DE-102021115380-B4 - Aushärtevorrichtung für Beschichtungen von Glasfasern

Abstract

Aushärtevorrichtung (1, 2) für Beschichtungen von Glasfasern (4) mit einem Aufnahmeraum (11, 21) zur Durchführung einer beschichteten Glasfaser (4) in einer Bewegungsrichtung (A), wobei der Aufnahmeraum (11, 21) eine Mehrzahl von UV-Strahlungsquellen (12, 22) aufweist, welche ausgebildet sind, die Beschichtung der Glasfaser (4) mittels UV-Licht zu härten, wobei die UV-Strahlungsquellen (12, 22) UV-LEDs (12, 22) sind, und wobei die Aushärtevorrichtung (1, 2), vorzugsweise eine Steuerungseinheit der Aushärtevorrichtung (1, 2), ausgebildet ist, wenigstens eine UV-LED (12, 22), vorzugsweise mehrere UV-LED (12, 22) zeitgleich, besonders vorzugsweise alle UV-LED (12, 22) zeitgleich, gepulst zu betreiben, dadurch gekennzeichnet, dass die Aushärtevorrichtung (1, 2), vorzugsweise die Steuerungseinheit der Aushärtevorrichtung (1, 2), ausgebildet ist, wenigstens eine UV-LED (12, 22), vorzugsweise mehrere UV-LED (12, 22) zeitgleich, besonders vorzugsweise alle UV-LED (12, 22) zeitgleich, mit dem maximalen Betriebsstrom eines kontinuierlichen Betriebs zu betreiben.

Inventors

• Erfinder gleich Patentinhaber

Assignees

• Samir Lamrini

Dates

Publication Date

20260507

Application Date

20210614

Claims (12)

1. Aushärtevorrichtung (1, 2) für Beschichtungen von Glasfasern (4) mit einem Aufnahmeraum (11, 21) zur Durchführung einer beschichteten Glasfaser (4) in einer Bewegungsrichtung (A), wobei der Aufnahmeraum (11, 21) eine Mehrzahl von UV-Strahlungsquellen (12, 22) aufweist, welche ausgebildet sind, die Beschichtung der Glasfaser (4) mittels UV-Licht zu härten, wobei die UV-Strahlungsquellen (12, 22) UV-LEDs (12, 22) sind, und wobei die Aushärtevorrichtung (1, 2), vorzugsweise eine Steuerungseinheit der Aushärtevorrichtung (1, 2), ausgebildet ist, wenigstens eine UV-LED (12, 22), vorzugsweise mehrere UV-LED (12, 22) zeitgleich, besonders vorzugsweise alle UV-LED (12, 22) zeitgleich, gepulst zu betreiben, dadurch gekennzeichnet , dass die Aushärtevorrichtung (1, 2), vorzugsweise die Steuerungseinheit der Aushärtevorrichtung (1, 2), ausgebildet ist, wenigstens eine UV-LED (12, 22), vorzugsweise mehrere UV-LED (12, 22) zeitgleich, besonders vorzugsweise alle UV-LED (12, 22) zeitgleich, mit dem maximalen Betriebsstrom eines kontinuierlichen Betriebs zu betreiben.
2. Aushärtevorrichtung (1, 2) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , dass die Aushärtevorrichtung (1, 2), vorzugsweise die Steuerungseinheit der Aushärtevorrichtung (1, 2), ausgebildet ist, wenigstens eine UV-LED (12, 22), vorzugsweise mehrere UV-LED (12, 22) zeitgleich, besonders vorzugsweise alle UV-LED (12, 22) zeitgleich, alternativ kontinuierlich zu betreiben.
3. Aushärtevorrichtung (1, 2) nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet , dass die Aushärtevorrichtung (1, 2), vorzugsweise die Steuerungseinheit der Aushärtevorrichtung (1, 2), ausgebildet ist, wenigstens eine UV-LED (12, 22), vorzugsweise mehrere UV-LED (12, 22) zeitgleich, besonders vorzugsweise alle UV-LED (12, 22) zeitgleich, alternativ nicht zu betreiben.
4. Aushärtevorrichtung (1, 2) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass die Aushärtevorrichtung (1, 2), vorzugsweise die Steuerungseinheit der Aushärtevorrichtung (1, 2), ausgebildet ist, wenigstens eine UV-LED (12, 22), vorzugsweise mehrere UV-LED (12, 22) zeitgleich, besonders vorzugsweise alle UV-LED (12, 22) zeitgleich, mit einer derartigen Pulswiederholrate und mit einem derartigen Puls-Pause-Verhältnis gepulst zu betreiben, so dass die Pulsdauer kürzer als die thermische Relaxationszeit des Materials der Glasfaserbeschichtung und/oder der Glasfaser ist.
5. Aushärtevorrichtung (1, 2) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass die UV-LEDs (12, 22), vorzugsweise genau, als erste Mehrzahl von UV-LEDs (12), vorzugsweise der ersten Aushärteeinheit (1), und als zweite Mehrzahl von UV-LEDs (22), vorzugsweise der zweiten Aushärteeinheit (2), ausgebildet sind, wobei sich die beiden Mehrzahlen von UV-LEDs (12, 22) in der Bewegungsrichtung (A) der beschichteten Glasfaser (4) jeweils linienförmig erstrecken und/oder wobei die beiden Mehrzahlen von UV-LEDs (12, 22) senkrecht zur Bewegungsrichtung (A) der beschichteten Glasfaser (4) einander diametral gegenüberliegend angeordnet sind.
6. Aushärtevorrichtung (1, 2) nach Anspruch 5 , dadurch gekennzeichnet , dass die Aushärtevorrichtung (1, 2), vorzugsweise die Steuerungseinheit der Aushärtevorrichtung (1, 2), ausgebildet ist, wenigstens eine UV-LED (12) der ersten Mehrzahl von UV-LEDs (12) gepulst und zeitgleich wenigstens eine UV-LED (22) der zweiten Mehrzahl von UV-LEDs (22) gepulst zu betreiben, wobei die beiden UV-LEDs (12, 22) • in der Bewegungsrichtung (A) der beschichteten Glasfaser (4), vorzugsweise unmittelbar benachbart, zueinander versetzt oder • senkrecht zur Bewegungsrichtung (A) der beschichteten Glasfaser (4) einander diametral gegenüberliegend angeordnet sind.
7. Aushärtevorrichtung (1, 2) nach Anspruch 5 oder 6 , dadurch gekennzeichnet , dass die Aushärtevorrichtung (1, 2), vorzugsweise die Steuerungseinheit der Aushärtevorrichtung (1, 2), ausgebildet ist, wenigstens eine UV-LED (12) der ersten Mehrzahl von UV-LEDs (12) gepulst und zeitgleich wenigstens eine UV-LED (22) der zweiten Mehrzahl von UV-LEDs (22) kontinuierlich zu betreiben, wobei die beiden UV-LEDs (12, 22) • in der Bewegungsrichtung (A) der beschichteten Glasfaser (4), vorzugsweise unmittelbar benachbart, zueinander versetzt oder • senkrecht zur Bewegungsrichtung (A) der beschichteten Glasfaser (4) einander diametral gegenüberliegend angeordnet sind.
8. Aushärtevorrichtung (1, 2) nach einem der Ansprüche 5 bis 7 , dadurch gekennzeichnet , dass die Aushärtevorrichtung (1, 2), vorzugsweise die Steuerungseinheit der Aushärtevorrichtung (1, 2), ausgebildet ist, wenigstens eine UV-LED (12) der ersten Mehrzahl von UV-LEDs (12) gepulst und zeitgleich wenigstens eine UV-LED (22) der zweiten Mehrzahl von UV-LEDs (22) nicht zu betreiben, wobei die beiden UV-LEDs (12, 22) • in der Bewegungsrichtung (A) der beschichteten Glasfaser (4), vorzugsweise unmittelbar benachbart, zueinander versetzt oder • senkrecht zur Bewegungsrichtung (A) der beschichteten Glasfaser (4) einander diametral gegenüberliegend angeordnet sind.
9. Aushärtevorrichtung (1, 2) nach einem der Ansprüche 5 bis 8 , dadurch gekennzeichnet , dass die Aushärtevorrichtung (1, 2), vorzugsweise die Steuerungseinheit der Aushärtevorrichtung (1, 2), ausgebildet ist, wenigstens eine UV-LED (12) der ersten Mehrzahl von UV-LEDs (12) kontinuierlich und zeitgleich wenigstens eine UV-LED (22) der zweiten Mehrzahl von UV-LEDs (22) kontinuierlich zu betreiben, wobei die beiden UV-LEDs (12, 22) • in der Bewegungsrichtung (A) der beschichteten Glasfaser (4), vorzugsweise unmittelbar benachbart, zueinander versetzt oder • senkrecht zur Bewegungsrichtung (A) der beschichteten Glasfaser (4) einander diametral gegenüberliegend angeordnet sind.
10. Aushärtevorrichtung (1, 2) nach einem der Ansprüche 5 bis 9 , dadurch gekennzeichnet , dass die Aushärtevorrichtung (1, 2), vorzugsweise die Steuerungseinheit der Aushärtevorrichtung (1, 2), ausgebildet ist, wenigstens eine UV-LED (12) der ersten Mehrzahl von UV-LEDs (12) kontinuierlich und zeitgleich wenigstens eine UV-LED (22) der zweiten Mehrzahl von UV-LEDs (22) nicht zu betreiben, wobei die beiden UV-LEDs (12, 22) • in der Bewegungsrichtung (A) der beschichteten Glasfaser (4), vorzugsweise unmittelbar benachbart, zueinander versetzt oder • senkrecht zur Bewegungsrichtung (A) der beschichteten Glasfaser (4) einander diametral gegenüberliegend angeordnet sind.
11. Aushärtevorrichtung (1, 2) nach einem der Ansprüche 5 bis 10 , dadurch gekennzeichnet , dass die Aushärtevorrichtung (1, 2), vorzugsweise die Steuerungseinheit der Aushärtevorrichtung (1, 2), ausgebildet ist, wenigstens eine UV-LED (12) der ersten Mehrzahl von UV-LEDs (12) nicht und zeitgleich wenigstens eine UV-LED (22) der zweiten Mehrzahl von UV-LEDs (22) nicht zu betreiben, wobei die beiden UV-LEDs (12, 22) • in der Bewegungsrichtung (A) der beschichteten Glasfaser (4), vorzugsweise unmittelbar benachbart, zueinander versetzt oder • senkrecht zur Bewegungsrichtung (A) der beschichteten Glasfaser (4) einander diametral gegenüberliegend angeordnet sind.
12. Aushärtevorrichtung (1, 2) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass die Aushärtevorrichtung (1, 2) eine erste Aushärteeinheit (1) mit einem ersten Aufnahmehalbraum (11) und eine zweite Aushärteeinheit (2) mit einem zweiten Aufnahmehalbraum (21) aufweist, wobei der erste Aufnahmehalbraum (11) der ersten Aushärteeinheit (1) und der zweite Aufnahmehalbraum (21) der zweiten Aushärteeinheit (2) ausgebildet sind, gemeinsam den Aufnahmeraum (11, 21) der Aushärtevorrichtung (1, 2) zu bilden, und wobei die erste Aushärteeinheit (1) und die zweite Aushärteeinheit (2) gegenüber einander, vorzugsweise translatorisch, beweglich ausgebildet sind, um den Aufnahmeraum (11, 21) der Aushärtevorrichtung (1, 2) zu öffnen und zu schließen.

Description

Aushärtevorrichtung für Beschichtungen von Glasfasern Die vorliegende Erfindung betrifft eine Aushärtevorrichtung für Beschichtungen von Glasfasern gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Glasfasern werden heutzutage auf vielen verschiedenen technischen Gebieten verwendet. Zu den hochtechnischen Anwendungen gehört die Lichtübertragung mittels Glasfasern. Diese kann zur Datenübertragung mittels Licht verwendet werden, so dass die Glasfasern auch als Lichtwellenleiter bezeichnet werden können. Auch werden Glasfasern in der Medizin zum Beispiel zur Beleuchtung sowie zur Erzeugung von Abbildungen zum Beispiel in Mikroskopen, in Inspektionskameras sowie in Endoskopen eingesetzt. Ferner können Glasfasern bei Sensoren genutzt werden, welche dann als faseroptische Sensoren bezeichnet werden können. Ein weiteres Anwendungsgebiet für Glasfasern stellt die Lasertechnik dar. Hier kann die Laserstrahlung als Signallichtstrahlung mittels einer passiven Glasfaser von einer Laserstrahlungsquelle als Signallichtstrahlungsquelle zu einer Bearbeitungsstelle geleitet werden, um dort zum Beispiel in der Materialbearbeitung oder in der Medizin zum Beispiel ein Schneiden oder ein Schweißen durchzuführen. Auch kann der Laserstrahl als Laserstrahlung auf diese Art und Weise zum Beispiel in der Messtechnik, in der Mikroskopie oder in der Spektroskopie zum Beispiel einer Probe zugeführt werden. Derartigen Anwendungen sind zum Beispiel im Maschinenbau, in der Telekommunikation, in der Medizintechnik sowie in der Sensortechnik bekannt. Auch können Glasfasern zur Erzeugung bzw. zur Verstärkung von Laserlicht verwendet und dann als aktive Glasfasern bezeichnet werden. Glasfasern werden üblicherweise als dünne Fäden aus einer Glasschmelze als Rohling gezogen, so dass eine Glasfaser eine aus Glas bestehende lange dünne Faser darstellt. Der Rohling kann auch als Preform bezeichnet werden. Die Preform wird üblicherweise in einem vorangehenden Arbeitsschritt üblicherweise als Glasstab von typischerweise ca. 1 m Länge und ca. 10 mm bis ca. 50 mm Durchmesser hergestellt, welcher bereits das Brechungsindexprofil der späteren Glasfaser aufweist. Dann wird die Glasfaser durch Aufschmelzen des Preforms aus dieser gezogen, was in einem Faserziehturm bei Temperaturen von ca. 2000°C erfolgen kann, auf welche die Preform hierzu erhitzt wird. Bei dieser Temperatur wird das Glasmaterial der Preform ausreichend weich, so dass das Glasmaterial der Preform zu einer Glasfaser gezogen werden kann, welche einen deutlich geringeren Durchmesser bei entsprechend größerer Länge als die Preform aufweist. Das Profil des Brechungsindex der Preform bleibt während des Ziehvorganges üblicherweise erhalten. Die Geschwindigkeit des Ausziehens der Glasfaser aus der Preform kann dabei in Abhängigkeit des Durchmessers der Glasfaser geregelt werden, welcher hierzu sensorisch erfasst werden kann. Das Ausziehen der Glasfaser aus der Preform führt zur Ausbildung einer blanken Glasfaser des Materials der Preform, welche als Glasfaserkern, kurz Faserkern (Englisch: fiber core), bezeichnet werden kann. Üblicherweise wird der Glasfaserkern unmittelbar anschließend an das Ziehen durch einen weiteren Prozessschritt im selben Herstellungsprozess mit einer Beschichtung aus Kunststoff wie beispielsweise Polyamid, Acryl oder Silikon versehen bzw. überzogen, welche üblicherweise dem mechanischen Schutz des Glasfaserkerns dient aber auch gezielt zur Beeinflussung der optischen Eigenschaften der Glasfaser dienen kann. Hierzu wird der Glasfaserkern der Glasfaser durch einen Extruder geführt, welcher den Kunststoff in fließfähiger Form bereitstellt und auf die äußere Oberfläche des Glasfaserkerns aufträgt. In einem unmittelbar anschließenden Prozessschritt wird der Kunststoff auf der äußeren Oberfläche des Glasfaserkerns durch Bestrahlung mit Licht im ultravioletten Spektrum (UV-Licht), d.h. mit elektromagnetischer Strahlung im optischen Frequenzbereich (Licht) mit kürzeren Wellenlängen als das für den Menschen sichtbare Licht, welche im Bereich zwischen ca. 100 nm und ca. 405 nm liegen, zur Beschichtung ausgehärtet. Die Beschichtung kann auch als Glasfasermantel, kurz Fasermantel (Englisch: fiber coating), bezeichnet werden, welche in der Umfangsrichtung geschlossen ist und somit den Glasfaserkern vollständig umgibt, von den beiden offenen Enden der Glasfaser bzw. des Glasfaserkerns abgesehen. Beim Aushärten der Beschichtung, welche soeben auf den sich in einer Längsrichtung als Zugrichtung bewegenden Glasfaserkern aufgetragen wurde, wird somit der beschichtete Glasfaserkern durch eine Aushärtevorrichtung hindurchgeführt, welche UV-Licht erzeugen und auf den sich in der Längsrichtung bewegenden beschichteten Glasfaserkern richten kann. Der Glasfaserkern tritt mit frisch aufgetragener Beschichtung in die Aushärtevorrichtung ein und verlässt diese mit ausgehärteter Beschichtung in der Längsrichtung gegenüberliegend. Die Erzeugung des UV-Lichts und bzw. oder die Ausrichtung des UV-Lichts au