодиодные модули выполнены в виде линеек светодиодов и расположены с угловым шагом 110–130°.2. The chamber according to paragraph 1, characterized in that the ultraviolet LED modules are made in the form of LED strips and are arranged with an angular pitch of 110–130°. 3. Камера по п. 1, отличающаяся тем, что ультрафиолетовые светодиодные модули имеют пиковую длину волны 395–405 нм.3. The chamber according to claim 1, characterized in that the ultraviolet LED modules have a peak wavelength of 395–405 nm. 4. Камера по п. 1, отличающаяся тем, что направляющая выполнена из полиметилметакрилата, или кварцевого стекла, или УФ-стабилизированного поликарбоната.4. The chamber according to item 1, characterized in that the guide is made of polymethyl methacrylate, or quartz glass, or UV-stabilized polycarbonate. 5. Камера по п. 1, отличающаяся тем, что внутренняя поверхность канала выполнена с отражательной способностью не ниже 92% в рабочем спектральном диапазоне.5. The chamber according to paragraph 1, characterized in that the inner surface of the channel is made with a reflectivity of at least 92% in the working spectral range. 6. Камера по п. 1, отличающаяся тем, что содержит фитинг узла продувки.6. The chamber according to item 1, characterized in that it contains a purge unit fitting.
RU2025133680A 2025-12-02 Coating polymerisation chamber RU2858815C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2858815C1 true RU2858815C1 (en) 2026-03-24

Family

ID=

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4774104A (en) * 1986-05-13 1988-09-27 U.S. Philips Corporation Irradiation device, arrangement for and method of cladding a filamentary body
DE112010001209T5 (en) * 2009-03-18 2012-06-28 Lumen Dynamics Group Inc. Distributed light sources and photoreactive curing systems
EP2792422A1 (en) * 2013-04-19 2014-10-22 Farbwerke Herkula S.A. Device for the curing of a coating applied to a cable
EP3027395A1 (en) * 2013-08-01 2016-06-08 Compagnie Générale des Etablissements Michelin Method for manufacturing a glass-fiber-reinforced monofilament
CN106277842A (en) * 2016-07-29 2017-01-04 通鼎互联信息股份有限公司 The methods for optical fiber manufacture of a kind of UV LED cured coated layer and equipment
RU219057U1 (en) * 2023-03-17 2023-06-27 Виктор Васильевич Юдин UV LED Illuminator

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4774104A (en) * 1986-05-13 1988-09-27 U.S. Philips Corporation Irradiation device, arrangement for and method of cladding a filamentary body
DE112010001209T5 (en) * 2009-03-18 2012-06-28 Lumen Dynamics Group Inc. Distributed light sources and photoreactive curing systems
EP2792422A1 (en) * 2013-04-19 2014-10-22 Farbwerke Herkula S.A. Device for the curing of a coating applied to a cable
EP3027395A1 (en) * 2013-08-01 2016-06-08 Compagnie Générale des Etablissements Michelin Method for manufacturing a glass-fiber-reinforced monofilament
CN106277842A (en) * 2016-07-29 2017-01-04 通鼎互联信息股份有限公司 The methods for optical fiber manufacture of a kind of UV LED cured coated layer and equipment
RU219057U1 (en) * 2023-03-17 2023-06-27 Виктор Васильевич Юдин UV LED Illuminator

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7704564B2 (en) UV curing structure and process
US10980128B2 (en) LED-based UV radiation source machine
WO2017176083A1 (en) Ultraviolet surface illumination system
CN112999380A (en) Ultraviolet ray disinfection and sterilization device
KR101362113B1 (en) Apparatus and method for sterilizing handrail of escalator
KR940703710A (en) AIR TREATING METHOD USING PHOTOCATALYST UNDER INTERIOR ILLUMINA-TION
WO2004000371A2 (en) Biohazard treatment systems
JP2002260595A5 (en)
RU2858815C1 (en) Coating polymerisation chamber
TWI532966B (en) Uv-luminor with several uv-lamps and device for implementing a technical process with products using uv light
US10183481B2 (en) Energy efficient multi-spectrum screen exposure system
EP3213826A2 (en) Apparatus and method for drying/curing chemical products through led module
WO2019203536A1 (en) Air purification module and refrigerator comprising same
EP3165860A1 (en) Device and method for product drying
KR102898263B1 (en) Air sterilization module with annular structure
CN111299085B (en) Online dip-coating curing device
WO2019045487A1 (en) Fluid processing apparatus
ATE337520T1 (en) DEVICE FOR LIMITED THERMAL CURING OF LIGHT-SENSITIVE COATINGS AND INKS
KR102387452B1 (en) Lighting device
KR102000994B1 (en) Uv light curing system with elevating apparatus of reflector
JPS63281936A (en) Container sterilizing apparatus
CN112586654A (en) Rapid detection and harmless treatment method for agricultural product pesticide residue
US12569585B2 (en) Air filtration system
KR20220083089A (en) Tower lamp
NL1044260B1 (en) Air cleaning apparatus