ES2609856T3

ES2609856T3 - Instalación de barnizado

Info

Publication number: ES2609856T3
Application number: ES12726023.0T
Authority: ES
Inventors: Carlos Ribeiro
Original assignee: Oerlikon Surface Solutions AG Pfaeffikon
Current assignee: Oerlikon Surface Solutions AG Pfaeffikon
Priority date: 2011-06-07
Filing date: 2012-05-31
Publication date: 2017-04-24
Anticipated expiration: 2032-05-31
Also published as: DE102011106196A1; EP2718024A1; JP6251423B2; JP2017094331A; CN103717318B; KR102017351B1; US20140123894A1; JP2014523799A; PT2718024T; KR20140034899A; HUE032887T2; PL2718024T3; US10016774B2; CN103717318A; EP2718024B1; WO2012167885A1

Abstract

Instalación de barnizado (210), que comprende por lo menos los siguientes medios: a) medios para la limpieza de los sustratos que deben barnizarse; b) medios para el barnizado de los sustratos; c) medios para endurecer los sustratos barnizados, estando configurada la instalación de barnizado en una modalidad constructiva modular y para cada uno de los medios a) a c) se ha previsto un módulo propio y cada módulo comprende un dispositivo de transporte autónomo, de manera tal durante la operación conjunta de los módulos (203, 205, 207, 209), se realiza un transporte continuo en línea a un transporte en línea continuo en la dirección del movimiento a través de los módulos (203, 205, 207, 209), en donde cada uno de estos módulos (203, 205, 207, 209) comprende una puerta de entrada (241, 243, 245, 247) como también una puerta de salida (251, 253, 255, 257), en donde por una abertura se entiende cualquier tipo de mecanismo de obturación a través del que han de transportarse los sustratos desde el módulo correspondiente (203, 205, 207, 209) hacia dentro o hacia fuera, en donde los módulos individuales (203, 205, 207, 209) se yuxtaponen consecutivamente en línea entre sí, de manera tal que la puerta de un módulo (203, 205, 207, 209) tiene en cada caso una vinculación con la puerta de entrada del módulo subsiguiente (203, 205, 207, 209), en donde en este caso el término "vinculación" da a entender que un soporte cargado con sustratos puede ser transportado desde la puerta de salida de un módulo (203, 205, 207, 209) hacia la puerta de entrada de un módulo subsiguiente (203, 205, 207, 209), en donde es preferible que la puerta de salida de un módulo (203, 205, 207, 209) esté dispuesta en vecindad inmediata con respecto a la puerta de entrada del módulo subsiguiente (203, 205, 207, 209), en donde solamente la puerta de entrada del primer módulo (203, 205, 207, 209) de la instalación y la puerta de salida del último módulo (203, 205, 207, 209) de la instalación están allí, es decir, no están vinculadas con una puerta de otro módulo (203, 205, 207, 209), caracterizada porque si la correspondiente etapa de proceso lo permite, es eventualmente posible prescindir de puertas de entrada y/o de salida en módulos individuales (203, 205, 207, 209), o cuando las etapas de trabajo de dos módulos adyacentes (203, 205, 207, 209) no se influyen negativamente entre sí o no son absolutamente necesarias, porque allí donde un módulo (203, 205, 207, 209) se adjunta al otro módulo (203, 205, 207, 209) se han realizado tanto la puerta de entrada de uno de los módulos (203, 205, 207, 209) como también la puerta de entrada del otro módulo (203, 205, 207, 209), y los equipos de transporte (235, 237) de los módulos (203, 205, 207, 209) están diseñados, cada uno de ellos, de manera tal que los sustratos pueden ser transferidos desde un dispositivo de transporte (235, 237) de un módulo (203, 205, 207, 209) a otro dispositivo de transporte (235, 237) de otro módulo (203, 205, 207, 209), en donde, en virtud del accionamiento del dispositivo de transporte (235), cada sustrato se desliza saliendo de un módulo y se empuja sobre el dispositivo de transporte (237) del módulo subsiguiente, y para la carga y descarga de la instalación de barnizado se ha previsto un dispositivo automático y se ha previsto un dispositivo de transporte desde el dispositivo automático hacia la puerta de entrada del primer módulo y un dispositivo de transporte desde la puerta de salida del último módulo hacia el dispositivo automático y la puerta de salida de por lo menos un módulo y la puerta de entrada de un módulo subsiguiente acoplado forman una unidad con un accionamiento en común y~ se ha previsto un módulo para un recubrimiento PVD.

Description

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DESCRIPCION

Instalacion de barnizado

La presente invencion se refiere a una instalacion para recubrir un sustrato con por lo menos una capa de barniz organico. Mediante la instalacion de acuerdo con la invencion, es posible aplicar en especial una capa de barniz mediante rociado.

Por lo general, para aplicar una capa de barniz de este tipo sobre un sustrato, se requiere una cantidad de etapas de proceso.

Tfpicamente, en una primera etapa, se limpia la superficie del sustrato. Esto puede efectuarse, por ejemplo, con ayuda de aire comprimido y/o con medios para ionizar la superficie o bien mediante la aplicacion de un chorro de un medio lfquido sobre la superficie, como agua o una solucion acuosa o alcoholica o que contenga un disolvente, o con un cuerpo solido, como material abrasivo o CO2, o mediante la inmersion de los sustratos en una solucion acuosa o alcoholica o que contenga un disolvente, eventualmente bajo la accion de ondas como ondas ultrasonicas o microondas.

En una segunda etapa, se aplica luego la capa de barniz propiamente dicha, por ejemplo, mediante el rociado de una dispersion de barniz. Sigue una etapa durante la cual el sustrato, ya barnizado, es sometido a coccion. Esto puede tener lugar mediante calentamiento en aire circundante y/o mediante la aplicacion de radiacion infrarroja (IR) a una temperatura de por ejemplo 50 - 80 °C. Con ello se vaporiza esencialmente el disolvente que usualmente se encuentra presente en la dispersion de barniz. En el caso de un barniz que se endurece bajo luz ultravioleta, actualmente muy utilizado, es decir, de un barniz que se reticula bajo luz ultravioleta, tiene lugar este endurecimiento en una etapa que sigue a la vaporizacion del disolvente.

Por lo general, los barnices utilizados son aquellos que se basan en sustancias organicas dispersas en disolvente. Como disolventes, se tienen en cuenta soluciones acuosas, y disolventes organicos o tambien inorganicos. Los barnices tambien pueden ser a base de agua. La reticulacion puede tener lugar termicamente o bajo endurecimiento por radiacion.

En el caso de un sustrato que esencialmente se halla en reposo, todas las etapas arriba descritas pueden llevarse a cabo en una unica camara. Sin embargo, en el caso de una camara multifuncion de este tipo con una operacion discontinua, existe el problema de que los aparatos utilizados para la limpieza y para el endurecimiento del barniz, corren el riesgo de contaminarse con la dispersion de barniz y/o de experimentar un ataque qmmico por los disolventes evaporados.

Por este motivo, en la actualidad, es usual llevar a cabo las etapas arriba descritas en diferentes lugares y en secciones espacialmente separadas entre sf durante la operacion en la lmea de produccion. La Figura 1 muestra una instalacion correspondiente con sustratos que deben ser barnizados 31, 33, 35, 37, 39 y 41. En este caso, una camara alargada 1 se subdivide en varias secciones 11, 13, 15, 17, 19, separadas por medio de puertas 3, 5, 7, 9, en donde en cada seccion se han previsto los aparatos necesarios para la etapa para implementar en ella. En la parte inicial de la camara, se encuentra una esclusa de introduccion 21 y en la parte final de la camara se encuentra una esclusa de salida 23. Mediante un dispositivo de transporte 25, los sustratos por barnizar son transportados al interior de la camara y hacia las distintas estaciones, y evacuados desde la camara. Por lo general, el dispositivo de transporte 25 es operado de manera continua o bien de manera intermitente, de manera que los sustratos 31, 33, 35, 37, 39 y 41 son movidos, todos ellos, simultaneamente. En el caso de que algunos sustratos deban ser tratados sin movimiento continuo en una de las secciones separadas 11, 13, 15, 17 o 19, mientras que se continua con el transporte de otros sustratos, es necesario separar cada sustrato por inmovilizar del dispositivo de transporte 25 mediante mecanismos adecuados; con ello el dispositivo de transporte 25 se hace esencialmente mas complicado y mas costoso. Este dispositivo de transporte 25 constituye una unidad inseparable sobre la totalidad de la longitud de la instalacion de barnizado, con otra desventaja mas, consistente en que las secciones subdivididas 11, 13, 15, 17 y 19 solamente pueden separarse entre sf de una manera insuficiente; de manera correspondiente, se agrandan las secciones individuales 11, 13, 15, 17 y 19, con la desventaja de que es necesario disenar la instalacion con un tamano claramente mayor en su conjunto.

En la region superior de cada seccion 11,13, 15, 17 y 19, se ha previsto por lo general un dispositivo de introduccion de aire fresco y en la region inferior se ha previsto un dispositivo de extraccion, que extrae el aire y los gases desde las secciones de la camara y los conduce a un sistema de purificacion (no se representa). Espedficamente, gracias a la separacion de las secciones, para las diferentes etapas de cada proceso de acuerdo el estado de la tecnica, se logra que las diferentes etapas del proceso no influyan negativamente entre sf. Sin embargo, en virtud de su tamano, una instalacion de barnizado de este tipo tiene la desventaja de que solamente se la puede transportar con una considerable complicacion logfstica. Ademas, el montaje y la puesta en servicio de esta instalacion estan asociados con una gran complicacion; en especial, debe tenerse en cuenta que, debido a esto, tales instalaciones no son ensambladas por completo en el taller del fabricante de la instalacion, lo que acarrea la gran desventaja de que la puesta a punto o sincronizacion completa y definitiva de todos las funciones de la instalacion y de las correspondientes

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etapas del proceso pueden hacerse reden en el sitio previsto a tal efecto por el usuario de la instalacion.

A continuacion, se explica otra realizacion de una instalacion de barnizado 301, ver la Figura 3, de acuerdo con el estado de la tecnica, que intenta superar algunas de las desventajas arriba mencionadas:

Las secciones que deben esencialmente estar separadas entre s^ de la limpieza, de la aplicacion del barniz y del endurecimiento, no se disponen en lmea, sino directamente junto al dispositivo de transporte 303, por ejemplo, como camaras de proceso separadas 305, 307, 309, 311, con estaciones de trabajo. A tal efecto son necesarios correspondientes dispositivos de manipulacion 313, 315, 317 y 319, que retiren los sustratos, o bien los portasustratos cargados, por delante del dispositivo de transporte 303 y los posicionen en la correspondiente estacion de trabajo dentro de cada camara de proceso separada. En este caso, el dispositivo de transporte 303 es operado de manera intermitente, es decir, el transporte de los sustratos o bien de los portasustratos no tiene lugar de una manera continua.

En este caso, las camaras de proceso individuales 305, 307, 309, 311 pueden separarse muy bien entre sf, pero se mantienen otras desventajas esenciales, tales como el tamano de la instalacion de barnizado en su conjunto y el hecho de que el dispositivo de transporte sigue siendo una unidad no separable. Se anaden otras desventajas, tales como la complicacion adicional necesaria para los dispositivos de manipulacion, el tamano ampliado de la instalacion para el montaje de dichos dispositivos de manipulacion y en especial la necesidad de reservar un mayor espacio 321 en la region del dispositivo de transporte completo junto con una extraordinaria calidad espacial en cuanto a la ausencia de polvo y de pureza del aire. El correspondiente acondicionamiento del aire es muy costoso, no solamente en cuanto a las inversiones para la adquisicion de los equipos, sino tambien en cuanto a los costos operativos mas elevados, esencialmente en cuanto a energfa electrica y en la tecnica de filtrado.

Por lo tanto, existe la necesidad de una instalacion de barnizado que supere las desventajas arriba mencionadas del estado de la tecnica. Por lo tanto, la presente invencion tiene la mision de proporcionar una instalacion de barnizado con la que se superen las desventajas arriba mencionadas.

Esta mision se logra de acuerdo con la invencion mediante una instalacion de barnizado modular segun la reivindicacion 1. A diferencia de la camara de proceso de extension longitudinal, conocida en la tecnica, o bien del montaje de camaras de proceso dispuestas en paralelo, de acuerdo con la invencion se subdivide la camara de manera correspondiente al numero de etapas del proceso, en modulos individuales que operan completamente separados entre sf. Cada uno de estos modulos comprende preferentemente en su parte superior un dispositivo para la introduccion de aire frio fresco y en su region inferior un dispositivo para la evacuacion de aire y de los gases y tambien en su region inferior un dispositivo de transporte. Cada una de estos modulos comprende una puerta de entrada como tambien una puerta de salida. En el contexto de esta memoria descriptiva, el termino “puerta” se refiere a cualquier tipo de mecanismo de obturacion para una abertura, a traves de la cual han de introducirse los sustratos en el correspondiente modulo o evacuar desde el mismo. En este caso, los modulos individuales estan dispuestos consecutivamente de manera tal que en cada caso la puerta de salida de un modulo esta acoplada a la puerta de entrada del modulo subsiguiente. En este contexto, el termino “acoplamiento” significa que un portasustrato cargado puede ser transportado desde la puerta de salida de un modulo a la puerta de entrada de un modulo subsiguiente. Es preferible que la puerta de salida de un modulo este dispuesta en la vecindad inmediata de la puerta de entrada del modulo subsiguiente, o bien que las puertas de entrada y de salida formen una unidad con un accionamiento en comun. Solamente la puerta de entrada del primer modulo de la instalacion y la puerta de salida del ultimo modulo de la instalacion estan aisladas, es decir, no estan acopladas con una puerta de otro modulo. En el sentido de la invencion, puede prescindirse eventualmente de las puertas de entrada y salida en determinados modulos, en el caso en que la etapa de proceso correspondiente lo permita y/o las relaciones del flujo de aire se elijan de manera tal que es posible evitar una contaminacion o bien ensuciamiento redprocos o un arrastre de impurezas entre los modulos individuales.

Cada uno de modulos es controlado individualmente desde una unidad de control central. Es preferible que cada modulo contenga sus propios componentes de control, en donde todos los componentes de la instalacion que deben ser controlados esten acoplados; en este caso, los componentes de control dispuestos de manera descentralizada deben vincularse al control central mediante un cable sencillo o eventualmente deben ser controlados mediante una configuracion de “master-slave”.

Esta modalidad constructiva de la invencion tiene la ventaja esencial de que solamente es necesario conectar electricamente los componentes pertenecientes a cada modulo, por lo que claramente se necesita menos material de cableado y se reducen las complicaciones para el montaje; otra ventaja es que no hay necesidad de instalar un tablero de conmutaciones central.

Debido a la modalidad constructiva modular de la instalacion de barnizado con modulos completamente autonomos, es posible transportarla de manera sencilla y con pocas complicaciones hacia su lugar de destino en forma de modulos individuales. Con ello tambien la colocacion, montaje y puesta en servicio se simplifican de modo considerable. Las ventajas comprenden, entre otras, menores costos y tiempos, pero tambien la seguridad operativa obtenida de la instalacion de barnizado, ya ensamblada y probada en el taller del fabricante de la barnizado, que permite poner en

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servicio la instalacion en un plazo de permanencia sumamente breve en el sitio del cliente.

Seguidamente se explica la invencion con detalle con referencia a un ejemplo y con ayuda de las figuras.

La Figura 1 muestra una instalacion de barnizado en una modalidad constructiva para uso en lmea de acuerdo

con el estado de la tecnica.

La Figura 2 muestra una instalacion de barnizado de acuerdo con la invencion en modalidad constructiva

modular.

La Figura 3 muestra una instalacion de barnizado en una modalidad constructiva modular con operacion

discontinua.

Las modalidades de barnizado de acuerdo con el estado de la tecnica (Figuras 1 y 3) ya han sido descritas anteriormente. La Figura 2 muestra una instalacion de barnizado 201 de acuerdo con la invencion en modalidad constructiva modular. Se muestran los modulos para la limpieza de entrada 203 entre otros mediante rayos ionizantes 211, para el barnizado 205 mediante una tobera rociadora en un brazo robotico 213, para la remocion del disolvente (coccion) 207 por calentamiento mediante los radiadores infrarrojos 215 y para la reticulacion del barniz (endurecimiento) 209 mediante luz ultravioleta procedente de una lampara 2o7. Cada uno de estos modulos comprende en cada caso un control propio 221, 223, 225, 227 que, por su parte, son controlados por un control central 229. Mediante los controles de modulo se controlan los equipamientos de transporte 231, 233, 235 y 237 dispuestos en la region inferior del modulo como tambien las puertas de entrada 241,243, 245, 247, y las puertas de salida 251,253, 255, 257. Si las etapas de elaboracion de dos modulos adyacentes no influyen negativamente entre sf, puede prescindirse eventualmente de las puertas correspondientes. Tampoco es absolutamente necesario que allf donde un modulo se adosa a otro modulo se hayan realizado tanto puertas de salida del uno de los modulos como tambien puertas de salida del otro modulo. Ademas, mediante los controles de los modulos se controlan las unidades funcionales tales como toberas de rociado y brazo robotico 213, el irradiador infrarrojo 215, la lampara ultravioleta 217 y tambien los equipamientos de aireacion 261, 263, 265 y 267 previstos en cada modulo. Con ello cada modulo es de por sf esencialmente un modulo que funciona de manera autarquica, cuya colaboracion es controlada por el control central 229. En la Figura 1, a los sustratos por ser barnizados no se les han asignado numeros de referencia, sino que han sido caracterizados allf mediante un sombreado. En el sustrato, indicado entre el modulo 207 y el modulo 209, puede observarse como se implementa el transporte desde un modulo hacia el otro. Debido al accionamiento del dispositivo de transporte 235, el sustrato egresa del modulo 207 y se coloca por deslizamiento sobre el dispositivo de transporte 237 del modulo 209. Por supuesto, esto tiene lugar estando las puertas 255 y 247 abiertas.

Tambien para el ingreso en el primer modulo, puede utilizarse un dispositivo de transporte como el mostrado. Rige lo correspondiente para el egreso desde la instalacion de barnizado. En especial, la totalidad de la instalacion, inclusive el equipamiento de entrada y de salida, puede estar configurada como un circuito cerrado, de manera tal que, en un lugar, y eventualmente implementada por un robot o un dispositivo automatico, pueda tener lugar la introduccion de los sustratos que deben ser barnizados y la extraccion de los sustratos barnizados. No es necesario que este tramo de transporte puro sea realizado en un entorno de espacio limpio.

Gracias a la modalidad constructiva modular de la instalacion de barnizado, es muy sencillo montarla y desmontarla. Si hay un desperfecto en un modulo de la instalacion de barnizado, es posible reemplazarla de manera sencilla por otro modulo constructivamente igual, sin que sea necesario desmontar la totalidad de la instalacion de barnizado. Ademas, es posible completar de manera sencilla la instalacion de barnizado con otros modulos y con ello otras etapas del proceso tales como, por ejemplo, un recubrimiento por PVD. Ademas, tambien es posible prescindir de modulos si el cliente no necesita la correspondiente etapa de proceso. De esta manera, al fabricante de la instalacion de barnizado le es posible fabricar, sobre la base de modulos estandarizados, conceptos globales espedficos en funcion de los deseos de sus clientes.

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REIVINDICACIONES

1. Instalacion de barnizado (210), que comprende por lo menos los siguientes medios:

a) medios para la limpieza de los sustratos que deben barnizarse;

b) medios para el barnizado de los sustratos;

c) medios para endurecer los sustratos barnizados,

estando configurada la instalacion de barnizado en una modalidad constructiva modular y para cada uno de los medios a) a c) se ha previsto un modulo propio y cada modulo comprende un dispositivo de transporte autonomo, de manera tal durante la operacion conjunta de los modulos (203, 205, 207, 209), se realiza un transporte continuo en lmea a un transporte en lmea continuo en la direccion del movimiento a traves de los modulos (203, 205, 207, 209), en donde cada uno de estos modulos (203, 205, 207, 209) comprende una puerta de entrada (241,243, 245, 247) como tambien una puerta de salida (251, 253, 255, 257), en donde por una abertura se entiende cualquier tipo de mecanismo de obturacion a traves del que han de transportarse los sustratos desde el modulo correspondiente (203, 205, 207, 209) hacia dentro o hacia fuera, en donde los modulos individuales (203, 205, 207, 209) se yuxtaponen consecutivamente en lmea entre sf, de manera tal que la puerta de un modulo (203, 205, 207, 209) tiene en cada caso una vinculacion con la puerta de entrada del modulo subsiguiente (203, 205, 207, 209), en donde en este caso el termino “vinculacion” da a entender que un soporte cargado con sustratos puede ser transportado desde la puerta de salida de un modulo (203, 205, 207, 209) hacia la puerta de entrada de un modulo subsiguiente (203, 205, 207, 209), en donde es preferible que la puerta de salida de un modulo (203, 205, 207, 209) este dispuesta en vecindad inmediata con respecto a la puerta de entrada del modulo subsiguiente (203, 205, 207, 209), en donde solamente la puerta de entrada del primer modulo (203, 205, 207, 209) de la instalacion y la puerta de salida del ultimo modulo (203, 205, 207, 209) de la instalacion estan allf, es decir, no estan vinculadas con una puerta de otro modulo (203, 205, 207, 209), caracterizada porque

si la correspondiente etapa de proceso lo permite, es eventualmente posible prescindir de puertas de entrada y/o de salida en modulos individuales (203, 205, 207, 209), o cuando las etapas de trabajo de dos modulos adyacentes (203, 205, 207, 209) no se influyen negativamente entre sf o no son absolutamente necesarias, porque allf donde un modulo (203, 205, 207, 209) se adjunta al otro modulo (203, 205, 207, 209) se han realizado tanto la puerta de entrada de uno de los modulos (203, 205, 207, 209) como tambien la puerta de entrada del otro modulo (203, 205, 207, 209), y los equipos de transporte (235, 237) de los modulos (203, 205, 207, 209) estan disenados, cada uno de ellos, de manera tal que los sustratos pueden ser transferidos desde un dispositivo de transporte (235, 237) de un modulo (203, 205, 207, 209) a otro dispositivo de transporte (235, 237) de otro modulo (203, 205, 207, 209), en donde, en virtud del accionamiento del dispositivo de transporte (235), cada sustrato se desliza saliendo de un modulo y se empuja sobre el dispositivo de transporte (237) del modulo subsiguiente, y

para la carga y descarga de la instalacion de barnizado se ha previsto un dispositivo automatico y se ha previsto un dispositivo de transporte desde el dispositivo automatico hacia la puerta de entrada del primer modulo y un dispositivo de transporte desde la puerta de salida del ultimo modulo hacia el dispositivo automatico y la puerta de salida de por lo menos un modulo y

la puerta de entrada de un modulo subsiguiente acoplado forman una unidad con un accionamiento en comun y se ha previsto un modulo para un recubrimiento PVD.
2. Instalacion de barnizado segun la reivindicacion 1, caracterizada por que en por lo menos uno de los modulos se han previsto puertas que permiten un cierre hermetico del espacio interior del modulo con respecto al entorno.
3. Instalacion de barnizado segun la reivindicacion 1 o 2, caracterizada porque en la instalacion se ha previsto que el endurecimiento del sustrato barnizado tenga lugar en por lo menos dos etapas, a saber: i) remocion del disolvente del barniz, y ii) reticulacion del barniz, y porque para la etapa i) la instalacion de barnizado comprende: i) un modulo con medios para su implementacion, preferiblemente aire ambiente, de manera especialmente preferida medios de calentamiento como por ejemplo un filamento incandescente, aire caliente o una lampara infrarroja, y por que para la etapa ii), la instalacion de barnizado comprende un modulo para su implementacion con preferiblemente por lo menos una fuente de radiacion y de manera especialmente preferida con una lampara UV.
4. Instalacion de barnizado segun una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada por que cada modulo comprende una unidad de control y el sistema electrico correspondiente mediante los que es posible controlar el sistema de aireacion, medio de trabajo y medio de transporte del modulo, y se ha previsto un control central mediante el que es posible coordinar las unidades de control del modulo.
5. Instalacion de barnizado segun una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada por que los medios de transporte estan configurados como correa sinfm y la transferencia de los sustratos se lleva a cabo mediante la expulsion de los sustratos por arriba del borde de uno de los equipos de transporte hasta el siguiente dispositivo de transporte, durante lo cual los sustratos son deslizados.