SE438107B - Sett och anordning vid herdning av beleggningsmaterial medelst ultraviolett stralning - Google Patents

Description

10 15 20 25 30 35 7712490-7 strålning (UV). Kvicksilvergaslampor är en huvudkälla för ultra- violett energi. På senare tid har system utvecklats för övertäck- ning av en beläggning som skall härdas medelst UV från kvick- silvergaslampor. Ett sådant system beskrives i US-PS 3 936 950 och US-PS 3 807 052. Sådana system inbegriper en behandlings- inhägnad för bestrålning av en beläggning på en i rörelse va- rande produkt som går genom inhägnaden. Inhägnaden består av en öppen behandlingskammare som inrymmer en sats av kvicksilver- gaslampor. Tunnlar sträcker sig i längdled från motsatta sidor av behandlingskammaren. Motströmstunneln innehåller en gasinjek- tor för införande av inert gas vid den i rörelse varande produk- ten för att övertäcka densamma. I ett sådant system användes kvicksilvergaslamporna i samband med reflektormoduler och van- ligtvis är reflektorytorna direkt kylda konduktivt. Det visade sig att i många fall ångor kom att lämna beläggningen på grund av alltför stor mängd beläggning och alltför höga underlagstem- peraturer och att ångorna avsattes på reflektorytorna och lam- porna och därmed föranledde en minskning av UV-utbytet och att i vissa fall härdningen blev ofullständig. Ett system måste ut- vecklas för att eliminera avsättning av beläggningsângor på kvicksilvergaslamporna och reflektorytorna.

Det har visat sig att orsaken till problemet var kraftiga ter- miska konvektionsströmmar som steg upp från det varma belagda underlaget till de kallare reflektorytorna belägna bakom lam- porna resulterande i termisk pumpverkan, pumpande ångor till re- flektorernas yta där ângorna kondenserades och sålunda belade ytan hos reflektorerna och/eller själva lamporna.- Ett system har utvecklats för att väsentligt minska ångornas nående till reflektorytorna och lamporna i härdningsanordningar av den typ som allmänt beskrives i US-patentskrifterna 3 936 950 och 3 807 052. Det visade sig att ångor, som normalt skulle nå fram till reflektorytorna, väsentligen kunde förhindras att göra så genom en kombination av en mantlande gasströmning som kunde tvinga ângorna att utträda genom den bakersta tunneln och genom att reglera den termiska pumpverkan genom att i huvudsak elimi- nera konvektionsströmmarna i behandlingskammaren. Det konstate- rades sedan att medan den föredragna utföringsformen inbegrep 10 15 20 25 30 35 3 7712490-'1 en kombination av mantlande ånggasströmning och reglering av den termiska konvektionsströmmen, det var möjligt att bringa problemet till ett minimum genom att enbart reglera de termis- ka konvektionsströmmarna.

Följaktligen är ett huvudsyfte med föreliggande uppfinning att åstadkomma ett sätt och ett system för bestrâlningshärdning, i vilket problemet med ångavsättning på systemets optik bringas till ett minimum. Detta uppnås enligt uppfinningen genom ett sätt att förhindra avsättning av ångor på en reflektormodulyta använd för att rikta ultraviolett strålning (UV) från en källa därav till ett underlag belagt med en beläggning som skall här- das medelst sådan UV i ett system inbegripande en inhägnad med en behandlingskammare och en första och en andra tunnel, varvid . den första tunneln är belägen motströms från kammaren i förhål- lande till det belagda underlaget, som rör sig genom inhägnaden, och den andra tunneln är belägen medströms från kammaren, varvid behandlingskammaren har åtminstone en linjär källa för UV monte- rad däri och har en reflektormodul med en vätskekyld värmesänka ansluten därtill för riktande av UV till ytan hos det i rörelse varande underlaget, vilket sätt kännetecknas av att temperaturen hos reflektormodulytan regleras så att ytan alltid är vid en temperatur minst så hög som temperaturen hos beläggningen som skall härdas på underlaget, varvid regleringen genomföres genom att man tillåter endast strålningsvärmeöverföring mellan reflek- torytan och den vätskekylda värmesänkan.

Uppfinningen hänför sig vidare till en anordning för genomförande av sättet enligt uppfinningen i form av ett system för foto- härdning av en beläggning på ett i rörelse varande underlag, varvid systemet inbegriper en första tunnel och en andra tunnel med en behandlingskammare belägen däremellan och inrymmande åtminstone en kvicksilvergaslampa som har en reflektormodul med en vätskekyld värmesänka ansluten därtill för riktande av ultra- violett strålning från lampan till underlaget och varvid den första tunneln är försedd med en gasinjektor för att rikta en inertgas mot underlaget för att utestänga syre därifrån. Sys- temet kännetecknas av att den vätskekylda värmesänkan är anord- nad på ett fysikaliskt avstånd från reflektormodulen så att där- 77121490-7 - 4 10 15 20 25 30 35 emellan endast uppträder strâlningsvärmeöverföring.

Vätskan i den vätskekylda värmesänkan är vanligtvis vatten eller etylenglykol och vatten.

Lämpligen riktar man en ångformig mantlande gasströmning i samma riktning som det belagda underlaget rör sig, varvid man utblâser den mantlande gasen med i huvudsak alla ångor som emanerar från beläggningen som skall härdas genom den andra eller utträdes- tunneln hos systemet. Den mantlade gasströmningen kan vara pa- rallell med eller riktas nedåt mot underlagsytan vid en vinkel av från ca 50 till ca 150 från horisontalen.

Fig. 1 hos bifogade ritning visar schematiskt en typisk anord- ning för genomförande av uppfinningen och fig. 2 visar en sek- tion utefter linjen A-A hos fig. 1.

Ritningen visar ett typiskt system för genomförande av principen enligt uppfinningen som består av en behandlingskammare 1 i vil- ken är monterad en källa 3 för UV, vanligtvis en serie av medel- tïW*5'kk*3ib"fl@asLæ¶Dr' UV-källan 3 har en reflektoryta 5 som delvis omgiver källan för att rikta UV mot ytan hos under- laget som rör sig genom en första eller en inloppstunnel 7 genom behandlingskammaren 1 där en beläggning på underlaget härdas medelst UV och sedan ut genom en andra eller en utträdes- tunnel 9.

Inert gas tillföres från en samlingskammare 11 och bringas ge- nom en injektor 13 som beskrives i US-PS 3 936 950. Syftet med denna gas beskriven i nämnda US-PS är att övertäcka ytan hos det i rörelse varande underlaget för att eliminera syre som förhind- rar härdning. I en aspekt av föreliggande uppfinning är en andra källa för inertgas anordnad genom en kammare 15 för mantlande gas. Gas från denna kammare riktas parallellt med och i samma riktning som det belagda underlaget rör sig genom port 17. Me- dan riktningen visas som parallell kan strömningen riktas mot det rörliga underlaget och vara från ca 50 till 150 från ho- risontalen. Denna ângformiga mantlande gas håller i huvudsak ned alla ångor emanerande från beläggningen när den härdas och . ..-,--_.....-.........,_..._... ..-.....____.-s.._.... ,_ _. s '7712490-7 bär den ut genom tunneln 9. Det är önskvärt att höjden h hos utträdestunneln 9 är större än höjden E hos inloppstunneln 7.

Detta tillåter ångorna att utträda från behandlingskammaren med och under den mantlande gasen med större lätthet. Det har 5 visat sig att ångorna emanerande från beläggningsytan samlas under och stiger upp i den laminära strömningen av ångformig mantlande inertgas från beläggningsytan och därigenom ökar tjockleken hos det laminära strömningsskiktet. Sålunda kommer en utträdestunnel med större höjd än inloppstunnelns att under- 10 lätta utblåsning av ångorna från systemet. Medan denna mantlan- de gasströmning föredrages är det möjligt att tillämpa uppfin- ningen utan den mantlande gasströmningen.

Enligt föreliggande uppfinning har det visat sig att den vatten- 15 kylda värmesänkan 19 måste vara skild från reflektormodulens yta 5 så att endast strålningsvärmeöverföring äger rum mellan re- flektormodulens yta 5 och värmesänkan 19. Som ovan nämnts har det visat sig att orsaken till ângavsättning på lamporna och reflektormodulernas ytor var kraftiga termiska konvektionsström- 20 mar uppstigande från det relativt varma underlaget till den kal- lare reflektorytan. Det visade sig att problemet kunde bringas till ett minimum genom att reglera temperaturen hos reflektor- ytorna för att bringa konvektionsströmmarna till ett minimum.

Sättet att kyla en reflektoryta är emellertid kritiskt. Luft- 25 eller gaskylning är ej praktiskt på grund av att sådan ger an- ledning till turbulenta luft- eller gasströmmar till behand- lingskammaren och förstorar problemet med termisk konvektions- pumpning. Sättet för temperaturreglering är ett för enbart strålningsvärmeöverföring. Detta uppnås genom att det ej före- 30 ligger någon kontakt mellan reflektorns yta och värmesänkans yta. Ytterligare reglering erhålles genom att man målar eller belägger motstâende ytor mellan värmesänkan 19 och reflektorns svartyta för att reglera omfattningen av strålningsvärmeöver- föring däremellan. 35 I en typisk tillämpning där golvplattor skall härdas medelst systemet enligt uppfinningen kan plattemperaturen komma upp till ca 90°C (vanligtvis ca 60 - 77°C). En typisk reflektor använd med en 100 watt kvicksilvergaslampa kommer att nå ca 7712190-7. 6 10 15 20 25 30 35 205°C vilket är varmare än plattemperaturen och det kommer att vara föga eller ej någon tendens för termisk konvektion av be- läggningsångor från den belagda plattytan till reflektorytan.

Tillämpning av uppfinningen med temperaturreglerade reflek- torer kan alltså åstadkomma en tillräckligt hög temperatur vid reflektorytorna så att ångtrycket för varje ånga vid sådan tem- peratur kommer att föranleda ångan slående mot reflektorytan att på nytt förångas och sålunda förhindras kondensation.

Användandet av de strålningskylda temperaturreglerade reflekto- rerna erbjuder två arbetssätt för att hålla reflektorerna rena. 1. En gynnsam temperaturprofil upprättas över det belagda under- lagets yta för att hjälpa den laminära strömningen vid ytan hos underlaget med att hålla ned och avlägsna ångorna så snabbt som de frigöras från beläggningen och 2. Reflektortemperaturen hålles reglerbart vid en temperatur där ângnns partíaltryck är större än 760 mm Hg (1 atmosfär) för att föranleda varje ånga nåcnde reflektorytan att snabbt på nytt för- ånga in i kammaratmosfären som kommer att vara begränsad till det ångpartialtryck som överensstämmer med temperaturen hos kam- maratmosfären.

I samtliga fall av ångkontroll är det relativa temperaturförhål- landet underlag/reflektor viktigt. Sålunda kommer situationen alltid att väsentligt underlättas genom att hålla underlaget så kallt som möjligt under härdningsstegen för att hålla ångtrycket hos de flyktiga komponenterna så lågt som möjligt. Detta kan upp- nås såväl genom att kyla underlaget före och under härdning som att hålla tillhörande flödesnivå så låg som möjligt för att till ett minimum bringa temperaturstegring under härdning till att endast utgöras av det exoterma reaktionsvärmet.

Medan uppfinningen har beskrivits under hänvisning till vissa föredragna utföringsformer för tillämpning av uppfinningen är det underförstått att modifikationer och tillägg kan göras till uppfinningens grundläggande koncept utan att avvika från tanke och ram, som den kommer till uttryck i efterföljande patentkrav. . ...flv-...w-.wm _..e., ...___ 7712490-7 För att exempelvis bringa mängden av inertgas använd i systemet till ett minimum är det möjligt att anørdna en ångformig mantlan- de luftströmning nedåt hos första behandlingskammaren och före en andra behandlingskammare. Likaså är det möjligt att anordna utblåsningstunnlar före den första eller inloppstunneln och efter den andra eller utträdestunneln med åtgärder för att regle- ra tryckförhållandet mellan dessa tunnlar för att hjälpa till att proportionera utströmníngen från varje utblåsningstunnel för att så bibehålla inertgasströmning under avlägsnande av så många 10 ângor som möjligt.

Claims (11)

10 15 20 25 30 35 7712490-*7 a Patentkrav

1. Sätt att förhindra avsättning av ångor på en reflektormodul- yta använd för att rikta ultraviolett strålning (UV) från en källa därav till ett underlag belagt med härdas medelst sådan UV i ett system inbegripande en inhägnad en beläggning som skall med en behandlingskammare och en första och en andra tunnel, var- vid den första tunneln är belägen motströms från kammaren i för- hållande till det belagda underlaget, som rör sig genom inhäg- naden, och den andra tunneln är belägen medströms från kammaren, varvid behandlingskammaren har åtminstone en linjär källa för UV monterad däri och har en reflektormodul med en vätskekyld värme- sänka ansluten därtill för riktande av UV till ytan hos det i rörelse varande underlaget, k ä n n e t e c k n a t av att tem- peraturen hos reflektormodulytan regleras så att ytan alltid är vid en temperatur minst så hög som temperaturen hos belägg- ningen som skall härdas på underlaget, varvid regleringen genom- föres genom att man tillåter endast strålningsvärmeöverföring mellan reflektorytan och den vätskekylda värmesänkan.

2. Sätt enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att en mant- lande gasströmning riktas i samma riktning som det belagda under- laget, som skall härdas, rör sig och att den mantlande gasen ut- blåses med en portion av ângor emanerande frân beläggningen, som skall härdas, genom den andra tunneln.

3. Sätt enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att vätskan är vatten,

4. Sätt enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att vätskan är en blandning av vatten och etylenglykol.

5. Sätt enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att tempera- turen hos ytan hålles vid en temperatur där partialtrycket för ângorna emanerande från beläggningen är större än 760 mm Hg. 10 15 20 25 30 9 7712490-7

6. Anordning för genomförande av sättet enligt något eller nâgra av kraven 1 - 5, i form av ett system för fotohärdning av en be- läggning på ett i rörelse varande underlag, varvid systemet in- begriper en första tunnel (7) och en andra tunnel (9) med en be- handlingskammare (1) belägen däremellan och inrymmande åtminstone en kvicksilvergaslampa (3), som har en reflektormodul (5) med en vätskekyld värmesänka (19) ansluten därtill för riktande av ultraviolett strålning från lampan till underlaget, och varvid den första tunneln (7) är försedd med en gasinjektor (13) för att rikta en inertgas mot underlaget för att utestänga syre där- ifrån, k ä n n e t e c k n a d av att den vätskekylda värmesän- kan (19) är anordnad på ett fysikaliskt avstånd från reflektor- modulen (5) så att däremellan endast uppträder strâlningsvärme- överföring.

7. Anordning enligt krav 6, k ä n n e t e c k n a d av att organ är anordnade mellan den första tunneln (7) och behandlingskamrarna (1) för att rikta en andra inertgas utefter och i samma riktning som det belagda underlaget, som skall härdas, rör sig.

8. Anordning enligt krav 6, k ä n n e t e c k n a d av att den andra tunneln (9) har en höjd större än höjden hos den första tunneln (7).

9. Anordning enligt krav 6, k ä n n e t e c k n a d av att mot varandra vända ytor hos reflektormodulen (5) och den vätskekylda värmesänkan (19) är svarta för att tillförsäkra strålningsvärme- överföring.

10. Anordning enligt krav 6, k ä n n e t e c k n a d av att vätskan är vatten.

11. Anordning enligt krav 6, k ä n n e t e c k n a d av att vätskan är en blandning av vatten och etylenglykol.