DE19804202A1 - Vorrichtung für die Bestrahlung von Gegenständen unter Schutzgas - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit einem Raum für die Behandlung von Gegenständen mit Strahlung unter Schutzgas.

Strahlenhärtbare Beschichtungen auf Gegenständen sind im Stand der Technik in vielfältiger Weise bekannt. Für die Strahlenhär­ tung kommen insbesondere Elektronenstrahlen und UV-Strahlung in Betracht. Bei den strahlenhärtbaren Systemen kann es sich ins­ besondere um strahlenhärtbare Lacke, Beschichtungen und auch Druckfarben handeln. Insbesondere bei Lacken wird durch die Strahlenhärtung die Abriebfestigkeit und die Kratzfestigkeit wesentlich erhöht. Es ist bekannt, daß im allgemeinen durch Elektronenstrahl gehärtete Lackschichten eine besonders starke Tiefenhärtung erhalten und deshalb besonders abriebfest sind. Mit UV-Strahlung gehärtete Lackschichten hingegen erhalten eine besonders starke Oberflächenhärtung und sind deshalb besonders kratzfest. Durch Strahlung härtbar sind insbesondere Acrylsäu­ reester, wie z. B. Polyurethan-, Polyester-, Polyether- und Epoxyacrylate.

Im Stand der Technik sind auch strahlenhärtbare Systeme bekannt auf Basis der sogenannten ungesättigten Polyester oder auf Ba­ sis kationisch härtender Bindemittel, wie Epoxyverbindungen, cycloaliphatische Epoxyverbindungen, Vinylether oder -ester.

Die Elektronenstrahlhärtung und häufig auch die UV-Strahlungs­ härtung werden in der Regel unter Schutzgas durchgeführt, ins­ besondere unter Stickstoff (N₂). Der Sauerstoff der Luft unter­ bricht nämlich die Polymerisation bei der Elektronenstrahlhär­ tung. Bei der UV-Härtung wird ebenfalls N₂ (oder eventuell CO₂) als Schutzgas verwendet mit dem Vorteil, daß weniger Photo­ initiator gebraucht wird.

Die Vorrichtungen des Standes der Technik zur Strahlungshärtung haben u. a. den Nachteil, daß bei ihrem Einsatz erhebliche Men­ gen an Schutzgas (wie N₂) verbraucht werden. Die zu bestrahlen­ den Gegenstände müssen nämlich von außen in den Strahlungsraum der Vorrichtung eingebracht und wieder aus ihm herausgefördert werden. Dies bedingt im Stand der Technik Leckstellen für das Schutzgas. Die im Stand der Technik vorgesehenen Schleusen für das Einführen und/oder Herausführen der Gegenstände in den Be­ strahlungsraum sind für das Schutzgas nicht gasdicht, d. h. Schutzgas tritt aus dem Bestrahlungsraum aus und muß somit fortlaufend nachgefüllt werden. Typische Anlagen des Standes der Technik verbrauchen etwa 20-200 m³ N₂ pro Stunde. Dieser Schutzgasverbrauch ist ein beträchtlicher Kostenfaktor und der vorliegenden Erfindung liegt u. a. das Ziel zugrunde, hier Ab­ hilfe zu schaffen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist durch zumindest eine Flüs­ sigkeitsschleuse zur Trennung des das Schutzgas enthaltenden Raumes von der umgebenden Atmosphäre gekennzeichnet.

Bevorzugt findet die Erfindung Verwendung bei Anlagen zur Elek­ tronenstrahlhärtung von Lacken.

Daneben ist die Erfindung auch geeignet für Anlagen mit UV- Strahlungshärtung von Lacken.

Eine besondere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß in Förderrichtung der Gegenstände am Eingang und am Ausgang des Raumes jeweils eine Flüssigkeitsschleuse angeordnet ist.

Eine andere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß zumindest eine Flüssigkeitsschleuse Wasser enthält.

Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß zumindest eine Flüssigkeitsschleuse einen flüssigen Lack enthält.

Schließlich kann die Flüssigkeitsschleuse auch ein Lösungsmit­ tel enthalten, so daß am Eingang und/oder am Ausgang des Be­ strahlungsraumes eine Reinigung des Gegenstandes erfolgen kann.

Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß zwei oder mehr durch Flüssigkeitsschleusen abgetrennte Räu­ me in Förderrichtung der Gegenstände hintereinander angeordnet sind.

Es ist auch möglich, die Lackierung und die Härtung in einem einzigen, entsprechend groß gestalteten Raum durchzuführen, der durch zumindest eine Flüssigkeitsschleuse gegen die umgebende Atmosphäre abgedichtet ist.

Es ist andererseits im Rahmen der Erfindung auch möglich, die Gegenstände außerhalb des Raumes zu lackieren und einer gewis­ sen Vorhärtung (also keiner vollständigen Härtung) zu unterzie­ hen und sie dann in den durch Flüssigkeitsschleusen abgetrenn­ ten Raum zu führen, wo nach einer Trocknung die vollständige Härtung ausgeführt wird.

Bevorzugt kann die Trocknung des in den Raum geführten Gegen­ standes durch das Schutzgas selbst, also zum Beispiel N₂, durchgeführt werden. Bei dieser Variante der Erfindung wird mittels einer Düse das Schutzgas auf die Gegenstände geblasen, um die aus der Flüssigkeitsschleuse in den Raum eintretenden Gegenstände zu trocknen.

Wird der durch Flüssigkeitsschleusen abgedichtete Raum auch zum Lackieren von Gegenständen verwendet, empfiehlt es sich, das Becken der Flüssigkeitsschleuse, welches gegebenenfalls den flüssigen Lack enthält, so groß zu gestalten, daß er weit in den Raum hineinragt und herabtropfenden Lack auffängt.

Eine andere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß eine Trocknungseinrichtung in dem Raum angeordnet ist.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.

Die einzige Figur zeigt schematisch eine Vorrichtung zur Be­ strahlung von Gegenständen unter Schutzgas.

Beim Ausführungsbeispiel gemäß der Figur werden Gegenstände 10a, 10b, 10c, 10d, 10e, 10f, 10g, 10h, 10i (allgemein: 10) von rechts nach links bewegt.

Die Gegenstände 10a, 10b werden in Pfeilrichtung in eine erste Flüssigkeitsschleuse 12a eingetaucht. Die Gegenstände 10c und 10d sind bereits in der Flüssigkeitsschleuse 12a eingetaucht. In der Flüssigkeitsschleuse 12a befindet sich Wasser 14a.

Eine Wand 16 taucht in das Wasser 14a der Flüssigkeitsschleuse 12a ein und trennt so einen Innenraum 22 gasdicht gegen die äu­ ßere umgebende Atmosphäre 24 ab.

Die Gegenstände 10 werden mit einer (nicht gezeigten) mechani­ schen Vorrichtung, wie z. B. einem Roboter, in die Flüssigkeit 14a eingetaucht und im Raum 22 von einer weiteren Einrichtung (nicht gezeigt), wie einem Roboter, aufgenommen. In der Figur sind für einen außenseitig der Kammer 16 angeordneten Roboter zwei Arme 30, 32 angedeutet, die den Gegenstand 10b beispiel­ haft aufnehmen und eintauchen und soweit durch die Flüssigkeit 14a bewegen, bis der Gegenstand von einem weiteren Roboter, dessen Arme mit dem Bezugszeichen 34 und 36 angedeutet sind, übernommen wird. Der weitere Roboter mit den Armen 34, 36 be­ wegt dann die Gegenstände durch den Raum 22.

Weiterhin sind im Raum 22 beim dargestellten Ausführungsbei­ spiel im Förderweg der Gegenstände zunächst eine Trocknungsein­ richtung 15 und danach eine Lackiereinrichtung 17 vorgesehen, die in der Figur schematisch dargestellt sind. Für die Trocknungseinrichtung 15 wird bevorzugt eine Düse verwendet, die das Schutzgas, wie N₂, auf die Gegenstände bläst, um sie zu trocknen. Danach können die Gegenstände insbesondere mittels der Lackiereinrichtung 17 lackiert werden.

Im Raum 22 ist ein Schutzgas, wie N₂, angeordnet. Die Flüssig­ keitsschleuse 12a mit der Flüssigkeit 14a ist für das Schutzgas dicht, so daß kein Schutzgas austreten kann.

Im Raum 22 ist eine Elektronenstrahlquelle 18 schematisch ange­ deutet, die einen Elektronenstrahl 18a emittiert, der auf die lackierte Oberfläche eines Gegenstandes (z. B. Gegenstand 10f) gerichtet wird, um in an sich bekannter Weise eine Lackhärtung durchzuführen.

Es kann eine Elektronenstrahlquelle und/oder eine Quelle 20 für UV-Strahlung 20a eingesetzt werden.

Nach der Härtung werden die Gegenstände in Pfeilrichtung aus dem Raum 22 herausgeführt, vgl. die Gegenstände 10g, 10h und 10i. Dabei schließt eine zweite Flüssigkeitsschleuse 12b, die mit Wasser 14b gefüllt ist, den Raum 22 analog zur Flüssig­ keitsschleuse 12a gegen die äußere Atmosphäre 24 ab. Die Gegen­ stände werden dann in Richtung des Pfeiles 28 weitergefördert.

Die Förderung der Gegenstände (z. B. 10g, 10h und 10i) durch die ausgangsseitige Flüssigkeitsschleuse 12b erfolgt analog der obigen Erläuterung zur eingangsseitigen Flüssigkeitsschleuse 12a, d. h. der im Raum 22 eingesetzte Roboter mit den Armen 34, 36 übergibt den Gegenstand an einen außerhalb des Raumes 22 ar­ beitenden Roboter (nicht gezeigt), dessen Arme mit 38 und 40 bezeichnet sind.

Das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel kann wie folgt abgewandelt werden:
Es ist möglich, in der Flüssigkeitsschleuse 12a anstelle des Wassers 14a einen flüssigen Lack anzuordnen. Auf diese Weise können die Gegenstände beim Einbringen in den Raum 22 mit Lack versehen werden, der dann anschließend im Raum in der beschrie­ benen Weise gehärtet wird. Bei dieser Variante der Erfindung hat also die Flüssigkeitsschleuse 12a eine Doppelfunktion: Sie bewirkt die Lackierung und zugleich auch die gasdichte Trennung des Raumes 22 von der äußeren Atmosphäre 24.

Weiterhin kann das beschriebene Ausführungsbeispiel dahingehend abgewandelt werden, daß in zumindest einer der Flüssigkeits­ schleusen ein Lösungsmittel als Flüssigkeit angeordnet wird, um die Oberfläche der Gegenstände zu reinigen.

Weiterhin können in Abwandlung des in der Figur dargestellten Ausführungsbeispieles zwei oder mehrere Räume 22 in Förderrich­ tung entsprechend den Pfeilen 26, 28 hintereinander angeordnet werden. So kann z. B. vor dem Pfeil 26 ein weiterer Raum analog der in der Figur gezeigten Struktur vorgesehen werden, dessen Wandung mit der gestrichelten Linie 16a angedeutet ist. In die­ ser im Förderweg der Gegenstände zuerst angeordneten Kammer können z. B. Lackierarbeiten ausgeführt werden. Der Lackierraum kann mit Flüssigkeitsschleusen der beschriebenen Art ebenfalls gasdicht gegen die äußere Atmosphäre 24 abgeschlossen werden, so daß die Lackierung unter hochreinen Bedingungen durchgeführt werden kann.

Die oben beschriebenen Flüssigkeitsschleusen ermöglichen ein absolut staubfreies Arbeiten und gewährleisten automatisch ei­ nen Explosionsschutz.

Weiterhin kann mit den beschriebenen Flüssigkeitsschleusen der Gasdruck in den Kammern auf einem konstanten Wert gehalten wer­ den. Das Niveau der Flüssigkeit in den Schleusen 12a, 12b defi­ niert den Druck des Gases in der Kammer.

Claims (9)

1. Vorrichtung mit einem Raum (22) für die Behandlung von Ge­ genständen (10) mit Strahlung (18a, 20a) unter Schutzgas, gekennzeichnet durch zumindest eine Flüssigkeitsschleuse (12a, 14a; 12b, 14b) zur Trennung des Raumes (22) mit dem Schutzgas von der umgebenden Atmosphäre (24).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlung zumindest ein Elektronenstrahl (18a) zur Lackhärtung ist.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß UV-Strahlung (20a) zur Lackhärtung vorgesehen ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in Förderrichtung der Gegenstände (10) am Eingang und am Ausgang des Raumes (22) jeweils eine Flüssigkeitsschleuse angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine Flüssigkeitsschleuse Wasser enthält.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine Flüssigkeitsschleuse einen flüssigen Lack enthält.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine Flüssigkeitsschleuse ein Lösungsmittel ent­ hält.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehr durch Flüssigkeitsschleusen abgetrennte Räume in Förderrichtung (26, 28) der Gegenstände (10) hin­ tereinander angeordnet sind.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Trocknungseinrichtung (30) in dem Raum (22) angeord­ net ist.