DE102004030674A1

DE102004030674A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Härten mit energiereicher Strahlung unter Inertgasatmosphäre

Info

Publication number: DE102004030674A1
Application number: DE102004030674A
Authority: DE
Inventors: Andreas Dr. Daiss; Erich Dr. Beck; Manfred Biehler
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 2004-06-24
Filing date: 2004-06-24
Publication date: 2006-01-19
Also published as: WO2006000349A2; US7863583B2; ES2346068T3; CN101304814A; EP1791652B1; JP2008503338A; CN101304814B; US20080311309A1; DE502005009765D1; JP4819803B2; KR20070034073A; WO2006000349A3; ATE471218T1; EP1791652A2; BRPI0512542A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung von Formmassen und Beschichtungen auf Substraten durch Härtung von strahlungshärtbaren Massen unter Inertgasatmosphäre durch Bestrahlen mit energiereicher Strahlung.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung von Formmassen und Beschichtungen auf Substraten durch Härtung von strahlungshärtbaren Massen unter Inertgasatmosphäre durch Bestrahlen mit energiereicher Strahlung.
Bei der Strahlungshärtung von radikalisch polymerisierbaren Verbindungen, z.B. von (Meth)acrylatverbindungen oder Vinyletherverbindungen, kann eine starke Inhibierung der Polymerisation bzw. Härtung durch Sauerstoff auftreten. Diese Inhibierung führt zu einer unvollständigen Härtung an der Oberfläche und so z.B. zu klebrigen Beschichtungen.
Dieser Sauerstoffinhibierungseffekt kann durch den Einsatz hoher Fotoinitiatormengen, durch Mitverwendung von Coinitiatoren, z. B. Aminen, energiereicher UV-Strahlung hoher Dosis, z.B. mit Quecksilberhochdrucklampen oder durch Zusatz von barrierebildenden Wachsen vermindert werden.
Bekannt ist auch die Durchführung der Strahlungshärtung unter einem inerten Schutzgas, z.B. aus EP-A-540884, aus Joachim Jung, RadTech Europe 99, Berlin 08. bis 10.11.1999 in Berlin (UV-Applications in Europe Yesterday-Today Tomorrow).
Strahlungshärtbare Massen können sowohl flüchtige Verdünnungsmittel, wie beispielsweise Wasser oder organische Lösungsmittel enthalten als auch in Abwesenheit solcher Verdünnungsmittel verarbeitet werden. Das Verfahren der Strahlungshärtung eignet sich für Lackierungen, welche in industriellen Anwendungen oder auch in mittleren oder kleinen Handwerksbetrieben oder im häuslichen Bereich durchgeführt werden. Bisher hat aber die aufwendige Durchführung des Verfahrens und die dazu benötigten Vorrichtungen, insbesondere die UV-Lampen, eine Anwendung der Strahlungshärtung in den nicht industriellen Bereichen verhindert.
WO 01/39897 beschreibt ein Verfahren zur Strahlungshärtung unter einer Inertgasatmosphäre, die schwerer als Luft ist, bevorzugt Kohlendioxid. Eine dort beschriebene bevorzugte Ausführungsform zur Aushärtung findet in einem Tauchbecken statt.
Ein Verbesserungsbedarf an dem dort offenbarten Verfahren besteht, indem Schutzgasverluste und die Kontamination durch Luftsauerstoff weiter verringert werden, die beispielsweise beim Erwärmen der Schutzgasatmosphäre auftreten, z.B. verursacht durch die Abwärme. Gewünscht ist eine größere Unabhängigkeit von Wärmequellen im Bestrahlungsraum und damit auch mehr Freiheit mit der Auswahl an Art, Positionierung und Anzahl an Bestrahlungsmöglichkeiten zu erreichen.
Bestrahlungsraum und damit auch mehr Freiheit mit der Auswahl an Art, Positionierung und Anzahl an Bestrahlungsmöglichkeiten zu erreichen.
In RadTech Conference Proceedings, November 3 – 5, 2003, Berlin, Germany, Dr. Erich Beck, BASF AG, Germany; "UV-Curing under Carbon Dioxide", S. 855 – 863; Volume 11, ISBN 3-87870-152-7, werden Verfahren und eine Vorrichtung zur Strahlungshärtung unter CO₂ vorgestellt, die ein kontinuierliches Verfahren zur Härtung unter Inertgas zuläßt. Nachteilig daran ist, daß der Verbrauch an Inertgas noch relativ hoch ist.
Aufgabe der Erfindung war es, eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, mit der eine Strahlungshärtung durchgeführt werden kann und man den Verbrauch an Inertgas möglichst gering halten kann.
Die Aufgabe wurde gelöst durch eine Vorrichtung 1 zum Durchführen einer Härtung von Beschichtungen auf einem Substrat S unter einer Inertgasatmosphäre, enthaltend

– seitliche Abdeckungen 2, 3, 4 und 5,
– obere und untere Abdeckungen 6 und 7, wobei 2, 3, 4, 5, 6 und 7 gemeinsam einen Innenraum umschließen,
– eine oder mehrere Trennwände 8, die den Innenraum unterteilen, wobei die Trennwände 8 mit der unteren Abdeckung 7 abschließen und einen Abstand d1 zur oberen Abdeckung 6 freilassen,
– eine oder mehrere Trennwände 9, die den Innenraum unterteilen, wobei die Trennwände 9 mit der oberen Abdeckung 6 abschließen und einen Abstand d2 zur unteren Abdeckung 7 freilassen,
– wobei 8 und 9 mit der jeweils benachbarten Trennwand 9 oder 8 und gegebenenfalls den seitlichen Abdeckungen 2 oder 3 einen unterteilten Innenraum (Kompartiment) bilden,
– mindestens eine innerhalb des Innenraums und/oder in den Innenraum hinein strahlende Strahlungsquelle 10,
– mindestens eine Gaszuführungsvorrichtung 11, mit der ein Gas oder Gasgemisch in den Innenraum geführt oder dort gebildet werden kann,
– mindestens eine Fördervorrichtung 12 für das Substrat S,
– Einlaß 13 und
– Auslaß 14,
– Wobei
– die Trennwände 8 im wesentlichen senkrecht auf die untere Abdeckung 7 stehen,
– die Trennwände 9 im wesentlichen senkrecht auf die obere Abdeckung 6 stehen,
– die Abstände d1 und d2 sowie die Breite b der Vorrichtung 1 so gewählt sind, daß sie größer sind als die Dimensionen des Substrats S entlang der Förderrichtung der Fördervorrichtung 12 und
– durch die Vorrichtungen 2, 3, 8 und 9 mindestens 4 Kompartimente ausgebildet werden.

In der erfindungsgemäßen Vorrichtung können sowohl Schutzgase verwendet werden, welche schwerer sind als Luft als auch solche, die leichter sind als Luft.
Das Molgewicht eines Inertgases, das schwerer ist als Luft ist daher größer als 28,8 g/mol (entspricht dem Molgewicht eines Gasgemisches von 20 % Sauerstoff O₂ und 80 % Stickstoff N₂), vorzugsweise größer 30 g/mol, besonders bevorzugt mindestens 32 g/mol, insbesondere größer 35 g/mol. In Betracht kommen z.B. Edelgase wie Argon, Kohlenwasserstoffe und halogenierte Kohlenwasserstoffe. Besonders bevorzugt ist Kohlendioxid.
Die Versorgung mit Kohlendioxid kann aus Druckbehältern, gefilterten Verbrennungsgasen, z.B. von Erdgas oder Kohlenwasserstoffen, oder bevorzugt als Trockeneis erfolgen. Als vorteilhaft, insbesondere für Anwendungen im nicht industriellen oder im kleinindustriellen Bereich wird die Versorgung mit Trockeneis gesehen, da festes Trockeneis als Feststoff in einfachen, mit Schaumstoffen isolierten Behältern transportiert und gelagert werden kann. Das Trockeneis kann als solches verwendet werden, bei den üblichen Verwendungstemperaturen liegt es dann gasförmig vor. Ein weiterer Vorteil in der Verwendung von Trockeneis ist die Kühlwirkung, die zur Kondensation und Entfernung von flüchtigen Lackkomponenten, wie Lösemitteln oder Wasser genutzt werden kann (siehe unten).
Schutzgase die leichter sind als Luft, sind solche mit einem Molgewicht von weniger als 28,8 g/mol, bevorzugt von nicht mehr als 28,5 g/mol, besonders bevorzugt von nicht mehr als 28,1 g/mol. Beispiele dafür sind molekularer Stickstoff, Helium, Neon, Kohlenstoffmonoxid, Wasserdampf, Methan oder Stickstoff-Luft-Gemische (sog. Magerluft), besonders bevorzugt sind Stickstoff, Wasserdampf und Stickstoff-Luft-Gemische, ganz besonders bevorzugt sind Stickstoff und Stickstoff-Luft-Gemische, insbesondere Stickstoff.
Die Versorgung mit Schutzgasen, die leichter sind als Luft kann bevorzugt aus Druckbehältern erfolgen oder aus sauerstoffabgereicherten Abgasen, beispielsweise aus Oxidationen oder Kokereiabgasen oder durch Abtrennung von Sauerstoff aus Gasgemischen, wie z.B. Luft oder Verbrennungsgasen, über Membranen.
Die Begriffe "Schutzgas" und "Inertgas" werden in dieser Schrift synonym verwendet und bezeichnen solche Verbindungen, die unter Bestrahlung mit energiereicher Strah lung nicht wesentlich mit den Beschichtungsmassen reagieren und deren Aushärtung bzgl. Geschwindigkeit und/oder Qualität nicht negativ beeinflussen. Insbesondere wird darunter ein niedriger Sauerstoffgehalt verstanden (siehe unten). Darin bedeutet "nicht wesentlich reagieren", daß die Inertgase unter der im Prozeß ausgeübten Bestrahlung mit energiereicher Strahlung zu weniger als 5 mol% pro Stunde, bevorzugt zu weniger als 2 mol% pro Stunde und besonders bevorzugt zu weniger als 1 mol% pro Stunde mit den Beschichtungsmassen oder mit anderen innerhalb der Vorrichtung vorhandenen Stoffen reagieren.
Das Schutzgas(-gemisch) wird in die Vorrichtung eingefüllt und die Luft daraus verdrängt.
Die Vorrichtung enthält nun eine Schutzgasatmosphäre in die das Substrat, welches mit der strahlungshärtbaren Masse beschichtet ist, oder der Formkörper geführt werden kann. Anschließend kann die Strahlungshärtung erfolgen.
Während der Strahlungshärtung sollte mittlere der Sauerstoffgehalt (O₂) in der Schutzgasatmosphäre weniger als 15 Vol% betragen, bevorzugt weniger als 10 Vol%, besonders bevorzugt weniger als 8 Vol%, ganz besonders bevorzugt weniger als 6 Vol% und insbesondere weniger als 3 Vol%, jeweils bezogen auf die gesamte Gasmenge in der Schutzgasatmosphäre; mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können leicht mittlere Sauerstoffgehalte unter 2,5 Vol%, bevorzugt unter 2,0 Vol% und besonders bevorzugt auch unter 1,5 Vol% eingestellt werden. Dabei ist die besondere Schwierigkeit zu berücksichtigen, daß dreidimensionale Substrate Sauerstoff in die erfindungsgemäße Vorrichtung einschleppen (sog. Einschöpfen) und der Sauerstoffgehalt daher wesentlich schwieriger zu verringern ist als bei zweidimensionalen Objektenm wie beispielsweise Folien, Bahnen oder dergleichen. Bei der Führung von zweidimensionalen Substraten durch die erfindungsgemäße Vorrichtung sind auch geringere Sauerstoffgehalte als bei dreidimensionalen zu erreichen, beispielsweise bis zu weniger als 1 Vol%, bevorzugt weniger als 0,5 Vol%, besonders bevorzugt weniger als 0,1 Vol%, ganz besonders bevorzugt weniger als 0,05 Vol% und insbesondere weniger als 0,01 Vol%.
Unter Schutzgasatmosphäre wird dabei das Gasvolumen während der Bestrahlung mit energiereicher Strahlung verstanden, welches das Substrat in einem Abstand von bis zu 10 cm von seiner Oberfläche umgibt.
Ein weiterer Vorteil der Härtung in einer Schutzgasatmosphäre ist, daß die Abstände zwischen Lampen und strahlungshärtbarer Masse gegenüber der Härtung an Luft vergrößerbar sind. Insgesamt können geringere Strahlungsdosen eingesetzt werden und eine Strahlereinheit kann zur Aushärtung größerer Flächen verwendet werden.
Im Falle der Verwendung von Trockeneis als Schutzgas kann z.B. eine Beschickung der Vorrichtung, die unter Umständen gleichzeitig Lagerbehälter für Trockeneis sind, einfach erfolgen. Die Überwachung des Kohlendioxidverbrauchs ist unmittelbar am Verbrauch des Trockeneisfeststoffes zu bestimmen. Trockeneis sublimiert bei –78,5°C direkt zu gasförmigem Kohlendioxid. In einem Becken wird dadurch verwirbelungsarm Luftsauerstoff nach oben aus dem Becken verdrängt.
Der Restsauerstoff kann mit handelsüblichen Luftsauerstoffmeßgeräten bestimmt werden. Wegen der sauerstoffreduzierten Atmosphäre in der erfindungsgemäßen Vorrichtung und der damit verbundenen Erstickungsgefahr sollten geeignete Sicherheitsmaßnahmen getroffen werden. Ebenso sollte in angrenzenden Arbeitsbereichen eine ausreichende Belüftung und Inertgasabfluß sichergestellt werden.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zum Durchführen einer Härtung von Beschichtungen auf einem Substrat S unter einer Inertgasatmosphäre, enthält

– seitliche Abdeckungen 2, 3, 4 und 5,
– obere und untere Abdeckungen 6 und 7, wobei 2, 3, 4, 5, 6 und 7 gemeinsam einen Innenraum umschließen,
– eine oder mehrere Trennwände 8, die den Innenraum unterteilen, wobei die Trennwände 8 mit der unteren Abdeckung 7 abschließen und einen Abstand d1 zur oberen Abdeckung 6 freilassen,
– eine oder mehrere Trennwände 9, die den Innenraum unterteilen, wobei die Trennwände 9 mit der oberen Abdeckung 6 abschließen und einen Abstand d2 zur unteren Abdeckung 7 freilassen,
– wobei 8 und 9 mit der jeweils benachbarten Trennwand 9 oder 8 und gegebenenfalls den seitlichen Abdeckungen 2 oder 3 einen unterteilten Innenraum (Kompartiment) bilden,
– mindestens eine innerhalb des Innenraums und/oder in den Innenraum hinein strahlende Strahlungsquelle 10,
– mindestens eine Gaszuführungsvorrichtung 11, mit der ein Gas oder Gasgemisch in den Innenraum geführt oder dort gebildet werden kann,
– mindestens eine Fördervorrichtung 12 für das Substrat S,
– Einlaß 13 und
– Auslaß 14, wobei
– die Trennwände 8 im wesentlichen senkrecht auf die untere Abdeckung 7 stehen,
– die Trennwände 9 im wesentlichen senkrecht auf die obere Abdeckung 6 stehen,
– die Abstände d1 und d2 sowie die Breite b der Vorrichtung 1 so gewählt sind, daß sie größer sind als die Dimensionen des Substrats S entlang der Förderrichtung der Fördervorrichtung 12 und
– durch die Vorrichtungen 2, 3, 8 und 9 mindestens 4 Kompartimente ausgebildet werden.

Ein Beispiel für eine solche Vorrichtung ist in den 1 bis 4 dargestellt.
Die Außenwände der erfindungsgemäßen Vorrichtung, nämlich vordere 2 und hintere 3 Abdeckungen, obere 6 und untere 7 Abdeckungen sowie seitliche Abdeckungen 4 und 5, umschließen gemeinsam den Innenraum der Vorrichtung 1.
Die Trennwände 8 und 9 der erfindungsgemäßen Vorrichtung umschließen jeweils gemeinsam mit benachbarten Trennwänden 9 und 8 bzw. mit der vorderen oder hinteren Abdeckung 2 oder 3 sowie mit den seitlichen Abdeckungen 4 und 5 und den oberen und unteren Abdeckungen 6 und 7 Kompartimente, die den gesamten Innenraum der Vorrichtung unterteilen. Ein Kompartiment wird dabei gebildet von den dieses umschließenden Wänden, die falls erforderlich über freie Räume verlängert gedacht werden um eventuelle Lücken zu schließen, beispielsweise im Falle der Trennwände 8, die zur gedanklichen Konstruktion eines Kompartiments bis zur oberen Abdeckung 6 verlängert gedacht werden.
Die Zahl der Kompartimente der erfindungsgemäßen Vorrichtung beträgt mindestens 4, bevorzugt mindestens 5 und besonders bevorzugt mindestens 6. Die Anzahl der Kompartimente ist prinzipell nicht begrenzt, bevorzugt beträgt sie bis zu 15, besonders bevorzugt bis zu 12, ganz besonders bevorzugt bis zu 10 und insbesondere bis zu 8.
Die Trennwände 8 und 9 stehen im wesentlichen senkrecht auf die untere 7 und obere 6 Abdeckung. Darin bedeutet im wesentlichen, daß der Winkel α1, den 8 und 7 bzw. α2, den 9 und 6 einschließen, um nicht mehr als 30° von der Senkrechten abweicht, bevorzugt nicht mehr als 20°, besonders bevorzugt nicht mehr als 15°, ganz besonders nicht mehr als 10°, insbesondere nicht mehr als 5° und speziell überhaupt nicht, wobei beim Bau der erfindungsgemäßen Vorrichtung allgemein die üblichen konstruktiven Fehlergrenzen zu berücksichtigen sind.
Vorteil einer solchen Senkrechtförderung ist, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung platzsparend ist und eine geringstmögliche Stellfläche einnimmt. Zudem erlaubt die Vorrichtung gleichzeitig eine einfache Abschirmung gegen UV-Strahlung nach außen, so dass Strahlungsquellen ohne Filter, z.B. gegen UV-C-Strahlung, für eine effiziente Strahlungsausnutzung eingesetzt werden können.
Die Trennwände 8 und 9 stehen bis auf die beschriebene Abweichung aus der Senkrechten parallel zu den vorderen 2 und hinteren 3 Abdeckungen, die ihrerseits ebenfalls aus der Senkrechten abweichen können.
Sämtliche Bauteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind soweit miteinander verbunden, daß möglichst wenig Inertgas, außer aus dem Eingang 12 oder dem Ausgang 13, aus dem Innenraum entweicht, d.h. eventuelle Ritze, Spalten, Schlitze oder Löcher werden abgedichtet.
Dies gilt auch für die Trennwände, die jedoch im Fall von 8 nicht fest mit der unteren Abdeckung 7 bzw. im Fall von 9 mit der oberen Abdeckung 6 verbunden sein müssen, um die Trennwände eventuell verschieben zu können. Hier kann zwischen 8 und 7 bzw. zwischen 9 und 6 ein schmaler Spalt von bevorzugt nicht mehr als 10 mm, besonders bevorzugt nicht mehr als 7 mm, ganz besonders bevorzugt nicht mehr als 5 mm, insbesondere nicht mehr als 3 mm und speziell nicht mehr als 1 mm tolerabel sein.
Dahingegen lassen die Trennwand 8 mit der oberen Abdeckung 6 bzw. die Trennwand 9 mit der unteren Abdeckung 7 genügend Platz, um das Substrat durch diesen Zwischenraum zu fördern. Der Zwischenraum zwischen 8 und 6 läßt den Freiraum d1, der Zwischenraum zwischen 9 und 7 den Zwischenraum d2. Die Zwischenräume d1 und d2 sind so gestaltet, daß sie ausreichend Platz für die Abmessungen des Substrats in der Förderrichtung der Fördereinrichtung 12 lassen.
Selbstverständlich gilt für den gesamten Weg durch die erfindungsgemäße Vorrichtung entlang der Fördereinrichtung 12, daß ausreichend Platz für die Abmessungen des Substrats in der Förderrichtung gelassen wird, ohne daß das Substrat andere Bauteile und/oder Substrate berührt.
Das Substrat kann prinzipiell in jeder beliebigen Ausrichtung durch die erfindungsgemäße Vorrichtung gefördert werden, bevorzugt wird eine Ausrichtung, in der der Strömungswiderstand und die durch die Bewegung des Substrats verursachte Verwirbelung minimiert wird. Die in dieser Ausrichtung in Förderrichtung projizierte Querschnittsfläche des Substrats wird in dieser Schrift als Fläche des Substrats angenommen. Die in dieser Ausrichtung des Substrats, wie es durch die erfindungsgemäße Vorrichtung gefördert wird, vorliegenden Abmessungen werden in dieser Schrift als die charakteristischen Dimensionen des Substrats verwendet.
Bevorzugt wird das Substrat so durch die erfindungsgemäße Vorrichtung gefördert, daß dessen projizierte Querschnitsfläche senkrecht zur Förderrichtung kleinstmöglich ist oder zumindest nicht mehr als 25% mehr als dieses Minimum beträgt, bevorzugt nicht mehr als 20%, besonders bevorzugt nicht mehr als 15%, ganz besonders bevorzugt nicht mehr als 10% und insbesondere nicht mehr als 5%.
Die Querschnittsfläche, durch die das Substrat durch die einzelnen Kompartimente in der erfindungsgemäßen Vorrichtung gefördert wird, also die Fläche senkrecht zur Fördereinrichtung 12 sollte in einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausgestaltung mindestens das dreifache der projizierten Querschnittsfläche des Substrats in Förderrichtung betragen, bevorzugt das vierfache.
Die Querschnittsfläche sollte in einer weiteren bevorzugten erfindungsgemäßen Ausgestaltung nicht mehr als das sechsfache der Fläche des Substrats betragen, bevorzugt nicht mehr als das fünffache.
Diese Querschnittsfläche ist beispielsweise die Querschnittsfläche Q1, die die Trennwände 8 mit der oberen Abdeckung 6 freilassen, also im Fall einer quadratischen Öffnung die Fläche d1·b, oder die Querschnittsfläche Q2, die die Trennwände 9 mit der untren Abdeckung 7 freilassen, also im Fall einer quadratischen Öffnung die Fläche d2 ·b, oder die Querschnittsfläche Q3, die zwischen den Trennwänden und gegebenenfalls den Wänden 2 oder 3 gebildet wird, also im Fall einer quadratischen Öffnung die Fläche d3·b.
Die Höhe h der erfindungsgemäßen Vorrichtung sollte mindestens das Doppelte der Durchmesser d1 oder d2, je nachdem welcher Durchmesser der größere ist, betragen, bevorzugt mindestens das Dreifache.
Die Trennwände 8 und 9 sind in einer bevorzugten Ausführungsform so gestaltet, daß sie parallel zu den oberen und unteren Abdeckungen 6 und 7 verschiebbar sind um die erfindungsgemäße Vorrichtung auf unterschiedliche charakteristische Substratdimensionen anzupassen.
Derartigen Gestaltungsmöglichkeiten sind dem Fachmann an sich bekannt. Beispielsweise können die Trennwände in Führungsschienen verschoben werden oder in Passungen oder Aufnahmevorrichtungen in den Seiten- und/oder oberen und unteren Abdeckungen fixiert werden.
Die Trennwände 8 und 9 sind in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform so gestaltet, daß der Abstand d1 bzw. d2 zu den unteren bzw. oberen Abdeckungen 7 bzw. 6 veränderbar ist um die erfindungsgemäße Vorrichtung auf unterschiedliche charakteristische Substratdimensionen anzupassen.
Derartigen Gestaltungsmöglichkeiten sind dem Fachmann an sich bekannt. Beispielsweise können mehrere Trennwände teleskopartig aneinander angeordnet sein, so daß sie durch Ausziehen verlänger- oder verkürzbar sind.
Die Abstände d1, d2, d3 und b sind bevorzugt so gewählt, daß die Abstände zwischen Substrat und den Wänden möglichst gleich sind, um eine möglichst gleichmäßige Umströmung des Substrats in der Inertatmosphäre zu gewährleisten. Die dadurch gebildete Querschnittsfläche kann rund, oval, ellipsoid, viereckig, trapezförmig, rechteckig, quadratisch oder unregelmäßig geformt sein. Einfachheitshalber wird die Querschnittsfläche bevorzugt viereckig und besonders bevorzugt rechteckig oder quadratisch gewählt.
Eingang 13 und Ausgang 14 können einfachheitshalber lediglich als Öffnungen in der vorderen 2 oder hinteren 3, oder gegebenenfalls auch in einer seitlichen 4 oder 5, Abdeckung bestehen. Selbstverständlich können Eingang 13 und Ausgang 14 auch in der oberen 6 oder unteren Abdeckung 7 angebracht sein.
In einer bevorzugten Ausführungsform werden Eingang 13 und/oder Ausgang 14 verlängert ausgeführt, so daß das Substrat eine Strecke 15 mit der Länge f1 durch den Eingang 13 und/oder eine Strecke 16 mit der Länge f2 durch den Ausgang 14 gefördert wird. Diese Strecken f1 und/oder f2 können beispielsweise das 0- bis 10-fache der Parameter d1 oder d2, je nachdem, welcher dieser beiden Parameter der größere ist, betragen, bevorzugt das 0- bis 5-fache, besonders bevorzugt das 0- bis 2-fache, ganz besonders bevorzugt das 0,5- bis 2-fache und insbesondere das 1- bis 2-fache (1).
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform werden Eingang 13 und/oder Ausgang 14 so ausgeführt, so daß das Substrat möglichst eng umschlossen wird. Dies kann beispielsweise so erreicht werden, daß die Öffnungen von Eingang und/oder Ausgang möglichst nah an die Dimensionen des Substrats heranreichen und nicht, wie oben gefordert, ein Vielfaches des Substratquerschnittes bilden. Sind Ein- und/oder Ausgang verlängert ausgeführt, so kann sich die Querschnittsfläche der verlängerten Ausführung in Richtung Eingang bzw. Ausgang verjüngen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform werden Eingang 13 und/oder Ausgang 14 mit Vorrichtungen versehen, die ein Ausfließen des in der Vorrichtung enthaltenen Inertgases aus Eingang bzw. Ausgang verringern. Da das Substrat am Eingang in der Regel mit einer ungehärteten, also klebrigen Beschichtungsmasse überzogen ist, sollten derartige Vorrichtungen am Eingang das Substrat nicht berühren.
Beispiele für geeignete Vorrichtungen sind Blenden, Bürsten, Vorhänge, Vorhangsstreifen, feinmaschige Netze, Federn, Türen, Schiebetüren oder Schleusen. Von diesen können, falls gewünscht, auch mehrere hintereinandergeschaltet werden. Geeignet sind auch Vor- und Nachfluter an den Ein- und/oder Ausgängen. Bei Vor- bzw. Nachflutern handelt es sich um Inertgas enthaltende Beckenmit dem Zweck, Luftwirbelungszonen von der Bestrahlungszone zu trennen. Dazu kann das Inertgasbecken von der Belichtungszone ausgehend sowohl in die Höhe als auch beidseitig in die Breite erweitert werden. Die Ausmaße der Vorfluter sind in erster Linie abhängig von Ein- und Austauchgeschwindigkeit und von der Geometrie des Substrats.
Sind sowohl Ein- als auch Ausgang mit derartigen Vorrichtungen versehen, so stellt es eine bevorzugte Ausführungsform dar, Ein- und Ausgang gleichzeitig mit diesen Vorrichtungen zu öffnen bzw. zu verschließen. D.h., daß in dem Zeitraum, in dem ein Substrat den Eingang passiert und die dortige Vorrichtung, beispielsweise eine Tür, Schie betür, Blende oder Schleuse, geöffnet ist, gleichzeitig ein gehärtetes Substrat den Ausgang passiert und die dort befindliche Vorrichtung ebenfalls geöffnet ist.
Ist die erfindungsgemäße Vorrichtung jedoch an einem zugigen Standort aufgestellt, so kann es bevorzugt sein, Ein- und Ausgang wechselseitig zu verschließen, da so ein Durchzug durch die erfindungsgemäße Vorrichtung vermieden werden kann.
Ein- und/oder Ausgang können in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform auch mit Vorrichtungen versehen sein, die Turbulenzen oder Strömungen vermindern. Dabei kann es sich beispielsweise um längs der Förderrichtung angeordnete Leitbleche 17 oder -gitter, mehrere hintereinandergeschaltete feinmaschige Netze oder quer zur Förderrichtung angeordnete Leitbleche 18 handeln, die bevorzugt möglichst nah dem Substratquerschnitt angepaßt sind (5 bis 8).
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung bei Verwendung eines Inertgases, das leichter als Luft ist, sind Eingang 13 und/oder Ausgang 14 der erfindungsgemäßen Vorrichtung in der unteren Hälfte der Vorrichtung, bezogen auf die Höhe h der Vorrichtung, angebracht, besonders bevorzugt im unteren Drittel und ganz besonders bevorzugt weitestmöglich unten oder in der unteren Abdeckung 7 (1).
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung bei Verwendung eines Inertgases, das schwerer als Luft ist, sind Eingang 13 und/oder Ausgang 14 der erfindungsgemäßen Vorrichtung in der oberen Hälfte der Vorrichtung, bezogen auf die Höhe h der Vorrichtung, angebracht, besonders bevorzugt im oberen Drittel und ganz besonders bevorzugt weitestmöglich oben oder in der oberen Abdeckung 6 (9).
Der Fördermechanismus 12 dient dazu, das Substrat S durch die Vorrichtung zu fördern. Derartige Fördermechanismen sind an sich bekannt und nicht erfindungswesentlich. Der Fördermechanismus kann durch die Vorrichtung hindurch oberhalb, unterhalb oder seitlich des Substrats angeordnet sein. In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Substrat durch einen einseitigen oder beidseitigen seitlich angeordneten Fördermechanismus durch die Vorrichtung bewegt. Dies hat den Vorteil, daß kein Abrieb aus dem Fördermechanismus auf das gegebenenfalls noch ungehärtete Substrat fällt.
Die Förderung des Substrats kann beispielsweise an Fließbändern, Ketten, Seilen oder Schienen erfolgen. Falls gewünscht, kann sich das Substrat auch innerhalb der erfindungsgemäßen Vorrichtung drehen, dies ist jedoch erfindungsgemäß weniger bevorzugt.
Werden andere als dreidimensionale Objekte durch die erfindungsgemäße Vorrichtung gefördert, beispielsweise Fasern, Folien oder Bodenbelege, so kann die Fördervorrichtung 12 aus Walzen und/oder Rollen bestehen, über die das Substrat gefördert wird.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung enthält mindestens eine Strahlungsquelle 10.
Die Strahlungshärtung kann mit Elektronenstrahlen, Röntgen- oder Gammastrahlen, NIR-, IR- und/oder UV-Strahlung oder sichtbarem Licht erfolgen. Es ist ein Vorteil der erfindungsgemäßen Härtung unter Inertgasatmosphäre, daß die Strahlungshärtung mit einer breiten Vielfalt von Strahlungsquellen auch niedriger Intensität erfolgen kann.
Erfindungsgemäß verwendbare Strahlungsquellen sind solche, die energiereiche Strahlung abzugeben vermögen. Energiereiche Strahlung ist dabei solche elektromagnetische Strahlung im spektralen NIR-, VIS- und/oder UV-Bereich und/oder Elektronenstrahlung.
Mit NIR-Strahlung ist hier elektromagnetische Strahlung im Wellenlängenbereich von 760 nm bis 2,5 μm, bevorzugt von 900 bis 1500 nm bezeichnet.
UV-Strahlung oder Tageslicht umfaßt Licht im Wellenlängenbereich von λ = 200 bis 760 nm, besonders bevorzugt von λ = 200 bis 500 nm und ganz besonders bevorzugt λ = 250 bis 430 nm.
Die üblicherweise zur Härtung von Beschichtungsmasse ausreichende Strahlungsdosis bei UV-Härtung liegt im Bereich von 80 bis 5000 mJ/cm².
Unter Elektronenstrahlung wird Bestrahlung mit energiereichen Elektronen (150 bis 300 keV) verstanden.
Erfindungsgemäß bevorzugt sind NIR und/oder UV-Strahlung und besonders bevorzugt Strahlung mit Wellenlängen unter 500 nm. Ganz besonders bevorzugt ist Strahlung mit einer Wellenlänge unter 500 nm, die in einer Belichtungszeit von 10 Sekunden eine Belichtungsdosis auf dem Substrat von mehr als 100 mJ/cm² der Substratoberfläche ergeben.
In Betracht kommen Lampen, die ein Linienspektrum aufweisen, daß heißt nur bei bestimmten Wellenlängen abstrahlen, z. B. Leuchtdioden oder Laser.
In Betracht kommen ebenfalls Lampen mit Breitbandspektrum, daß heißt, einer Verteilung des emittierten Lichts über einen Wellenlängenbereich. Intensitätsmaxima liegen dabei vorzugsweise im Bereich unterhalb 430 nm.
Als Strahlungsquellen für die Strahlungshärtung geeignet sind z.B. Quecksilber-Niederdruckstrahler, -Mitteldruckstrahler mit Hochdruckstrahler sowie Leuchtstoffröhren, Impulsstrahler, Metallhalogenidstrahler, Elektronenblitzeinrichtungen, wodurch eine Strahlungshärtung ohne Photoinitiator möglich ist, oder Excimerstrahler. Quecksilberstrahler können mit Gallium oder Eisen dotiert sein.
Die Strahlungshärtung beim erfindungsgemäßen Verfahren kann auch mit Tageslicht erfolgen oder mit Lampen, welche als Tageslichtersatz dienen. Diese Lampen strahlen im sichtbaren Bereich oberhalb 400 nm ab und haben im Vergleich zu UV-Lampen nur geringe oder keine UV-Lichtanteile. Genannt seien z.B. Glühlampen, Halogenlampen, Xenonlampen.
Ebenso geeignet sind gepulste Lampen z.B. Fotoblitzlampen oder Hochleistungsblitzlampen (Fa. VISIT). Ein besonderer Vorteil des Verfahrens ist die Einsetzbarkeit von Lampen mit niedrigem Energiebedarf und niedrigem UV-Anteil, z.B. von 500 Watt Halogen-Lampen, wie sie zu allgemeinen Beleuchtungszwecken eingesetzt werden. Dadurch kann sowohl auf eine Hochspannungseinheit zur Stromversorgung (bei Quecksilberdampflampen) sowie gegebenenfalls auf Lichtschutzmaßnahmen verzichtet werden. Auch besteht mit Halogenlampen auch an Luft keine Gefährdung durch Ozonentwicklung wie bei kurzwellig abstrahlenden UV-Lampen. Dadurch wird die Strahlungshärtung mit transportablen Bestrahlungsgeräten erleichtert und Anwendungen „vor Ort", also unabhängig von feststehenden industriellen Härtungsanlagen sind möglich.
Es können beliebig viele Strahlungsquellen für die Härtung eingesetzt werden, die jeweils gleich oder voneinander verschieden sein können.
Gegebenenfalls ist auch eine zur Substratgeometrie und zur Fördergeschwindigkeit angepasste Strahlungsquellenanordnung möglich, um gezielt bestimmte Flächen intensiver zu belichten.
Um schwer zugängliche Bereiche besonders von dreidimensionalen Substraten zu belichten ist es denkbar, daß zumindest ein Teil der Strahlungsquellen und/oder zumindest ein Teil von vorhandenen Reflektoren beweglich ausgeführt ist, beispielsweise an Roboterarmen, so daß auch beispielsweise innerhalb von Substraten liegende Schattenbereiche belichtet werden können.
Es kann auch sinnvoll sein, im Verlauf des Durchganges durch die erfindungsgemäße Vorrichtung das Substrat zunächst mit NIR-Strahlung zu behandeln und anschließend mit UV-Strahlung.
Die Dauer der Bestrahlung hängt vom gewünschten Härtungsgrad der Beschichtung oder des Formkörpers ab. Der Härtungsgrad läßt sich im einfachsten Fall an der Entklebung oder an der Kratzfestigkeit z.B. gegenüber dem Fingernagel oder gegenüber anderen Gegenständen wie Bleistift-, Metall- oder Kunststoffspitzen bestimmen. Ebenso sind im Lackbereich übliche Beständigkeitsprüfungen gegenüber Chemikalien, z.B. Lösemittel, Tinten etc. geeignet. Ohne Beschädigung der Lackflächen sind vor allem spektroskopische Methoden, insbesondere die Raman- und Infrarotspektroskopie, oder Messungen der dielektrischen oder akustischen Eigenschaften usw. geeignet.
Da die Strahlungsquellen in der Regel ein starke Abwärme liefern, die für temperaturmpfindliche Substrate schädigend wirken kann, kann es sinnvoll sein, die Strahlungsquellen nicht vollständig innerhalb des Innenraums der erfindungsgemäßen Vorrichtung anzubringen, sondern die Strahlungsquellen so anzubringen; daß Kühlvorrichtungen der Strahlungsquellen außerhalb der erfindungsgemäßen Vorrichtung angebracht sind und die Strahlungsquellen in die erfindungsgemäße Vorrichtung hineinleuchten.
Dies kann beispielsweise dadurch erzielt werden, daß die Strahlungsquellen in die obere 6 oder untere Abdeckung 7 und/oder in die seitlichen Abdeckungen 4 und/oder 5 eingelassen sind und sich die Gehäuse und/oder Kühlaggregate außerhalb der erfindungsgemäßen Vorrichtung befinden.
In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung sind die Strahlungsquellen vollständig innerhalb der erfindungsgemäßen Vorrichtung angebracht, so daß die Abwärme für eine gegebenenfalls erforderliche Trocknung der Beschichtungsmasse auf dem Substrat genutzt werden kann (siehe unten).
Weiterhin können zur Erhöhung der Ausnutzung der energiereichen Strahlung ein oder mehrere Reflektoren in der erfindungsgemäßen Vorrichtung angebracht sein, beispielsweise Spiegel, Aluminium- oder sonstige Metallfolien oder blanke Metalloberflächen. In einer bevorzugten Ausführungsform können die Oberflächen der Wände oder Abdeckungen 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 und/oder 9 selber als Reflektoren ausgeführt sein.
Die mindestens eine Strahlungsquelle 10 kann in der erfindungsgemäßen Vorrichtung bezogen auf die gesamte Weglänge der Fördervorrichtung durch die erfindungsgemäße Vorrichtung bevorzugt im Bereich von 25% der gesamten Weglänge bis zu 80 der gesamten Weglänge positioniert sein, besonders bevorzugt im Bereich von 33% bis zu 75% der gesamten Weglänge, ganz besonders bevorzugt im Bereich von 40 bis zu 75% und insbesondere im Bereich von 50 % bis zu 75 % der gesamten Weglänge.
Diese Angaben beziehen sich dabei auf die Weglänge der Fördervorrichtung durch die erfindungsgemäße Vorrichtung, d.h. am Eingang beträgt diese Weglänge 0 %, am Ausgang 100 % und in der Mitte 50 % der gesamten Weglänge.
Die mindestens eine Strahlungsquelle kann auch über einen breiten Bereich verteilt sein, so daß eine Zone entsteht, innerhalb der bestrahlt wird.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform befindet sich mindestens eine Strahlungsquelle 10 vor der Gaszuführungsvorrichtung 11, betrachtet in Förderrichtung der Fördervorrichtung 12, ganz besonders bevorzugt befindet sich dabei mindestens eine Strahlungsquelle 10 an den seitlichen Abdeckungen 4 und/oder 5 und/oder an den Trennwänden 8 und/oder 9 (10).
Dies bewirkt, daß die Strömung des Inertgases zumindest zwischen dem Eingang 13 und der Gaszuführungsvorrichtung 11 bevorzugt im Gegenstrom zur Förderrichtung der Fördereinrichtung 12 verläuft.
Das Inertgas kann prinzipiell an beliebiger Stelle durch mindestens eine Gaszuführungsvorrichtung 11 in die erfindungsgemäße Vorrichtung eindosiert werden.
Der Strom des Inertgases kann sich prinzipiell im Gleich- oder im Gegenstrom bezogen auf die Förderrichtung der Fördereinrichtung 12 bewegen, bevorzugt wird das Inertgas so eindosiert, daß sich der Strom des Inertgases zwischen Eingang 13 und der Strecke, an der die Strahlungshärtung des Substrats erfolgt, im Gegenstrom zur Förderrichtung bewegt.
Bevorzugt wird das Inertgas im Bereich um und/oder nach der letzten Strahlungsquelle eindosiert, besonders bevorzugt innerhalb eines Viertels der gesamten Weglänge der Fördervorrichtung durch die erfindungsgemäße Vorrichtung vor und/oder hinter der Zone, innerhalb der bestrahlt wird, ganz besonders bevorzugt im Bereich von bis zu 15% der gesamten Weglänge vor und bis zu 25% hinter der Zone, in der bestrahlt wird und insbesondere im Bereich von bis zu 5% der gesamten Weglänge vor und bis zu 15% hinter der Zone, innerhalb der bestrahlt wird.
Mit der Gaszuführungsvorrichtung 11 kann ein Gas oder Gasgemisch in den Innenraum geführt oder dort gebildet werden. Letzteres ist beispielsweise von Interesse, wenn das Inertgas in fester, beispielsweise Trockeneis, oder flüssiger Form, beispielsweise als Kondensat oder unter Druck, in die erfindungsgemäße Vorrichtung gegeben wird und dann dort sublimiert oder verdampft.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das Inertgas strömungs- und verwirbelungsarm in die erfindungsgemäße Vorrichtung geleitet, beispielsweise durch Strömungsvergleichmäßiger oder Strömungsgleichrichter, wie z.B. Lochbleche, Siebe, Sintermetall, Gitter, Fritten, Schüttungen, Waben- oder Rohrstrukturen, bevorzugt Lochbleche oder Gitter. Durch solche Strömungsvergleichmäßiger oder Strömungsgleichrichter werden eine schräge Anströmung oder ein Drall verringert.
Die Zugabemenge des Inertgases wird erfindungsgemäß so angepaßt, daß man die Verluste an Inertgas durch eventuelle Lecks oder durch den Eingang und/oder Ausgang ausgleicht. Es wird selbstverständlich angestrebt, den Verbrauch an Inertgas so gering wie möglich zu halten. In der Regel beträgt mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Zudosierung von Inertgas bei Ausgleich des Verlustes an Inertgas zusätzlich dem über das Fördergut verdrängte und ausgeschöpfte Inertgasvolumen nicht mehr als das zweifache des Innenvolumens der erfindungsgemäßen Vorrichtung pro Stunde, besonders bevorzugt nicht mehr als das einfache des Innenvolumens, ganz besonders bevorzugt nicht mehr als das 0,5-fache und insbesondere nicht mehr als das 0,25-fache des Innenvolumens der erfindungsgemäßen Vorrichtung pro Stunde.
In einer bevorzugten Ausführungfsorm der vorliegenden Erfindung bei Einsatz eines Inertgases, das leichter als Luft ist, wird das Inertgas über eine Gaszuführungsvorrichtung 11 im oberen Drittel der erfindungsgemäßen Vorrichtung, bezogen auf deren Höhe h, zugeführt, besonders bevorzugt im oberen Viertel und ganz besonders bevorzugt in der oberen Abdeckung 6.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bei Einsatz eines Inertgases, das leichter als Luft ist, wird das Inertgas vor, während oder nach der Zudosierung über eine Gaszuführungsvorrichtung 11 erwärmt, beispielsweise auf eine Temperatur, die mindestens der Temperatur der Schutzgasatmosphäre entspricht, besonders bevorzugt auf eine Temperatur, die mindestens 10 °C oberhalb der Temperatur der Schutzgasatmosphäre liegt und ganz besonders bevorzugt auf eine Temperatur, die mindestens 20 °C oberhalb der Temperatur der Schutzgasatmosphäre liegt.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bei Einsatz eines Inertgases, das schwerer als Luft ist, wird das Inertgas über eine Gaszuführungsvorrichtung 11 im unteren Drittel der erfindungsgemäßen Vorrichtung, bezogen auf dessen Höhe h, zugeführt, besonders bevorzugt im unteren Viertel und ganz besonders bevorzugt in der unteren Abdeckung 7.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bei Einsatz eines Inertgases, das schwerer als Luft ist, wird das Inertgas vor, während oder nach der Zudosierung über eine Gaszuführungsvorrichtung 11 gekühlt, beispielsweise auf eine Temperatur, die unterhalb der Temperatur der Schutzgasatmosphäre liegt, besonders bevorzugt auf eine Temperatur, die mindestens 10 °C unterhalb der Temperatur der Schutzgasatmosphäre liegt und ganz besonders bevorzugt auf eine Temperatur, die mindestens 20 °C unterhalb der Temperatur der Schutzgasatmosphäre liegt.
Es stellt eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dar, in der erfindungsgemäßen Vorrichtung Stickstoff und Kohlendioxid gleichzeitig als Inertgase zu verwenden, wobei Stickstoff über eine Gaszuführungsvorrichtung 11 im oberen Drittel der erfindungsgemäßen Vorrichtung, bezogen auf deren Höhe h, zugeführt, besonders bevorzugt im oberen Viertel und ganz besonders bevorzugt in der oberen Abdeckung 6 und Kohlendioxid über eine Gaszuführungsvorrichtung 11 im unteren Drittel der erfindungsgemäßen Vorrichtung, bezogen auf dessen Höhe h, zugeführt, besonders bevorzugt im unteren Viertel und ganz besonders bevorzugt in der unteren Abdeckung 7 zugeführt wird. In einer weiteren Ausgestaltung dieser Ausführungsform kann der Stickstoff wie oben beschrieben erwärmt und/oder das Kohlendioxid wie oben beschrieben gekühlt zudosiert werden. Dadurch kann innerhalb der erfindungsgemäßen Vorrichtung durch eine Überschichtung ein Dichtegradient der Inertgase erzielt werden.
Die seitlichen Abdeckungen 2, 3, 4 und/oder 5, sowie die oberen und unteren Abdeckungen 6 und/oder 7 sind in einer bevorzugten Ausführungsform thermostatiert oder isoliert ausgeführt, um einen Temperaturausgleich zwischen der erfindungsgemäßen Vorrichtung und der Umgebung so niedrig wie möglich zu halten. Durch einen Temperaturausgleich über die Außenwände könnten innerhalb der Vorrichtung unerwünschte Konvektionsströme auftreten.
Selbstverständlich kann die erfindungsgemäße Vorrichtung ein oder mehrere Mannlöcher oder Zugänge aufweisen, durch die der Innenraum zugängig ist, um beispielsweise Trennwände zu verschieben, die Abstände d1 und/oder d2 zu verändern oder Lampen auszutauschen. Vor Einstieg in die Vorrichtung sollte aus Arbeitssicherheitsgründen unbedingt das Inertgas aus dem Innenraum entfernt werden sowie die Strahlungsquellen abgeschaltet werden.
Applikation, Filmbildung, Abdunsten von Verdünnungsmitteln und/oder thermische Vorreaktionen der Beschichtungsmasse erfolgt üblicherweise außerhalb der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Dabei spielt es erfindungsgemäß in der Regel keine Rolle, in welchem zeitlichen oder räumlichen Abstand von der erfindungsgemäßen Vorrichtung oder auf welche Weise die Applikation erfolgt.
Die Applikation kann beispielsweise durch Spritzen, Spachteln, Rakeln, Bürsten, Rollen, Walzen, Gießen, Laminieren, Tauchen, Fluten, Streichen etc. auf das Substrat aufgebracht werden. Die Beschichtungsstärke liegt in der Regel in einem Bereich von etwa 3 bis 1000 g/m² und vorzugsweise 5 bis 200 g/m².
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das mit einer Beschichtungsmasse beschichtete Substrat zumindest teilweise innerhalb der erfindungsgemäßen Vorrichtung getrocknet, d.h. es werden innerhalb der Vorrichtung leichtflüchtige Bestandteile der Beschichtungsmasse größtenteils entfernt. Bei derartigen leichtflüchtigen Bestandteilen kann es sich beispielsweise um in der Beschich tungsmasse enthaltene Lösungsmittel handeln. Dies können beispielsweise Ester, wie z.B. Butylacetat oder Ethylacetat, aromatische oder (cyclo)aliphatische Kohlenwasserstoffe, wie z.B. Xylol, Toluol oder Heptan, Ketone, wie z.B. Aceton, iso-Butylmethylketon, Methylethylketon oder Cyclohexanon, Alkohole wie z.B. Ethanol, Isopropanol, Mono- oder niedere Oligoethylen- oder -propylenglykole, ein- oder zweifach veretherte Ethylen- oder Propylenglykolether, Glykoletheracetate, wie z.B. Methoxypropylacetat, cyclische Ether wie Tetrahydrofuran, Carbonsäureamide wie Dimethylformamid oder N-Methylpyrrolidon und/oder Wasser sein. Die Verdunstung und/oder Verdampfung von Lösungsmitteln im Trocknungsschritt innerhalb der erfindungsgemäßen Vorrichtung hat den Vorteil, daß die gasförmigen Lösungsmittel innerhalb der staubfreien Vorrichtung zur Inertatmosphäre beitragen, was den Inertgasverbrauch verringert, und zusätzlich während der Härtung einen Weichmacher-Effekt auf die Beschichtung ausübt, wodurch diese flexibler wird. Daher ist es erfindungsgemäß von Vorteil, wenn die in der erfindungsgemäßen Vorrichtung befindliche Inertgasatmosphäre zu mindestens 2,5 Vol%, bevorzugt zu mindestens 5, besonders bevorzugt zu mindestens 7,5 und ganz besonders bevorzugt zu mindestens 10 Vol% einen Anteil an einem oder mehreren Lösungsmitteln aufweist.
In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform weist die erfindungsgemäße Vorrichtung zusätzlich eine Kondensationsmöglichkeit 19 (11) auf, in der die in der Inertgasatmosphäre innerhalb der erfindungsgemäßen Vorrichtung befindlichen Lösungsmittel auskondensiert werden können. Derartige Kondensationsmöglichkeiten befinden sich bevorzugt am Ein- und/oder Ausgang der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Bei diesen kann es sich beispielsweise um innerhalb der Vorrichtung liegende Platten- oder Rohrbündelwärmetauscher, Kühlwendeln oder Kühlfinger handeln, die entweder mit einem externen Kühlmedium betrieben werden, oder bevorzugt, im Fall von Trockeneis als Quelle für CO₂ als Inertgas innerhalb der Vorrichtung, mit Trockeneis betrieben werden, wodurch gleichzeitig Inertgas innerhalb der Vorrichtung generiert wird und das Lösungsmittel wiedergewonnen werden kann. Das Kondensat wird dann gesammelt und außerhalb der Vorrichtung gefördert, beispielsweise durch einen Heber, Ausfluß oder Auslauf, gegebenenfalls mit einem Syphon. Durch ein solches Kondensieren und gegebenenfalls Wiederverwenden des Lösungsmittels werden die Emissionen sowie der Verbrauch an Lösungsmittel deutlich verringert.
Zum Trocknen der Beschichtungsmasse auf den beschichteten Substraten innerhalb der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird die Inertgasatmosphäre und/oder die Beschichtungsmasse über einen Zeitraum von mindestens 1 Minute, bevorzugt mindestens 2 min, besonders bevorzugt mindestens 3 min und ganz besonders bevorzugt mindestens 5 min auf eine Temperatur von mindestens 50 °C, bevorzugt mindestens 60 °C, besonders bevorzugt mindestens 70 °C und ganz besonders bevorzugt mindestens 80 °C erwärmt.
Die Wärme für die Trocknung kann dabei beispielsweise durch Ausnutzung der Abwärme der mindestens einen Strahlungsquelle 10 oder über mindestens eine zusätzliche Heizvorrichtung 20 eingebracht werden, die sich zwischen Eingang und Bestrahlung der beschichteten Substrate befindet. Derartige Heizvorrichtungen 13 sind dem Fachmann an sich bekannt, bevorzugt handelt es sich um IR- und/oder NIR-Strahler, die die Beschichtungsmasse erwärmen. Mit NIR-Strahlung ist hier elektromagnetische Strahlung im Wellenlängenbereich von 760 nm bis 2,5 μm, bevorzugt von 900 bis 1500 nm bezeichnet, mit IR-Strahlung der Wellenlängenbereich von 25 – 1000 μm (fernes IR) und bevorzugt 2,5 – 25 μm (mittleres IR). Bevorzugt wird zum Trocknen Strahlung mit einer Wellenlänge von 1 bis 5 μm eingesetzt.
Die Verweilzeit innerhalb der Vorrichtung ist abhängig davon, ob innerhalb der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine zusätzliche Trocknung erfolgen soll oder nicht. Üblicherweise beträgt die Verweilzeit ohne Trocknung innerhalb der erfindungsgemäßen Vorrichtung, also vom Passieren des Substrats durch den Eingang bis zum Passieren des Ausgangs, mindestens eine Minute, bevorzugt mindestens 2 min, besonders bevorzugt mindestens 3 min, ganz besonders bevorzugt mindestens 4 min und insbesondere mindestens 5 min. Die Verweilzeit ohne Trocknung innerhalb der erfindungsgemäßen Vorrichtung überschreitet in der Regel nicht 15 min, bevorzugt beträgt sie nicht mehr als 12 min, besonders bevorzugt nicht mehr als 10 min, ganz besonders bevorzugt nicht mehr als 9 min und insbesondere nicht mehr als 7 min. Eine höhere Verweilzeit hat zwar in der Regel keinen nachteiligen Effekt auf die Härtung der Beschichtungsmasse, hat jedoch auch keinen positiven Effekt und führt so zu unnötig großen Vorrichtungen.
Enthält die erfindungsgemäßen Vorrichtung noch eine zusätzliche Trocknung, so muß selbstverständlich die Zeit für die Trocknung noch zur angegebenen Verweilzeit addiert werden.
Die Länge der Fördererinrichtung 12 durch die erfindungsgemäße Vorrichtung und die Geschwindigkeit der Förderung des Substrats wird entsprechend an diese Verweilzeit angepaßt. Die Verweilzeit des Substrats in der Vorrichtung hängt beispielsweise vom Substrat, sowie dessen Größe, Gewicht und der Komplexität seiner Struktur, sowie Reaktivität, Art (beispielsweise Pigmentierung), Menge, Dicke und Fläche der zu härtenden Beschichtungsmasse bzw. des diese enthaltenden Lacks auf dem Substrat ab.
Die Fördergeschwindigkeit von dreidimensionalen Objekten durch die erfindungsgemäße Vorrichtung kann beispielsweise 0,5 bis 10 m/min, bevorzugt 1 – 10 m/min, besonders bevorzugt 2 – 8 m/min, ganz besonders bevorzugt 3 – 7 und insbesondere um 5 m/min betragen. Objekte mit gasschöpfenden Teilen, wie Verkleidungsteile oder Gehäuse für Fahrzeuge oder Maschinen, werden ähnlich schnell befördert, erfordern aber zusätzliche Maßnahmen zur Verminderung des Sauerstoffeintrags, insbesondere durch verlängerte Wegstrecken.
Dreidimensionale Objekte sind dabei solche, deren Beschichtung mit einer Beschichtungsmasse nicht durch direkte Bestrahlung aus genau einer Strahlungsquelle zumindest theoretisch gehärtet werden könnte.
Für Bahnenware, wie beispielsweise Folien oder Bodenbelag, kann die Fördergeschwindigkeit bis über 100m/min und für die Fasern bis über 1000 m/min betragen. In diesen Fällen kann die Fördereinrichtung 12 beispielsweise Walzen und/oder Rollen umfassen.
Es kann sinnvoll sein, innerhalb der Vorrichtung zwei oder mehr parallele Fördervorrichtungen vorzusehen, die die Substrate durch jeweils einen gemeinsamen Ein- und Ausgang fördern aber innerhalb der Vorrichtung voneinander getrennte Strecken durchlaufen. Dies hat den Vorteil, daß die Anzahl der Ein- und Ausgänge, über die das meisten Inertgas verloren geht, so gering wie möglich gehalten wird.
Um die Verluste an Inertgas zu vermeiden, sollte die erfindungsgemäße Vorrichtung an einem zugfreien Standort aufgestellt werden, da bereits durch eine leichte Strömung, die die Vorrichtung umspült, Inertgas aus der erfindungsgemäßen Vorrichtung gesogen werden kann. Selbstverständlich ist jedoch aus Sicherheitsgründen auf eine ausreichende Belüftung des Standortes der Vorrichtung zu achten, um eine Inertisierung der Umgebung, die das Bedienungspersonal gefährden könnte, zu vermeiden.
Zur Minimierung des Inertgasbedarfs in der erfindungsgemäßen Vorrichtung können Luftströmungen, die über Luftaustausch an Applikations- und Trocknungseinrichtungen vorhanden sind, reduziert werden, indem man entsprechend Abstand zu diesen Applikations- und Trocknungseinrichtungen hält oder diese Luftströmungen mit beispielsweise Abschirmwänden umleitet oder bricht.
Strahlungshärtbare Beschichtungsmassen enthalten strahlungshärtbare Verbindungen als Bindemittel. Dies sind Verbindungen mit radikalisch oder kationisch polymerisierbaren ethylenisch ungesättigten Gruppen. Vorzugsweise enthält die strahlungshärtbare Masse 0,001 bis 12, besonders bevorzugt 0,1 bis 8 und ganz besonders bevorzugt 0,5 bis 7 Mol, strahlungshärtbare ethylenisch ungesättigte Gruppen auf 1000 g strahlungshärtbare Verbindungen.
Als strahlungshärtbare Verbindungen kommen z. B. (Meth)acrylverbindungen, Vinylether, Vinylamide, ungesättigte Polyester z.B. auf Basis von Maleinsäure oder Fumarsäure gegebenenfalls mit Styrol als Reaktiwerdünner oder Maleinimid/Vinylether-Systemen in Betracht.
Bevorzugt sind (Meth)acrylatverbindungen wie Polyester(meth)acrylate, Polyether(meth)acrylate, Urethan(meth)acrylate, Epoxi(meth)acreylate, Carbonat(meth)acrylate, Silikon(meth)acrylate, acrylierte Polyacrylate.
Vorzugsweise handelt es sich bei mindestens 40 Mol-%, besonders bevorzugt bei mindestens 60 % der strahlungshärtbaren ethylenisch ungesättigten Gruppen um (Meth)acrylgruppen.
Die strahlungshärtbaren Verbindungen können weitere reaktive Gruppen, z.B. Melamin-, Isocyanat-, Epoxid-, Anhydrid-, Alkohol-, Carbonsäuregruppen für eine zusätzliche thermische Härtung, z. B. durch chemische Reaktion von Alkohol-, Carbonsäure-, Amin-, Epoxid-, Anhydrid-, Isocyanat- oder Melamingruppen, enthalten (dual cure).
Die strahlungshärtbaren Verbindungen können z.B. als Lösung, z.B. in einem organischen Lösungsmittel oder Wasser, als wäßrige Dispersion, als Pulver vorliegen.
Bevorzugt sind die strahlungshärtbaren Verbindungen und somit auch die strahlungshärtbaren Massen bei Raumtemperatur fließfähig. Die strahlungshärtbaren Massen enthalten vorzugsweise weniger als 20 Gew.-%, insbesondere weniger als 10 Gew.-% organische Lösemittel und/oder Wasser. Bevorzugt sind sie lösungsmittelfrei und wasserfrei (sog. 100 % Systeme). In diesem Fall kann bevorzugt auf einen Trocknungsschritt verzichtet werden.
Die strahlungshärtbaren Massen können neben den strahlungshärtbaren Verbindungen als Bindemittel weitere Bestandteile enthalten. In Betracht kommen z.B. Pigmente, Verlaufsmittel, Farbstoffe, Stabilisatoren etc.
Für die Härtung mit UV-Licht werden im allgemeinen Photoinitiatoren verwendet.
Als Photoinitiatoren können dem Fachmann bekannte Photoinitiatoren verwendet werden, z.B. solche in "Advances in Polymer Science", Volume 14, Springer Berlin 1974 oder in K. K. Dietliker, Chemistry and Technology of UV- and EB-Formulation for Coatings, Inks and Paints, Volume 3; Photoinitiators for Free Radical and Cationic Polymerization, P. K. T. Oldring (Eds), SITA Technology Ltd, London, genannten.
In Betracht kommen beispielsweise Phosphinoxide, Benzophenone, a-Hydroxy-alkylaryl-ketone, Thioxanthone, Anthrachinone, Acetophenone, Benzoine und Benzoinether, Ketale, Imidazole oder Phenylglyoxylsäuren.
Phosphinoxide sind beispielsweise Mono- oder Bisacylphosphinoxide, wie z.B. Irgacure^® 819 (Bis(2,4,6-Trimethylbenzoyl)phenylphosphinoxid), wie sie z.B. in EP-A 7 508, EP-A 57 474, DE-A 196 18 720, EP-A 495 751 oder EP-A 615 980 beschrieben sind, beispielsweise 2,4,6-Trimethylbenzoyldiphenylphosphinoxid (Lucirin^® TPO), Ethyl-2,4,6-trimethylbenzoylphenylphosphinat, Bis(2,6-dimethoxybenzoyl)-2,4,4-trimethylpentylphosphinoxid,
Benzophenone sind beispielsweise Benzophenon, 4-Aminobenzophenon, 4,4'-Bis(dimethylamino)benzophenon, 4-Phenylbenzophenon, 4-Chlorbenzophenon, Michlers Keton, o-Methoxybenzophenon, 2,4,6-Trimethylbenzophenon, 4-Methylbenzophenon, 2,4-Dimethylbenzophenon, 4-Isopropylbenzophenon, 2-Chlorbenzophenon, 2,2'-Dichlorbenzophenon, 4-Methoxybenzophenon, 4-Propoxybenzophenon oder 4-Butoxybenzophenon
α-Hydroxy-alkyl-aryl-ketone sind beispielsweise 1-Benzoylcyclohexan-1-ol (1-Hydroxycyclohexyl-phenylketon), 2-Hydroxy-2,2-dimethylacetophenon (2-Hydroxy-2-methyl-1-phenyl-propan-1-on), 1-Hydroxyacetophenon, 1-[4-(2-Hydroxyethoxy)-phenyl]-2-hydroxy-2-methyl-1-propan-1-on, Polymeres, das 2-Hydroxy-2-methyl-1-(4-isopropen-2-yl-phenyl)-propan-1-on einpolymerisiert enthält (Esacure^® KIP 150)
Xanthone und Thioxanthone sind beispielsweise 10-Thioxanthenon, Thioxanthen-9-on, Xanthen-9-on, 2,4-Dimethylthioxanthon, 2,4-Diethylthioxanthon, 2,4-Di-isopropylthioxanthon, 2,4-Dichlorthioxanthon, Chloroxanthenon, Anthrachinone sind beispielsweise β-Methylanthrachinon, tert-Butylanthrachinon, Anthrachinoncarbonylsäureester, Benz[de]anthracen-7-on, Benz[a]anthracen-7,12-dion, 2-Methylanthrachinon, 2-Ethylanthrachinon, 2-tert-Butylanthrachinon, 1-Chloranthrachinon, 2-Amylanthrachinon
Acetophenone sind beispielsweise Acetophenon, Acetonaphthochinon, Valerophenon, Hexanophenon, α-Phenylbutyrophenon, p-Morpholinopropiophenon, Dibenzosuberon, 4-Morpholinobenzophenon, p-Diacetylbenzol, 4'-Methoxyacetophenon, α-Tetralon, 9-Acetylphenanthren, 2-Acetylphenanthren, 3-Acetylphenanthren, 3-Acetylindol, 9-Fluorenon, 1-Indanon, 1,3,4-Triacetylbenzol, 1-Acetonaphthon, 2-Acetonaphthon, 2,2-Dimethoxy-2-phenylacetophenon, 2,2-Diethoxy-2-phenylacetophenon, 1,1-Dichloracetophenon, 1-Hydroxyacetophenon, 2,2-Diethoxyacetophenon, 2-Methyl-1-[4- (methylthio)phenyl]-2-morpholinopropan-1-on, 2,2-Dimethoxy-1,2-diphenylethan-2-on, 2-Benzyl-2-dimethylamino-1-(4-morpholinophenyl)-butan-1-on
Benzoine und Benzoinether sind beispielsweise 4-Morpholinodeoxybenzoin, Benzoin, Benzoin-iso-butylether, Benzoin-tetrahydropyranylether, Benzoin-methylether, Benzoin-ethylether, Benzoin-butylether, Benzoin-iso-propylether, 7-H-Benzoin-methylether, Ketale sind beispielsweise Acetophenondimethylketal, 2,2-Diethoxyacetophenon, Benzilketale, wie Benzildimethylketal,
Phenylglyoxylsäuren wie in DE-A 198 26 712, DE-A 199 13 353 oder WO 98/33761 beschrieben oder sonstige Photoinitiatoren, wie z.B. Benzaldehyd, Methylethylketon, 1-Naphthaldehyd, Triphenylphosphin, Tri-o-Tolylphosphin, 2,3-Butandion oder deren Gemische, wie beispielsweise
2-Hydroxy-2-Methyl-1-phenyl-propan-2-on und 1-Hydroxy-cyclohexyl-phenylketon,
Bis(2,6-dimethoxybenzoyl)-2,4,4-trimethylpentylphosphinoxid und 2-Hydroxy-2-methyl-1-phenyl-propan-1-on
Benzophenon und 1-Hydroxy-cyclohexyl-phenylketon,
Bis(2,6-dimethoxybenzoyl)-2,4,4-trimethylpentylphosphinoxid und 1-Hydroxycyclohexyl-phenylketon,
2,4,6-Trimethylbenzoyldiphenylphosphinoxid und 2-Hydroxy-2-methyl-1-phenyl-propan-1-on,
2,4,6-Trimethylbenzophenon und 4-Methylbenzophenon,
2,4,6-Trimethylbenzophenon und 4-Methylbenzophenon und 2,4,6-Trimethylbenzoyldiphenylphosphinoxid,
Es ist ein Vorteil der Erfindung, daß der Gehalt der Photoinitiatoren in der strahlungshärtbaren Masse gering sein kann.
Vorzugsweise enthalten die strahlungshärtbaren Massen weniger als 10 Gew.-Teile, insbesondere weniger als 4 Gew.-Teile, besonders bevorzugt weniger als 1,5 Gew.-Teile Photoinitiator auf 100 Gew.-Teile strahlungshärtbare Verbindungen.
Ausreichend ist insbesondere eine Menge von 0 Gew.-Teilen bis 1,5 Gew.-Teilen, insbesondere 0,01 bis 1 Gew.-Teil Photoinitiator.
Die strahlungshärtbare Masse kann nach üblichen Verfahren auf das zu beschichtende Substrat aufgebracht werden oder in die entsprechende Form gebracht werden.
Die Strahlungshärtung kann dann erfolgen, sobald das Substrat von dem Schutzgas umgeben ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich zur Herstellung von Beschichtungen auf Substraten und zur Herstellung von Formkörpern.
Geeignete Substrate sind beispielsweise Holz, Papier, Textil, Leder, Vlies, Kunststoffoberflächen, Glas, Keramik, mineralische Baustoffe, wie Zement-Formsteine und Faserzementplatten, oder Metalle oder beschichtete Metalle, bevorzugt Kunststoffe oder Metalle, die beispielsweise auch als Folien vorliegen können.
Kunststoffe sind beispielsweise thermoplastische Polymere, insbesondere Polymethylmethacrylate, Polybutylmethacrylate, Polyethylenterephthalate, Polybutylenterephthalate, Polyvinylidenflouride, Polyvinylchloride, Polyester, Polyolefine, Acrylnitrilethylenpropylendienstyrolcopolymere (A-EPDM), Polyetherimide, Polyetherketone, Polyphenylensulfide, Polyphenylenether oder deren Mischungen.
Weiterhin genannt seien Polyethylen, Polypropylen, Polystyrol, Polybutadien, Polyester, Polyamide, Polyeter, Polycarbonat, Polyvinylacetal, Polyacrylnitril, Polyacetal, Polyvinylalkohol, Polyvinylacetat, Phenolharze, Harnstoffharze, Melaminharze, Alkydharze, Epoxidharze oder Polyurethane, deren Block- oder Pfropfcopolymere und Blends davon.
Bevorzugt als Kunststoffe genannt seien ABS, AES, AMMA, ASA, EP, EPS, EVA, E-VAL, HDPE, LDPE, MABS, MBS, MF, PA, PA6, PA66, PAN, PB, PBT, PBTP, PC, PE, PEC, PEEK, PEI, PEK, PEP, PES, PET, PETP, PF, PI, PIB, PMMA, POM, PP, PPS, PS, PSU, PUR, PVAC, PVAL, PVC, PVDC, PVP, SAN, SB, SMS, UF, UP-Kunststoffe (Kurzzeichen gemäß DIN 7728) und aliphatische Polyketone.
Besonders bevorzugte Kunststoffe als Substrate sind Polyolefine, wie z.B. PP(Polypropylen), das wahlweise isotaktisch, syndiotaktisch oder ataktisch und wahlweise nicht-orientiert oder durch uni- oder bisaxiales Recken orientiert sein kann, SAN (Styrol-Acrylnitril-Copolymere), PC (Polycarbonate), PMMA (Polymethylmethacrylate), PBT (Poly(butylenterephthalat)e), PA (Polyamide), ASA (Acrylnitril-Styrol-Acrylester-Copolymere) und ABS (Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymere), sowie deren physikalische Mischungen (Blends). Besonders bevorzugt sind PP, SAN, ABS, ASA sowie Blends von ABS oder ASA mit PA oder PBT oder PC.
Als Formkörper genannt seien z. B. Verbundwerkstoffe, die z. B. mit strahlungshärtbarer Masse getränkte Fasermaterialien oder Gewebe enthalten, oder Formkörper für die Stereolithographie.

Claims

Vorrichtung 1 zum Durchführen einer Härtung von Beschichtungen auf einem Substrat S unter einer Inertgasatmosphäre, enthaltend – seitliche Abdeckungen 2, 3, 4 und 5, – obere und untere Abdeckungen 6 und 7, wobei 2, 3, 4, 5, 6 und 7 gemeinsam einen Innenraum umschließen, – eine oder mehrere Trennwände 8, die den Innenraum unterteilen, wobei die Trennwände 8 mit der unteren Abdeckung 7 abschließen und einen Abstand d1 zur oberen Abdeckung 6 freilassen, – eine oder mehrere Trennwände 9, die den Innenraum unterteilen, wobei die Trennwände 9 mit der oberen Abdeckung 6 abschließen und einen Abstand d2 zur unteren Abdeckung 7 freilassen, – wobei 8 und 9 mit der jeweils benachbarten Trennwand 9 oder 8 und gegebenenfalls den seitlichen Abdeckungen 2 oder 3 einen unterteilten Innenraum (Kompartiment) bilden, – mindestens eine innerhalb des Innenraums und/oder in den Innenraum hinein strahlende Strahlungsquelle 10, – mindestens eine Gaszuführungsvorrichtung 11, mit der ein Gas oder Gasgemisch in den Innenraum geführt oder dort gebildet werden kann, – mindestens eine Fördervorrichtung 12 für das Substrat S, – Einlaß 13 und – Auslaß 14, wobei – die Trennwände 8 im wesentlichen senkrecht auf die untere Abdeckung 7 stehen, – die Trennwände 9 im wesentlichen senkrecht auf die obere Abdeckung 6 stehen, – die Abstände d1 und d2 sowie die Breite b der Vorrichtung 1 so gewählt sind, daß sie größer sind als die Dimensionen des Substrats S entlang der Förderrichtung der Fördervorrichtung 12 und – durch die Vorrichtungen 2, 3, 8 und 9 mindestens 4 Kompartimente ausgebildet werden.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsfläche, durch die das Substrat durch die einzelnen Kompartimente in der Vorrichtung gefördert wird, mindestens das dreifache der projizierten Querschnittsfläche des Substrats in Förderrichtung betragen.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Kompartimente 4 bis 15 beträgt.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Kompartimente 6 bis 8 beträgt.
Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Inertatmosphäre überwiegend aus Stickstoff und/oder Kohlenstoffdioxid besteht.
Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Inertatmosphäre einen Sauerstoffgehalt unter 3 Vol% aufweist.
Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe h eines Kompartiments mindestens doppelt so groß ist, wie der größere der Abstände d1 oder d2.
Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwände 8 bzw. 9 nicht mehr als 30° aus der Senkrechten mit den Abdeckungen 7 bzw. 6 abweichen.
Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsflächen, wie in Anspruch 2 definert, nicht mehr als sechsmal so groß sind wie die projizierte Querschnittsfläche des Substrats S in Förderrichtung.
Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsquelle 10 eine UV-Wellenlänge λ von 200 nm bis 760 nm umfaßt.
Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsquelle 10 eine NIR und/oder IR-Wellenlänge λ von 760 nm bis 25 μm umfaßt.
Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gaszufuhr über die Gaszuführungsvorrichtung 11 strömungsarm erfolgt.
Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingang 13 über mindestens eine Länge f1 ausgebildet ist, die das 0- bis 10-fache der Parameter d1 oder d2, je nachdem, welcher dieser beiden Parameter der größere ist, beträgt.
Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang 14 über mindestens eine Länge f2 ausgebildet ist, die das 0- bis 10-fache der Parameter d1 oder d2, je nachdem, welcher dieser beiden Parameter der größere ist, beträgt.
Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Eingang 13 und/oder Ausgang 14 mit geeigneten Mitteln gegen Gasabströmung abgedichtet sind.
Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Inertgas schwerer als Luft ist und man das Inertgas über eine Gaszuführungsvorrichtung 11 im unteren Drittel der Vorrichtung 1, bezogen auf deren Höhe h, zuführt.
Vorrichtung gemäß Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß man das Inertgas über eine Gaszuführungsvorrichtung 11 bei einer Temperatur zudosiert, die unterhalb der Temperatur der Schutzgasatmosphäre liegt.
Vorrichtung gemäß Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß Eingang 13 und/oder Ausgang 14 der Vorrichtung in der oberen Hälfte der Vorrichtung, bezogen auf die Höhe h der Vorrichtung, angebracht sind.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Inertgas leichter als Luft ist und man das Inertgas über eine Gaszuführungsvorrichtung 11 im oberen Drittel der Vorrichtung 1, bezogen auf deren Höhe h, zuführt.
Vorrichtung gemäß Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß man das Inertgas über eine Gaszuführungsvorrichtung 11 bei einer Temperatur zudosiert, die oberhalb der Temperatur der Schutzgasatmosphäre liegt.
Vorrichtung gemäß Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß Eingang 13 und/oder Ausgang 14 der Vorrichtung in der unteren Hälfte der Vorrichtung, bezogen auf die Höhe h der Vorrichtung, angebracht sind.
Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die seitlichen Abdeckungen 2, 3, 4 und/oder 5, sowie die oberen und unteren Abdeckungen 6 und/oder 7 thermostatiert oder isoliert ausgeführt sind.
Verfahren zum Durchführen einer Härtung von Beschichtungen auf einem Substrat S unter einer Inertgasatmosphäre, dadurch gekennzeichnet, daß man die Härtung in einer Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche durchführt.
Verfahren gemäß Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur in der Vorrichtung zumindest teilweise 50 °C oder mehr beträgt.
Verwendung einer Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 22 zum Durchführen einer Härtung von Beschichtungsmassen auf einem Substrat S.