DE3416502A1 - DEVICE FOR CURING FLAT-MATERIAL MATERIALS FROM CONNECTIONS OR PREPARATIONS THAT ARE CURABLE BY UV RADIATION - Google Patents

DEVICE FOR CURING FLAT-MATERIAL MATERIALS FROM CONNECTIONS OR PREPARATIONS THAT ARE CURABLE BY UV RADIATION

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DE3416502A1 DE19843416502 DE3416502A DE3416502A1 DE 3416502 A1 DE3416502 A1 DE 3416502A1 DE 19843416502 DE19843416502 DE 19843416502 DE 3416502 A DE3416502 A DE 3416502A DE 3416502 A1 DE3416502 A1 DE 3416502A1
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Description

Th. Goldschmidt AG5 EssenTh. Goldschmidt AG 5 Essen

Vorrichtung zum Aushärten von flächigen Werkstoffen aus durch UV-Strahlung härtbaren Verbindungen oder Zubereitungen Device for curing flat materials made of compounds or preparations curable by UV radiation

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Aushärten von flächigen Werkstoffen, insbesondere auf Trägerbahnen aufgebrachten Schichten aus durch UV-Strahlung härtbaren Verbindungen oder Zubereitungen, welche eine Kammer mit einer in ihr angeordneten Strahlungsquelle, eine der Kammer vorgeordnete, mit Inertgas beaufschlagte Eintrittsschleuse und gegebenenfalls eine Austrittsschleuse sowie Mittel zum Transport des durch die Vorrichtung zu führenden und zu bestrahlenden Gutes aufweist.The invention relates to a device for curing flat Materials, in particular layers made of compounds or preparations curable by UV radiation, applied to carrier webs, which has a chamber with a radiation source arranged in it, an inlet lock upstream of the chamber and charged with inert gas and optionally an outlet lock as well as means for Has transport of the goods to be guided and irradiated through the device.

Aus dem Stand der Technik sind Verbindungen oder Zubereitungen bekannt, welche unter der Einwirkung von UV-Strahlung aushärten. Das auszuhärtende Gut kann dabei der Strahlungsquelle in Form einer auf einer Trägerbahn aufgebrachten Schicht oder in Form von Platten oder anderen flächigen Formkörpern zugeführt werden. Die Produkte härten unter der Einwirkung der Strahlung in kurzer Zeit aus, so daß es möglich ist, das zu härtende Gut kontinuierlich auf einer Transportvorrichtung unter einer entsprechenden Strahlungsquelle vorbei zuführen.Compounds or preparations are known from the prior art, which harden under the action of UV radiation. The material to be cured can be in the form of a radiation source a layer applied to a carrier web or in the form of plates or other flat shaped bodies. The products harden under the action of radiation in a short time, so that it is possible to continuously move the material to be cured on a transport device pass under an appropriate radiation source.

Beispiele solcher durch Strahlung, insbesondere UV-Strahlung, härtbaren Verbindungen sind Acryl- oder Methacrylsäureester und u.a. in der DE-OS 29 48 708 beschrieben.Examples of those curable by radiation, in particular UV radiation Compounds are acrylic or methacrylic acid esters and are described in DE-OS 29 48 708, among others.

Die Aushärtung solcher Verbindungen wird durch Sauerstoff, wie z.B. durch den in der Luft enthaltenen Sauerstoff, inhibiert oder zumindest beeinträchtigt. Die Aushärtung erfolgt deshalb entsprechend demThe curing of such compounds is facilitated by oxygen, e.g. by the oxygen contained in the air, inhibited or at least impaired. The hardening therefore takes place according to the

Stand der Technik in einer Bestrahlungsvorrichtung, welche mit Inertgas, vorzugsweise Stickstoff, beaufschlagt ist.State of the art in an irradiation device, which with inert gas, preferably nitrogen, is applied.

Eine solche Vorrichtung ist in der US-PS 3 936 950 beschrieben. Diese Vorrichtung besteht aus einer Bestrahlungskammer, in welcher die Strahlungsquelle untergebracht ist. einer vor der Bestrahlungskammer angeordneten, tunnelartigen Einführungsschleuse und einem Ausführungstunnel, welcher sich hinter der Bestrahlungskammer befindet. Das Inertgas wird dabei durch eine schlitzförmige Düse in einem Winkel von 45 bis 80° gegen die Oberfläche des durchlaufenden Gutes mit hoher Anströmgeschwindigkeit geblasen, um sicherzustellen, daß die auf der Oberfläche des auszuhärtenden Gutes befindliche Luftschicht abgestreift wird.Such a device is described in US Pat. No. 3,936,950. These The device consists of an irradiation chamber in which the radiation source is housed. one in front of the irradiation chamber arranged, tunnel-like introduction sluice and an execution tunnel, which is located behind the irradiation chamber. The inert gas is fed through a slot-shaped nozzle at an angle blown from 45 to 80 ° against the surface of the material passing through at a high flow velocity to ensure that the air layer located on the surface of the material to be hardened is stripped off.

Bei den nach dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen wird die von der Strahlungsquelle entwickelte Wärmemenge ebenfalls durch das Inertgas abgeführt. Man kann deshalb nur solche Strahlungsquellen verwenden, welche verhältnismäßig wenig Wärme entwickeln und nimmt in Kauf, daß diese Strahlungsquellen weniger wirksam sind, d.h., daß die Durchlaufgeschwindigkeit von zu härtenden Produkten relativ begrenzt ist. Die Verwendung wirksamerer Strahlungsquellen bedingt einen wirtschaftlich nicht mehr tragbaren Durchsatz von Inertgas zur Abführung der Wärme. Außerdem wird hierbei die Wärmemenge über die Oberfläche des auszuhärtenden oder ausgehärteten Gutes abtransportiert. Befinden sich in dem zu härtenden Gut noch flüchtige Bestandteile, wie z.B. Lösungsmittelreste. werden diese mit dem Inertgas in der Bestrahlungskammer verwirbelt und können zur Bildung eines störenden Niederschlags auf dem Lampenkörper oder auf Reflektoren führen, die hinter der Strahlungsquelle angebracht sind.In the devices known from the prior art, the The amount of heat developed by the radiation source is also dissipated by the inert gas. One can therefore only use such radiation sources use, which develop relatively little heat and take in Purchase that these radiation sources are less effective, i.e. that the throughput speed of products to be cured is relatively limited is. The use of more effective radiation sources is economical no longer acceptable throughput of inert gas to dissipate the heat. In addition, the amount of heat over the surface is here of the goods to be hardened or hardened are transported away. If there are still volatile constituents in the material to be hardened, e.g. Solvent residues. these are with the inert gas in the irradiation chamber swirls and can lead to the formation of an annoying precipitate on the lamp body or on reflectors behind are attached to the radiation source.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, in der der Härtungsvorgang in Gegenwart möglichst geringer Mengen Inertgas erfolgen kann und bei der die Strahlungskammer, insbesondere die Strahlungsquelle und der Strahlungsreflektor, nicht in Kontakt mit gasförmigen, von dem zu härtenden Gut herrührenden Produkten verunreinigt werden können. Es soll insbesondere möglich sein, hochwirksame Strahlungsquellen zu verwenden.The invention is based on the object of creating a device in which the curing process can take place in the presence of the smallest possible amounts of inert gas and in which the radiation chamber, in particular the radiation source and the radiation reflector, not in Contact with gaseous products originating from the material to be hardened can be contaminated. In particular, it should be possible to use highly effective radiation sources.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß die die Strahlungsquelle 2 enthaltende Kammer 1 eine oder mehrere Zuleitungen 6, 7 und eine oder mehrere Ableitungen 8 für ein gasförmiges Kühlmittel aufweist und von dem Härtungsraum 28 gasdicht, aber für die die Härtung verursachende Strahlung durchlässig, getrennt ist.The device according to the invention is characterized in that the the chamber 1 containing the radiation source 2 has one or more feed lines 6, 7 and one or more discharge lines 8 for a gaseous coolant and from the hardening space 28 gas-tight, but for the radiation causing the curing is transparent, separated.

Das Wesen der Erfindung besteht somit darin, die Kammer 1 mit der Strahlungsquelle 2 gegenüber dem das zu bestrahlende Gut aufweisenden Härtungsraum 28 abzutrennen. Hierdurch wird das mit dem Inertgas, z.B. Stickstoff, zu beaufschlagende Volumen des Härtungsraumes 28, das von dem zu bestrahlenden Gut durchlaufen wird, wesentlich verringert, und es wird zusätzlich erreicht, daß die Kammer 1 mit der Strahlungsquelle 2 statt mit Inertgas mit durchströmender Luft gekühlt werden kann. Die Bestrahlungseinheit wird somit in zwei räumlieh begrenzte Teile aufgeteilt, nämlich in die eigentliche Strahlungskammer 1 und den mit Inertgas beaufschlagten Härtungsraum 28. Dies ermöglicht außerdem die getrennte Temperaturführung beider Räume.The essence of the invention is thus that the chamber 1 with the radiation source 2 opposite the material to be irradiated Separate hardening space 28. As a result, the volume of the hardening space 28 to which the inert gas, e.g. nitrogen, is to be applied, which is traversed by the material to be irradiated is significantly reduced, and it is also achieved that the chamber 1 with the Radiation source 2 cooled with air flowing through instead of inert gas can be. The irradiation unit is thus divided into two spatially limited parts, namely into the actual radiation chamber 1 and the hardening space 28 charged with inert gas. This also enables separate temperature control in both rooms.

In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Kammer 1 mit einer Scheibe 9 aus Quarzglas abgeschlossen. Es ist jedoch auch möglich, die Kammer 1 mit einer Filterscheibe 9 vom Härtungsraum 28 zu trennen, welche in bezug auf den Strahlendurchtritt selektiv ist. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn man strahlungshärtbare Verbindungen oder Zubereitungen auf einem farbigen oder dekorativ bedruckten Träger aushärtet. Die Filterscheibe wird dabei in ihrer Strahlungsdurchlässigkeit so ausgewählt, daß nur die die Härtung bewirkenden Strahlen durchgelassen werden, jedoch ein Ausbleichen oder Verfärben der eingefärbten Trägerbahn vermieden wird. Geeignete Filterscheiben sind dem Fachmann bekannt und im Handel erhältlich.In a preferred embodiment of the device according to the invention the chamber 1 is closed with a disk 9 made of quartz glass. However, it is also possible to use the chamber 1 with a filter disc 9 to separate from the hardening space 28, which is selective with respect to the passage of radiation. This is particularly advantageous when curing radiation-curable compounds or preparations on a colored or decoratively printed carrier. The filter disc is selected in its radiation permeability so that only the radiation causing the curing are allowed to pass through, however bleaching or discoloration of the colored carrier web is avoided. Suitable filter disks are known to the person skilled in the art and are in Commercially available.

Eine beispielhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in Fig. 1 schematisch dargestellt. Dabei ist die Kammer mit 1 bezeichnet. In der Kammer 1 befindet sich eine Strahlungsquelle 2. Geeignete Strahlungsquellen sind z.B. Quecksilbermitteldruck- oder -niederdrucklampen. Hinter der Strahlungsquelle 2 ist ein Reflek-An exemplary embodiment of the device according to the invention is shown schematically in FIG. The chamber is denoted by 1. In the chamber 1 there is a radiation source 2. Suitable Sources of radiation are e.g. medium pressure or -low pressure lamps. Behind the radiation source 2 is a reflective

tor 24 angebracht, dessen reflektierende Fläche so ausgebildet ist, daß die unter der Kammer 1 befindliche Fläche möglichst gleichmäßig bestrahlt wird. Die Lampe befindet sich vorzugsweise im Brennpunkt eines parabolischen Reflektors 24. In einer anderen Ausführungsform befindet sich die Strahlungsquelle 2 in einem Brennpunkt eines ellipsoiden Reflektors 24. Das zu härtende Gut soll dann vorzugsweise durch den zweiten Brennpunkt geführt werden. In die Seitenwände der Kammer 1 führen Zuleitungen 6 und 7 für das Kühlgas, vorzugsweise Luft, zur Kühlung der Strahlungsquelle 2. Das Kühlgas kann dabei durch Leitbleche 27 in der Kammer 1 geführt werden. Das erwärmte Kühlgas wird durch die Ableitung 8 aus der Kammer 1 abgezogen. Die Kammer 1 ist durch die strahlungsdurchlässige Scheibe 9 von dem Härtungsraum gasundurchlässig getrennt. Diese Scheibe 9 kann, wie oben ausgeführt, aus Quarzglas oder aus einem für die Strahlung selektiv durchlässigen Filter bestehen.gate 24 attached, the reflective surface of which is designed so that that the area located under the chamber 1 is irradiated as evenly as possible. The lamp is preferably in the focal point a parabolic reflector 24. In another embodiment, the radiation source 2 is located in a focal point of an ellipsoid Reflector 24. The material to be hardened should then preferably be guided through the second focal point. In the side walls of the Chamber 1 lead supply lines 6 and 7 for the cooling gas, preferably air, for cooling the radiation source 2. The cooling gas can be guided through baffles 27 in the chamber 1. The heated cooling gas is drawn off from the chamber 1 through the discharge line 8. the Chamber 1 is separated from the hardening space by the radiation-permeable pane 9 in a gas-impermeable manner. This disk 9 can, as above executed from quartz glass or from a selective for radiation permeable filters exist.

Der Kammer 1 ist eine Eintrittsschleuse 3 vorgeordnet, welche durch Trennwände 20, 21, 22. 23 in Schleusenkammern 11, 12 und 13 unterteilt ist. In die Schleusenkammer 12 wird durch eine Zuleitung 10 Inertgas, insbesondere Stickstoff, eingeblasen. Es ist natürlich auch möglich, in die Schleusenkammern 11 und 13 ebenfalls Stickstoff einzuleiten oder eine größere Anzahl von Dichtkammern vorzusehen. Die konstruktive Ausgestaltung derartiger Eintrittsschleusen und der als berührungsfreie Dichtungen ausgebildeten Trennwände 20, 21, 22, 23 ist aus dem Stand der Technik bekannt und nicht Gegenstand vorliegender Erfindung.The chamber 1 is upstream of an entry lock 3, which through Partition walls 20, 21, 22. 23 are divided into lock chambers 11, 12 and 13. In the lock chamber 12 is through a feed line 10 Inert gas, especially nitrogen, is blown in. It is of course also possible to introduce nitrogen into the lock chambers 11 and 13 as well or to provide a larger number of sealing chambers. The structural design of such entry locks and as non-contact seals formed partition walls 20, 21, 22, 23 is known from the prior art and is not the subject of the present invention.

Der Kammer 1 kann eine Austrittsschleuse 4 nachgeordnet sein. Jedoch ist dies nicht unbedingt erforderlich. In dem in der Fig. 1 dargestellten Beispiel besteht die Austrittsschleuse 4 aus den Schleusenkammern 15, 16 und 17, wobei einer der Schleusenkammern, im Beispiel der Fig. 1 der Kammer 16, über eine Zuleitung 14 Stickstoff zugeführt wird. Es empfiehlt sich, der Eintrittsschleuse 3 eine größere Menge Stickstoff als der Austrittsschleuse 4 zuzuführen, um sicherzustellen, daß der Zutritt von Luftsauerstoff durch die Eintrittsschleuse 3 verhindert wird.The chamber 1 can be followed by an exit sluice 4. However this is not absolutely necessary. In the example shown in FIG. 1, the outlet lock 4 consists of the lock chambers 15, 16 and 17, one of the lock chambers, chamber 16 in the example in FIG. 1, being supplied with nitrogen via a feed line 14 will. It is advisable to supply a larger amount of nitrogen to the inlet lock 3 than to the outlet lock 4 in order to ensure that that the entry of atmospheric oxygen through the entry lock 3 is prevented.

Das zu härtende Produkt wird unter der beschriebenen Härtungsvorrichtung vorbeigeführt. Die Transportgeschwindigkeit wird dabei der Härtungsgeschwindigkeit angepaßt. Hat das zu härtende Produkt dabei die Form einer auf einem Träger aufgebrachten Schicht, kann die Trägerbahn 5 mit der zu härtenden Schicht 25 über Transport- und/oder Umlenkrollen 18, 19 unter der Härtungsvorrichtung vorbeigeführt werden. So ist es beispielsweise möglich, eine Trägerbahn aus Papier mittels dosierten Walzenauftrages mit einer härtbaren Siliconharzschicht zu beschichten, sie kontinuierlich auszuhärten und das beschichtete Papier mit der nach der Aushärtung nicht mehr klebrigen, abhäsiven Siliconharzschicht aufzuwickeln.The product to be hardened is under the hardening device described passed by. The transport speed becomes the hardening speed customized. If the product to be hardened is in the form of a layer applied to a carrier, the carrier web can 5 with the layer 25 to be hardened are passed over transport and / or deflection rollers 18, 19 under the hardening device. For example, it is possible to add a curable silicone resin layer to a carrier web made of paper by means of metered roller application coat, they cure continuously and the coated paper with the adhesive, which is no longer sticky after curing Wind up the silicone resin layer.

Bildet das zu härtende Produkt keinen zusammenhängenden Film, sondern liegt es in geformten, einzelnen Stücken vor, kann man diese auf das endlose Transportband 26 auflegen.If the product to be cured does not form a coherent film, but rather if it is in shaped, individual pieces, these can be placed on the endless conveyor belt 26.

Claims (3)

Patent· . .ansprüche:Patent ·. .Expectations: Vorrichtung zum Aushärten von flächigen Werkstoffen, insbesondere auf Trägerbahnen aufgebrachten Schichten aus durch UV-Strahlung härtbaren Verbindungen oder Zubereitungen, welche eine Kammer mit einer in ihr angeordneten Strahlungsquelle, eine der Kammer vorgeordnete, mit Inertgas beaufschlagte Eintrittsschleuse und gegebenenfalls eine Austrittsschleuse sowie Mittel zum Transport des durch die Vorrichtung zu führenden und zu bestrahlenden Gutes aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die die Strahlungsquelle (2) enthaltende Kammer (1) eine oder mehrere Zuleitungen (6, 7) und eine oder mehrere Ableitungen (8) für ein gasförmiges Kühlmittel aufweist und von dem Härtungsraum (28) gasdicht, aber für die die Härtung verursachende Strahlung durchlässig, getrennt ist.Device for curing flat materials, in particular layers made of UV radiation that are applied to carrier webs curable compounds or preparations which have a chamber with a radiation source arranged in it, one upstream of the chamber, with inert gas acted upon inlet lock and optionally an outlet lock and means for transporting the has goods to be guided and irradiated through the device, characterized in that the radiation source (2) containing chamber (1) one or more supply lines (6, 7) and one or more discharge lines (8) for a gaseous coolant and is separated from the hardening space (28) in a gas-tight manner, but permeable to the radiation causing the hardening. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (1) durch eine Scheibe (9) aus Quarzglas vom Härtungsraum (28) getrennt ist.2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the chamber (1) is separated from the hardening space (28) by a disk (9) made of quartz glass. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (1) durch eine strahlungsselektive Filterscheibe (9) vom Härtungsraum (28) getrennt ist.3. Apparatus according to claim 1, characterized in that the chamber (1) by a radiation-selective filter disc (9) from Curing space (28) is separated.
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