CN108698078A - 具有分体的紫外偏转镜的紫外固化装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于对基材施加紫外线的固化装置，包括至少一个辐照源，至少一个包围该辐照源的反光镜元件，至少两个分体的二向色镜元件，所述二向色镜元件与该辐照源对置且透过该辐照源的VIS和IR分量的绝大部分并保持它们远离处理区且同时将该辐照源的紫外分量的绝大部分反射向处理区，至少一个将光照装置中的冷却气流与该处理区分隔开的光学盘形元件，所述固化装置的特征是，所述至少两个分体的二向色镜元件如此布置：它们彼此分开且在主光线的方向上相互错开并且平行于该主光线地位移且因而相对于主光线是不透明的，从而冷却气体可以经产生的开口流出但不会出现紫外线强度损失。

Description

具有分体的紫外偏转镜的紫外固化装置

涂料涂层作为构件表面的保护层并且赋予其具体所期望的外观。表面保护不仅可以是机械性质的，例如表面耐划擦，但也可以是耐化学物的或防止由环境影响如光或湿气引起的老化作用。涂料尤其被用在由下述材料构成的构件中，所述材料的表面已知地既无法承受过高机械载荷，也无法在长期经受环境条件如阳光和湿气时耐老化现象。这样的材料可以是各种不同的塑料或天然材料如木材。以下的说明为了理解而局限于塑料，但并未借此排除其它材料。塑料构件和涂料涂层都只是有条件地耐热的，这在其加工时的加工步骤中需要特别关注以保证不超过临界成型温度。

紫外固化涂料被应用在许多不同领域。在此，固化基本上是指聚合物链的交联。紫外固化涂料通过紫外线引发交联。紫外固化涂料层相对于热引发的或化学自硬化的涂料的优点是，通过光子引发的固化反应以更快速和更加靶向的方式进行，几乎与热引发和化学引发反应情况下的涂料中的扩散过程无关。涂料的固化在固化装置中进行，固化装置由光照装置和各种不同的外围部件如尤其是冷却装置或构件输送装置组成。

对于很多的涂料，为了完全固化而需要一定的最小剂量，最小剂量通过单位面积辐射强度与光照时间的乘积(确切说是强度的时间积分)得到。但是，许多常见的紫外涂料具有关于单位面积强度的非线性固化性能，因为固化率并非仅与光照剂量成比例，而是从一定阈值起随单位面积强度减小而不成比例地递减，因此无法再通过光照时间来补偿。因此值得期待的是获得尽量高的单位面积强度，即每个面积单位的强度，由此使得所需要的光照时间尽量短。

高强度紫外辐照源基于气体放电灯，其除了所期望的紫外线外还发出大量可见光(VIS)和红外光(IR)分量。VIS和IR在涂料固化时有助于明显升温。但在此须避免固化过程中升温超过塑料构件和涂料的玻璃化温度。值得期待的是尽量压制VIS和IR的贡献，但同时要损失尽量少的紫外线。

为此，波长选择镜的使用被证明是有效减小VIS和IR范围内的波长范围即减少热输入的很高效的手段。

在US4644899A1中例如描述了可具备一个或两个半透镜的装置，其通过一次或多次光线偏转来提高到达基材的光线的相对紫外分量。虽然通过所述多重偏转镜组件在固化区内减少了红外线，但就是在多次转向中在工作区域内的紫外线剂量也减少。发明人还发现了，在人们考虑紧凑的总体结构时，因透射红外线而在光照装置中产生热带来散热问题。作为解决之道，提出了空冷的或液冷的散热片，其在紫外光源的主照射方向上布置在半透镜之后。但这种冷却策略一看就有严重的缺点。一方面，此时只造成光照装置的间接冷却而没有冷却反光镜或辐照源。另一方面，冷却装置必须安装在半透镜之后，这不利地影响到装置尺寸以及可能有的在光照装置中的维修工作。

在DE69707539T2中提出了采用分段的紫外偏转镜来将紫外光源的紫外分量与VIS和IR分量分开，以便将紫外光转向至固化区。在此，若干偏转镜部段无间隔地相互紧挨着容放，并且紫外光源以及偏转镜的冷却借助冷却气体流实现，冷却气体流在连续的偏转镜离紫外光源最远的末端被排走。在此情况下，根据所述的冷光反射镜组件包括板状的热折射滤光器，其在空间上相对于固化区屏蔽了光照单元，并借此防止变热气体相对于基材流出。但是，该固化装置带来严重缺点，即，需要一定的装置尺寸以便通过气流实现充分冷却，这样的装置尺寸引起至构件的紫外线光程的延长，这必然伴随着单位面积强度的降低。

因此，从现有技术中表明了对经济可行且高效的固化装置的一些要求，其至今尚无法充分实现。这些要求尤其是：

-应该在固化区中获得尽量高的紫外单位面积强度。

-应该避免不希望有的、由辐射的VIS和IR分量引起的基材热负荷。

-固化装置的实用实施方式应该尽量简单，以便能简单维修和廉价实现。

-固化装置应占据尽量小的几何尺寸且可针对不同基材形状被简单调整。

-固化装置的且尤其是光照装置的冷却应该容易实现，期望有单独冷却基材的选择。

根据本发明，使用一种具有分体的紫外偏转镜的紫外固化装置，其明显缩短从紫外源至基材的光程并且由此不仅使得使用区域内的单位面积强度显著提高，也同时保证该装置的暴露于热下的部件的高效冷却。由此可以获得固化装置的简单设计、用于基材高强度紫外照射的最佳光照条件和由此可实现的光照时间缩短，这迎合了本发明的经济方面。此外，允许该基材单独地通过冷却气体或冷却空气来冷却并且排除了在紫外剂量增大情况下基材承受过高热负荷。

以下，将具体描述本发明且结合附图和表来举例补足：

图1以侧剖视图示意性示出紫外固化装置，其具有用于将紫外光与VIS光和IR光分离开的平面偏转镜8。作为光路的示意性表示，仅简化地示出来自紫外光源的三条光线，在这里，中央的光线应该对应于主光线。

图2以俯视图示意性示出根据图1的固化装置，其具有基本上可以是任意的长度L。在此示出了与偏转镜8的两端相邻的侧反射器18，借此使得处理区内的照明在整个光源长度上更加均匀一致。

图3示意性示出在处理区内，紫外线在辐照装置长度范围内的典型强度分布，在该处理区内有待光照的构件，带有侧反射器元件18的是182，不带的是181。

图4以侧剖视图示意性示出紫外固化装置，其具有若干分段的且相互错开的偏转镜元件，在它们之间，变热的冷却气体可向上流动离开紫外光源。这种布置容许在维持所需要的紫外光源冷却气流的同时缩短紫外光源和构件之间的光程d。

图5以侧剖视图示意性示出紫外固化装置，其具有若干分段的、相互错开的偏转镜，它们相对于主光线以不同的角度布置以在处理区中集中紫外线且更加高效地汇集光源的紫外线。

图6对应于图5，以侧剖视图示出紫外固化装置，其中，构件的布置相对于紫外光源被移位或倾斜，以将构件受到的来自紫外灯的VIS光和IR光的直接辐射减至最少。

图7如图5以侧剖视图示出紫外固化装置，其具有附加的遮光件21，所述遮光件防止基材受到的来自紫外光源直接射线的辐射。

图1示出了紫外固化装置的典型结构。高强宽带紫外辐照源由气体放电灯1和灯反光件2组成，灯反光件汇集朝向远离构件的方向发出的紫外线且将其反射向：涂有紫外固化涂料11的构件10所在的区域。因此，由直接射线和反射射线组成的射线被施加到该区域，该区域以下被称为处理区。在基本直线式光源的情况下，气体放电灯1基本呈管状。然而，它也可以由一个灯组成，或由一系列单个的、基本点状的灯排列成行来组成。

作为紫外辐照源的气体放电灯由高度透射紫外线的气密封闭的管1构成，管具有封在其中的可蒸发的一定量的金属和稀有气体填充。后者通过电激气体放电被激发，借此它被加热且通过热传递导致一定量的金属的蒸发。结果，所形成的金属蒸气也被电激发，此过程中所形成的金属蒸气等离子体根据已知的激发方式发射射线，尤其是紫外光。除了所期望的紫外光发射外，等离子体也发出在电磁光谱的可见(VIS)范围和红外范围(IR)内的射线。在通常由透紫外的石英玻璃构成的气体放电灯灯管中，由金属蒸气等离子体发出的红外线的一部分被吸收且导致管变热。同样，管内的热气传热至管壁。因为石英玻璃管材因其材料性能而具有涉及温度的极限，超出该极限导致管强度损失，管必须被冷却。在技术相关的应用场合，通过进入的气流31(通常是空气)进行冷却，所述气流变热且由此从管中散走能量。通常经由一个或多个入口30利用压力主动调节冷却气体的供应，以便提高流量并进而提高冷却性能。

为了将尽量多的发射的紫外光引入处理区，灯管从一侧用灯反光件2部分包围，灯反光件将紫外线高效反射到对侧进入处理区中。冷却气体31的供应基本上需要在灯反光件侧进行，因为所希望的紫外线应该能在前侧不受阻碍地传播至待光照构件。具体说，气流可通过灯反光件2内的孔被送入，气体经所述孔带有压力地流入到灯管1。变热气体必须能在处理区侧尽量顺利地流走以保证冷却效力。

为了减少灯所发出的入射处理区的射线中的VIS和IR分量，灯反光件2可以带有涂层，涂层良好地反射射线中的紫外分量，但反射很少量VIS和IR分量。这能通过二色薄膜涂层来执行，其一方面高度反射紫外分量，并且透射VIS和IR分量并使它们进入灯反光体主体，它们被下方的反光体材料吸收。灯反光体此时变热，所产生的热必须经IR射线和气流被散走。

来自管状气体放电灯的直接射线，即未经灯反光件到达处理区的射线,未经历VIS分量和/或IR分量的减少。此外，VIS和IR射线的未被灯反光件的涂层透射且未在反光件中被吸收的余量也进入处理区。

可以通过附加的位于光路内的波长选择偏转镜8实现VIS光和IR光的进一步压制。偏转镜8应该尽量好地反射来自光源的射线5中的紫外分量，而尽量弱地反射VIS和IR分量7。在最简单情况下，这样的偏转镜配置为涂覆有二色薄膜滤波涂层的平面镜。该镜一般以镜面法线与紫外光源主光线之间为45°角布置，其中，设有已涂覆紫外可固化涂料11的构件10的处理区位于偏转镜反射的紫外线的光路的下游，相对于紫外光源主光线转动了90°。偏转镜也可以按照非45°的偏转镜法线角度α布置，其中，处理区则被布置为相对于紫外光源的主光线转动角度2α。

大多数VIS和IR射线7通过特定选择的二色滤光涂层被透射。为了避免偏转镜过热(这会因偏转镜基材吸收VIS和IR射线发生，这反过来又会向处理区发射IR射线)，针对偏转镜选择适当的透VIS和IR的偏转镜基材材料，如果可能，可确保VIS和IR射线7被进一步透射过偏转镜，这样使所述射线远离处理区。具有高VIS和IR透射率的玻璃尤其适用为偏转镜基材。硼硅酸盐玻璃或石英玻璃对此尤其适用，但是，这些玻璃在IR范围内的透明度也被限制到小于2800纳米或3500纳米的波长。对于透射的VIS和IR射线7，必须确保的是，在装置的其他结构中，它们以如下方式被偏转和最终吸收，即它们自身不能经由结构部件的多重反射以任何可观的量到达处理区或紫外光源，以便避免这两种情况下不希望的变热。

应如此选择偏转镜8的尺寸，即光源所发出的光大部分入射到偏转镜上且被导入处理区。但是，伴随紫外偏转镜的尺寸，紫外光源和处理区之间的光程d增大，为此紫外光强度在该区域中降低。此外，冷却气流必须自紫外光源经偏转镜被送走。冷却气体的流动应该尽量是层流的以保证高效和近乎无阻碍地流出。

通常，如现有技术可得且在图1中示出的，冷却气流沿着一条闭合线路流动并且经过离紫外光源最远的紫外偏转镜的末端的具有宽度a的开口流出。

但出乎意料地，在图4中，冷却气体也可以经由沿从灯反光器2端部至分开的紫外偏转镜81至83端部的假想线路上的若干开口流动。如图4明显所示，在分开的紫外偏转镜之间以及在偏转镜和反光镜元件2或盘形元件9之间的具有截面宽度b1至b4的最小开口足以使冷却气流能分别进入区域41至44。因此可将盘形元件9更移近分开的偏转镜元件，这使得从紫外光源至涂覆基材表面的整个光程d被缩短。为使灯管和灯反光器的变热的冷却气流不直接流入处理区且导致不希望的待光照构件变热，使用光学盘形元件9将气流与处理区隔离，光学盘形元件尽量好地透射所期望的紫外线。在最简单的实施方式中，为此采用石英玻璃制的盘形元件。

此外，由于使用光学盘形元件9达到的处理区与光照装置的上述空间分隔，而可以使用冷却气体单独冷却基材，这允许可容许的光照剂量提高。

虽然利用在偏转镜的背对区域内的主动抽吸装置可以在截面宽度a减小时获得所需的冷却气流，但这要求附加的泵和流体技术上有利地布置偏转镜及它们的支座以保证在偏转镜长度L范围均匀一致的抽吸流。偏转镜长度L表示垂直于图1的平面的尺寸，并且在图2中以装置的俯视图示出。但是，这样的流体技术优化的布置结构造成就尽可能高效地将紫外光导入处理区而言所不希望的限制。

至少在紫外光源和偏转镜有限长度的情况下，冷却气流可从侧面排出，即垂直于图1的平面。但随着光源长度L的增大，必须通过两个侧向开口排走越来越大的冷却气流，这随着长度L增大限制了冷却效率，尤其是在紫外光源的中心区域。

为了获得在紫外光源的长度L范围内的高照明均匀性，优选地，将平面反射器元件18以侧向邻接方式安置至偏转镜。这些侧反射器元件将紫外光源的在侧向上沿紫外光源的长度L具有主要分量且主要在这些方向上传播的光线导入基本延伸至紫外光源长度L范围的处理区中。利用这些侧反射器18，获得用紫外光处理区的更好的照明均匀性。

图3示意性示出在紫外光源的长度L范围的强度分布曲线。曲线181表明不带侧反射器元件18的情况；曲线182表明带有侧反射器元件18的情况，照明情况相比于曲线181有所改善。

所述侧反射器元件18基本在从偏转镜8的上边缘至图1和图4至7中的盘形元件9的整个高度上延伸，以便获得在整个长度L上的尽量均匀一致的照明。但是，伴随优选地使用这些侧反射器元件18，冷却气体被阻碍，不能侧向排出。对此必须在对处理区照明有利的这种配置形式中保证冷却气体流能只经由截面开口宽度a流出到区域4中。

图4示意性示出本发明主题的一个优选实施方式，其具有尽量高效地引导紫外光到处理区且同时从紫外光源高效排出冷却气流的解决方案。通过将偏转镜分为多个相互分开的且在主光线方向上相互错开的独立部段，冷却气体可以在偏转镜部段之间被分为多个单独的冷却气流段41、42、43、44。如图4所示地分为三个偏转镜部段应理解为是示例性的；可以划分为超过两个，即N个部段，其中N可以是大于等于2的整数。为了能保证与只有一个或两个开口的上述实施方式至少相同的冷却效率，图4中的开口宽度b1、b2、b3、b4之和必须基本上等于图1的宽度a。该要求为冷却气流的流出产生相同的截面面积，进而针对不同的配置得到了基本相同的冷却效率。被证明极其有利的是，宽度b1和b4都保持尽量小以便设计出尽量短的光源和处理区之间的光程d。为了获得所需冷却气流，由此得到由偏转镜部段错位产生的间隙宽度b2和b3。尤其是通过尽量减小b4，光学盘形元件9和相应的涂覆涂料的构件10可被相当程度地移近至偏转镜。借此，在紫外光源和构件之间的光程d被缩短，这有利地使得更高强度的紫外光入射到这些构件上。

结果是，在用于固化涂料的紫外剂量(＝紫外强度乘以光照时间)保持不变的情况下，用于固化涂料的光照时间可被缩短，借此在此布置中获得较高的光照作业生产率。

然而，偏转镜部段81与紫外光源的距离b1的缩短有自然的限制。如果距离过短，在偏转镜部段81上反射的紫外光的一部分被反射回紫外光源而没有如期望地进入处理区。

图5示出一个尤其优选的实施方式，在此，独立的偏转镜部段81、82、83的倾斜角度α1、α2、α3可以是彼此不同的。与此相应，这些角度可以各自单独视情况而定。通过例如将部段81的倾斜角度α1增大至大于部段82的α2的值，α2对应于图1的角度α，通过部段81反射的紫外光61能以较高效率被引导到处理区。同样，例如部段83的角度α3可以被缩小以使反射的紫外光63更接近到部段82的紫外光62区域。通过调整这些角度α1、α2、α3，不仅可以高效集中紫外光，紫外光也可以被集中到具有较小几何延伸范围的区域中，借此在该区域内的现有强度被进一步提升，因为上述的涂料固化剂量强度依赖关系，这种提升是有利的。紫外光集中到伸展范围较小的区域相当于紫外光聚焦到处理区。

在构件沿圆形轨迹102移动的情况下，如图1和图4至7所示，则可用的处理区的几何伸展范围用圆形移动轨迹半径来标定。考虑到就机械技术而言有利的设计，该移动轨迹应该保持不大于对相应构件尺寸的最小必要程度。借助若干独立的偏转镜部段相对于主光线的合适的倾斜度α1至αN，可提供如下优点，光照系统可以如此以几何上更小且因此成本效益更高的方式构建。

还可能的是，在紫外强度高时将涂覆涂料构件的温度保持低于其临界应用范围，因为本发明主题使以下成为可能，即在固化期间，以单次移动方式、来回交替移动方式、线性地101、或在圆形轨道上转动地102，来移动非常接近处理区的构件。

在迄今的说明中都假定偏转镜以三段式构成。根据本发明，该偏转镜可被分为至少两个至N个部段，其中N应该是整数。

以下，将以具体例子来说明本发明。作为紫外辐照源，应该采用FusionUV-Heraeus型LH10光源，其配备有H13+水银金属卤化物气体放电灯。该光源的长度L约为25厘米。总额定光照功率为6千瓦且需要最少150升/秒环境空气的冷却气流，其必须以大约2500Pa超压经为此提供的连接被供给紫外光源。根据图1的情况，冷却气流以层流方式经紫外偏转镜排出。这是通过将截面开口宽度设定为a＝80毫米实现的，这产生约为7米/秒的冷却气体流出速度，借此可以在截面开口附近获得基本还是分层的流动或轻微的紊流。

构件按照220毫米直径的圆形轨迹被周期性送入处理区，在此，它在旋转运动的顶点距盘形元件9的距离为20毫米。使用单个偏转镜时，这些条件产生在圆形轨迹顶点处的290mW/cm²的UVA射线强度(在波长范围320至400纳米的平均值)以及48mJ/cm²/s的UVA剂量率，其中，该剂量率指一个扁平构件表面单元在以1圈/秒的环绕速度沿圆形轨迹环绕一圈时所接收的剂量。如果按照类似配置形式作业，但利用与上述现有技术一致的连续的、分段的若干偏转镜，其中，截面开口宽度保持a＝80毫米不变，则可获得在顶点处的390mW/cm²的UVA强度和针对构件旋转运动的58mJ/cm²/s的UVA剂量率。从气体放电灯到构件旋转运动顶点的主光线的光程d的长度在偏转镜总宽度为175毫米时，在两种情况下取整为d＝285毫米。

在根据图5的本发明配置中选择了距离参数b1＝5毫米、b2＝30毫米、b3＝40毫米和b4＝5毫米，从而总共得到了b1+b2+b3+b4＝80毫米，就像在具有a＝80毫米的上述情况中那样。这样，主光线的光程d从285毫米减小到250毫米，即光程缩短了35毫米。根据本发明，偏转镜的角度在此被如此调整，即在处理区内获得最大紫外光强度。在本例子中选择了α1＝60°、α2＝45°和α3＝25°。利用该布置形式，在顶点获得了约510mW/cm²的UVA强度和针对构件周期性旋转运动的72mJ/cm²/s的剂量率，即相比于分段但连续的偏转镜，强度提高约30％，剂量率提高约24％。这种改善只尤其在紫外光源功率不变情况下通过分隔和调整偏转镜部段取向来获得。

伴随在此布置形式中缩短的光程，光线现在可以从紫外灯直接入射到处理区内的待照射构件上。因为在所述光线情况下没有进行VIS和IR射线的压制，故这导致构件更大程度变热。VIS和IR射线在每个旋转周期入射到构件的剂量率在所示情况下约为60mJ/cm²/s，而该值对于对应于现有技术的具有连续分段的偏转镜的情况仅为27mJ/cm²/s。VIS光和IR光在具有较短光程和部分直接VIS和IR辐射的配置形式中提高至两倍以上，而所期望的紫外线的剂量率提高了24％。

图6示出另一个实施方式。相比于图4或图5，该构件运动的转动轴线相对紫外光源位移，使得光线无法再从紫外灯直接到达构件。同时，紫外偏转镜以相对于主光线小于45°的角度布置，由此获得在此约为62mJ/cm²/s的UVA剂量率，此时的VIS和IR剂量率为31mJ/cm²/s，这大致与分段连续的偏转镜情况时一样。这样，相比于利用连续分段的紫外偏转镜的现有技术获得紫外剂量率的提高，但它低于如图5所示的分离的紫外偏转镜情况的UVA剂量率。

作为其替代，代替将基材旋转轴线移近紫外光源，紫外光源可以倾斜偏离基材10的方式倾斜，这样紫外光源的封壳阻挡了紫外光源直接辐射向基材，因此基材只被来自反光镜元件2和/或分体的偏转镜元件的反射射线照射。

结合图7来说明另一个应用例。如果根据图5的配置，将一个25毫米长的遮光元件21插入在反光镜元件2的下端，它阻挡紫外灯照向处理区内构件的全部直接光线，则可以消除由直接入射的VIS光和IR光造成的热负荷。遮光元件21可以像反光镜元件2那样被涂覆以增强紫外反射，但对于VIS光和IR光，遮光元件必须一定是不透光的。该遮光元件对紫外偏转镜部段反射的、本应落入处理区的紫外光的非故意阻挡相对较小。在69mJ/cm²/s的UVA剂量率时，其相比于图5的布置仅减小了约3％，而32mJ/cm²/s的VIS和IR分量几乎被减小到27mJ/cm²/s，这是利用具有连续分段的紫外偏转镜的的现有技术得到的值。在此例中，在图7所示的配置形式中，可以这样获得UVA剂量率的约19％的增大，其中，VIS光和IR光相对于紫外光的相对份额不变，就像在连续分段的紫外偏转镜时那样。

表1中汇总了针对在此如图1、图5、图6和图7所示的情况所给出的UVA强度、UVA剂量率以及相应的入射VIS光和IR光剂量率的数据。根据现有技术的连续型分段紫外偏转镜的情况被视为用于UVA强度和剂量率对比的100％参考值。

构件直线运动经过处理区在所有上述实施方式中是可行的，在此，构件在图5、图6和图7的配置中轻微受到紫外灯的直接照射。在现实应用中通常不需要完全压制，且从经济角度出发，此作用可以容易地通过改善的紫外剂量率还有借助空间布置对基材附加冷却的可行性和进而较短的光照时间来弥补。

通过带有相互分开布置的多个偏转镜部段的本发明的固化装置，除了光程d缩短和由此构件表面强度提高外还获得冷却气体的最佳流出。本发明所固有的光照装置冷却的优化还容许迄今不可能的紫外光源功率增大，同时不用承担不利地影响到涂覆涂料基材的风险，这相当于在固化区内的紫外强度的总体效率提升。

从侧面看(即平行于主光线)，若干分隔的偏转镜元件可以如此位移，即一个偏转镜元件的上边缘“超出”相邻的偏转镜元件的下边缘，这从紫外光源角度看感觉是“不透明的”且因此是连续的反射面，由此避免紫外线强度损失。

提出一种用于涂覆有可固化涂料(11)的构件(10)的固化装置，包括至少一个辐照源(1)、至少一个包围该辐照源的反光镜元件(2)、至少两个分体的、与该辐照源对置的且透过该辐照源的VIS和IR分量的绝大部分并保持所述VIS和IR分量远离处理区且同时将该辐照源的紫外分量反射向处理区的二向色镜元件、至少一个将光照装置中的冷却气流与该处理区分隔开的光学盘形元件(9)，其特征是，所述至少两个二向色镜元件如此布置，即它们彼此分开且在主光线的方向上相互错开并且平行于该主光线地位移且因而对主光线是不透明的，从而冷却气体能经所出现的开口流出但不会出现紫外线强度损失。

在一个优选实施方式中，所述至少两个分体的二向色镜元件各自以镜面法线和紫外光源主光线方向间夹角α1至αN相互倾斜，以使紫外线在处理区内被集中。

在一个优选实施方式中，所述偏转镜元件的角度α1至αN是不同的，使得最靠近反光镜元件(2)的偏转镜元件采用最大角度α1，其它偏转镜元件的角度小于α1，其中，最靠近盘形元件(9)的偏转镜部段的角度是αN并且是所述角度α1至αN中最小的角度。

在所述固化装置的一个优选实施方式中，多个偏转镜元件(18)在从至少两个偏转镜元件的上边缘至盘形元件(9)的整个高度范围被侧向安置在光照装置上。

在一个优选实施方式中，该紫外光源和所述至少两个分体的二向色镜元件如此布置，即直接光线和反射光线都被导向至处理区。

在一个优选实施方式中，只将反射光线导向入处理区。

在一个优选实施方式中，该紫外光源如此倾斜，即没有直接光线射入处理区。

在一个优选实施方式中，在具有横截面宽度(b1至bN)的所有开口中，其中所述开口位于这些分隔的偏转镜元件之间、以及位于最靠近该反光镜元件的偏转镜元件与反光镜元件(2)之间、以及位于最靠近盘形元件(9)的偏转镜元件和盘形元件(9)之间，在盘形元件(9)和最近的偏转镜元件之间的开口采用最小横截面宽度bN。

此外，提出一种涂覆有涂料基材的固化方法，它采用了固化装置，其中，冷却气体经由上述偏转镜元件之间的开口排出，并且其中，通过借助就间距、角度等而言的偏转镜元件的适当数量和布置缩短从光源至涂覆基材表面的光程d，从而增大处理区内的紫外强度。在一个优选实施方式中，除了冷却光照装置外，还借助冷却气体单独冷却涂有涂料的构件。

附图标记列表

气体放电灯 1

灯反光器 2

冷却气体供应装置 30

冷却气体进流 31

冷却气体出流 4,41,42,43,44

紫外光源的发射射线 5,51,52,53,54

由紫外偏转镜反射的射线(主要是紫外) 6,61,62,63

透过紫外偏转镜的射线(主要是VIS和IR) 7,71,72,73

偏转镜，偏转镜镜部段 8,81,82,83

用于分隔冷却气流的光学盘形元件 9

构件 10

构件涂料涂层 11

直线的构件运动 101

旋转的构件运动 102

遮光器 21

侧反射器元件 18

无侧反射器元件时的紫外强度分布 181

有侧反射器元件时的紫外强度分布 182

开口截面宽度，分别：

-在盘形元件9和偏转镜8之间 a

-在反光镜元件2和偏转镜部段81之间 b1

-在偏转镜部段81与82和82与83之间 b2,b3

-在盘形元件9和偏转镜部段83之间 b4

偏转镜8的表面法线相对于紫外光源的主光线轴的角度: α

偏转镜部段81、82、83的表面法线

相对于紫外光源的主光线轴的角度 α1,α2,α3:

光照装置的长度 L

主光线从紫外光源至构件10表面的光程 d

Claims (11)

1.一种用于涂有可固化涂料(11)的构件(10)的固化装置，包括

至少一个辐照源(1)，

至少一个围绕所述辐照源的反光镜元件(2)，

至少两个分体的二向色镜元件，所述二向色镜元件与所述辐照源对置且透过所述辐照源的VIS和IR分量的绝大部分并保持所述VIS和IR分量远离处理区且同时将所述辐照源的紫外分量反射向所述处理区，

至少一个将光照装置中的冷却气流与所述处理区分隔开的光学盘形元件(9)，

所述固化装置的特征是，

所述至少两个二向色镜元件如此布置：

-它们彼此分开且在主光线的方向上相互错开，

-并且平行于该主光线地位移且因而对主光线是不透的，

-从而冷却气体能经产生的开口流出但不会出现紫外线强度损失。

2.根据权利要求1的固化装置，其特征是，所述至少两个分体式二向色镜元件凭借在镜面法线与紫外光源主光线方向之间的角度α1至αN相对彼此倾斜，以使所述紫外线在所述处理区内被集中。

3.根据权利要求2的固化装置，其特征是，所述偏转镜元件的所述角度α1至αN是按如下方式彼此不同的：最靠近所述反光镜元件(2)的偏转镜元件采用最大角度α1，其它偏转镜元件的角度小于α1，其中，最接近所述盘形元件(9)的偏转镜部段的角度为αN并且作为角度α1至αN中的最小角度。

4.根据前述权利要求中至少一项的固化装置，其特征是，反射器元件(18)在从所述至少两个偏转镜元件的上边缘至所述盘形元件(9)的整个高度范围被侧向安置在所述光照装置上。

5.根据前述权利要求中至少一项的固化装置，其特征是，所述紫外光源和所述至少两个分体式二向色镜元件的布置不仅将直接射线、也将反射射线导向至所述处理区。

6.根据前述权利要求中至少一项的固化装置，其特征是，只将反射光线导向至所述处理区。

7.根据前述权利要求中至少一项的固化装置，其特征是，所述紫外光源如此倾斜，即没有直接射线射入所述处理区。

8.根据前述权利要求中至少一项的固化装置，其特征是，对于具有截面宽度(b1)至(bN)的所有开口，它们位于：

-各个偏转镜元件之间，以及

-最靠近所述反光镜元件的偏转镜元件和所述反光镜元件(2)之间，以及

-最靠近所述盘形元件(9)的偏转镜元件和所述盘形元件(9)之间，其中，

-最小截面宽度bN在所述盘形元件(9)和最靠近的偏转镜元件之间。

9.一种方法，所述方法使用根据前述权利要求中一项或多项的固化装置来固化涂有涂料的基材。

10.根据权利要求9的方法，其中，通过缩短从光源至涂覆基材表面的光程d，处理区内的紫外强度被增大。

11.根据权利要求10或11的方法，其特征是，通过冷却气体单独冷却涂有涂料的构件。