DE102023114321B3

DE102023114321B3 - Umluft-Prozess-System

Info

Publication number: DE102023114321B3
Application number: DE102023114321.2A
Authority: DE
Inventors: gleich Patentinhaber Erfinder
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2023-05-31
Filing date: 2023-05-31
Publication date: 2024-06-20
Anticipated expiration: 2043-06-01

Abstract

Vorgeschlagen wird ein Prozess-System zur Bearbeitung eines Substrats, aufweisend mindestens eine Bestrahlungsvorrichtung zur Bestrahlung eines Substrates, wobei das Substrat an einem Eingangsbereich der Bestrahlungsvorrichtung zugeführt und in einer vorgegebenen Prozessrichtung geführt und mit Strahlungsenergie und Prozessluft beaufschlagt wird, und wobei das Substrat an einem Ausgangsbereich die Bestrahlungsvorrichtung verlässt, sowie einen in Prozessrichtung an den Ausgangsbereich der Bestrahlungsvorrichtung anschließend angeordneten Umluftdüsentrockner, welchem das Substrat nach Verlassen der Bestrahlungsvorrichtung zugeführt wird, und wobei das Substrat diesen bis zu einem Ausgabebereich durchläuft, wobei der Umluftdüsentrockner dazu eingerichtet ist, das Substrat zu prozessieren, und wobei der Umluftdüsentrockner aufweist: mindestens ein erstes und ein zweites Umluftmodul, aufweisend jeweils eine Absaugeinheit und eine Zuluftdüse, und ein mit den mindestens zwei Umluftmodulen in Wirkverbindung stehendes Luftzirkulationselement das angeordnet und dazu eingerichtet ist, durch die Absaugeinheit zumindest des ersten Umluftmoduls aufgenommene und ihm zugeführte Luft umzuwälzen, sowie mindestens ein Heizelement, das angeordnet und dazu eingerichtet ist, die umgewälzte Luft zu temperieren und als Zuluft durch die Zuluftdüsen der Umluftmodule in Richtung Substrat auszugeben, wobei die in Prozessrichtung letzte Absaugeinheit nicht mit dem Luftzirkulationselement in Wirkverbindung steht und dazu eingerichtet ist, einen Teil der auf das Substrat ausgegebenen Zuluft nach außerhalb der Umluftanlage abzutransportieren.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein energieeffizientes Umluft-Prozess-System.
Aus der DE 102 34 076 A1 geht eine Flachdruckmaschine für den 4-Farben-Offset-Druck hervor, bei der Strahlungsenergie des nahen Infrarot-Wellenlängenbereiches einem Bedruckstoff zugeführt wird, wobei der Druckfarbe ein Infrarot-Absorberstoff zugesetzt wird. Die Strahlung wird dort von nebeneinander und hintereinander reihenweise angeordneten Einzel-Strahlern erzeugt.
Ferner sind Prozess-Systeme, die mittels Strahlungsenergie arbeiten, bekannt aus z.B. der DE 20 2017 006 537 oder der DE 20 2020 002 017 .
Allerdings kann die Effizienz der Prozessierung bei allen Systemen weiter verbessert werden. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher in der Bereitstellung eines verbesserten Prozess-Systems zur Bearbeitung eines im Wesentlichen flachen Substrats.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Vorgeschlagen wird ein Prozess-System zur Bearbeitung eines Substrats, aufweisend mindestens eine Bestrahlungsvorrichtung zur Bestrahlung eines Substrates, wobei das Substrat an einem Eingangsbereich der Bestrahlungsvorrichtung zugeführt und in einer vorgegebenen Prozessrichtung geführt und mit Strahlungsenergie und Prozessluft beaufschlagt wird, und wobei das Substrat an einem Ausgangsbereich die Bestrahlungsvorrichtung verlässt, sowie einen in Prozessrichtung an den Ausgangsbereich der Bestrahlungsvorrichtung anschließend angeordneten Umluftdüsentrockner, welchem das Substrat nach Verlassen der Bestrahlungsvorrichtung zugeführt wird, und wobei das Substrat diesen bis zu einem Ausgabebereich durchläuft, wobei der Umluftdüsentrockner dazu eingerichtet ist, das Substrat zu prozessieren, und wobei der Umluftdüsentrockner aufweist: mindestens ein erstes und ein zweites Umluftmodul, aufweisend jeweils eine Absaugeinheit und eine Zuluftdüse, und ein mit den mindestens zwei Umluftmodulen in Wirkverbindung stehendes Luftzirkulationselement das angeordnet und dazu eingerichtet ist, durch die Absaugeinheit zumindest des ersten Umluftmoduls aufgenommene und ihm zugeführte Luft umzuwälzen, sowie mindestens ein Heizelement, das angeordnet und dazu eingerichtet ist, die umgewälzte Luft zu temperieren und als Zuluft durch die Zuluftdüsen der Umluftmodule in Richtung Substrat auszugeben, wobei die in Prozessrichtung letzte Absaugeinheit nicht mit dem Luftzirkulationselement in Wirkverbindung steht und dazu eingerichtet ist, einen Teil der auf das Substrat ausgegebenen Zuluft nach außerhalb der Umluftanlage abzutransportieren.
In einer weiteren Ausführung ist vorgesehen, dass je Umluftmodul die Absaugeinheit in Prozessrichtung hinter der Zuluftdüse vorgesehen ist.
In einer weiteren Ausführung ist ferner eine mit dem Luftzirkulationselement und dem Heizelement in Wirkverbindung stehende Steuer- oder Regeleinheit vorgesehen, die dazu eingerichtet ist, das Luftzirkulationselement und das Heizelement derart zu betreiben, dass diese die zugeführte Prozessluft derart prozessieren, dass sie den Zuluftdüsen als Zuluft mit einer vorgegebenen Temperatur zugeführt wird und daraus mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit austritt.
In einer weiteren Ausführung ist vorgesehen, dass die Bestrahlungsvorrichtung mehrere Licht im Infrarotbereich oder im nahen Infrarotbereich abstrahlende Elemente aufweist.
In einer weiteren Ausführung ist vorgesehen, dass die Bestrahlungsvorrichtung mindestens eine Luftdüse aufweist, die derart angeordnet und dazu eingerichtet ist, Prozessluft einer vorgegebenen Temperatur auf das Substrat auszugeben.
In einer weiteren Ausführung ist vorgesehen, dass die Bestrahlungsvorrichtung zwei Umleiteinrichtungen aufweist, die in einer ersten Stellung dazu eingerichtet sind, innerhalb der Bestrahlungsvorrichtung erwärmte Luft derart zu führen, dass diese auf das Substrat als erwärmte Prozessluft ausgegeben wird, und in einer zweiten Stellung dazu eingerichtet sind, innerhalb der Bestrahlungsvorrichtung erwärmte Luft derart zu führen, dass diese nach außerhalb der Bestrahlungsvorrichtung abgeführt wird, und von außerhalb der Bestrahlungsvorrichtung zugeführte Frischluft auf das Substrat als frische Prozessluft ausgegeben wird.
In einer weiteren Ausführung ist vorgesehen, dass die Bestrahlungsvorrichtung eine erste Luftdüse aufweist, die dazu eingerichtet ist, die erwärmte Prozessluft auf das Substrat auszugeben, und eine zweite Luftdüse aufweist, die dazu eingerichtet ist, die frische Prozessluft auf das Substrat auszugeben.
In einer weiteren Ausführung ist vorgesehen, dass die erwärmte Prozessluft eine Temperatur von 75 bis 100 Grad Celsius aufweist.
In einer weiteren Ausführung ist vorgesehen, dass das Prozess-System ferner eine Wärmetauscheinrichtung aufweist, die aufweist: eine Umluftzufuhr zur Zuführung von durch die letzte Absaugeinheit abtransportierter Prozessluft, einen Umluftentsorgungsausgang zum Abtransport und zur Entsorgung der der Umluftzufuhr zugeführten Prozessluft, eine Frischluftzufuhr zur Zuführung von Frischluft, einen Frischluftausgang, der mit der Bestrahlungsvorrichtung in Wirkverbindung steht, und ein Wärmetauschelement, das derart angeordnet ist, dass Wärme von der der Umluftzufuhr zugeführten Prozessluft vor dem Abtransport durch den Umluftentsorgungsausgang an die zugeführte Frischluft abgegeben wird, die der Bestrahlungsvorrichtung als erwärmte Frischluft über den Frischluftausgang zugeführt wird, um erneut als Prozessluft dem Substrat zugeführt zu werden.
Ferner ist eine Prozess-System-Anordnung vorgesehen, aufweisend zwei beschriebene Prozess-Systeme, von denen jedes auf jeweils einer Seite des Substrats angeordnet ist.
Ferner ist eine Prozess-Straße vorgesehen, aufweisend mindestens zwei nacheinander angeordnete Prozess-Systeme, die miteinander derart in Verbindung stehen, dass ein Substrat nacheinander jedes Prozess-System passiert und dort prozessiert wird, wobei individuelle Prozessprofile für jedes Prozess-Systems einstellbar sind.
Ferner ist eine Kombination aus Prozess-Straße und Prozess-System-Anordnung vorgesehen.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung und anhand der Figuren, die erfindungsgemäße Einzelheiten zeigen. Die einzelnen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination bei einer Variante der Erfindung verwirklicht sein.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

1: eine schematische Ansicht eines Prozess-Systems zur Bearbeitung eines zu trocknenden Substrats nach einer Ausführung der Erfindung.
2: eine schematische Ansicht einer Ausführung der Bestrahlungsvorrichtung mit Umleiteinrichtung in einer ersten Stellung gemäß einer Ausführung der Erfindung.
3: eine schematische Ansicht einer Ausführung der Bestrahlungsvorrichtung mit Umleiteinrichtungen in einer zweiten Stellung gemäß einer Ausführung der Erfindung.
4: eine schematische Ansicht mehrerer nacheinander angeordneter Prozess-Systeme gemäß einer Ausführung der Erfindung.
5: eine schematische Ansicht beidseitig zum Substrat angeordneter Prozess-Systeme gemäß einer Ausführung der Erfindung.

In den nachfolgenden Figurenbeschreibungen sind gleiche Elemente bzw. Funktionen mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Ziel der Erfindung ist es, eine energetisch hocheffiziente Prozessierung eines Substrats bei geringem Platzbedarf, sowie eine hohe Anpassbarkeit der Prozesse des Prozess-Systems 100 auf unterschiedlichste Prozessparameter zu erreichen.
Die mit dem nachfolgend beschriebenen Prozess-System 100 zu bearbeitende Substrate 2 sind im Wesentlichen flache Materialien wie Papier, Kunststoffe oder ähnliche Materialien, die beispielsweise mit Lacken oder Tinten oder einer temperaturempfindlichen Schicht versehen (beschichtet) werden, die zur weiteren Verarbeitung getrocknet und/oder vernetzt werden muss. Nachfolgend wird deshalb von einem Substrat oder einem zu prozessierenden Substrat 2 gesprochen, wobei stets die Beschichtung getrocknet und/oder vernetzt werden muss.
In 1 ist ein Prozess-System 100 zur Bearbeitung eines Substrats 2 nach einer Ausführung der Erfindung gezeigt. Das Grundsystem besteht im Wesentlichen aus zwei Einheiten, nämlich einer Bestrahlungsvorrichtung 1 und einem Umluftdüsentrockner 3, die um eine weitere Einheit, nämlich eine Wärmetauscheinrichtung 4, ergänzt werden können.
Um die beschichteten Substrate 2 zu prozessieren, also zu trocknen und/oder zu vernetzen, werden diese einem Eingangsbereich 10 der Bestrahlungsvorrichtung 1 zugeführt, wie in 1-3 gezeigt. Das Substrat 2 wird in einer vorgegebenen Prozessrichtung X vom Eingangsbereich 10 in Richtung Ausgangsbereich 11 geführt und passiert auf diesem Weg die Bestrahlungsvorrichtung 1 auf einer Unterseite davon, wird also nicht durch diese hindurchgeführt. Die Bestrahlungsvorrichtung 1 weist Licht im Infrarotbereich IR oder im nahen Infrarotbereich NIR abstrahlende Elemente 13, kurz IR-Strahler 13 genannt, auf, die das Substrat 2 auf seinem Weg von oben mit Strahlungsenergie bestrahlen (das Substrat 2 ist durch eine Trennscheibe 18 von den IR-Strahlern 13 getrennt). Infrarotstrahlung liegt bekanntermaßen im Bereich von 1,2 µ bis 7 um, und nahes Infrarot liegt im Bereich von 0,76 µm bis 1,2 µm.
Zusätzlich kann die Bestrahlungsvorrichtung 1 noch mindestens eine Luftdüse 14, 141 aufweisen, um Luft mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit und Temperatur als Prozessluft 12 auf das Substrat 2 (die beschichtete Oberfläche davon) auszustrahlen, bevor es die IR-Strahler 13 erreicht, wie in 1-3 schematisch dargestellt.
Die auf das Substrat 2 aufgebrachte Prozessluft 12 ist dabei ein gasförmiges Medium wie Luft, Stickstoff, ein oder mehrere Edelgase oder eine Mischung hiervon.
Um eine optimale Prozessierung, d.h. Trocknung und/oder Vernetzung des Substrats 2 zu erreichen, wird vorgeschlagen, in Prozessrichtung X an die Bestrahlungsvorrichtung 1 anschließend einen Umluftdüsentrockner 3 vorzusehen. Das in der Bestrahlungsvorrichtung 1 bereits vorprozessierte Substrat 2 wird in den Umluftdüsentrockner 3 eingebracht, genauer wie bei der Bestrahlungsvorrichtung 1 unterhalb davon geführt, und dort mittels Umluftmodulen 31, 32, 33 weiter prozessiert. Hierfür ist der Umluftdüsentrockner 3 aus mehreren Teilen aufgebaut, wie nachfolgend beschrieben.
Der Umluftdüsentrockner 3 weist mindestens ein Umluftmodul 31, 32, 33 auf, wobei bei mehr als einem Umluftmodul 31, 32, 33 alle vorzugsweise gleichartig aufgebaut sind und jeweils eine Zuluftdüse 311, 321, 332 und eine Absaugeinheit 312, 322, 332 aufweisen, wobei in einer bevorzugten Ausführung die Absaugeinheiten 312, 322, 332 in Prozessrichtung X hinter der zugehörigen Zuluftdüse 311, 321, 332 angeordnet sind. Durch diese modulare Bauweise können beliebig viele Umluftmodule 31, 32, 33 (in Prozessrichtung X) innerhalb des Prozess-Systems 100 hintereinander angeordnet werden.
Außerdem ist in dem Umluftdüsentrockner 3 ein Luftzirkulationselement 34 vorgesehen, welches z.B. als Ventilator gebildet ist. Die Absaugeinheiten 312, 322 (bis auf die letzte davon, welche einen anderen Zweck erfüllt) dienen dazu, die im Bereich des Umluftdüsentrockners 3 befindliche Prozessluft 12 in Richtung Luftzirkulationselement 34 zu befördern, wie in 1 mit den Bezugszeichen L1 angedeutet. Dort wird die Prozessluft 12 (L1) umgewälzt/zirkuliert und wieder in Richtung Substrat 2 geführt (als L2 bezeichnet), wobei sie vorher mittels einem Heizelement 35, z.B. einem Heizregister, auf eine vorgegebene Trocknungstemperatur erwärmt und temperiert wird (mit L3 bezeichnet), je nach erforderlicher Prozesstemperatur. Die nunmehr erwärmte Prozessluft 12 (mit L3 bezeichnet) wird über die Zuluftdüsen 311, 321, 332 auf das Substrat 2 aufgebracht (mit L3 bezeichnet) und dann wieder über die Absaugeinheiten 312, 322 (bis auf die letzte davon, welche einen anderen Zweck erfüllt) dem Luftzirkulationselement 34 zugeführt (mit L1 bezeichnet), so dass der Umluftkreislauf von vorne beginnt.
Um die in dem Umluftdüsentrockner 3 zirkulierende Prozessluft 12 (L1, L2, L3) in Geschwindigkeit und Temperatur kontrollieren zu können, ist eine mit dem Luftzirkulationselement 34 und dem Heizelement 35 in Wirkverbindung stehende Steuer- oder Regeleinheit 36 vorgesehen. Diese ist dazu eingerichtet, das Luftzirkulationselement 34 und das Heizelement 35 derart zu betreiben, dass diese die zugeführte Prozessluft 12 (L1, L2) derart prozessieren, dass sie den Zuluftdüsen 311-331 als Zuluft (L3) mit einer vorgegebenen Temperatur zugeführt wird und daraus mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit austritt. Dabei wird lediglich die Luftmenge umgesetzt, die aus der Bestrahlungsvorrichtung 1 über die Luftdüse 14 in den Umluftdüsentrockner 3 eintritt. Diese kann dann in den Umluftmodulen 31-33 mehrfach zirkuliert werden. Durch die Erwärmung mit dem Heizelement 35 kann die Prozessluft 12 mehr Feuchtigkeit und gegebenenfalls Lösemittel aus dem Substrat 2 aufnehmen.
Der Umluftdüsentrockner 3 kann eine beliebige Anzahl von Umluftmodulen 31-33 aufweisen, z.B. bis zu zwanzig Stück.
Lediglich die in Prozessrichtung X letzte Absaugeinheit 332 ist nicht dazu vorgesehen, die Prozessluft 12 in Richtung Luftzirkulationselement 34 abzusaugen. Sie dient vielmehr dazu, einen Teil der durch die Zuluftdüsen 311, 321, 332 auf das Substrat 2 ausgegebenen Prozessluft 12 (der Luft L3) nach außerhalb des Umluftdüsentrockners 3 zur weiteren Verarbeitung abzuführen (mit L5 bezeichnet). Hierfür ist außerhalb des Umluftdüsentrockners 3 ein Gebläse (nicht gezeigt) vorgesehen, das die Luft anzieht.
Die weitere Verarbeitung der durch die letzte Absaugeinheit 332 abgeführten Prozessluft 12 (mit L5 bezeichnet) erfolgt beispielsweise wie bisher, indem diese direkt einer Entsorgung zugeführt wird. Alternativ und bevorzugt erfolgt eine Weiterverarbeitung in einer dafür vorgesehenen Wärmetauscheinrichtung 4, wie nachfolgend beschrieben.
Die Wärmetauscheinrichtung 4 weist ein Wärmetauschelement 44 auf, das die Wärme der von der letzten Absaugeinheit 332 zugeführten, mit z.B. Lösemittel belasteten Luft, nutzt, um der Wärmetauscheinrichtung 4 über eine Frischluftzufuhr 42 zugeführte Frischluft zu erwärmen und der Bestrahlungsvorrichtung 1 als erwärmte (vorgewärmte) Prozessluft 12 bereitzustellen.
Hierfür weist die Wärmetauscheinrichtung 4 eine Umluftzufuhr 40 auf, welche die von der letzten Absaugeinheit 332 zugeführte Prozessluft 12 (L5) aufnimmt. Ferner weist sie einen Umluftentsorgungsausgang 41 auf, um die belastete Prozessluft 12 (L5) einer Entsorgung zuzuführen. Ferner weist die Wärmetauscheinrichtung eine Frischluftzufuhr 42 auf, um Frischluft, also z.B. Kühlluft von außerhalb, zum Wärmetauschelement 44 zuzuführen, sowie einen Frischluftausgang 43. Das Wärmetauschelement 44 ist derart angeordnet, dass die belastete und ca. 40-150 Grad Celsius warme Prozessluft 12 (L5) aus dem Umluftdüsentrockner 3 Wärme an die Frischluft, die dem Wärmetauschelement 44 über die Frischluftzufuhr 42 zugeführt wird, abgibt. Die somit erwärmte Frischluft wird dann über den Frischluftausgang 43 und ein Gebläse 5 der Bestrahlungsvorrichtung 1 zugeführt, um als erwärmte Prozessluft 12 wieder über die Luftdüse 14 auf das Substrat 2 aufgebracht zu werden.
Durch das beschriebene, auch als Umluft-Prozess-System bezeichenbares Prozess-System 100 kann eine Prozessluft 12 mit deutlich höheren Temperaturen erzeugt werden als bisher, z.B. 75-100 Grad Celsius.
Durch das Prozess-System 100 wird die im System vorhandene Energie bestmöglich genutzt und wiederverwertet, so dass ein sehr effizientes Prozess-System 100 vorhanden ist. Dabei wird aus elektrischer Energie, welche der Bestrahlungsvorrichtung 1 zugeführt wird, um die IR-Strahler 13 zu betreiben, Wärmeenergie in Form von durch die IR-Strahler 13 innerhalb der Bestrahlungsvorrichtung 1 erwärmter Prozessluft 12 erzeugt, die dann auf das Substrat 2 aufgebracht wird. Diese erwärmte Prozessluft 12 wird in dem Umluftdüsentrockner 3 mehrfach wiederverwendet, um dann entweder entsorgt zu werden oder über eine Wärmetauscheinrichtung 4 erneut und als erwärmte oder vorgewärmte Prozessluft 12 der Bestrahlungsvorrichtung 1 zugeführt zu werden. Somit wird weniger Energie zur Erwärmung der Prozessluft 12 benötigt.
In weiteren Ausführungen, wie in 2 und 3 gezeigt, weist die Bestrahlungsvorrichtung 1 des Prozess-Systems 100 zwei Umleiteinrichtungen 15 und 16 auf. Die Umleiteinrichtungen 15 und 16 sind an einander gegenüberliegenden Bereichen der IR-Strahler 13 und oberhalb davon angeordnet und dienen dazu, einen Frischluftzugang von außerhalb der Bestrahlungsvorrichtung 1 freizugeben oder zu blockieren, je nach ihrer aktuellen Stellung. Die Umleiteinrichtung 15 ist ferner derart angeordnet, dass sie erwärmte Frischluft über die Luftdüse 14 als erwärmte Prozessluft 12 (2) oder Frischluft über die Luftdüse 141 (3) auf das Substrat 2 führen kann. Die Umleiteinrichtungen 15 und 16 können also die durch die IR-Strahler 13 im Inneren der Bestrahlungsvorrichtung 1 erwärmte Luft entweder in Richtung Substrat 2 (2) oder nach außerhalb (3) der Bestrahlungsvorrichtung 1 führen. Das Luftmanagement innerhalb der Bestrahlungsvorrichtung 1 ist zum Substrat 2 mittels einer Trennscheibe 18 aus Spezialglas getrennt.
In 2 ist eine Ausführung gezeigt, in der die Umleiteinrichtungen 15 und 16 in einer ersten Stellung sind. Dabei ist die Umleiteinrichtung 15 so geschaltet, dass die innerhalb der Bestrahlungsvorrichtung 1 erwärmte Luft (L7) in Richtung Substrat 2 geführt wird, um als erwärmte Prozessluft 12 auf das Substrat 2 über die Luftdüse 14 aufgebracht zu werden. Die Umleiteinrichtung 16 ist so geschaltet, dass der Frischluftzugang blockiert ist, also die erwärmte Luft (L7) nicht nach außerhalb der Bestrahlungsvorrichtung 1 entweichen oder Frischluft in die Bestrahlungsvorrichtung 1 eindringen kann. Das Aufbringen von erwärmter Prozessluft 12 beschleunigt den Trocknungsprozess, insbesondere bei Substraten 2, die mit wasserbasiertem Lack beschichtet sind.
In 3 ist eine Ausführung gezeigt, in der die Umleiteinrichtungen 15 und 16 in einer zweiten Stellung sind. Dabei ist die Umleiteinrichtung 15 so geschaltet, dass die erwärmte Luft (L7) nicht in Richtung das Substrat 2 geführt wird, sondern in Richtung Umleiteinrichtung 16. Die Umleiteinrichtung 16 ist so geschaltet, dass der Frischluftzugang offen ist, also die erwärmte Luft (L7) nach außerhalb der Bestrahlungsvorrichtung 1 entweichen kann. Ferner wirkt die Umleiteinrichtung 15 in der zweiten Stellung derart, dass Frischluft (L8) von außerhalb der Bestrahlungsvorrichtung 1 in die Bestrahlungsvorrichtung 1 eindringen kann und über eine weitere Luftdüse 141 direkt auf das Substrat 2 aufgebracht wird, so dass die Frischluft als frische (kühle) Prozessluft 12 dient. Es gibt Anwendungen, in denen das Substrat 2 bei der Prozessierung, insbesondere der Trocknung, gekühlt werden muss, wie z.B. wenn es mit temperaturempfindlichen Beschichtungen beschichtet ist.
Die Bestrahlungsvorrichtung 1 ist vorteilhaft derart gebildet, dass ihr von außerhalb Frischluft zugeführt wird, die innerhalb der Bestrahlungsvorrichtung 1 erwärmt wird, insbesondere über die IR-Strahler 13, aber auch durch ein separates Heizelement 17. In einer bevorzugten Ausführung sind die elektrischen Anschlüsse der IR-Strahler 13 in einem Bereich entfernt von den IR-Strahlern 13 vorgesehen, in dem nicht von diesen erwärmte Luft vorhanden ist.
Durch das Prozess-System 100 kann eine Prozessierung eines Substrats 2 effizienter und auf kürzeren Strecken erfolgen. Dabei wird auch die für die Prozessierung erforderliche Energie effizienter genutzt, da Wärme wiederverwendet wird, sowohl in dem Umluftdüsentrockner 3 als auch durch die Wärmetauscheinrichtung 4.
Durch das beschriebene Konzept wird der Gesamtwirkungsgrad des Prozess-Systems 100 deutlich erhöht, da die Strahlungsenergie einen deutlich schnelleren Energieeintrag in das Substrat bereitstellt und die Abwärme für die stabile Prozessumsetzung verwendet wird. Die Energieversorgung kann über eine regenerierbare Energieversorgung, genauer mittels Strom, erfolgen.
In einer weiteren Ausführung werden mehrere Prozess-Systeme 100 hintereinander zu einer Prozess-Strasse angeordnet, wie in 4 schematisch angedeutet. Diese können bezüglich ihrer Prozessparameter unterschiedlich angesteuert werden, so dass für jedes Prozess-System 100 individuelle Prozessprofile realisiert werden können, die entweder alle gleich, alle unterschiedlich oder für ein oder mehrere Prozess-Systeme 100 gleich und für andere unterschiedlich sind.
In einer weiteren Ausführung werden Prozess-Systeme 100 auf beiden Seiten des Substrats 2 angeordnet, wie in 5 schematisch angedeutet, um das Substrat 2 von beiden Seiten prozessieren zu können. Dabei kann je Seite lediglich ein Prozess-System 100 vorgesehen sein, oder mehrere nacheinander angeordnete Prozess-Systeme 100, wie in 4 angedeutet. Die Prozess-Systeme 100 können ebenfalls bezüglich ihrer Prozessparameter unterschiedlich angesteuert werden, so dass für jedes Prozess-System 100 individuelle Prozessprofile realisiert werden können, die entweder alle gleich, alle unterschiedlich oder für ein oder mehrere Prozess-Systeme 100 gleich und für andere unterschiedlich sind.
Aufgrund der modularen Bauweise ist also eine Konfigurationsmöglichkeit für unterschiedlichste Anforderungen und Anwendungen gegeben.
Die Bestrahlungsvorrichtung 1 kann mit einer Überdruckkapselung mit der entsprechenden elektrischen Überwachung auch für Substrate, die Lösemittel beinhalten, ausgelegt und verwendet werden.
Bezugszeichenliste

100: Prozess-System
1: Bestrahlungsvorrichtung (Heizmodul)
10: Eingangsbereich
11: Ausgangsbereich
IR/NIR: Strahlungsenergie
12: Prozessluft
13: Licht im Infrarotbereich oder im nahen Infrarotbereich abstrahlende Elemente
14: Luftdüse (erwärmte Prozessluft)
141: Luftdüse (frische Prozessluft)
15, 16: Umleiteinrichtung
17: Heizelement in 1
18: Trennscheibe (Spezialglas)
2: Substrat
3: Umluftdüsentrockner
30: Ausgabebereich
31-33: Umluftmodul
312-332: Absaugeinheit
311-331: Zuluftdüse
34: Luftzirkulationselement
35: Heizelement in 3
36: Steuer- oder Regeleinheit
4: Wärmetauscheinrichtung
40: Umluftzufuhr
41: Umluftentsorgungsausgang
42: Frischluftzufuhr
43: Frischluftausgang
44: Wärmetauschelement
L1: Prozessluft 12 in Richtung Luftzirkulationselement
L2: umgewälzte Luft in Richtung Substrat und Heizelement 35
L3: Zuluft (umgewälzt und temperiert)
L4: zu 4 abtransportierte Luft
L5: durch das End-Absaugmodul abtransportierte Umluft
L6: erwärmte Frischluft aus 43
L7: innerhalb der Bestrahlungsvorrichtung erwärmte Luft
L8: von außerhalb der Bestrahlungsvorrichtung zugeführte Kühlluft

Claims

Prozess-System (100) zur Bearbeitung eines Substrats (2), aufweisend - mindestens eine Bestrahlungsvorrichtung (1) zur Bestrahlung eines Substrates (2), wobei das Substrat (2) an einem Eingangsbereich (10) der Bestrahlungsvorrichtung (1) zugeführt und in einer vorgegebenen Prozessrichtung (X) geführt und mit Strahlungsenergie und Prozessluft (12) beaufschlagt wird, und wobei das Substrat (2) an einem Ausgangsbereich (11) die Bestrahlungsvorrichtung (1) verlässt, - einen in Prozessrichtung (X) an den Ausgangsbereich (11) der Bestrahlungsvorrichtung (1) anschließend angeordneten Umluftdüsentrockner (3), welchem das Substrat (2) nach Verlassen der Bestrahlungsvorrichtung (1) zugeführt wird, und wobei das Substrat (2) diesen bis zu einem Ausgabebereich (30) durchläuft, wobei der Umluftdüsentrockner (3) dazu eingerichtet ist, das Substrat (2) zu prozessieren, und wobei der Umluftdüsentrockner (3) aufweist: - mindestens ein erstes und ein zweites Umluftmodul (31, 32, 33), aufweisend jeweils eine Absaugeinheit (312, 322, 332) und eine Zuluftdüse (311, 321, 331), und - ein mit den mindestens zwei Umluftmodulen (31, 32, 33) in Wirkverbindung stehendes Luftzirkulationselement (34) das angeordnet und dazu eingerichtet ist, durch die Absaugeinheit (312, 322, 332) zumindest des ersten Umluftmoduls (31, 32, 33) aufgenommene und ihm zugeführte Luft (L1) umzuwälzen, sowie mindestens ein Heizelement (35), das angeordnet und dazu eingerichtet ist, die umgewälzte Luft (L2) zu temperieren und als Zuluft (L3) durch die Zuluftdüsen (311-331) der Umluftmodule (31, 32, 33) in Richtung Substrat (2) auszugeben, wobei - die in Prozessrichtung (X) letzte Absaugeinheit (332) nicht mit dem Luftzirkulationselement (34) in Wirkverbindung steht und dazu eingerichtet ist, einen Teil der auf das Substrat (2) ausgegebenen Zuluft (L3) nach außerhalb der Umluftanlage (3) abzutransportieren (L5).
Prozess-System (100) nach Anspruch 1, wobei je Umluftmodul (31, 32, 33) die Absaugeinheit (312-332) in Prozessrichtung (X) hinter der Zuluftdüse (311-331) vorgesehen ist.
Prozess-System (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ferner eine mit dem Luftzirkulationselement (34) und dem Heizelement (35) in Wirkverbindung stehende Steuer- oder Regeleinheit (36) vorgesehen ist, die dazu eingerichtet ist, das Luftzirkulationselement (34) und das Heizelement (35) derart zu betreiben, dass diese die zugeführte Prozessluft (12, L1) derart prozessieren, dass sie den Zuluftdüsen (311-331) als Zuluft (L3) mit einer vorgegebenen Temperatur zugeführt wird und daraus mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit austritt.
Prozess-System (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Bestrahlungsvorrichtung (1) mehrere Licht im Infrarotbereich oder im nahen Infrarotbereich abstrahlende Elemente (13) aufweist.
Prozess-System (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Bestrahlungsvorrichtung (1) mindestens eine Luftdüse (14) aufweist, die derart angeordnet und dazu eingerichtet ist, Prozessluft (11) einer vorgegebenen Temperatur auf das Substrat (2) auszugeben.
Prozess-System (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Bestrahlungsvorrichtung (1) zwei Umleiteinrichtungen (15, 16) aufweist, die - in einer ersten Stellung dazu eingerichtet sind, innerhalb der Bestrahlungsvorrichtung (1) erwärmte Luft (L7) derart zu führen, dass diese auf das Substrat (2) als erwärmte Prozessluft (12) ausgegeben wird, und - in einer zweiten Stellung dazu eingerichtet sind, innerhalb der Bestrahlungsvorrichtung (1) erwärmte Luft (L7) derart zu führen, dass diese nach außerhalb der Bestrahlungsvorrichtung (1) abgeführt wird, und von außerhalb der Bestrahlungsvorrichtung (1) zugeführte Frischluft (L8) auf das Substrat (2) als frische Prozessluft (12) ausgegeben wird.
Prozess-System (100) nach Anspruch 6, wobei die Bestrahlungsvorrichtung (1) - eine erste Luftdüse (14) aufweist, die dazu eingerichtet ist, die erwärmte Prozessluft (12, L7) auf das Substrat (2) auszugeben, und - eine zweite Luftdüse (141) aufweist, die dazu eingerichtet ist, die frische Prozessluft (12, L8) auf das Substrat (2) auszugeben.
Prozess-System (100) nach Anspruch 6 oder 7, wobei die erwärmte Prozessluft (12, L7) eine Temperatur von 75 bis 100 Grad Celsius aufweist.
Prozess-System (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner aufweisend eine Wärmetauscheinrichtung (4), die aufweist: - eine Umluftzufuhr (40) zur Zuführung von durch die letzte Absaugeinheit (332) abtransportierter Prozessluft (12, L5), - einen Umluftentsorgungsausgang (41) zum Abtransport und zur Entsorgung der der Umluftzufuhr (40) zugeführten Prozessluft (12), - eine Frischluftzufuhr (42) zur Zuführung von Frischluft, - einen Frischluftausgang (43), der mit der Bestrahlungsvorrichtung (1) in Wirkverbindung steht, und - ein Wärmetauschelement (44), das derart angeordnet ist, dass Wärme von der der Umluftzufuhr (40) zugeführten Prozessluft (12) vor dem Abtransport durch den Umluftentsorgungsausgang (41) an die zugeführte Frischluft abgegeben wird, die der Bestrahlungsvorrichtung (1) als erwärmte Frischluft (L6) über den Frischluftausgang (43) zugeführt wird, um erneut als Prozessluft (12) dem Substrat (2) zugeführt zu werden.
Prozess-System-Anordnung, aufweisend zwei Prozess-Systeme (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, von denen jedes auf jeweils einer Seite des Substrats (2) angeordnet ist.
Prozess-Straße, aufweisend mindestens zwei nacheinander angeordnete Prozess-Systeme (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, die miteinander derart in Verbindung stehen, dass ein Substrat (2) nacheinander jedes Prozess-System (100) passiert und dort prozessiert wird, wobei individuelle Prozessprofile für jedes Prozess-Systems (100) einstellbar sind.
Kombination aus Prozess-Straße nach Anspruch 11 und Prozess-System-Anordnung nach Anspruch 10.