DE2019270A1 - Method and device for hardening a layer applied to a body - Google Patents
Method and device for hardening a layer applied to a bodyInfo
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Description
DIPL..ING. H. FINK PATENTANWALT ■ 7300 ESSLINGEN (NECKAR) · HINDENBURGSTRASSEDIPL..ING. H. FINK PATENTANWALT ■ 7300 ESSLINGEN (NECKAR) · HINDENBURGSTRASSE
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j . 21. April 1970 ϋϊj. April 21, 1970 ϋϊ
Robert Hildebrand Maschinenbau GmbH, 7446 Oberboihingen, Nürtinger Straße 68Robert Hildebrand Maschinenbau GmbH, 7446 Oberboihingen, Nürtinger Strasse 68
"Verfahren und Vorrichtung zum Härten einer auf einen Körper aufgetragenen Schicht" "Method and device for hardening a layer applied to a body"
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Härten einer auf einen Körper aufgetragenen Schicht aus einem nach Anregen durch SertraMtn en§Fg£§@£3@ug§nä@ß (isotherm regierenäen) > organischen Stoff, insbesondere oxidativ trocknendem lack, worunter Kunstharz- und öllacke zu verstehen sind j und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. The invention relates to a method for hardening a layer applied to a body from a layer after stimulation SertraMtn en§Fg £ § @ £ 3 @ ug§nä @ ß (isothermally governing)> organic material, especially oxidative drying paint, including Synthetic resin and oil varnishes are to be understood as meaning j and a device for carrying out the method.
Eine Schicht aus dem vorgenannten Stoff wird im allgemeinen an der Luft, gegebenenfalls unter Mitwirkung von Konvektionswärme getrocknet, das heißt, gehärtet. Es ist bekannt, daß durch Ultraviolettbestrahlung (200 - 400 mMy Wellenlänge) die Erstarrung vieler Lackanstriche sehr fetark beschleunigt werden katui, da die Oxydations- und Polymerisationsprozesse bei der Erstar*- rung von Farbanstrichen und Lacken auf LeinölbasisA layer of the aforementioned material is generally exposed to air, possibly with the help of convection heat dried, that is, hardened. It is known that by ultraviolet irradiation (200 - 400 mMy wavelength) solidification many paint coats are accelerated very strongly katui, since the oxidation and polymerization processes during solidification * - tion of paints and varnishes based on linseed oil
-u 2 - -u 2 -
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dung durch UV-Bestrahlung um das etwa Zehntausendfache beschleunigt werden. Auch ist bekannt, daß viele Kunstharzsanstriche unter UV-Bestrahlung rascher erstarren. Diese Bestrahlung erfordert für das Härten von exotherm reagierenden, nachreagierenden organischen Stoffen, insbesondere von oxydativ trocknenden Lacken eine sehr hohe Energiemenge, welche das Verfahren wegen zu hoher Kosten unwirtschaftlich macht.UV irradiation accelerates the process by around ten thousand times will. It is also known that many synthetic resin paints solidify more quickly under UV radiation. This irradiation required for the hardening of exothermic reacting, post-reacting organic substances, especially oxidative drying Lacquers have a very high amount of energy, which makes the process uneconomical because of the high costs.
Es ist auch bekannt, Lacke auf der Basis von Alkyd-Phenol- und Harnstoffharzen, Asphaltlacke und dergl. durch Infrarotstrahlen zu trocknen.It is also known to paint on the basis of alkyd-phenol and Urea resins, asphalt paints and the like by infrared rays to dry.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die für das Härten von exotherm reagierenden, organischen Stoffen erforderliche Energiemenge wesentlich zu verringern. Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Stoff durch UV-Strahlen angestrahlt wird, deren Wellenlänge im Resonanzbereich seines Radikales liegt und die in Form von im wesentlichen gleiche zeitliche Abstäaels aufweisenden Impulsen erzeugt werden. Die Erfindung maoht sich hierbei die Erkenntnis zunutze, daß die energieerseugende (exotherme) Reaktion des Stoffes durch einen bestimmten Impuls angeregt werden kann, und mindestens während einer begrenzten Zeit nachläuft. Während der Reaktion ist eine UV-Bestrahlung nicht erforderlich, aber auch nicht störend. Die Energiezufuhr ist um so geringer, je größer der zeitliche Abstand der Impulse in bezug auf die Impulszeit ist. Da ein Impuls die energieerzeugende Reaktion des Lackes nicht stört, ist es für ein schnelles Trocknen von Vorteil, wenn die begrenzte Reaktionszeit nicht voll abgelaufen ist, bis der nächste Impuls folgt. Die Wellenlänge der ultravioletten Strahlen entspricht der Eigenfrequenz der Radikalen, die an der Härtung oder Reaktion oxydativ härtender Lacke beteiligt sind.The invention is based on the object of the hardening of exothermic organic substances Significantly reduce the amount of energy. This object is achieved according to the invention in that the substance is exposed to UV rays is irradiated, the wavelength of which lies in the resonance range of its radical and which is in the form of essentially the same Pulses having temporal intervals are generated. the Invention makes use of the knowledge that the energy-sucking (exothermic) reaction of the substance by a specific impulse can be excited, and runs on for at least a limited time. During the reaction is one UV irradiation not necessary, but also not disruptive. The greater the time, the lower the energy supply Distance between the pulses in relation to the pulse time. Since an impulse does not interfere with the energy-generating reaction of the paint it is advantageous for quick drying if the limited reaction time has not expired before the next pulse follows. The wavelength of the ultraviolet rays corresponds to the natural frequency of the radicals involved in the hardening or reaction oxidative curing paints are involved.
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In Weiterbildung der Erfindung ist der zeitliche Abstand der Impulse zur Zeitdauer des Impulses sehr viel größer als 1, insbesondere größer als 100. Je höher dieses Verhältnis ist, desto geringer ist die zum Härten erforderliche Leistung. Die Form des Impulses kann beliebiger Art sein.In a further development of the invention, the time interval is Impulse to the duration of the impulse is much greater than 1, in particular greater than 100. The higher this ratio is, the lower the power required for hardening. the The form of the impulse can be of any type.
Eine Vorrichtung zum Härten einer auf einen Körper aufgetragenen Schicht aus einem nach Anregen durch Bestrahlen exotherm reagierenden, organischen Stoff unter Verwendung eines ultra- ' violetten Strahlers ist dadurch gekennzeichnet, daß dieser Strahler eine Wellenlänge erzeugt, die im Resonanzbereich des Radikales liegt, und daß der Strahler an eine Zündeinrichtung angeschlossen ist.A device for hardening a layer applied to a body from an exothermic after excitation by irradiation reacting, organic substance using an ultra- 'violet radiator is characterized in that this Emitter generates a wavelength that is in the resonance range of the Radical lies, and that the radiator is connected to an ignition device.
Weitere vorteilhafte Merkmale ergeben sich aus den übrigen Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung. In dieser zeigenFurther advantageous features emerge from the remaining claims, the description and the drawing. In this show
Pig« 1 einen Querschnitt durch eine Vorrichtung als Ausführungebeispiel des Gegenstandes der Erfindung in schematischer Parsteilung,Pig «1 shows a cross section through a device as an embodiment of the subject matter of the invention in a schematic part division,
Fig. 2 eine graphleche Darstellung von von einem anFig. 2 is a graphical representation of from one to
eine Wechselstromquelle angeschlossenen Ultraviolettetrahler ausgehenden Impulsen,ultraviolet emitters connected to an AC power source outgoing impulses,
Fig. 3 eine graphische Darstellung von beim Ausführungebeispiel auftretenden Impulsen Io schematischer Darsteilung, Fig. 3 is a graphical representation of the impulses Io occurring in the embodiment example of a schematic Dars division,
Fig. 4 «in Schaltbild tintr Zündeinrichtung. ■ Fig. 4 in the circuit diagram of the ignition device. ■
In eine« nach außen angeschlossenen Gehäuse 1 let eine Fördervorrichtung 2 untergebracht, welche beispielsweise von außen an- A conveying device 2 is accommodated in a housing 1 connected to the outside , which can be connected from the outside, for example.
: 109847/1530: 109847/1530
0 INSPECTED 0 INSPECTED
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getriebene Förderwalzen aufweist, die zum Fördern von beschichteten Körpern dienen. Diese Körper sind mit einer Schicht 4 aus einem Kunstharz- oder Öllack-« insbesondere einem oxydativ trocknenden Lack, veraehen. Beim AusfÜhrungsbeispiel sind flache Körper 3 dargestellt. An der Decke des Gehäuses ist eine Röhre 5 angebracht, die Ultraviölettstrahlen erzeugt, welche mindestens / ' einen Anteil an Strahlen einer bestimmten Wellenlänge oder einer bestimmten Frequenz aufweist. Die Röhre 5 ist an eine Zündeinrichtung 6 angeschlossen.has driven conveyor rollers which are used to convey coated bodies. These bodies are provided with a layer 4 made of a synthetic resin or oil varnish, in particular an oxidatively drying varnish. In the exemplary embodiment, flat bodies 3 are shown. A tube 5 is attached to the ceiling of the housing which generates ultraviolet rays which have at least / ' a portion of rays of a certain wavelength or a certain frequency. The tube 5 is connected to an ignition device 6.
Wenn die Röhre 5 an eine Übliche Wechselstromquelle angeschlossen wäre, so würden von ihr die in Fig. 2 dargestellten Impulse ausgehen. Die Zündeinrichtung 6 erzeugt jedoch im Zusammenwirken mit der Röhre 5 Impulse nach Fig. 3, die auch eine andere Form aufweisen können. Je nach Art der zu verwendenden Röhre kann eine nicht unterschreitbare Grundspannung notwendig sein. Eine Grundspannung ist z. B. nicht notwendig für eine Xenon-Impulsröhre mit zusätzlicher Zündwicklung, deren Röhrengehäuse in vor* teilhafter Weise aus einem die gewünschte Wellenlänge stark durchlässigen Quarz oder dergl. besteht. Bei Verwendung einer Quecksilberdampflampe muß jedoch eine Grundspannung vorhanden sein, damit die Röhre nicht zum Erlöschen kommt.When the tube 5 is connected to a standard AC power source if it were, the pulses shown in FIG. 2 would be produced by it go out. However, the ignition device 6 generates in cooperation with the tube 5 pulses according to Fig. 3, which also have a different shape can have. Depending on the type of tube to be used, a A basic voltage that cannot be undershot may be necessary. One Basic voltage is z. B. not necessary for a xenon pulse tube with additional ignition winding, the tube housing of which has the desired wavelength in an advantageous manner permeable quartz or the like. When using a However, a mercury vapor lamp must have a basic voltage so that the tube does not go out.
Die Zündeinrichtung 6 für die Röhre 5 hat gemäß Fig. 4 einen an eine Wechselstromquelle anschließbaren Transformator 7, anThe ignition device 6 for the tube 5 has according to FIG. 4 a transformer 7 connectable to an alternating current source
, dessen sekundärer Seite über einen Einweggleichrichter 8 und einen Widerstand 9 die Röhre 5 mit ihren Elektroden angeschlossen ist. Zur Röhre 5 ist ein Kondensator 10 parallel geschaltet. Ein ebenfalle an den !Transformator 7 sekundärseitig angeschlossener Zündkreis hat einen Doppelweggleichrichter 11, 12 in Brücke n-. schaltung Alt einem Glattungekondensator 13, der mit der Röhre verbunden let. Hit dem; Gleichrichter 11, 12 ist über einen Widerstand 14 ein Zündicoo«#08jator 15 terbuadeav zu dem eia, the secondary side of which has a half-wave rectifier 8 and a Resistor 9 connected to the tube 5 with its electrodes is. A capacitor 10 is connected in parallel to the tube 5. A The ignition circuit also connected on the secondary side to the transformer 7 has a full-wave rectifier 11, 12 in bridge n-. circuit old a smooth capacitor 13, which is connected to the tube connected let. Hit the; Rectifier 11, 12 is across a resistor 14 a Zündicoo «# 08jator 15 terbuadeav to the eia
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21ν April 1970 Ul21ν April 1970 ul
spannungs- oder Zündtransformator 16 und ein Schalter 17 parallel liegen. Der Schalter 17 kann ein Impulsschalter, ein Thyristor oder dergl. sein. Der Zündtransformator ist mit einer ZÜndwicklung 18 der Röhre 15 verbunden. Mit der Zündeinrichtung 6 werden kurze Impulszeiten (etwa-Tq00 Sekunde) und lange Pausen angestrebt. Aus Fig. 3 ist deutlich zu entnehmen, daß, ^e länger die Pausen zwischen den einzelnen, gegebenenfalls anders gearteten Impulsen sind, desto geringer ist auph die zum Härten erforderliche Leistung.voltage or ignition transformer 16 and a switch 17 are parallel. The switch 17 can be a pulse switch, a thyristor or the like. The ignition transformer is connected to an ignition winding 18 of the tube 15. The ignition device 6 aims for short pulse times (approximately -Tq 00 seconds) and long pauses. From Fig. 3 it can be clearly seen that the longer the pauses between the individual, possibly different impulses, the lower the power required for hardening.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung dient zum Härten einer auf einen Körper aufgetragenen Schicht aus einem nach Anregen durch Bestrahlung exotherm reagierenden und nachreagierenden organischen Stoff, insbesondere einem oxydativ trocknenden lack. Es ist dies z. B. ein Kunstharz- oder öllack. Diese Art von Lacken ist verhältnismäßig preiswert und hat insgesamt einen größeren Marktanteil als die übrigen Lacke.The inventive device is used for hardening one on one Body applied layer of an exothermic reacting and post-reacting organic after stimulation by irradiation Fabric, especially an oxidative drying varnish. It is this z. B. a synthetic resin or oil varnish. That kind of varnish is relatively inexpensive and has a larger overall market share than the other paints.
Die zu trocknenden Lacke können mit niedrig siedenden Lösungsmitteln mit hoher Verdunstüngszahl, z. B. Sssigsäure-Äthylester, Butanol, Aceton oder dergl. versetzt sein, um die Härtungszeiten herabzusetzen. Zum gleichen Zweck dienen Photo-Initiatoren oder lichtempfindliche Stoffe als Zusatz, z. B. Ammoniumbichromat, Chromsäure und dergl,. Aus dem Ammoniumbichromat im Augenblick der Bestrahlung entstehende Chromsäure wirkt härtend.The paints to be dried can be mixed with low-boiling solvents with a high evaporation number, e.g. B. ethyl acetate, Butanol, acetone or the like. Be added to the curing times to belittle. Photo initiators or light-sensitive substances serve as additives for the same purpose, e.g. B. ammonium dichromate, Chromic acid and the like. Chromic acid produced from ammonium dichromate at the moment of irradiation has a hardening effect.
Die zur Verwendung kommenden Lacke oder ein Mieschungsbestandteil davon von mehr als 30 $> weisen beim Härten eine energieerzeugende oder exotherme Reaktion auf, welche durch Impulse bestimmter Wellenlänge angeregt werden, sobald eine bestimmte Energieschwelle überschritten ist und reagieren in gewissen Grenzen nach. Es wird hierbei das Radikal des organischen Stoffes in Eigenfrequenz angeregt, das an der Härtung von oxydativ trocknen-The lacquers used or a mixture component thereof of more than $ 30> have an energy-generating or exothermic reaction when hardening, which are stimulated by pulses of a certain wavelength as soon as a certain energy threshold is exceeded and react within certain limits. The radical of the organic substance is excited in its natural frequency, which is involved in the hardening of oxidative drying
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den lacken beteiligt ist, wodurch Sauerstoff aktiviert wird. Die Strahlung muß eine Frequenz aufweisen, welche der Resonanzschwingung der Moleküle entspricht, die sich mit Sauerstoff verbinden. Dies entspricht bei einer bestimmten Art von Lacken einer Wellenlänge von 197»4 mMy oder nm. Eine Beschleunigung der Härtung wird noch zusätzlich erzielt, wenn ein geringer Anteil der Strahlung eine Wellenlänge aufweist, die einer der Resonanzlinien des Sauer· Stoffs entspricht, z. B. 184,9 nm. Es wurde auch gefunden, daß, wenn ein Anteil der Strahlung eine Wellenlänge von 389,0 nm aufweist, dies ebenfalls zur Beschleunigung, des Härtens beiträgt.the paint is involved, which activates oxygen. the Radiation must have a frequency which corresponds to the resonance oscillation of the molecules that combine with oxygen. In the case of a certain type of paint, this corresponds to one wavelength of 197 »4 mMy or nm. An acceleration of the hardening is also achieved if a small proportion of the radiation has a wavelength that corresponds to one of the resonance lines of the Sauer Substance corresponds, z. B. 184.9 nm. It has also been found that if part of the radiation has a wavelength of 389.0 nm, this also contributes to the acceleration of hardening.
Die Zahl der in der Zeiteinheit erzeugten Impulse kann je nach Art des Lackes unterschiedlich sein. Es kann je nach Art der Schicht mit zwei oder mit zehn bis zwanzig Impulsen je Sekunde gearbeitet werden· Die Zahl der auf eine Flächeneinheit auftreffenden notwendigen Impulse hängt von der Stärke der Röhre ab. Mit etwa sechshundert Impulsen je Flächeneinheit wurde eine befriedigende Härtßng ©rreicht« Di© Zahl der zur Härtung erforderlichen Impulse hängt natürlich auoh von dsr Schichtdicke ab.The number of pulses generated in the unit of time can depend on Type of paint may be different. It can vary depending on the type of Shift with two or ten to twenty impulses per second. With about six hundred pulses per unit area, a satisfactory hardening level was achieved, the number of times required for hardening The impulse naturally also depends on the layer thickness.
Die zum Aushärten erforderliche Energie ist um so geringer, je .größer der zeitliche Abstand der Impulse zur Zeitdauer eines Impulses ist. Mit einem Verhältniswert von 100 wurden bei äußerst geringer Leistungeaufnähme.gute Erfolge erzielt.The energy required for curing is the lower, the more . greater is the time interval between the pulses and the duration of a pulse is. With a ratio of 100, good results were achieved with extremely low power consumption.
Bei den zur Verwendung kommenden Stoffen muß die energieerzeugende oder exotherme Reaktion mindestens eine gewisse Zeit nachlaufen und duroh Impulse bestimmter Frequenz anzuregen sein. In the case of the substances used, the energy-generating or exothermic reaction run on for at least a certain time and pulses of a certain frequency can be stimulated.
1 — 7 m, 1 - 7 m,
109847/1530109847/1530
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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OI | Miscellaneous see part 1 |