ES2393019B1 - Aparato para permitir el curado del recubrimiento de una pieza por radicales libres generados mediante radiación ultravioleta (uv). - Google Patents

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 (2), el cual comprende una cuba (1) que contiene gas inerte más pesado que el aire y en la cual se introduce la pieza (2), y al menos una fuente de radiación UV (4) situada en el exterior (E) de la cuba (1) y enfrentada con al menos una ventana (3) de la cuba (1) para que la radiación UV atraviese la ventana (3) hacia el interior (1) de la cuba (1). Para evitar el sobrecalentamiento del interior de la cuba (1) y mantener la estabilidad de la atmósfera de gas inerte, el aparato comprende al menos un filtro transparente (5) dispuesto entre la fuente de radiación UV (4) y la ventana (3), donde dicho filtro transparente (5) está fabricado de un material que absorbe radiación IR y es transparente a la radiación UV.

Description

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 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
5
sobre el curado. También se conoce el documento posterior US20080003372,
en el cual se describe un método y un 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
1 O
efectúa a una profundidad donde la concentración de oxígeno ya sea lo
suficientemente reducida y constante. Una vez inmerso el sustrato, se aplica
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
15
radiación UV situadas en el exterior de la cuba, atravesando la radiación UV
una ventana situada en la pared de la cuba.
Un problema común a los aparatos conocidos, incluido el descrito en
US20080003372, es que las lámparas emisoras de radiación UV desprenden
20
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, 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
25
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 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
30
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 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
35
inyectar más gas inerte en el aparato para mantener la estabilidad. Ello
significaría que el aparato presentase un consumo de gas excesivo.
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
5
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, repercutiendo este hecho negativamente en el consumo del
1 O
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 las lámparas de radiación UV
15
puedan colocarse exteriormente a la cuba y muy próximas a ella, y sin embargo
se consiga evitar un calentamiento del interior de la cuba, obteniéndose un
sistema estable y con un consumo razonable de gas inerte.
Descripción breve de la invención
20
Es objeto de la invención un aparato para conseguir 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), la cual es generada por al menos una fuente de radiación
25
UV. Para ello, al igual que en otros aparatos conocidos, el aparato comprende
al menos una cuba que contiene gas inerte más pesado que el aire
(preferentemente C02). Es en el interior de dicha cuba donde se introduce la
pieza para efectuar su curado en dicha atmósfera de gas inerte, con muy bajo
contenido de oxígeno. La fuente de radiación UV está situada en el exterior de
3 O
la cuba y enfrentada con al menos una ventana comprendida en la cuba. De
este modo, la radiación UV generada por la fuente de radiación UV atraviesa la
ventana hacia el interior de la cuba. El aparato según la invención presenta la
particularidad de que comprende, además, al menos un filtro transparente
dispuesto por fuera de la cuba, entre la fuente de radiación UV y la ventana,
35
donde dicho filtro transparente está fabricado de un material que absorbe
radiación infrarroja (IR) y es transparente a la radiación UV. Las radiaciones IR emitidas por las fuentes de radiación UV son absorbidas por el o los filtros transparentes (sin disminuir sensiblemente la intensidad de la radiación UV que alcanza el interior de la cuba) y por lo tanto no se produce el sobrecalentamiento del gas inerte del interior de la cuba. Con ello se consigue estabilizar el interior de la cuba, evitándose corrientes en el gas inerte. En consecuencia, se reduce la necesidad de alimentar gas inerte en el sistema, reduciéndose el consumo del mismo.
Preferentemente, el filtro transparente está fabricado de cristal de cuarzo fundido, que es un material que deja pasar casi toda la radiación UV y absorbe parte de la radiación IR. Sin embargo, no se descartan otros materiales, como por ejemplo el vidrio transparente, que absorbe igualmente parte de la radiación IR (aunque también absorbe parte de la radiación UV por lo que exige utilizar fuentes de radiación UV de mayor potencia).
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 lateral en sección, esquemática, de la zona de un modo de realización del aparato según la invención en la que se encuentra la ventana de acuerdo con la invención. La Figura 2 muestra una vista superior esquemática de la zona del aparato de la Figura l.
Descripción detallada de la invención

La Figura 1 muestra una vista lateral en sección, muy esquemática, de un modo de realización del aparato según la invención. Concretamente, se muestra la zona de dicho aparato en la cual se localiza una fuente de radiación ultravioleta (UV). Así, el aparato comprende una cuba ( 1 ), habiéndose representado con flechas el interior (1) y el exterior (E) de la misma. En el interior (1) de la cuba (1) se dispone de una atmósfera de gas inerte más pesado
que el aire, preferentemente C02. En el interior (I) de la cuba (1) se introduce
una pieza (2) provista de un recubrimiento capaz de ser curado por radicales
libres generados por radiación UV. El aparato comprende al menos una
ventana (3) realizada en la pared de la cuba (1 ). En el exterior (E) de la
5
cuba ( 1 ), enfrentada con la ventana (3), se sitúa al menos una fuente de
radiación UV (4). El aparato comprende además al menos un filtro
transparente ( 5) dispuesto entre la fuente de radiación UV ( 4) y la ventana (3),
donde dicho filtro transparente (5) está fabricado de un material que absorbe
radiación IR y es transparente a la radiación UV. De este modo, la radiación
1 O
UV (representada con línea discontinua) emitida por la fuente de radiación
UV (4) atraviesa la ventana (3) hacia el interior (I) de la cuba (1). En cambio,
parte de la radiación IR (representada con línea de puntos) emitida por la
fuente de radiación UV ( 4) es absorbida por el filtro transparente ( 5), no
alcanzando el interior (I) de la cuba ( 1 ).
15
La Figura 2 muestra una vista en planta de la zona de la cuba (1)
representada en la Figura l.
En el modo de realización representado, el aparato comprende un filtro
20
transparente ( 5) dispuesto entre la fuente de radiación UV ( 4) y la ventana (3).
Sin embargo, se contemplan otros modos de realización con dos o más filtros
transparentes ( 5), si ello fuera conveniente. Cada filtro transparente ( 5)
contribuye a aumentar la absorción de radiación IR y a reducir en mayor
medida el sobrecalentamiento del interior (I) de la cuba (1 ).
25
Preferentemente, el filtro transparente (5) está fabricado de cristal de
cuarzo, aunque se contempla el uso de otros materiales como el vidrio
transparente.
30
El aparato según la invención puede comprender además medios para
provocar una circulación de aire relativamente frío en la zona exterior (E) de la
cuba (1), próxima a la ventana (3), para una mayor disipación de calor. Así, en
caso de disponerse de un único filtro transparente (5), caso representado en las
figuras, el aparato puede comprender medios para provocar una circulación de
35
aire relativamente frío en el espacio que queda entre la fuente de radiación
UV ( 4)
y el filtro transparente (5), y/o en el espacio que queda entre la
ventana (3) y el filtro transparente (5). En caso de disponerse de más de un
filtro transparente (5), el aparato puede comprender medios para provocar una
circulación de aire relativamente frío en el espacio que queda entre la fuente de
5
radiación UV (4) y el filtro transparente (5) más próximo a la fuente de
radiación UV (4), en el espacio que queda entre filtros transparentes (5), y/o en
el
espacio que queda entre la ventana (3) y el filtro transparente (5) más
próximo a la ventana (3), para una mayor disipación de calor. Ha de tenerse en
cuenta que es en la zona de la ventana (3) y los filtros transparentes ( 5) donde
1 O
se produce un mayor aumento de temperatura debido a la absorción de las
radiaciones IR.
El aparato puede comprender al
menos un elemento reflector (6) que
refleja la radiación UV emitida por la fuente de radiación UV ( 4) que no se
15
dirige hacia la ventana (3 ), para que dicha radiación UV se dirija hacia la
ventana (3 ). Este aspecto se ilustra con mayor claridad en la Figura 2, donde
puede
observarse que las radiaciones que inciden sobre el elemento
reflector (6) son dirigidas por éste hacia la ventana (3). Esto permite aumentar
el rendimiento del aparato ya que se consigue un mejor aprovechamiento de la
20
radiación UV emitida por la fuente de radiación UV ( 4 ).

Claims (7)

  1. REIVINDICACIONES
    l. Aparato para permitir el curado del recubrimiento de una pieza (2), donde dicho recubrimiento está realizado en una composición capaz de ser 5 curada por radicales libres generados por radiación ultravioleta (UV), donde el aparato comprende al menos una cuba (1 ), que contiene gas inerte más pesado que el aire y en la cual se introduce la pieza (2), y al menos una fuente de radiación UV ( 4) situada en el exterior (E) de la cuba ( 1) y enfrentada con al menos una ventana (3) comprendida en la cuba ( 1) para que la radiación UV
    1O generada por la fuente de radiación UV ( 4) atraviese la ventana (3) hacia el interior (1) de la cuba (1 ), que se caracteriza por que comprende:
    al menos un filtro transparente (5) dispuesto entre la fuente de radiación UV ( 4) y la ventana (3 ), donde dicho filtro 15 transparente (5) está fabricado de un material que absorbe radiación IR y es transparente a la radiación UV.
  2. 2. Aparato, según la reivindicación 1, que se caracteriza por que el
    filtro transparente (5) está fabricado de cristal de cuarzo. 20
  3. 3. Aparato, según la reivindicación 1, que se caracteriza por que el filtro transparente (5) está fabricado de vidrio transparente.
  4. 4. Aparato, según la reivindicación 1, que se caracteriza por que
    25 comprende un único filtro transparente (5) y medios para provocar una circulación de aire relativamente frío entre la fuente de radiación UV ( 4) y el filtro transparente (5), y/o entre la ventana (3) y el filtro transparente (5).
  5. 5. Aparato, según la reivindicación 1, que se caracteriza por que
    30 comprende al menos dos filtros transparentes (5) y medios para provocar una circulación de aire relativamente frío entre la fuente de radiación UV ( 4) y el filtro transparente ( 5) más próximo a la fuente de radiación UV ( 4 ), entre filtros transparentes (5), y/o entre la ventana (3) y el filtro transparente (5) más próximo a la ventana (3).
  6. 6.
    Aparato, según la reivindicación 1, que se caracteriza por que comprende al menos un elemento reflector (6) que refleja la radiación UV emitida por la fuente de radiación UV (4) que no se dirige hacia la ventana (3), para que dicha radiación UV se dirija hacia la ventana (3).
  7. 7.
    Aparato, según la reivindicación 1, que se caracteriza por que el gas inerte es C02.
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