ES2393111B1 - Método y aparato para permitir el curado del recubrimiento de una pieza por radicales libres generados mediante radiación ultravioleta (uv). - Google Patents

Método y aparato para permitir el curado del recubrimiento de una pieza por radicales libres generados mediante radiación ultravioleta (uv). Download PDF

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Abstract

Aparato para permitir el curado del recubrimiento de una pieza (1), el cual comprende al menos una cuba (2) con gas inerte más pesado que el aire y en la cual se introduce la pieza (1), y al menos una fuente de radiación UV (3) que genera radiaciones que inciden sobre la pieza (1) para producir el curado. El aparato comprende además una zona de extracción (4), un circuito de recirculación (5) y una zona de inserción (6), por donde respectivamente se extrae gas inerte de la cuba (2), se recircula dicho gas inerte y se introduce nuevamente en la cuba (2), En el circuito de recirculación (5) se localiza al menos un elemento de refrigeración (7) del gas inerte. De este modo se consigue evitar el sobrecalentamiento del gas inerte del interior de la cuba (2) y reducir el riesgo de inestabilidades en la atmósfera de gas inerte.

Description

MÉTODO Y APARATO PARA PERMITIR EL CURADO DEL RECUBRIMIENTO DE UNA PIEZA POR RADICALES LIBRES GENERADOS MEDIANTE RADIACIÓN ULTRA VIOLETA (UV)
5
Sector de la técnica
1 O
La invención se refiere a un método y aparato para permitir el curado del recubrimiento de una pieza por radicales libres generados mediante radiación ultravioleta (UV).
Estado de la técnica
15 20 25 30
El curado por radiación ultravioleta (UV) es una técnica muy extendida utilizada para efectuar el secado o curado de cierto tipo de recubrimientos líquidos, convirtiéndolos en compuestos secos sólidos de forma prácticamente instantánea. Este tipo de curado se utiliza en diversas aplicaciones industriales e incluso domésticas, por ejemplo para provocar un curado instantáneo de tintas, barnices, adhesivos o pinturas. Esta técnica de curado se basa en hacer incidir radiaciones UV sobre una pieza o un sustrato provisto de un recubrimiento o acabado superficial realizado en una composición líquida que comprende una mezcla de oligómeros (de polímeros de bajo peso molecular), monómeros, aditivos y pigmentos, además de unos compuestos denominados fotoiniciadores, los cuales absorben la radiación UV y generan radicales libres; cuando la radiación UV incide sobre el recubrimiento, los fotoiniciadores producen la mencionada generación de radicales libres, los cuales a su vez inducen la reticulación (formación de una especie de red tridimensional) de los oligómeros contenidos en la composición del recubrimiento, con la consiguiente formación de una capa superficial final seca.
35
Es conocido que la realización de un curado por radiación UV en un ambiente atmosférico compuesto por aire no resulta satisfactoria ya que el oxígeno inhibe la reactividad de la composición del recubrimiento. Para solventar este problema, se conocen propuestas como la presentada en EP1235652, en la cual el curado se realiza por radiación de luz solar o de lámparas UV en un
ambiente o atmósfera principalmente formada por un gas pesado (preferentemente
C02) y con un bajo contenido en oxígeno. De este modo se consigue reducir la
presencia de oxígeno y su influencia negativa sobre el curado. También se conoce
el documento posterior US20080003372, en el cual se describe un método y un
5
aparato para el curado por radicales libres con radiación UV, con la novedad de
que el curado se realiza por inmersión del sustrato provisto del recubrimiento en
una cuba en cuyo interior existe un ambiente de gas inerte (preferentemente C02).
La inmersión se efectúa a una profundidad donde la concentración de oxígeno ya
sea lo suficientemente reducida y constante. Una vez inmerso el sustrato, se aplica
1 O
radiación UV sobre el sustrato para el curado del recubrimiento, y de la posterior
extracción del sustrato con recubrimiento ya seco del ambiente de gas inerte. La
aplicación de radiación UV se realiza desde unas fuentes de radiación UV situadas
en el exterior de la cuba, atravesando la radiación UV una ventana situada en la
pared de la cuba.
15
Un problema común a los aparatos conocidos, incluido el descrito en
US20080003372, es que las lámparas emisoras de radiación UV desprenden calor
en forma de radiación infrarroja (IR), la cual se traslada a la atmósfera de gas
inerte y provoca inestabilidades en el sistema. En el caso de la US20080003372,
20
en la cual se realiza el curado de un sustrato o pieza bidimensional dispuesta
horizontalmente, se convive con este problema pues el nivel del gas solo debe
mantenerse constante hasta una altura relativamente baja (marca 1.4.2),
disponiéndose después de una distancia hasta una altura superior (marca 1.4.1)
para disipar las turbulencias producidas en el gas. Sin embargo, si se tratase de un
25
aparato destinado a curar piezas tridimensionales o con una cierta altura, el
aparato tendría que tomar una altura excesiva para poder funcionar como la
US20080003372, es decir, para poder permitir la disipación de turbulencias en el
gas situado por encima de la pieza. Lógicamente, esto daría lugar a aparatos
inviables. Por ello, en aparatos de curado de piezas tridimensionales, las cuales no
30
pueden sobredimensionarse, ocurriría que la inestabilidad en la atmósfera de gas
inerte se traduciría en que se producirían escapes de gas del aparato, haciendo que
fuera necesario inyectar más gas inerte en el aparato para mantener la estabilidad.
Ello significaría que el aparato presentase un consumo de gas excesivo.
35
Una posible solución al problema de conseguir evitar las turbulencias en el
interior de un aparato de curado debidas a la radiación IR es colocar las fuentes de
radiación UV a una cierta distancia del aparato. Sin embargo, esta solución no se
considera técnicamente interesante ya que puede dar lugar a que las dimensiones
del conjunto del aparato y las fuentes de radiación UV sean excesivas. Además,
en ese caso habría que utilizarse fuentes de radiación UV de mayor potencia,
5
repercutiendo este hecho negativamente en el consumo del aparato.
La invención tiene como objetivo ofrecer un aparato para el curado de
recubrimientos realizados en composiciones curables por medio de radicales
libres generados por radiación UV, donde se consiga reducir en la mayor medida
1 O
posible el calentamiento del interior de la cuba, evitándose turbulencias en la
atmósfera de gas inerte, es decir, obteniéndose un sistema estable. Además, se
persigue que el aparato presente un consumo reducido de gas inerte.
Descripción breve de la invención
15
Es objeto de la invención un método y un aparato para permitir el curado
del recubrimiento de una pieza, donde dicho recubrimiento está realizado en una
composición capaz de ser curada por radicales libres generados por radiación
ultravioleta (UV). El aparato, al igual que otros aparatos conocidos en el estado de
20
la técnica, comprende al menos una cuba que contiene gas inerte más pesado que
el aire y en la cual se introduce la pieza, y al menos una fuente de radiación
responsable de generar las radiaciones que inciden sobre la pieza para producir el
curado de su recubrimiento. Con el fin de reducir la temperatura del gas inerte
contenido en la cuba (el cual se caliente por efecto de las radiaciones) y así reducir
25
las turbulencias internas de la cuba, el aparato según la invención presenta la
particularidad de que comprende una zona de extracción de gas inerte, un circuito
de recirculación de gas inerte y una zona de inserción de gas inerte, por donde
respectivamente se extrae gas inerte de la cuba, se recircula dicho gas inerte y se
introduce gas inerte en la cuba. En el circuito de recirculación se localiza al menos
30
un elemento de refrigeración del gas inerte. Es decir, el aparato según la invención
comprende un circuito de recirculación y refrigeración del gas inerte. El método
de la invención comprende los pasos de extraer gas inerte caliente de la cuba,
refrigerar dicho gas e introducirlo nuevamente en la cuba, a menor temperatura.
Con este sistema se consigue mantener en niveles aceptables la temperatura del
35
gas inerte del interior de la cuba.
En principio, el elemento de refrigeración puede ser de cualquier tipo
aplicable, por ejemplo un refrigerador eléctrico. Sin embargo, la invención
presenta un modo de realización también interesante que se detalla a continuación.
5
Preferentemente, el gas inerte es C02 y el elemento de refrigeración de gas
inerte comprende una cámara de intercambio térmico en la cual se aporta C02
sólido. Este modo de realización es especialmente ventajoso porque permite
realizar dos funciones simultáneamente: por un lado el co2 sólido, al estar más
frío que el co2 recirculante extraído de la cuba, permite refrigerar éste; por otro
1 O
lado, el C02 sólido se sublima como consecuencia de la refrigeración, uniéndose
con el C02 recirculante y siendo introducido también en la cuba. Es decir,
añadiendo C02 sólido se refrigera la cuba y se alimenta la cuba de gas al mismo
tiempo. Y, en comparación con otros elementos de refrigeración como los
refrigeradores eléctricos, se ahorra energía eléctrica.
15
Descripción breve de las figuras
Los detalles de la invención se aprecian en las figuras que se acompañan,
no pretendiendo éstas ser limitativas del alcance de la invención:
20
La Figura 1 muestra una representación esquemática de un modo de
realización del aparato de curado según la invención.
Descripción detallada de la invención
25
La Figura 1 muestra una representación esquemática de un modo de
realización de un aparato según la invención, para permitir el curado del
recubrimiento de una pieza ( 1 ), donde dicho recubrimiento está realizado en una
composición capaz de ser curada por radicales libres generados por radiación
30
ultravioleta (UV). Como puede observarse en la figura, el aparato comprende al
menos una cuba (2), que contiene gas inerte más pesado que el aire y en la cual se
introduce la pieza (1), y al menos una fuente de radiación UV (3) que genera
radiaciones que inciden sobre la pieza (1) para producir el curado de su
recubrimiento. Para permitir evitar el aumento excesivo de la temperatura del gas
35
inerte contenido en la cuba (2), lo cual produciría turbulencias y por lo tanto
inestabilidades en el sistema, el aparato comprende además una zona de
extracción ( 4) de gas inerte o zona de salida por la cual el gas inerte puede salir del interior de la cuba (2) (en este caso dicha salida se produce accionada por una bomba de aspiración (8)); un circuito de recirculación (5) de gas inerte; una zona de inserción ( 6) de gas inerte o zona de entrada por donde el gas inerte recirculante puede retornar hacia la cuba (2). En el circuito de recirculación (5) se localiza al menos un elemento de refrigeración (7) del gas inerte que permite refrigerar el gas inerte recirculante de manera que el gas inerte que entra en la cuba (2) por la zona de inserción (6) está a menor temperatura que el gas inerte que sale por la zona de extracción (4).
Preferentemente, la zona de extracción se localiza por encima de la fuente de radiación UV (3). Esta es la zona de la cuba (2) donde el gas inerte se encuentra a mayor temperatura; por ello, extraer el gas inerte de dicha zona permite conseguir una más eficiente refrigeración.
El elemento de refrigeración (7) puede ser cualquier elemento que permita la refrigeración del gas inerte circulante. Así, en un modo de realización el elemento de refrigeración (7) comprende un refrigerador eléctrico. En otro modo de realización, en el cual el gas inerte utilizado es C02, el elemento de refrigeración (7) de gas inerte comprende una cámara de intercambio térmico (9) en la cual se aporta C02 sólido. Este aspecto, como se ha mencionado, es especialmente ventajoso ya que permite mediante la aportación de un solo elemento (C02 sólido) realizar dos funciones: refrigerar el COz recirculante y aportar COz adicional al aparato, para mantenerlo alimentado ante posibles pérdidas. Además, este segundo modo de realización ofrece un menor consumo eléctrico que el primero.
El método según la invención, así, comprende los pasos de: extraer gas inerte por una zona de extracción (4) de la cuba (2); recircular el gas inerte extraído por un circuito de recirculación (5), incluyendo el paso de enfriar el gas inerte en un elemento de refrigeración (7) comprendido en dicho circuito de recirculación (5); introducir el gas inerte refrigerado en la cuba (2) por una zona de inserción (6).

Preferentemente, el gas inerte es COz y el método comprende el paso adicional de alimentar el elemento de refrigeración (7) de COz sólido.
En el modo de realización representado, la fuente de radiación UV (3) está localizada en la parte exterior de la cuba (2). Sin embargo, este aspecto no es relevante para la presente invención, pudiendo la fuente de radiación UV (3)

5 localizarse en otras zonas del aparato, en diferentes modos de realización del mismo.

Claims (6)

  1. REIVINDICACIONES
    l. Aparato para permitir el curado del recubrimiento de una pieza ( 1 ), donde dicho recubrimiento está realizado en una composición capaz de ser curada por radicales libres generados por radiación ultravioleta (UV), donde el aparato comprende al menos una cuba (2), que contiene gas inerte más pesado que el aire y en la cual se introduce la pieza (1), y al menos una fuente de radiación UV (3) que genera radiaciones que inciden sobre la pieza (1) para producir el curado de su recubrimiento, que se caracteriza por que comprende:
    una zona de extracción ( 4) de gas inerte, un circuito de recirculación (5) de gas inerte y una zona de inserción (6) de gas inerte, por donde respectivamente se extrae gas inerte de la cuba (2), se recircula dicho gas inerte y se introduce gas inerte en el aparato hacia la cuba (2), donde
    en el circuito de recirculación (5) se localiza al menos un elemento de refrigeración (7) del gas inerte.
  2. 2.
    Aparato, según la reivindicación 1, que se caracteriza por que la zona de extracción se localiza por encima de la fuente de radiación UV (3).
  3. 3.
    Aparato, según la reivindicación 1, que se caracteriza por que el elemento de refrigeración (7) comprende un refrigerador eléctrico.
  4. 4.
    Aparato, según la reivindicación 1, que se caracteriza por que el gas inerte es co2 y por que el elemento de refrigeración (7) de gas inerte comprende una cámara de intercambio térmico (9) en la cual se aporta C02 sólido.
  5. 5.
    Método para permitir el curado del recubrimiento de una pieza (1), donde dicho recubrimiento está realizado en una composición capaz de ser curada por radicales libres generados por radiación ultravioleta (UV), donde dicha pieza (1) se introduce en una cuba (2) de un aparato de curado, conteniendo la cuba (2) gas inerte más pesado que el aire y comprendiendo el aparato al menos una fuente de radiación UV (3) que genera radiaciones que inciden sobre la pieza ( 1) para producir el curado de su recubrimiento, donde dicho método se
    caracteriza por que comprende los pasos de:
    extraer gas inerte por una zona de extracción ( 4) de la cuba (2),
    5 recircular el gas inerte extraído por un circuito de recirculación (5), incluyendo el paso de enfriar el gas inerte en un elemento de refrigeración (7) comprendido en dicho circuito de recirculación (5),
    introducir el gas inerte refrigerado en la cuba (2) por una zona de 10 inserción (6).
  6. 6. Método, según la reivindicación 5, que se caracteriza por que el gas inerte es COz, y por que comprende el paso adicional de aportar COz sólido al elemento de refrigeración (7).
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