DE4341217A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Aushärten einer auf ein langgestrecktes Gut aufgebrachten UV-reaktiven Beschichtung - Google Patents
Vorrichtung und Verfahren zum Aushärten einer auf ein langgestrecktes Gut aufgebrachten UV-reaktiven BeschichtungInfo
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Description
Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung sowie von
einem Verfahren zum Aushärten einer auf ein
langgestrecktes Gut aufgebrachten UV-reaktiven
Beschichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1
bzw. des Patentanspruches 6.
Aus der DE 42 29 431 C1 ist ein Verfahren zur Herstellung
von Lichtwellenleiter-Bändchen bekannt, bei dem das
Lichtwellenleiter-Bändchen nach dem Aufbringen des
Beschichtungsmaterials zum Aushärten der Beschichtung
durch ein mit Stickstoff gespültes Quarzrohr einer UV-
Lampe hindurchgeführt wird. Dabei wird der Stickstoff auf
der einen Seite des Quarzrohres eingeblasen und auf der
anderen Seite abgesaugt. Über den Einblasdruck wird in
dem Quarzrohr ein geringer Überdruck eingestellt, so daß
ein Eindringen von Sauerstoff in das Quarzrohr verhindert
und die Haftreibungswerte der beschichteten Oberflächen
des LWL-Bändchens verringert werden.
Ein solches Verfahren zum Aushärten einer auf ein
langgestrecktes Gut aufgebrachten Beschichtung eignet
sich sowohl für die Herstellung von LWL-Bändchen als auch
für die Beschichtung und die Signierung von optischen
Fasern mit UV-reaktiven, d. h. unter Einfluß von UV-
Strahlung aushärtbaren Lacken. Aufgrund der thermischen
Belastung der optischen Faser bzw. des LWL-Bändchens
während des Aufhärtevorganges werden bei dem bekannten
Aushärteverfahren leichtflüchtige Bestandteile des UV-
reaktiven Beschichtungsmaterials freigesetzt, die dazu
führen, daß die Faser bzw. das LWL-Bändchen in dem
Quarzrohr von einer einen Teil der UV-Strahlung der UV-
Lampe absorbierenden Rauchfahne umgeben ist. Die
abdampfenden Bestandteile des UV-reaktiven
Beschichtungsmaterials schlagen sich auf der Innenseite
des Quarzrohres in Form von Ruß, also Kohlenstoff,
nieder, so daß unter Umständen schon nach wenigen Stunden
Betriebsdauer ein Großteil der von der UV-Lampe
abgegebenen UV-Strahlung nicht mehr bis zu dem durch das
Quarzrohr hindurchgeführten langgestreckten Gut wie z. B.
einer optischen Faser oder einem LWL-Bändchen gelangt.
Eine vollständige Aushärtung der UV-reaktiven
Beschichtung des langgestreckten Gutes beim Durchlauf des
langgestreckten Gutes durch die UV-Lampe ist somit über
die gesamte Durchlaufzeit des Gutes nicht immer
gewährleistet.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt daher der
Erfindung das Problem zugrunde, beim Aushärten einer auf
ein langgestrecktes Gut aufgebrachten UV-reaktiven
Beschichtung eine gleichmäßige Intensität der UV-
Strahlung an der Oberfläche des beschichteten
langgestreckten Gutes zumindest über die gesamte
Durchlaufzeit des langgestreckten Gutes durch die UV-
Lampe sowie eine hohe Lebensdauer des Quarzrohres
sicherzustellen und so eine vollständige Aushärtung des
Beschichtungsmaterials zu ermöglichen.
Dieses Problem wird durch die erfindungsgemäße
Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren zum
Aushärten einer auf ein langgestrecktes Gut aufgebrachten
UV-reaktiven Beschichtung mit den kennzeichnenden
Merkmalen des Anspruches 1 bzw. des Anspruches 6 gelöst.
Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen
insbesondere darin, daß die leichtflüchtigen Bestandteile
des unter Einfluß von UV-Strahlung aushärtbaren
Beschichtungsmaterials, bei denen es sich im wesentlichen
um Kohlenstoff handelt, mit der mit dem Spülgas
zugeführten definierten Menge Sauerstoff zu Kohlendioxid
reagieren. Das Kohlendioxid wirkt bei der Aushärtung der
Beschichtung durch UV-Strahlung als Schutzgas und
absorbiert keine UV-Strahlung. Auf diese Weise wird eine
das langgestreckte Gut umgebende, einen Teil der UV-
Strahlung absorbierende Rauchfahne vermieden und das
Niederschlagen der leichtflüchtigen Bestandteile des
Beschichtungsmaterials auf der Innenseite des Quarzrohres
verhindert, so daß über einen langen Zeitraum eine
gleichmäßige Intensität der UV-Strahlung an der
Oberfläche eines hindurchgeführten langgestreckten Gutes
gewährleistet wird. Zudem ergibt sich eine hohe Standzeit
des Quarzrohres der UV-Lampe.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen
sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der
Erfindung möglich.
Um die Rauchentwicklung um das langgestreckte Gut herum
sowie den Niederschlag von Ruß auf dem Quarzrohr durch
abdampfende Bestandteile des Beschichtungsmaterials
zuverlässig zu verhindern, ist es vorteilhaft, wenn der
Anteil des Sauerstoffs an dem Spülgas in Abhängigkeit von
dem verwendeten UV-reaktiven Beschichtungsmaterial, der
UV-Lampe und der Durchlaufgeschwindigkeit des
langgestreckten Gutes durch das Quarzrohr zwischen 0,1
und 5 Volumen-% beträgt.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Sauerstoff durch
Zufuhr von Raumluft in das Quarzrohr eingebracht wird, so
daß die erfindungsgemäße Vorrichtung vergleichsweise
einfach aufgebaut sein kann. Dabei dient der neben dem
Sauerstoff in der Raumluft in großer Menge enthaltene
Stickstoff als Schutzgas.
Von Vorteil ist es, wenn das Spülgas das Quarzrohr in der
Durchlaufrichtung des langgestreckten Gutes
entgegengesetzter Richtung durchspült. Aufgrund der
zunehmenden Aufheizung des langgestreckten Gutes während
des Durchlaufens des Quarzrohres nimmt nämlich auch das
Abdampfen leichtflüchtiger Bestandteile des UV-reaktiven
Beschichtungsmaterials innerhalb der UV-Lampe von dem
Eintritt des langgestreckten Gutes in das Quarzrohr bis
zu dem Austritt aus dem Quarzrohr zu. Demzufolge nimmt
die Sauerstoff-Konzentration durch die Reaktion des
Sauerstoffs mit dem abgedampften Kohlenstoff des
Beschichtungsmaterials innerhalb des Quarzrohres vom
Austritt des langgestreckten Gutes bzw. Eintritt des
Spülgases in Richtung des Eintrittes des langgestreckten
Gutes bzw. Austrittes des Spülgases ab. Die Einstellung
des Gemisches aus Schutzgas und Sauerstoff erfolgt
deshalb derart, daß im Bereich des Eintrittes des
langgestreckten Gutes in das Quarzrohr, wo noch keine
Abdampfung von Beschichtungsmaterial stattfindet, die
Sauerstoff-Konzentration annähernd null ist, so daß die
Aushärtung der Beschichtung an der Oberfläche des
langgestreckten Gutes praktisch unverändert abläuft.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung
vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden
Beschreibung näher erläutert.
Die in der Fig. 1 beispielhaft dargestellte Vorrichtung
zum Aushärten einer auf ein langgestrecktes Gut 3,
beispielsweise eine optische Faser, aufgebrachten, unter
Einfluß von UV-Strahlung aushärtbaren Beschichtung weist
eine UV-Lampe 5 auf. Die UV-Lampe 5 besteht aus einem
Gehäuse 7, in dem ein durch das Gehäuse hindurchführendes
Quarzrohr 9 angeordnet ist. Das Quarzrohr 9 ist für das
UV-Licht eines in dem Gehäuse 7 angeordneten UV-Strahlers
11 der UV-Lampe 5 durchlässig. Dabei entstehen bei der
Bestrahlung des mit der UV-reaktiven Beschichtung
versehenen langgestreckten Gutes 3 mit dem schematisch
angedeuteten UV-Strahler 11 im Inneren des Quarzrohres 9
Temperaturen von mehreren hundert Grad Celsius. Auf der
dem Quarzrohr 9 abgewandten Seite des UV-Strahlers 11 ist
z. B. ein Reflektor 13 zur Reflektion der UV-Strahlung
angeordnet. Es ist ebenfalls möglich, daß das Quarzrohr 9
innerhalb zumindest eines weiteren Quarzrohres angeordnet
und von diesem umschlossen ist, also mehrere Quarzrohre
ineinander gestellt sind.
In Durchlaufrichtung des langgestreckten Gutes 3 durch
die Vorrichtung 1 vor der UV-Lampe 5 ist eine
eintrittseitige Irisblende 15 und in Durchlaufrichtung
hinter der UV-Lampe 5 eine austrittseitige Irisblende 17
angeordnet. Beispielsweise zwischen der UV-Lampe 5 und
der austrittseitigen Irisblende 17 ist eine
Einspeisevorrichtung 19 vorgesehen. An dem
gegenüberliegenden Ende der Vorrichtung 1 ist zwischen
der eintrittseitigen Irisblende 15 und der UV-Lampe 5
eine Absaugvorrichtung 21 angeordnet. Durch die
Einspeisevorrichtung 19 wird beispielsweise ein Schutzgas
wie z. B. Stickstoff durch Zufuhrbohrungen 23 eines
einspeiseseitigen Verteilringes 25 in das Quarzrohr 9 in
der Durchlaufrichtung des langgestreckten Gutes 3
entgegengesetzter Richtung eingespeist. Z. B. an der
austrittseitigen Irisblende 17 wird eine definierte Menge
Sauerstoff, beispielsweise in Form von zur Vermeidung von
Partikelkontamination gefilterter Raumluft, die im
wesentlichen aus Sauerstoff und Stickstoff besteht, in
das Quarzrohr 9 angesaugt und bildet gemeinsam mit dem
Stickstoff ein das Quarzrohr 9 entgegen der
Durchlaufrichtung des langgestreckten Gutes 3
durchspülendes Spülgas. Der Stickstoffanteil der Raumluft
wirkt bei der Erfindung als Schutzgas. Es ist aber
ebenfalls möglich, eine definierte Menge reinen
Sauerstoffs zu verwenden. Das Spülgas wird z. B. durch
Absaugbohrungen 27 eines absaugseitigen Verteilringes 29
hindurch mittels der Absaugeinrichtung 21 aus dem
Quarzrohr 9 abgesaugt. Die Verteilringe 25 und 29 mit
ihren Zufuhrbohrungen 23 bzw. Absaugbohrungen 27
verhindern zuverlässig eine Schwingungsanregung des
langgestreckten Gutes 3 beim Einspeisen des Stickstoffes
und Absaugen des Spülgases.
Während des Transportes durch das Quarzrohr 9 heizt sich
das langgestreckte Gut 3 zunehmend auf. Mit zunehmender
Temperatur des langgestreckten Gutes 3 und damit in der
Einspeisevorrichtung 19 zugewandter Richtung kommt es in
zunehmenden Maße zu einem Abdampfen von leicht flüchtigen
Bestandteilen des UV-reaktiven Beschichtungsmaterials,
bei denen es sich überwiegend um Kohlenstoff handelt. Der
abgedampfte Kohlenstoff des Beschichtungsmaterials
reagiert mit dem im Spülgas enthaltenen Sauerstoff zu
Kohlendioxid, das in dem Quarzrohr 9 als Schutzgas wirkt.
Die Sauerstoff-Konzentration im Spülgas nimmt durch die
Reaktion des Sauerstoffs mit dem abgedampften Kohlenstoff
in dem Quarzrohr 9 ausgehend von der Einspeisevorrichtung
19 in Richtung der Absaugeinrichtung 21 ab. Um ein
unvollständiges Aushärten der Beschichtung des
langgestreckten Gutes 3 bzw. der Oberfläche der
Beschichtung durch eine zu große Menge Sauerstoff im
Quarzrohr 9 zu vermeiden, ist die zugeführte
Sauerstoffmenge derart zu bemessen, daß im der
eintrittseitigen Irisblende 15 zugewandten Bereich des
Quarzrohres 9, wo noch kein Abdampfen von
leichtflüchtigen Bestandteilen des UV-reaktiven
Beschichtungsmaterials stattfindet, die Sauerstoff-
Konzentration im Spülgas annähernd null ist. Auf diese
Weise läuft die Aushärtung der Beschichtung des
langgestreckten Gutes 3 gegenüber dem Fall eines
ausschließlich aus einem Schutzgas bestehenden Spülgases
praktisch unverändert ab, aber mit dem durch die
Erfindung erzielten Vorteil einer erhöhten Standzeit des
Quarzrohres 9. Die zum vollständigen Aushärten der UV-
reaktiven Beschichtung in dem Spülgas erforderliche Menge
Sauerstoff hängt von dem Beschichtungsmaterial selbst,
von der UV-Lampe 5, der Durchführungsgeschwindigkeit des
langgestreckten Gutes 3 durch das Quarzrohr 9 der UV-
Lampe 5, der Oberflächenklebrigkeit der Beschichtung
sowie ihres Vernetzungsgrades ab. So beträgt der optimale
Sauerstoff-Anteil im Spülgas etwa zwischen 0,1 und 5
Volumen-%.
Es ist ebenfalls möglich, zumindest zwei hintereinander
angeordnete UV-Lampen 5 vorzusehen, durch die das
langgestreckte Gut 3 hindurchführbar ist, wie dies in
einem zweiten Ausführungsbeispiel in der Fig. 2
dargestellt ist. Dabei entsprechen die UV-Lampen 5 des
zweiten Ausführungsbeispiels im wesentlichen dem in der
Fig. 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel der UV-
Lampe 5. In der zuerst von dem langgestreckten Gut 3
durchlaufenen UV-Lampe 5 ist vorzugsweise ein für die
Oberflächenhärtung der unter Einfluß von UV-Strahlung
aushärtbaren Beschichtung besonders geeigneter Typ eines
UV-Strahlers 11 vorgesehen.
Claims (11)
1. Vorrichtung zum Aushärten einer auf ein
langgestrecktes Gut aufgebrachten UV-reaktiven
Beschichtung mit zumindest einer UV-Lampe, die ein
von einem Spülgas durchspültes Quarzrohr aufweist,
durch welches das langgestreckte Gut hindurchführbar
ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Spülgas aus
einem Schutzgas und einer definierten Menge
Sauerstoff besteht.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Anteil des Sauerstoffs an dem Spülgas
zwischen 0,1 und 5 Volumen-% beträgt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß der Sauerstoff durch Zufuhr von
Raumluft in das Quarzrohr (9, 9′) eingebracht wird.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß das Spülgas das
Quarzrohr (9, 9′) in der Durchlaufrichtung des
langgestreckten Gutes (3) entgegengesetzter Richtung
durchspült.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß zumindest zwei
hintereinander angeordnete UV-Lampen (5, 5′)
vorgesehen sind, durch die das langgestreckte Gut
(3) hindurchführbar ist.
6. Verfahren zum Aushärten einer auf ein
langgestrecktes Gut aufgebrachten UV-reaktiven
Beschichtung, bei dem das langgestreckte Gut durch
ein von einem Spülgas durchspültes Quarzrohr einer
UV-Lampe hindurchgeführt wird, dadurch
gekennzeichnet, daß das Spülgas aus einem Schutzgas
und einer definierten Menge Sauerstoff besteht.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß der Anteil des Sauerstoffs an dem Spülgas
zwischen 0,1 und 5 Volumen-% beträgt.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch
gekennzeichnet, daß der Sauerstoff durch Zufuhr von
Raumluft in das Quarzrohr (9, 9′) eingebracht wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß das Spülgas das Quarzrohr
(9, 9′) in der Durchlaufrichtung des langgestreckten
Gutes (3) entgegengesetzter Richtung durchspült.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch
gekennzeichnet, daß das langgestreckte Gut durch
zumindest zwei hintereinander angeordnete UV-Lampen
(5, 5′) hindurchgeführt wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch
gekennzeichnet, daß die Menge des Sauerstoffs in
Abhängigkeit von dem Beschichtungsmaterial, der UV-
Lampe (5, 5′) sowie der Durchlaufgeschwindigkeit des
langgestreckten Gutes (3) durch das Quarzrohr
(9, 9′) eingestellt wird.
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Publications (1)
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