DE102013101773B4 - Device for irradiating objects with high-energy radiation - Google Patents

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Abstract

Vorrichtung (1) zum Bestrahlen von Objekten mit energiereicher Strahlung, umfassend eine Strahlenquelle (2) und einen Objektbehälter (3) zur Aufnahme eines zu bestrahlenden Objektes (4), wobei der Objektbehälter (3) ausgerüstet ist, mit einem Inertgas befüllt zu werden und wobei der Objektbehälter (3) einen Gaseinlass (7) und einen Gasauslass (8) aufweist, wobei Gaseinlass (7) und/oder Gasauslass (8) verschließbar sind, wobei der Objektbehälter (3) zu Beginn der Bestrahlung der Strahlenquelle (2) zugeführt und nach Abschluss der Bestrahlung von der Strahlenquelle (2) entfernt werden kann.Device (1) for irradiating objects with high-energy radiation, comprising a radiation source (2) and an object container (3) for receiving an object (4) to be irradiated, the object container (3) being equipped to be filled with an inert gas and wherein the object container (3) has a gas inlet (7) and a gas outlet (8), the gas inlet (7) and/or gas outlet (8) being closable, the object container (3) being fed to the radiation source (2) at the beginning of the irradiation and can be removed from the radiation source (2) after the end of the irradiation.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bestrahlen von Objekten mit energiereicher Strahlung, umfassend eine Strahlenquelle und einen Objektbehälter zur Aufnahme eines zu bestrahlenden Objektes, wobei der Objektbehälter ausgerüstet ist, mit einem Inertgas befüllt zu werden.The invention relates to a device for irradiating objects with high-energy radiation, comprising a radiation source and an object container for receiving an object to be irradiated, the object container being equipped to be filled with an inert gas.

Eine derartige Vorrichtung ist aus der DE 202 03 303 U1 bekannt. Derartige Vorrichtungen dienen dazu, mit einem Klebstoff, Lack, Druckfarbe, Kunststoff oder Farbe versehene Objekte einer energiereichen Strahlung auszusetzen. Durch die Einwirkung der energiereichen Strahlung erfolgt ein Trocknen und Aushärten der vorgenannten Stoffe. Bekannt ist diese Technologie insbesondere bei der Herstellung von Compact Discs (CD), Digital Versatile Discs (DVD) sowie bei der Klebetechnologie kleiner elektronischer Komponenten.Such a device is from DE 202 03 303 U1 known. Devices of this type are used to expose objects provided with an adhesive, paint, printing ink, plastic or paint to high-energy radiation. The effect of the high-energy radiation causes the aforementioned substances to dry and harden. This technology is particularly well-known in the manufacture of compact discs (CD), digital versatile discs (DVD) and in the adhesive technology of small electronic components.

In diesem Zusammenhang ist als Strahlenquelle insbesondere energiereiche elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge von weniger als 500 nm zu verstehen, wobei hier insbesondere die UV-Strahlung bekannt ist. Des Weiteren ist auch die Verwendung einer Teilchenstrahlungsquelle denkbar.In this context, a radiation source is to be understood as meaning in particular high-energy electromagnetic radiation with a wavelength of less than 500 nm, with UV radiation being known in particular here. Furthermore, the use of a particle radiation source is also conceivable.

Die energiereiche Strahlung bewirkt, dass in dem auszuhärtenden Stoff, also dem Klebstoff, dem Lack, der Druckfarbe, dem Kunststoff oder der Farbe, mit dem das Objekt beschichtet ist, eine fotochemische Reaktion abläuft. Dazu enthält der Stoff einen Fotoinitiator, der durch die energiereiche Strahlung in Radikale aufgespalten wird. Die Radikale bewirken eine radikalische Polymerisation des Stoffes, so dass dieser aushärtet oder trocknet. Hierbei ist problematisch, dass der in der normalen Umgebungsluft enthaltene Sauerstoff ebenfalls und in Konkurrenz zu der angestrebten Trocknung oder Aushärtung mit den Radikalen reagiert. Der Luftsauerstoff bildet mit den Radikalen Hydroperoxide, so dass diese Radikale für die Polymerisation des Stoffs nicht mehr zur Verfügung stehen. Dadurch verzögert sich die Trocknung beziehungsweise Härtung des Stoffs oder die Reaktion kommt vollständig zum Erliegen. Die Folge der mangelhaften Reaktion sind nasse oder klebrige Oberflächen des zu behandelnden Objekts.The high-energy radiation causes a photochemical reaction to take place in the material to be cured, i.e. the adhesive, paint, printing ink, plastic or paint with which the object is coated. For this purpose, the substance contains a photoinitiator, which is split into radicals by the high-energy radiation. The radicals cause radical polymerisation of the substance so that it hardens or dries. The problem here is that the oxygen contained in the normal ambient air also reacts with the radicals in competition with the desired drying or curing. The oxygen in the air forms hydroperoxides with the radicals, so that these radicals are no longer available for the polymerisation of the substance. This delays the drying or hardening of the substance or the reaction comes to a complete standstill. The consequences of the inadequate reaction are wet or sticky surfaces of the object to be treated.

Eine Möglichkeit, diesen Nachteil zu überwinden besteht darin, die Strahlungsdosis der Strahlungsquelle zu erhöhen. Hierbei ist jedoch nachteilig, dass aufgrund längerer Bestrahlungszeit die Produktionsgeschwindigkeit herabgesetzt ist und durch die höhere erforderliche Strahlungsdosis eine größere Energiemenge erforderlich ist. Ein weiteres Problem ist die erhöhte Temperaturbelastung des zu behandelnden Objektes, so dass die Erhöhung der Strahlungsdosis insbesondere bei temperaturempfindlichen Objekten, beispielsweise aus niedrigschmelzenden Kunststoffen, Thermopapieren oder dünnen Kunststofffolien nicht in Frage kommt.One way to overcome this disadvantage is to increase the radiation dose from the radiation source. The disadvantage here, however, is that the production speed is reduced due to the longer irradiation time and a larger amount of energy is required due to the higher required radiation dose. Another problem is the increased temperature load on the object to be treated, so that increasing the radiation dose is out of the question, particularly in the case of temperature-sensitive objects, for example made of low-melting plastics, thermal paper or thin plastic films.

Eine weitere Möglichkeit besteht darin, das zu bestrahlende Objekt in einem Raum anzuordnen, welcher mit Inertgas gefüllt ist. Als Inertgas kommt beispielsweise Stickstoff (N2) oder Kohlendioxid (CO2) in Betracht. Dabei ist die Verwendung von CO2 als Inertgas besonders vorteilhaft, da gasförmiges CO2 schwerer ist als die Umgebungsluft und diese aufgrund höherer Dichte verdrängt. Darüber hinaus ist aufgrund der vorteilhaften Wirksamkeit bei der Verwendung von CO2 als Inertgas eine gewisse Restkonzentration an Sauerstoff zulässig, ohne dass die Qualität der Aushärtung beziehungsweise Trocknung herabgesetzt ist.A further possibility consists in arranging the object to be irradiated in a space which is filled with inert gas. Nitrogen (N 2 ) or carbon dioxide (CO 2 ), for example, can be used as the inert gas. The use of CO 2 as the inert gas is particularly advantageous since gaseous CO 2 is heavier than the ambient air and displaces it due to its higher density. In addition, due to the advantageous effectiveness when using CO 2 as the inert gas, a certain residual concentration of oxygen is permissible without the quality of the curing or drying being reduced.

Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen befindet sich die Strahlungsquelle innerhalb eines mit einem Inertgas gefüllten Raums oder bildet mit dem Objektbehälter eine Baueinheit. Zum Bestrahlen eines Objektes ist es daher erforderlich, die Strahlungsquelle zu deaktivieren, den Behälter zu öffnen, das zu bestrahlende Objekt einzulegen, den Behälter zu schließen, den Behälter mit einem Inertgas zu befüllen und anschließend die Strahlungsquelle zu aktivieren. Durch diese Vielzahl erforderlicher Schritte ergibt sich eine große Zeitdauer, die zum Bestrahlen des Objektes erforderlich ist. Darüber hinaus sind die aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen meist sehr voluminös, so dass eine große Menge an Inertgas erforderlich ist, was die erforderliche Zeitdauer zum Befüllen des Raums mit Inertgas erheblich heraufsetzt.In the devices known from the prior art, the radiation source is located within a space filled with an inert gas or forms a structural unit with the object container. To irradiate an object it is therefore necessary to deactivate the radiation source, open the container, insert the object to be irradiated, close the container, fill the container with an inert gas and then activate the radiation source. This large number of necessary steps results in a long period of time, which is required for irradiating the object. In addition, the devices known from the prior art are usually very voluminous, so that a large amount of inert gas is required, which considerably increases the time required to fill the space with inert gas.

JP S61 103 973 A beschreibt eine Vorrichtung zum Bestrahlen von Objekten mit energiereicher Strahlung. Die Objekte sind dabei in Objektbehältern angeordnet, wobei die Objektbehälter auf einem Laufband bewegt und dabei zumindest zeitweise von einer Strahlenquelle bestrahlt werden. JP S61 103 973 A describes a device for irradiating objects with high-energy radiation. The objects are arranged in object containers, the object containers being moved on a conveyor belt and being irradiated at least temporarily by a radiation source.

DE 100 01 146 A1 offenbart ebenfalls eine Vorrichtung zum Bestrahlen von Objekten mit energiereicher Strahlung. DE 100 01 146 A1 also discloses an apparatus for irradiating objects with high-energy radiation.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Bestrahlen von Objekten mit energiereicher Strahlung bereitzustellen, bei dem die erforderliche Zeitdauer zum Behandeln des Objektes herabgesetzt ist.The object of the invention is to provide a device for irradiating objects with high-energy radiation, in which the time required for treating the object is reduced.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Auf vorteilhafte Ausgestaltungen nehmen die Unteransprüche Bezug.This object is solved with the features of claim 1. The dependent claims refer to advantageous configurations.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Bestrahlen von Objekten mit energiereicher Strahlung umfasst eine Strahlungsquelle und einen Objektbehälter zur Aufnahme eines zu bestrahlenden Objektes, wobei der Objektbehälter ausgerüstet ist, mit einem Inertgas befüllt zu werden und wobei der Objektbehälter zu Beginn der Bestrahlung der Strahlungsquelle zugeführt und nach Abschluss der Bestrahlung von der Strahlungsquelle entfernt werden kann.The device according to the invention for irradiating objects with high-energy beam Treatment comprises a radiation source and an object container for receiving an object to be irradiated, the object container being equipped to be filled with an inert gas and the object container being supplied to the radiation source at the beginning of the irradiation and being removed from the radiation source after the irradiation has ended.

Der erfindungsgemäße Vorteil liegt in der Funktionstrennung von Strahlungsquelle und Inertgasraum, so dass die Strahlungsquelle unabhängig ist von dem Objektbehälter. Dadurch ergibt sich insbesondere der Vorteil, dass die Strahlungsquelle unabhängig von dem Objektbehälter betrieben werden kann und dass es nicht erforderlich ist, die Strahlungsquelle zum Einlegen beziehungsweise Entnehmen des zu bestrahlenden Objektes einbeziehungsweise auszuschalten beziehungsweise mit einem Shutter abzudecken. Ein weiterer Vorteil ergibt sich dadurch, dass die Größe des Objektbehälters unabhängig von der Größe der Strahlungsquelle gestaltet werden kann, so dass für kleine zu bestrahlende Objekte auch nur kleine Objektbehälter zur Verfügung gestellt werden müssen. Bei kleinen Objektbehältern ergibt sich der Vorteil eines kleinen Innenraumes, so dass zum Einen nur eine geringe Menge Inertgas notwendig ist und zum Anderen das Befüllen des Innenraumes mit dem Inertgas nur eine geringe Zeitdauer in Anspruch nimmt.The advantage according to the invention lies in the functional separation of radiation source and inert gas space, so that the radiation source is independent of the object container. This results in the particular advantage that the radiation source can be operated independently of the object container and that it is not necessary to switch the radiation source on or off or cover it with a shutter to insert or remove the object to be irradiated. A further advantage results from the fact that the size of the object container can be designed independently of the size of the radiation source, so that only small object containers have to be made available for small objects to be irradiated. In the case of small object containers, there is the advantage of a small interior space, so that on the one hand only a small amount of inert gas is required and on the other hand filling the interior space with the inert gas only takes a short period of time.

Die notwendige Inertgasmenge für die Behandlung einer Anzahl von Objekten ist bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung insbesondere im Vergleich zu offenen kontinuierlich arbeitenden Anlagen deutlich reduziert. Bei kontinuierlich arbeitenden Anlagen ist ein stetiger Inertgasstrom erforderlich, um die notwendige Inertgaskonzentration unter der Strahlenquelle aufrechterhalten zu können. Die erfindungsgemäßen Objektbehälter eignen sich auch für den Einsatz in derartigen Anlagen, wobei sich hierbei das Inertgas in den Objektbehältern um die zu behandelnden Objekte konzentriert und nicht aus den Objektbehältern entweichen kann.The amount of inert gas required for the treatment of a number of objects is significantly reduced in the device according to the invention, in particular in comparison to open, continuously operating systems. In the case of continuously operating systems, a constant flow of inert gas is required in order to be able to maintain the necessary inert gas concentration under the radiation source. The object containers according to the invention are also suitable for use in such systems, in which case the inert gas in the object containers is concentrated around the objects to be treated and cannot escape from the object containers.

Vorzugsweise ist die Strahlenquelle ausgebildet, elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge von weniger als 500 nm oder Teilchenstrahlung zu emittieren. Als Quelle elektromagnetischer Strahlung kommt insbesondere eine UV-Strahlenquelle in Betracht. In diesem Zusammenhang haben sich Quecksilberniederdruckstrahler, Quecksilbermitteldruckstrahler, Quecksilberhochdruckstrahler und UV-LED-Strahlenquellen bewährt. Denkbar ist es auch, eine Visible-LED einzusetzen, welche energiereiches sichtbares Licht mit einer Wellenlänge von weniger als 500 nm emittiert. Als Teilchenstrahler kommen insbesondere Strahlenquellen in Betracht, welche Elektronenstrahlen emittieren.The radiation source is preferably designed to emit electromagnetic radiation with a wavelength of less than 500 nm or particle radiation. A UV radiation source is particularly suitable as a source of electromagnetic radiation. In this context, low-pressure mercury lamps, medium-pressure mercury lamps, high-pressure mercury lamps and UV-LED radiation sources have proven their worth. It is also conceivable to use a visible LED which emits high-energy visible light with a wavelength of less than 500 nm. In particular, radiation sources that emit electron beams come into consideration as particle emitters.

Es können mehrere Objektbehälter mit zu bestrahlenden Objekten versehen werden und nacheinander der Strahlenquelle zugeführt werden. Dadurch ist es möglich, eine Vielzahl verschieden geformter Objekte in verschiedener Größe innerhalb einer kurzen Zeitdauer der Strahlenquelle zuzuführen.Several object containers can be provided with objects to be irradiated and successively fed to the radiation source. This makes it possible to supply a large number of differently shaped objects of different sizes to the radiation source within a short period of time.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die Vorrichtung ein Transportband, auf welches die Objektbehälter aufgestellt werden können und unter der Strahlenquelle hindurch transportiert werden. Bei dieser Ausgestaltung ist ein hoher Durchsatz an zu bestrahlenden Objekten möglich.In an advantageous embodiment, the device includes a conveyor belt on which the object containers can be placed and transported under the radiation source. With this configuration, a high throughput of objects to be irradiated is possible.

Vorzugsweise weist der Objektbehälter eine Öffnung auf, die durchlässig für die energiereiche Strahlung ist. Je nach Ausrichtung der Strahlenquelle zu dem Objektbehälter ist die Öffnung vorzugsweise auf der Oberseite, dem Deckel, oder an einer der Seitenflächen angeordnet. Die Größe der Öffnung ist derart, dass die zu bestrahlende Oberfläche des Objektes vollständig von der energiereichen Strahlung erfasst wird. Dabei ist in der Öffnung vorzugsweise eine Scheibe angeordnet, welche durchlässig ist für die energiereiche Strahlung. Eine derartige durchlässige Scheibe ist beispielsweise eine Quarzscheibe oder ein (Spezial-) Glas. Durch die Scheibe ist einerseits gewährleistet, dass die UV-Strahlung das zu bestrahlende Objekt erreicht und andererseits das Inertgas im Inneren des Objektbehälters verbleibt.The specimen container preferably has an opening which is transparent to the high-energy radiation. Depending on the alignment of the radiation source with respect to the object container, the opening is preferably arranged on the upper side, the cover, or on one of the side surfaces. The size of the opening is such that the surface of the object to be irradiated is completely covered by the high-energy radiation. In this case, a disc is preferably arranged in the opening, which is permeable to the high-energy radiation. Such a permeable pane is, for example, a quartz pane or a (special) glass. The pane ensures on the one hand that the UV radiation reaches the object to be irradiated and on the other that the inert gas remains inside the object container.

Der Objektbehälter kann mit einem abnehmbaren Deckel versehen sein, wobei der Deckel zum Einlegen und Entnehmen des zu bestrahlenden Objektes von dem Objektbehälter entfernt werden kann. Dabei kann der Deckel so ausgestaltet sein, dass er vollständig von dem Objektbehälter abnehmbar ist. Bei dieser Ausgestaltung kann der Deckel beispielsweise mittels Schrauben auf dem Objektbehälter fixiert werden.The object container can be provided with a removable cover, the cover being able to be removed from the object container in order to insert and remove the object to be irradiated. The cover can be designed in such a way that it can be completely removed from the object container. In this configuration, the cover can be fixed to the specimen container, for example by means of screws.

In einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung ist der Deckel über ein Scharnier an dem Objektbehälter angebunden und wird zum Befüllen und Entleeren aufgeklappt. Der Deckel kann bei dieser Ausgestaltung besonders einfach mittels Schnellverschlüssen verriegelt werden.In another advantageous embodiment, the lid is attached to the object container via a hinge and is opened for filling and emptying. In this configuration, the cover can be locked in a particularly simple manner by means of quick-release fasteners.

In beiden Ausgestaltungen ist an der Kontaktfläche zwischen Deckel und Objektbehälter vorzugsweise eine Dichtung angeordnet, so dass der Innenraum des Objektbehälters auch bei größeren Druckunterschieden sicher von der Umgebungsluft getrennt ist.In both configurations, a seal is preferably arranged on the contact surface between the lid and the object container, so that the interior of the object container is safely separated from the ambient air even in the case of larger pressure differences.

Vorzugsweise ist die Öffnung dem Deckel zugeordnet. Einerseits ist die Strahlenquelle vorzugsweise oberhalb des Objektbehälters angeordnet und der Objektbehälter wird unter der Strahlenquelle hindurchgeführt. Ferner weist der Deckel im Vergleich zu den Seitenflächen des Objektbehälters die größere Fläche auf, so dass die in dem Deckel angeordnete Öffnung die größtmögliche Bestrahlungsöffnung bietet.The opening is preferably assigned to the cover. On the one hand, the radiation source is preferably arranged above the object container and the object container is passed under the radiation source. Furthermore, the lid has the larger area compared to the side surfaces of the object container, so that the opening arranged in the lid offers the largest possible irradiation opening.

Der Objektbehälter weist erfindungsgemäß einen Gaseinlass und einen Gasauslass auf. Zum Befüllen des Objektbehälters mit einem Inertgas wird der Gaseinlass mit einer Inertgasquelle verbunden und über den Gasauslass kann das in dem Objektbehälter befindliche Medium bis zum Erreichen der gewünschten Inertgaskonzentration ausgeleitet werden. Das Inertgas kann beispielsweise über eine Inertgasflasche zugeführt werden, wobei Inertgasflasche und Einlass über einen Schlauch miteinander verbunden werden. Als Inertgas kommen insbesondere N2 und CO2 in Frage.According to the invention, the object container has a gas inlet and a gas outlet. To fill the object container with an inert gas, the gas inlet is connected to an inert gas source and the medium in the object container can be discharged via the gas outlet until the desired inert gas concentration is reached. The inert gas can be supplied, for example, via an inert gas bottle, with the inert gas bottle and inlet being connected to one another via a hose. N 2 and CO 2 are particularly suitable as inert gases.

Die Erzielung der gewünschten Inertgaskonzentration kann in einer einfachen Ausgestaltung durch Einströmen des Inertgases über eine vorgegebene Zeitdauer erfolgen. In einer weiteren Ausgestaltung ist dem Objektbehälter ein Sensor zugeordnet, der die Inertgaskonzentration erfasst. Der Sensor kann in dem Objektbehälter angeordnet oder dem Gasauslass zugeordnet sein. Die Bestimmung der Inertgaskonzentration kann dabei auch indirekt, beispielsweise über die Bestimmung des Sauerstoffgehaltes des aus dem Objektbehälter ausströmenden Gasgemisches, erfolgen. Bei dieser Ausgestaltung ist es nicht erforderlich, den Sensor direkt in dem Objektbehälter anzuordnen. Der Sensor kann auch entfernt von dem Objektbehälter in einen an dem Auslass befestigten Schlauch eingebunden sein.In a simple embodiment, the desired inert gas concentration can be achieved by the inert gas flowing in for a predetermined period of time. In a further refinement, the object container is assigned a sensor which detects the inert gas concentration. The sensor can be arranged in the object container or assigned to the gas outlet. The inert gas concentration can also be determined indirectly, for example by determining the oxygen content of the gas mixture flowing out of the specimen container. With this configuration, it is not necessary to arrange the sensor directly in the object container. The sensor can also be incorporated remotely from the object container in a hose attached to the outlet.

Erfindungsgemäß sind Einlass und/oder Auslass verschließbar. Bei dieser Ausgestaltung kann während der Bestrahlung eine gleichbleibende Inertgaskonzentration gewährleistet werden.According to the invention, the inlet and/or outlet can be closed. With this configuration, a constant inert gas concentration can be ensured during the irradiation.

Bei Verwendung von CO2 als Inertgas ist es vorteilhaft, wenn der Gaseinlass dem Bodenbereich des Objektbehälters zugeordnet ist und der Gasauslass dem Deckelbereich des Objektbehälters zugeordnet ist. Da CO2 eine größere Dichte aufweist als die Umgebungsluft, reichert sich das Inertgas zunächst im Bodenbereich an und steigt dann in dem Objektbehälter auf. Dadurch strömt über den oben angeordneten Gasauslass zunächst die in dem Objektbehälter befindliche restliche Umgebungsluft aus, bevor das Inertgas ausströmt.When using CO 2 as the inert gas, it is advantageous if the gas inlet is assigned to the bottom area of the object container and the gas outlet is assigned to the lid area of the object container. Since CO 2 has a higher density than the ambient air, the inert gas first accumulates in the bottom area and then rises in the specimen container. As a result, the remaining ambient air in the object container first flows out via the gas outlet arranged at the top, before the inert gas flows out.

Der Objektbehälter kann an seiner Innenwand zumindest abschnittsweise strahlungsreflektierend ausgerüstet sein. Dazu kann die Innenwand des Objektbehälters teilweise oder vollständig beispielsweise mit strahlungsreflektierendem Metall ausgekleidet sein. Eine derartige strahlungsreflektierende Auskleidung kann beispielsweise mit einer Aluminiumfolie erzielt werden, die an der Innenwand des Objektbehälters angebracht wird. Dadurch können auch seitliche Bereiche des zu bestrahlenden Objektes von der energiereichen Strahlung erreicht werden und der auf das Objekt aufgebrachte Stoff (Klebstoff, Lack, Druckfarbe, Kunststoff oder Farbe) kann gehärtet oder getrocknet werden.The object container can be equipped with a radiation-reflecting finish at least in sections on its inner wall. For this purpose, the inner wall of the object container can be partially or completely lined with radiation-reflecting metal, for example. Such a radiation-reflecting lining can be achieved, for example, with an aluminum foil that is attached to the inner wall of the specimen container. As a result, lateral areas of the object to be irradiated can also be reached by the high-energy radiation and the substance (adhesive, paint, printing ink, plastic or paint) applied to the object can be hardened or dried.

Einige Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Diese zeigen, jeweils schematisch:

  • 1 eine Vorrichtung für einen stationären Betrieb;
  • 2 eine Vorrichtung für einen kontinuierlichen Betrieb;
  • 3 einen Objektbehälter;
  • 4 einen Objektbehälter während der Inertisierung.
Some configurations of the device according to the invention are explained in more detail below with reference to the figures. These show, each schematically:
  • 1 a device for stationary operation;
  • 2 a device for continuous operation;
  • 3 an object container;
  • 4 an object container during inerting.

Die Figuren zeigen eine Vorrichtung 1 zum Bestrahlen von Objekten mit energiereicher Strahlung. Die Vorrichtung 1 umfasst eine Strahlenquelle 2, welche an einem Stativ 14 befestigt ist und einen Objektbehälter 3 zur Aufnahme eines zu bestrahlenden Objektes 4.The figures show a device 1 for irradiating objects with high-energy radiation. The device 1 comprises a radiation source 2, which is attached to a stand 14, and an object container 3 for receiving an object 4 to be irradiated.

Die Strahlenquelle 2 ist in dieser Ausgestaltung als UV-Strahlenquelle ausgebildet. Dazu ist die Strahlenquelle 2 insbesondere als Quecksilberniederdruckstrahler, Quecksilbermitteldruckstrahler, Quecksilberhochdruckstrahler oder als UV-LED-Strahlenquelle ausgebildet. In einer alternativen Ausgestaltung emittiert die Strahlenquelle energiereiches sichtbares Licht mit einer Wellenlänge von weniger als 500 nm. In diesem Zusammenhang kommt insbesondere eine Visible-LED in Betracht. Es ist auch denkbar, die Strahlenquelle als Elektronenstrahler auszubilden.In this configuration, the radiation source 2 is in the form of a UV radiation source. For this purpose, the radiation source 2 is designed in particular as a low-pressure mercury lamp, medium-pressure mercury lamp, high-pressure mercury lamp or as a UV-LED radiation source. In an alternative configuration, the radiation source emits high-energy visible light with a wavelength of less than 500 nm. A visible LED is particularly suitable in this context. It is also conceivable to design the radiation source as an electron emitter.

Der Objektbehälter 3 ist ausgerüstet, mit einem Inertgas, vorzugsweise CO2, befüllt zu werden. Die mit einem auszuhärtenden oder zu trocknenden Stoff versehenen Objekte 4 werden in den Objektbehälter 3 eingelegt, anschließend wird der Objektbehälter 3 geschlossen und ein Inertgas in den Objektbehälter 3 eingeleitet, wobei die Umgebungsluft gleichzeitig aus dem Objektbehälter 3 abgeführt wird. Zur Behandlung wird der Objektbehälter 3 der UV-Strahlenquelle 2 zugeführt, wodurch die Bestrahlung beginnt, nach Abschluss der Bestrahlung wird der Objektbehälter 3 von der Strahlenquelle 2 entfernt.The object container 3 is equipped to be filled with an inert gas, preferably CO 2 . The objects 4 provided with a substance to be cured or dried are placed in the object container 3 , the object container 3 is then closed and an inert gas is introduced into the object container 3 , the ambient air being discharged from the object container 3 at the same time. For the treatment, the object container 3 is fed to the UV radiation source 2, as a result of which the irradiation begins. After the end of the irradiation, the object container 3 is removed from the radiation source 2.

Zur Behandlung der Objekte 4 sind grundsätzlich zwei Arbeitsweisen denkbar.In principle, two working methods are conceivable for the treatment of the objects 4 .

Bei der in 1 gezeigten stationären Arbeitsweise wird zunächst ein zu behandelndes mit einem Stoff (Klebstoff, Lack, Druckfarbe, Kunststoff oder Farbe) beschichtetes Objekt 4 in den Objektbehälter 3 eingelegt, der Objektbehälter 3 geschlossen und ein Inertgas wird in den Objektbehälter 3 eingeleitet und die Umgebungsluft aus dem Objektbehälter 3 ausgeleitet. Die Bestrahlung über die Strahlenquelle 2 kann bei Erreichen der notwendigen Rest-O2-Konzentration bei fortlaufender Inertisierung erfolgen.At the in 1 In the stationary working method shown, an object 4 to be treated that is coated with a substance (adhesive, paint, printing ink, plastic or paint) is first placed in the object container 3, the object container 3 is closed and an inert gas is introduced into the object container 3 and the ambient air is removed from the object container 3 discharged. Irradiation via the radiation source 2 can take place when the necessary residual O 2 concentration is reached with continuous inerting.

Bei dem in 2 gezeigten kontinuierlichen Betrieb wird der geschlossene Objektbehälter 3 nach dem Einlegen des mit dem Stoff beschichteten Objektes 4 und der Inertisierung auf ein Transportband 15 aufgelegt, welches den Objektbehälter 3 selbsttätig unter der Strahlenquelle 2 hindurchfährt.At the in 2 In the continuous operation shown, the closed object container 3 is placed on a conveyor belt 15 after the object 4 coated with the substance has been inserted and rendered inert, which automatically moves the object container 3 under the radiation source 2 .

3 zeigt einen Objektbehälter 3 im Detail. Der Objektbehälter 3 ist in Form einer Box ausgebildet und besteht aus einem spritzgegossenen Kunststoff. Alternativ kann der Objektbehälter 3 auch aus Metall, vorzugsweise Aluminium oder Edelstahl bestehen. Im Inneren des Objektbehälters 3 ist im Bodenbereich eine Lochplatte zum Fixieren der Objekte 4 eingelassen. Der Objektbehälter 3 weist eine Öffnung 5 auf, die durchlässig ist für energiereiche Strahlung, in der Öffnung 5 ist wiederum eine für energiereiche Strahlung durchlässige Quarzscheibe angeordnet. Alternativ kann die Scheibe auch aus (Spezial-) Glas bestehen. 3 shows an object container 3 in detail. The object container 3 is designed in the form of a box and consists of an injection-molded plastic. Alternatively, the object container 3 can also be made of metal, preferably aluminum or stainless steel. A perforated plate for fixing the objects 4 is embedded in the bottom area of the inside of the object container 3 . The object container 3 has an opening 5 which is permeable to high-energy radiation, and a quartz pane which is permeable to high-energy radiation is in turn arranged in the opening 5 . Alternatively, the pane can also be made of (special) glass.

Der Objektbehälter 3 ist mit einem abnehmbaren Deckel 6 versehen, wobei der Deckel 6 zum Einlegen und Entnehmen des zu bestrahlenden Objektes 4 vollständig von dem Objektbehälter 3 entfernt werden kann. Die oben beschriebene Öffnung 5 ist dem Deckel 6 zugeordnet. Die Verriegelung des Deckels 6 erfolgt über Schrauben. In einer alternativen Ausgestaltung ist der Deckel 6 über ein Scharnier 9 an dem Objektbehälter 3 angebunden und klappbar. Zur Verriegelung sind bei dieser Ausgestaltung an dem Deckel 6 Schnellverschlüsse 10 zum Verschließen des Deckels 6 angeordnet. Zwischen Deckel 6 und Objektbehälter 3 ist eine umlaufende Dichtung angeordnet.The object container 3 is provided with a removable cover 6, the cover 6 being able to be completely removed from the object container 3 in order to insert and remove the object 4 to be irradiated. The opening 5 described above is assigned to the cover 6 . The lid 6 is locked using screws. In an alternative embodiment, the cover 6 is attached to the object container 3 via a hinge 9 and is foldable. In this embodiment, quick-release fasteners 10 for closing the cover 6 are arranged on the cover 6 for locking purposes. A circumferential seal is arranged between the cover 6 and the object container 3 .

Der Objektbehälter 3 weist zum Einleiten von Inertgas einen Gaseinlass 7 und einen Gasauslass 8 auf. Gaseinlass 7 und Gasauslass 8 sind mit Verschlüssen 11, vorzugsweise Kugelhähnen versehen und verschließbar. Dabei ist der Gaseinlass 7 idealerweise in eine Seitenwand des Objektbehälters 3 eingebracht und dem Bodenbereich des Objektbehälters 3 zugeordnet, also im unteren Bereich. Der Gasauslass 8 ist dem Deckelbereich des Objektbehälters 3 zugeordnet, also in dessen oberen Bereich.The specimen container 3 has a gas inlet 7 and a gas outlet 8 for introducing inert gas. Gas inlet 7 and gas outlet 8 are provided with closures 11, preferably ball valves, and can be closed. In this case, the gas inlet 7 is ideally placed in a side wall of the object container 3 and assigned to the bottom area of the object container 3, ie in the lower area. The gas outlet 8 is assigned to the lid area of the object container 3, ie in its upper area.

Der Objektbehälter 3 ist an seiner Innenwand strahlungsreflektierend ausgerüstet, um zusätzlich zur direkten Bestrahlung auch die von den Wandungen reflektierte indirekte Strahlung für die Behandlung mit energiereicher Strahlung zu nutzen. Dazu ist im Inneren des Objektbehälters 3 eine diffus reflektierende Aluminiumfolie angeordnet.The inner wall of the object container 3 is radiation-reflecting so that, in addition to the direct radiation, the indirect radiation reflected by the walls can also be used for the treatment with high-energy radiation. For this purpose, a diffusely reflecting aluminum foil is arranged inside the object container 3 .

4 zeigt den zuvor beschriebenen Objektbehälter 3 während der Inertisierung. Dazu wird der Objektbehälter 3 über den Gaseinlass 7 mit einer Inertgasquelle 13, beispielsweise einer CO2-Flasche, verbunden. Über den Gasauslass 8 wird das in dem Objektbehälter 3 enthaltene Gasgemisch abgeführt. Dies kann dadurch erfolgen, dass ein Schlauch an den Gasauslass 8 angeschlossen wird, welche in einem Abzug mündet. Sobald die vorgegebene Inertgaskonzentration erreicht ist, werden die Verschlüsse von Gaseinlass 7 und Gasauslass 8 verschlossen und der Gaseinlass 7 von der Inertgasquelle und gegebenenfalls dem Sensor 12 getrennt. Anschließend wird der Objektbehälter 3 der Strahlungsquelle 2 zugeführt. 4 shows the previously described object container 3 during inerting. For this purpose, the object container 3 is connected via the gas inlet 7 to an inert gas source 13, for example a CO 2 bottle. The gas mixture contained in the specimen container 3 is discharged via the gas outlet 8 . This can be done by connecting a hose to the gas outlet 8, which opens into a vent. As soon as the specified inert gas concentration is reached, the closures of the gas inlet 7 and gas outlet 8 are closed and the gas inlet 7 is separated from the inert gas source and, if necessary, from the sensor 12 . The object container 3 is then fed to the radiation source 2 .

Der Gasauslass 8, der dem Deckelbereich des Objektbehälters 3 zugeordnet ist, kann rechtwinklig abgebogen sein. Der Gasauslass 8 kann aber auch seitlich an dem Objektbehälter 3 angeordnet sein, um die Gesamthöhe des Objektbehälters 3 gering zu halten.The gas outlet 8, which is assigned to the lid area of the object container 3, can be bent at right angles. However, the gas outlet 8 can also be arranged on the side of the object container 3 in order to keep the overall height of the object container 3 low.

Dem Objektbehälter 3 ist ein Sensor 12 zur Erfassung der Inertgaskonzentration zugeordnet. Die Erfassung erfolgt vorzugsweise indirekt über die Messung der Rest-O2-Konzentration des über den Auslass 8 aus dem Objektbehälter 3 ausströmenden Gases. Alternativ ist auch eine direkte Messung möglich. Zur Bestimmung der Rest-O2-Konzentration wird zunächst über eine Inertgasquelle 13 das Inertgas über den Einlass 7 in den Objektbehälter 3 eingeleitet. Der Auslass 8 ist mit dem Sensor 12 verbunden und wird mit dem aus dem Objektbehälter 3 ausströmenden Gas gespült. A sensor 12 for detecting the inert gas concentration is assigned to the object container 3 . The detection preferably takes place indirectly by measuring the residual O 2 concentration of the gas flowing out of the specimen container 3 via the outlet 8 . Alternatively, a direct measurement is also possible. To determine the residual O 2 concentration, the inert gas is first introduced via an inert gas source 13 into the specimen container 3 via the inlet 7 . The outlet 8 is connected to the sensor 12 and is flushed with the gas flowing out of the specimen container 3 .

Dabei wird kontinuierlich die aktuelle Rest-O2-Konzentration ermittelt und angezeigt. Nach Erreichen der gewünschten Rest-O2-Konzentration werden die Verschlüsse 11 von Einlass 7 und Auslass 8 geschlossen und der Objektbehälter 3 wird von der Inertgasquelle 13 und von dem Sensor 12 getrennt. Anschließend kann die UV-Härtung unter der Strahlenquelle 2 erfolgen.The current residual O 2 concentration is continuously determined and displayed. After the desired residual O 2 concentration has been reached, the closures 11 of the inlet 7 and outlet 8 are closed and the object container 3 is separated from the inert gas source 13 and from the sensor 12 . The UV curing under the radiation source 2 can then take place.

Claims (10)

Vorrichtung (1) zum Bestrahlen von Objekten mit energiereicher Strahlung, umfassend eine Strahlenquelle (2) und einen Objektbehälter (3) zur Aufnahme eines zu bestrahlenden Objektes (4), wobei der Objektbehälter (3) ausgerüstet ist, mit einem Inertgas befüllt zu werden und wobei der Objektbehälter (3) einen Gaseinlass (7) und einen Gasauslass (8) aufweist, wobei Gaseinlass (7) und/oder Gasauslass (8) verschließbar sind, wobei der Objektbehälter (3) zu Beginn der Bestrahlung der Strahlenquelle (2) zugeführt und nach Abschluss der Bestrahlung von der Strahlenquelle (2) entfernt werden kann.Device (1) for irradiating objects with high-energy radiation, comprising a beam source (2) and an object container (3) for receiving an object (4) to be irradiated, the object container (3) being equipped to be filled with an inert gas and the object container (3) having a gas inlet (7) and a gas outlet (8), the gas inlet (7) and/or gas outlet (8) being closable, the object container (3) being able to be fed to the radiation source (2) at the beginning of the irradiation and removed from the radiation source (2) after the irradiation has ended . Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlenquelle (2) ausgebildet ist, elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge von weniger als 500 nm oder Teilchenstrahlung zu emittieren.device after claim 1 , characterized in that the radiation source (2) is designed to emit electromagnetic radiation with a wavelength of less than 500 nm or particle radiation. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Objektbehälter (3) eine Öffnung (5) aufweist die durchlässig ist für energiereiche Strahlung.device after claim 1 or 2 , characterized in that the object container (3) has an opening (5) which is permeable to high-energy radiation. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in der Öffnung (5) eine Scheibe angeordnet ist, welche durchlässig ist für energiereiche Strahlung.device after claim 3 , characterized in that in the opening (5) a disc is arranged, which is permeable to high-energy radiation. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Objektbehälter (3) mit einem abnehmbaren Deckel (6) versehen ist, wobei der Deckel (6) zum Einlegen und Entnehmen des zu bestrahlenden Objektes (4) von dem Objektbehälter (3) entfernt werden kann.Device according to one of Claims 1 until 4 , characterized in that the object container (3) is provided with a removable cover (6), the cover (6) being able to be removed from the object container (3) in order to insert and remove the object (4) to be irradiated. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Objektbehälter (3) mit einem Deckel (6) versehen ist, der klappbar an dem Objektbehälter (3) befestigt ist.Device according to one of Claims 1 until 4 , characterized in that the object container (3) is provided with a lid (6) which is hingedly attached to the object container (3). Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (5) dem Deckel (6) zugeordnet ist.device after claim 5 or 6 , characterized in that the opening (5) is associated with the cover (6). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Gaseinlass (7) dem Bodenbereich des Objektbehälters (3) zugeordnet ist und der Gasauslass (8) dem Deckelbereich des Objektbehälters (3) zugeordnet ist.Device according to one of Claims 1 until 7 , characterized in that the gas inlet (7) is assigned to the bottom area of the object container (3) and the gas outlet (8) is assigned to the cover area of the object container (3). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Objektbehälter (3) an seiner Innenwand zumindest abschnittsweise strahlungsreflektierend ausgerüstet ist.Device according to one of Claims 1 until 8th , characterized in that the object container (3) is equipped at least in sections on its inner wall to reflect radiation. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Transportband (15) zum Transport des Objektbehälter (3) relativ zu der Strahlenquelle (2) vorgesehen ist.Device according to one of Claims 1 until 9 , characterized in that a conveyor belt (15) for transporting the object container (3) relative to the radiation source (2) is provided.
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JPS61103973A (en) 1984-10-26 1986-05-22 Citizen Watch Co Ltd Method of photosensitive resin bonding
DE10001146A1 (en) 1999-11-05 2001-05-31 Hoenle Ag Dr UV irradiation equipment for various data media comprises high-pressure vapor discharge lamp, high efficiency reflector and cylindrical reflector
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