WO2001073362A1 - Uv-bestrahlungsvorrichtung mit im wesentlichen geschlossenen reflektor, insbesondere zur härtung von uv-reaktiven klebstoffen - Google Patents

Uv-bestrahlungsvorrichtung mit im wesentlichen geschlossenen reflektor, insbesondere zur härtung von uv-reaktiven klebstoffen Download PDF

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WO2001073362A1
WO2001073362A1 PCT/EP2001/003182 EP0103182W WO0173362A1 WO 2001073362 A1 WO2001073362 A1 WO 2001073362A1 EP 0103182 W EP0103182 W EP 0103182W WO 0173362 A1 WO0173362 A1 WO 0173362A1
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reflector
radiation
line
irradiation
discharge lamp
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PCT/EP2001/003182
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Peter Koban
Heiko Runge
Peter Beier
Dieter Stirner
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Dr. Hönle AG
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    • B29C35/00—Heating, cooling or curing, e.g. crosslinking or vulcanising; Apparatus therefor
    • B29C35/02—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould
    • B29C35/08—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould by wave energy or particle radiation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
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    • B29C35/0805—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould by wave energy or particle radiation using electromagnetic radiation
    • B29C2035/0827—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould by wave energy or particle radiation using electromagnetic radiation using UV radiation

Definitions

  • IJV radiation device with an essentially closed reflector, in particular for curing UV-reactive adhesives
  • the present invention relates to an irradiation device for irradiating one or more objects with ultraviolet radiation (UN radiation).
  • the radiation is used to cure UN-reactive adhesives.
  • Known irradiation devices for irradiating one or more objects with UV radiation comprise an elongated gas discharge lamp, which e.g. is designed as a high-pressure discharge lamp for emitting UN radiation and an elongated reflector made of highly reflective material which extends along the gas discharge lamp and focuses the UN radiation on an irradiation line which is parallel to the gas discharge lamp around the object or objects to irradiate on this line.
  • the cross section of the elongated reflector is (essentially) in the form of an ellipse, the gas discharge lamp being arranged along the first focal line and the irradiation line lying on the second focal line of the ellipse.
  • This known UV line emitter is used for the all-round irradiation of thread-like objects, and is used in particular for the hardening of coatings, markings, printing or lacquering of strand, cable and thread-like objects.
  • the reflector consists of two reflector parts, each of which is arranged in a housing part.
  • a thread-like object is inserted into the one housing part along the irradiation line.
  • the two housing parts can be opened out. In the closed state, the two reflector parts lie opposite one another, so that the gas discharge lamp is arranged in the focal line of one reflector part and the object to be irradiated is arranged in the focusing line of the other reflector part.
  • the object of the present invention is thus to further develop the above-described irradiation device for irradiating one or more filamentary objects with UV radiation in such a way that continuous irradiation of individual objects is made possible.
  • This object is achieved by an irradiation device for irradiating one or more objects with UV radiation according to claim 1.
  • the irradiation device according to the invention comprises an elongated gas discharge lamp for emitting UV radiation, an elongated reflector made of highly reflective material, for. B. high-purity aluminum, which extends along the gas discharge lamp and essentially completely surrounds it in such a way that the UV radiation is focused on an irradiation line. This extends parallel to the gas discharge lamp.
  • the object or the glue point is guided for irradiation on the focal line.
  • the elongate reflector is provided with an opening extending in the longitudinal direction in the region of the radiation line.
  • the irradiation device thus enables the continuous irradiation of several objects. It is particularly advantageous that the objects to be irradiated are no longer restricted to string, cable or thread-shaped objects, but rather objects of practically any shape can be irradiated.
  • the irradiation device according to the invention thus enables the irradiation of bonds on any components along the irradiation line.
  • the essentially completely closed shape of the elongated reflector further enables a very high irradiance and a very homogeneous and highly intensive intensity distribution along the irradiation line.
  • the opening which extends in the longitudinal direction, makes it possible to feed and transport the object or objects to be irradiated along the radiation line, it being necessary to ensure that the location of the object or objects to be irradiated moves along the radiation line.
  • the elongated reflector advantageously has an elliptical cross section, the gas discharge lamp being arranged along one focal line and the radiation line lying on the other focal line.
  • the elliptical cross-section has the advantage that the UV radiation emitted by the gas discharge lamp is completely focused on the radiation line, so that highly efficient utilization of the radiation energy is ensured.
  • the elliptical cross-sectional shape of the reflector enables an improved and more homogeneous intensity distribution of the UV radiation along the irradiation line and thus the objects to be irradiated, which overall enables energy savings, the peak temperature on the objects is reduced and the exposure time or irradiation time is shortened that more efficient and economical radiation can be realized.
  • the homogeneous intensity distribution has in particular the further advantage that rotating the object or objects during the irradiation process, as is customary in some cases in known apparatus, can be completely eliminated if necessary, which further reduces costs and increases efficiency.
  • the opening is advantageously a slot which extends in the longitudinal direction of the elongated reflector and through which a conveying device for feeding the object or objects to the radiation line can engage.
  • the slot is designed in such a way that the conveyor device can transport the object or objects along the irradiation line during the irradiation process.
  • several objects are fed through one or more transport devices through the slot to the irradiation line, where they are then irradiated (possibly with rotation) in a stationary manner on the irradiation line with UV light.
  • the slot lies on the side of the radiation line facing away from the gas discharge lamp.
  • the slit is located to the side of the radiation line.
  • the opening or slot for supplying the object or objects is provided with light traps to prevent the escape of UV radiation from the elongated reflector. This largely prevents harmful effects on the eyes and skin.
  • the elongated reflector is advantageously arranged in a housing, the opening for supplying the objects being defined between two reflector parts, each of which can be opened laterally with an associated housing part.
  • This configuration is particularly advantageous if the opening is designed as a slot which is on the side of the radiation line facing away from the gas discharge lamp.
  • the elongated reflector can be arranged in a housing, in which a single reflector part extending along the irradiation line can be opened laterally with an associated housing part.
  • This configuration is particularly advantageous if the opening for feeding the object or objects is designed as a slot which is located to the side of the radiation line.
  • FIG. 2 shows an external view of a transverse side of the irradiation device shown in FIG. 1,
  • FIG. 3 shows a cross-sectional view of a first exemplary embodiment of an irradiation device according to the invention
  • FIG. 4 shows a cross-sectional view of a second exemplary embodiment of an irradiation device according to the invention.
  • 5 shows a measurement diagram of the intensity distribution around the radiation line as a function of the measurement angle.
  • the irradiation device 1 shows the external view of the long side of an irradiation device 1 according to the invention for irradiating one or more objects with UV radiation.
  • the irradiation device 1 according to the invention comprises a housing 2, which consists of several housing parts.
  • the external view of an irradiation device 1 according to the invention shown in FIG. 1 shows, for example, an upper housing part 2a and a lower housing part 2b, which each extend in the longitudinal direction. Both housing parts 2a and 2b are connected with hinges 6, by means of which the lower housing part 2b can be opened or unfolded laterally, ie upwards from the plane of the drawing.
  • the end faces of the radiation device 1 according to the invention are closed off by end housing parts 3a and 3b.
  • an elongated reflector which surrounds an elongated gas discharge lamp, for example in the form of a high-pressure discharge lamp. Both elements are explained in more detail below with reference to FIGS. 3 and 4.
  • a connector for the power connection of the high-pressure discharge lamp is provided on the top of the housing 2 of the irradiation device 1.
  • the energy released in the form of heat when objects are irradiated in the interior of the housing 2 is removed by air cooling. Fresh air is drawn in on the underside of the housing 2 and transported away on the top of the housing 2 via an exhaust air duct 4.
  • the total length of the irradiation device 1 according to the invention ie more precisely the length of the high-pressure gas discharge lamp depending on the UV dose required or necessary for the curing of the adhesive.
  • FIG. 2 shows an external view of the transverse side of the irradiation device 1 shown in FIG. 1.
  • FIG. 2 shows a plan view of the front housing part 3a, which closes the housing 2, which extends in the longitudinal direction, on one side.
  • the connector 5 is shown schematically, while to the left and right of the front housing part 3a, the hinges 6 are shown, which connect the upper with the lower housing parts of the housing 2 so that the lower housing parts can be opened upwards.
  • an opening 7 is shown, which is designed as a slot and extends approximately vertically downward from the center of the front housing part 3a. The opening 7 serves to supply objects to be irradiated with UV radiation.
  • the irradiation line (13) extends in the longitudinal direction of the irradiation device 1 and is therefore only shown as a point in FIG. 2. As explained in more detail below with reference to FIGS. 3 and 4, the irradiation line 13 lies on the second focal line, which is defined by the cross-sectionally elliptical structure of the elongated reflector in the interior of the housing 2. All dimensions are in millimeters.
  • FIG. 3 shows a cross section through a first exemplary embodiment of an irradiation device 1 according to the invention.
  • the first exemplary embodiment of the radiation device 1 according to the invention shown in FIG. 3 corresponds to the radiation device 1 shown in FIGS. 1 and 2.
  • the housing 2 of the first exemplary embodiment shown comprises a total of three extending in the longitudinal direction Housing parts 2a, 2b and 2c.
  • the two lower housing parts 2b and 2c are each pivotally connected to the upper housing part 2a by a hinge 6.
  • the two lower housing parts 2b and 2c can be folded away or opened up laterally.
  • the elongated reflector 9 has an elliptical cross section and essentially completely surrounds an elongated high-pressure discharge lamp 8 for emitting UV radiation.
  • the high-pressure discharge lamp 8 extends along the first focal line of the elliptical reflector 9, the objects being guided with their adhesive point in the irradiation line 13.
  • the essentially closed elliptical reflector 9 enables a uniform all-round irradiation of the parts of one or more objects to be irradiated along the Irradiation line 13, onto which the entire UV radiation emitted by the high-pressure discharge lamp 8 is focused. In this way, a very high irradiance is achieved, whereby the highest production speeds can be achieved.
  • the reflector 9 consists of four reflector parts 9a, 9b, 9c and 9d.
  • the reflector parts 9a and 9d are assigned to the housing part 2a and the reflector parts 9b and 9c are each assigned to the housing part 2b and 2c and attached to the latter. Accordingly, the two lower reflector parts 9b and 9c with the respectively associated housing part 2b or 2c can be folded away, so that the interior of the reflector 9 is accessible, for example to replace the high-pressure discharge lamp 8.
  • Each reflector part 9a, 9b, 9c and 9d consists of a base part with cooling fins and an inserted, replaceable reflector plate (e.g. high-purity aluminum). In the closed state, the reflector plates of the reflector parts 9a, 9b, 9c and 9d together form the elongated reflector 9 with an elliptical cross section.
  • the reflector 9 and the housing 2 have an opening 10 in the form of a slot in the lower part.
  • the objects are fed to the irradiation line 13 by a conveyor system or a transport device 14.
  • a needle 11 is glued in the plastic base part 12, the adhesive being cured by the high-pressure discharge lamp 8 due to the UV radiation focused on the radiation line 13.
  • the opening 10 lies on the side of the radiation line 13 facing away from the high-pressure discharge lamp 8 and corresponds to the opening 7 in the front housing part 3a, as shown in FIG. 2.
  • the objects fed through the opening 7 of the front housing part 3a are fed through the opening 10, which is formed by the reflector 9 and the housing 2, to the radiation line 13, or. transported along this.
  • the upper two reflector parts 9a and 9d can be folded into a closed position, which is indicated in Fig. 3 with 9a 'and 9d'. In this closed position, practically no UV radiation emerges from the high-pressure discharge lamp.
  • This shutter system is closed pneumatically during production interruptions and when problems arise and the lamp output is reduced to approx. 30%. This prevents "burning" of objects already in the UV system.
  • the reflector layer of the reflector 9 is preferably made of high-purity aluminum (99.99% aluminum), so that the UV radiation is reflected onto the objects to be irradiated practically without loss.
  • the connected load of the high pressure Discharge lamp is, for example, between 1.5 and 10 kW.
  • the high-pressure discharge lamp 8 can be designed for different areas of use.
  • UV radiation in the range from 380 to 315 nm is suitable for curing UV-reactive adhesives and plastics, especially since many plastics only become more transparent to radiation from 350 nm, which means that the adhesive applied on the inside hardens better.
  • gallium doping of the high-pressure discharge lamp is advantageous, since the radiation spectrum of the UV radiation is shifted here into the longer-wave range of> 350 nm.
  • B. iron doping or mercury doping can be advantageous, such as. B. iron doping or mercury doping.
  • High-pressure discharge lamps with a mercury doping are generally cheaper, more simply constructed and more robust, but have less UV radiation in the longer-wave range. They can be used advantageously, for example, in the curing of surface coatings and the like, where UV radiation in the range from 280 to 200 nm is used.
  • Iron doping e.g. B. with metal halide emitters, is also suitable for curing adhesives, but not as good as gallium doping.
  • a low-pressure gas discharge lamp can also be used, for example.
  • light traps can be provided in the area of the opening 10 on the lower housing parts 2b and 2d in order to prevent the escape of UV radiation.
  • Fig. 4 shows a cross section through a second embodiment of the radiation device according to the invention.
  • the essential difference from the first exemplary embodiment shown in FIG. 3 is the arrangement of the opening 15 for supplying the object or objects to be irradiated.
  • the opening 15 is arranged laterally to the irradiation line 13, so that the transport device or the feed system 17, through which the objects to be irradiated are fed to the irradiation line 13, laterally through the housing 2 and the reflector 9 into the The inside of the reflector protrudes.
  • the lower part of the irradiation device 1 is formed from two housing parts 2e and 2f, each with an associated reflector part 9e or 9f.
  • the housing part 2e with the reflector part 9e forms the larger part.
  • the opening 15 is formed between the housing part 2e with the reflector part 9e and the housing part 2f with the reflector part 9f.
  • the housing part 2e is fastened to the upper housing part 2a with a hinge 6, so that the lower housing part 2e with the reflector part 9e can be folded away or opened to the side.
  • the upper housing part 2a with the associated reflector part 9c also integrally with that on the attached housing part 2f can be formed with the associated reflector part 9f. All other functions and features of the second exemplary embodiment shown in FIG. 4 correspond to those of the first exemplary embodiment. The above explanations with regard to the first exemplary embodiment are therefore also to be applied identically to the second exemplary embodiment.
  • the length of the irradiation device 1 according to the invention and in particular the length of the high-pressure discharge lamp 8 and the dimensions of the associated reflector 9, each depend on the intended use and must be set according to the requirements. It is important, however, that the elongate reflector 9 extends longitudinally to the high-pressure discharge lamp 8 and essentially completely surrounds it in such a way that the UV radiation emitted by the high-pressure discharge lamp 8 is focused on an irradiation line 13 which is parallel to the high pressure -Discharge lamp 8 is to illuminate the object or objects on this line. Furthermore, the opening 10 or 15, which extends in the longitudinal direction, must be provided in the region of the irradiation line 13 for supplying the object or objects.
  • FIG. 5 shows a measurement result for the intensity distribution along the irradiation line 13 as a function of the measurement angle in relation to the high-pressure discharge lamp 8.
  • the intensity distribution shown was recorded with a quartz rod measuring device. It can be seen that the irradiation device 1 according to the invention enables an extremely homogeneous radiation intensity along the irradiation line 13, which is due in particular to the optimized geometry of the reflector 9 (beam path to the irradiation line 13) and on the other hand to the compact design of the reflector 9 , In particular, the areas of maximum intensity directly under the high-pressure discharge lamp 8 (0 ° angle) and in the angular areas around 130 ° and 240 ° are normally problematic, since experience has shown that these areas are problem areas in relation to UV curing, particularly when curing adhesives Represent radiation.
  • the irradiation device 1 also enables a very homogeneous intensity distribution in these areas.
  • additional reflectors can be provided on the end face, which generate an additional reflection in the longitudinal direction of the reflector 9.
  • a rotation of the objects to be irradiated during transport along the irradiation line 13 is therefore no longer necessary in every case.
  • such a rotation device 8 is shown schematically for rotating the objects 16 to be irradiated during the irradiation.

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bestrahlungsvorrichtung (1) zum Bestrahlen von einem oder mehreren Objekten mit UV-Strahlung mit einer länglichen Gasentladungslampe (8) zum Ausstrahlen von UV-Strahlung, einem länglichen Reflektor (9) aus hochreflektierendem Material, der sich längs der Gasentladungslampe (8) erstreckt und diese im Wesentlichen vollständig dergestalt umschließt, daß die UV-Strahlung auf eine Bestrahlungs-Linie (13) fokussiert wird, die parallel zur Gasentladungslampe (8) ist, um das oder die Objekte auf dieser Linie zu bestrahlen, wobei der längliche Reflektor (9) im Bereich der Bestrahlungs-Linie (13) eine sich in Längsrichtung erstreckende Öffnung (10; 15) zum Zuführen des oder der Objekte aufweist.

Description

IJV-Bestrahlungsvorrichtung mit im wesentlichen geschlossenen Reflektor, insbesondere zur Härtung von UV-reaktiven Klebstoffen
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bestrahlungsvorrichtung zum Bestrahlen von einem oder mehreren Objekten mit ultravioletter Strahlung (UN-Strahlung). Die Bestrahlung erfolgt zur Aushärtung von UN-reaktiven Klebstoffen.
Bekannte Bestrahlungsvorrichtungen zum Bestrahlen von einem oder mehreren Objekten mit UV-Strahlung, wie sie beispielsweise von der Anmelderin unter der Typenbezeichnung UFAPRIΝT LE vertrieben werden, umfassen eine längliche Gasentladungslampe, die z.B. als Hochdruck-Entladungslampe ausgebildet ist, zum Ausstrahlen von UN-Strahlung und einen länglichen Reflektor aus hochreflektierendem Material, der sich längs der Gasentladungslampe erstreckt und die UN-Strahlung auf eine Bestrahlungs-Linie fokusiert, die parallel zur Gasentladungslampe ist, um das oder die Objekte auf dieser Linie zu bestrahlen. Der Querschnitt des länglichen Reflektors hat (im wesentlichen) die Form einer Ellipse, wobei die Gasentladungslampe entlang der ersten Brennpunkt-Linie angeordnet ist und die Bestrahlungs-Linie auf der zweiten Brennpunkt-Linie der Ellipse liegt. Dieser bekannte UV-Linienstrahler dient zur Rundumbestrahlung fadenförmiger Objekte, und wird insbesondere zur Härtung von Beschichtungen, Markierungen, Bedruckungen oder Lackierungen sträng-, kabel- und fadenförmiger Objekte eingesetzt. Der Reflektor besteht dabei aus zwei Reflektorteilen, die jeweils in einem Gehäuseteil angeordnet sind. Zur Bestrahlung wird beispielsweise ein fadenförmiges Objekt entlang der Bestrahlungs-Linie in das eine Gehäuseteil eingelegt. Hierzu können die beiden Gehäuseteile auseinandergeklappt werden. Im geschlossenen Zustand liegen die beiden Reflektorenteile einander gegenüber, so daß in der Brennlinie des einen Reflektorteiles die Gasentladungslampe und in der Fokussierungslinie des anderen Reflektorteiles das zu bestrahlende Objekt angeordnet ist.
Der Nachteil dieses bekannten UV-Linienstrahlers besteht darin, daß ausschließlich fadenförmige, endlose Objekte (z.B. Kabel) kontinuierlich bestrahlt werden können.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist somit, die oben beschriebene aus dem Stand der Technik bekannte Bestrahlungsvorrichtung zum Bestrahlen von einem oder mehreren fadenförmigen Objekten mit UV-Strahlung dergestalt weiterzubilden, daß eine kontinuierliche Bestrahlung von Einzel-Objekten ermöglicht wird. Diese Aufgabe wird durch eine Bestrahlungsvorrichtung zum Bestrahlen von einem oder mehreren Objekten mit UV-Strahlung gemäß Anspruch 1 gelöst. Die erfϊndungsgemäße Bestrahlungsvorrichtung umfaßt eine längliche Gasentladungslampe zum Ausstrahlen von UV-Strahlung, einen länglichen Reflektor aus hochreflektierendem Material, z. B. hochreinem Aluminium, der sich längs der Gasentladungslampe erstreckt und diese im wesentlichen vollständig dergestalt umschließt, daß die UV-Strahlung auf eine Bestrahlungs-Linie fokussiert wird. Diese erstreckt sich parallel zur Gasentladungslampe. Das Objekt bzw. die Klebestelle werden zur Bestrahlung auf der Brennlinie geführt. Für die Zuführung ist der längliche Reflektor im Bereich der Bestrahlungs-Linie mit einer sich in Längsrichtung erstreckenden Öffnung versehen.
Die erfindungsgemäße Bestrahlungsvorrichtung ermöglicht damit die kontinuierliche Bestrahlung mehrerer Objekte. Besonders vorteilhaft ist, daß die zu bestrahlenden Objekte nicht mehr auf str ng-, kabel- oder fadenförmige Objekte beschränkt sind, sondern Objekte mit praktisch beliebiger Form bestrahlt werden können. Beispielsweise ermöglicht die erfindungsgemäße Bestrahlungsvorrichtung damit die Bestrahlung von Verklebungen an beliebigen Bauteilen entlang der Bestrahlungs-Linie. Durch die im wesentlichen vollständig geschlossene Form des länglichen Reflektors wird weiterhin eine sehr hohe Bestrahlungsstärke und eine sehr homogene und hochintensive Intensitätsverteilung entlang der Bestrahlungs-Linie ermöglicht. Durch die sich in Längsrichtung erstreckende Öffnung wird das Zuführen und das Transportieren des oder der zu bestrahlenden Objekte entlang der Bestrahlungs-Linie ermöglicht, wobei zu gewährleisten ist, daß sich die zu bestrahlende Stelle des oder der Objekte entlang der Bestrahlungs-Linie bewegt.
Vorteilhafterweise weist der längliche Reflektor einen ellipsenförmigen Querschnitt auf, wobei die Gasentladungslampe entlang der einen Brennpunkt-Linie angeordnet ist und die Bestrahlungs-Linie auf der anderen Brennpunkt-Linie liegt. Der ellipsenförmige Querschnitt hat dabei den Vorteil, daß die von der Gasentladungslampe emittierte UV- Strahlung vollständig auf die Bestrahlungs-Linie fokussiert wird, so daß eine hocheffiziente Ausnutzung der Strahlungsenergie gewährleistet ist. Die elliptische Querschnittsform des Reflektors ermöglicht eine verbesserte und homogenere Intensitätsverteilung der UV-Strahlung entlang der Bestrahlungs-Linie und damit den zu bestrahlenden Objekten, wodurch insgesamt eine Energieeinsparung ermöglicht, die Spitzen temperatur auf den Objekten gesenkt und die Belichtungszeit bzw. Bestrahlungszeit verkürzt wird, so daß eine effizientere und wirtschaftliche Bestrahlung realisiert werden kann. Die homgene Intensitätsverteilung hat insbesondere auch den weiteren Vorteil, daß ein Drehen des oder der Objekte während dem Bestrahlungsvorgang, wie es teilweise bei bekannten Apparaten üblich ist, ggf. vollständig entfallen kann, wodurch eine weitere Kostenverringerung und Steigerung der Effizienz erreicht wird.
Vorteilhafterweise ist die Öffnung ein sich in Längsrichtung des länglichen Reflektors erstreckender Schlitz, durch den eine Fördereinrichtung zum Zuführen des oder der Objekte zur Bestrahlungs-Linie eingreifen kann. Der Schlitz ist dabei dergestalt ausgelegt, daß die Fördereinrichtung das oder die Objekte während dem Bestrahlungsvorgang entlang der Bestrahlungs-Linie transportieren kann. Alternativ werden mehrere Objekte durch jeweils eine oder mehrere Transporteinrichtungen durch den Schlitz zur Bestrahlungs-Linie zugeführt, wo sie dann (ggf. unter Drehung) stationär auf der Bestrahlungs-Linie mit UV-Licht bestrahlt werden. Gemäß einem ersten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung liegt dabei der Schlitz auf der der Gasentladungslampe abgewandten Seite der Bestrahlungslinie. Gemäß einem zweiten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung liegt der Schlitz seitlich zur Bestrahlungs- Linie.
Weiterhin ist es von Vorteil, wenn die Öffnung bzw. der Schlitz zum Zuführen des oder der Objekte mit Lichtfallen zur Verhinderung des Austritts von UV-Strahlung aus dem länglichen Reflektor versehen ist. Hierdurch werden schädliche Einwirkungen auf Augen und Haut weitgehend verhindert.
Vorteilhafterweise ist der längliche Reflektor in einem Gehäuse angeordnet, wobei die Öffnung zum Zuführen der Objekte zwischen zwei Reflektorteilen definiert ist, die jeweils mit einem zugehörigen Gehäuseteil seitlich aufgeklappt werden können. Diese Ausgestaltung ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die Öffnung als Schlitz ausgebildet ist, der auf der der Gasentladungslampe abgewandten Seite der Bestrahlungs-Linie liegt.
Alternativ kann der längliche Reflektor in einem Gehäuse angeordnet sein, bei dem ein einziger sich entlang der Bestrahlungslinie erstreckender Reflektorteil mit einem zugehörigen Gehäuseteil seitlich aufgeklappt werden kann. Diese Ausgestaltung ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die Öffnung zum Zuführen des oder der Objekte als Schlitz ausgebildet ist, der seitlich zur Bestrahlungs-Linie liegt.
Weiterhin ist es von Vorteil, wenn der längliche Reflektor im Bereich der Hochdruck- Entladungslampe aus zwei Reflektorteilen besteht, die zum Verschließen der Gasentladungslampe eingeklappt werden können. (= Shuttersystem) Die vorliegende Erfindung wird im folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert, in denen zeigen
Fig. 1 eine Außenansicht der Längsseite einer erfindungsgemäßen Bestrahlungsvorrichtung,
Fig. 2 eine Außenansicht einer Querseite der in Fig. 1 gezeigten Bestrahlungsvorrichtung ,
Fig. 3 eine Querschnittsansicht eines ersten Ausführungsbeispieles einer erfindungsgemäßen Bestrahlungsvorrichtung ,
Fig. 4 eine Querschnittsansicht eines zweiten Ausführungsbeispieles einer erfindungsgemäßen Bestrahlungsvorrichtung, und
Fig. 5 ein Meßdiagramm der Intensitätsverteilung um die Bestrahlungs-Linie in der Abhängigkeit vom Meßwinkel.
Fig. 1 zeigt die Außenansicht der Längsseite einer erfindungsgemäßen Bestrahlungsvorrichtung 1 zum Bestrahlen von einem oder mehreren Objekten mit UV- Strahlung. Die erfindungsgemäße Bestrahlungsvorrichtung 1 umfaßt ein Gehäuse 2, das aus mehreren Gehäuseteilen besteht. Die in der Fig. 1 gezeigte Außenansicht einer erfindungsgemäßen Bestrahlungsvorrichtung 1 zeigt beispielsweise ein oberes Gehäuseteil 2a und ein unteres Gehäuseteil 2b, die sich jeweils in Längsrichtung erstrecken. Beide Gehäuseteile 2a und 2b sind mit Scharnieren 6 verbunden, durch die das untere Gehäuseteil 2b seitlich, d.h. nach oben aus der Zeichenebene heraus weg- bzw. aufgeklappt werden kann. Die Stirnseiten der erfindungsgemäßen Bestrahlungsvorrichtung 1 sind durch stirnseitige Gehäuseteile 3a und 3b abgeschlossen. Im Inneren des Gehäuses 2 befindet sich ein länglicher Reflektor, der eine längliche Gasentladungslampe, z.B. in Form einer Hochdruck-Entladungslampe umgibt. Beide Elemente werden weiter unten im Bezug auf die Fig. 3 und 4 näher erläutert. An der Oberseite des Gehäuses 2 der Bestrahlungsvorrichtung 1 ist ein Anschlußstecker für den Stromanschluß der Hochdruck-Entladungslampe vorgesehen. Die im Inneren des Gehäuses 2 beim Bestrahlen von Objekten in Form von Wärme freiwerdende Energie wird durch eine Luftkühlung abtransportiert. Dabei wird Frischluft auf der Unterseite des Gehäuses 2 angesaugt und an der Oberseite des Gehäuses 2 über einen Abluftkanal 4 wegtransportiert. Die Gesamtlänge der erfindungsgemäßen Bestrahlungsvorrichtung 1, d.h. genauer gesagt die Länge der Hochdruck-Gasentladungslampe ist abhängig von der für die Aushärtung des Klebstoffes erforderlichen bzw. einzubringenden UV-Dosis.
Fig. 2 zeigt eine Außenansicht der Querseite der in Fig. 1 gezeigten Bestrahlungsvorrichtung 1. Fig. 2 zeigt dabei eine Draufsicht auf das stirnseitige Gehäuseteil 3a, das das sich in Längsrichtung erstreckende Gehäuse 2 auf der einen Seite abschließt. Oberhalb des stirnseitigen Gehäuseteiles 3a ist der Anschlußstecker 5 schematisch dargestellt, während links und rechts vom stirnseitigen Gehäuseteil 3a die Scharniere 6 dargestellt sind, die das obere mit den unteren Gehäuseteilen des Gehäuses 2 so miteinander verbinden, daß die unteren Gehäuseteile nach oben aufgeklappt werden können. Im mittleren unteren Bereich des stirnseitigen Gehäuseteiles 3a ist eine als Schlitz ausgebildete Öffnung 7 dargestellt, die sich etwa von der Mitte des stirnseitigen Gehäuseteiles 3a senkrecht nach unten erstreckt. Die Öffnung 7 dient zum Zuführen von mit UV-Strahlung zu bestrahlenden Objekten. Die Bestrahlungs-Linie (13) erstreckt sich in Längsrichtung der Bestrahlungsvorrichtung 1 und ist daher in Fig. 2 lediglich als Punkt dargestellt. Wie in Bezug auf die Fig. 3 und 4 weiter unten näher erläutert ist, liegt die Bestrahlungs-Linie 13 auf der zweiten Brennpunkt-Linie, die durch den im Querschnitt ellipsenförmigen Aufbau des länglichen Reflektors im Inneren des Gehäuses 2 definiert ist. Alle Bemaßungsangaben sind in der Einheit Millimeter.
In Fig. 3 ist ein Querschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Bestrahlungsvorrichtung 1 dargestellt. Das in Fig. 3 dargestellte erste Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Bestrahlungsvorrichtung 1 korrespondiert dabei mit der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Bestrahlungsvorrichtung 1. Wie in Fig. 3 zu erkennen ist, umfaßt das Gehäuse 2 des gezeigten ersten Ausführungsbeispieles insgesamt drei sich in Längsrichtung erstreckende Gehäuseteile 2a, 2b und 2c. Die beiden unteren Gehäuseteile 2b und 2c sind jeweils durch ein Scharnier 6 schwenkbar mit dem oberen Gehäuseteil 2a verbunden. Die beiden unteren Gehäuseteile 2b und 2c können dabei seitlich nach oben weg- bzw. aufgeklappt werden.
Im Inneren des Gehäuses 2 ist ein länglicher Reflektor 9 aus hochreflektierendem Material, beispielsweise hochreinem Aluminium, angeordnet. Der längliche Reflektor 9 hat im dargestellten Ausführungsbeispiel einen ellipsenförmigen Querschnitt und umgibt eine längliche Hochdruck-Entladungslampe 8 zum Ausstrahlen von UV-Strahlung im wesentlichen vollständig. Die Hochdruck-Entladungslampe 8 erstreckt sich längs entlang der ersten Brenn-Linie des ellipsenförmigen Reflektors 9, wobei die Objekte mit ihrer Klebestelle in der Bestrahlungslinie 13 geführt werden. Der im wesentlichen geschlossene elliptische Reflektor 9 ermöglicht dabei eine gleichmäßige Rundumbestrahlung der zu bestrahlenden Teile eines oder mehrerer Objekte entlang der Bestrahlungs-Linie 13, auf die die gesamte von der Hochdruck-Entladungslampe 8 ausgestrahlte UV-Strahlung fokussiert wird. Hierdurch wird eine sehr hohe Bestrahlungsstärke erreicht, wodurch höchste Fertigungsgeschwindigkeiten erzielt werden können.
Der Reflektor 9 besteht aus vier Reflektorteilen 9a, 9b, 9c und 9d. Die Reflektorteile 9a und 9d sind dem Gehäuseteil 2a und die Reflektorteile 9b und 9c jeweils dem Gehäuseteil 2b bzw. 2c zugeordnet und an diesem befestigt. Demnach können die beiden unteren Reflektorteile 9b und 9c mit dem jeweilig zugehörigen Gehäuseteil 2b bzw. 2c weggeklappt werden, so daß das Innere des Reflektors 9 zugänglich ist, um beispielsweise die Hochdruck-Entladungslampe 8 auszuwechseln. Jedes Reflektorteil 9a, 9b, 9c und 9d besteht aus einem Basisteil mit Kühlrippen und eingelegtem, auswechselbarem Reflektorblech (z.B. hochreines Aluminium). Die Reflektorbleche der Reflektorteile 9a, 9b, 9c und 9d bilden im geschlossenen Zustand gemeinsam den länglichen Reflektor 9 mit elliptischem Querschnitt.
Der Reflektor 9 sowie das Gehäuse 2 weisen im unteren Teil eine Öffnung 10 in Form eines Schlitzes auf. Durch ein Fördersystem bzw. eine Transporteinrichtung 14 werden die Objekte zur Bestrahlungs-Linie 13 zugeführt. Im dargestellten Beispiel wird dabei eine Nadel 11 im Kunststoff-Basisteil 12 verklebt, wobei der Klebstoff durch die auf die Bestrahlungs-Linie 13 fokussierte UV-Strahlung von der Hochdruck-Entladungslampe 8 gehärtet wird. Die Öffnung 10 liegt auf der der Hochdruck-Entladungslampe 8 abgewandten Seite der Bestrahlungs-Linie 13 und korrespondiert mit der Öffnung 7 im stirnseitigen Gehäuseteil 3a, wie es in Fig. 2 gezeigt ist. Die durch die Öffnung 7 des stirnseitigen Gehäuseteils 3a zugeführten Objekte werden durch die Öffnung 10, die durch den Reflektor 9 und das Gehäuse 2 gebildet ist, zur Bestrahlungs-Linie 13 zugeführt, bwz. entlang dieser transportiert.
Die oberen beiden Reflektorteile 9a und 9d können in eine Verschlußstellung eingeklappt werden, die in Fig. 3 mit 9a' und 9d' angedeutet ist. In dieser Verschlußstellung tritt praktisch keine UV-Strahlung von der Hochdruck- Entladungslampe nach unten aus. Dieses Shuttersystem wird während Produktionsunterbrechungen und bei auftretenden Problemen pneumatisch geschlossen und die Lampenleistung auf ca. 30% reduziert. Dadurch wird ein " Verbrennen " von bereits im UV-System befindlichen Objekten vermieden.
Die Reflektorschicht des Reflektors 9 besteht vorzugsweise aus Hochreinst-Aluminium (99,99% Aluminium), so daß die UV-Strahlung praktisch ohne Verlust auf die zu bestrahlenden Objekte reflektiert wird. Die Anschlußleistung der Hochdruck- Entladungslampe beträgt beispielsweise zwischen 1,5 und 10kW. Die Hochdruck- Entladungslampe 8 kann für verschiedene Einsatzgebiete ausgelegt sein. Beispielsweise ist UV-Strahlung im Bereich von 380 bis 315nm zur Aushärtung von UV-reaktiven Klebstoffen und Kunststoffen geeignet, insbesondere da viele Kunststoffe erst ab 350nm strahlungsdurchlässiger werden, wodurch innenseitig aufgebrachter Klebstoff besser aushärtet. Hier ist beispielsweise eine Gallium-Dotierung der Hochdruck- Entladungslampe von Vorteil, da das Abstrahlungsspektrum der UV-Strahlung hier in den längerwelligen Bereich von > 350nm verschoben wird. Für andere Bestrahlungszwecke können andere Dotierungen vorteilhaft sein, wie z. B. Eisen- Dotierungen oder Quecksilber-Dotierungen. Hochdruck-Entladungslampen mit eine Quecksilber-Dotierung sind in der Regel billiger, einfacher aufgebaut und robuster, haben aber weniger UV-Strahlung im längerwelligen Bereich. Sie sind beispielsweise bei der Härtung von Oberflächenlacken und dgl. vorteilhaft einzusetzen, wo UV- Strahlung im Bereich von 280 bis 200 nm verwendet wird. Eine Eisen-Dotierung, wie z. B. bei Metall-Halogenit-Strahlern, eignet sich zwar auch für das Aushärten von Klebstoffen, aber nicht so gut wie eine Gallium-Dotierung. Abhängig von der Anwendung kann beispielsweise auch eine Niederdruck-Gasentladungslampe verwendet werden.
Obwohl nicht in Fig. 3 dargestellt, können im Bereich der Öffnung 10 an den unteren Gehäuseteilen 2b und 2d Lichtfallen vorgesehen sein, um das Austreten von UV- Strahlung zu verhindern.
Fig. 4 zeigt einen Querschnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Bestrahlung Vorrichtung. Der wesentliche Unterschied zum in der Fig. 3 gezeigten ersten Ausführungsbeispiel ist die Anordnung der Öffnung 15 zum Zuführen des oder der zu bestrahlenden Objekte. Im zweiten Ausführungsbeispiel ist die Öffnung 15 seitlich zur Bestrahlungs-Linie 13 angeordnet, so daß die Transporteinrichtung bzw. das Zuführsystem 17, durch das die zu bestrahlenden Objekte zur Bestrahlungs-Linie 13 zugeführt werden, seitlich durch das Gehäuse 2 und den Reflektor 9 in das Reflektorinnere hineinragt. Im in der Fig. 4 gezeigten Beispiel ist dabei der untere Teil der Bestrahlungsvorrichtung 1 aus zwei Gehäuseteilen 2e und 2f mit einem jeweils zugeordneten Reflektorteil 9e bzw. 9f gebildet. Das Gehäusteil 2e mit dem Reflektorteil 9e bildet dabei den größeren Anteil. Zwischen dem Gehäuseteil 2e mit dem Reflektorteil 9e und dem Gehäuseteil 2f mit dem Reflektorteil 9f ist die Öffnung 15 ausgebildet. Das Gehäuseteil 2e ist mit einem Scharnier 6 am oberen Gehäuseteil 2a befestigt, so daß das untere Gehäuseteil 2e mit dem Reflektorteil 9e seitlich weg- bzw. aufgeklappt werden kann. Es ist anzumerken, daß das obere Gehäuseteil 2a mit dem zugehörigen Reflektorteil 9c auch einstückig mit dem an dem befestigten Gehäuseteil 2f mit dem zugehörigen Reflektorteil 9f ausgebildet sein kann. Alle weiteren Funktionen und Merkmale des in Fig. 4 gezeigten zweiten Ausführungsbeispieles entsprechen denjenigen des ersten Ausführungsbeispieles. Die obigen Erläuterungen im Bezug auf das erste Ausführungsbeispiel sind daher auch auf das zweite Ausführungsbeispiel identisch anzuwenden.
Es ist hervorzuheben, daß die Länge der erfindungsgemäßen Bestrahlungsvorrichtung 1, und insbesondere die Länge der Hochdruck-Entladungslampe 8 und die Abmessungen des zugehörigen Reflektors 9 jeweils vom Anwendungszweck abhängen und entsprechend den Anforderungen einzustellen sind. Wichtig ist jedoch, daß sich der längliche Reflektor 9 längs zur Hochdruck-Entladungslampe 8 erstreckt und diese im wesentlichen vollständig dergestalt umschließt, daß die von der Hochdruck- Entladungslampe 8 ausgestrahlte UV-Strahlung auf eine Bestrahlungs-Linie 13 fokusiert wird, die parallel zur Hochdruck-Entladungslampe 8 ist, um das oder die Objekte auf dieser Linie zu bestrahlen. Weiterhin muß die sich in Längsrichtung erstreckende Öffnung 10 bzw. 15 im Bereich der Bestrahlungs-Linie 13 zum Zuführen des oder der Objekte vorgesehen sein.
In Figur 5 ist ein Meßergebnis für die Intensitätsverteilung entlang der Bestrahlungs- Linie 13 in Abhängigkeit vom Meßwinkel im Bezug auf die Hochdruck- Entlädungslampe 8 gezeigt. Die gezeigte Intensitätsverteilung wurde mit einem Quarzstab meßgerät aufgenommen. Es ist zu erkennen, daß die erfindungsgemäße Bestrahlungseinrichtung 1 eine extrem homogene Strahlungsintensität entlang der Bestrahlungs-Linie 13 ermöglicht, was insbesondere auf die optimierte Geometrie des Reflektors 9 (Strahlengang zur Bestrahlungs-Linie 13) und andererseits auf die kompakte Bauform des Reflektors 9 zurückzuführen ist. Insbesondere die Bereiche maximaler Intensität direkt unter der Hochdruck-Entladungslampe 8 (0° -Winkel) und in den Winkelbereichen um 130° und 240° sind normalerweise problematisch, da diese Bereiche insbesondere beim Härten von Klebstoffen erfahrungsgemäß die Problemzonen im Bezug auf die Härtung mit UV-Strahlung darstellen. Die erfindungsgemäße Bestrahlungsvorrichtung 1 ermöglicht jedoch auch in diesen Bereichen eine sehr homogene Intensitätsverteilung. Im Bereich des elliptischen Reflektorsystems können stirnseitig zusätzliche Reflektoren vorgesehen sein, die eine zusätzliche Reflektion in Längsrichtung des Reflektors 9 erzeugen. Eine Rotation der zu bestrahlenden Objekte beim Transport entlang der Bestrahlungs-Linie 13 ist somit nicht mehr in jedem Fall erforderlich. Im in der Fig. 4 gezeigten zweiten Ausführungsbeispiel ist jedoch schematisch eine derartige Rotationseinrichtung 8 zum Drehen der zu bestrahlenden Objekte 16 während der Bestrahlung gezeigt.

Claims

Ansprüche
1. Bestrahlungsvorrichtung (1) zum Bestrahlen von einem oder mehreren Objekten mit UV-Strahlung, mit einer länglichen Gasentladungslampe (8) zum Ausstrahlen von UV-Strahlung, einem länglichen Reflektor (9) aus hochreflektierendem Material, der sich längs der Gasentladungslampe (8) erstreckt und diese im wesentlichen vollständig dergestalt umschließt, daß die UV-Strahlung auf eine Bestrahlungs-Linie (13) fokussiert wird, die parallel zur Gasentladungslampe (8) ist, um das oder die Objekte auf dieser Linie zu bestrahlen, wobei der längliche Reflektor (9) im Bereich der Bestrahlungs-Linie (13) eine sich in Längsrichtung erstreckende Öffnung (10; 15) zum Zuführen des oder der Objekte aufweist.
2. Bestrahlungseinrichtung (1) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der längliche Reflektor (9) einen ellipsenförmigen Querschnitt aufweist, wobei die Gasentladungslampe (8) entlang der einen Brennpunkt-Linie angeordnet ist und die Bestrahlungs-Linie (13) auf der anderen Brennpunkt-Linie liegt.
3. Bestrahlungseinrichtung (1) gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung (10; 15) ein sich in Längsrichtung des länglichen Reflektors erstreckender Schlitz ist, durch den eine Tran Sporteinrichtung (14; 17) zum Zuführen des oder der Objekte zur Bestrahlungs-Linie (13) eingreifen kann.
4. Bestrahlungseinrichtung (1) gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitz (10) auf der der Gasentladungslampe abgewandten Seite der Bestrahlungs-Linie liegt.
5. Bestrahlungseinrichtung (1) gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitz (15) seitlich zur Bestrahlungs-Linie liegt.
6. Bestrahlungseinrichtung (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung (10; 15) mit Lichtfallen zur Verhinderung des Austritts von UV- Strahlung versehen ist.
7. Bestrahlungseinrichtung (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der längliche Reflektor (9) in einem Gehäuse (2) angeordnet ist, wobei die Öffnung
(10) zum Zuführen der Objekte zwischen zwei sich entlang der Bestrahlungslinie (13) erstreckenden Reflektorteilen (9b, 9d) definiert ist, die jeweils mit einem zugehörigen
Gehäuseteil (2b, 2c) seitlich aufgeklappt werden können.
8. Bestrahlungseinrichtung (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der längliche Reflektor (9) in einem Gehäuse (2) angeordnet ist, wobei zumindest ein sich entlang der Bestrahlungslinie (13) erstreckender Reflektorteil (9e) mit einem zugehörigen Gehäuseteil (2e) seitlich aufgeklappt werden kann.
9. Bestrahlungseinrichtung (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der längliche Reflektor (9) im Bereich der Gasentladungslampe aus zwei Reflektorteilen (9a, 9c) besteht, die zum Verschließen der Gasentladungslampe (8) eingeklappt werden können.
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