ES2306116T3 - Equipo de reticulacion ultravioleta bajo atmosfera controlada. - Google Patents
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Abstract
Instalación en la que se realiza una operación de reticulación de una capa de producto tal como una tinta o un barniz por radiación Ultra Violeta o mediante un haz de electrones, en presencia de una mezcla gaseosa con un contenido residual de oxígeno controlado, comprendiendo la instalación un recinto que comprende una o varias lámparas UV o una fuente de electrones acelerados, necesarios para la realización de la operación de reticulación, caracterizada porque incluye un dispositivo de entrada contiguo al recinto, que comprende al menos los tres componentes siguientes, vistos sucesivamente por el producto que pasa por la instalación y que se va a tratar: un sistema de laberinto, medios para inyectar un gas inerte que forma una cuchilla gaseosa, y un canal.
Description
Equipo de reticulación ultravioleta bajo
atmósfera controlada.
La invención se refiere a instalaciones en las
que se realizan operaciones que necesitan un control de la
atmósfera del interior de un recinto, y se refiere en particular al
sector de las operaciones de reticulación de una capa de producto
(por ejemplo, una tinta o un barniz) mediante radiación ultravioleta
("UV Curing" en la bibliografía), o mediante un haz de
electrones ("Electron Beam" en la literatura) en presencia de
una atmósfera controlada, con frecuencia una mezcla gaseosa inerte,
por ejemplo a base de nitrógeno, de CO2, de argón, ..., etc, o de
una mezcla de tales gases.
Hay que tener en cuenta que la utilización de
productos de transformación susceptibles de endurecimiento
(reticulación) por rayos UV o por haz de electrones (EB), tales
como las colas, los barnices de protección, las lacas, las tintas y
las pinturas, se encuentra muy extendida en la actualidad, en la
impresión y el barnizado de superficies. En efecto, con relación a
los productos convencionales a base de solventes orgánicos y
acuosos, estos productos presentan ventajas en el plano técnico
(reticulación rápida, recuperación de materia menuda, calidad del
producto acabado y limpieza fácil de los clichés de impresión), y
el ecológico (resinas constituidas por el 100% de materia seca y
reducción del consumo de energía).
La etapa de reticulación que se debe realizar
industrialmente en continuo 24 h/24, el recinto que comprende una o
varias lámparas UV es un sistema abierto. Por consiguiente, el
mecanismo de reticulación que tiene lugar en la zona irradiada por
la lámpara UV se realiza en el aire atmosférico. Esta etapa se
realiza industrialmente a velocidades de paso que van desde 10
hasta varias centenas de m/min según la aplicación.
La mayor parte de los productos que reticulan
por radiación UV son sistemas radicalares. Además de los componentes
químicos de base, tales como un prepolímero, un diluyente reactivo
y los aditivos, la formulación contiene un
foto-cebador (PA). Este
foto-cebador, bajo la acción de los UV, genera
radicales libres (etapa a) que se van a encargar de iniciar las
reacciones de polimerización radicalar según las diferentes etapas
descritas mediante el esquema 1 que sigue. Los radicales (R^{*})
reaccionan con las funciones reactivas (M) del prepolímero y del
diluyente, e inician la reacción de polimerización (etapa b). Como
las funciones reactivas están a la vez contenidas en el prepolímero
y el diluyente, la propagación (etapa c) de la reacción de
polimerización se desarrolla en las tres dimensiones. De esta
forma, la terminación (etapa d) de la cadena polimérica conduce a
una red polimérica fuertemente reticulada
(R(M)_{n}).
(R(M)_{n}).
\vskip1.000000\baselineskip
Esquema
1
Reacciones de la
foto-polimerización radicalar de una resina
UV
\vskip1.000000\baselineskip
En la actualidad, los equipos industriales
ultravioleta funcionan en sistema abierto, y estas reacciones de
foto-polimerización radicalar se producen en el aire
atmosférico. Sin embargo, todos los radicales (R^{*}, RM^{*} y
R(M)_{n}^{*}) que intervienen en el proceso de
reticulación son muy reactivos frente al oxígeno del aire. Estos
radicales reaccionan con el oxígeno para formar peróxidos
(RO_{2}^{*}) e hidroperóxidos (ROOH) reduciendo con ello la
eficacia de las reacciones de foto-polimerización
radicalar (véase el esquema 2 que sigue). El oxígeno interfiere a
diferentes niveles del mecanismo químico descrito en lo que
antecede, teniendo como efecto la reducción de la cantidad de
radicales libres (etapa a), impidiendo el cebado de la
polimerización (etapa b) y la terminación prematura de la formación
de cadenas poliméricas (etapa d).
Estos fenómenos de producen con el oxígeno
presente inicialmente en la formulación y con el oxígeno atmosférico
que se difunde en el transcurso de la exposición UV a través de la
película de la resina UV. El oxígeno puede así ralentizar o inhibir
totalmente la reacción de polimerización radicalar. El efecto
inhibidor del oxígeno es tanto más significativo cuanto más débil
es el espesor de las capas de las resinas UV.
\newpage
Esquema
2
Reacciones de inhibición del
O_{2} (DH es el diluyente o el
prepolímero)
\vskip1.000000\baselineskip
Las consecuencias prácticas de estos fenómenos
son:
- la no polimerización del revestimiento UV,
- la formación de cadenas cortas, tal como una
película de tinta, de adhesivo, de barniz, de calidad mediocre;
- la formación de oligómeros lábiles,
generadores de falta de calidad (aspecto, olor, problemas de higiene
si existe contacto alimentario con el substrato, por ejemplo),
- la formación de peróxidos (RO_{2}^{*}) y
de hidroperóxidos (RO_{2}H) responsables en parte del
amarillamiento del producto.
\vskip1.000000\baselineskip
Se concibe por tanto muy bien la importancia de
la composición atmosférica del interior de un recinto de
reticulación por rayos UV, y más en particular de la ausencia de
oxígeno en la zona UV. Por consiguiente, es indispensable para
determinadas aplicaciones disponer de un equipo capaz de reducir
considerablemente la concentración de oxígeno en el interior de un
recinto UV, y más específicamente en la zona en la que tienen lugar
las reacciones de foto-polimerización radicalar.
Este equipo permitirá optimizar la etapa de endurecimiento de las
resinas UV.
Se puede enumerar un cierto número de soluciones
existentes que permiten subsanar los inconvenientes asociados a la
presencia de oxígeno durante la reticulación de resinas UV.
Una primera solución consiste en aumentar la
intensidad de las lámparas UV con el fin de aumentar la producción
de radicales libres (según la reacción a, esquema 1). Estos
radicales, producidos en una mayor cantidad, reaccionan con el
oxígeno presente en la zona de reacción y reducen la concentración
de oxígeno en el recinto, y por tanto el efecto inhibidor del
oxígeno.
Esta solución, aunque fácil de poner en
práctica, supone un consumo de electricidad muy elevado y por tanto
un coste energético suplementario no despreciable, puesto que la
potencia de las lámparas utilizadas es normalmente de alrededor de
20 kW. Por otra parte, un aumento de la intensidad de las lámparas
va a producir un aumento de la temperatura en el interior del
recinto (zona de reacción) y por tanto un riesgo de degradación
térmica de la capa de producto.
Una segunda solución consiste en introducir en
la formulación cantidades elevadas de foto-cebadores
y de moléculas (sinergistas) cuyo papel consiste en reaccionar con,
y por tanto eliminar, el oxígeno presente en la zona de reacción.
Incluso aunque estos productos son cada vez más eficientes, se
estima que, en las formulaciones habituales, el 80% de los
foto-cebadores y de los sinergistas reaccionan con
el oxígeno y sirven para destruirlo, y el 20% restante sirven para
asegurar la reticulación de las resinas UV.
Sin embargo, estos productos químicos
constituyen la parte más costosa de la formulación y además, pueden
ser nocivos y su utilización puede inducir un amarillamiento de la
resina reticulada, así como un olor muy fuerte.
Por último, una tercera solución consiste en
eliminar el oxígeno residual presente en la zona de reacción y
reemplazar este oxígeno por un gas inerte, tal como nitrógeno. Esta
solución necesita modificar el recinto, sistema abierto, en el que
tiene lugar la reticulación de la resina, y equiparlo con un
dispositivo que permita operar bajo atmósfera controlada inerte. La
reticulación de resinas UV bajo atmósfera controlada de nitrógeno
presenta múltiples ventajas puesto que la ausencia de oxígeno en la
zona UV permite aumentar la velocidad de reticulación, reducir la
intensidad luminosa de las lámparas UV o el número de lámparas UV
utilizadas, reducir la cantidad de foto-cebadores y
de sinergistas introducidos en la formulación, y reducir la
formación de sub-productos (tales como los
peróxidos y los hidroperóxidos), todo ello obteniendo un producto
acabado de calidad muy grande.
Por otra parte, hay que señalar que tales
condiciones de trabajo bajo atmósfera inerte, presentan la ventaja
de limitar la formación de ozono en el recinto.
El documento WO 0014468 ha propuesto, por
ejemplo, un equipo que permite funcionar con alrededor de 50 ppm de
oxígeno residual en la zona de reacción, a velocidades que alcanzan
varias centenas de metros por minuto. Este equipo se caracteriza
por la presencia de dos bloques de inyección de gas situados a la
entrada y a la salida del recinto UV. Cada uno de estos bloques
comprende dos sistemas de inyección de gas; la primera inyección,
situada en los extremos del recinto, tiene la misión de oponerse a
cualquier entrada de aire en el recinto, y la segunda inyección,
situada en el interior del recinto, tiene la función de llenar el
recinto con nitrógeno. El primer sistema de inyección consiste en
una ranura orientada de modo que el flujo de gas se dirige hacia el
exterior del recinto. El segundo sistema de inyección consiste en un
tubo que posee poros orientados de modo que el flujo de gas se
dirige hacia el interior del recinto. La anchura de la ranura, así
como los ángulos de orientación de los dos sistemas de inyección,
son modificables y dependen de las condiciones operativas.
Sin embargo, los caudales de gas necesarios para
una baja concentración de oxígeno residual en función de las
velocidades utilizadas, son muy elevadas (a saber, considerables). A
título de ejemplo, a 200 m/min, la cantidad de nitrógeno debe ser
de 140 equivalentes m^{3}/h para una concentración inferior a 50
ppm. Además, el rechazo de una cantidad elevada de nitrógeno hacia
el exterior del recinto UV en la zona de trabajo, necesita un
sistema de aspiración eficaz para evitar un riesgo de asfixia por
anoxia.
Se puede por tanto señalar que la solicitante ha
propuesto en el documento WO 02/40738 un equipo que permite el
control y la gestión de los gases durante operaciones que necesitan
un control de la atmósfera en el interior de un recinto. Las
operaciones planteadas por este documento anterior fueron
principalmente los tratamientos de superficie por descarga
eléctrica a presión atmosférica en presencia de una mezcla gaseosa y
bajo atmósfera controlada, o incluso de operaciones de tipo "UV y
EB curing". Según estos trabajos anteriores, el equipo
recomendado comprende:
\vskip1.000000\baselineskip
- dispositivos de entrada y de salida que son
contiguos con el recinto para oponerse respectivamente a una
entrada de aire en el recinto y a una salida de efluentes gaseosos
desde este último;
- un dispositivo de aspiración que incluye un
conducto que desemboca en el recinto, y
- medios de regulación de caudal del gas
aspirado por el citado dispositivo de aspiración, con el fin de
mantener entre el interior del recinto y la atmósfera circundante
una diferencia de presión aproximadamente nula.
\vskip1.000000\baselineskip
Cada uno de los dispositivos de entrada y de
salida está constituido típicamente (véase la Figura 1 que sigue;
también se puede hacer referencia a la Figura 2 de dicho documento
WO 0240738) por tres componentes dispuestos en serie y vistos
sucesivamente por el substrato tratado: un canal, una ranura de
inyección de gas, y un "laberinto". La noción de
"laberinto" está bien detallada en ese documento anterior, y se
refiere de hecho a un sistema de gargantas abiertas frente al
espacio interior (gap) del dispositivo de entrada (o de salida)
considerado (por el que circula el substrato a tratar), y en forma
de laberinto.
El canal, separado de la ranura de inyección de
gas por un tabique, está abierto frente al espacio interior del
dispositivo de entrada o de salida considerado.
El gas (nitrógeno) inyectado a través de la
ranura, va a permitir despegar la capa límite de aire arrastrado en
la superficie de la película. En efecto, al crear el laberinto una
zona de sobrepresión (pérdida de carga elevada) en el sentido del
paso de la película, obliga al nitrógeno a ir hacia la parte
corriente arriba, es decir, por el canal. Este fenómeno se ve
favorecido por una pérdida de carga más baja a nivel del canal.
Esta turbulencia en el canal crea una zona de baja depresión en la
superficie de la película que arrastra la capa límite de aire
situada en la superficie de la película. Esto hace que el flujo de
nitrógeno en el canal resulte laminar y forme un efecto pistón que
se opone al flujo de aire y lo repele. La combinación de estos tres
elementos (canal, cuchilla de nitrógeno, laberinto) permite, a la
entrada, impedir que el aire entre en el interior del recinto, todo
ello minimizando el consumo de nitrógeno. La misma unión laberinto
situada a la salida permite impedir que los efluentes gaseosos
salgan del recinto.
Este equipo ha demostrado una notable eficacia
puesto que permite efectuar un tratamiento superficial de la
película en presencia de una concentración de oxígeno que no pasa de
50 ppm con caudales de nitrógeno aceptables.
Bien entendido, la utilización de este equipo
anterior ha sido prevista para reducir la concentración de oxígeno
durante la reticulación de revestimientos mediante rayos UV. Sin
embargo, se muestra de forma clara que, por al menos las razones
que se exponen a continuación, este equipo no ha sido optimizado
para responder a este objetivo técnico: por una parte, el
procedimiento de reticulación UV no incluye tratamiento de
superficie y no necesita por tanto la inyección de un gas de
tratamiento a base de nitrógeno en el interior del recinto. Pero
por otra parte, la ausencia de formación de efluentes gaseosos
nocivos en la zona UV no hace que sea indispensable la utilización
de un sistema de aspiración central para evacuarlos, sistema de
aspiración que por lo general está, en consecuencia, ausente en
tales instalaciones.
Parece, por tanto, que serían recomendables
modificaciones sensibles en este equipo anterior para que pueda
responder a la nueva problemática técnica.
A título ilustrativo, se ha realizado un ensayo
de control de la atmósfera sobre un prototipo industrial del tipo
que se ha representado en la Figura 1, en las condiciones que se
detallan a continuación. En lo que sigue, los caudales de gas serán
expresados en Equivalentes Litros por m^{2} de substrato tratado
(y no como se ha hecho tradicionalmente en m^{3}/h), lo que
resulta muy ventajoso para poder comparar máquinas de diferentes
anchos.
Las condiciones operativas adoptadas son, por
tanto, las siguientes:
- la presencia de los dispositivos de
entrada-salida de tres componentes (canal, ranura de
inyección y laberinto) tales como los descritos anteriormente en
relación con la Figura 1;
- ninguna inyección de gas de tratamiento en el
recinto;
- el sistema de aspiración central fue detenido,
al igual que el sistema de regulación de presión.
En tales condiciones operativas, los ensayos han
consistido en medir la concentración de oxígeno en el interior del
recinto y a aproximadamente 0,8 mm de la superficie del rodillo
inyectando alrededor de 1,4 equivalentes l/m^{2} de nitrógeno en
cada dispositivo de entrada/salida, con un ancho de 700 mm que se
desplaza a velocidades comprendidas entre 50 y 250 m/min. Los
resultados de las mediciones muestran que la concentración de
oxígeno se sitúa entre 6000 y 8000 ppm según la velocidad utilizada
(estos resultados han sido representados en la Figura 4 que sigue).
La utilización de caudales de nitrógeno más elevados (3,25
Equivalentes litros/m^{2} en cada dispositivo de entrada/salida)
permite reducir esta concentración a aproximadamente 3000 ppm.
Los resultados muestran claramente que la
utilización de estos dispositivos anteriores no permite la obtención
de una concentración residual de oxígeno suficientemente baja para
un buen número de aplicaciones previstas. Y se aprecia
especialmente que incluso habiendo suprimido la depresión en el
interior del recinto creada por la aspiración central, estos
sistemas no son insuficientemente eficaces en las condiciones
operativas probadas (especialmente en lo que a velocidad de paso se
refiere).
Se puede avanzar la hipótesis de que este
resultado puede explicarse en virtud de la supresión de la inyección
de mezcla de gas de tratamiento en el interior del recinto, que
participa en la obtención de una baja concentración de oxígeno,
mezcla de tratamiento cuya inyección había sido detenida para estos
ensayos (lógicamente fuerte puesto que la aplicación aquí planteada
es una aplicación de reticulación UV).
La presente invención se limita por tanto a
proponer un nuevo equipo de reticulación por Ultra Violeta o por
haz de electrones, en el que la concentración permite reducir
sensiblemente la concentración de oxígeno que impera en el interior
del recinto.
El equipo según la invención está basado en la
utilización de dos dispositivos a la entrada y a la salida del
recinto (véase la Figura 2 que sigue):
- el dispositivo de entrada está constituido por
al menos los tres componentes siguientes, vistos sucesivamente por
el producto de paso que se va a tratar: un sistema de laberinto, una
ranura de inyección de gas y un canal;
- el dispositivo situado a la salida del recinto
está constituido ventajosamente por al menos los tres componentes
siguientes, vistos sucesivamente por el producto de paso que se va a
tratar: un canal, una ranura de inyección de gas y un sistema de
laberinto.
A título ilustrativo, los valores de geometría
siguientes han sido considerados en particular como
satisfactorios:
- Altura de las gargantas de los laberintos,
igual a 4,5 mm.
- Anchura de los dientes de los laberintos,
igual a 2 mm.
- Anchura de las gargantas de los laberintos,
igual a 5 mm.
- Altura de los canales, igual a 3 mm.
- Longitud de los canales, igual a 38 mm.
\vskip1.000000\baselineskip
La longitud del canal cumple preferentemente la
siguiente regla:
Longitud \approx 6 x altura del canal
La altura del canal está ventajosamente
comprendida entre 3 y 5 mm.
Con esta configuración (disposición y geometría
de los componentes), se puede decir que el dispositivo presente a
la entrada del recinto tiene una doble función: debido a la pérdida
de carga creada por el laberinto de entrada, el nitrógeno inyectado
tiene tendencia a dirigirse hacia el interior de la cámara (recinto)
de reticulación, y permite minimizar de manera muy considerable la
entrada de aire en este mismo recinto. De la misma manera, el
dispositivo presente a la salida del recinto es el que permite
dirigir el nitrógeno hacia el interior del recinto, y limitar el
rechazo de gas hacia el exterior.
En relación con lo que se acaba de describir en
lo que antecede, se debe subrayar que el dispositivo de entrada
juega un papel primordial, en lo que se refiere al dispositivo de
salida, si se pudiera ocultar su presencia o al menos se pudiera
simplificar en su estructura para ciertas aplicaciones menos
exigentes (como se va a ver no lo que sigue), su presencia está
considerablemente recomendada con el fin de trabajar en las
condiciones de atmósfera óptima.
La presente invención se refiere por tanto a una
instalación de reticulación de una capa, tal como una tinta o un
barniz, mediante radiación Ultra Violeta o mediante haz de
electrones, en presencia de una mezcla gaseosa con un contenido
residual de oxígeno controlado, comprendiendo la instalación un
recinto que comprende una o varias lámparas UV o una fuente de
electrones acelerados, necesarios para la realización de la
operación de reticulación, caracterizada porque incluye un
dispositivo de entrada que es contiguo con el recinto, que
comprende al menos los tres componentes siguientes, vistos
sucesivamente por el producto de paso que se va a tratar: un
sistema de laberinto, medios para inyectar un gas inerte que forma
una cuchilla gaseosa, y un canal.
La instalación según la invención podrá adoptar
por lo tanto una o varias de las siguientes características:
\vskip1.000000\baselineskip
- la instalación incluye un dispositivo de
salida que es contiguo al recinto y que está constituido por al
menos los tres componentes siguientes, vistos sucesivamente por el
producto de paso que se va a tratar: un canal ("canal de
salida"), medios para inyectar un gas inerte formando una
cuchilla gaseosa, y un medio de creación de una pérdida de carga
tal como un perfil liso, siendo la distancia entre el perfil liso y
la superficie de la capa inferior a la altura de dicho canal;
- la instalación incluye un dispositivo de
salida que es contiguo al recinto y que está constituido por al
menos los tres componentes siguientes, vistos sucesivamente por el
producto de paso que se va a tratar: un canal, medios para inyectar
un gas inerte que forma una cuchilla gaseosa, y un sistema de
laberinto;
- el citado dispositivo de entrada comprende al
menos los cinco componentes siguientes, vistos sucesivamente por el
producto de paso que se va a tratar: un canal, una 1ª ranura de
inyección de gas, un laberinto, una 2ª ranura de inyección, seguida
de un segundo canal;
- formando los citados medios para inyectar gas
inerte, una cuchilla gaseosa que comprende una ranura de inyección
de gas con paredes planas que desembocan en el interior del
dispositivo de entrada o de salida considerado;
- la relación entre la longitud y la altura de
al menos uno de los citados canales, es al menos igual a 3, con
preferencia al menos igual a 6.
\vskip1.000000\baselineskip
La noción de "laberinto" y de "canal"
según la presente invención, hace referencia a la noción de
"laberinto" y de "canal" ya utilizados en el documento
anterior WO 02/40738, ya discutido en lo que antecede, igualmente a
nombre de la solicitante.
Y así, según se ha indicado en los figuras
mencionadas anteriormente, la noción de "laberinto" se refiere
a un sistema de gargantas abiertas enfrentadas al espacio interior
del dispositivo de entrada o de salida considerado, y que forman un
laberinto.
La Figura 3 que sigue se refiere al resultado de
los ensayos de realización práctica de un equipo conforme a la
invención, que incluye los sistemas de entrada/salida descritos en
el ámbito de la Figura 2, ensayos que han consistido en medir el
contenido de oxígeno en el medio del recinto, a aproximadamente 5 mm
del rodillo tratado, para velocidades comprendidas entre 50 y 250
m/min, e inyecciones de nitrógeno en cada uno de los dispositivos
de entrada/salida de aproximadamente 1,4 a 3,25 Equivalentes
Litros/m^{2} (la abreviatura "Nl/m^{2}" utilizada en las
Figuras debe ser entendida como que designa efectivamente
Equivalentes Litros/m^{2} de substrato tratado).
Se observa por tanto en la Figura 3 la presencia
de tres capas:
\vskip1.000000\baselineskip
- la curva formada con "\blacklozenge"
para un caudal global (entrada + salida) próximo a 2,8 Equivalentes
Litros/m^{2};
- la curva formada con "\blacksquare"
para un caudal global (entrada + salida) próximo a 4,64 Equivalentes
Litros/m^{2};
- la curva formada con "\ding{115}" para
un caudal global (entrada + salida) próximo a 6,5 Equivalentes
Litros/m^{2}.
\vskip1.000000\baselineskip
Los resultados de las mediciones muestran que el
contenido de oxígeno varía desde alrededor de 34 hasta 380 ppm,
según las condiciones de velocidad y de caudales de nitrógeno
puestos en práctica.
Estos ensayos demuestran que se ha obtenido una
atmósfera inerte de nitrógeno que incluye menos de 50 ppm de
oxígeno residual en el recinto del equipo conforme a la presente
invención, con un consumo de gas muy aceptable puesto que está
comprendido entre 4,6 y 6,5 Equivalentes Litros/m^{2}.
Esta mejora es muy significativa con relación a
las soluciones existentes enumeradas anteriormente.
Así, la Figura 4 permite visualizar los
resultados ya mencionados más arriba, tales como los obtenidos con
un equipo anterior dotado de dispositivos a la entrada y a la salida
conformes con la Figura 1.
Se aprecia por tanto en la Figura 4 la presencia
de tres curvas:
- la curva con "\blacklozenge" para un
caudal global (entrada + salida) próximo a 2,8 Equivalentes
Litros/m^{2};
- la curva con "\blacksquare" para un
caudal global (entrada + salida) próximo a 4,6 Equivalentes
Litros/m^{2};
- la curva con "\ding{115}" para un
caudal global (entrada + salida) próximo a 6,5 Equivalentes
Litros/m^{2}.
\vskip1.000000\baselineskip
Según se había indicado ya en lo que antecede,
estos resultados de las mediciones muestran que la concentración de
oxígeno se sitúa entre 6000 y 8000 ppm según la velocidad utilizada
para el caudal global de 2,8 Equivalentes Litros/m^{2}. La
utilización de caudales de nitrógeno más elevados (3,25 Equivalentes
Litros/m^{2} en cada dispositivo de entrada/salida, caudal global
de 6,5 Equivalentes Litros/m^{2}) permite reducir esta
concentración a aproximadamente 3000 ppm.
La Figura 5 permite en sí misma visualizar una
comparación de los resultados obtenidos en el ámbito de la Figura 3
con los obtenidos en el ámbito de la Figura 4. El eje de ordenadas
representa la reducción (en %) del contenido de oxígeno realizada
merced al equipo conforme a la invención.
La reducción del índice de oxígeno
"dO_{2}/O_{2}" expresada en %, está definida por la
siguiente relación:
dO_{2}/O_{2} = ((O_{2}
Figura 4 - O_{2} Figura 3) / O_{2} Figura 4) x
100
Se comprueba entonces que la reducción del
índice de oxígeno residual en el recinto es de al menos el 94% con
los mismos parámetros de velocidad y de caudales de nitrógeno,
alcanzando incluso el 98 a 99% en los casos de caudales más
elevados.
Las Figuras 6 y 7 ilustran otra configuración de
equipo conforme a la invención.
En esta configuración, el dispositivo a la
entrada del recinto (representado en la Figura 6), ha sido
modificado, estando aquí constituido por cinco componentes.
Sucesivamente: un canal, una (1ª) ranura de inyección de gas, un
laberinto, una (2ª) ranura de inyección de gas, seguida de otro
canal.
Por su parte, el dispositivo de salida del
recinto (Figura 7) es idéntico al de la Figura 2, constituido por
tres componentes sucesivos: un canal, una ranura de inyección de
nitrógeno, seguida de un laberinto.
La orientación de las ranuras de inyección de
nitrógeno con relación al rodillo es, para el modo de realización
que se ha representado, de alrededor de 90º para la 1ª ranura del
dispositivo de entrada y de 45º para la 2ª ranura del dispositivo
de entrada. La anchura de las ranuras es respectivamente cercana a
0,2 mm para la 1ª ranura, y a 0,4 mm para la 2ª ranura. La
distancia entre el dispositivo de entrada y el rodillo está próxima
a 0,8 mm.
La orientación de la ranura de inyección de
nitrógeno del dispositivo de salida es de aproximadamente 90º con
relación al rodillo, y su anchura es de aproximadamente 0,3 mm. La
distancia entre el dispositivo de salida y el rodillo de soporte
está próxima a 0,8 mm.
La configuración ilustrada por este modo de
realización permite una eficacia incluso mejorada en el despegue de
la capa límite de aire situada en la superficie de la película (con
relación a la configuración descrita anteriormente en relación con
la Figura 2), y por tanto una mayor seguridad de que el aire
vehiculado por la superficie de la película no penetrará en el
recinto de tratamiento.
Se puede de hecho concebir el dispositivo de
entrada de la Figura 6 como una combinación de los dispositivos de
entrada de la Figura 1 y de la Figura 2:
- la primera ranura de inyección, en virtud de
su posición corriente arriba del laberinto, tiende a dirigir el gas
en dirección corriente arriba y por lo tanto a rechazar las entradas
de aire;
- la segunda ranura de inyección, en virtud de
su posición corriente abajo del laberinto, tiende a dirigir el gas
en dirección corriente abajo, y por tanto a llenar de gas el
recinto.
\vskip1.000000\baselineskip
Con el fin de medir la eficacia de este último
modo de realización, se han efectuado experimentos sobre el control
de atmósfera en un recinto equipado con dispositivos de
entrada/salida tales como los ilustrados en relación con las
Figuras 6 y 7. Los resultados han sido reagrupados en la tabla 1 que
sigue.
Las ranuras núms. 1 y 2 corresponden a las del
dispositivo de entrada, mientras que la ranura núm. 3 corresponde a
la del dispositivo de salida.
Se aprecia que en la tabla se han indicado los
caudales a la vez en Equivalentes m^{3}/h (según es convencional)
y en Equivalentes litros/m^{2} de película tratada, para poder
continuar la comparación con los resultados presentados
anteriormente.
Los resultados muestran que gracias al equipo de
las Figuras 6 y 7, los tratamientos bajo radiación UV pueden ser
realizados en una atmósfera inerte de nitrógeno que contiene al
menos 40 ppm de oxígeno, cualquiera que sea la velocidad, con un
caudal total de nitrógeno comprendido entre 4,2 y 5,8 Equivalentes
litros/m^{2} (por lo tanto, inferior en general a los caudales
requeridos en el ámbito del modo de realización de la Figura
2).
En lo que antecede, la invención ha sido
ilustrada en particular con la ayuda de ejemplos que utilizan
nitrógeno, pero se debe apreciar que se puede, sin apartarse en
ningún momento del ámbito de la invención, utilizar otros gases o
mezclas gaseosas, y en particular el argón, el CO_{2}, el helio o
incluso sus mezclas.
Se puede también indicar que se utilizará
preferentemente el CO_{2} o las mezclas que incluyan CO_{2}
puesto que se ha constatado que cuando se utiliza CO_{2} (con
relación al nitrógeno):
\vskip1.000000\baselineskip
- se puede reducir el caudal de gas a utilizar
para un mismo rendimiento en cuanto al contenido residual de
oxígeno en el recinto;
- que para un mismo caudal de gas, se reduce el
valor residual de oxígeno obtenido en el recinto.
\vskip1.000000\baselineskip
Tales resultados están probablemente asociados a
la densidad del CO_{2}, que es superior a la del nitrógeno.
Claims (6)
1. Instalación en la que se realiza una
operación de reticulación de una capa de producto tal como una tinta
o un barniz por radiación Ultra Violeta o mediante un haz de
electrones, en presencia de una mezcla gaseosa con un contenido
residual de oxígeno controlado, comprendiendo la instalación un
recinto que comprende una o varias lámparas UV o una fuente de
electrones acelerados, necesarios para la realización de la
operación de reticulación, caracterizada porque incluye un
dispositivo de entrada contiguo al recinto, que comprende al menos
los tres componentes siguientes, vistos sucesivamente por el
producto que pasa por la instalación y que se va a tratar: un
sistema de laberinto, medios para inyectar un gas inerte que forma
una cuchilla gaseosa, y un canal.
2. Instalación según la reivindicación 1,
caracterizada porque incluye un dispositivo de salida
contiguo al recinto y constituido por al menos los tres componentes
siguientes, vistos sucesivamente por el producto de paso que se va
a tratar: un canal ("canal de salida"), medios para inyectar un
gas inerte que forma una cuchilla gaseosa, y un medio de creación
de una pérdida de carga tal como un perfil liso, siendo la distancia
entre el perfil liso y la superficie de la capa de producto
inferior a la altura de dicho canal.
3. Instalación según la reivindicación 1,
caracterizada porque incluye un dispositivo de salida que es
contiguo al recinto, y que está constituido por al menos los tres
componentes siguientes, vistos sucesivamente por el producto de
paso que se va a tratar: un canal, medios para inyectar un gas
inerte que forma una cuchilla gaseosa, y un sistema de
laberinto.
4. Instalación según una de las reivindicaciones
anteriores, caracterizada porque el citado dispositivo de
entrada comprende al menos los cinco componentes siguientes, vistos
sucesivamente por el producto de paso que se va a tratar: un canal,
una primera ranura de inyección de gas, un laberinto, una segunda
ranura de inyección de gas, seguida de un segundo canal.
5. Instalación según una de las reivindicaciones
anteriores, caracterizada porque los citados medios para
inyectar el gas inerte que forman una cuchilla gaseosa, comprenden
una ranura de inyección de gas de paredes planas, que desemboca en
el interior del dispositivo de entrada o de salida considerado.
6. Instalación según una de las reivindicaciones
anteriores, caracterizada porque la relación entre la
longitud y la altura de al menos uno de los citados canales, es al
menos igual a 3, con preferencia al menos igual a 6.
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