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Dokumentenidentifikation DE60129766T2 06.12.2007
EP-Veröffentlichungsnummer 0001151971
Titel Verfahren und Vorrichtung zur Erhöhung der UV-Bestrahlungsdosis und des Durchsatzes im Hochgeschwindigkeits-UV-Härtungverfahren
Anmelder Lucent Technologies Inc., Murray Hill, N.J., US
Erfinder Wai Au, David, Suwanee, Georgia 30024, US;
Chandraiah, Vidyananda B., Lawrenceville, Georgia 30043, US;
Jackson, Kenneth W., Snellville, Georgia 30078, US;
Sollenberger, Neil Wilbur, Duluth, Georgia 30096, US
Vertreter Schoppe, Zimmermann, Stöckeler & Zinkler, 82049 Pullach
DE-Aktenzeichen 60129766
Vertragsstaaten DE, FR, GB
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 23.04.2001
EP-Aktenzeichen 013036942
EP-Offenlegungsdatum 07.11.2001
EP date of grant 08.08.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 06.12.2007
IPC-Hauptklasse C03C 25/12(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP
IPC-Nebenklasse B29C 35/10(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   

Beschreibung[de]
Gebiet der Erfindung

Diese Erfindung bezieht sich auf das Färben farbcodierter optischer Wellenleiter mit einer relativ dünnen Beschichtung einer ultravioletten härtbaren Tinte und auf andere UV-Härtungsprozesse.

Hintergrund der Erfindung

Die Verwendung von Optikfaserwellenleitern, entweder als einzelne Fasern oder als ein Array einer Mehrzahl derartiger Fasern in einer Bandform zum Übertragen von Daten hat sich zur bevorzugten Weise der Signalübertragung entwickelt. Optische Fasern zeichnen sich im Vergleich zu elektrischen Leitern aus Metall durch eine extrem hohe Informationstragekapazität aus.

Optische Fasern sind sowohl sehr klein im Durchmesser als auch extrem zerbrechlich, was es somit schwierig macht, einzelne Fasern handzuhaben und zu bearbeiten. Somit herrschte die Praxis vor, eine große Anzahl von Fasern in einem Kabel oder in einem Faserband, das eine Mehrzahl von Fasern, die sich parallel zueinander erstrecken und von einem Matrixmaterial ummantelt sind, aufweist, zusammenzufassen. Die große Anzahl wirklich identischer Fasern, die in derartigen Kombinationen vorliegen, macht das Verbinden und Spleißen von Fasern ohne irgendein Verfahren der Faseridentifizierung fast unmöglich. Ein derartiges weit verbreitetes Verfahren ist die Farbcodierung einzelner Fasern, vorzugsweise gemäß einem Standardcode, wie er z. B. für Metallleiter verwendet wird. Derartige Farbcodierung ist zwar wirksam jedoch schwer zu erzielen, im Besonderen in einer Produktionsumgebung, in der Geschwindigkeit oder hohe Produktionskapazität höchst erwünscht sind.

Zum Beispiel hat sich die Verwendung herkömmlicher lösungsmittelbasierter Farbmittel, wie z. B. Farbstoffe, Markierungsfluide, Tinten und ähnliches zur Hochgeschwindigkeitsfarbcodierung von optischen Glasfaserwellenleitern als nicht zufriedenstellend erwiesen, da die derartige lösungsmittelbasierte Farbmittelfilme durch Verdampfungstrocknen des Lösungsmittels gebildet werden, was ein relativ langsamer Prozess ist. Zudem weisen lösungsmittelbasierte Tintensysteme nicht die erwünschte Langzeitbeständigkeit gegen die Lösungsmittel, Öle und Gels auf, die in einer Kabelanlagenumgebung vorzufinden sind. Lösungsmittelbasierte Farbmittel nutzen sich auch durch physikalischen Abrieb, wie er in der Regel bei der Verkabelung vorzufinden ist, leicht ab. Ferner enthalten derartige Materialien oft umwelttechnisch unerwünschte Lösungsmittel und es ist schwer, dieselben mit ausreichender Präzision aufzubringen, um eine wirklich einheitliche Beschichtung um den Umfang der optischen Faser bereitzustellen. Was die Aufbringung flüssiger Lösungsmitteltinten betrifft, sind die herkömmlichen Tintenaufbringungsvorrichtungen und -techniken nicht optimal geeignet zur Verarbeitung der optischen Faser bei hohen Geschwindigkeiten in der Größenordnung von 10 m/sek.

Wie im Vorhergehenden festgestellt, sind optische Glasfasern sehr zerbrechlich und anfällig für Beschädigungen. In der Regel sind sie daher mit einer oder mehreren schützenden Kunststoffbeschichtungen beschichtet, wie es in den U.S.-Patenten Nr. 4,125,644 und Nr. 4,344,669 erörtert ist. Diese schützenden Beschichtungen werden aufgebracht, sobald die Fasern gebildet werden, um gegen Abrieb während der Aufnahme und Handhabung zu schützen. In dem U.S.-Patent Nr. 4,125,644 wurde dargelegt, dass verschiedene Zusatzstoffe, die Pigmente umfassen, diesen schützenden Kunststoffbeschichtungen zugegeben werden können, falls dies erwünscht ist. Somit kann zu einem gewissen Grad ein Färben des Äußeren der Faser durch ein Färben der schützenden Beschichtung durch den Faserhersteller geleistet werden, was ihn dabei unterstützt, bestimmte Produkte zu identifizieren. Jedoch müssen, wie es in dem U.S.-Patent Nr. 4,125,644 dargelegt ist, der Typ und die Mengen der den Pufferbeschichtungen zugefügten Substanzen umsichtig ausgewählt werden, um eine Störung der gewünschten Qualitäten der Beschichtungen zu vermeiden. Der Zusatz von Pigmentzusatzstoffen zu den Pufferbeschichtungen kann auch das Ziehen und Härten der Fasern und die Gesamtfaserproduktionsgeschwindigkeit verlangsamen. Ferner ist es bei der Produktion von Optikfaserkabeln wichtig, dass physikalische und optische Charakteristika der Faserwellenleiter in den Kabeln sorgfältig aufeinander abgestimmt werden, und es ist oft erwünscht, dass alle der Faserwellenleiter aus demselben Produktionslauf oder -posten stammen. Somit ist es, obwohl bekannt sein mag, dass den Pufferbeschichtungen Farbmittel zugesetzt werden können, wie im Vorhergehenden genannt, dem Faserhersteller nicht möglich, zu versuchen, durch diese Methode die Fasern zum Zweck der Faseridentifizierung farbzucodieren.

Es wurde festgestellt, dass ein Optikfaserwellenleiter, der eine Faser mit einer schützenden Beschichtung auf derselben aufweist, erfolgreich farbcodiert werden kann, indem er mit einer zusätzlichen Beschichtung einer farbigen, ultraviolett-(UV)-gehärteten Tinte, die als ein sehr dünner Film von z. B. fünf bis zwölf (5 bis 12) Mikron Dicke aufgebracht wird, versehen wird. Eine derartige Beschichtung wird aufgebracht und fixiert, indem die Faser bei einer relativ hohen Geschwindigkeit durch eine Beschichtungsvorrichtung und nachfolgend durch eine UV-Strahlungs-Härtungsvorrichtung oder -ofen geleitet wird, und die Faser anschließend auf eine Aufnahmespule gewickelt wird oder zu einer weiteren Produktionsstufe oder -stufen weitergeleitet wird, wo sie schließlich auf eine Aufnahmespule gewickelt wird. Wenn die Fasern in einer Bandkonfiguration aufgereiht sein sollen, wird jede optische Faser mit einer inneren und einer äußeren Schicht von Beschichtungsmaterialien umschlossen, und mit einer Farbkennung versehen. Die innere Schicht besteht aus einem UV-härtbaren Verbindungsmaterial, das einen Modul im Bereich von etwa 1 MPa aufweist. Zum mechanischen Schutz ist die äußere Schicht ein UV-härtbares Verbindungsmaterial, das einen Modul im Bereich von etwa 1 GPa aufweist. Wenn die optischen Fasern in dem Parallelarray angeordnet sind, werden Zwischenräume zwischen den Fasern und zwischen der Faser und einer Hülle, die an ihrem nahesten Punkt zu jeder Faser etwa 25 &mgr;m beabstandet ist, gebildet. Ein UV-härtbares Matrixverbindungsmaterial, das einen Modul mit einem Wert, der geringer ist als der der äußeren Beschichtungsschicht auf der Faser und höher ist als der der inneren Beschichtungsschicht, aufweist, füllt die Zwischenräume, erstreckt sich bis zu der Umfangslinie, die die Hülle definiert und verbindet die optischen Fasern. Der Modul des Matrixmaterials und die Bindung des Matrixmaterials mit der Farbkennung auf den optischen Fasern ist derart, dass Inter-Faser- und Inter-Band-Bewegung ermöglicht wird. Ebenso ist auf die Anwendung von Ablesekräften durch einen gelernten Handwerker hin ein Zugriff auf die einzelnen Fasern erlaubt, ohne dass aufwändige Werkzeuge benötigt werden, und ohne die Farbkennung zu trüben.

Sowohl bei Bandkonfigurationen als auch z. B. bei einzelnen Fasern für die Verkabelung gibt es mindestens einen UV-Tintenhärtungsschritt und, bei Bändern, zwei UV-Härtungsschritte. Bei der derzeitigen Tintenfamilie, den Matrixmaterialen und UV-Fähigkeiten der derzeitigen Färbemaschinen, bewegen sich Färbegeschwindigkeiten im Allgemeinen im Maßstab von 10 m/Sek., um die vorgeschriebenen Härtungsstufen zu erfüllen. Bänder, die aus Fasern hergestellt sind, die bei höheren Färbegeschwindigkeiten gefärbt wurden, verursachen schädliche Veränderungen in den wirksamen Eigenschaften des Bands. Als Folge davon wurde in der Praxis so verfahren, die Geschwindigkeit des Produktionsprozesses zu begrenzen, um sicherzustellen, dass eine vorbestimmte Dosis von UV-Strahlung angelegt wird, um ein vollständiges Härten des Tintenfarbmittels zu bewirken. Höhere Geschwindigkeiten können realisiert werden, wenn höhere Härtungsstufen erzielt werden können, wie z. B. durch zusätzliche UV-Öfen oder UV-Öfen mit höherer Leistung; jedoch erfordert die Erhöhung der UV-Intensität oder -Leistung eine umfangreiche Modifizierung der Ausrüstung, wie z. B. ein Auswechseln des gesamten Ofens, der Leistungsversorgung und der Abgasanlage. Raumbegrenzungen, sowie Fragen der Ergonomie und Sicherheit bei bestehenden Färbelinien erschwert die Verwendung zusätzlicher UV-Öfen, was beträchtliche Änderungen bei der „Standfläche" der Färbemaschine und komplizierte Prozesssteuerung erfordern würde. So viele hohe Investitionen es derzeit bei Färbemaschinen und bei der gesamten Färbeproduktionsstufe gibt, wäre ein Umgestalten der Färbestufe, um eine einzige zusätzliche Färbemaschine hinzuzufügen, ein kostenintensives Vorhaben. Neue Faserproduktionslinien können derartige Zusätze ermöglichen, doch derzeitige Linien können dies im Allgemeinen nicht.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung ist eine Nachrüstungsanordnung, die zur Verwendung mit bestehenden Farbcodierungs- oder Bandbildungs-UV-Härtungsvorrichtungen für Optikfaserwellenleiter entworfen ist, um die Geschwindigkeit der Faser während des Produktionsprozesses zu erhöhen und gleichzeitig eine minimale Dosis UV-Strahlung aufrechtzuerhalten, obwohl sie nicht auf das Nachrüsten bestehender Ausrüstung beschränkt ist. Als solches erfordert die Vorrichtung der Erfindung keine Vergrößerung des Raums oder der Standfläche der Härtungsvorrichtung, und führt trotzdem zu deutlich erhöhten Liniengeschwindigkeiten, und somit zu erhöhter Faserproduktion pro Zeiteinheit. Zudem liefert die Erfindung eine verbesserte Einheitlichkeit der Härtung über die gesamte Oberfläche des Tintenfarbmittels, da beide Seiten des Faserprofils abwechselnd der Quelle der UV-Strahlung ausgesetzt sind. Wie hierin bereits betont wurde, waren derartige höhere Liniengeschwindigkeiten bis dato durch den Zusatz von einem oder mehreren UV-Öfen, was mehr Platz erfordert als derzeitige Härtungsvorrichtungen und die gesamte Produktionslinie während des Ausbaus unwirksam macht, erzielbar.

Die vorliegende Erfindung weist in einem ersten veranschaulichenden Ausführungsbeispiel derselben eine UV-Härtungsstufe auf, bei der die Faser, die mit einer Tinte der gewünschten Farbe beschichtet ist, bei einer beträchtlich höheren Geschwindigkeit als der bis dahin verwendeten durch einen UV-Härtungsofen geleitet wird. Am Linienausgangsende des Ofens befinden sich eine erste und eine zweite Umdrehscheibe, die die Faser, die lediglich teilweise gehärtet ist, zurück zu einer dritten und vierten Scheibe führen, die wiederum die Faser in den und durch den gleichen UV-Ofen für ein zweites Ausgesetztsein der UV-Strahlung leiten. Die aus dem Ofen austretende Faser wird dann, unter Verwendung einer Ausgangs- oder Aufnahmescheibe, zu anderen Stufen oder, schließlich, zu der Faseraufnahme- und -spulvorrichtung geleitet. Der Weg der Faser in dem zweiten Durchlauf durch den Ofen ist von dem ersten Weg um einen Abstand versetzt, der ausreicht, um ein Kontaktieren der Faser auf den zwei Wegen zu verhindern, jedoch einen geringeren Durchmesser aufweist, als der des „Sweet-Spots" bzw. optimalen Punkts der UV-Strahlung innerhalb des Ofens. Wenn die Vorrichtung bei der Bandhärtung verwendet wird, erfordert dies, dass der „Sweet-Spot", der die fokussierte Region von UV-Strahlung aufweist, einen genügend großen Durchmesser aufweist, um beide Bandwege vollständig zu umhüllen. Bei einer derartigen Anordnung übernimmt der einzelne UV-Ofen die Funktionen eines ersten und zweiten Ofens mit einem vergleichbaren Ergebnis, d. h., größere Liniengeschwindigkeit, die bis dahin nur mit einem zusätzlichen UV-Ofen erzielt werden konnte.

Bei einem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird die aus der Ausgangsseite des UV-Ofens austretende Faser durch eine einzelne Umdrehscheibe durch das Ausgangsende in umgekehrter Richtung zurück in den Ofen geleitet, und durchläuft denselben in der zu dem ersten Weg entgegengesetzten Richtung zu einer zweiten und dritten Umdreh- oder Umlenkscheibe, die sie zu der Aufnahmescheibe und dem Aufnahmemechanismus leiten. Das zweite Ausführungsbeispiel ist geringfügig leichter einzurichten als das erste Ausführungsbeispiel, ermöglicht jedoch im Wesentlichen das gleiche Ergebnis, d. h., größere Liniengeschwindigkeit.

Bei beiden Ausführungsbeispielen der Erfindung, sowie bei Varianten derselben, die sich den Fachleuten präsentieren mögen, ist die Verweilzeit des Substrats in dem Vorhandensein der UV-Härtungsstrahlung etwa doppelt so lang, wie die bei bestehenden Härtungsvorrichtungen.

Die zahlreichen Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung, die im Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen zu verstehen ist, noch besser ersichtlich und verständlich.

Beschreibung der Zeichnungen

1 ist eine diagrammatische Ansicht einer Vorrichtung des Stands der Technik zum UV-Härten eines Arbeitselements, auf dem sich ein härtbares Material befindet;

2 ist eine diagrammatische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung;

3 ist ein Diagramm eines Abschnitts der Anordnung der 2, bei der eine beschichtete optische Faser einer UV-Strahlung ausgesetzt ist;

4 ist ein Diagramm eines Abschnitts der Anordnung der 2, bei der ein Optikfaserband einer UV-Strahlung ausgesetzt ist; und

5 ist eine diagrammatische Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung.

Ausführliche Beschreibung

Die folgende ausführliche Beschreibung richtet sich hauptsächlich auf das UV-Härten einzelner optischer Fasern, die mit einer UV-härtbaren Tinte beschichtet sind, wobei jedoch, wie ohne Weiteres ersichtlich ist, die Merkmale und Prinzipien der vorliegenden Erfindung genauso gut auf das UV-Härten von Optikfaserbändern sowie auf andere Anwendungen, die eine Hochgeschwindigkeits-UV-Härtungsoperation mit sich bringen, angewendet werden können. Es ist denkbar, dass diese Merkmale und Prinzipien, wie sie im Nachfolgenden beschrieben sind, Modifizierungen durch Fachleuten unterworfen werden können, ohne die Wesensart und den Schutzbereich derselben zu verlassen.

1 ist eine diagrammatische Darstellung einer UV-Härtungsanlage 11 des Stands der Technik, wie sie derzeit in der Industrie zum Färben einer Faser 12 mit einer UV-härtbaren Tinte und nachfolgenden Härten der Tinte verwendet wird. Wie es in 1 gezeigt ist, läuft die Faser 12, die in der Richtung der Pfeile bewegt oder gezogen wird, von vorhergehenden Produktionsstufen, die nicht gezeigt sind, sequentiell über eine Umlenkscheibe 13, durch ein Mikrometer 14, wie z. B. ein Lasermikrometer, eine Färbeform 16, wo die Färbetinte als eine dünne Beschichtung auf die Faser 12 aufgebracht wird, durch ein Konzentrizitätsmessgerät 17 in und durch einen UV-Härtungsofen 18. Auf das Austreten aus dem Ofen 18 hin durchläuft die Faser 12, die nun mit einer gehärteten Farbmittelbeschichtung beschichtet ist, durch ein zweites Lasermikrometer 19, um eine Scheibe 21 zu einer Aufnahmerolle 22, die durch eine geeignete Einrichtung angetrieben ist, nicht gezeigt, um die Ziehkraft für die Faser bereitzustellen. Die Aufnahmerolle kann eine Antriebswelle, nicht gezeigt, umfassen, oder kann, wie es auch beabsichtigt ist, nachfolgende Operationen, wie z. B. eine Bandbildungsoperation vertreten, die im Allgemeinen am Ende derselben eine Aufnahmerolle aufweisen.

Die Anordnung 11 der 1, die in einer einzelnen Maschinenkonfiguration enthalten sein kann, ist eine genaue Darstellung einer Optikfaserfärbestufe, die, mit verschiedenen kleineren Veränderungen, überall in der Industrie verwendet wird. Wie im Vorhergehenden aufgezeigt, ist bei den heute verwendeten Tinte- und/oder Matrixmaterialien und den UV-Fähigkeiten der derzeitigen Färbemaschinen die Geschwindigkeit, bei der die Faser dieselben durchläuft, im Allgemeinen auf zehn Meter pro Sekunde (10 m/Sek.) begrenzt, um sicherzustellen, dass die vorgeschriebenen Härtungsstufen eingehalten werden. Höhere Geschwindigkeiten können zu schädlichen Veränderungen bei den Betriebseigenschaften eines Bands führen oder können zur Folge haben, dass die Färbetinte nur teilweise gehärtet ist und so dazu neigt, unerwünschte Verhaltenscharakteristika während der Verwendung aufzuweisen. Ferner wäre es wegen der weitverbreiteten Verwendung der Anordnung der 1, die gewöhnlich in eine einheitliche Maschine eingegliedert ist, wirtschaftlich nicht durchführbar, eine derartige Maschine durch eine neue Maschine zu ersetzen, die z. B. einen leistungsstärkeren UV-Härtungsofen aufweist, oder, wenn Platzbedarf eine Prämisse ist, bestehende Maschinen umzurüsten, so dass sie eine größere Härtungsleistung aufweisen, wenn eine derartige Änderung ein Verändern und Vergrößern der Standfläche der Maschine mit sich bringt.

In 2 ist die Vorrichtung 23 der vorliegenden Erfindung, die eine Nachrüstung für die Maschine 11 der 1 bildet und die buchstäblich keine Vergrößerung der Standfläche derselben darstellt, diagrammatisch gezeigt. Es sei darauf hingewiesen, dass die Beabstandungen in 2 aus Gründen der Übersichtlichkeit übertrieben dargestellt sind. Außerdem tragen gleiche Teile die gleichen Bezugszeichen über die verschiedenen Figuren. Bei der Anordnung der 2 wird die Faser 12 durch den Ofen 18 wie in der Vorrichtung der 1 geleitet, nachdem sie jedoch aus dem Ofen 18 ausgetreten ist, wird die Faser 12 durch Umdrehscheiben 26, 27, 28 und 29 zurück zu dem Eingang in den Ofen 18 geleitet und durchläuft den Ofen 18 entlang eines zweiten Wegs 30, der direkt benachbart zu dem ersten Weg 25 liegt, jedoch von diesem beabstandet, wie es in 3 gezeigt ist, die eine übertriebene Darstellung der tatsächlichen Wegbeabstandung ist.

Die meisten UV-Öfen sind durch einen „Sweet-Spot" 31 wie in 3 ersichtlich gekennzeichnet, der ein fokussierter Bereich maximaler einheitlicher Intensität der UV-Strahlung innerhalb des Ofens ist. In der Anordnung der 2 und 3 sollte der Sweet-Spot 31 einen ausreichend großen Durchmesser oder Querschnittsfläche aufweisen, um die Faser auf den Wegen 25 und 30 zu bedecken, so dass auf beiden Wegen die optimale Strahlung vorliegt. 4 stellt die Wegkonfiguration für die Vorrichtung der 2, wie sie für ein Härten des Matrixmaterials eines Faserbands 32 verwendet wird, dar, und es ist ersichtlich, dass der Sweet-Spot 31 groß genug ist, um optimales Härten des Materials auf beiden Wegen 25 und 30 gleichzeitig zu liefern.

Bei der Weganordnung der 2, wie sie in 4 dargestellt ist, empfängt eine Seite des Bands gewöhnlich mehr UV-Einwirkung als die andere Seite, obwohl es zwei Durchquerungen des Ofens 18 absolviert. In 5 ist ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt, bei dem beide Seiten der Faser 12 oder des Bands 32 etwa gleiche Mengen an UV-Einwirkung empfangen. Der erste Durchlauf durch den Ofen 18 der Faser 12 oder des Bands 32 ist im Wesentlichen der gleiche wie bei den Anordnungen der 1 und 2. Jedoch wird auf das Austreten von der Ausgangsseite des Ofens 18 hin die Richtung des Arbeitsstücks (Faser 12 oder Band 32) durch eine Umdrehscheibe 36 und eine Ausrichtungsscheibe 37 umgedreht, so dass es in der umgekehrten Richtung durch den Ofen 18 läuft, wie es durch die Pfeile angezeigt ist. Die Beabstandung der beiden Wege 25 und 30 des Arbeitsbauglieds ist ähnlich der in den 3 und 4 gezeigten, jedoch sind die Laufrichtungen entgegengesetzt. Der Sweet-Spot 31 der UV-Strahlung trifft in dem Fall des Bands 32 auf eine Oberfläche des Bands auf dem Weg 25 und auf die andere Oberfläche des Bands auf dem Weg 30 auf und stellt so ein vollständiges Härten des gesamten Bands sicher. Die anderen Oberflächen des Bands 32 empfangen ebenfalls UV-Strahlung, diese wird jedoch nicht direkt durch den Sweet-Spot aufgebracht. Der Ofen 18 kann mit fokussierenden und reflektierenden Baugliedern ausgerüstet sein, um sicherzustellen, dass beide Oberflächen auf beiden Wegen 25 und 30 UV-Strahlung empfangen.

Auf das Austreten von der ursprünglichen Eingangsseite des Ofens 18 hin wird das Arbeitsbauglied durch Scheiben 38 und 39 zu der Aufnahmescheibe 21 geleitet. Es sei darauf hingewiesen, dass die Scheibe 38 durch die Scheibe 21 ersetzt und die Scheibe 39 weggelassen werden kann, in welchem Fall das Lasermikrometer 19 zwischen der Scheibe 21 und der Aufnahmerolle 22 (oder nachfolgenden Produktionsstufen) angeordnet sein kann. Insofern als sich die UV-Härtungsmaschinen in ihrer Gesamtkonfiguration unterscheiden können, können auch andere Scheibenanordnungen als die in den 2 und 5 gezeigten durch Fachleute entworfen werden. In allen Fällen sollte jedoch die UV-Strahlung in dem Ofen 18 mindestens zweimal auf das Arbeitsbauglied, d. h. auf die Faser, das Band, oder ein anderes UV-härtbares Bauglied auftreffen. Die Anordnungen der Ausführungsbeispiele der Erfindung, wie sie in den 2 und 5 gezeigt sind, bedeuten nicht notwendigerweise direkt eine Verdoppelung der Laufgeschwindigkeit des Arbeitsbauglieds, hauptsächlich wegen nichtlinearer Härtungsraten. Jedoch sind Geschwindigkeitserhöhungen möglich, die eine nützliche Geschwindigkeitserhöhung bei gegenwärtigen Härtungsmaschinen bilden. Die Erfindung ermöglicht daher eine erhöhte UV-Dosierung und einen erhöhten Durchsatz der Faser oder des anderweitigen Arbeitsbauglieds ohne die Ersetzung derzeit verwendeter UV-Bestrahlungsstufen. Höhere Geschwindigkeiten sind durch Anpassen der Prinzipien und Merkmale der Erfindung, wie sie offenbart sind, an eine Mehrzahl von Durchläufen (mehr als zwei) durch den Härtungsofen möglich, wenn der Platz ausreicht, um zusätzliche Umleitungsbauglieder, wie z. B. Scheiben, zu erlauben. Es sei darauf hingewiesen, dass die Prinzipien der Erfindung auf neue Maschinen sowie auf ein Nachrüsten bestehender Maschinen anwendbar sind. Diese Prinzipien, wie sie in den Figuren veranschaulicht sind, haben den Vorzug der Einfachheit, die an sich für Entwerfer neuer Maschinen wirtschaftlich attraktiv ist.


Anspruch[de]
Vorrichtung zum Härten eines mit einer ultravioletthärtbaren Beschichtung beschichteten Arbeitsprodukts, das entlang eines ersten Wegs durch eine Ultraviolett-Härtungsstufe gezogen wird, die einen Ultraviolett-Härtungsofen zum Leiten der Härtungsstrahlung auf das Arbeitsprodukt aufweist, wobei der Ofen eine Sweet-Spot-Region fokussierter Strahlungsintensität aufweist, wobei der Ofen eine Eingangsseite und eine Ausgangsseite und ein Aufnahmebauglied zum Leiten des Arbeitsprodukts zu einer nachfolgenden Stufe aufweist,

gekennzeichnet durch eine Anordnung zum Erhöhen der Dosierung von Härtungsstrahlung, die auf das Arbeitsprodukt auftrifft, wobei die Anordnung folgende Merkmale aufweist:

mindestens ein Wegänderungsbauglied, das benachbart zu der Ausgangsseite des Härtungsofens zum Leiten des Arbeitsprodukts auf einen zweiten Weg durch den Härtungsofen angeordnet ist, wobei der zweite Weg um einen Abstand, der geringer als die Breite des Sweet-Spots ist, von dem ersten Weg beabstandet ist.
Die Vorrichtung gemäß Anspruch 1, bei der der zweite Weg das Arbeitsprodukt zu dem Aufnahmebauglied leitet. Die Vorrichtung gemäß Anspruch 2, bei der das eine Wegänderungsbauglied positioniert ist, um das Arbeitsprodukt zu einem zweiten, dritten und vierten Wegänderungsbauglied zu leiten, die einen Weg für das Arbeitsprodukt definieren, der das Arbeitsprodukt zurück in die Eingangsseite des Ofens entlang des zweiten Wegs wieder einführt. Die Vorrichtung gemäß Anspruch 3, bei der sich das Arbeitsstück entlang des zweiten Wegs durch den Ofen in der gleichen Richtung wie der des ersten Wegs bewegt. Die Vorrichtung gemäß Anspruch 4, bei der die Wegänderungsbauglieder Scheiben sind. Die Vorrichtung gemäß Anspruch 2, bei der das eine Wegänderungsbauglied positioniert ist, um das Arbeitsprodukt durch die Ausgangsseite des Ofens in einer der Laufrichtung entgegengesetzten Richtung des Arbeitsprodukts entlang des ersten Wegs zurückzuleiten. Die Vorrichtung gemäß Anspruch 6, die ferner ein zweites Wegänderungsbauglied benachbart zu der Eingangsseite des Ofens zum Leiten des Arbeitsprodukts auf dem zweiten Weg zu dem Aufnahmebauglied aufweist. Die Vorrichtung gemäß Anspruch 7, bei der die Wegänderungsbauglieder Scheiben sind. Ein Verfahren eines Aussetzens eines mit einem ultraviolett-härtbaren Material beschichteten Optikfaserarbeitsbauglieds einer Ultraviolett-Strahlung, das folgende Schritte aufweist:

Leiten des Arbeitsbauglieds in und durch einen Ultraviolett-Härtungsofen, der eine Sweet-Spot-Region fokussierter Strahlungsintensität aufweist, entlang eines ersten Wegs, wodurch das Arbeitsbauglied zumindest teilweise gehärtet wird;

Wiedereinführen des Arbeitsbauglieds in den Ofen zum Durchlaufen desselben entlang eines zweiten Wegs, der um einen Abstand, der geringer als die Breite des Sweet-Spots ist, von dem ersten Weg beabstandet ist; und

Leiten des aus dem Ofen austretenden Arbeitsbauglieds entlang des zweiten Wegs zu einer nachfolgenden Nachhärtungsstufe.
Das Verfahren gemäß Anspruch 9, bei dem sich das Arbeitsbauglied entlang des zweiten Wegs durch den Ofen in derselben Richtung wie auf dem ersten Weg durch den Ofen bewegt. Das Verfahren gemäß Anspruch 9, bei dem sich das Arbeitsbauglied entlang des zweiten Wegs durch den Ofen in der entgegengesetzten Richtung seines Laufs auf dem ersten Weg durch den Ofen bewegt. Die Vorrichtung gemäß Anspruch 1, bei der das Arbeitsbauglied eine optische Faser ist, die mit einer Beschichtung einer ultraviolett-härtbaren Färbetinte beschichtet ist, wenn sie entlang des ersten Wegs in den Ofen eintritt. Eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1, bei der das mindestens eine zu der Ausgangsseite des Ofens benachbarte Wegänderungsbauglied ein erstes Umdrehbauglied aufweist, über das das Arbeitsprodukt auf dem ersten Weg angepasst ist, hindurch zu laufen, das das Arbeitsprodukt auf den zweiten Weg umleitet. Eine Vorrichtung gemäß Anspruch 13, bei der das erste und das zweite Umdrehbauglied Scheiben sind. Eine Vorrichtung gemäß Anspruch 13, bei der das erste Umdrehbauglied das Arbeitsprodukt entlang des zweiten Wegs in einer dem Arbeitsproduktlauf auf dem ersten Weg entgegengesetzten Richtung leitet. Eine Vorrichtung gemäß Anspruch 15, bei der das erste Umdrehbauglied eine Scheibe ist. Eine Vorrichtung gemäß Anspruch 12, die ferner eine Färbeform zum Auftragen der Färbetinte auf die optische Faser aufweist, wobei die Form auf dem ersten Weg, bevor die Faser in den Ofen eintritt, angeordnet ist.






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