DE102012110475A1

DE102012110475A1 - Verfahren zur Herstellung eines beschichteten Substrats sowie Bestrahlungsvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE102012110475A1
Application number: DE201210110475
Authority: DE
Inventors: Michael Peil; Marko Hofmann; Thomas Arnold; Christian Rüth
Original assignee: Heraeus Noblelight GmbH
Current assignee: Heraeus Noblelight GmbH
Priority date: 2012-11-01
Filing date: 2012-11-01
Publication date: 2014-05-08

Abstract

Bekannte Verfahren zur Herstellung eines beschichteten Substrats umfassen die Verfahrensschritte:Bereitstellen des Substrats und eines durch UV-Strahlung härtbaren Überzugsmittels mit einem aktivierbaren Photoinitiator, Beschichten einer Beschichtungsfläche des Substrats mit dem Überzugsmittel, Bestrahlen der Beschichtungsfläche mit UV-Strahlung unter Aktivierung des Photoinitiators und Aushärtung des Überzugsmittels unter Bildung der Beschichtung. Um hiervon ausgehend ein Verfahren anzugeben, das eine energieeffiziente Vernetzung/Härtung der Beschichtung bei gleichzeitig geringem Wärmeeintrag in die zu Beschichtungsfläche ermöglicht, und das geeignet ist, sowohl eine gute Tiefenhärtung und gleichzeitig eine gute Trocknung der Beschichtungsoberfläche zu ermöglichen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, zum Bestrahlen der Beschichtungsfläche gemäß Verfahrensschritt (c) eine Strahlereinheit eingesetzt wird, die sowohl eine UV-Strahlung emittierende Halbleiter-Strahlungsquelle als auch eine UV-C-Strahlung emittierende Niederdruckamalgamlampe oder eine UV-C-Strahlung emittierende Lichtdiode umfasst.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines beschichteten Substrats, umfassend die Verfahrensschritte:

(a) Bereitstellen des Substrats und eines durch UV-Strahlung härtbaren Überzugsmittels, das einen aktivierbaren Photoinitiator enthält,
(b) Beschichten einer Beschichtungsfläche des Substrats mit dem Überzugsmittel,
(c) Bestrahlen der Beschichtungsfläche mit UV-Strahlung unter Aktivierung des Photoinitiators und Aushärtung des Überzugsmittels und unter Bildung der Beschichtung.

Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin eine Bestrahlungsvorrichtung zum Vernetzen und Härten einer Beschichtung auf einem Substrat mit ultravioletter Strahlung, aufweisend eine Strahlereinheit zur Erzeugung ultravioletter Strahlung.
Überzugsmittel sind beispielsweise Lacke, Farben oder Klebstoffe. Das erfindungsgemäße Verfahren und die Bestrahlungsvorrichtung sind beispielsweise in der Holz- und Möbelindustrie oder der Druckindustrie einsetzbar.
Stand der Technik
Bei bekannten Verfahren zur Herstellung eines beschichteten Substrats wird zunächst auf das Substrat ein UV-härtbares Überzugsmittel aufgebracht. UVhärtbare Überzugsmittel weisen einen Photoinitiator auf, der bei Bestrahlung mit ultravioletter Strahlung unter Bildung freier Radikale aktiviert wird. Die gebildeten freien Radikale (Radikal-Starter) starten nachfolgend eine Polymerisationsreaktion des Überzugsmittels, die zur Aushärtung des Überzugsmittels führt.
Die Qualität der ausgehärteten Beschichtung wird von mehreren Parametern beeinflusst. Insbesondere wird in Abhängigkeit von der Schichtdicke des Überzugsmittels regelmäßig die Ausbildung von sich in ihren Eigenschaften unterscheidenden Härtungszonen, insbesondere die Ausbildung einer äußeren Härtungszone, die die äußere Oberfläche der Beschichtung umfasst, sowie die Ausbildung einer inneren Härtungszone, die zwischen Substrat und der ersten Zone angeordnet ist, beobachtet. Es ist daher zwischen einer Oberflächenhärtung und einer Tiefenhärtung der Beschichtung zu unterscheiden. Sowohl Oberflächen- als auch Tiefenhärtung beeinflussen die Qualität der Aushärtung. Um eine ausreichende Durchhär tung der gesamten Beschichtung zu gewährleisten, ist sowohl eine gute Oberflächenhärtung als auch eine gute Tiefenhärtung der Überzugsmittel-Schicht notwendig.
Die Oberflächenhärtung wird insbesondere durch den an der Oberfläche vorhandenen Sauerstoff beeinflusst. Dieser kann im Oberflächenbereich leicht in die Überzugsmittel-Schicht diffundieren, wobei die durch Photolyse der Photoinitiatoren erzeugten freien Radikale mit dem Sauerstoff unter Verlust ihrer Reaktionsfähigkeit reagieren können. Dieser Effekt wird auch als Sauerstoffinhibierung bezeichnet. Eine gute Oberflächenhärtung wird erzielt, wenn die Bestrahlung mit einer hohen Photonendichte erfolgt, so dass die Vernetzungs- und Härtungsreaktio nen möglichst schnell ablaufen können. Hierfür hat sich eine Bestrahlung mit UV-B und UV-C-Strahlung als vorteilhaft erwiesen. Darüber hinaus trägt die geringe Eindringtiefe dieser Strahlung zu einer schnellen Härtungsreaktion der Oberflächenzone bei.
Im Gegensatz hierzu wird die Tiefenhärtung insbesondere durch die Eindringtiefe der Strahlung sowie deren Absorption durch die Photoinitiatoren beeinflusst. Ein optimales Verhältnis von Eindringtiefe zu der durch Absorption bedingten Radikalbildung kann beispielsweise durch eine Anpassung der Photoinitiator-Konzentration erreicht werden.
Zum Aushärten der Beschichtungen werden häufig UV-Mitteldrucklampen einge setzt. Diese Lampen zeichnen sich durch ein breites Linienspektrum im ultravioletten und sichtbaren Spektralbereich und eine hohe Strahlungsleistung im UVC-Bereich aus. Eine Anpassung des Emissionsspektrums von UV-Mitteldrucklampen an die der Überzugsmittel-Schicht zugesetzten Photoinitiatoren ist beispielsweise durch eine entsprechende Dotierung der Strahlerfüllung möglich. Insbesondere die von der Mitteldrucklampe emittierte UVC-Strahlung trägt zu einer schnellen Ober flächenhärtung bei.
Konventionelle Mitteldrucklampen emittieren neben UV-C-Strahlung auch längerwellige Strahlung im sichtbaren Wellenlängenbereich sowie Infrarotstrahlung. Die längerwelligen Strahlungsanteile zeigen eine geringere Wechselwirkung mit den Photoinitiatoren. Sie können tief in das Beschichtungsmaterial eindringen und tra gen zu einer Tiefenhärtung der Beschichtung bei.
So ist beispielsweise aus der DE 10 2008 046 548 A1 eine Belichtungskammer für die Aushärtung strahlungshärtender Beschichtungen auf Kraftfahrzeugkarosserien bekannt, die eine Strahlereinheit mit mehreren UV-Lampen, insbesondere Mitteldruck-UV-Lampen aufweist.
UV-Mitteldrucklampen emittieren allerdings neben der Nutzstrahlung einen vergleichsweise großen Anteil an Infrarot- und Wärmestrahlung. Sie weisen daher eine hohe Oberflächentemperatur auf, die häufig im Bereich zwischen 600°C und 900°C liegt. Aufgrund der geringen Distanz der Lampen zum Substrat führt dies zu einer Erwärmung des Substrats, die mit einer Beschädigung des Substrats ein hergehen kann. Bei herkömmlichen Bestrahlungsvorrichtungen mit UV-Mitteldrucklampen wird daher versucht, den Anteil der IR-Wärmestrahlung aufwendig zu minimieren. Hierfür werden beispielsweise Infrarot-Filter oder dichroitische Reflektoren eingesetzt.
Darüber hinaus liegt die spezifische elektrische Leistung von UV- Mitteldrucklampen häufig zwischen 80 W/cm und 200 Watt/cm. Dies entspricht bei einer Lampenlänge von 1.300 mm einer Anschlussleistung von 10 kW bis 26 kW. Der Betrieb solcher UV-Mitteldrucklampen geht daher mit einem hohen Leistungsverbrauch einher.
Schließlich weisen UV-Mitteldruckstrahler eine beschränkte Lebensdauer auf. Um eine ungeplante Unterbrechung im Produktionsablauf zu vermeiden, werden sie häufig schon nach 1.000 Stunden ausgewechselt.
Technische Aufgabe
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines beschichteten Substrats anzugeben, das eine energieeffiziente Vernetzung/Härtung der Beschichtung bei gleichzeitig geringem Wärmeeintrag in die zu Beschichtungsfläche ermöglicht, und das geeignet ist, sowohl eine gute Tiefenhärtung und gleichzeitig eine gute Härtung der Beschichtungsoberfläche zu ermögli chen.
Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine einfach und kostengünstig zu fertigende Bestrahlungsvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens anzugeben.
Allgemeine Beschreibung der Erfindung
Hinsichtlich des Verfahrens wird diese Aufgabe ausgehend von einem Verfahren der eingangs genannten Gattung erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass zum Bestrahlen der Beschichtungsfläche gemäß Verfahrensschritt (c) eine Strahlereinheit eingesetzt wird, die sowohl eine UV-Strahlung emittierende Halbleiter-Strahlungsquelle als auch eine UV-C-Strahlung emittierende Niederdruck amalgamlampe oder eine UV-C-Strahlung emittierende Lichtdiode umfasst.
Auf einer Beschichtungsfläche des Substrats wird eine Schicht aus UV-härtbarem Überzugsmittel aufgebracht. Um eine gute Durchhärtung der gesamten Schicht, das heißt sowohl eine gute Oberflächenhärtung als auch eine gute Tiefenhärtung, zu gewährleisten, wird erfindungsgemäß eine Strahlereinheit eingesetzt, bei der mindestens eine UV-Strahlung emittierende Halbleiter-Strahlungsquelle mit mindestens einer UV-C-Strahlung emittierenden Niederdruckamalgamlampe oder einer UV-C-Strahlung emittierenden LED kombiniert ist.
Halbleiter-Strahlungsquellen sind Leuchtdioden (LED) oder Laserdioden (LD). Sie werden nachfolgend als LED beziehungsweise LD bezeichnet.
Durch die UV-Strahlung emittierende LED/LD wird eine gute Tiefenhärtung gewährleistet. Eine LED/LD ist zur Emission von Ultraviolettstrahlung in einem be grenzten Spektralbereich geeignet; sie emittiert nahezu monochromatisches Licht. Die Wellenlänge einer LED/LD hängt beispielsweise vom Halbleitermaterial und seiner Dotierung ab. Vorzugsweise emittiert die LED/LD UV-A-Strahlung.
Hinsichtlich einer guten Tiefenhärtung der Schicht ist das Verhältnis der Strahlungs-Eindringtiefe zur Strahlungsabsorption durch den Photoinitiator zu beachten. Durch eine geeignete Wahl der Emissionswellenlänge der LED/LD kann das Emissionsspektrum der LED/LD an die Absorptionseigenschaften des eingesetzten Photoinitiators angepasst sowie eine optimale Eindringtiefe eingestellt werden. Hierdurch wird eine Bestrahlung vornehmlich mit den tatsächlichen Nutzwellenlängen ermöglicht, die für eine Aushärtung des Überzugsmittels benötigt werden. Ei ne Bestrahlung des Überzugsmittels mit nicht für die Aushärtung benötigten Strahlungsanteilen, insbesondere mit Wärmestrahlung/IR-Strahlung, kann das Substrat schädigen. Eine solche Schädigung wird durch den Einsatz der LED/LD vermindert; die LED/LD trägt daher zu einer das Substrat schonenden Aushärtung des Überzugsmittels bei.
Darüber hinaus zeichnet sich eine LED/LD durch eine geringe Betriebsspannung, einen geringen Strombedarf, eine gute Energieeffizienz und eine hohe Lebensdauer (von häufig mehr als 10.000 Stunden) aus. Sie trägt daher zu einem energieeffizienten und kostengünstigen Beschichtungsverfahren bei.
Um die Abstrahlung der LEDs/LDs beeinflussen zu können, weisen die LEDs/LDs vorzugsweise eine Optik zur Lichtformung auf.
Allerdings emittieren LEDs/LDs in der Regel nur geringe Strahlungsanteile an UV-C-Strahlung, die für eine schnelle Oberflächenhärtung benötigt wird. Um eine gute Oberflächenhärtung mit einer LED/LD zu erreichen, würde ein vergleichsweise hoher Anteil an Photoinitiatoren benötigt. Diese Photoinitiatoren müssten ein spe zifisch angepasstes Absorptionsspektrum aufweisen; sie sind daher vergleichsweise teuer. Darüber hinaus neigen sie dazu, unter UV-Strahlung zu vergilben. Um dennoch eine gute Oberflächenhärtung zu gewährleisten, ist die LED/LD mit einer UV-C-Strahlung emittierenden Niederdruckamalgamlampe oder einer UV-C-Strahlung emittierenden Lichtdiode kombiniert.
Unter Lichtdiode wird eine UV-C-Strahlung emittierende LED (UV-C-LED) verstanden. Niederdruck-Amalgamlampen und Lichtdioden weisen ein nahezu monochromatisches Emissionsspektrum im UV-C-Bereich und eine hohe Leistungsdichte auf. Die von diesen Strahlungsquellen emittierte UV-C-Strahlung ist insbesondere für eine Oberflächenhärtung der Überzugsmittel-Schicht geeignet, da die UV- C-Strahlung in das Beschichtungsmaterial nur begrenzt einzudringen vermag.
Niederdruck-Amalgamlampen zeichnen sich darüber hinaus im Vergleich mit Mitteldrucklampen durch eine niedrigere spektral-integrale Strahlungsleistung bezogen auf die Lampenlänge aus. Sie tragen daher zu einem energieeffizienten Beschichtungsverfahren bei. Sie weisen darüber hinaus eine hohe Lebensdauer von typischerweise mehr als 10.000 Stunden auf.
Durch die Kombination einer Niederdruckamalgam-Lampe oder einer Lichtdiode mit einer LED/LD in einer Strahlereinheit kann das Emissionsspektrum der Strahlereinheit an die Bestrahlung des beschichteten Substrats optimal angepasst werden. In der Regel weist das Emissionspektrum der Strahlereinheit zwei getrennte Strahlungsmaxima auf, von denen eines hinsichtlich der Oberflächenhärtung und das andere hinsichtlich der Tiefenhärtung der Beschichtung optimiert sind. Gleichzeitig wird ein Wärmeeintrag in das Substrat durch Wärme- und Infrarotstrahlung verringert.
Eine Kombination von LED/LDs mit Niederdruck-Amalgamlampen oder Lichtdio den erzeugt ein Spektrum mit unterschiedlichen Emissionswellenlängen und ermöglicht darüber hinaus den Einsatz von unterschiedlichen Photoinitiatoren für die Oberflächen- und die Tiefenhärtung. Hierdurch können beispielsweise kostengünstige Lacksysteme hergestellt werden, bei denen beispielsweise die Zusammensetzung und Menge der LED/LD-Photoinitiatoren auf die Wellenlänge der LED/LDs optimiert sind.
In einer vorteilhaften Modifikation des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass die Halbleiter-Strahlungsquelle und die Niederdruck-Amalgamlampe oder die Halbleiter-Strahlungsquelle und die Lichtdiode jeweils ein Emissionsspektrum mit einem Emissionsmaximum bei einer Wellenlänge im Bereich von 150 nm bis 450 nm erzeugen, wobei die Emissionsmaxima der Halbleiter-Strahlungsquelle und der Niederdrucklampe beziehungsweise der Lichtdiode um höchstens 200 nm voneinander abweichen.
Die Emissionspektren von LED/LD und Niederdruck-Amalgamlampe beziehungsweise von LED/LD und Lichtdiode weisen unterschiedliche Emissionsmaxima auf, die an die Aushärtungs-Eigenschaften der zu bestrahlenden Überzugsmittel-Schicht, beispielsweise hinsichtlich der Eindringtiefe in die Schicht oder der Absorptionswellenlänge des Photoinitiators, angepasst werden können. Um eine gute Oberflächenhärtung der Überzugsmittel-Schicht zu gewährleisten, ist eine Bestrahlung der Überzugsmittel-Schicht mit UV-C-Strahlung notwendig. Eine gute Tiefenhärtung wird durch den Einsatz längerwelliger Strahlung erhalten. Da für die Tiefenhärtung der Einsatz vergleichsweise energiereicher Strahlung vorteilhaft ist, weichen die Emissionsmaxima der Emissionsspektren um höchstens 200 nm voneinander ab.
In einer weiteren bevorzugten Modifikation des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass die Halbleiter-Strahlungsquelle ein Emissionsspektrum mit einem ersten Emissionsmaximum bei einer Wellenlänge im Bereich von 320 nm bis 450 nm, vorzugsweise im Bereich von 350 bis 430 nm, und einer Halbwertsbreite von weniger als 75 nm, vorzugsweise weniger als 30 nm, erzeugt.
Eine LED/LD, die ein Emissionsspektrum mit einem Emissionsmaximum zwischen 320 nm und 450 nm erzeugt, ist insbesondere zur Tiefenhärtung der Überzugsmittel-Schicht geeignet. Dies gilt insbesondere für eine LED/LD mit einem Emissionsspektrum mit einem Emissionsmaximum zwischen 350 nm und 430 nm. Strahlung mit Wellenlängen in diesem Wellenlängenbereich kann in die Überzugsmittel-Schicht vergleichsweise tief eindringen; sie weist eine vergleichsweise hohe Strahlungsenergie auf und ist für die Aktivierung des Photoinitiators geeignet. Vorzugsweise weist die LED ein Emissionsspektrum mit einem Emissionsmaximum bei 365 nm, 385 nm, 395 nm oder 405 nm auf.
Beträgt die Halbwertsbreite des Emissionsmaximums weniger als 75 nm, vorzugsweise weniger als 30 nm, wird von der LED nahezu monochromatische Strahlung emittiert. Dieses weist einen hohen Anteil an Nutzstrahlung auf, die für die Aushärtung der Überzugsmittel-Schicht verwendet werden kann.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens erzeugt die Niederdruck-Amalgamlampe oder die Lichtdiode ein Emissionsspektrum mit einem zweiten Emissionsmaximum bei einer Wellenlänge im Bereich von 180 nm bis 300 nm und einer Halbwertsbreite von weniger als 50 nm, vorzugsweise von weniger als 5 nm, besonders bevorzugt von weniger als 1 nm.
Niederdruck-Amalgamlampen oder Lichtdioden, deren Emissionsspektrum ein Emissionsmaximum mit einer Halbwertsbreite von weniger als 50 nm, vorzugsweise weniger als 5 nm, besonders bevorzugt von weniger als 1 nm, aufweist, emittieren nahezu monochromatische Strahlung im UV-C-Bereich. Hierdurch ist eine optimale Abstimmung der Wellenlänge der UV-C-Strahlung auf das Absorptionsspektrum des Photoinitiators möglich. Da die emittierte UV-C-Strahlung in die Überzugsmittel-Schicht nur begrenzt einzudringen vermag, also eine geringe Eindringtiefe aufweist, ist sie hauptsächlich zur Oberflächenhärtung der Überzugsmittel-Schicht geeignet. Niederdruck-Amalgamlampen zeigen eine niedrige spektralintegrale Strahlungsleistung bezogen auf die Lampenlänge. Vorzugsweise beträgt die Strahlungsleistung pro cm Lampenlänge weniger als 10 W/cm.
Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Halbleiter-Strahlungsquelle und die Niederdruckamalgamlampe oder die Halbleiter-Strahlungsquelle und die Lichtdiode jeweils ein Emissionsspektrum erzeugen, und wenn die Emissionsspektren von Halbleiter-Strahlungsquelle und Niederdruck-Amalgamlampe beziehungsweise Lichtdiode spektral nicht überlappen.
Eine spektrale Überlappung liegt vor, wenn sich Bereiche der Emissionsspektren zweier Strahlungsquellen, beispielsweise der LED/LD und der Niederdruck-Amalgamlampe, überlappen, wobei mindestens einer der Bereiche im Überlappungsbereich eine Leistungsdichte aufweist, die in Bezug auf die Leistungsdichte im jeweiligen Emissionsmaximum auf höchstens 3 dB abgefallen ist. Dadurch, dass die Emissionsspektren der Halbleiter-Strahlungsquelle und der Niederdruck-Amalgamlampe beziehungsweise der Lichtdiode spektral nicht überlappen, wird gewährleistet, dass sich LED/LD und Niederdruck-Amalgamlampe/Lichtdiode in ihrer Wirkung gegenseitig nicht oder nur unwesentlich beeinflussen oder beeinträchtigen können.
Es hat sich bewährt, wenn die Strahlereinheit Strahlung mit einer Gesamtstrahlungsleistung emittiert, wobei der Anteil der von der Strahlereinheit emittierten Infrarot-Strahlung höchstens 5% der Gesamtstrahlungsleistung ausmacht.
Die Strahlereinheit weist eine Gesamtstrahlungsleistung auf, die sich aus den einzelnen Strahlerleistungen der Strahlungsquellen, LEDs/LDs und Niederdruck-Amalgamstrahler/Lichtdioden zusammensetzt. Eine Strahlereinheit mit einer Gesamtstrahlungsleistung, bei der der Anteil an emittierter Infrarotstrahlung höchstens 5% ausmacht, bewirkt nur einen geringen Wärmeeintrag in die Überzugsmittel-Schicht und das Substrat. Sie weist einen geringen Energieverbrauch auf. Hierdurch wird eine Bestrahlung des beschichteten Substrats mit vornehmlich „kalter Strahlung“ gewährleistet. Vorzugsweise beträgt die Oberflächentemperatur der Niederdruck-Amalgamlampe zwischen 90°C und 140°C und die Oberflächentemperatur der LED/LD an einem Austritt der Strahlereinheit weniger als 100°C.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens bestrahlt die Halbleiter-Strahlungsquelle die Beschichtungsfläche mit einer Bestrahlungsstärke von mindestens 0,1 W/cm².
Eine LED/LD mit einer Bestrahlungsstärke von mindestens 0,1 W/cm² führt zu einem hohen Energieeintrag in die unteren Schichten der Überzugsmittel-Schicht; sie trägt zu einer guten und schnellen Tiefenhärtung des Überzugsmittels bei. Es hat sich bewährt, wenn die LED/LD die Beschichtungsfläche mit einer Bestrahlungsstärke im Bereich von 1 Watt/cm² bis 30 Watt/cm², typischerweise mit einer Bestrahlungsstärke im Bereich zwischen 1 Watt/cm² bis 10 Watt/cm² bestrahlt.
Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Effizienz der Halbleiterstrahlungsquelle während des Bestrahlens mindestens 5%, vorzugsweise mindestens 25%, beträgt.
Die Effizienz ist das Verhältnis zwischen Nutzen und Aufwand, der zur Erreichung des Nutzens notwendig ist. Die Effizienz der LED/LD gibt das Verhältnis der optischen Ausgangsleistung der LED/LD zur elektrischen Anschlussleistung der Lampeneinheit wieder, wobei die elektrische Anschlussleistung am Leistungseingang des Lampenkopfs bestimmt ist. Eine LED/LD mit einer Effizienz von mindestens 5% trägt zu einem energieeffizienten Verfahren bei. Dies gilt insbesondere für eine LED/LD mit einer Effizienz von mindestens 25%. Vorzugsweise beträgt die Effizienz der LED/LD zwischen 25% und 70%.
In einer bevorzugten Modifikation des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass während des Bestrahlens der Abstand der Strahlereinheit zur Beschichtungsfläche mindestens 3 mm, vorzugsweise 10 mm bis 200 mm beträgt.
Konventionelle LEDs/LDs erfordern im Alleinbetrieb einen kurzen Arbeitsabstand zur Überzugsmittel-Schicht. Sie können nur in einem begrenzten Arbeitsabstand betrieben werden, da es bei großen Arbeitsabständen zu einem Verlust an Strahlungsintensität kommt. Insbesondere bei der Beschichtung dreidimensionaler oder gebogener Substrate können die LEDs/LDs durch eine Bewegung des Substrats beschädigt werden. Eine Strahlereinheit mit einer Kombination einer LED/LD und einer Niederdruck-Amalgamlampe oder Lichtdiode ermöglicht die Einstellung eines größeren Arbeitsabstandes, der mindestens 3 mm beträgt. Vorzugsweise liegt der Arbeitsabstand im Bereich zwischen 10 mm und 200 mm.
Es hat sich als günstig erwiesen, wenn die Bestrahlung wechselweise mit der von der Halbleiter-Strahlungsquelle emittierten Strahlung und der von der Niederdruck-Amalgamlampe oder der Lichtdiode emittierten Strahlung erfolgt, wobei die Bestrahlungsdauer jeweils höchstens eine Minute beträgt.
Unter einer wechselweisen Bestrahlung mit der von der LED/LD und der Niederdruck-Amalgamlampe oder Lichtdiode emittierten Strahlung wird eine Bestrahlung des Substrat verstanden, bei der das Substrat nacheinander mit der jeweiligen Strahlung bestrahlt wird. Die Bestrahlung mit beiden Strahlungsquellen-Typen kann sich wiederholen. Im einfachsten Fall erfolgt die Bestrahlung des Substrats zuerst mit der von der LED/LD emittierten Strahlung und anschließend mit der von der Niederdruck-Amalgamlampe beziehungsweise der von der Lichtdiode emittierten Strahlung. Die Bestrahlung kann auch in umgekehrter Reihenfolge erfolgen. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Bestrahlung zunächst mit der von der LED/LD emittierten Strahlung erfolgt. Eine Bestrahlung mit der von der LED/LD emittierten Strahlung bewirkt einen Start der Härtungsreaktion in der gesamten Überzugsmittel-Schicht. Hierdurch wird eine gleichmäßige (Tiefen-)Härtung gewährleistet.
Es hat sich bewährt, wenn die Halbleiter-Strahlungsquelle und die Niederdruck-Amalgamlampe oder die Halbleiter-Strahlungsquelle und die Lichtdiode die Bestrahlungsfläche gleichzeitig bestrahlen.
Eine gleichzeitige Bestrahlung der Bestrahlungsfläche sowohl mit UV-Strahlung der Halbleiter-Strahlungsquelle als auch mit UV-C-Strahlung ermöglicht eine schnelle und effektive Durchhärtung der Überzugsmittel-Schicht. LED/LD als auch die Niederdruck-Amalgamlampe beziehungsweise die Lichtdiode bestrahlen einen Bestrahlungsbereich auf der Bestrahlungsfläche. Vorzugsweise sind LED/LD und Niederdruck-Amalgamlampe beziehungsweise Lichtdiode in der Stahlereinheit so angeordnet, dass sich ihre Bestrahlungsbereiche derart überlappen, dass eine gleichmäßige, homogene Bestrahlung der Bestrahlungsfläche sowohl mit UV-Strahlung der LED/LD als auch mit UV-C-Strahlung ermöglicht wird.
Hinsichtlich der Bestrahlungsvorrichtung zum Vernetzen und Härten einer Beschichtung auf einem Substrat mit ultravioletter Strahlung wird die oben genannte Aufgabe ausgehend von einer Bestrahlungsvorrichtung der eingangs genannten Gattung erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Strahlereinheit eine UV-Strahlung emittierende Halbleiter-Strahlungsquelle und eine UV-C-Strahlung emittierende Niederdruck-Amalgamlampe oder eine UV-C-Strahlung emittierende Lichtdiode umfasst.
Die erfindungsgemäße Strahlereinheit wird zum Vernetzen/Härten einer auf ein Substrat aufgebrachten Überzugsmittel-Schicht verwendet, die durch Aktivierung eines Photoinitiators ausgehärtet werden kann. Um eine gute Durchhärtung der Überzugsmittel-Schicht zu gewährleisten ist erfindungsgemäß eine Strahlereinheit vorgesehen, die neben mindestens einer LED/LD auch mindestens eine Niederdruck-Amalgamlampe beziehungsweise mindestens eine Lichtdiode aufweist.
Unter einer Lichtdiode wird eine UV-C-Strahlung emittierende LED (UV-C-LED) verstanden.
Eine gute Durchhärtung der Überzugsmittel-Schicht setzt eine gute Oberflächen- und eine gute Tiefenhärtung der Beschichtung voraus.
Die ultraviolette Strahlung emittierende LED/LD trägt zu einer guten Tiefenhärtung der Überzugsmittel-Schicht bei. Die Tiefenhärtung ist einerseits von der Eindringtiefe der Strahlung in die Überzugsmittel-Schicht und andererseits von den Absorptionseigenschaften des Photoinitiators abhängig.
Die Wellenlänge der von einer LED/LD emittierten Strahlung hängt beispielsweise vom Halbleitermaterial der LED/LD und dessen Dotierung ab. Durch eine geeignete Wahl kann das Emissionsspektrum der LED/LD an die Absorptionseigenschaften des eingesetzten Photoinitiators angepasst sowie eine optimale Eindringtiefe in die Überzugsmittel-Schicht eingestellt werden. Da eine LED/LD ultraviolette Strahlung in einem begrenzten Spektralbereich emittiert, wird darüber hinaus eine Bestrahlung mit überwiegend tatsächlichen Nutzwellenlängen ermöglicht, die für eine Aushärtung des Überzugsmittels benötigt werden. Eine Bestrahlung des Überzugsmittels und/oder des Substrats mit nicht für die Aushärtung benötigten Strahlungsanteilen, insbesondere mit Wärmestrahlung/IR-Strahlung, die das Substrat beschädigen können, wird durch den Einsatz der LED/LD vermindert; die LED/LD trägt daher zu einer das Substrat schonenden Aushärtung des Überzugsmittels bei. Darüber hinaus zeichnet sich eine LED/LD durch eine geringe Betriebsspannung, einen geringen Strombedarf, eine hohe Energieeffizienz und eine hohe Lebensdauer aus.
Allerdings emittieren LEDs/LDs in der Regel nur geringe Strahlungsanteile von UV-C-Strahlung, die für eine schnelle Oberflächenhärtung benötigt wird. Um dennoch eine gute Oberflächenhärtung zu gewährleisten, weist die erfindungsgemäße Bestrahlungsvorrichtung eine UV-C-Strahlung emittierenden Niederdruckamalgamlampe oder eine Lichtdiode auf.
Niederdruck-Amalgamlampen und Lichtdioden weisen ein nahezu monochromatisches Emissionsspektrum im UV-C-Bereich und eine hohe Leistungsdichte auf. Da UV-C-Strahlung nur begrenzt in die Überzugsmittel-Schicht einzudringen vermag, sind Niederdruck-Amalgamlampen insbesondere für eine schnelle Oberflächenhärtung einsetzbar.
Niederdruck-Amalgamlampen zeichnen sich darüber hinaus durch eine niedrigere spektral-integrale Strahlungsleistung bezogen auf die Lampenlänge aus und können energieeffizient betrieben werden. Sie weisen darüber hinaus eine hohe Lebensdauer, typischerweise von mehr als 10.000 Stunden, auf. LEDs/LDs benötigen nur einen geringen Bauraum in der Bestrahlungsvorrichtung. Darüber hinaus kann auf große Reflektoren zur Fokussierung der Strahlung verzichtet werden.
Durch die Kombination einer Niederdruckamalgam-Lampe beziehungsweise einer Lichtdiode mit einer LED/LD in einer Strahlereinheit kann deren Emissionsspektrum an die Bestrahlung des beschichteten Substrats optimal angepasst werden. Gleichzeitig wird ein Wärmeeintrag in das Substrat durch Wärme- und Infrarotstrahlung verringert.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Soweit in den Unteransprüchen angegebene Ausgestaltungen der Vorrichtung den in Unteransprüchen zum erfindungsgemäßen Verfahren genannten Verfahrensweisen nachgebildet sind, wird zur ergänzenden Erläuterung auf die obigen Ausführungen zu den entsprechenden Verfahrensansprüchen verwiesen. Die in den übrigen Unteransprüchen genannten Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden nachfolgend näher erläutert.
Es hat sich als günstig erwiesen, wenn Halbleiter-Strahlungsquelle und Niederdruckamalgamlampe oder Halbleiter-Strahlungsquelle und Lichtdiode in Bewegungsrichtung des zu beschichteten Substrats gesehen, hintereinander angeordnet sind.
Die Bestrahlungsvorrichtung umfasst eine Strahlereinheit mit mindestens einer LED/LD beziehungsweise mindestens einer Niederdruck-Amalgamlampe und/oder Lichtdiode. Das beschichtete Substrat ist in der Bestrahlungsvorrichtung relativ zur Strahlereinheit in einer Bewegungsrichtung bewegbar. Sind in Bewegungsrichtung des Substrats gesehen LED/LD und Niederdruck-Amalgamlampen beziehungsweise Lichtdiode hintereinander angeordnet, kann das Substrat nacheinander mit Strahlung der LED/LD beziehungsweise der Niederdruck-Amalgamlampe/Lichtdiode bestrahlt werden. Im einfachsten Fall bestrahlen LED/LD und Niederdruck-Amalgamlampe/Lichtdiode das beschichtete Substrat nacheinander oder umgekehrt. Es können aber auch mehrstufige Systeme realisiert werden, die mehrere Lampenmodule mit LEDs/LDs beziehungsweise Niederdruckstrahlern/Lichtdioden umfassen. Insbesondere können diese Lampenmodule unterschiedliche Emissionsmaxima und Leistungen aufweisen. Beispielsweise können Niederdruck-Amalgamlampen, UV-A-LEDs, Niederdruck-Amalgamlampen, UV-A-LEDs hintereinander angeordnet sein.
Ausführungsbeispiel
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels und einer Zeichnung mit zwei Figuren näher beschrieben. Im Einzelnen zeigt in schematischer Darstellung:
1 eine mit einer Klebstoffschicht beschichtete Kunststofffolie im Querschnitt, die mit einer Strahlereinheit bestrahlt wird, die ein LED-Modul und eine Niederdruck-Amalgamlampe aufweist, und
2 eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Bestrahlungsvorrichtung für die Lackierung von Formkörpern aus Holz, bei der mehrere LED-Module und Niederdruckamalgamlampen vorgesehen sind.
1 zeigt schematisch im Querschnitt eine Kunststofffolie 2, auf deren Oberfläche 2a eine Klebstoffschicht 3 aufgesprüht ist. Die Klebstoffschicht 3 umfasst einen UV-aktivierbaren Photoinitiator (nicht dargestellt). Bei dem Photoinitiator handelt es sich um Irgacure^® 184/819 im Mischungsverhältnis 3:1 (Ciba Specialty Chemicals Inc., Schweiz). Die Konzentration des Photoinitiators in der Klebstoffschicht 3 beträgt 0,25 g/l.
Die Aushärtung der Klebstoffschicht 3 erfolgt durch Bestrahlung mit ultravioletter Strahlung. Hierzu ist oberhalb der Klebstoffschicht 3 eine Strahlereinheit 6 angeordnet. Der Abstand der Strahlungsaustrittsebene der Strahlereinheit 6 zur Beschichtungsfläche beträgt 75 mm (freier Arbeitsabstand). Um eine gleichmäßige Bestrahlung der Kunststofffolie 2 zu gewährleisten wird die beschichtete Kunststoffolie 2 relativ zur Strahlereinheit 6 bewegt. Die Strahlereinheit 6 umfasst ein erstes Strahlermodul 7 mit mehreren UV-LEDs sowie ein zweites Strahlermodul 8 mit drei UVC-Niederdruck-Amalgamlampen. Die Bewegungsrichtung der Kunststofffolie 2 ist durch den Pfeil 9 gekennzeichnet. Die Kunststofffolie 2 wird zunächst vom Strahlermodul 8 und anschließend vom Strahlermodul 7 bestrahlt.
Bei den UV-LEDs handelt es sich um Hochleistungs-LEDs mit einem Emissionsmaximum bei 395 nm. Sie weisen eine Chipfläche von 1 mm² auf. Sie sind typische Lambertsche Strahler und mit einer Optik zur Lichtformung versehen. Die UV-LEDs weisen eine Leistung pro Chip im Bereich von 500 mW, einen Betriebsstrom von 750 mA bei einer Betriebsspannung von 3,6 V auf.
Die UV-LEDs des Strahlermoduls 7 erzeugen ein Emmissionsspektrum mit einem Emissionsmaximum bei einer Wellenlänge von 395 nm und einer Halbwertsbreite von weniger als 30 nm auf.
Die Niederdruck-Amalgamlampen des zweiten Strahlermoduls 8 weisen einen zylinderförmigen Lampenkolben auf und zeichnen sich durch eine Nominal-Leistung von 100 W und eine Länge des Lampenkolbens von 1.000 mm aus. Die Oberflächentemperatur der Niederdruck-Amalgamlampe beträgt während des Betriebs 90°C bis 120°C.
Das Emissionsspektrum der Niederdruck-Amalgamlampe hat ein Emissionsmaximum bei einer Wellenlänge von 254 nm mit einer Halbwertsbreite von weniger als 50 nm. Die Emissionsspektren von LED und Niederdruck-Amalgamlampe überlappen daher spektral nicht. Durch ein Emissionsmaximum bei 254 nm wird die Entstehung von Ozon bei der Bestrahlung der Kunststofffolie 2 vermieden.
Beide Strahlermodule 7, 8 emittieren nur geringe Strahlungsanteile an Infrarotstrahlung. Der Anteil der von der Strahlereinheit 6 emittierten Infrarotstrahlung an der Gesamtstrahlungsleistung der Strahlereinheit 6 beträgt 4,5%.
In 1 ist darüber hinaus die unterschiedliche Wirkungsweise der von den Strahlermodulen 7, 8 emittierten Strahlung schematisch dargestellt.
Die von den UV-Niederdruck-Amalgamlampen der Strahlereinheit 8 emittierte UV-C-Strahlung dringt in die Farbschicht 3 kaum ein. Sie bewirkt daher eine schnelle Oberflächenhärtung 4 mit einer Oberflächen-Schichtdicke von etwa 1 µm. Die schnelle Oberflächenhärtung wirkt einer Sauerstoffinhibierung entgegen.
Im Gegensatz hierzu weist die vom Strahlermodul 7 erzeugte Strahlung eine große Eindringtiefe auf. Sie trägt insbesondere zur Tiefenhärtung 5 der Farb-Schicht 3 bei, die eine Schichtdicke von 90 µm aufweist.
2 zeigt schematisch eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Bestrahlungsvorrichtung, der insgesamt die Bezugsziffer 20 zugeordnet ist. Die Bestrahlungsvorrichtung 20 wird zum Vernetzen und Härten einer Beschichtung 22 auf einem Werkstück 21 aus Holz eingesetzt.
Die Bestrahlungsvorrichtung 20 umfasst eine Transportvorrichtung 23 für das Werkstück 21, sowie eine Strahlereinheit 29 zur Bestrahlung des Werkstücks 21. Auf das Werkstück 21 ist eine Lack-Schicht 22 aufgebracht, die mit ultravioletter Strahlung gehärtet werden soll. Die Transportvorrichtung 23 bewegt das Werkstück 21 relativ zur Strahlereinheit 29, so dass dieses die Bestrahlungsvorrichtung 20 langsam durchläuft. Hierbei wird das Werkstück 21 von der Strahlereinheit 29 mit ultravioletter Strahlung bestrahlt. Die Strahlereinheit weist einen Abstand zur Oberfläche des Werkstücks 21, auf die die Beschichtung 22 aufgebracht ist, von 50 mm auf.
Die Strahlereinheit 29 umfasst mehrere Module 25 mit UV-LEDs zur Bestrahlung des Werkstücks 21 mit UV-Strahlung 27, sowie mehrere Module 26 mit Niederdruck-Amalgamlampen zur Bestrahlung des Werkstücks 21 mit UV-C-Strahlung 28. Die UV-LEDs sind Hochleistungs-LEDs mit einer Chipfläche von 1 mm². Sie weisen eine Optik zur Lichtformung auf. Die Hochleistungs-LEDs sind durch eine Leistung pro Chip von 500 mW, einen Betriebsstrom von 750 mA und eine Betriebsspannung von 3,6 V gekennzeichnet. Sie erzeugen ein Emissionsspektrum mit einer mit einem Emissionsmaximum bei einer Wellenlänge von 395 nm, das eine Halbwertsbreite von 30 nm aufweist. Das Modul 25 bestrahlt die Oberfläche des Werkstücks 21 mit einer Bestrahlungsstäke von 4 W/cm². Die Effizienz der LED beträgt 20%.
Die Niederdruck-Amalgamlampen weisen einen zylinderförmigen Lampenkolben auf und zeichneen sich durch eine Nominal-Leistung von 100 W und eine Länge des Lampenkolbens von 1.000 mm aus. Die Niederdruck-Amalgamlampe emittiert ein Emissionsspektrum mit einem Emissionsmaximum bei einer Wellenlänge von 254 nm und mit einer Halbwertsbreite von 5 nm.
Die von LED und Niederdrucklampe erzeugten Emissionsspektren überlappen sich spektral nicht.
Die Module 25, 26 sind innerhalb der Bestrahlungsvorrichtung 20 so installiert, dass das Substrat 21 nacheinander sowohl von den Strahlungsquellen der Module 25, 26 bestrahlt wird. Die Module 25, 26 müssen nicht direkt nacheinander installiert sein. Die Reihenfolge der Bestrahlung ist grundsätzlich frei wählbar. 2 zeigt beispielhaft eine Anordnung der Module 25, 26 in der Strahlereinheit 29. Die Anordnung der Module 25, 26 und damit die Bestrahlungsdauer kann an den Beschichtungswerkstoff und das Werkstück 21 angepasst werden. Die Geschwindigkeit der Transportvorrichtung 23 ist so gewählt, dass jedes Modul 25, 26 das Werkstück für 2 Sekunden bestrahlt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102008046548 A1 [0010]

Claims

Verfahren zur Herstellung eines beschichteten Substrats, umfassend die Verfahrensschritte: (a) Bereitstellen des Substrats und eines durch UV-Strahlung härtbaren Überzugsmittels, das einen aktivierbaren Photoinitiator enthält, (b) Beschichten einer Beschichtungsfläche des Substrats mit dem Über zugsmittel, (c) Bestrahlen der Beschichtungsfläche mit UV-Strahlung unter Aktivie rung des Photoinitiators und Aushärtung des Überzugsmittels und unter Bildung der Beschichtung, dadurch gekennzeichnet, dass zum Bestrahlen der Beschichtungsfläche gemäß Verfahrensschritt (c) eine Strahlereinheit eingesetzt wird, die sowohl eine UV-Strahlung emittierende Halbleiter-Strahlungsquelle als auch eine UV-C-Strahlung emittierende Niederdruckamalgamlampe oder eine UV-C-Strahlung emittierende Lichtdiode umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbleiter-Strahlungsquelle und die Niederdruck-Amalgamlampe oder die Halbleiter-Strahlungsquelle und die Lichtdiode jeweils ein Emissionsspektrum mit einem Emissionsmaximum bei einer Wellenlänge im Bereich von 150 nm bis 450 nm erzeugen, wobei die Emissionsmaxima der Halbleiterstrahlungsquelle und der Niederdrucklampe beziehungsweise der Lichtdiode um höchstens 200 nm voneinander abweichen.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbleiter-Strahlungsquelle ein Emissionsspektrum mit einem ersten Emissionsmaximum bei einer Wellenlänge im Bereich von 320 nm bis 450 nm, vorzugsweise im Bereich von 350 nm bis 430 nm, und einer Halbwertsbreite von weniger als 75 nm, vorzugsweise weniger als 30 nm, erzeugt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Niederdruckamalgamlampe oder die Lichtdiode ein Emissionspektrum mit einem zweiten Emissionsmaximum bei einer Wellenlänge im Bereich von 180 nm bis 300 nm und einer Halbwertsbreite von weniger als 50 nm, vorzugsweise von weniger als 5 nm, besonders bevorzugt von weniger als 1 nm, erzeugt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbleiter-Strahlungsquelle und die Niederdruckamalgamlampe oder die Halbleiter-Strahlungsquelle und die Lichtdiode jeweils ein Emissionsspektrum erzeugen, und dass die Emissionsspektren von Halbleiter-Strahlungsquelle und Niederdruckamalgamlampe beziehungsweise Lichtdiode spektral nicht überlappen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlereinheit Strahlung mit einer Gesamtstrahlungsleistung emittiert, wobei der Anteil der von der Strahlereinheit emittierten Infrarot-Strahlung höchstens 5% der Gesamtstrahlungsleistung ausmacht.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbleiter-Strahlungsquelle die Beschichtungsfläche mit einer Bestrahlungsstärke von mindestens 0,1 W/cm² bestrahlt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Effizienz der Halbleiterstrahlungsquelle während des Bestrahlens mindestens 5%, vorzugsweise mindestens 25%, beträgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass während des Bestrahlens der Abstand der Strahlereinheit zur Beschichtungsfläche mindestens 3 mm, vorzugsweise 10 mm bis 200 mm beträgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestrahlung wechselweise mit der von der Halbleiter-Strahlungsquelle emittierten Strahlung und der von der Niederdruckamalgamlampe oder der Lichtdiode emittierten Strahlung erfolgt, wobei die Bestrahlungsdauer jeweils höchstens eine Minute beträgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbleiter-Strahlungsquelle und die Niederdruck-Amalgamlampe oder die Halbleiter-Strahlungsquelle und die Lichtdiode die Bestrahlungsfläche gleichzeitig bestrahlen.
Bestrahlungsvorrichtung zum Vernetzen und Härten einer Beschichtung auf einem Substrat mit ultravioletter Strahlung, aufweisend eine Strahlereinheit zur Erzeugung ultravioletter Strahlung, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlereinheit eine UV-Strahlung emittierende Halbleiter-Strahlungsquelle und eine UV-C-Strahlung emittierende Niederdruckamalgamlampe oder eine UV-C-Strahlung emittierende Lichtdiode umfasst.
Bestrahlungsvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbleiter-Strahlungsquelle und die Niederdruck-Amalgamlampe oder die Halbleiter-Strahlungsquelle und die Lichtdiode jeweils ein Emissionsspektrum mit einem Emissionsmaximum bei einer Wellenlänge im Bereich von 150 nm bis 450 nm aufweisen, wobei die Emissionsmaxima der Halbleiter-Strahlungsquelle und der Niederdrucklampe beziehungsweise der Lichtdiode um höchstens 200 nm voneinander abweichen.
Bestrahlungsvorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbleiter-Strahlungsquelle ein Emissionsspektrum mit einem ersten Emissionsmaximum bei einer Wellenlänge im Bereich von 320 nm bis 450 nm, vorzugsweise im Bereich von 350 nm bis 430 nm, und einer Halbwertsbreite von weniger als 75 nm, vorzugsweise weniger als 30 nm, aufweist.
Bestrahlungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Niederdruckamalgamlampe oder die Lichtdiode ein Emissionspektrum mit einem zweiten Emissionsmaximum bei einer Wellenlänge im Bereich von 180 nm bis 300 nm und einer Halbwertsbreite von weniger als 50 nm, vorzugsweise weniger als 5 nm, besonders bevorzugt von weniger als 1 nm, aufweist.
Bestrahlungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbleiter-Strahlungsquelle und die Niederdruckamalgamlampe oder die Halbleiter-Strahlungsquelle und die Lichtdiode jeweils ein Emissionsspektrum erzeugen, und dass die Emissionsspektren der Halbleiter-Strahlungsquelle und der Niederdruckamalgamlampe beziehungweise der Lichtdiode spektral nicht überlappen.
Bestrahlungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlereinheit Strahlung mit einer Gesamtstrahlungsleistung emittiert, wobei der Anteil der von der Strahlereinheit emittierten Infrarot-Strahlung höchstens 5% der Gesamtstrahlungsleistung ausmacht.
Bestrahlungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass Halbleiter-Strahlungsquelle und Niederdruckamalgamlampe oder Halbleiter-Strahlungsquelle und Lichtdiode in Bewegungsrichtung des zu beschichteten Substrats gesehen, hintereinander angeordnet sind.