DE19810455A1 - Kaltlicht-UV-Bestrahlungsvorrichtung - Google Patents
Kaltlicht-UV-BestrahlungsvorrichtungInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Kaltlicht-UV-Bestrahlungsvorrichtung, die bei der Härtung von UV-Lacken, -Druckfarben und Beschichtungen auf wärmesensiblen Substraten angewendet wird. Sie wird beispielsweise in Anlagen zum Bedrucken von Verpackungsfolien oder in Fertigungslinien für CDs (Compact Discs) und DVDs (Digital Versatile Discs) eingesetzt. Bei den bisher eingesetzten Bestrahlungsvorrichtungen wird neben der UV-Strahlung auch ein hoher Anteil an Wärmestrahlung (IR-Strahlung) auf das Substrat abgestrahlt. Diese Wärmestrahlung führt oft mehrmals zu Verformungen und Versprödungen am Substrat. Die Erfindung ermöglicht eine effektive Trennung der UV- von der IR-Strahlung. Gleichzeitig ist der Anteil der Wärmestrahlung, der auf das Substrat auftrifft, stufenlos einstellbar, da ein geringer Anteil an Wärme für eine optimale Härtung notwendig ist. Durch minimale Strahlungswege wird eine hohe UV-Intensität bei minimaler Wärmebelastung des Substrats realisiert. Die optimalen Verfahrensparameter, die mit derartigen Vorrichtungen erzielt werden, erhöhen die Produktivität der Fertigungslinien und reduzieren den Ausschußanteil.
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung entsprechend dem Oberbegriff des
Patentanspruchs 1.
Derartige Kaltlicht-UV-Bestrahlungsvorrichtungen finden Verwendung bei der
Beschichtung von Substraten aus temperaturempfindlichen Materialien, ins
besondere Kunststoffen, mit UV-Lacken und -Druckfarben. Derartige
Substrate können in Form verschiedener Gegenstände, z. B. als Formkörper
(Flaschen, Scheiben, etc.) oder als Folien und Bahnen vorliegen. Scheiben
förmige Formkörper sind beispielsweise optische Informationsträger wie
Compact Discs (CD's) oder Digital Versatile Discs (DVD's). Weitere tempe
raturempfindliche Bestrahlungsgüter sind keramikähnliche Materialien, wie
sie beispielsweise in elektronischen Bauteilen eingesetzt werden. Auch in
elektronischen Bauteilen enthaltene Metall- und Kunststoffieile sind häufig
temperaturempfindlich.
Um die UV-Lacke und -Druckfarben in den kurzen Zykluszeiten von hochpro
duktiven Fertigungslinien aushärten zu können, ist eine hohe UV-Licht
intensität notwendig. Üblicherweise wird zur Härtung UV-Licht im Wel
lenlängenbereich von 200 bis 400 nm eingesetzt. Neben dem zur Härtung
erforderlichen UV-Licht, strahlen alle gängigen Lampen aber auch die lang
wellige Wärmestrahlung (Infrarot-, (IR)-Strahlung) ab. Diese Wärmestrahlung
ist bei der Härtung eigentlich unerwünscht. Die langwellige Wärmestrahlung
führt zu einer Verformung und Versprödung des Substrats.
Es ist bekannt, die Lichtquelle direkt über dem Bestrahlungsgut anzuordnen
und hinter der Lichtquelle zwei Kaltlichtspiegel zur Reduktion der Wär
mestrahlung anzuordnen. DE 39 02 643 C2 zeigt ein Beispiel für diese An
ordnung. Nachteilig ist, daß bei diesen Anordnungen durch den direkten
Strahlengang von der Lampe ein hoher Wärmeanteil auf das Substrat ge
langt.
In G 90 14 652.2 und in DE 44 09 426 werden Anordnungen gezeigt, die die
Wärmebelastung des Objektes durch einen Wärmefilter im direktem Strah
lengang senken. Diese Wärmefilter bestehen aus einer beschichteten Quarz
glasscheibe und reduzieren die IR-Strahlung auf das Substrat nur geringfü
gig. Außerdem wird von den Quarzglasscheiben auch ein Teil der
UV-Strahlung absorbiert.
Im US 4,048,490 wird eine Anordnung gezeigt, die den direkten Strahlengang
auf das Substrat ausblendet. Dabei wird der direkte Strahlengang über eine
reflektierende Barriere, an der Lampe vorbei auf die Reflektoren hinter der
Lampe und von dort auf das Substrat geführt. Nachteilig bei dieser Anord
nung sind die extrem langen Strahlungswege. Die UV-Intensität nimmt mit
doppelter Weglänge auf ca. ¼ der ursprünglichen Intensität ab. Da die von
der Barriere reflektierte Strahlung an der Lampe vorbeigeführt wird, sind kei
ne kürzeren Strahlungswege realisierbar. Nachteilig ist weiterhin, daß die
Barriere nicht als wärmeabsorbierender Körper ausgelegt ist, sondern auch
die Wärmestrahlung vollständig reflektiert, wodurch die Trennung von
UV- und IR-Strahlung nicht ausreichend ist. Desweiteren erfolgt bei diesen An
ordnungen eine flächige Ausleuchtung der Bestrahlungsfläche unter der
Lampe. Es zeigte sich aber, daß eine Fokussierung der UV-Strahlung auf
dem Substrat deutliche Vorteile gegenüber einer flächigen Ausleuchtung hat.
Bei dieser Anordnung ist aber eine vollständige Fokussierung der Strahlung
nicht möglich, da Lampe und Barriere zwei Strahlungsquellen darstellen und
somit die Reflektoren hinter der Lampe nicht gleichzeitig beide Strahlungs
quellen auf dem Substrat fokussieren können. Durch die aufwendige geome
trische Auslegung der Reflektoren und dem notwendigen Abstand zwischen
Barriere und Lampe ist der Bauraum derartiger UV-Be
strahlungsvorrichtungen sehr groß. Innerhalb von kleinen Fertigungslinien
sind derartig große Vorrichtungen nicht einsetzbar.
Bekannt sind außerdem UV-Bestrahlungsvorrichtungen, die aus einem
stabförmigen Lampenkörper mit einem doppelwandigen Kühlkörper aus
Quarzglas umgeben sind. Durch den Kühlkörper wird Wasser geleitet. Die
von der Lampe emittierte Strahlung wird durch das Wasser auf das Substrat
gestrahlt. Nachteilig dabei ist, daß das Wasser sehr stark zu Bildung von Al
gen neigt und aufwendig gereinigt werden muß. Außerdem ist es nur möglich
UV-Strahlung mit einem sehr engen Wellenlängenbereich abzustrahlen. Es
zeigt sich aber, daß viele UV-Beschichtungen und Lacke mit derartigen Vor
richtungen nicht gehärtet werden können.
Bekannt sind des weiteren UV-Strahler, deren Lichtquelle seitlich über dem
Objekt angeordnet ist. Durch einen plattenförmigen Kaltlichtspiegel, der im
45° Winkel über dem Substrat angeordnet ist, soll eine indirekte Bestrahlung
realisiert werden. Nachteilig ist zum einen ein hoher Anteil direkter Strahlung
sowie die geringe UV-Intensität aufgrund des langen Strahlungsweges.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Kaltlicht-UV-Bestrahlungsvorrichtung zu
schaffen, die eine Trennung der UV von der IR-Strahlung ermöglicht, um die
Wärmebelastung des Bestrahlungsgutes zu vermeiden. Es soll möglich sein,
den Anteil der Wärmestrahlung (IR) auf dem Substrat stufenlos zu regulieren.
Gleichzeitig soll durch kurze Strahlungswege eine hohe UV-Intensität ge
währleistet werden. Die reine UV-Strahlung soll auf dem Bestrahlungsgut fo
kussierbar sein.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruch
1 gelöst.
Man geht nach Anspruch 2 vor, um den direkten Wärmestrahlengang auf das
Substrat zu vermeiden, da dieser bei der Härtung von UV-Lacken und Be
schichtungen zu Verformungen und Versprödungen bei wärmesensiblen
Substraten führt. Bevorzugt geht man nach Anspruch 3 und 5 vor, da der Ein
satz von Kaltlichtspiegeln eine effektive Trennung der UV- von der
IR-Strahlung ermöglicht und man durch das weitere Vorgehen nach Anspruch 10
mit nur das zur Härtung erforderliche UV-Licht auf das Substrat aufbringt.
Hierzu wird ferner gemäß Anspruch 1 und 2 in der Barriere ein wärmeabsor
bierender Körper angeordnet, der gemäß Anspruch 4 gekühlt ausgebildet ist,
so daß dieser Körper selbst keine Wärmestrahlung emittiert oder reflektiert.
Es ist dabei vorteilhaft, diesen wärmeabsorbierenden Körper gemäß An
spruch 6 und 7 mit einer Luft- oder Flüssigkeitskühlung zu versehen. Dadurch
kann die absorbierte Wärmestrahlung an das Kühlmedium abgegeben wer
den, wodurch der wärmeabsorbierende Körper eine konstante Temperatur
behält, die durch die mit dem Kühlmedium abgeführte Wärmemenge reguliert
werden kann.
Bei kurzen Härtungszeiten unter der Bestrahlungsvorrichtung ist es vorteilhaft
nach Anspruch 8 vorzugehen und die zu härtende UV-Beschichtung z. B. mit
Stickstoff zu beaufschlagen, da man somit eine optimale Härtung erzielt. Da
bei ist es besonders vorteilhaft, das Gas durch die Bohrungen in der Barriere
direkt über dem Substrat aufzubringen. Werden UV-Beschichtungen mit min
derer Qualität eingesetzt empfiehlt es sich, nach Anspruch 9 zu verfahren, da
die aus der Beschichtung austretenden niedermolekularen Stoffe sich anson
sten auf den Reflektoren niederschlagen.
Um die UV-Strahlung in einem Punkt zu fokussieren, geht man nach An
spruch 12 und 22 vor. Durch den kreisförmigen Querschnitt der Reflektoren
fokussiert man die Strahlung in einem Brennpunkt auf dem Substrat. Will man
dagegen eine flächige Ausleuchtung erreichen, so geht man nach Anspruch
11 vor. Beim Vorgehen nach Anspruch 13 erreicht man, daß die Strahlungs
verteilung auf dem Substrat symmetrisch zur Vertikalen durch die Lichtquel
lenmitte ist. Will man dagegen das Substrat beim Durchlaufen unter der Be
strahlungsvorrichtung zuerst vorhärten und anschließend mit hoher UV-In
tensität bestrahlen, so geht man nach Anspruch 14 vor. Durch eine derarti
ge Vorbehandlung erreicht man eine Mattierung der UV-Beschichtung.
Um optimale Reflexionseigenschaften der Reflektoren zu erhalten, geht man
nach Anspruch 15 vor. Die Reflexionsschicht kann an den Einfallswinkel der
UV-Strahlung angepaßt werden, so daß das unter diesem Winkel einfallende
Licht besonders gut reflektiert wird. Will man die UV-Strahlungsintensität va
riieren, so empfiehlt sich eine Vorgehensweise nach Anspruch 16. Durch die
Vergrößerung des Abstands zwischen Lichtquelle und Barriere nimmt die In
tensität der UV-Strahlung auf dem Substrat ab. Durch eine verstellbare Bar
rierengeometrie entsprechend Anspruch 17 kann der Anteil der Wärmestrah
lung, der noch an der Barriere vorbei geht verstellt werden. Ein Blendensy
stem entsprechend Anspruch 18 ermöglicht ebenfalls eine Verstellung der
Wärmestrahlung auf dem Substrat. Es ist dabei vorteilhaft nach Anspruch 19
und 20 vorzugehen, da man somit die Wärmestrahlung bei laufender Produk
tion optimieren und an die Prozeßgeschwindigkeit anpassen kann. Gemäß
Anspruch 21 kann das Blendensystem nach Anspruch 18 auch komplett den
Strahlengang auf das Substrat verschließen (Shutter) und somit bei Stillstän
den der Produktionslinien das Substrat vor einer zu langen UV-Bestrahlung
schützen.
Um einen minimalen Strahlungsweg der UV-Strahlung zu realisieren, geht
man nach Anspruch 23 vor. Dadurch, daß die UV-Reflexionsschicht direkt an
der Außenseite der Lichtquelle aufgebracht wird, ist der Weg der reflektierten
Strahlung minimal. Gemäß Anspruch 24 kann dann die Barriere als geome
trisch einfacher, wärmeabsorbierender Körper ausgeführt sein.
Bei Lichtquellen für die Lackhärtung auf sehr breiten Verpackungsfolien oder
Bodenbelägen ist es vorteilhaft, nach Anspruch 25 und 26 vorzugehen. Durch
die Stützkörper bzw. den Kontakt zwischen Lichtquelle und Barriere wird eine
Durchbiegung des Lampenkörpers verhindert. Besonders bei den bis zu 4 m
langen Lichtquellen zur Beschichtung von Bodenbelägen ist ein Vorgehen
nach Anspruch 25 und 26 sinnvoll, um eine Zerstörung der Lampenkörper zu
verhindern.
Kaltlicht-UV-Bestrahlungsvorrichtungen nach dem bisher beschriebenen Auf
bau bewirken eine effektive Trennung der UV- von der IR-Strahlung (mehr als
90% der IR-Strahlung kann absorbiert werden). Durch die minimierten
Strahlungsweglängen ist die UV-Intensität mit der von konventionellen Be
strahlungsvorrichtungen vergleichbar. Die Trennung von UV- und IR-Strah
lung ermöglicht aber auch den Einsatz von Lichtquellen mit bis zu
8facher Leistung im Vergleich zu den bisher eingesetzten Lichtquellen, ohne
die Wärmebelastung des Substrats zu erhöhen. Dadurch können extrem kur
ze Zykluszeiten, bzw. hohe Durchlaufgeschwindigkeiten in den Fertigungsli
nien erreicht werden. Verstellbare Wärmeblenden ermöglichen es, die Wär
mestrahlung genau zu justieren, da immer ein geringer Teil an Wärmestrah
lung notwendig ist, um eine optimale Härtung zu erreichen. Außerdem kön
nen Schwankungen in den Produktionsbedingungen (Umgebungstemperatur,
Luftfeuchtigkeit usw.) durch die verstellbaren Wärmeblenden ausgeglichen
werden, so daß Qualitätsschwankungen am Produkt vermieden werden.
Die spezielle Geometrie der Barriere und die Anordnung direkt unterhalb der
Lichtquelle ermöglicht eine Reflexion der Strahlung durch den Lampenkörper,
anstatt wie bisher üblich, die Strahlung an der Lampe vorbei zu richten. Dabei
sind die Verluste beim Durchgang durch den Glaskörper und das Gas zu be
rücksichtigen. Es zeigt sich aber, daß diese Verluste relativ gering sind
(15%). Vorteilhaft ist die kurze Strahlungsweglänge (ca. ½ wie bisher üblich
=< 4fache UV-Intensität) und die optimale Fokussierung der Strahlung auf
dem Substrat.
Durch die Bohrungen in der Barriere ist es möglich, Stickstoff direkt über dem
Substrat aufzubringen. Es bildet sich eine Stickstoffschicht über den Fokus
punkten der UV-Strahlung auf dem Substrat aus, wodurch die Härtung opti
miert wird. Im Vergleich zu konventionellen UV-Bestrahlungsvorrichtungen, ist
der Stickstoffverbrauch deutlich verringert, wodurch die Betriebskosten einer
derartigen Vorrichtung sinken.
Werden UV-Beschichtungen verwendet, bei denen niedermolekulare Be
standteile verdampfen, so zeigt die Erfindung ebenfalls deutliche Vorteile.
Durch die geringe Wärmeentwicklung auf dem Substrat wird das Austreten
dieser Bestandteile verringert. Bohrungen in der Barriere können zur Absau
gung dieser Gase genutzt werden. Dadurch wird ein Beschlagen der Reflek
toren effektiv vermieden.
UV-Bestrahlungsvorrichtungen können nach dem Stand der Technik nicht in
Längen von bis zu 4 m hergestellt werden. Durch die Erfindung ist es mög
lich, diese Längen zu realisieren. Durch Stützkörper zwischen Barriere und
Lampe oder ein Auflegen auf der Barriere ist es möglich, ein Durchbiegen bis
hin zur Zerstörung des heißen Lampenkörpers zu verhindern.
Weitere Einzelheiten und Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben
sich aus den im folgenden beschriebenen und in der Zeichnung dargestell
ten, in keiner Weise als Einschränkung der Erfindung zu verstehenden Aus
führungsbeispielen, sowie aus den übrigen Unteransprüchen. Es zeigt
Fig. 1 eine Vorderansicht eines bevorzugten Ausführungsbeispiels einer er
findungsgemäßen Kaltlicht-UV-Bestrahlungsvorrichtung in schematischer
Darstellung.
Fig. 2 eine Vorderansicht eines zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiels
einer erfindungsgemäßen Kaltlicht-UV-Bestrahlungsvorrichtung in schemati
scher Darstellung.
Fig. 3 eine Vorderansicht eines dritten bevorzugten Ausführungsbeispiels
einer erfindungsgemäßen Kaltlicht-UV-Bestrahlungsvorrichtung in schemati
scher Darstellung.
Fig. 4 Barrieren mit Absaug- und Begasungsbohrung, schematische Darstel
lung der Funktionsweise.
Fig. 5 Barrieren in verschiedenen Ausführungsbeispielen.
Fig. 6 Vorder- und Seitenansicht eines Details einer erfindungsgemäßen Be
strahlungsvorrichtung in schematischer Darstellung.
Fig. 7 eine Seitenansicht eines bevorzugten Ausführungsbeispiels einer er
findungsgemäßen Bestrahlungsvorrichtung in schematischer Darstellung.
Fig. 8 eine Vorderansicht eines bevorzugten Ausführungsbeispiels einer er
findungsgemäßen Kaltlicht-UV-Bestrahlungsvorrichtung in schematischer
Darstellung.
In Fig. 1 wird eine Kaltlicht-UV-Bestrahlungsvorrichtung schematisch darge
stellt. Dabei werden mit 1-4 die Komponenten der Barriere bezeichnet. Diese
besteht aus einem wärmeabsorbierenden Körper (1), einer UV-Reflexions
schicht (2) und Bohrungen (3, 4) durch die Kühlmedien oder Gase geleitet
werden können. Die Bohrung (3) ist dabei mit Düsen (3b) versehen, die es
ermöglichen, Gase direkt über dem Substrat (12) und der UV-Beschichtung
(13) auszubringen bzw. abzusaugen. Oberhalb der Barriere ist die stabförmi
ge Lichtquelle (5) angeordnet. Die Reflektoren (6) und (7) sind zylindrisch mit
kreisförmigem Querschnitt, wodurch es möglich ist, die UV-Strahlung in den
zwei Punkten (20a) auf dem Substrat zu fokussieren. Die Reflektoren (6, 7)
werden bevorzugt als Kaltlichtspiegel ausgelegt da somit eine effektive
Trennung von UV- und IR-Strahlung möglich ist. Um die durch die Reflekto
ren (6, 7) transmittierende IR-Strahlung zu absorbieren, werden hinter den
Reflektoren Wärmeabsorber (8, 9) angeordnet, die mit Kühlkanälen (10) ver
sehen sind. Es ist aber auch möglich, die Wärmeabsorber (8, 9) durch einen
Luftstrom zu kühlen.
In Fig. 2 wird eine Variante der Kaltlicht-UV-Bestrahlungsvorrichtung mit
Wärmeblenden und 3 Fokuspunkten der UV-Strahlung dargestellt. Diese be
steht wieder aus einer Barriere, einer Lichtquelle und Wärmeabsorbern. Im
Gegensatz zu Fig. 1 sind hierbei die Reflektoren (17, 18) aus je zwei zylindri
schen Teilen mit kreisförmigem Querschnitt zusammengesetzt. Dadurch wird
die UV-Strahlung in den drei Punkten (20b) fokussiert. Mit den Wärmeblen
den (14, 14b) ist es möglich, einen Teil der Wärmestrahlung (19) auszublen
den. Dazu werden die Wärmeblenden (14, 14b) mit der Verstelleinrichtung
(15, 16, 15b, 16b) soweit geschlossen, daß die Wärmestrahlung (19) nicht
mehr, oder nur zum Teil auf das Substrat trifft. Bei Stillständen der Ferti
gungslinien ist es möglich, das Substrat (12, 13) vor der Strahlung abzuschir
men, indem die Wärmblenden (14, 14b) bis zur Barriere vorgeschoben wer
den, wodurch der Strahlengang auf das Substrat vollständig verschlossen
wird (Shutterfunktion).
Fig. 3 zeigt eine ähnliche Anordnung wie Fig. 2. Allerdings sind hierbei die
Wärmeabsorber (8b, 9b) als plattenförmiges Gehäuse ausgeführt.
In Fig. 4 wird die Funktionsweise der Kanäle in der Barriere verdeutlicht.
Durch den Kanal (3) und die Düsen (3b) kann entsprechend Abb. 21
Stickstoff oder ein vergleichbares Gas auf das Substrat geleitet werden. Der
Ausschluß von Luftsauerstoff ermöglicht eine schnellere und bessere Aus
härtung der UV-Beschichtung auf dem Substrat.
Verzichtet man auf eine Begasung so besteht die Möglichkeit, die Bohrung
als Absaugvorrichtung (22) einzusetzen. Die von der UV-Beschichtung aus
tretenden niedermolekularen Bestandteile bewirken im normalen Betrieb eine
schnelle Verschmutzung der Reflektoren (6, 7). Um dieses zu vermeiden,
kann eine Absaugvorrichtung an den Kanal (3) angeschlossen werden. Durch
die Düsen (3b) wird das aufsteigende Gas abgesaugt.
Bei besonders wärmempfindlichen Substraten kann der Kanal (3) als Luft
kühlung entsprechend (23) eingesetzt werden. Durch einen leichten Luftstrom
kann das Substrat unter der Bestrahlungsvorrichtung gekühlt werden. Gleich
zeitig verhindert der Luftstrom, daß die niedermolekularen Substanzen auf
steigen können. Der Luftstrom drückt diese Substanzen aus der Bestrah
lungsvorrichtung heraus.
In Fig. 5 werden verschiedene Ausführungsformen der Barriere dargestellt.
Grundsätzlich besteht die Barriere immer aus einer UV-Reflexionsschicht und
einem Wärmeabsorber. Dabei kann die UV-Reflexionsschicht durch eine
Aluminiumschicht (2, 2d, 2f) speziellen Reflexionsschichten (2, 2d, 2e, 2f) oder
aus einem Kaltlichtspiegel (2c) bzw. Reflexionsblech (2c) bestehen. Die Re
flexionsschicht kann direkt auf der Barriere aufgetragen werden (24, 26, 28),
ein Bestandteil des Kaltlichtspiegels darstellen (25), oder direkt auf dem
Lampenkörper (27) aufgebracht werden.
Der wärmeabsorbierende Körper in der Barriere kann mit einer Flüssigkeits
kühlung (24, 25, 27, 28) oder mit einer Luftkühlung (26) versehen werden. Die
Geometrie der Barriere hängt von deren Abstand zur Lichtquelle und von der
Art der UV-Reflexionsschicht ab. Wird die UV-Reflexionsschicht direkt auf
dem Lampenkörper aufgebracht (27), so kann der Wärmeabsorber platten
förmig ausgeführt werden. Bei direkt auf der Barriere aufgebrachten Refle
xionsschichten muß die Barriere entsprechend den gewünschten Refle
xionseigenschaften ausgeformt sein. Reflexionsbleche oder Kaltlichtspiegel
gemäß (25) bieten der Vorteil der leichten Austauschbarkeit. Soll die Barriere
über eine Luftkühlung gekühlt werden, so geht man nach (26) vor, oder man
führt die Barriere entsprechend (24, 25) ohne die Kühlbohrungen aus. Der
Kanal (3) kann auch je nach Bedarf weggelassen werden. In (28) wird eine
Barriere mit verstellbaren Wärmeblenden (29) dargestellt. Durch die Höhen
verstellung der Blenden (29) kann der Anteil der direkten Wärmestrahlung,
der die Barriere passiert und auf das Substrat trifft, geregelt werden. Bei voll
ausgefahrenen Wärmeblenden (29) trifft keine Wärmestrahlung direkt auf das
Substrat, bei ganz eingefahrenen Wärmeblenden (29) trifft ein Anteil der
Wärmestrahlung, der zur Härtung notwendig ist auf das Substrat. Die Wär
meblenden (29) können einzeln verstellt werden.
In Fig. 6 werden Stützkörper (30, 31) dargestellt, die die Lichtquelle vor einer
Durchbiegung schützen. Bei besonders langen Lichtquellen ist der Glaskör
per der Lichtquelle bei hohen Temperaturen nicht in der Lage, seine Form zu
halten. Die Barriere (1-4) zusammen mit den Stützkörpern (30, 31), die einen
Kontakt zwischen Lampe und Barriere herstellen, verhindern die Durchbie
gung. Das Auflegen der Lampe auf die Stützkörper kann nur punktuell (30)
oder auf der gesamten Länge der Lampe (31) erfolgen. Die Stützkörper kön
nen auf dem Wärmeabsorber in der Barriere oder auf den Reflexionsschich
ten angeordnet sein.
In Fig. 7 wird eine Seitenansicht gezeigt, die der in Fig. 1 (Schnitt A-A) ge
zeigten Anordnung entspricht.
Fig. 8 zeigt den Aufbau einer asymmetrisch zur Vertikalen durch die Licht
quellenmitte aufgebauten Kaltlicht-UV-Bestrahlungsvorrichtung. Dabei wird
die UV-Strahlung nicht wie in Fig. 1 gezeigt in zwei Punkten (20a) auf dem
Substrat fokussiert, sondern im Punkt (20c) flächig aufgestrahlt. Dieses be
wirkt eine leichte Vorhärtung der UV-Beschichtung und eine nachfolgende
Aushärtung in Punkt (20a). Durch diese Vorgehensweise erzielt man eine
leichte Aufrauhung der UV-Beschichtung, was optisch wie eine Mattierung
der Oberfläche aussieht. Dieser Effekt wird zum Beispiel bei blendfreien
Oberflächen in Instrumententafeln eingesetzt.
Claims (28)
1. Vorrichtung zum Härten einer UV-Lackschicht auf einem Substrat, insbe
sondere auf wärmeempfindlichen Materialien mit mindestens einer Lichtquel
le, deren Licht der Lackschicht über ein Reflektorsystem zum Zwecke der
Aushärtung zuführbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß
- - mindestens eine Lichtquelle (5) über dem Substrat (12, 13) angeordnet ist, und mindestens eine Barriere (14) den direkten Strahlengang der Licht quelle auf das Substrat zumindest teilweise ausblendet
- - die UV-Strahlung von der UV-Reflexionsschicht (2) der Barriere durch die zugehörige Lichtquelle (5) hindurch auf die hinter der Lichtquelle ange ordneten Reflektoren (6, 7, 17, 18) reflektiert wird.
- - in der Barriere zumindest ein wärmeabsorbierender Körper (1) angeordnet ist, der die von der zugehörigen Lichtquelle (5) emittierte Wärmestrahlung zumindest teilweise absorbiert.
- - in der Barriere Bohrungen (3, 4) vorgesehen sind, durch die Gase auf das Substrat aufgebracht oder abgesaugt werden können.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Barriere aus einer UV-Licht reflektieren
den Schicht (2, 2c, 2d, 2e, 2f) und einem wärmeabsorbierenden Körper (1)
besteht
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß sogenannte Kaltlichtspiegel (2c) auf der Bar
riere angebracht sind.
4. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Barriere gekühlt ausgebildet ist.
5. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung mindestens teilweise soge
nannte Kaltlichtspiegel aufweist, welche vorwiegend kurzwelliges UV-Licht
reflektieren und für Infrarot-Strahlung im wesentlichen durchlässig sind.
6. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der wärmeabsorbierende Körper in der Barriere
mit Kühlrippen (26) ausgestattet ist, die die Wärme an einen Kühlluftstrom
abgeben.
7. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der wärmeabsorbierende Körper in der Barriere
mit Bohrungen (3, 4) versehen ist, durch die ein Kühlmedium geleitet wird.
8. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Barriere mit Bohrungen (21) versehen ist,
durch die auf das Substrat die Härtung beeinflussende Gase aufgebracht
werden.
9. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Barriere mit Bohrungen (22) versehen ist,
durch die aus der UV-Lackschicht austretende niedermolekulare Substanzen
abgesaugt werden.
10. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Spiegelanordnung hinter der Lichtquelle die
Strahlung zumindest teilweise an der Barriere vorbei auf das Bestrahlungsgut
umlenkt.
11. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die hinter der Lichtquelle angeordneten
Reflektoren zumindest teilweise plattenförmig ausgeführt sind.
12. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die hinter der Lichtquelle angeordneten
Reflektoren zumindest teilweise zylindrisch mit kreisförmigem Querschnitt
ausgeführt sind.
13. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Barriere und die Spiegelanordnung hinter der
Lichtquelle symmetrisch zur Vertikalen durch die Lichtquellenmitte aufgebaut
sind.
14. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Barriere und die Spiegelanordnung hinter der
Lichtquelle asymmetrisch zur Vertikalen durch die Lichtquellenmitte aufgebaut
sind.
15. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Reflexionseigenschaften der
Spiegelelemente an den jeweiligen Einfallswinkel des Lichts angepaßt sind.
16. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen Barriere und der zugehö
rigen Lichtquelle verstellbar ist.
17. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil des direkten Strahlengangs der von
der Barriere reflektiert wird, über ein Blendensystem an der Barriere (29) verstellt
werden kann.
18. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil des direkten Strahlengangs der an der
Barriere vorbeigeht, von einem variablen Blendensystem über dem
Substrat (14-16) eingestellt werden kann.
19. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das Blendensystem asymmetrisch zur Vertikalen
durch die Lichtquellenmitte verstellt werden kann.
20. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Blendensysteme am Gehäuse und an der
Barriere von außen im Betriebszustand verstellbar sind.
21. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Blendensysteme am Gehäuse gleichzeitig
den Strahlengang auf das Substrat komplett verschließen können und somit als
Shutter dienen.
22. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die von der Lichtquelle emittierte und die von der
Barriere durch die Lichtquelle reflektierte Strahlung zumindest teilweise von den
Reflektoren auf dem Substrat fokussiert wird.
23. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die UV-Reflexionsschicht, die zur Barriere ge
hört, zumindest teilweise direkt auf der Außenseite des Glaskörpers der Licht
quelle aufgebracht wird (27, 2e).
24. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß bei direkt auf der Lichtquelle aufgebrachter
UV-Reflexionsschicht (2e) die Barriere zumindest aus einem
wärmeabsorbierenden Körper besteht.
25. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß zumindest teilweise Kontakt zwischen Barriere
und Lichtquelle besteht.
26. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß zumindest teilweise in dem Spalt zwischen
Barriere und Lichtquelle Stützkörper (30, 31) vorgesehen werden, um ein
Durchbiegen des heißen Lampenkörpers zu verhindern.
27. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeblenden an der Barriere und am
Gehäuse über einen elektrischen Antrieb verstellt werden.
28. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeblenden an der Barriere und am
Gehäuse über einen pneumatischen Antrieb verstellt werden.
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