DE2626963A1

DE2626963A1 - Uv-bestrahlungsanlage

Info

Publication number: DE2626963A1
Application number: DE19762626963
Authority: DE
Inventors: James Kneeland Lackore; Warren Joseph Ramler
Original assignee: PPG Industries Inc
Current assignee: PPG Industries Inc
Priority date: 1975-06-18
Filing date: 1976-06-16
Publication date: 1976-12-23
Also published as: FR2316533A1; US4141060A; CA1063074A; FR2316533B1; JPS5525899B2; IT1062366B; JPS522083A; GB1549632A; SE7606705L; CH610999A5

Description

Dr. Michael Hann HPf / D (911)

Ludwigstraße 67

6300 Gießen, Lahn

PPG Industries, Inc., Pittsburgh, Pennsylvania, USA

UV-BESTRAHLUNGSANLAGE

Priorität: 18. Juni 1975 /USA/ Serial No. 587 942

Verfahren, bei denen Produkte mit UV-Licht behandelt werden, um beispielsweise eine Polymerisation oder eine Sterilisierung zu bewirken, finden zunehmendes Interesse. Insbesondere werden UV-Bestrahlungsanlagen immer häufiger verwendet, um UV-lichtempfindliche Überzüge oder Beschichtungen zu härten. Die Vorteile des Härtens mit UV-Licht liegen unter anderem darin, daß man Harzsysteme verwenden kann, die wenig oder gar keine flüchtigen Lösungsmittel enthalten, so-wie in der Schnelligkeit und Einfachheit,mit der die Härtung durchgeführt werden kann.

Der Härtungsvorgang ist bei vielen Zusammensetzungen von mit UV-Licht härtbaren Überzügen von der Strahlungsdosierung abhängig. Einige Zusammensetzungen brauchen eine UV-Intensität, die unter einem höchstzulässigen Grenzwert liegt. In vie-

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len Fällen muss die UV-Lichtintensität oberhalb eines Schwell wertes liegen, um überhaupt eine erhebliche Vernetzungsrate zu erreichen. Man kann, ohne daß damit eine Beschränkung auf eine bestimmte Theorie erfolgen soll, wohl davon ausgehen, daß die Intensität des UV-Lichts an irgendeinem Ort unterhalb der Oberfläche des Films des UV-härtbaren Überzugs wenigstens näherungsweise durch die folgende Formel beschrieben wird:

I =

wobei I die UV-Lichtintensität in einer Tiefe χ unterhalb der Oberfläche des Films, I₀ die Intensität des auf die Oberfläche des Films auf treffenden UV-Lichts und xJL den Extinktionskoeffizienten bezeichnet, dessen Wert für die spezielle Zusammen setzung des dem UV-Licht ausgesetzten Überzugs charakteristisch ist. Möglicherweise ändert sich der Extinktionskoeffizient bei fortschreitender Vernetzung, da sich die Zusammensetzung des Films ändert. Diese Änderung ist gewöhnlich klein und wird daher oft vernachlässigt. Wenn die Intensität an der Oberfläche Io gering ist, kann es vorkommen, daß die Intensität in einer gewissen Tiefe χ etwa bei dem für die verwendete Zusammensetzung der Beschichtung oder Überzugs typischen Grenzwert liegt. In die sem Fall wird der Überzug von der Oberfläche bis zur Tiefe χ ver netzt, während die Vernetzung in größeren Tiefen gering ist. Vergrössert man die Intensität Io, so wird die Tiefe des Bereichs vergrössert, in dem die Intensität I oberhalb des Grenzwertes liegt. Meist ist es wünschenswert, daß die Intensität 1$ mindestens so gross ist, daß die Intensität I in der gesamten Dicke des Films oberhalb des Grenzwertes liegt. Unglücklicher-

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weise emittieren die meisten UV-Lichtquellen auch große Mengen Hitzestrahlung, deren Intensitätsverlauf in der Beschichtung ebenfalls etwa der obigen Gleichung folgt.

Es besteht daher die Aufgabe, eine UV-Bestrahlungsanlage zur Verfügung zu stellen,bei der die Beschichtung oder der Überzug mit einer oberhalb des Grenzwerts liegenden UV-Intensität für eine zum Erreichen des gewünschten Vernetzungsgrades ausreichende Zeit bestrahlt wird, ohne daß andererseits die Beschichtung oder das Substrat einer solchen Hitze ausgesetzt sind, daß sie dadurch geschädigt werden kennen.

Diese Aufgabe wird durch die erfindungsgemässe UV-Bestrahlungsanlage mit mindestens einer im allgemeinen linearen (generally linear) UV-Lichtquelle und mindestens einem konkaven zylindrischen Reflektor, der das UV-Licht von der Quelle auf das Werkstück reflektiert, gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, daß eine Einrichtung vorgesehen ist, durch die der konkave zylindrische Reflektor zu der im allgemeinen linearen UV-Lichtquelle hin und von dieser weg bewegbar ist, so daß die Intensitätsverteilung des auf das Werkstück auffallenden UV-Lichts veränderbar ist.

Mit Hilfe der vorliegenden Erfindung ist es möglich, die Intensitätsverteilung des auf das Werkstück auftreffenden UV-Lichts den Erfordernissen ver-schiedener Beschichtungs zusammensetzungen anzupassen, wobei die gleiche UV-Bestrahlungsanlage verwendet werden kann. In der Regel ist die im allgemeinen lineare Lichtquelle in einer festen Position am Rahmen der Anlage montiert.

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Die UV-Bestrahlungsanlage kann nur eine UV-Lichtquelle und einen Reflektor haben. Üblicherweise hat sie aber eine Mehrzahl von im allgemeinen linearen UV-Lichtquellen, wobei jeder Lichtquelle ein konkaver zylindrischer Reflektor zugeordnet ist, durch den das UV-Licht von der zugeordneten Lichtquelle auf das Werkstück reflektiert wird. In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Einrichtung vorgesehen, durch die die konkaven zylindrischen Reflektoren zu den ihnen zugeordneten Lichtquellen und zum Werkstück hin und von diesen weg bewegt werden können, wodurch die Verteilung der UV-Lichtintensität, die auf das Werkstück auftrifft, verändert werden kann. Diese Einrichtung kennte man auch als Reflektor-Verstellvorrichtung be-, zeichnen. In der Regel sind die im allgemeinen linearen UV-Lichtquellen in einer festen Position am Rahmen der Anlage befestigt. Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen wird die Erfindung im Folgenden näher erläutert, wobei gleiche Bezugszeichen gleichen Teilen entsprechen.

Fig. 1 zeigt eine UV-Bestrahlungsanlage nach der vorliegenden Erfindung in einem Querschnitt entlang der Linie I-I der Fig. 2;

Fig. 2 ist ein Querschnitt entlang der Linie II-II der Fig. Ij

Fig. 3 zeigt verschiedene Intensitätsprofile, wie sie sich bei einem Reflektorsystem nach den Figuren 1 und 2 ergeben.

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Fig. 4 zeigt eine besondere Ausführungsform der UV-Bestrahlungsanlage nach Fig. 1 und 2.

Um nun die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsformen, wie sie in den Figuren dargestellt sind, näher zu beschreiben, sei zunächst auf die Fig. 1 und 2 verwiesen, in denen die U-Profile (channels) I₁ der Unterbau 2 (supporting skirt) und das Gehäuse 4 der Bestrahlungskammer 6 dargestellt sind. Das Gewicht der Vorrichtung ruht auf nicht gezeigten Füßen, die unter den U-Profilen 1 angeordnet sind. Durch die Platten 8 werden zusammen mit den U-Profilen 1 und dem horizontalen Teil 10 des Unterbaus 2 ein Eingangstunnel 12 und ein Ausgangstunnel 14 gebildet, die durch die Kammer 6 getrennt sind. Es können auch nicht dargestellte Zugangsklappen oder -türen an geeigneter Stelle im Gehäuse 4, im Unterbau 2 und, falls notwendigen den Tunneln 12 und 14 vorgesehen sein. Ein Förderband oder eine Förderkette 16 transportiert ein Werkstück 18, das unter seiner nach oben gewandten Oberfläche einen Überzug 20 aus einer mit UV-Licht härtbaren Zusammensetzung hat. In der Kammer 6 ist eine Quecksilberdampflampe 22 angeordnet, die von einer Lampenhalterung 24 gehalten wird und an eine nicht dargestellte elektrische Energiequelle angeschlossen ist. Vorteilhafterweise, aber nicht notwendig, kann die Lampenhalterung von der Art,sein,

wie sie im deutschen Patent (Patentanmeldung P 25 10 214.

beschrieben ist. Die Reflektoren können aus glänzendem Aluminiumblech (z.B. "Alzak" von der Aluminium Company of America oder ."Lurium" aus europäischer Herstellung) oder aus einem anderen UV-Licht reflektierenden Material bestehen und bei-

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spielsweise mit ebenfalls nicht dargestellten Schrauben befestigt sein. Vorteilhafterweise können an den Reflektorträgern 28 Leitungen 30 (in Fig. 2 nicht dargestellt) befestigt sein, durch die ein Kühlmittel zirkuliert. Die Enden dieser Leitungen können an eine Quelle bzw. einen Ablauf für das Kühlmittel mit Hilfe eines flexiblen Schlauchs angeschlossen sein. Der Reflektorträger 28 wird von einem Tragbalken 32 gehalten. Stäbe oder Stangen 34, deren Enden mit Gewinden versehen sind, durchdringen Löcher in den Enden des Tragbalkens 32. Mit Muttern 36 wird die Position des Tragbalkens 32 auf den Stäben 34 festgelegt. Die Stäbe 34 durchdringen Löcher in den umgebogenen Teilen der U-Profile 1. Vorteilhafterweise durchdringen die Stäbe 34 auch Rohre 38, die zwischen den umgebogenen Teilen der U-Profile angeordnet und an diesen befestigt sind. Durch kleine Toleranzen zwischen den Rohren und den Stäben wird der dazwischenliegende Kanal stark verengt, wodurch vermieden wird, daß die Atmosphäre in der Kammer 6 durch die die Anlage umgebende Luft verunreinigt wird. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn die in der Kammer 6 aufrechtzuerhaltene Atmosphäre eine andere als Luft ist. Bei manchen Härtungsverfahren muss man beispielsweise auf eine Atmosphäre mit sehr geringen Sauerstoffanteil achten. Um einen noch besseren Schutz der Atmosphäre zu erreichen, kann man den Ringspalt zwischen den Stäben und den Rohren mit Fett versehen. Die unteren Enden der Stäbe 34 sind in einem Winkel von etwa 90 umgebogen und stecken in Langlöchern 40 der Arme 42, die an der Achse 44 angeschweisst oder in anderer Weise befestigt sind. Die Stäbe 34 werden in den Langlöchern 40 beispielsweise durch Vorsteckstifte festgehalten. Die Achse 44 ruht in Lagern 46,

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die an dem Rahmen der Anlage befestigt sind. Der Arm 48 ist ebenfalls an der Achse 44 befestigt. Ein Ende der Stange 50, das um etwa 90 gebogen ist, steckt in einem Loch im Arm 48 und wird beispielsweise mit einem Vorsteckstift gesichert. Das andere Ende der Stange 50 ist mit einem Gewinde versehen und durchdringt ein Loch des Unterbaus 2. Ein Handrad 52 oder eine Mutter sind auf dem Gewindeteil der Stange 50 aufgeschraubt. Die Position des Handrads auf der Stange 50 bestimmt die Entfernung, in der der Reflektor 26 gegenüber der Quecksilberdampflampe 22 und dem unter der Lampe vorbei transportiertenWerkstück angeordnet ist. Dreht man das Handrad 52 so, daß das Ende des Arms 48 zum Handrad hingezogen wird, so wird der Reflektor 26 angehoben. Wenn man umgekehrt das Handrad 52 so dreht, daß das Ende des Armes 48 sich von dem Handrad weg bewegen kann, wird der Reflektor 26 abgesenkt.

Im allgemeinen sind die konkaven Reflektoren im wesentlichen elliptische zylindrische Reflektoren. Jeder derartige Reflektor hat einen ersten und einen zweiten Brennpunkt, der von dem Reflektor weiter entfernt ist, als der erste Brennpunkt. Die Exzentrizität der im wesentlichen elliptischen zylindrischen Reflektoren liegt im Bereich zwischen etwa 0,2 und 0,9 und wird mit Hilfe der Formel

Z + z

beschrieben, in der e die Exzentrizität, Z den Abstand des zweiten Brennpunktes vom Scheitel der Ellipse und ζ die Ent-

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femung des ersten Brennpunktes vom Scheitel der Ellipse bedeuten. Üblicherweise liegt die Exzentrizität im Bereich zwischen etwa 0,5 und etwa 0,8. Oft werden exakt elliptische Reflektoren für die Erfindung verwendet, jedoch können auch Formen,die im wesentlichen einer Ellipse nahe kommen und nur unwesentliche optische Fehler verursachen, benutzt werden. Ein Kreis kommt in den meisten Fällen einer Ellipse sehr nahe und kann statt einer solchen verwendet werden,ohne erhebliche unerwünschte optische Verzerrungen zu verursachen. Manchmal werden gerade Linien, die den Kreisbogen tangieren, verwendet, um entsprechende Teile der Ellipse, die eine geringe Krümmung haben, anzunähern. Da die meisten Reflektorträger durch Extrusion von Aluminium aus einer Düse hergestellt werden, wird bei Verwendung von Geraden und Kreisbogen die Herstellung der Düse sehr vereinfacht gegenüber· dem Fall, daß genau elliptische Krümmungen verwendet werden. Bei einer bevorzugten Ausführungsform stellt der konkave Teil des Reflektorsträgers 2 beispielsweise einen Kreisbogen mit 6,668 cm Radius dar, der im Mittelpunkt des Kreises einen Winkel von 134 bildet. Der Kreisbogen ist symmetrisch um die Hauptachse der Ellipse,die angenähert werden soll, angeordnet. Die beiden Enden des Reflektorträgers sind gerade Linien,die eine Länge von etwa 5,08 cm haben und tangential zu den Enden des Kreisbogens verlaufen. Alzak" Aluminiumblech mit einer Stärke von ungefähr 0,076 cm ist mit Schrauben an der inneren Oberfläche des Reflektorträgers befestigt. Der erste Brennpunkt des im wesentlichen elliptischen zylindrischen Reflektors liegt in der Symmetrieebene und ist 3,734 cm vom Scheitel des Reflektors entfernt. Der

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zweite Brennpunkt liegt ebenfalls in der Symmetrieebene und ist 13,735 cm vom Scheitel des Reflektors entfernt. Die Exzentrizität des Reflektors beträgt folglich 0,572.

In Fig. 3 ist dargestellt, wie das Intensitätsprofil des UV-Lichts geändert werden kann, indem man den Reflektor der in den Figuren 1 und 2 dargestellten Bestrahlungsanlage hebt oder senkt. Die Kurve 70 zeigt die relative Intensität in einer Ebene,die den zweiten Brennpunkt des konkaven, im wesentlichen elliptischen zylindrischen Reflektors einschließt und die senkrecht zur Symmetrieebene des optischen Systems der UV-Bestrahlungsanlage ist, wobei in diesem Fall der Entladungsbogen (arc) der Quecksilberdampflampe im ersten Brennpunkt angeordnet ist. Die Ebene, für die der Intensitätsverlauf dargestellt ist, stimmt mit dem Transportweg der Beschichtung 20 des Werkstücks 18 (s. Fig. l) überein, auf dem das Werkstück mit Hilfe des Förderbandes unter dem optischen System hindurch transportiert wird. Die übrigen Kurven zeigen die Intensitätsprofile in der selben Ebene, nach-dem der Reflektor um verschiedene Strecken angehoben worden ist. Die Kurven 72, und 76 zeigen die Intensitätsprofile, die sich ergeben, wenn der Reflektor um 0,953 cm, 1,905 cm bzw. 4,604 cm gegenüber der Stellung, die der Kurve 70 entspricht, angehoben worden ist. Obwohl der erste und der zweite Brennpunkt mit dem Reflektor nach oben wandern, sind alle Intensitätsprofile für die Ebene des Transportwegs der Beschichtung 20 dargestellt. Man erkennt, daß das Anheben des Reflektors allgemein zu einer Verbreiterung und zu einer Verminderung des mittleren Maximums der Kurven führt. In manchen Fällen ist es auch

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wünschenswert, den Reflektor dichter an die Lampe und an das Substrat heranzubringen, als bei der Stellung des Reflektors, der der Kurve 70 entspricht.

Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, nämlich eine Abänderung der UV-Bestrahlungsanlage der Figuren 1 und 2. Bei dieser Ausführungsform wurden die eine Lampe und der eine Reflektor durch zwei Lampen und durch zwei Reflektoren ersetzt und notwendige Änderungen bei der Konstruktion ihrer Befestigung vorgenommen. Im übrigen ist die Anlage die gleiche wie die in den Fig. 1 und 2 dargestellte. Der Stab oder die Stange 34 durchdringt ein Loch im Tragbalken 90. Dieser wird durch Muttern 92 in seiner Position festgehalten. In der Nähe der Enden des Tragbalkens 90 sind Reflektorträger 93 befestigt. Eine Strebe 94 sorgt für zusätzliche Stabilität. An den Reflektorträgern können Leitungen 95 befestigt sein, die ein zirkulierendes Kühlmittel aufnehmen. Auf der konkaven Seite der Reflektorträger sind Reflektoren 96 befestigt. Jedem Reflektor ist eine Quecksilberdampflampe 97 zugeordnet, die mit Lampenhalterungen 98 befestigt ist. Bewegt man die Reflektoren von den Lampen unddem Werkstück weg, so verbreitern sich allgemein die beiden Maxima der Intensitätskurve, wobei sich ihre Intensität verringert.

Man kann für die Zwecke der Erfindung jede geeignete Lichtquelle verwenden, die ultraviolettes Licht, d.h. elektromagnetische Strahlen mit einer Wellenlänge von etwa 180 bis etwa 400 nm, aussendet. Als -geeignete Lichtquellen seien Quecksilberdampflampen, Kohlelichtbogen, Quecksilbemiederdrucklampen, Quecksilbermitteldrucklampen, Quecksilberhochdrucklampen, Plas-

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inabrenner und UV-Licht emittierende Dioden genannt. Bevorzugt werden mit Metal!halogeniden aktivierte Quecksilbermitteldruck- und Quecksilberhochdrucklampen verwendet. Solche Lampen sind in der Regel mit hitzebeständigen, die ultravioletten Strahlen durchlassenden Quarzröhren ausgerüstet. Sie haben meistens die Form von langen Röhren mit einer Elektrode an beiden Enden. Beispiele solcher Lampen sind die PPG Modelle 60-2032, 60-0393, 60-0197 und 60-2031 und die Hanovia Modelle 6512A431, 6542A431, 6565A431 und 6577A431.

Die zum Betrieb von UV-Lichtquellen verwendeten Spannungen und Stromstärken sind dem Fachmann bekannt. Wenn man beispielsweise als UV-Licht emittierende Lampen mit Metallhalogeniden aktivierte Quecksilbermitteldrucklampen verwendet, von denen jede eine Länge von etwa 63,5 cm hat, dann kann jede Lampe an einen Wechselstrom von etwa 800 Volt angeschlossen werden. Durch jede Lampe fließen dann etwa 6 Ampere.

Man kann mit dem Gerät nach der Erfindung jede durch ultraviolettes Licht härtbare Überzugsmasse härten. Diese durch ultraviolettes Licht härtbaren Überzugsmassen enthalten mindestens eine polymere, oligomere oder monomere Komponente, die unter ultraviolettem Licht härtbar ist. Als Beispiele genannt seien ungesättigte Ester, Monomere, Oligomere und Polymere mit acrylischen Gruppen, einschließlich der <^-substituierten acrylischen Gruppen, die Epoxyharze im Gemisch mit maskierten Lewissäuren und die Aminoplaste, die zusammen mit einer Verbindung verwendet werden, die von ultraviolettem Licht

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in eine Säure umgesetzt wird. Ali Verbindungen, die mit Aminoplasten verwendet werden sollen, seien die chlormethylierten oder brommethylierten aromatischen Ketone genannt, beispielsweise Chlormethylbenzophenon.

Die meisten der mit ultraviolettem Licht härtbaren Verbindungen enthalten mehrere Stellen mit äthylenischen Doppelbindungen, die unter dem Einfluß von ultraviolettem Licht durch Additionsreaktionen zu Vernetzungsstellen werden. Die Stellen mit äthylenischen Doppelbindungen können entlang der Hauptkette der Moleküle liegen oder sich in mit der Hauptkette verbundenen Seitenketten befinden. Alternativ können

beide Anordnungen nebeneinander bestehen.

Die mit ultraviolettem Licht härtbaren organischen, äthylenisch ungesättigten Polyester und organischen Oligomeren, im besonderen die oligomeren Diacrylate und oligomeren Dime thacry late sind im Rahmen der Erfindung bevorzugte Klassen von mit ultraviolettem Licht härtbare Verbindungen. Als Beispiel eines solchen oligomeren Diacrylats sei 3-Acrylyloxy-2,2-dimethylpropyl-3-acrylyloxy-2,2-dimethylpropionat genannt.

. Ίρ der Überzugsmasse können Vinylmonomere, die mit der mehrere Stellen mit äthylenischen Doppelbindungen enthaltenden Verbindung zu hitzehärtbaren Materialien vernetzen, anwesend sein. Diese Monomeren sind 'zweckmäßigerweise mit der Verbindung mischbar und frei von nichtaromatischen konjugier-

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ten C-C Doppelbindungen. Als Beispiele solcher Vinylmonomere seien Styrol, Divinylacrylat und Butylacrylat genannt. Es ist wünschenswert, ein Vinylmonomeres oder mehrere Vinylmonomere zu verwenden, weil infolge der größeren Beweglichkeit des im Vergleich mit der ersten Komponente bedeutend kleineren Moleküls des Vinylmonomeren die Vernetzung schneller eintritt als bei Abwesenheit des Vinylmonomeren. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß das Vinylmonomere gegenüber der ersten Komponente meistens als ein reaktives Lösungsmittel wirkt und man hierdurch Überzugsmassen mit einer befriedigend geringeren Viskosität erhält, ohne daß, wenn überhaupt, übergroße Mengen eines flüchtigen,inerten Lösungsmittels verwendet werden müssen.

Man kann das Vinylmonomere oder Gemische von Vinylmonomeren innerhalb eines weiten Mengenbereichs verwenden. Am unteren Ende der Bereichsskala wird kein Vinylmonomeres verwendet. An ihrem oberen Ende wird das Vinylmonomere in einem über die zum Vernetzen der äthylenischen Doppelbindung der ersten Komponente erforderlichen stöchiometrischen Menge leicht hinausgehenden Überschuss angewendet. Das Monomere muss in solchen Mengen angewendet werden, daß sich ein flüssiges, fließbares, copolymerisierbares Gemisch bildet. Üblicherweise macht der Monomerenanteil in der Überzugsmasse etwa 0 bis etwa 45 Gew. % des darin enthaltenden Binders aus. In der Regel verwendet man das Monomere in einem Verhältnis von etwa 15 bis etwa 30 Gew. % zum Binder.

Man setzt der Überzugsmasse häufig Pigmente vom Extendertyp zu, die im allgemeinen unter ultraviolettem Licht und sichtbarem Licht durchsichtig sind. Als Beispiele solcher Pigmente seien Kieselerde, Baryt, Calciumcarbonat, Talk,

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Magnesiumsilikat und Aluminiumsilikat genannt. Man setzt die Extenderpigmente, auf die Überzugsmasse bezogen, im allgemeinen in einer Menge von etwa 0 bis etwa 40 Gew. °L zu. Häufig verwendet man Mengen von etwa 0 bis etwa 15 Gew. %, Bevorzugt verwendet man sie in Mengen von etwa 1 bis etwa 15 Gew. % . In der Praxis verwendet man in der Regel jeweils nur ein Extenderpigment. Jedoch erzielt man auch mit Gemischen aus mehreren Extenderpigmenten gute Ergebnisse.

Den durch ultraviolettes Licht härtbaren Überzugsmassen können ferner auch undurchsichtig machende Pigmente oder Farbpigmente zugesetzt werden. Man darf diese Pigmente nicht in so großen Mengen zusetzen, daß sie das Härten des Binders beeinträchtigen. Auch Farbstoffe und Abtönfarben können zugesetzt werden.

Nach Wunsch oder Bedarf kann man der Überzugsmasse auch ein flüchtiges, inertes organisches Lösungsmittel zusetzen.

Häufig setzt man den durch ultraviolettes Licht härtbaren Überzugsmassen auch Photoinitiatoren oder Photοsensibilisatoren zu. Diese Stoffe sind einschlägig bekannt. Ein bevorzugt verwendeter Photosensibilisator ist Benzophenon. Als Phqtoinitiatoren verwendet man bevorzugt Isobutylbenzoinäther oder. Gemische von Butylisomeren des Butylbenzoinäthers mit oi , «C -Diäthoxyacetophenon.

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Man setzt den Photoinitiator und den Photosensibilisator oder Gemische aus beiden der Überzugsmasse in einer Menge von etwa 0,01 bis etwa 50 Gew. % des Binders der Überzugsmasse zu. Häufig verwendet man diese Stoffe in einer Menge von etwa 0,05 bis etwa 0,1 Gew. %, bevorzugt in einer Menge von etwa 0,1 bis etwa 5 Gew. %.

Diese "Nennung von wahlweise als Zusätze zu den durch ultraviolettes Licht härtbaren Überzugsmassen verwendbaren und in ihrer Wirkung beschriebenen Stoffen macht die Liste der für die gleichen Zwecke bekannten Stoffe keineswegs vollständig. Man kann neben den genannten dafür auch andere Stoffe verwende*

Obwohl man das Härten der nicht vernetzten Überzugsmasse (Α-Stufe) nur bis zur Gelbildung in der B-Stufe durchführen kann, setzt man es im allgemeinen bevorzugt fort, bis die volle Härtung in der C-Stufe erreicht ist, In der C-Stufe hat sich der Überzug zu einem harten, nicht schmelzbaren Film vernetzt. Diese voll ausgehärteten Filme haben die hohe Abriebfestigkeit und Kratzfestigkeit, die der der üblichen Polymerefilme der C-Stufe entspricht.

Man verwendet die durch ultraviolettes Licht härtbaren Überzugsmassen zur Herstellung von gehärteten Filmen auf Substraten. Hierzu trägt man die Überzugsmasse nach bekannten Methoden auf die Substrate auf, beispielsweise durch Aufspritzen, Auffluten, Eintauchen, Aufwalzen, Aufstreichen, Aufbürsten, Aufdrucken, Aufziehen oder durch Extrusion. Das beschichtete Substrat wird dann unter den Reflektoren des UV-Strah lungsgerätes hindurchbewegt und der Überzug hierbei solange der Bestrahlung mit UV-Licht von genügender Stärke ausgesetzt als es für seine Vernetzung erforderlich ist.

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Die Länge der Bestrahlung der Überzüge mit ultraviolettem Licht und die Stärke des ultravioletten Lichts können von Fall zu Fall sehr verschieden sein. Im allgemeinen sollte die Bestrahlung bis zur C-Stufe durchgeführt werden, wobei harte, kratz- und abriebfeste Filme erhalten werden. Für bestimmte Verwendungszwecke, kann es jedoch erwünscht sein, das Härten in der B-Stufe zu beenden.

Die Substrate, die zur Herstellung von Werkstücken mit den Überzugsmassen nach der Erfindung beschichtet werden, können sich in ihren Eigenschaften weitgehend voneinander unterscheiden. Sie können eine bestimmte oder eine unbestimmte Länge, beispielsweise die Form einer Bahn, haben. Verwendet werden können organische Substrate, wie Holz, Faserplatten, Spanplatten, Schicht- oder Verbundplatten, Papier, Pappe und Polymere verschiedener Art, wie Polyester, Polyamide, gehärtete Phenolharze, gehärtete Aminoplaste, Acrylsäurester, Polyurethane und Kautschuk. Als Beispiele von anorganischen Substraten seien Glas, Quarz und keramisches Material genannt.; Auch metallische Substrate können beschichtet werden. Beispiele für metallische Substrate sind solche aus Eisen, Stahl, rostfreiem Stahl, Kupfer, Messing, Bronze, Aluminium, Magnesium, Titan, Nickel, Chrom, Zink und Legierungen.

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Gehärtete Überzüge aus den durch ultraviolettes Licht härtbaren Überzugsmassen haben gewöhnlich eine Stärke von etwa 0,001 bis etwa 3 ram, häufiger eine Stärke von etwa 0,007 bis etwa 0,3 mm. Wenn es sich bei der durch ultraviolettes Licht härtbaren Überzugsmasse um Druckerschwärze handelt, haben die gehärteten Überzüge eine Stärke von etwa 0,001 bis etwa 0,03 mm.

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Claims

Patentansprüche

1. UV-Bestrahlungsanlage mit mindestens einer im allgemeinen linearen UV-Lichtquelle und mindestens einem konkaven zylindrischen Reflektor, der das UV-Licht von der Quelle auf das Werkstück reflektiert, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (34, 42, 48, 50, 52) vorgesehen ist, durch die der konkave zylindrische Reflektor (26, 28) zu der im allgemeinen linearen UV-Lichtquelle (22) hin und von dieser weg bewegbar ist, so daß die Intensitätsverteilung (70 -. 76) des auf das Werkstück auffallenden UV-Lichts veränderbar ist.

2. UV-Bestrahlungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennze ichnet, daß der konkave zylindrische Reflektor (26, 28) im wesentlichen elliptisch ist.

3. UV-Bestrahlungsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Exzentrizität des konkaven, im wesentlichen elliptischen zylindrischen Reflektors (26, 28) im Bereich zwischen etwa 0,2 und etwa 0,9 liegt.

4. UV-Bestrahlungsanlage nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Reflektor (26, 28) wenigstens eine Kühlmittelleitung (30) zur Kühlung des Reflektors angebracht ist.

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5. UV-Bestrahlungsanlage nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zum transportieren des Werkstücks durch das UV-Licht vorgesehen ist, das von der Lichtquelle (22) ausgeht und von dem Reflektor reflektiert wird.

6. UV-Bestrahlungsanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Transportieren des Werkstücks ein Förderband oder eine Förderkette (16) ist.

7. UV-Bestrahlungsanlage mit mehreren, im allgemeinen linearen Lichtquellen, denen jeweils ein konkaver zylindrischer Reflektor zugeordnet ist, der das UV-Licht von der Lichtquelle auf das Werkstück reflektiert, dadurch gekeni zeichnet, daß Einrichtungen (34, 42, 48, 50, 52) vorgesehen sind, durch die die konkaven zylindrischen Reflektoren (93, 96) zu den im allgemeinen linearen UV-Lichtquellen (97) und zu dem Werkstück hin und von diesen weg bewegbar sine so daß die Intensitätsverteilung (70 - 76) des, auf das Werkstück auffallenden UV-Lichts veränderbar ist.

8. UV-Bestrahlungsanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die im allgemeinen linearen UV-Lichtquellen (97) im wesentlichen parallel verlaufen.

9. UV-Bestrahlungsanlage nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die konkaven zylindrischen Reflektoren (93, 96) im wesentlichen elliptisch sind.

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10. UV-Bestrahlungsanlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die konkaven, im wesentlichen elliptischen zylindrischen Reflektoren (93, 96) Exzentrizitäten im Bereich zwischen etwa 0,2 und etwa 0,9 haben.

11. UV-Bestrahlungsanlage nach Anspruch 7-10, dadurch gekennzeichnet, daß an den Reflektoren (93, 96) mindestens eine Kühlmittelleitung (95) zum Kühlen der Reflektoren befestigt ist.

12. UV-Bestrahlungsanlage nach Anspruch 7-11, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (16) zum Bewegen des Werkstücks durch das UV-Licht vorgesehen ist, das von den Quellen (97) ausgeht und von den Reflektoren (93, 96) reflektiert wird.

13. UV-Bestrahlungsanlage nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Transportieren des Werkstücks ein Förderband oder eine Förderkette (16) ist.