Vorrichtung zum Aushärten von flächigen Werkstoffen aus durch UV-Stahlung härtbaren Verbindungen oder Zubereitungen

Abstract

 © Vorrichtung zum Aushärten von flächigen Werkstoffen, insbesondere auf Trägerbahnen aufgebrachten Schichten aus durch UV-Strahlung härtbaren Verbindungen oder Zubereitungen, welche eine Kammer mit einer in ihr angeordneten Strahlungsquelle, eine der Kammer vorgeordnete, mit Inertgas beaufschlagte Einrittsschleuse und gegebenenfalls eine Austrittsschleuse sowie Mittel zum Transport des durch die Vorrichtung zu führenden und zu bestrahlenden Gutes aufweist, wobei die die Strahlungsquelle 2 enthaltende Kammer 1 eine oder mehrere Zuleitungen 6, 7 und eine oder mehrere Ableitungen 8 für ein gasförmiges Kühlmittel aufweist und von dem Härtungsraum 28 gasdicht, aber für die die Härtung verursachende Strahlung durchlässig, getrennt ist. Durch die Trennung der Kammer 1 mit der Strahlungsquelle 2 vom Härtungsraum 28 ist es möglich, die Kammer mit Luft zu kühlen und die Temperaturführung der Strahlungskammer und des Härtungsraumes getrennt zu regeln.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Aushärten von flächigen Werkstoffen, insbesondere auf Trägerbahnen aufgebrachten Schichten aus durch UV-Strahlung härtbaren Verbindungen oder Zubereitungen, welche eine Kammer mit einer in ihr angeordneten Strahlungsquelle, eine der Kammer vorgeordnete, mit Inertgas beaufschlagte Eintrittsschleuse und gegebenenfalls eine Austrittsschleuse sowie Mittel zum Transport des durch die Vorrichtung zu führenden und zu bestrahlenden Gutes aufweist.

[0002] Aus dem Stand der Technik sind Verbindungen oder Zubereitungen bekannt, welche unter der Einwirkung von UV-Strahlung aushärten. Das auszuhärtende Gut kann dabei der Strahlungsquelle in Form einer auf einer Trägerbahn aufgebrachten Schicht oder in Form von Platten oder anderen flächigen Formkörpern zugeführt werden. Die Produkte härten unter der Einwirkung der Strahlung in kurzer Zeit aus, so daß es möglich ist, das zu härtende Gut kontinuierlich auf einer Transportvorrichtung unter einer entsprechenden Strahlungsquelle vorbeizuführen.

[0003] Beispiele solcher durch Strahlung, insbesondere UV-Strahlung, härtbaren Verbindungen sind Acryl- oder Methacrylsäureester und u.a. in der DE-OS 29 48 708 beschrieben.

[0004] Die Aushärtung solcher Verbindungen wird durch Sauerstoff, wie z.B. durch den in der Luft enthaltenen Sauerstoff, inhibiert oder zumindest beeinträchtigt. Die Aushärtung erfolgt deshalb entsprechend dem Stand der Technik in einer Bestrahlungsvorrichtung, welche mit Inertgas, vorzugsweise Stickstoff, beaufschlagt ist.

[0005] Eine solche Vorrichtung ist in der US-PS 3 936 950 beschrieben. Diese Vorrichtung besteht aus einer Bestrahlungskammer, in welcher die Strahlungsquelle untergebracht ist, einer vor der Bestrahlungskammer angeordneten, tunnelartigen Einführungsschleuse und einem Ausführungstunnel, welcher sich hinter der Bestrahlungskammer befindet. Das Inertgas wird dabei durch eine schlitzförmige Düse in einem Winkel von 45 bis 80° gegen die Oberfläche des durchlaufenden Gutes mit hoher Anströmgeschwindigkeit geblasen, um sicherzustellen, daß die auf der Oberfläche des auszuhärtenden Gutes befindliche Luftschicht abgestreift wird.

[0006] Bei den nach dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen wird-die von der Strahlungsquelle entwickelte Wärmemenge ebenfalls durch das Inertgas abgeführt. Man kann deshalb nur solche Strahlungsquellen verwenden, welche verhältnismäßig wenig Wärme entwickeln und nimmt in Kauf, daß diese Strahlungsquellen weniger wirksam sind, d.h., daß die Durchlaufgeschwindigkeit von zu härtenden Produkten relativ begrenzt ist. Die Verwendung wirksamerer Strahlungsquellen bedingt einen wirtschaftlich nicht mehr tragbaren Durchsatz von Inertgas zur Abführung der Wärme. Außerdem wird hierbei die Wärmemenge über die Oberfläche des auszuhärtenden oder ausgehärteten Gutes abtransportiert. Befinden sich in dem zu härtenden Gut noch flüchtige Bestandteile, wie z.B. Lösungsmittelreste, werden diese mit dem Inertgas in der Bestrahlungskammer verwirbelt und können zur Bildung eines störenden Niederschlags auf dem Lampenkörper oder auf Reflektoren führen, die hinter der Strahlungsquelle angebracht sind.

[0007] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen. in der der Härtungsvorgang in Gegenwart möglichst geringer Mengen Inertgas erfolgen kann und bei der die Strahlungskammer, insbesondere die Strahlungsquelle und der Strahlungsreflektor, nicht in Kontakt mit gasförmigen, von dem zu härtenden Gut herrührenden Produkten verunreinigt werden können. Es soll insbesondere möglich sein, hochwirksame Strahlungsquellen zu verwenden.

[0008] Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß die die Strahlungsquelle'2 enthaltende Kammer 1 eine oder mehrere Zuleitungen 6, 7 und eine oder mehrere Ableitungen 8 für ein gasförmiges Kühlmittel aufweist und von dem Härtungsraum 28 gasdicht, aber für die die Härtung verursachende Strahlung durchlässig, getrennt ist.

[0009] Das Wesen der Erfindung besteht somit darin, -die Kammer 1 mit der Strahlungsquelle 2 gegenüber dem das zu bestrahlende Gut aufweisenden Härtungsraum 28 abzutrennen. Hierdurch wird das mit dem Inertgas, z.B. Stickstoff, zu beaufschlagende Volumen des Härtungsraumes 28, das von dem zu bestrahlenden Gut durchlaufen wird, wesentlich verringert, und es wird zusätzlich erreicht, daß die Kammer 1 mit der Strahlungsquelle 2 statt mit Inertgas mit durchströmender Luft gekühlt werden kann. Die Bestrahlungseinheit wird somit in zwei räumlich begrenzte Teile aufgeteilt, nämlich in die eigentliche Strahlungskammer 1 und den mit Inertgas beaufschlagten Härtungsraum 28. Dies ermöglicht außerdem die getrennte Temperaturführung beider Räume.

[0010] In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Kammer 1 mit einer Scheibe 9 aus Quarzglas abgeschlossen. Es ist jedoch auch möglich, die Kammer 1 mit einer Filterscheibe 9 vom Härtungsraum 28 zu trennen, welche in bezug auf den Strahlendurchtritt selektiv ist. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn man strahlungshärtbare Verbindungen oder Zubereitungen auf einem farbigen oder dekorativ bedruckten Träger aushärtet. Die Filterscheibe wird dabei in ihrer Strahlungsdurchlässigkeit so ausgewählt, daß nur die die Härtung bewirkenden Strahlen durchgelassen werden, jedoch ein Ausbleichen oder Verfärben der eingefärbten Trägerbahn vermieden wird. Geeignete Filterscheiben sind dem Fachmann bekannt und im Handel erhältlich.

[0011] Eine beispielhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in Fig. 1 schematisch dargestellt. Dabei ist die Kammer mit 1 bezeichnet. In der Kammer 1 befindet sich eine Strahlungsquelle 2. Geeignete Strahlungsquellen sind z.B. Quecksilbermitteldruck- oder -niederdrucklampen. Hinter der Strahlungsquelle 2 ist ein Reflektor 24 angebracht, dessen reflektierende Fläche so ausgebildet ist, daß die unter der Kammer 1 befindliche Fläche möglichst gleichmäßig bestrahlt wird. Die Lampe befindet sich vorzugsweise im Brennpunkt eines parabolischen Reflektors 24. In einer anderen Ausführungsform befindet sich die Strahlungsquelle 2 in einem Brennpunkt eines ellipsoiden Reflektors 24._. Das zu härtende Gut soll dann vorzugsweise durch den zweiten Brennpunkt geführt werden. In die Seitenwände der Kammer 1 führen Zuleitungen 6 und 7 für das Kühlgas, vorzugsweise Luft, zur Kühlung der Strahlungsquelle 2. Das Kühlgas kann dabei durch Leitbleche 27 in der Kammer 1 geführt werden. Das erwärmte Kühlgas wird durch die Ableitung 8 aus der Kammer 1 abgezogen. Die Kammer 1 ist durch die strahlungsdurchlässige Scheibe 9 von dem Härtungsraum gasundurchlässig getrennt. Diese Scheibe 9 kann, wie oben ausgeführt, aus Quarzglas oder aus einem für die Strahlung selektiv durchlässigen Filter bestehen.

[0012] Der Kammer 1 ist eine Eintrittsschleuse 3 vorgeordnet, welche durch Trennwände 20, 21, 22, 23 in Schleusenkammern 11, 12 und 13 unterteilt ist. In die Schleusenkammer 12 wird durch eine Zuleitung 10 Inertgas, insbesondere Stickstoff, eingeblasen. Es ist natürlich auch möglich, in die Schleusenkammern 11 und 13 ebenfalls Stickstoff einzuleiten oder eine größere Anzahl von Dichtkammern vorzusehen. Die konstruktive Ausgestaltung derartiger Eintrittsschleusen und der als berührungsfreie Dichtungen ausgebildeten Trennwände 20, 21, 22, 23 ist aus dem Stand der Technik bekannt und nicht Gegenstand vorliegender Erfindung.

[0013] Der Kammer 1 kann eine Austrittsschleuse 4 nachgeordnet sein. Jedoch ist dies nicht unbedingt erforderlich. In dem in der Fig. 1 dargestellten Beispiel besteht die Austrittsschleuse 4 aus den Schleusenkammern 15, 16 und 17, wobei einer der Schleusenkammern, im Beispiel der Fig. 1 der Kammer 16, über eine Zuleitung 14 Stickstoff zugeführt wird. Es empfiehlt sich, der Eintrittsschleuse 3 eine größere Menge Stickstoff als der Austrittsschleuse 4 zuzuführen, um sicherzustellen, daß der Zutritt von Luftsauerstoff durch die Eintrittsschleuse 3 verhindert wird.

[0014] Das zu härtende Produkt wird unter der beschriebenen Härtungsvorrichtung vorbeigeführt. Die Transportgeschwindigkeit wird dabei der Härtungsgeschwindigkeit angepaßt. Hat das zu härtende Produkt dabei die Form einer auf einem Träger aufgebrachten Schicht, kann die Trägerbahn 5 mit der zu härtenden Schicht 25 über Transport- und/oder Umlenkrollen 18, 19 unter der Härtungsvorrichtung vorbeigeführt werden. So ist es beispielsweise möglich, eine Trägerbahn aus Papier mittels dosierten Walzenauftrages mit einer härtbaren Siliconharzschicht zu beschichten, sie kontinuierlich auszuhärten und das beschichtete Papier mit der nach der Aushärtung nicht mehr klebrigen, abhäsiven Siliconharzschicht aufzuwickeln.

[0015] Bildet das zu härtende Produkt keinen zusammenhängenden Film, sondern liegt es in geformten, einzelnen Stücken vor, kann man diese auf das endlose Transportband 26 auflegen.

Ansprüche

1. Vorrichtung zum Aushärten von flächigen Werkstoffen, insbesondere auf Trägerbahnen aufgebrachten Schichten aus durch UV-Strahlung härtbaren Verbindungen oder Zubereitungen, welche eine Kammer mit einer in ihr angeordneten Strahlungsquelle, eine der Kammer vorgeordnete, mit Inertgas beaufschlagte Eintrittsschleuse und gegebenenfalls eine Austrittsschleuse sowie Mittel zum Transport des durch die Vorrichtung zu führenden und zu bestrahlenden Gutes aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die die Strahlungsquelle (2) enthaltende Kammer (1) eine oder mehrere Zuleitungen (6, 7) und eine oder mehrere Ableitungen (8) für ein gasförmiges Kühlmittel aufweist und von dem Härtungsraum (28) gasdicht, aber für die die Härtung verursachende Strahlung durchlässig, getrennt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (1) durch eine Scheibe (9) aus Quarzglas vom Härtungsraum (28) getrennt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (1) durch eine strahlungsselektive Filterscheibe (9) vom Härtungsraum (28) getrennt ist.

Zeichnung