ES2393153B1 - 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) por medio de radiación UV, el cual está provisto de al menos una cuba (2) de gas inerte más pesado que el aire y en la cual se introduce la pieza (1). El aparato comprende un plenum (3) adyacente a la cuba (2), en el que se inyecta gas inerte para la alimentación de la cuba (2) y desde el cual se inyecta gas inerte hacia el interior de la cuba (2). Entre el plenum (3) y la cuba (2) se dispone una pared intermedia de intercambio (4), que es tal que únicamente permite que el gas inerte la atraviese hacia la cuba (2) cuando se supera una determinada presión en el interior del plenum (3). De este modo, se consigue alimentar de gas inerte el interior de la cuba (2) sin provocar inestabilidades o turbulencias en la misma.

Description

MÉTODO Y APARATO PARA PERMITIR EL CURADO DEL RECUBRIMIENTO DE UNA PIEZA POR RADICALES LIBRES GENERADOS MEDIANTE RADIACIÓN ULTRAVIOLETA (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.
3 5
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 EP 123 5652, 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
COz) 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 COz).
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
lO
posible el calentamiento del interior de la cuba, evitándose turbulencias en la
atmósfera de gas inerte, es decir, obteniéndose un sistema estable. Concretamente,
la invención persigue mejorar el modo de alimentación de gas inerte en el interior
de la cuba, de manera que la alimentación se realice de la forma más estable
posible.
15
Descripción breve de la invención
Es objeto de la invención un aparato para permitir el curado del
recubrimiento de una pieza, donde dicho recubrimiento está realizado en una
20
composición capaz de ser curada por radicales libres generados por radiación
ultravioleta (UV). El aparato, al igual que otros aparatos convencionales,
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 UV que genera
radiaciones que inciden sobre la pieza para producir el curado de su
25
recubrimiento. Además, el aparato según la invención presenta la particularidad
de que comprende un plenum adyacente a la cuba, en el cual se inyecta gas inerte
para la alimentación de la cuba y desde el cual se inyecta gas inerte hacia el
interior de la cuba. Entre el plenum y la cuba se dispone una pared intermedia de
intercambio tal que permite que el gas inerte la atraviese desde el plenum hacia la
30
cuba cuando el gas inerte supera una determinada presión en el interior del
plenum. Esta característica técnica permite que se alcance una presión constante
en el interior del plenum antes de que el gas sea transferido hacia la cuba, y que
por ello el gas se difunda de forma uniforme a través de toda la pared intermedia
de intercambio hacia la cuba, sin puntos de alta velocidad. De este modo, se
35
consigue alimentar de gas inerte el interior de la cuba sin que la propia
alimentación provoque inestabilidades o turbulencias en la atmósfera de gas inerte
de dicho interior de la cuba.
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:
La Figura 1 muestra una vista en sección esquemática de un modo de realización del aparato según la invención.
Descripción detallada de la invención
La Figura 1 muestra un modo de realización del aparato para permitir el curado de una pieza ( 1) provista de un recubrimiento realizado en una composición capaz de ser curada por radicales libres generados por radiación ultravioleta (UV). El aparato según la invención 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 (no representada) que genera radiaciones que inciden sobre la pieza (1) para producir el curado de su recubrimiento. El aparato según la invención presenta la particularidad de que comprende un plenum (3) o cámara donde el gas inerte se encuentra a mayor presión que en la cuba (2), estando dicho plenum (3) dispuesto adyacente a la cuba (2). Dicho plenum (3) recibe la inyección de gas inerte para la alimentación de la cuba (2) y desde dicho plenum (3) se inyecta gas inerte hacia el interior de la cuba (2). La inyección de gas inerte en el plenum (3) se ha ilustrado en la figura por medio de la flecha (A), pudiendo inyectarse gas inerte recirculado desde la propia cuba (2) a través de un circuito de recirculación-refrigeración, gas inerte externo, o cualquier otra variante aplicable, no siendo la inyección relevante para la presente invención.

Entre el plenum (3) y la cuba (2) se dispone una pared intermedia de intercambio ( 4 ), la cual es tal que permite que el gas inerte la atraviese desde el plenum (3) hacia la cuba (2) cuando el gas inerte supera una determinada presión en el interior del plenum (3). Con ello se consigue que el gas inerte se inyecte en la cuba (2) a través de la pared intermedia de intercambio ( 4) de forma homogénea, sin puntos de inyección de alta velocidad, evitándose en
consecuencia la formación de turbulencias o corrientes como consecuencia de la
inyección de gas inerte. Ello redunda también en que se consigue mantener en
niveles razonables el consumo de gas inerte por parte del aparato.
5
Preferentemente, tal como se ha representado en la figura, el plenum (3)
está dispuesto debajo de la cuba (2),
de manera que la pared intermedia de
intercambio (4)
se encuentra en la parte superior del plenum (3) y en la parte
inferior de la cuba (2). Esta disposición se considera óptima ya que, al ser el gas
inerte un gas más pesado que el aire, permite conseguir un llenado de la cuba (2)
1 O
más uniforme y controlar mejor el nivel del gas inerte dentro de la cuba (2).
Inyectar el gas inerte en la parte inferior de la cuba (2) tiene la ventaja de que se
simplifica y ordena el diseño de la entrada y salida de gases de la cuba (2), y
además
se separa la entrada de gases de la salida de gases, evitándose la
formación de bucles.
15
A modo de ejemplo, la pared intermedia de intercambio ( 4) puede estar
fabricada
comprendiendo un compuesto sintético de fibras entrelazadas de
densidad creciente, con una pérdida de carga (disminución de presión a través de
la
pared intermedia de intercambio (4)) de 250 Pa. Esto es únicamente un
20
ejemplo, no descartándose otros muy diversos modos de realización de la pared
intermedia de intercambio ( 4 ).

Claims (3)

  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 que genera radiaciones que inciden sobre la pieza ( 1) para producir el curado de su recubrimiento, que se caracteriza por que comprende:
    un plenum (3) adyacente a la cuba (2), en el cual se inyecta gas inerte para la alimentación de la cuba (2) y desde el cual se inyecta gas inerte hacia el interior de la cuba (2), disponiéndose entre el plenum (3) y la cuba (2) una pared intermedia de intercambio ( 4 ), donde
    la pared intermedia de intercambio ( 4) es tal que permite que el gas inerte la atraviese desde el plenum (3) hacia la cuba (2) cuando el gas inerte supera una determinada presión en el interior del plenum (3).
  2. 2.
    Aparato, según la reivindicación 1, que se caracteriza por que el plenum (3) está dispuesto debajo de la cuba (2), y por que la pared intermedia de intercambio ( 4) se encuentra en la parte superior del plenum (3) y en la parte inferior de la cuba (2).
  3. 3.
    Aparato, según la reivindicación 1, que se caracteriza por que la pared intermedia de intercambio ( 4) está fabricada al menos de un compuesto sintético de fibras entrelazadas de densidad creciente, con una pérdida de carga de aproximadamente 250 Pa.
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