CN1489721A - 对涂覆在板状载体上的一上色层、尤其是色剂粉进行加热和固定的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种对涂覆在一板状载体上的一上色层、尤其是一种色剂粉进行加热和固定的方法，其中，涂覆在载体带有涂层的上侧的上色层通过受热而固定在该载体上，所述色剂上色层可由此良好附着地固定在厚壁载体上，即，将红外线和/或一束热空气流和/或微波射线加载到所述板状载体的带有涂层的上侧和/或不带涂层的下侧上，并且采用一个具有高单位面积重量的载体，该载体让射向其不带涂层的下侧的一部分射流通过，与此同时却将另一部分射流吸收掉。
Description
本发明涉及一种对涂覆在板状载体上的一上色层、尤其是色剂粉进行加热和固定的方法，其中，涂覆在载体带有涂层的上侧的上色层通过受热而固定在该载体上。本发明还涉及一种实施该方法的装置。
在德国专利DE 198 57 044 A1中公开了利用红外线来加热和固化一种涂覆在纸张或板状载体上的上色层。其中，短波红外线有一个典型的辐射温度值2000至2500K。所用纸张则有一个低的一般小于100g/m2的单位面积重量。
欧洲专利EP 0 989 473 A2公开了另一种用于固定色剂的方法，其中，利用一个感应加热的辊子来将色剂粉固定在纸张上。
在这种公知的方法中，薄的复印纸可相对较快地被加热，因为它一般也有一个小于100g/m2的单位面积重量。厚壁的板状材料如玻璃板或陶瓷板、塑料板等等按照这种方法则不会那么快地被加热，因为它们通常有一个明显更高的单位面积重量并因此有一个明显更高的热容量。
本发明要解决的技术问题在于提供一种方法和装置，利用它们可更快和更有效地将色剂粉、尤其是陶瓷的和热固性的色剂粉更好地附着固定在具有高的单位面积重量的板状材料上。
上述技术问题按照本发明通过这样一种方法来解决，其特征在于，将红外线和/或一束热空气流和/或微波射线加载到所述板状载体的带有涂层的上侧和/或不带涂层的下侧上，并且采用一个具有高单位面积重量的载体，该载体让射向其不带涂层的下侧的一部分射流通过，与此同时却将另一部分射流吸收掉。
所述热量输入按照需要既可以通过载体带有涂层的上侧也可以通过其不带涂层的下侧来进行，同时还可相应在红外线和热空气流以及微波射线这三种加热射流中进行不同选择。所述载体在让一部分射流通过的同时又吸收掉一部分加热射流。所述射向载体背侧的加热射流一方面通过其部分被吸收实现了对载体材料的均匀加热，另一方面使得在上色层和载体之间的分界面处的色剂粉吸收了更多的热量，从而导致色剂粉更好地熔融并因此更好地附着在载体上。所述热量输入还在很大程度上独立于色剂的涂覆度及色剂的种类。这在往不同的载体材料上涂覆不同的色剂粉(如热塑性的、热固性的或陶瓷的色剂粉)时特别有利。所述板状载体的单位面积重量大于100g/m2，尤其大于1000g/m2。
按照一种有利的改进设计，采用一种透明的材料如玻璃、玻璃陶瓷或塑料作为载体。该载体在波长为0.8至5μm的频谱范围内有一个大于20％，优选大于50％的透射率。厚度在3至8mm之间的材料和相对光滑的、难于润湿的表面特别适合于采用一种陶瓷或热固性色剂粉作为上色层的情况(下)。
所述色剂粉在这种载体上的固定在下述情况下可得以进一步的改善，即，所述载体的带有涂层的上侧和/或不带涂层的下侧被一种热空气流加载，当载体具有一个小的传输系数时，该热空气流则优选聚束射向上色层；或者所述载体在其带有涂层的上侧和/或不带涂层的下侧被微波射线照射，该微波的频率基本上和载体的分子结构的谐振频率(微波耦合频率)一致。
借助一个用于实施本发明方法的装置可将所述色剂粉固定在不运动的或连续运动的载体上，此时，一方面规定，所述带有上色层的载体被安设在一个腔室中，该腔室在所述载体的带有涂层的上侧和/或不带涂层的下侧具有一些发射装置，以有选择地对载体进行加载；而另一方面则可以这样进行，即，使所述载体可运动穿过一个连续直通式腔室，该腔室在所述载体的带有涂层的上侧和/或不带涂层的下侧具有一些发射装置，以有选择地对载体进行加载。
一个简单地在两侧带有红外线辐射器的装置经改进后具有如下特征，所述发射装置在载体的带有涂层的上侧和/或不带涂层的下侧按照统一的标准间距设置，其中，上下两侧的发射装置相互间则错移半个标准间距，以及在该载体的两侧设置多个红外线辐射器作为发射装置，并且所述红外线辐射器在其与载体相背的一侧被一些半圆形的分反射器包绕。
所述红外线辐射器在静止载体的整个上色层上延伸或者它们构成一个连续区段，该连续区段的长度结合载体的速度保证有一个足够的加热和固定时间。所述分反射器将射线聚束到所述上色层上同时还将由载体反射的射线重新反射到载体上。在此，所述与载体的带有涂层的上侧相配置的各个分反射器可统一成一个反射器单元。
如果所述载体在一个滚动轨上从所述各红外线辐射器旁经过，则所述装置可有利地设计为，使所述与载体的不带涂层的下侧相配置的各个分反射器分别设置在一条滚动轨的两个传输辊之间。
如果所述涂覆在载体上的色剂粉附加地还受到热空气流的作用，则规定，所述反射器单元的各个分反射器具有一些空气透孔并封闭一些输入腔室，借助一个热空气流风扇并通过一些输入管道可将热空气输入这些输入腔室中，并且在所述反射器单元的各个分反射器之间限定出一些带有排气孔的排气腔室，这些排气腔室通过一些排气管道与所述热空气风扇相连接。
所述带有涂层的载体还可附加地安设在一个微波腔室中或运动经过这么一个微波腔室，并承受一种工业辐射频率为2.54GHz的微波辐射。微波辐射可以在用红外线照射之前或之后进行或者一同进行。承受微波辐射的前提是，所述微波频率基本上与载体的分子结构的谐振频率(微波耦合频率)一致。这尤其在用高石英混合晶体变体(HQMK)形式的铝硅酸盐玻璃陶瓷作为载体材料时就是这样的情况。
对所述载体的带有涂层的上侧的加热也可仅仅用一束定向或聚束的热空气流来进行。视具体的载体材料，也可仅仅用微波射线对所述载体不带涂层的下侧进行照射。
下面借助附图所示实施方式对本发明予以详细说明，附图中：
图1为一个连续通过装置的断面图，该连续通过装置具有一个连续直通式腔室和设置在两侧的红外线辐射器；
图2示出图1所示连续通过装置具有一个附加的用一束热空气流对载体上侧进行加热的加热装置；
图3示出一个对载体带有涂层的上侧进行热空气流加热的装置；
图4示出一个具有一微波腔室的装置。
在图1所示连续通过装置中采用本发明的方法。此时，所述连续通行的载体1的带有涂层的上侧1.1和不带涂层的下侧1.2的背面受到红外线照射，发出红外线的那些红外线辐射器3设置在载体1的两侧。各个相邻红外线辐射器3间的间距都相同，但分别设置在载体1上侧1.1和下侧1.2上的红外线辐射器3相互间却有半个间距的错移。在此，所述载体1由一些传送辊2来传输。该传输速度和这个“连续直通式腔室”的长度相调谐，以确保有足够的热辐射时间和固定时间。所述红外线辐射器3分别设置在一些半圆形的分反射器4.1及4.2中，由此将红外线射线聚束到载体1上，同时还将从载体1反射回来的射线重新反射回到载体1上。那些设置在载体1带有涂层的上侧1.1上方的分反射器4.1相互一体地连接成一个反射器单元4，而在载体1的不带涂层的下侧1.2设置的各个分反射器4.2却始终分别设置在两个传输辊2之间。
所述红外线辐射器3例如设计为红外灯、卤素灯、石英灯或碳素灯(Carbonstrahler)，它们的辐射最大值在0.8μm和5μm之间且它们的辐射温度值在1000K和3750K之间。所述载体的厚度可在3mm和8mm之间选择。对于短波红外线而言，透射率大于20％优选大于50％的玻璃或玻璃材料特别适合作为载体材料。也可采用其他一些具有同等效果的对于红外线具有足够大透射率的材料。
在另一个优选的实施方式中，所述红外线辐射器被设计为陶瓷辐射器。它的辐射最大值在3.5μm和4μm之间且它们的辐射温度值在500和600℃之间。
在图2所示的实施方式中，所述具有传输辊2、红外线辐射器3和分反射器4.1及4.2的连续通过装置实际上有相同的设计结构。但为了对涂覆在载体1上侧1.1的色剂粉进行加热和固定，还附加地将热空气流导引到载体1的上色层上方。该热空气流借助一个热空气风扇6在一个管道系统5中保持循环流动。所述反射器单元4的各个分反射器4.1封闭各热空气输入腔室11。所述热空气流通过一些输入管5.1被输入这些输入腔室11中。热空气流通过分反射器4.1上的空气通孔7从输入腔室11中流出并辅助地对上色层进行加热。所述反射器单元4在各分反射器4.1之间具有排气孔8，通过这些排气孔8热空气流被抽吸到排气腔室12中。抽吸出的空气通过过滤器9后被导引到排气腔室12中，抽吸出的空气中所含有的杂质污物则被过滤器9截留。该去除杂质污物同时被冷却的空气通过排气管道5.2重新流回热空气风扇6，在那里被加热和加压后重新输送到循环回路5中。用附加的热空气流对上色层加热在加热时间及进而色剂粉固定方面取得了改善。该热空气风扇6可设计为离心送风机，它沿轴向从排气管道5.2中吸入空气并对其加热后再沿径向将空气输送到所述输入管道5.1中。
如已提及的那样，所述方法也可以在一个设计为容纳腔室的没有传输辊的装置中进行。此时，所述各分反射器4.2也一体连接成一个反射器单元。所述载体1则被带入该容纳腔室中承受预定时间的红外线照射和/或热空气流加热和/或微波照射。按照需要也可选择热空气和/或微波照射的组合，此时需对载体1的材料、厚度和透射系数予以考虑。
在图3所示装置的实施方式中，用一束定向聚束的热空气流10对载体1带有涂层的上侧1.1进行加热。在此，所述载体1经传输辊2传输从该固定的热空气风扇6一旁经过。该热空气风扇安设在一个壳体15内。所述由热空气风扇6产生的空气流还被一个加热器13加热并通过一个导引元件14有针对性地输送到一个流出孔16。所述导引元件14和壳体15构成了一个用于空气流10的流出通道17和一个流入通道18。
在图4中示出了一个微波腔室24，所述载体1通过封闭机构25可置入其中和从中取出。在对载体不带涂层的下侧1.2照射的同时，该封闭机构25保持关闭。所述微波腔室对外保持屏蔽，这样微波射线就只会出现在腔室内。一些传输辊2起到将载体1输送到微波腔室24中和从中输出的作用。在各传输辊2之间设有微波速调管23，这些微波速调管借助一个高温计26来调节。高温计、尤其是那些在波长为5.5μm或者波长介于7.5至8.2μm之间的光谱范围内敏感的高温计特别适合于监控玻璃或玻璃陶瓷的表面温度。基于用高石英混合晶体变体(HQMK)形式的铝硅酸盐玻璃陶瓷制作的载体材料对微波射线有较为良好的耦合，温度监控在此特别重要，以阻止色剂材料及载体材料被过度加热。
高温计另外还有这样的优点，即，它相对于微波辐射较不敏感。
Claims (23)
1.一种对涂覆在一板状载体上的一上色层、尤其是一种色剂粉进行加热和固定的方法，其中，涂覆在载体带有涂层的上侧的上色层通过受热而固定在该载体上，其特征在于，将红外线和/或一束热空气流和/或微波射线加载到所述板状载体(1)的带有涂层的上侧(1.1)和/或不带涂层的下侧(1.2)上，并且采用一个具有高单位面积重量的载体，该载体让射向其不带涂层的下侧的一部分射流通过，与此同时却将另一部分射流吸收掉。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述板状载体(1)的单位面积重量大于100g/m2，尤其大于1000g/m2。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，采用一种透明的材料如玻璃、玻璃陶瓷或塑料作为载体(1)，所述材料对于波长为0.8至5μm的光谱范围内的射线具有一个大于20％，优选大于50％的透射率，并具有一个波长大约从3.2至3.8μm的吸收辐射谱。
4.如上述任一项权利要求所述的方法，其特征在于，采用一种陶瓷或热固性色剂作为上色层。
5.如上述任一项权利要求所述的方法，其特征在于，所述载体(1)的带有涂层的上侧(1.1)和/或不带涂层的下侧(1.2)被一种热空气流(10)加载，当载体(1)具有一个小的传输系数时，该热空气流优选聚束射向上色层。
6.如上述任一项权利要求所述的方法，其特征在于，采用一种透射系数大于20％，优选大于50％的载体(1)。
7.如上述任一项权利要求所述的方法，其特征在于，所述载体(1)在其带有涂层的上侧(1.1)和/或不带涂层的下侧(1.2)被微波射线照射，该微波的频率基本上和载体(1)的分子结构的谐振频率(微波耦合频率)一致。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，采用一种由高石英混合晶体变体(HQMK)形式的铝硅酸盐制成的载体，该载体承受微波频率为2.54GHz的微波辐射。
9.一种实施如权利要求1至8中任一项所述方法的装置，其特征在于，所述带有上色层的载体(1)被安设在一个腔室中，该腔室在所述载体(1)的带有涂层的上侧(1.1)和/或不带涂层的下侧(1.2)具有一些发射装置，以有选择地对载体(1)实施加载。
10.一种实施如权利要求1至8中任一项所述方法的装置，其特征在于，所述载体(1)可运动穿过一个连续直通式腔室，该腔室在所述载体的带有涂层的上侧(1.1)和/或不带涂层的下侧(1.2)具有一些发射装置，以有选择地对载体(1)实施加载。
11.如权利要求9或10所述的装置，其特征在于，所述发射装置在载体(1)的带有涂层的上侧(1.1)和/或不带涂层的下侧(1.2)按照统一的标准间距设置，其中，上(1.1)下(1.2)两侧的发射装置相互间则错移半个标准间距。
12.如权利要求9至11中任一项所述的装置，其特征在于，采用红外线辐射器(3)、热空气风扇(6)和微波发生器作为所述发射装置。
13.如权利要求9至12中任一项所述的装置，其特征在于，在该载体(1)的两侧(1.1和1.2)设置多个红外线辐射器(3)作为发射装置，并且所述红外线辐射器(3)在其与载体(1)相背的一侧被一些分反射器(4.1；4.2)包绕。
14.如权利要求13所述的装置，其特征在于，所述与载体(1)的带有涂层的上侧(1.1)相配置的各个分反射器(4.1)可组合成一个反射器单元(4)。
15.如权利要求13或14所述的装置，其特征在于，所述与载体(1)的不带涂层的下侧(1.2)相配置的各个分反射器(4.2)分别设置在一条滚动轨的两个传输辊(2)之间。
16.如权利要求9至15中任一项所述的装置，其特征在于，所述反射器单元(4)的各个分反射器(4.1)在其上带有一些空气透孔(7)的情况下封闭一些输入腔室(11)，借助一个热空气风扇(6)并通过一些输入管道(5.1)可将热空气输入这些输入腔室(11)中，并且在所述反射器单元(4)的各个分反射器(4.1)之间限定出一些带有排气孔(8)的排气腔室(1 2)，这些排气腔室(12)通过一些排气管道(5.2)与所述热空气风扇(6)相连通。
17.如权利要求9至16中任一项所述的装置，其特征在于，所述由排气腔室(12)中抽吸出的热空气通过过滤器(9)后被重新输送回到所述热空气风扇(6)。
18.如权利要求12至17中任一项所述的装置，其特征在于，所述热空气风扇(6)设计为离心送风机，它抽吸由所述排气管道(5.2)来的热空气并沿径向将其重新输送到所述输入管(5.1)中。
19.如权利要求9至18中任一项所述的装置，其特征在于，所述红外线辐射器(3)设计为卤素灯、石英灯或碳素灯，它们的辐射光谱最大值在0.8μm和5μm波长之间且它们的辐射温度值在1000K至3750K之间。
20.如权利要求9至18中任一项所述的装置，其特征在于，所述红外线辐射器被设计为陶瓷辐射器，它的辐射光谱最大值在3.5μm和4μm波长之间且其辐射温度值在500℃至600℃之间。
21.如权利要求10或11所述的装置，其特征在于，在载体(1)的带有涂层的上侧(1.1)配置有一个带有一热空气风扇(6)和一个加热器(13)的壳体(15)，该壳体(15)带有一个用于热空气流(10)的流出孔(16)，所述载体(1)从该流出孔(16)一旁经过，并且借助一个在所述流出孔(16)区域内与所述壳体(15)相匹配的导引元件(14)构成一个流出通道(17)和一个流入通道(18)。
22.如权利要求10或11所述的装置，其特征在于，所述载体(1)可置入一个对外屏蔽的用一些封闭机构(25)可打开和关闭的微波腔室(24)中，在所述封闭机构(25)保持关闭时，可利用由一些微波速调管(23)发出的微波射线来照射所述载体(1)不带涂层的下侧(1.2)，并且这些微波速调管(23)可借助一个设置在该微波腔室(24)中的高温计(26)来调节。
23.如权利要求22所述的装置，其特征在于，所述微波速调管(23)设置在用于传输载体(1)的各个传输辊(2)之间。
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