WO2019042625A1 - Bestrahlungstunnel für behälter und verfahren zur bestrahlung von behältern - Google Patents

Bestrahlungstunnel für behälter und verfahren zur bestrahlung von behältern Download PDF

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container
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Wolfgang Mayer
August Peutl
Roland Laumer
Valentin BECHER
Andreas NIEMCZYK
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Krones Ag
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    • F26B15/18—Machines or apparatus for drying objects with progressive movement; Machines or apparatus with progressive movement for drying batches of material in compact form with movement in a path composed of one or more straight lines, e.g. compound, the movement being in alternate horizontal and vertical directions the lines being all horizontal or slightly inclined the objects or batches of materials being carried by endless belts

Definitions

  • the invention relates to an irradiation tunnel according to the preamble of claim 1 and to a method for irradiating containers in the irradiation tunnel.
  • Containers are increasingly printed directly in bottling plants using UV-reactive inks.
  • the finished but not sufficiently cured printed images are preferably aftertreated with broadband UV radiation in UVC, UVB and UVA and the inks thereby rapidly and completely cured.
  • broadband UV radiation for example, mercury vapor lamps in question.
  • the lamps are arranged one behind the other in an irradiation tunnel along a transport means in the transport direction in order to irradiate the containers laterally and to cure existing UV-curing inks (inks).
  • the irradiances required for the curing cause considerable heating of the irradiation tunnel, which has been counteracted by suction of existing air in the irradiation tunnel and Nachsprömen cooler ambient air through the container inlet and the container outlet.
  • air cooling inside the irradiation tunnel has two fundamental disadvantages.
  • the heat exchange is so severely limited by the range of practicable volume flows on the affected surfaces that lamps can always be arranged only on one side of the means of transport and on the other side cooling zones without lamps are needed.
  • a two-sided irradiation of the containers is usually required, at least two zones, each with one-sided irradiation and associated cooling zones, must be arranged one behind the other along the transport means. This leads to an undesirably elongated design of the irradiation tunnel.
  • the air cooling is based on the intake of comparatively large volumes of air through the container inlet and the container outlet. Since the air sucked in can hardly be filtered, dust is introduced into the irradiation tunnel with the air in the room. This causes undesirable contamination of the irradiation tunnel and possibly also the container.
  • the irradiation tunnel comprises a transport means for containers, along the transport means arranged lamps for UV irradiation of the containers and a cooling device for the interior cooling of the irradiation tunnel.
  • the cooling device comprises liquid-cooled heat sinks which extend into irradiation areas of the lamps.
  • the heat sinks are at least partially irradiated by opposing lamps.
  • the liquid-cooled heat sink allow a more compact design of the irradiation tunnel, since both the heat sink and the lamps can be arranged directly next to each other and on both sides of the transport.
  • supply air through the container inlet and / or the container outlet of the irradiation tunnel is dispensable. Thus, contamination of the irradiation tunnel and the container with dust from the ambient air can be avoided.
  • the heat sinks are designed for dissipating energy, which was introduced by the lamps as radiant energy in the irradiation tunnel and is absorbed by the inner walls, components and the air present in the interior.
  • the interior cooling for cooling the lamps itself plays no or only a minor role.
  • the cooling of the lamps via known cooling systems, for example via separate air or water cooling circuits for the individual lamps.
  • the heat sinks have no radiation function in the sense of reflection and / or scattering of the UV light and / or emission of heat radiation after light absorption. Instead, the light energy absorbed therefrom and the thermal energy absorbed by convection from the interior air should be transmitted as comprehensively as possible to the cooling liquid flowing through the heat sinks.
  • the irradiation areas are areas that are directly irradiated by the lamps, possibly also intermittently through the transport gaps between the moving containers.
  • the lamps are arranged on both sides of the transport means, and the heat sinks are, viewed transversely to the transport direction, formed at least between the lamps, in particular around the lamps.
  • the range of lamps can be laterally of the transport for effective cooling of indoor air and for the absorption of Radiation energy can be used. This allows a particularly compact irradiation tunnel.
  • liquid-cooled heat sinks are formed above the transport means.
  • the heat sinks can then be designed essentially in the form of a ceiling of the irradiation tunnel in order to absorb scattered radiation and to cool interior air rising upwards.
  • These heatsinks are usually outside of the irradiation areas.
  • the liquid-cooled heat sinks may for example comprise a total area of at least 0.5 m 2 and in particular of at least 1 m 2 , wherein the total cooling surface is a cooling surface in contact with the interior air.
  • the heat sinks preferably comprise hollow plates made of metal, in particular of an aluminum alloy.
  • Such hollow plates allow an equally mechanically stable enclosure of the transport path for the container as well as an effective heat transfer to the cooling liquid, which is in particular cooling water.
  • the hollow plates have cooling channels which can be connected in parallel and / or in series between the flow and return in a flexible manner in order to optimize the cooling capacity in individual regions of the irradiation tunnel.
  • Aluminum alloys are particularly suitable for the production of hollow plates and can be easily anodized, for example.
  • the heat sinks are preferably UV-light-absorbing coated and / or anodized, in particular with a mean absorption coefficient ⁇ of at least 0.5 in the spectral range from 200 to 450 nm. In this way, incident radiant energy can be effectively removed from the irradiation tunnel and consequently minimize the heating of indoor air.
  • the irradiation tunnel further comprises at least one ventilation duct for blowing in supply air.
  • at least one ventilation duct for blowing in supply air.
  • supply air with controlled supply of supply air, convection in the irradiation tunnel can be forced to favor a constant heat exchange of the indoor air and the heat sinks.
  • Supply air with a suitable quality can be specifically supplied via the ventilation duct.
  • the transport means is a conveyor belt for the stationary transport of the containers, and the ventilation channel opens below the conveyor belt in the irradiation tunnel.
  • the irradiation tunnel further comprises a fan supplying the ventilation duct and a suction for exhaust air from the irradiation tunnel, wherein the fan is designed at least for complete replacement of the extracted exhaust air.
  • the injected supply air could have a larger volume flow than the suctioned exhaust air, so that excess supply air flows through the container inlet and / or container outlet to the outside. An entry of dust from the ambient air into the irradiation tunnel can thus be counteracted even more effectively.
  • the lamps are separately cooled UV lamps for curing UV-curing inks (inks) on the containers.
  • the lamps thus have sufficient radiation power for the curing of the printing inks. Due to their independent cooling, the UV lamps do not significantly affect the interior of the irradiation tunnel with electrical power loss.
  • the stated object is also achieved with a direct printing machine for containers, comprising printing units for printing UV-curable ink (ink) on the containers and a downstream of the printing units for UV curing of the ink arranged irradiation tunnel according to at least one of the embodiments described above.
  • a direct printing machine for containers comprising printing units for printing UV-curable ink (ink) on the containers and a downstream of the printing units for UV curing of the ink arranged irradiation tunnel according to at least one of the embodiments described above.
  • the containers are then transported in a constant rotational position through the irradiation tunnel, and the lamps irradiate the containers on both sides and in particular fully.
  • UV-curable printing inks (inks) can thus be cured on a comparatively short transport path to an extent suitable at least for further processing and handling.
  • the containers are then transported at a clear distance from each other, which is at least twice as large as the largest dimension of the container in the transport direction.
  • radiation emitted obliquely by the lamps can fall to a sufficient extent on wall sections which are oriented in (or approximately in) the transport direction or in the opposite direction.
  • a full cure of UV reactive inks (inks) or the like is possible.
  • air in the irradiation tunnel sweeps along the heat sinks as a result of, in particular, forced air convection, and in the process releases heat energy to a cooling liquid flowing through the heat sinks.
  • Air convection can be forced, for example, by controlled supply air and / or the transport movement of the containers. The heat energy thus absorbed by the heat sinks is effectively and controllably carried away by the cooling liquid.
  • the liquid-cooled heat sinks preferably absorb treatment radiation and, in particular, radiation incident directly from the lamps.
  • the treatment radiation drops, for example, by the existing in the transport direction between the containers transport gaps on the heat sink.
  • the cooling bodies also receive directional and / or diffuse reflections, for example after reflection at the containers. The energy dissipated by light absorption is extracted directly from the irradiation tunnel and thus can no longer contribute to the heating of the interior air in the irradiation tunnel. This leads to a particularly efficient interior cooling of the irradiation tunnel.
  • Fig. 1 is a schematic view of the interior of the irradiation tunnel from above through the sectional plane A-A of Figure 2;
  • Fig. 2 is a schematic side view through the sectional plane B-B of Figure 1.
  • the irradiation tunnel 1 for container 2 comprises a housing 1 a and a transport means 3, which is designed, for example, as a conveyor belt for upright containers 2.
  • a transport means 3 which is designed, for example, as a conveyor belt for upright containers 2.
  • lamps 4 for UV irradiation of UV-reactive printing inks (inks) 2 a are arranged on the containers 2.
  • the lamps 4 can both be arranged directly opposite each other, as well as overlapping in the transport direction 3a or without directly opposite lamp 4.
  • the latter is shown in FIG. 1 for an input-side and an output-side lamp 4.
  • the middle lamps 4 are arranged directly opposite each other.
  • overlapping irradiation areas 4a are preferably formed with UV radiation.
  • the first heat sinks 5 extend between the lamps 4 in the manner of a side wall.
  • the first heat sinks 5 are also formed above and below the lamps 4.
  • second liquid-cooled cooling bodies 6 are preferably present in the form of a lateral border of the transporting means 3. These heat sinks 6 can also lie at least partially in the irradiation areas 4a of the lamps 4.
  • At least a third liquid-cooled heat sink 7 in the form of an intermediate ceiling or the like above the transport 3 and the containers 2 is present.
  • the first heat sink 5 frame the lamps 4 preferably fully.
  • recesses 5a are then formed for the lamps 4.
  • first heat sinks 5 of intersecting columns 5b and longitudinal beams 5c can be assembled in a segment-like manner around the recesses 5a, as illustrated for the purpose of illustration only on the right-hand side of FIG. A segment-like construction would in principle also be conceivable for the second and third heat sinks 6, 7.
  • the heat sinks 5-7 are preferably double-walled, that is, for example, designed as hollow plates 8 with a front side 8a facing the containers 2, a rear side 8b facing away from the containers and connecting webs 8c formed therebetween. Between these, a plurality of cooling channels 8d is provided, which can be connected in any manner connected in series or in parallel to a flow 9a and a return 9b for cooling liquid 9. As the cooling liquid 9, water supplied under conventional line pressure is suitable. As can also be seen from FIG. 1, the lamps 4 are cooled separately, for example by means of closed air cooling circuits 10 (indicated only schematically on the right). These lead electrical power loss of the lamps 4 and possibly also immediately before the lamps 4 resulting ozone or the like. The first heat sink 5 have no or only minor importance for the loss-related cooling of the lamps 4.
  • the heat sinks 5-7 are used for cooling the interior of the irradiation tunnel 1 by means of, in particular, forced air convection 11 on the heat sinks 5-7.
  • the Heilkonvetation 1 1 is indicated in Fig. 2 by way of example by flow arrows.
  • a ventilation duct 12 is also shown schematically, which supplies the irradiation tunnel 1 by means of a blower 13 with supply air 14.
  • an exhaust 15 for exhaust air 16 from the irradiation tunnel 1 is present.
  • the supply air 14 forces at least part of the air convection 1 1 in the irradiation tunnel 1, so that a constant exchange of air is given to the heat sinks 5-7.
  • the heat sinks 5-7 thus constantly absorb heat energy from the indoor air flowing along them and deliver them to the cooling liquid 9.
  • the interior of the irradiation tunnel 1 is continuously withdrawn during operation, thermal energy.
  • the volume flow of the supply air 14 is at least as large as the volume flow of the exhaust air 16 in order to avoid intake of ambient air through the container inlet 17 and / or container outlet 18 of the irradiation tunnel 1.
  • the volume flow of the supply air 14 is slightly smaller than the volume flow of the exhaust air 16, for example by at most 5%, so that a small amount of air flows through the container inlet 17 and the container outlet 18 into the irradiation tunnel 1.
  • An entry of dust from the ambient air can thereby reliably avoid and at the same time an escape of ozone from the irradiation tunnel 1.
  • Omitted ozone leads to unpleasant odors, even if the occupational exposure limit has not yet been reached.
  • the ventilation duct 12 preferably opens below the transport means 3 in the irradiation tunnel 1.
  • the air convection can be forced 1 1 1 in the irradiation tunnel 1 to a significant extent. This is particularly advantageous since the first and second heat sinks 5, 6 extend into the irradiation areas 4a or into the immediate vicinity of the transport means 3 and the containers 2, so that the heat transfer there can be improved by the air convection 11 thus forced ,
  • FIGS. 1 and 2 also show privacy screens 17 connected to the container inlet 17 and to the container outlet 18 for shielding the UV radiation emitted by the lamps 4.
  • the transport direction of the container 2 preferably changes such that the UV radiation can not penetrate directly from the lamps 4 to the outside.
  • jet traps 20 in the form of absorbing lamellae or the like may be arranged in the privacy screens 19.
  • the privacy screens 19 are used for occupational safety and in particular the avoidance of impermissible irradiation intensities of the UV radiation outside of the irradiation tunnel 1.
  • a combination of the described interior cooling with the privacy screens 19 is also particularly advantageous because required for the privacy screens 19 installation area can be provided by the compact arrangement of the lamps 4 and the liquid-cooled heat sink 5-7.
  • the irradiation tunnel 1 is also suitable for improved occupational safety with regard to the permissible immission of UV radiation.
  • the containers 2 are preferably transported at a clear distance 21 from each other, which is at least twice as large as the largest dimension 22 of the container 2 in the transport direction 3a. This results in sufficiently large gaps between the containers 2 for obliquely incident UV radiation for irradiating the container 2 in side wall areas, which are approximately aligned in the transport direction 3a or opposite thereto. Thus, a full curing of UV-reactive inks (inks) 2a is possible even with a fixed rotational position of the container 2 on the means of transport 3.
  • the containers 2 are continuously conveyed through the irradiation tunnel 1, wherein the lamps 4 preferably continuously, so in the continuous wave method, radiate.
  • the lamps 4 preferably continuously, so in the continuous wave method, radiate.
  • 6 incident UV radiation can there already largely absorbed depending on the degree of absorption ⁇ , in order to minimize the energy input into the irradiation tunnel 1. This also applies to radiation reflected at the containers 2 and / or at components in the irradiation tunnel 1.
  • the interior air flows through in particular forced Heilkonvetation 1 1 constantly along the liquid-cooled heat sinks 5-7 along and gives off heat energy to this.
  • flow temperature and volume flow of the cooling liquid 9 can be adapted in a known simple manner to the heat to be dissipated from the irradiation tunnel 1.
  • the irradiation tunnel 1 is preferably a component of a direct printing machine (not shown) with known printing units for printing the UV-curable ink (ink) 2a on the container 2.
  • the UV-curable ink (ink) 2a can then immediately afterwards in the irradiation tunnel. 1 be completely cured by means of the lamps 4 for further processing / handling of the container 2.

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Abstract

Beschrieben werden ein Bestrahlungstunnel (1) für Behälter (2) und ein Verfahren zur Bestrahlung von Behältern (2) im Bestrahlungstunnel (1). Der Bestrahlungstunnel (1) umfasst ein Transportmittel (3) für die Behälter (2), entlang des Transportmittels (3) angeordnete Lampen (4) zur UV-Bestrahlung der Behälter (2) und eine Kühleinrichtung zur Innenraumkühlung des Bestrahlungstunnels (1). Dadurch, dass die Kühleinrichtung flüssigkeitsgekühlte Kühlkörper (5, 6) umfasst, die sich in Bestrahlungsbereiche (4A) der Lampen (4) erstrecken, lässt sich eine besonders effiziente Innenraumkühlung bei kompakten Abmessungen des Bestrahlungstunnels (1) und ohne Ansaugen von staubbelasteter Umgebungsluft bewerkstelligen.

Description

Bestrahlungstunnel für Behälter und Verfahren zur Bestrahlung von Behältern
Die Erfindung betrifft einen Bestrahlungstunnel gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Bestrahlung von Behältern im Bestrahlungstunnel.
Behälter werden in Abfüllanlagen zunehmend mittels UV-reaktiven Tinten direkt bedruckt. Für die anschließende Weiterverarbeitung der Behälter werden die fertigen aber noch nicht ausreichend ausgehärteten Druckbilder vorzugsweise mit breitbandiger UV-Strahlung im UVC, UVB und UVA nachbehandelt und die Tinten dadurch zügig und vollständig ausgehärtet. Hierfür kommen beispielsweise Quecksilberdampflampen in Frage.
Die Lampen werden in einem Bestrahlungstunnel entlang eines Transportmittels in Transportrichtung hintereinander liegend angeordnet, um die Behälter seitlich zu bestrahlen und daran vorhandene UV-härtende Druckfarben (Tinten) auszuhärten. Die für die Aushärtung benötigten Bestrahlungsstärken verursachen jedoch eine erhebliche Erwärmung des Bestrahlungstunnels, der bisher durch Absaugung der im Bestrahlungstunnel vorhandenen Luft und Nachströmen kühlerer Umgebungsluft durch den Behältereingang und den Behälterausgang entgegengewirkt wurde. Eine derartige Luftkühlung im Inneren des Bestrahlungstunnels hat jedoch zwei grundlegende Nachteile.
Zum Einen ist der Wärmeaustausch durch den Bereich praktikabler Volumenströme an den betroffenen Oberflächen so stark eingeschränkt, dass Lampen stets nur auf einer Seite des Transportmittels angeordnet werden können und auf der jeweils anderen Seite Kühlzonen ohne Lampen benötigt werden. Da eine beidseitige Bestrahlung der Behälter jedoch meist erforderlich ist, müssen entlang des Transportmittels wenigstens zwei Zonen mit jeweils einseitiger Bestrahlung und zugeordneten Kühlzonen hintereinander eingerichtet werden. Dies führt zu einer unerwünscht langgestreckten Bauform des Bestrahlungstunnels.
Zum Anderen beruht die Luftkühlung auf dem Ansaugen vergleichsweise großer Raum luftmengen durch den Behältereingang und den Behälterausgang. Da sich die derart angesaugte Luft kaum filtern lässt, wird Staub mit der Raumluft in den Bestrahlungstunnel eingebracht. Dies verursacht eine unerwünschte Verschmutzung des Bestrahlungstunnels und gegebenenfalls auch der Behälter.
Es besteht daher der Bedarf für demgegenüber verbesserte Bestrahlungstunnel und Verfahren zur Bestrahlung der Behälter und insbesondere zur Aushärtung von Druckfarben mit UV- Strahlung. Die gestellte Aufgabe wird mit einem Bestrahlungstunnel gemäß Anspruch 1 gelöst. Demnach umfasst der Bestrahlungstunnel ein Transportmittel für Behälter, entlang des Transportmittels angeordnete Lampen zur UV-Bestrahlung der Behälter und eine Kühleinrichtung zur Innen- raumkühlung des Bestrahlungstunnels. Erfindungsgemäß umfasst die Kühleinrichtung flüssig- keitsgekühlte Kühlkörper, die sich in Bestrahlungsbereiche der Lampen erstrecken.
Die Kühlkörper werden von gegenüberliegenden Lampen zumindest teilweise bestrahlt.
Die flüssigkeitsgekühlten Kühlkörper ermöglichen eine kompaktere Bauweise des Bestrahlungstunnels, da sowohl die Kühlkörper als auch die Lampen unmittelbar nebeneinander und beidseitig des Transportmittels angeordnet werden können. Zudem wird Zuluft durch den Behältereingang und/oder den Behälterausgang des Bestrahlungstunnels entbehrlich. Somit kann eine Verschmutzung des Bestrahlungstunnels und der Behälter mit Staub aus der Umgebungsluft vermieden werden.
Unter einer Innenraumkühlung des Bestrahlungstunnels ist zu verstehen, dass die Kühlkörper zum Abführen von Energie ausgebildet sind, die von den Lampen als Strahlungsenergie in den Bestrahlungstunnel eingebracht wurde und von dessen Innenwänden, Bauteilen und der im Inneren vorhandenen Luft aufgenommen wird.
Demgegenüber spielt die Innenraumkühlung für die Kühlung der Lampen selbst keine oder nur eine untergeordnete Rolle. Die Kühlung der Lampen erfolgt über an sich bekannte Kühlsysteme, beispielsweise über separate Luft- oder Wasserkühlkreise für die einzelnen Lampen.
Die Kühlkörper haben keine Bestrahlungsfunktion im Sinne einer Reflexion und/oder Streuung des UV-Lichts und/oder einer Abgabe von Wärmestrahlung nach Lichtabsorption. Stattdessen soll die daran absorbierte Lichtenergie und die über Konvektion aus der Innenraumluft aufgenommene Wärmeenergie möglichst umfassend an die durch die Kühlkörper fließende Kühlflüssigkeit übertragen werden.
Die Bestrahlungsbereiche sind per Definition Bereiche, die von den Lampen direkt bestrahlt werden, gegebenenfalls auch nur intermittierend durch die Transportlücken zwischen den sich bewegenden Behältern.
Vorzugsweise sind die Lampen beidseitig des Transportmittels angeordnet, und die Kühlkörper sind, quer zur Transportrichtung gesehen, wenigstens zwischen den Lampen, insbesondere um die Lampen herum, ausgebildet. Somit kann auch der Bereich der Lampen seitlich des Transportmittels für eine effektive Kühlung von Innenraumluft und für die Absorption von Strahlungsenergie verwendet werden. Dies ermöglicht einen besonders kompakten Bestrahlungstunnel.
Vorzugsweise sind ferner flüssigkeitsgekühlte Kühlkörper über dem Transportmittel ausgebildet. Die Kühlkörper können dann im Wesentlichen in Form einer Decke des Bestrahlungstunnels ausgebildet sein, um Streustrahlung zu absorbieren und nach oben steigende Innenraum- luft zu kühlen. Diese Kühlkörper befinden sich in der Regel außerhalb der Bestrahlungsberei- che.
Die flüssigkeitsgekühlten Kühlkörper können beispielsweise eine Gesamtfläche von wenigstens 0,5 m2 und insbesondere von wenigstens 1 m2 umfassen, wobei die Gesamtkühlfläche eine mit der Innenraumluft in Kontakt stehende Kühlfläche ist.
Vorzugsweise umfassen die Kühlkörper Hohlplatten aus Metall, insbesondere aus einer Aluminiumlegierung. Derartige Hohlplatten ermöglichen eine gleichermaßen mechanisch stabile Einfassung der Transportstrecke für die Behälter als auch einen effektiven Wärmeübergang an die Kühlflüssigkeit, die insbesondere Kühlwasser ist. Die Hohlplatten weisen Kühlkanäle auf, die sich zwischen Vorlauf und Rücklauf auf flexible Weise parallel und/oder seriell schalten lassen, um die Kühlleistung in einzelnen Bereichen des Bestrahlungstunnels zu optimieren. Aluminiumlegierungen eignen sich in besonderem Maße für die Herstellung von Hohlplatten und können beispielsweise auf einfache Weise eloxiert werden.
Vorzugsweise sind die Kühlkörper UV-lichtabsorbierend beschichtet und/oder eloxiert, insbesondere mit einem mittleren Absorptionsgrad α von wenigstens 0.5 im Spektralbereich von 200 bis 450 nm. Dadurch lässt sich einfallende Strahlungsenergie effektiv aus dem Bestrahlungstunnel abführen und die Erwärmung von Innenraumluft folglich minimieren.
Vorzugsweise umfasst der Bestrahlungstunnel ferner wenigstens einen Lüftungskanal zum Einblasen von Zuluft. Mit kontrollierter Zufuhr von Zuluft kann Konvektion im Bestrahlungstunnel erzwungen werden, um einen ständigen Wärmeaustausch von der Innenraumluft und den Kühlkörpern zu begünstigen. Über den Lüftungskanal lässt sich Zuluft mit einer geeigneten Qualität gezielt zuführen.
Vorzugsweise ist das Transportmittel ein Förderband für den stehenden Transport der Behälter, und der Lüftungskanal mündet unterhalb des Förderbands in den Bestrahlungstunnel. Damit lässt sich ein ausreichender Luftaustausch auch im Bereich unterhalb des Förderbands sicherstellen. Vorzugsweise umfasst der Bestrahlungstunnel ferner ein den Lüftungskanal versorgendes Gebläse und eine Absaugung für Abluft aus dem Bestrahlungstunnel, wobei das Gebläse wenigstens zum vollständigen Ersatz der abgesaugten Abluft ausgelegt ist. Dadurch lässt sich vermeiden, dass zusätzlich Umgebungsluft durch den Behältereingang und/oder Behälterausgang des Bestrahlungstunnels angesaugt wird.
Bei im Wesentlichen gleicher Menge Zuluft und Abluft oder bei geringfügig weniger Zuluft als Abluft, beispielsweise um höchstens 5% weniger, kann verhindert werden, dass durch die UV- Strahlung entstehendes Ozon aus dem Bestrahlungstunnel austritt.
Demgegenüber könnte die eingeblasene Zuluft einen größeren Volumenstrom aufweisen als die abgesaugte Abluft, sodass überschüssige Zuluft durch den Behältereingang und/oder Behälterausgang nach außen strömt. Einen Eintrag von Staub aus der Umgebungsluft in den Bestrahlungstunnel lässt sich somit noch wirkungsvoller entgegenwirken.
Vorzugsweise sind die Lampen separat gekühlte UV-Lampen zur Aushärtung UV-härtender Druckfarben (Tinten) auf den Behältern. Die Lampen haben somit eine für die Aushärtung der Druckfarben ausreichende Abstrahlleistung. Die UV-Lampen beaufschlagen den Innenraum des Bestrahlungstunnels aufgrund ihrer eigenständigen Kühlung nicht nennenswert mit elektrischer Verlustleistung.
Die gestellte Aufgabe wird ebenso mit einer Direktdruckmaschine für Behälter gelöst, die Druckaggregate zum Aufdrucken von UV-härtender Druckfarbe (Tinte) auf die Behälter und einen stromabwärts der Druckaggregate zur UV-Aushärtung der Druckfarbe angeordneten Bestrahlungstunnel gemäß wenigstens einer der voranstehend beschriebenen Ausführungsformen umfasst.
Die gestellte Aufgabe wird ebenso mit einem Verfahren gemäß Anspruch 1 1 gelöst, bei dem Behälter im Bestrahlungstunnel gemäß wenigstens einer der voranstehend beschriebenen Ausführungsformen bestrahlt werden, wobei auf den Behältern vorhandene UV-härtende Druckfarbe (Tinte) in den Bestrahlungsbereichen der Lampen ausgehärtet wird.
Vorzugsweise werden die Behälter dann in konstanter Drehlage durch den Bestrahlungstunnel transportiert, und die Lampen bestrahlen die Behälter dabei beidseitig und insbesondere vollumfänglich. UV-härtende Druckfarben (Tinten) können somit auf einer vergleichsweise kurzen Transportstrecke auf ein wenigstens für die weitere Verarbeitung und Handhabung geeignetes Ausmaß ausgehärtet werden. Vorzugsweise werden die Behälter dann in einem lichten Abstand zueinander transportiert, der mindestens doppelt so groß ist wie die größte Abmessung der Behälter in Transportrichtung. Dadurch kann schräg von den Lampen abgestrahlte Strahlung in ausreichendem Ausmaß auf Wandabschnitte fallen, die in (oder näherungsweise in) Transportrichtung oder entgegen ausgerichtet sind. Somit ist eine vollumfängliche Aushärtung UV-reaktiver Druckfarben (Tinten) oder dergleichen möglich.
Vorzugsweise streicht Luft im Bestrahlungstunnel infolge insbesondere erzwungener Luftkon- vektion an den Kühlkörpern entlang und gibt dabei Wärmeenergie an eine die Kühlkörper durchströmende Kühlflüssigkeit ab. Die Luftkonvektion lässt sich beispielsweise durch kontrollierte Zuluft und/oder die Transportbewegung der Behälter erzwingen. Die derart von den Kühlkörpern aufgenommene Wärmeenergie wird effektiv und kontrollierbar von der Kühlflüssigkeit abtransportiert.
Vorzugsweise absorbieren die flüssigkeitsgekühlten Kühlkörper Behandlungsstrahlung und insbesondere von den Lampen direkt einfallende Strahlung. Die Behandlungsstrahlung fällt beispielsweise durch die in Transportrichtung zwischen den Behältern vorhandenen Transportlücken auf die Kühlkörper. Die Kühlköper nehmen aber auch gerichtete und/oder diffuse Reflexionen auf, beispielsweise nach Reflexion an den Behältern. Die durch Lichtabsorption abgeführte Energie wird dem Bestrahlungstunnel direkt entzogen und kann somit nicht mehr zur Erwärmung der Innenraumluft im Bestrahlungstunnel beitragen. Dies führt zu einer besonders effizienten Innenraumkühlung des Bestrahlungstunnels.
Eine bevorzugte Ausführungsform des Bestrahlungstunnels ist zeichnerisch dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Ansicht des Innenraums des Bestrahlungstunnels von oben durch die Schnittebene A-A der Fig.2; und
Fig. 2 eine schematische seitliche Ansicht durch die Schnittebene B-B der Fig.1.
Wie die Fig. 1 erkennen lässt umfasst der Bestrahlungstunnel 1 für Behälter 2 ein Gehäuse 1 a und ein Transportmittel 3, das beispielsweise als Förderband für aufrecht stehende Behälter 2 ausgebildet ist. Zu beiden Seiten des Transportmittels 3 sind Lampen 4 zur UV-Bestrahlung UV-reaktiver Druckfarben (Tinten) 2a auf den Behältern 2 angeordnet. Die Lampen 4 können sowohl einander direkt gegenüberliegend angeordnet sein, als auch in Transportrichtung 3a überlappend oder ohne jeweils direkt gegenüberliegende Lampe 4. Letzteres ist in der Fig. 1 für eine eingangsseitige und eine ausgangsseitige Lampe 4 dargestellt. Die mittleren Lampen 4 sind einander direkt gegenüber angeordnet. Vor den Lampen 4 sind vorzugsweise überlappende Bestrahlungsbereiche 4a mit UV-Strahlung ausgebildet.
Als Kühleinrichtung zur Innenraumkühlung des Bestrahlungstunnels 1 sind wenigstens bis in die Bestrahlungsbereiche 4a der Lampen 4 hineinreichende erste flüssigkeitsgekühlte Kühlkörper 5 ausgebildet. Zum einen erstrecken sich die ersten Kühlkörper 5 seitenwandförmig zwischen den Lampen 4. Vorzugsweise sind die ersten Kühlkörper 5 auch oberhalb und unterhalb der Lampen 4 ausgebildet.
Vorzugsweise sind ferner zweite flüssigkeitsgekühlte Kühlkörper 6 in Form einer seitlichen Einfassung des Transportmittels 3 vorhanden. Auch diese Kühlkörper 6 können zumindest teilweise in den Bestrahlungsbereichen 4a der Lampen 4 liegen.
Vorzugsweise ist wenigstens ein dritter flüssigkeitsgekühlter Kühlkörper 7 in Form einer Zwischendecke oder dergleichen über dem Transportmittel 3 bzw. den Behältern 2 vorhanden.
Wie die Fig. 2 in einer Ansicht quer zur Transportrichtung 3a erkennen lässt, rahmen die ersten Kühlkörper 5 die Lampen 4 vorzugsweise vollumfänglich ein. In den ersten Kühlkörpern 5 sind dann Ausnehmungen 5a für die Lampen 4 ausgebildet.
Zu diesem Zweck können die ersten Kühlkörper 5 aus sich kreuzenden Säulen 5b und Längsholmen 5c segmentartig um die Ausnehmungen 5a zusammengesetzt sein, wie dies zur Veranschaulichung nur auf der rechten Seite der Fig. 1 dargestellt ist. Eine segmentartige Konstruktion wäre prinzipiell auch bei den zweiten und dritten Kühlkörpern 6, 7 denkbar.
Die Kühlkörper 5-7 sind vorzugsweise doppelwandig, also beispielsweise als Hohlplatten 8 ausgebildet mit einer den Behältern 2 zugewandten Vorderseite 8a, einer den Behältern abgewandten Rückseite 8b und dazwischen ausgebildeten Verbindungsstegen 8c. Zwischen diesen wird eine Vielzahl von Kühlkanälen 8d bereitgestellt, die in beliebiger Weise seriell oder parallel verschaltet an einen Vorlauf 9a und einen Rücklauf 9b für Kühlflüssigkeit 9 angeschlossen werden können. Als Kühlflüssigkeit 9 eignet sich unter herkömmlichem Leitungsdruck bereitgestelltes Wasser. Wie Fig. 1 ferner erkennen lässt, sind die Lampen 4 separat gekühlt, beispielsweise mittels geschlossener Luftkühlkreise 10 (nur rechts schematisch angedeutet). Diese führen elektrische Verlustleistung der Lampen 4 ab und gegebenenfalls auch unmittelbar vor den Lampen 4 entstehendes Ozon oder dergleichen. Die ersten Kühlkörper 5 haben für die verlustbedingte Kühlung der Lampen 4 keine oder nur untergeordnete Bedeutung.
Stattdessen dienen die Kühlkörper 5-7 der Innenraumkühlung des Bestrahlungstunnels 1 mittels insbesondere erzwungener Luftkonvektion 1 1 an den Kühlkörpern 5-7. Die Luftkonvektion 1 1 ist in der Fig. 2 beispielhaft durch Strömungspfeile angedeutet.
In der Fig. 2 ist ferner ein Lüftungskanal 12 schematisch dargestellt, der den Bestrahlungstunnel 1 mit Hilfe eines Gebläses 13 mit Zuluft 14 versorgt. Zusätzlich ist eine Absaugung 15 für Abluft 16 aus dem Bestrahlungstunnel 1 vorhanden.
Die Zuluft 14 erzwingt zumindest einen Teil der Luftkonvektion 1 1 im Bestrahlungstunnel 1 , so dass ein ständiger Luftaustausch an den Kühlkörpern 5-7 gegeben ist. Die Kühlkörper 5-7 nehmen somit ständig Wärmeenergie von der an ihnen entlang strömenden Innenraumluft auf und geben diese an die Kühlflüssigkeit 9 ab. Somit wird dem Innenraum des Bestrahlungstunnels 1 im Arbeitsbetrieb kontinuierlich Wärmeenergie entzogen.
Der Volumenstrom der Zuluft 14 ist mindestens so groß wie der Volumenstrom der Abluft 16, um ein Ansaugen von Umgebungsluft durch den Behältereingang 17 und/oder Behälterausgang 18 des Bestrahlungstunnels 1 zu vermeiden.
Vorzugsweise ist der Volumenstrom der Zuluft 14 geringfügig kleiner als der Volumenstrom der Abluft 16, beispielsweise um höchstens 5%, sodass eine geringe Menge Luft durch den Behältereingang 17 und den Behälterausgang 18 in den Bestrahlungstunnel 1 nachströmt. Ein Eintrag von Staub aus der Umgebungsluft lässt sich dadurch zuverlässig vermeiden und gleichzeitig ein Austritt von Ozon aus dem Bestrahlungstunnel 1. Austretendes Ozon führt zu unangenehmen Gerüchen, auch wenn die Arbeitsplatzgrenzkonzentration noch nicht erreicht wird.
Wie die Fig. 2 ferner verdeutlicht, mündet der Lüftungskanal 12 vorzugsweise unterhalb des Transportmittels 3 in den Bestrahlungstunnel 1. Somit ist auch im Bereich unterhalb des Transportmittels 3 ein ausreichender Luftaustausch für die Vermeidung von Wärmestaus gegeben. Auch mittels der Transportbewegung der Behälter 2 kann die Luftkonvektion 1 1 im Bestrahlungstunnel 1 in einem nennenswerten Ausmaß erzwungen werden. Dies ist besonders vorteilhaft, da sich die ersten und zweiten Kühlkörper 5, 6 bis in die Bestrahlungsbereiche 4a bzw. bis in unmittelbarere Nachbarschaft des Transportmittels 3 und der Behälter 2 erstrecken, so dass der Wärmeübergang dort durch die derart erzwungene Luftkonvektion 1 1 verbessert werden kann.
In den Fig. 1 und 2 sind der Vollständigkeit halber ferner am Behältereingang 17 und am Behälterausgang 18 angeschlossene Sichtschutzschleusen 19 zur Abschirmung der von den Lampen 4 abgestrahlte UV-Strahlung dargestellt. In den Sichtschutzschleusen 19 ändert sich die Transportrichtung der Behälter 2 vorzugsweise derart, dass die UV-Strahlung nicht auf direktem Wege von den Lampen 4 nach außen dringen kann. Zu diesem Zweck können in den Sichtschutzschleusen 19 Strahlfallen 20 in Form absorbierender Lamellen oder dergleichen angeordnet sein. Die Sichtschutzschleusen 19 dienen dem Arbeitsschutz und insbesondere der Vermeidung unzulässiger Bestrahlungsstärken der UV-Strahlung außerhalb des Bestrahlungstunnels 1 .
Eine Kombination der beschriebenen Innenraumkühlung mit den Sichtschutzschleusen 19 ist auch deshalb besonders vorteilhaft, da für die Sichtschutzschleusen 19 benötigte Aufstellungsfläche durch die kompakte Anordnung der Lampen 4 und der flüssigkeitsgekühlten Kühlkörper 5-7 bereitgestellt werden kann.
Somit eignet sich der Bestrahlungstunnel 1 auch für einen verbesserten Arbeitsschutz hinsichtlich der zulässigen Immission von UV-Strahlung.
Wie die Fig. 2 ferner erkennen lässt, werden die Behälter 2 vorzugsweise in einem lichten Abstand 21 zueinander transportiert, der wenigstens doppelt so groß ist wie die größte Abmessung 22 der Behälter 2 in Transportrichtung 3a. Dadurch entstehen zwischen den Behältern 2 ausreichend große Lücken für schräg einfallende UV-Strahlung zur Bestrahlung der Behälter 2 in Seitenwandbereichen, die näherungsweise in Transportrichtung 3a oder entgegengesetzt dazu ausgerichtet sind. Somit ist eine vollumfängliche Härtung UV-reaktiver Druckfarben (Tinten) 2a auch bei feststehender Drehlage der Behälter 2 auf dem Transportmittel 3 möglich.
Im Produktionsbetrieb werden die Behälter 2 kontinuierlich durch den Bestrahlungstunnel 1 gefördert, wobei die Lampen 4 vorzugsweise kontinuierlich, also im Dauerstrich-Verfahren, abstrahlen. Dabei durch die Lücken zwischen den Behältern 2 direkt auf die ersten und zweiten Kühlkörper 5, 6 einfallende UV-Strahlung kann dort je nach dem Absorptionsgrad α bereits weitgehend absorbiert werden, um den Energieeintrag in den Bestrahlungstunnel 1 zu minimieren. Dies gilt ebenso für an den Behältern 2 und/oder an Bauteilen im Bestrahlungstunnel 1 reflektierte Strahlung.
Zusätzlich strömt die Innenraumluft durch insbesondere erzwungene Luftkonvektion 1 1 ständig an den flüssigkeitsgekühlten Kühlkörpern 5-7 entlang und gibt dabei Wärmeenergie an diese ab. Hierbei lassen sich beispielsweise Vorlauftemperatur und Volumenstrom der Kühlflüssigkeit 9 auf bekannt einfache Weise an die aus dem Bestrahlungstunnel 1 abzuführende Abwärme anpassen.
Der Bestrahlungstunnel 1 ist vorzugsweise ein Bestandteil einer Direktdruckmaschine (nicht dargestellt) mit an sich bekannten Druckaggregaten zum Aufdrucken der UV-härtenden Druckfarbe (Tinte) 2a auf die Behälter 2. Die UV-härtende Druckfarbe (Tinte) 2a kann dann unmittelbar anschließend im Bestrahlungstunnel 1 mit Hilfe der Lampen 4 für die weitere Verarbeitung / Handhabung der Behälter 2 vollständig ausgehärtet werden.

Claims

Ansprüche
1. Bestrahlungstunnel (1 ) für Behälter (2), umfassend: ein Transportmittel (3) für die Behälter (2); entlang des Transportmittels (3) angeordnete Lampen (4) zur UV-Bestrahlung der Behälter (2); und eine Kühleinrichtung zur Innenraumkühlung des Bestrahlungstunnels (1 ), dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinrichtung flüssigkeitsgekühlte Kühlkörper (5, 6) umfasst, die sich in Bestrahlungsbereiche (4a) der Lampen (4) erstrecken.
2. Bestrahlungstunnel nach Anspruch 1 , wobei die Lampen (4) beidseitig des Transportmittels (3) angeordnet sind und die Kühlkörper (5, 6), quer zur Transportrichtung (3a) gesehen, wenigstens zwischen den Lampen (4), insbesondere die Lampen (4) einrahmend, ausgebildet sind.
3. Bestrahlungstunnel nach Anspruch 1 oder 2, ferner mit wenigstens einem flüssigkeitsge- kühlten Kühlkörper (7), der über dem Transportmittel (3) ausgebildet sind.
4. Bestrahlungstunnel nach einem der vorigen Ansprüche, wobei die flüssigkeitsgekühlten Kühlkörper (5-7) Hohlplatten (8) aus Metall, insbesondere aus einer Aluminiumlegierung, umfassen.
5. Bestrahlungstunnel nach wenigstens einem der vorigen Ansprüche, wobei die flüssigkeitsgekühlten Kühlkörper (5-7) UV-Licht absorbierend beschichtet und/oder eloxiert sind, insbesondere mit einem mittleren Absorptionsgrad α von wenigstens 0.5 in einem Spektralbereich von 200 bis 450 nm.
6. Bestrahlungstunnel nach wenigstens einem der vorigen Ansprüche, ferner mit wenigstens einem Lüftungskanal (12) zum Einblasen von Zuluft (14).
7. Bestrahlungstunnel nach Anspruch 5, wobei das Transportmittel (3) ein Förderband für den stehenden Transport der Behälter (2) ist und der Lüftungskanal (12) unterhalb des Förderbands in den Bestrahlungstunnel (1 ) mündet.
8. Bestrahlungstunnel nach Anspruch 5 oder 7, ferner mit einem den Lüftungskanal (12) versorgenden Gebläse (13) und mit einer Absaugung (15) für Abluft (16) aus dem Bestrahlungstunnel (1 ), wobei das Gebläse (13) wenigstens zum vollständigen Ersatz der abgesaugten Abluft (16) ausgebildet ist.
9. Bestrahlungstunnel nach wenigstens einem der vorigen Ansprüche, wobei die Lampen (4) separat gekühlte UV-Lampen zur Aushärtung UV-härtender Druckfarben (2a) auf den Behältern (2) sind.
10. Direktdruckmaschine für Behälter (2), mit Druckaggregaten zum Aufdrucken von UV-härtender Druckfarben (2a) auf die Behälter (2) und mit einem stromabwärts der Druckaggregate zur UV-Aushärtung der Druckfarben (2a) angeordneten Bestrahlungstunnel (1 ) nach wenigstens einem der vorigen Ansprüche.
1 1 . Verfahren zur Bestrahlung von Behältern (2) im Bestrahlungstunnel (1 ) nach wenigstens einem der vorigen Ansprüche, wobei auf den Behältern (2) vorhandene UV-härtende Druckfarbe (2a) in den Bestrahlungsbereichen (4a) der Lampen (4) ausgehärtet wird.
12. Verfahren nach Anspruch 1 1 , wobei die Behälter (2) in konstanter Drehlage durch den Bestrahlungstunnel (1 ) transportiert werden und die Lampen (4) die Behälter (2) dabei beidseitig und insbesondere vollumfänglich bestrahlen.
13. Verfahren nach Anspruch 1 1 oder 12, wobei die Behälter (2) mit einem lichten Abstand (21 ) zueinander transportiert werden, der mindestens doppelt so groß ist wie die größte Abmessung (22) der Behälter (2) in Transportrichtung (3a).
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 1 bis 13, wobei Luft im Bestrahlungstunnel (1 ) infolge insbesondere erzwungener Luftkonvektion (1 1 ) an den Kühlkörpern (5-7) entlang streicht und dabei Wärmeenergie an eine die Kühlkörper (5-7) durchströmende Kühlflüssigkeit (9) abgibt.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 1 bis 14, wobei die flüssigkeitsgekühlten Kühlkörper (5, 6) von den Lampen (4) direkt einfallende UV-Strahlung absorbieren.
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