DISPOSITIVO Y PROCEDIMIENTO PARA EL CURADO MEDIANTE RADIACION DE ALTA ENERGIA EN ATMOSFERA DE GAS INERTE.

Dispositivo 1 para la realización de un curado de revestimientos sobre un sustrato S en atmósfera de gases inertes,

que contiene

- recubrimientos laterales 2, 3, 4 y 5,

- recubrimientos superiores e inferiores 6 y 7, en donde 2, 3, 4, 5, 6 y 7 encierran conjuntamente un espacio interior,

- una o múltiples paredes divisorias 8 que subdividen el interior, en donde las paredes divisorias 8 se unen con el recubrimiento inferior 7 y mantienen una distancia d1 con respecto al recubrimiento superior 6,

- una o múltiples paredes divisorias 9 que subdividen el interior, en donde las paredes divisorias 9 se unen con el recubrimiento superior 6 y mantienen una distancia d2 con respecto al recubrimiento inferior 7,

- en donde 8 y 9 conforman con la respectiva pared divisoria adyacente 9 u 8 y, eventualmente, con los recubrimientos laterales 2 o 3, un espacio interior subdividido (compartimento),

- al menos, una fuente de radiación 10 dentro del interior y/o que penetra en el interior,

- al menos, un dispositivo de suministro de gas 11, con el cual se puede conducir un gas o una mezcla de gases hacia el interior o puede formarse allí,

- al menos, un dispositivo de transporte 12 para el sustrato S,

- entrada 13 y

- salida 14,

en donde

- las paredes divisorias 8 se encuentran esencialmente perpendiculares sobre el recubrimiento inferior 7,

- las paredes divisorias 9 se encuentran esencialmente perpendiculares sobre el recubrimiento superior 6,

- las distancias d1 y d2, así como el ancho b del dispositivo 1 están seleccionados de modo tal que sean mayores que las dimensiones del sustrato S a lo largo de la dirección de avance del dispositivo de transporte 12 y

- mediante los dispositivos 2, 3, 8 y 9 se forman, al menos, 4 compartimentos

Dispositivo y procedimiento para el curado mediante radiación de alta energía en atmósfera de gas inerte.

La presente invención comprende un dispositivo y un procedimiento para la obtención de materiales moldeables y revestimientos sobre sustratos a través del curado de materiales curables mediante radiación en atmósfera de gases inertes por exposición a radiación de alta energía.

En el caso del curado mediante radiación de compuestos polimerizables por radicales, por ejemplo, compuestos de (met)acrilato o compuestos de éter de vinilo, puede presentarse una fuerte inhibición de la polimerización o curado por oxígeno. Dicha inhibición provoca un curado incompleto en la superficie y, de ese modo, por ejemplo, revestimientos viscosos.

Este efecto inhibidor del oxígeno puede ser reducido utilizando cantidades elevadas de fotoiniciadores, y utilizando, asimismo, coiniciadores, por ejemplo, aminas, radiación UV rica en energía de dosis elevada, por ejemplo, con lámparas de vapor de mercurio a alta presión o agregando ceras que formen barreras.

También se conoce la realización de curado mediante radiación en un gas inerte, por ejemplo, por la memoria EP-A- -540884, de Joachim Jung, RadTech Europe 99, Berlín 08 al 10 de noviembre de 1999 (UV-Applications in Europe Yesterday- Today - Tomorrow).

Los materiales curables mediante radiación pueden contener tanto disolventes volátiles, por ejemplo, agua, o también ser procesados en ausencia de dichos disolventes. El procedimiento de curado mediante radiación es adecuado para barnices de aplicaciones industriales o también en pequeñas o medianas empresas artesanales o en el ámbito del hogar. Hasta ahora, la realización costosa del procedimiento y los dispositivos requeridos para ello, especialmente, las lámparas UV, impidieron una aplicación del curado mediante radiación en ámbitos no industriales.

La memoria WO 01/39897 describe un procedimiento para el curado mediante radiación en atmósfera de gases inertes, más pesados que el aire, preferentemente, dióxido de carbono. Un modo de ejecución preferido para el curado, descrito en ella, se lleva a cabo en un recipiente de inmersión.

Existe una demanda de mejora del procedimiento publicado para reducir aún más la pérdida de gases inertes y la contaminación por oxígeno atmosférico, que se presentan, por ejemplo, en el calentamiento de la atmósfera de gas inerte, originado, por ejemplo, por el calor residual. Se desea alcanzar una mayor independencia de las fuentes de calor en la cámara de radiación y, de ese modo, también una mayor libertad en la selección del tipo, el posicionamiento y la cantidad de posibilidades de radiación.

En RadTech Conference Proceedings, del 3 al 5 de noviembre de 2003, Berlín, Alemania, Dr. E-rich Beck, BASF AG, Germany; "UV-Curing under Carbon Dioxide", páginas 855 - 863; volumen II, ISBN 3-87870-152-7, se describen procedimientos y un dispositivo para el curado mediante radiación en CO₂, que permite un procedimiento continuo para el curado en gas inerte. La desventaja consiste en que el consumo de gas inerte aún es relativamente elevado.

El objeto de la presente invención es presentar un dispositivo con el cual se pueda realizar el curado mediante radiación y se pueda mantener lo más bajo posible el consumo de gas inerte.

El objeto se logra a través de un dispositivo 1 para la realización de un curado de revestimientos sobre un sustrato S en atmósfera de gases inertes, que contiene

- recubrimientos laterales 2, 3, 4 y 5,

- recubrimientos superiores e inferiores 6 y 7, en donde 2, 3, 4, 5, 6 y 7 encierran conjuntamente un espacio interior,

- una o múltiples paredes divisorias 8 que subdividen el interior, en donde las paredes divisorias 8 se unen con el recubrimiento inferior 7 y mantienen una distancia d1 con respecto al recubrimiento superior 6,

- una o múltiples paredes divisorias 9 que subdividen el interior, en donde las paredes divisorias 9 se unen con el recubrimiento superior 6 y mantienen una distancia d2 con respecto al recubrimiento inferior 7,

- en donde 8 y 9 conforman con la respectiva pared divisoria adyacente 9 u 8 y, eventualmente, con los recubrimientos laterales 2 o 3, un espacio interior subdividido (compartimento),

- al menos, una fuente de radiación 10 dentro del interior y/o que penetra en el interior,

- al menos, un dispositivo de suministro de gas 11, con el cual se puede conducir un gas o una mezcla de gases hacia el interior o puede formarse allí,

- al menos, un dispositivo de transporte 12 para el sustrato S,

- entrada 13 y

- salida 14,

en donde

- las paredes divisorias 8 se encuentran esencialmente perpendiculares sobre el recubrimiento inferior 7,

- las paredes divisorias 9 se encuentran esencialmente perpendiculares sobre el recubrimiento superior 6,

- las distancias d1 y d2 así como el ancho b del dispositivo 1 están seleccionados de modo tal que sean mayores que las dimensiones del sustrato S a lo largo de la dirección de avance del dispositivo de transporte 12 y

- mediante los dispositivos 2, 3, 8 y 9 se forman, al menos, 4 compartimentos.

En el dispositivo acorde a la invención pueden utilizarse tanto gases inertes más pesados que el aire como así también aquellos que son más ligeros que el aire.

El peso molar de un gas inerte más pesado que el aire es por ello superior a 28,8 g/mol (corresponde al peso molar de una mezcla de gases de 20% de oxígeno y 80% de nitrógeno N₂), preferentemente, mayor a 30 g/mol, de modo especialmente preferido, mayor a 32 g/mol, especialmente, mayor a 35 g/mol. Se pueden utilizar, por ejemplo, gases nobles como argón, hidrocarburos e hidrocarburos halogenados. Se prefiere, especialmente, el dióxido de carbono.

El suministro de dióxido de carbono puede llevarse a cabo desde recipientes a presión, gases de combustión filtrados, por ejemplo, de gas natural o dióxido de carbono o, preferentemente, como hielo seco. Se considera ventajoso el suministro de hielo seco, especialmente, para aplicaciones en el ámbito no industrial o de las pequeñas industrias, dado que el hielo seco sólido, como sustancia sólida, puede ser transportado y almacenado en recipientes simples con aislamiento con espumas. El hielo seco puede ser utilizado como tal, en las temperaturas habituales de uso se encuentra en estado gaseoso. Otra ventaja de la utilización de hielo seco es la acción refrigerante que puede ser utilizada para la condensación y eliminación de componentes volátiles de barnices, como disolventes o agua (ver más adelante).

Los gases inertes más ligeros que el aires son aquellos con un peso molar inferior a 28,8 g/mol, preferentemente, de no más de 28,5 g/mol, de modo especialmente preferido, de no más de 28,1 g/mol. Ejemplos de ello son el nitrógeno molecular, helio, neón, monóxido de carbono, vapor de agua, metano o mezclas de aire y nitrógeno (el denominado aire pobre), son preferidos el nitrógeno, vapor de agua y mezclas de nitrógeno y aire, de modo espacialmente preferidos, nitrógeno y mezclas de nitrógeno y aire, sobre todo, nitrógeno.

El suministro de gases inertes más ligeros que el aire puede realizarse, preferentemente, a partir de recipientes a presión o a partir de gases de escape empobrecidos en oxígeno, por ejemplo, de oxidaciones o gases de escape de coquerías o por extracción de oxígeno de mezclas de gas, por ejemplo, aire o gases de combustión, a través de membranas.

Los términos "gas inerte" y "gas protector" se utilizan como sinónimos en la presente memoria y hacen referencia a aquellos compuestos que, sometidos a una radiación de alta energía, no reaccionan de manera considerable con los materiales de revestimiento y no influyen negativamente en su curado respecto de la velocidad y/o calidad. Por ello se entiende, especialmente, un porcentaje reducido de oxígeno (ver más adelante). Aquí "que no reacciona de manera considerable" significa que en el proceso de exposición a la radiación de alta energía los gases reaccionan con menos de 5% en mol por hora, preferentemente, con menos de 2% en mol por hora y, de modo especialmente preferido, con menos de 1% en mol por hora con los materiales de revestimiento o con otras sustancias presentes en el dispositivo.

El gas inerte, o la mezcla de gases inerte, se introducen en el recipiente y se elimina el aire.

El dispositivo contiene ahora una atmósfera de gas inerte en la cual se puede introducir el sustrato revestido con el material curable...

1. Dispositivo 1 para la realización de un curado de revestimientos sobre un sustrato S en atmósfera de gases inertes, que contiene

- recubrimientos laterales 2, 3, 4 y 5,

- recubrimientos superiores e inferiores 6 y 7, en donde 2, 3, 4, 5, 6 y 7 encierran conjuntamente un espacio interior,

- una o múltiples paredes divisorias 8 que subdividen el interior, en donde las paredes divisorias 8 se unen con el recubrimiento inferior 7 y mantienen una distancia d1 con respecto al recubrimiento superior 6,

- una o múltiples paredes divisorias 9 que subdividen el interior, en donde las paredes divisorias 9 se unen con el recubrimiento superior 6 y mantienen una distancia d2 con respecto al recubrimiento inferior 7,

- en donde 8 y 9 conforman con la respectiva pared divisoria adyacente 9 u 8 y, eventualmente, con los recubrimientos laterales 2 o 3, un espacio interior subdividido (compartimento),

- al menos, una fuente de radiación 10 dentro del interior y/o que penetra en el interior,

- al menos, un dispositivo de suministro de gas 11, con el cual se puede conducir un gas o una mezcla de gases hacia el interior o puede formarse allí,

- al menos, un dispositivo de transporte 12 para el sustrato S,

- entrada 13 y

- salida 14,

en donde

- las paredes divisorias 8 se encuentran esencialmente perpendiculares sobre el recubrimiento inferior 7,

- las paredes divisorias 9 se encuentran esencialmente perpendiculares sobre el recubrimiento superior 6,

- las distancias d1 y d2, así como el ancho b del dispositivo 1 están seleccionados de modo tal que sean mayores que las dimensiones del sustrato S a lo largo de la dirección de avance del dispositivo de transporte 12 y

- mediante los dispositivos 2, 3, 8 y 9 se forman, al menos, 4 compartimentos.

2. Dispositivo acorde a la reivindicación 1, caracterizado porque la superficie de corte transversal a través de la cual es transportado el sustrato por los compartimentos individuales en el dispositivo, es de, al menos, tres veces la superficie de corte transversal proyectada del sustrato en dirección de avance.

3. Dispositivo acorde a la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque la cantidad de compartimentos es de 4 a 15.

4. Dispositivo acorde a la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque la cantidad de compartimentos es de 6 a 8.

5. Dispositivo acorde a una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la atmósfera inerte consiste predominantemente de nitrógeno y/o óxidos de carbono.

6. Dispositivo acorde a una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la atmósfera inerte presenta un porcentaje de oxígeno inferior a 3% en volumen.

7. Dispositivo acorde a una de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque la altura h de un compartimento tiene, al menos, el doble de tamaño que la mayor de las distancias d1 o d2.

8. Dispositivo acorde a una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las paredes divisorias 8 o 9 no se desvían más de 30º de la perpendicular respecto de los recubrimientos 7 o 6.

9. Dispositivo acorde a una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las superficies de corte transversal, como definidas en la reivindicación 2, no son más que 6 veces mayores que la superficie de corte transversal proyectada del sustrato S en la dirección de avance.

10. Dispositivo acorde a una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la fuente de radiación 10 comprende una longitud de onda ? UV de 200 a 760 nm.

11. Dispositivo acorde a una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la fuente de radiación 10 comprende una longitud de onda ? en infrarrojo cercano NIR y/o IR de 760 a 25 µm.

12. Dispositivo acorde a una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el suministro de gas se lleva a cabo a través del dispositivo de suministro de gas 11 con una corriente baja.

13. Dispositivo acorde a una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la entrada 13 está configurada a lo largo de, al menos, una longitud f1 que es 0 a 10 veces el parámetro d1 o d2, según cuál sea el parámetro mayor.

14. Dispositivo acorde a una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la salida 14 está configurada a lo largo de, al menos, una longitud f2 que es 0 a 10 veces el parámetro d1 o d2, según cuál sea el parámetro mayor.

15. Dispositivo acorde a una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la entrada 13 y/o la salida 14 están cerradas con elementos adecuados contra salidas de gas.

16. Dispositivo acorde a una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el gas inerte es más pesado que el aire y es conducido a través de un dispositivo de alimentación de gas 11 en el tercio inferior del dispositivo 1 en relación a su altura h.

17. Dispositivo acorde a la reivindicación 16, caracterizado porque el gas inerte es dosificado mediante un dispositivo de suministro de gas 11 a una temperatura inferior a la temperatura de la atmósfera de gas inerte.

18. Dispositivo acorde a la reivindicación 16 o 17, caracterizado porque la entrada 13 y/o la salida 14 del dispositivo están dispuestas en la mitad superior del dispositivo, en relación a la altura h del dispositivo.

19. Dispositivo acorde a una de las reivindicaciones 1 a 15, caracterizado porque el gas inerte es más ligero que el aire y el gas inerte es conducido a través de un dispositivo de alimentación de gas 11 en el tercio superior del dispositivo 1 en relación a su altura h.

20. Dispositivo acorde a la reivindicación 19, caracterizado porque el gas inerte es dosificado mediante un dispositivo de suministro de gas 11 a una temperatura superior a la temperatura de la atmósfera de gas inerte.

21. Dispositivo acorde a la reivindicación 19 o 20, caracterizado porque la entrada 13 y/o la salida 14 del dispositivo están dispuestas en la mitad superior del dispositivo, en relación a la altura h del dispositivo.

22. Dispositivo acorde a una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los recubrimientos laterales 2, 3, 4 y/o 5 así como los recubrimientos superior e inferior 6 y/o 7 están realizados de modo termostatizado o aislado.

23. Procedimiento para la realización de un curado de revestimientos sobre un sustrato S en atmósfera de gases inertes, caracterizado porque el curado se lleva a cabo en un dispositivo acorde a una de las reivindicaciones anteriores.

24. Procedimiento acorde a la reivindicación 23, caracterizado porque la temperatura en el dispositivo asciende a, al menos parcialmente, 50ºC o más.

25. Utilización de un dispositivo acorde a una de las reivindicaciones 1 a 22 para la realización de un curado de materiales de revestimiento sobre un sustrato S.