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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aushärten von strahlungsinduziert
härtbaren
Lacken, insbesondere UV-Lacken, auf einem Substrat, insbesondere
auf Karosseriebauteilen, nach der im Oberbegriff von Anspruch 1
näher definierten
Art. Außerdem
betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Aushärten von strahlungsinduziert
härtbaren
Lacken nach der im Oberbegriff von Anspruch 14 näher definierten Art.
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Die
DE 102 24 514 A1 beschreibt
ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Aushärten von mittels UV-Strahlung
strahlungsinduziert härtbaren
Lacken, sogenannten UV-Lacken, auf einem Träger, beispielsweise einem Karosseriebauteil.
Neben der eigentlichen Thematik der o.g. Schrift, nämlich der
Inertisierung der Lackoberflächen
während
einer radikalischen Polymerisation zur Härtung nach Aktivierung der
Fotoinitiatoren mittel UV-Strahlung, wird ferner der Eintrag von
Wärme in
den Träger
beschreiben. Dabei soll die Erwärmung
des Trägers
und ggf. des Inertgases die besonders effiziente Härtung des Lackes
bewirken.
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Der
entscheidende Nachteil der o.g.
DE 102 24 514 A1 liegt dabei in der Art der
Erwärmung.
Die Erwärmung
des zumindest im Verhältnis
zum Lack selbst recht voluminösen
Trägers
benö tigt
eine vergleichsweise hohe thermische Energiemenge und eine entsprechend
lange Zeit, bis die Erwärmung
in dem gewünschten
Maße erfolgt
ist. Nach erfolget Aushärtung
muss dann der Träger
wieder auf Umgebungstemperatur abgekühlt werden, was erneut eine entsprechend
große
Energiemenge zur Kühlung
und eine entsprechend lange Zeit erfordert. Letztendlich erfordert
die Erwärmung
des Trägers
außerdem
einen gut wärmeleitenden
Träger,
weil hier ja offensichtlich der Lack miterwärmt werden soll.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt in der Bereitstellung eines
Verfahrens und einer Vorrichtung, welche bei flexibler Wahl des
Trägermaterials
eine qualitativ hochwerte Aushärtung
von strahlungsinduziert härtbaren
Lacken auf einem Substrat energieeffizient und schnell ermöglicht.
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Erfindungsgemäß wir diese
Aufgabe durch ein Verfahren mit den im kennzeichnenden Teil von Anspruch
1 genannten Merkmalen sowie durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen
des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 14 gelöst.
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Durch
die Erwärmung
des beschichten bzw. aufgetragenen Lackes mittels der Heizstrahlung
von seiner dem Substrat abgewandten Seite – also seiner Oberfläche – aus, kommt
es zu einer sehr schnellen und gezielten Aufheizung des Lackes selbst.
Aufgrund der typischerweise sehr dünnen Lackschichten von höchstens
einigen wenigen hundert μm,
kann bei einer reinen Erwärmung
des Lackes durch Strahlung von seiner Oberfläche aus die durch Wärmeleitung von
dem Lack in das Substart in dasselbe eingetragenen Wärmemenge
stark reduziert werden. Damit kann sowohl eine Einsparung an Energie
bei der Erwärmung
des beschichteten Substarts, als auch bei dessen Abkühlung nach
dem Aushärten
des Lackes erzielt werden.
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Ferner
wird durch den Einsatz einer gezielt auf die Lackoberfläche gerichteten
Strahlungswärmequelle
die für
die Erwärmung
benötigte
Zeit verkürzt.
Zu einer weitren Verkürzung
der zur Trocknung und Aushärtung
benötigten
Zeit kommt es ohnehin schon durch die eingesparte Energiemenge sowohl zur
Erwärmung
also auch zur späteren
Abkühlung des
beschichteten Substrats, da wenigen Wärme in das und aus dem beschichteten
Substrat gebrachten werden muss, so dass dies was folglich auch
in kürzerer
Zeit erfolgen kann.
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Darüber hinaus
wird das Substrat selbst nicht als wärmeleitendes Element benötigt, so
dass beliebige Substrate, beispielsweise auch Kunststoffe, mit dem
erfindungsgemäßen Verfahren
eingesetzt werden können.
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Eine
sehr günstige
Ausgestaltung des erfindungsgemaßen Verfahrens wird durch den
kennzeichnenden Teil des Anspruchs 2 beschrieben.
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Unter
Bestrahlung ist dabei sowohl die Bestrahlung mit der Heizstrahlung
als auch die mit der die Aushärtung
induzierenden Strahlung zu verstehen. Die Bestrahlung erfolgt dabei
unmittelbar – also ohne
weiteren Zwischenschritt – nach
der Beschichtung.
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In
dieser Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann also auf
einen beim herkömmlichen
Verfahrensablauf eingesetzten Trocknungsschritt bei erhöhter Temperatur
verzichtet werden. In typischer Weise werden für derartige Trocknungsschritte
Umluftöfen
eingesetzt. Die darin bewegte Luft enthält jedoch unvermeidbar immer
einen gewissen Anteil an Schmutz oder Staubpartikeln, welche in
einem solchen Trocknungsschritt in den Bereich der Lackoberfläche gelangen
können
und dann deren Qualität
verschlechtern. Außerdem
muss in einem solchen Trocknungsofen auch immer das Substrat und
die Träger-
bzw. Fördereinrichtung,
das so genannte Lackierskit mit erwärmt und danach wieder abgekühlt werden.
Eine solche herkömmliche Trocknung
stellt daher immer einen sehr zeit- und energieaufwändigen Verfahrensschritt dar.
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Durch
die unmittelbar erfolgende Bestrahlung kann dieser zeit- und energieaufwändige Trocknungsschritt
eingespart werden. Ferner können
dadurch die dort typischerweise unvermeidbaren Qualitätsproblem
durch Staub und Schmutz weitestgehend umgangen werden.
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Eine
vorteilhafte Weiterbildung des Verfahrens ergibt sich aus dem kennzeichnenden
Teil des Anspruchs 3.
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Dadurch,
dass die Erwarmung so erfolgt, dass die Lacke wahrend der strahlungsinduzierten Härtung bereits/noch
erwärmt
sind, erreicht der Lack seinen Glaspunkt später. Damit bleiben die Polymerketten
länger
und besser beweglich, wodurch ein höherer Umsatz von Polymeren
bei der strahlungsinduzierten radikalischen Polymerisation erreicht
wird. Der Lack härtet
so schneller und besser zu höherer Härte aus.
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Um
diesen positiven Effekt gemäß der vorteilhaften
Weiterbildung zu erzielen, spielt es keine Rolle, ob die Erwärmung dabei
vor, während
oder nach dem Start der strahlungsinduzierten Härtung erfolgt. Letztendlich
reicht es aus, dass zumindest während
eines Teils der radikalischen Polymerisation, welche beispielsweise
mittels eines kurzen UV-Blitzes gestartet wird, ein erwärmter Zustand
des Lackes vorliegt.
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Eine
vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist im kennzeichnenden Teil
des Anspruchs 15 beschrieben.
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Durch
die Fördereinrichtung
entsteht eine Durchlaufanlage, welche eine kontinuierliche Beschickung
und Verarbeitung mit den beschichteten Substraten erlaubt. Eine
solche Anlage kann dabei sehr einfach und effizient in eine bestehende
Fertigung integriert werden.
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Der
besondere Vorteil tritt dabei in Verbindung mit den oben dargelegten
Einsparungen an Energie und Zeit beim erfindungsgemäßen Verfahren und
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
zutage. Im Gegensatz zu einer herkömmlichen Vorrichtung zum Trocknen
und Aushärten
von Lacken, welche typischerweise einfach als Trockner bezeichnet
wird, kann die erfindungsgemäße Vorrichtung
in ihrer vorteilhaften Weiterbildung nämlich bei gleicher Fördergeschwindigkeit
sehr viel kürzer
gebaut werden, da die Erwärmung,
Trocknung und Aushärtung
sehr viel schneller abläuft.
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Damit
ergeben sich einige weitere entscheidende Vorteile. Eine kürzere Anlage
erfordert zu ersten eine deutlich geringere Investition und benötigt deutlich
weniger Raum. Zum zweiten verweilen die Teile deutlich kürzer in
der Anlage. Sie sind damit auch nur über eine deutlich kürzere Zeit
der in einer solchen Anlage unvermeidlich geringfügig staubigen Umgebung
ausgesetzt. Die Gefahr einer Oberflächenbeeinträchtigung des noch nicht vollständig ausgehärteten Lackes
in der Anlage kann somit verringert werden. Zum weiteren befinden
sich in einer deutlich kürzeren
Anlage auch deutlich weniger Bauteile. Falls es zu einer Qualitätseinbuße aufgrund
eines fehlerhaften Anlagenteils oder einer Fehlfunktion z.B. im
Bereich des Beschichtens kommt, was typischerweise erst nach dem
Verlassen des Trockners festgestellt wird, sind somit deutlich weniger
Bauteile davon betroffen, als bei einem herkömmlichen Trockner.
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Weitere
besonders günstige
Ausgestaltungsvarianten der Erfindung ergeben sich aus den restlichen
Unteransprüchen
und werden anhand der Ausführungsbeispiele,
welche nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren eingehend erläutert werden,
deutlich.
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Dabei
zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung des Aushärtens einer Schicht eines Lackes
auf einem Substrat gemäß der Erfindung;
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2 eine
schematische Darstellung des Prozessablaufs von Beschichtung und
Aushärtung;
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3 ein
Prozessschema einer ersten Ausführungsform
einer Trocknungs- und Aushärtstation gemäß der Erfindung;
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4 ein
Prozessschema eines Detail der Ausführungsform gemäß 3;
und
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5 ein
Prozessschema einer weiteren Ausführungsform einer Trocknungs-
und Aushärtstation
gemäß der Erfindung;
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In 1 ist
ein Substrat 1 schematisch angedeutet, welches mit einer
stark überhöht dargestellten
Schicht eines strahlungsinduziert härtbaren Lackes 2 beschichtet
ist. Bei diesem Lack 2 kann es sich sowohl um einen Monocure-
als auch um einen Dualcure-Lack handeln. Solche Lacke sind allgemein üblich und
bekannt. Die strahlungsinduzierte Härtung erfolgt über Fotoinitiatoren
in dem Lack 2, welche durch geeignete Strahlung, meist
UV- oder Elektronenstrahlung, "gestartet" werden. Sie bewirken
dann eine radikalische Vernetzung von Polymeren in dem Lack 2 und
damit eine Aushärtung
des Lacks 2. Bei den Dualcure-Lacken erfolgt zusätzlich eine
ebenfalls bekannte thermische Vernetzung z.B. auf der Basis von
Isocyanaten.
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Als
Substrat 1 kommen verschiedenartigen Materialien in Frage.
Solche können
beispielsweise Metalle oder Kunststoffe, vorzugsweise aus kostengünstigem
und leicht zu verarbeitendem Polypropylen, sein wie sie im Bereich
von Fahrzeugkarosserien für
die Karosserie selbst und für
Karosserieanbauteile, wie beispielsweise Stoßfänger oder dergleichen, eingesetzt
werden. Im Sinne des hier vorliegenden Beispiels kann und soll der
Begriffe des Substrats 1 auch solche Substrate 1 umfassen,
welche an sich bereits eine Beschichtung, beispielsweise mit einem Füller, eine
Haftvermittler, einer Grundlackschicht oder dergleichen, aufweisen.
Auf das Substrat 1 kann dann der abschließende als
Decklack zu verstehende Lack 2 in einer oder mehreren Schichten
aufgetragen werden. Zur Trocknung und Aushärtung des Lackes 2 wird
das Substrat 1 anschließend von seiner den Lack 2 aufweisenden
Seite aus mittels wenigstens zweier Strahlungsquellen 3, 4 bestrahlt.
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Die
eine der Strahlungsquellen 3, nachfolgend als Heizstrahler 3 bezeichnet,
bestrahlt die beschichtete Seite des Substrats 1 zwecks
Erwärmung mit
der schematisch angedeuteten Heizstrahlung 5. Als Heizstrahlung 5 kommen
dabei alle Arten von thermischer Strahlung oder auch Mikrowellenstrahlung
in Betracht. Die thermische Strahlung, typischerweise mittels Infrarot-(IR)-Strahlern
erzeugt, ist dabei sehr verbreitet und einfach zu beherrschen. IR-Strahler
als Strahlungsquelle 3 sind billig und sehr gut verfügbar. Die
im Gebiet der Aushärtung
von Lacken noch relativ junge Technik der Mirkowellenbestrahlung
ist entsprechend teurer und komplexer zu beherrschen. Sie bietet
jedoch den Vorteil, dass durch sie eine gezielte Erwärmung des
beschichteten Lackes 2 ermöglicht wird, während das
Substrat 1, zumindest durch die Heizstrahlung 5 selbst
weitgehend unerwärmt
beleibt.
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Durch
den Einsatz der Heizstrahlung 5 zum Bestrahlen der mit
dem Lack 2 beschichteten Seite des Substrats 1 kommt
es jedoch auch beim Einsatz von thermischer Strahlung als Heizstrahlung 5 nur
zu einer geringfügigen
Erwärmung
des Substrats 1 durch Wärmeleitung,
während
der Lack 2 eine stärkere
Erwärmung
erfährt.
Da die Dicke der Schicht des Lacks 2 typischerweise gegenüber der
Dicke des Substrats 1 sehr klein ist, kann die Wärmeleitung
von dem Lack 2 in das Substrat 1, insbesondere
bei schlecht wärmeleitenden
Substraten 1, wie z.B. solchen aus Kunststoff, oder bei
mit einer schlecht wärmeleitenden
Schicht beschichteten Substraten 1, jedoch weitgehend vernachlässigt werden.
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Die
andere Strahlungsquelle 4 bestrahlt das mit dem Lack 2 beschichtete
Substrat 1 mit der die Aushärtung induzierenden Strahlung.
Diese Strahlung, welche hier exemplarisch mit dem Bezugszeichen 6 versehen
ist, kann typischer Weise als UV-Strahlung
oder als Elektronenstrahlung ausgebildet sein. Aufgrund der leichteren
und billigeren Verfügbarkeit
hat sich die UV-Strahlung bei kommerziell genutzten Anlagen überwiegend
durchgesetzt, sodass zur Vereinfachung nachfolgend von UV-Strahlung 6 beziehungsweise
UV-Strahlern 4 gesprochen wird, ohne dass damit jedoch
eine Anwendung mit Elektronenstrahlung ausgeschlossen werden soll.
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Durch
den gemäß der Darstellung
in 1 parallelen oder zeitlich geringfügig versetzten
Einsatz sowohl von Heizstrahlung 5 als auch UV-Strahlung 6 kann
einen gezieltes Erwärmen
und Aushärten des
Lacks 2 erfolgen. Aufgrund der gezielten Erwärmung des
Lacks 2 durch die Bestrahlung des Substrats 1 auf
seiner mit dem Lack 2 beschichteten Seite, kann der Lack 2 sehr
energie- und zeiteffizient auf Temperaturen von 60 bis 160°C, vorzugsweise
80 bis 120°C,
erwärmt
werden. Wie bereits eingangs erläutert
kann dadurch Zeit und Energie sowohl beim Erwärmen als auch beim späteren Abkühlen des
mit dem Lack 2 beschichteten Substrats 1 eingespart werden.
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Durch
die Kombination der Bestrahlung mit der Heizstrahlung 5 und
der UV-Strahlung 6 kann ferner erreicht werden, dass die
Polymere in dem erwärmten
Lack 2 eine höhere
Beweglichkeit aufweisen. Der Glaspunkt bzw. die Zunahme der Viskosität des Lacks 2 kann
durch die Wärme
hinausgezögert werden.
Die UV-induzierte
radikalische Polymerisation kann aufgrund der dadurch gegebenen
höheren Beweglichkeit
der Polymere zu längeren
Polymerketten erfolgen. Außerdem
wird der Gesamtumsatz der in dem Lack 2 vorhandenen Polymere
erhöht.
Die Aushärtung
des Lacks 2 wird so beschleunigt und erheblich verbessert.
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In 2 ist
ein möglicher
Prozessablauf bei der Beschichtung von Bauteilen schematisch dargestellt.
In einem ersten Prozessschritt erfolgt in einer Beschichtungsstation 7 die
Beschichtung des Substrats 1 mit dem Lack 2, typischerweise
der Decklackschicht.
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Der
Auftrag des Lacks 2 in der Beschichtungsstation 7 kann
dabei in herkömmlicher
Art und Weise durch Spritzlackieren, Tauchlackieren oder dergleichen
erfolgen. Unmittelbar nach dem Auftrag des Lacks 2 in der
Beschichtungsstation 7 gelangt das beschichtete Substrat 1 in
eine Trocken- und Aushärtstation 8.
In dieser Trocken- und Aushärtstation 8 erfolgt
dann sowohl die Trocknung bei erhöhter Temperatur sowie ggf.
die thermische Vernetzung als auch die strahlungsinduzierte Aushärtung des
Lacks 2, in der oben bereits beschriebenen Art und Weise. Auf
den beim Stand der Technik üblichen
Trocknungsschritt vor der eigentlichen Aushärtung, welcher typi scherweise
in einem Heißluftofen
erfolgt, kann hier verzichtet werden. Damit wird die für die Aufheizung
des kompletten Bauteils einschließlich des Substrat 1 und
dessen spätere
Abkühlung
benötigte
Energie eingespart. Außerdem
wird durch den Verzicht auf dem Trocknungsschritt sowohl Prozesszeit
als auch bauliche Länge
der Beschichtungsanlage eingespart. Damit lässt sich wiederum Durchlaufzeit
für jedes
einzelne Bauteil einsparen. Es sind außerdem weniger Bauteile in
der Anlage, so dass bei eventuellen Qualitätsproblemen, welche erst nach dem
verlassen der Anlage entdeckt werden, weniger Bauteile betroffen
sind, wie eingangs bereits erläuterten
wurde.
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Ferner
ist in Heißluftöfen zur
Trocknung ein geringer Anteil an Staub und Schmutz nicht zu vermeiden.
Durch die Bewegung der heißen
Luft wird dieser jedoch aufgewirbelt und kann sich so auf der Oberfläche des
Lacks 2 absetzen. Die Oberflächenqualität des Lacks 2 wird
dadurch teilweise erheblich beeinträchtigt. Durch den Verzicht
auf dem Trocknungsschritt im Heißluftofen kann ebenfalls sowohl Energie
als auch Zeit eingespart werden. Ferner kann eine bessere Qualität der Oberfläche des
Lacks 2 erzielt werden, da eine Beeinträchtigungen mit Staub und Schmutz
so weitgehend ausgeschlossen werden kann.
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In
der Trocken- und Aushärtstation 8 erfolgt dabei
sowohl die Trocknung als auch die Aushärtung des Lacks 2 auf
dem Substrat 1 in der eingangs bereits erläuterten
Weise durch die Bestrahlung mit den Heizstrahlen 5 sowie
den UV-Strahlen 6. Neben den bereits genannten Vorteilen
dieser kombinierten Bestrahlung des Lacks 2 kann also unter
Einsparung eines eigenen Trocknungsschritts eine optimale Trocknung
und Aushärtung
des Lacks 2 erzielt werden. Durch eine zumindest in geringem
Maße auftretende Wärmeleitung
in dem Lack werden außerdem
auch die im Schatten der auch UV-Strahlung 6 liegenden Berei che
des Lacks 2 zumindest getrocknet und bei Dualcure-Lacken
auch thermisch vernetzt. Der Lack 2 wird dadurch auch in
den Schattenbereichen zumindest grifffest und gebrauchsfähig, auch
wenn ihm hier die Härte
fehlt, welche in den mit der UV-Strahlung 6 bestrahlten
Bereichen zu erzielen ist.
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In
die 3 ist ein Prozessschema einer derartigen Trocken- und Aushärtstation 8 zu
erkennen. Die Trocken- und Aushärtstation 8 ist
dabei als Durchlaufanlage ausgebildet, um sich in bestehende Prozessabläufe im Rahmen üblicher
Lackier- bzw. Fertigungsanlagen problemlos einzufügen. Die
Substrate 1 mit dem zu trocknenden und auszuhärtenden Lack 2,
welche in den folgenden Figuren nicht mehr dargestellt sind, gelangen über eine
Fördereinrichtung 9 in
die Trocken- und Aushärtstation 8.
Die beschichteten Substrate 1 werden dann in der Trockenund
Aushärtstation 8 durch
die Fördereinrichtung 9 unter
den hier exemplarisch angedeuteten Strahlungsquellen 3, 4 hindurch
bewegt. Um die Anlage möglichst
flexibel zu halten, können
die Strahlungsquellen 3, 4, wie durch die beiden
Doppelpfeile A angedeutet, in der Höhe und damit in ihrem Abstand
zu den beschichteten Substraten 1 bzw. zu der Fördereinrichtung 9 verstellt
werden. Dadurch können
unterschiedlich große
und dicke Substrate 1 getrocknet und ausgehärtet und
unterschiedliche Bedingungen bei der Bestrahlung derselben problemlos
eingestellt werden.
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Der
hier dargestellte Aufbau kann in der durch den Pfeil B angedeuteten
Durchlaufrichtung der beschichteten Substrate 1 durch die
Trocken- und Aushärtstation 8 an
erster und/oder zweiter Position jeweils Heizstrahler 3 und/oder
UV-Strahler 4 aufweisen. Als besonders sinnvoll hat es
sich erwiesen, in Durchlaufrichtung der Trocken- und Aushärtstation
zuerst einen Heizstrahler 3 anzuordnen, welchem dann ein
UV-Strahler 4 und/oder eine Kombination aus UV-Strahler 4 und Heizstrahler 3 folgt.
Dadurch wird eine Erwärmung
des auf dem Substrat 1 befindlichen Lacks 2 noch
vor der UV-Bestrahlung erreicht, so dass nach erfolgter UV Bestrahlung,
welche typischerweise in Form eines UV-Blitzes zum Aktivieren der
Fotoinitiatoren erfolgt, eine ausreichend hohe Temperatur in dem
Lack 2 vorliegt, so dass neben der Trocknung und gegebenenfalls
der thermischen Vernetzung eine hohe Beweglichkeit der Polymere
in der Lackschicht erzielt werden kann. Die durch den UV-Blitz gestartete
radikalische Polymerisation kann dadurch zu sehr langen Polymerketten und
zu einem hohen Umsatz der verfügbaren
Polymere führen.
Der Lack 2 härtet
dadurch schneller und besser aus.
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In 3 sind
außerdem
Inertgasquellen 10 zu erkennen, welche hier optional angedeutet
sind. Diese Inertgasquellen 10 ermöglichen die Aushärtung des
Lacks 2 in einer Inertgasatmosphäre. Diese Inertgasatmosphäre spielt
dabei insbesondere bei der strahlungsinduzierten Aushärtung eine
Rolle, da hier eine Reaktion der im Oberflächenbereich des Lacks 2 befindlichen,
durch die Fotoinitiatoren gebildeten Radikalen mit dem Luftsauerstoff
zu befürchten
ist. Dies führt
dann zu einer Belegung der eigentlich für die weitere Polymerisation
vorgesehenen Enden der Radikalen, so dass im Oberflächenbereich des
Lacks 2 eine nicht ausreichende Polymerisation stattfindet.
Die Oberflächenqualität des Lacks 2 kann dadurch
erheblich beeinträchtigt
werden. Unter Inertgasatmosphäre
kann eine derartige Reaktion der Radikalen mit dem Luftsauerstoff
weitgehend verhindert werden, so dass harte und hochwertige Oberflächen des
Lacks 2 erzielt werden können.
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Als
Inertgas ist im Prinzip jegliches Gas geeignet, das den Luftsauerstoff
aus dem Bereich der beschichteten Substrate 1 zumindest
während
der Aushärtung,
also typischerweise nach der Startaktivierung der Fotoinitiatoren
mittels des UV-Blickes verdrängt. Besonders
günstig
ist die Verwendung von Kohlendioxyd als Inertgas, das dieses typischerweise
sehr kostengünstig
verfügbar
ist. Ferner ist Kohlendioxyd schwerer als Luft und kann dadurch aus
den Inertgasquellen 10 in der Art einer Dusche ausströmen. Es
bildet sich dann eine Art "Inertgas-Vorhang", welcher die beschichteten
Substrate 1 und ihre Inertgasatmosphäre umhüllt.
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Wie
in 4 exemplarisch dargestellt ist, kann mittels der
oberhalb der Fördereinrichtung 9 bzw.
der beschichteten Substrate 1 angeordneten Inertgasquellen 10 eine
solche Inertgasatmosphäre
in der gesamten Trocken- und Aushärtstation 8 aufgebaut
werden. Das die beschichteten Substrate 1 von oben nach
unten umströmende
Inertgas kann dann in einem Inertgasbecken 11 unterhalb
der Fördereinrichtung 9 gesammelt
werden. Dieses Inertgasbecken 11 kann dabei auch so ausgebildet
sein, dass es sich gegenüber
den umgebenden Bereichen der Fertigungsanlage absenkt, so dass die
beschichteten Substrate 1 in dieses Inertgasbecken 11 hinunterfahren
bzw. eintauchen. Das sich in dem Becken sammelnde Inertgas kann
dann über
einen Inertgaskreislauf 12 mit einer Fördereinrichtung, welche hier
exemplarisch angedeutet ist, zu den Inertgasquellen 10 zurückgeführt werden.
Damit lässt
sich der überwiegend
größte Teil
des Inertgases in diesem Kreislauf führen, wodurch ein kostengünstiger
Betrieb der Trocken- und Aushärtstation
mit Inertgas möglich
wird, da nur eine vergleichsweise kleine Teilmenge des Inertgases
jeweils erneuert werden muss, um die Inertgasatmosphäre aufrechtzuerhalten.
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Das
Inertgas bietet darüber
hinaus zwei weitere Vorteile. Die in dem Bereich der Inertgasatmosphäre befindlichen
beschichteten Substrate 1 sind vergleichsweise gut geschützt, da
hier auch keine explosiven Gemische oder dergleichen beim Abdampfen
von z.B. Lösungsmittel
zu befürchten
sind, welche in Form einer Verpuffung oder dergleichen reagieren
könnten.
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In 5 ist
ein weiterer Aufbau eines Prozessschemas für eine Trocken- und Aushärtstation 8 dargestellt.
Diese unterscheidet sich gegenüber
den bereits beschriebenen Aufbauten lediglich dadurch, dass eine
größere Anzahl
an Strahlungsquellen 3, 4 vorgesehen ist. Auch
diese können
wieder, um eine entsprechende Variabilität der Anlage zu gewährleisten,
in ihrer Höhe,
wie durch die Pfeile A angedeutet, einstellbar sein. Ferner kann
der gesamte Bereich der Strahlungsquellen 3, 4 und
der Inertgasquellen 10, welche hier durch eine gestrichelte
Linie zu einem oberen Anlagenteil 13 zusammengefasst ist,
gegenüber
der Fördereinrichtung 9 in
seiner Höhe
verstellt werden, so dass Ein- und Auslaufhöhe in die Trocken- und Aushärtstation 8 flexibel
sind, wie durch den Pfeil C angedeutet, und an die Größe der zu trocknenden
bzw. auszuhärtenden
beschichteten Substrate 1 angepasst werden kann.
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Als
weitere Besonderheit weist das Prozessschema der Anlage nach 5 eine
Fördereinrichtung 9 auf,
welche in hier sechs Teilfördereinrichtungen 9a bis 9f unterteilt
ist. Diese einzelnen Teilfördereinrichtungen 9a bis 9f können dabei
in ihrer Geschwindigkeit unabhängig
voneinander geregelt werden. Dadurch kann ein verlangsamtes Durchführen der
Bauteile, was selbstverständlich
nicht langsamer als die Taktfrequenz des eigentlichen Fertigungsprozesses
sein kann, im Bereich der typischerweise in Förderrichtung B zuerst angeordneten
Heizstrahlern 3 erfolgen. Im Bereich der UV-Strahler 4 kann
dann eine entsprechende schnellere Förderung der beschichteten Substrate 1 erfolgen,
da zum Start der strahlungsinduzierten Aushärtung typischerweise auch eine
relativ kurze Be strahlung mit den UV-Strahlen 6 ausreicht.
Natürlich
wird sich dadurch der Abstand zwischen der beschichteten Substraten 1 ändern, solange
die Trocken- und Aushärtstation 8 aber
am Ein- und Auslauf die erforderlichen Parameter einhält ist es
für den
weitren Fertigungsablauf natürlich
unerheblich was in der Trocken- und Aushärtstation selbst passiert.
Im Bereich einer beispielsweise nach der Bestrahlung mit den UV-Strahlen
angeordneten erneuten Bestrahlung mit Heizstrahlen 5, zum
Aufrechterhalten der Temperatur des Lacks 2 während dem
dann noch laufenden Prozess der strahlungsinduzierten Aushärtung, kann
durch die dort angeordnete Teilfördereinrichtung
wieder eine Verlangsamung des Durchlaufs erfolgen. Damit kann die
Trocken- und Aushärtstation
im Rahmen der von den vorgeschalteten Stationen vorgegebenen Prozesszeit
eine sehr große
Flexibilität
erreichen, so dass unterschiedliche Substrate 1 aus unterschiedlichen
Materialien, in unterschiedlichen Größen und mit unterschiedlichen
Lacksystemen durch die sehr flexible gehaltene Anlage ideal getrocknet
und ausgehärtet
werden können.