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Dokumentenidentifikation DE4014363C2 26.10.2000
Titel UV-Polymerisationsgerät für industrielle Zwecke
Anmelder Nath, Günther, Dr., 81679 München, DE
Erfinder Nath, Günther, Dr., 81679 München, DE
DE-Anmeldedatum 04.05.1990
DE-Aktenzeichen 4014363
Offenlegungstag 07.11.1991
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 26.10.2000
Veröffentlichungstag im Patentblatt 26.10.2000
IPC-Hauptklasse G21K 5/04
IPC-Nebenklasse C08F 2/48   G02B 1/06   

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung geht aus von einem Polymerisationsgerät, wie es z. B. aus der AT-A-350,296 bekannt ist.

Die AT-A-350,296 und die entsprechende US-A-4,009,382 betreffen Beleuchtungseinrichtungen, die in erster Linie als Polymerisationsgeräte für die Aushärtung von strahlungspolymerisierbaren Dentalkunststoffmassen bestimmt sind. Hierfür wird in erster Linie Strahlung im langwelligen Teil des UV-A-Bereiches (ca. 330 bis 400 nm) und im kurzwelligen sichtbaren Spektralbereich benötigt.

Die bekannten Beleuchtungseinrichtungen der oben erwähnten Art enthalten in erster Linie Wolfram-Halogen-Glühlampen. In den oben angegebenen Patentschriften werden jedoch auch Hg- Metalldampf- und Xenon-Hochdrucklampen erwähnt. Hinsichtlich der Füllflüssigkeiten wird gefordert, daß sie das Material des Kunststoffschlauches nicht benetzen sollen, um das Entweichen von Füllflüssigkeit infolge von Diffusion durch den Kunststoffschlauch möglichst gering zu halten, wobei generell wässrige Lösungen von Alkali- und Erdalkalihalogeniden sowie anderen Salzen, wie Nitrate und Phosphate pauschal erwähnt werden, die der genannten Bedingung genügen.

An Polymerisationsgeräte für industrielle Zwecke werden andere und strengere Anforderungen gestellt. Beispielsweise wird zur Aushärtung von strahlungspolymerisierbaren, UV- photosensibilisierten Kunststoffen auf Acrylat-, Epoxy- oder Silikon-Basis, wie sie insbesondere zum Schutz und zur Kapselung von Halbleitereinrichtungen verwendet werden, zusätzlich zur UV-A-Strahlung auch Strahlung mit Wellenlängen im UV-B-Bereich (ca 280-330 nm) und kürzer benötigt um den bei Verwendung nur längerwelliger Strahlung auftretenden, unerwünschten Oberflächenschmierfilm zu vermeiden. Um kurze Behandlungszeiten sowohl für die Polymerisation im Inneren der Kunststoffmasse als auch an deren Oberfläche zu erreichen, ist ferner eine hohe und langzeitstabile Transmission im UV-B-Bereich erforderlich. In der Zahnheilkunde ist dagegen die UV-B-Strahlung wegen der Gefahr der Erythembildung und Konjunktivitis unerwünscht.

Es hat sich gezeigt, daß die bekannten, nicht benetzenden Lichtleiter-Füllflüssigkeiten für industrielle UV-Polymerisation, die kurzwellige Strahlung im UV-B-Bereich und gegebenenfalls noch darunter liefern sollen, nicht geeignet sind. Überraschenderweise wurde jedoch gefunden, daß sich bei weitgehendem Verzicht auf die Forderung, daß die Füllflüssigkeit den Kunststoffschlauch möglichst wenig benetzen soll, eine wässrige Lösung aus der sehr zahlreichen Gruppe der Phosphate finden lässt, die sich als Füllflüssigkeit eignet, eine überraschend hohe Transmission bei Wellenlängen im UV-B-Bereich und darunter aufweist und auch bei der Übertragung intensiver Strahlung mit hohem Anteil im kurzwelligen UV eine ausgezeichnete Langzeitstabilität aufweist sowie außerdem die Herstellung einer wässerigen Lösung mit hinreichend hohem Brechungsindex erlaubt. Diese Bedingungen lassen sich in ihrer Gesamtheit mit den bekannten Salzlösungen nicht erfüllen, welche Alkali- und Erdalkalihalogenide oder -nitrate enthalten und auch nicht mit Lösungen der überwiegenden Anzahl der Vertreter der Phosphat-Gruppe.

Der vorliegenden Erfindung liegt also ausgehend von dem obengenannten Stand der Technik die Aufgabe zugrunde, ein UV-Polymerisationsgerät für die Applikation von Strahlung mit einer Wellenlänge λ < 330 nm anzugeben, welches mit hohem Wirkungsgrad und ausgezeichneter Langzeitstabilität Strahlung mit Wellenlängen unter 330 nm, also im UV-B- Bereich und gegebenenfalls darunter zu liefern vermag.

Diese Aufgabe wird durch ein UV-Polymerisationsgerät gemäß Anspruch 1 gelöst.

Es hat sich überraschenderweise gezeigt, daß wässrige Lösungen von NaH2PO4 eine ausgezeichnete Transmission für Wellenlängen bis herunter in den UV-B-Bereich aufweisen und sich auch bei Einwirkung intensiver UV-B-Strahlung durch eine hervorragende Langzeitstabilität auszeichnen.

Es werden hochkonzentrierte Lösungen der angegebenen Substanz NaH2PO4 verwendet, nämlich mindestens etwa 7 Mol/Ltr.

Durch die Verwendung von Lichtquellen, welche Strahlung mit Wellenlängen im UV-B-Bereich und darunter emittieren, z. B. Höchstdruck-Gasentladungslampen, wie Quecksilber- Höchstdrucklampen oder Lasern, wird eine hohe Ausgangsleistung im UV-B-Bereich gewährleistet.

Im folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert, deren einzige Figur eine schematische Schnittansicht eines Polymerisationsgerätes gemäß der Erfindung zeigt.

Das in der Zeichnung dargestellte UV-Polymerisationsgerät für industrielle Zwecke enthält eins Strahlungsquelle in Form einer Hg-Höchstdrucklampe 1 mit einem konkaven Rückspiegel 2 und einem Lichtleiter, der einen Kunststoffschlauch 4 aus FEP, also einem Copolymer aus Polytetrafluorethylen und Hexafluorpropylen, oder einem anderen flexiblen fluorhaltigen Kunststoff, wie z. B TFB, besteht. Zwischen der Lampe 1 und dem Fenster 3 des Lichtleiters ist ein Quarzkondensor (nicht dargestellt) angeordnet. Der Kunststoffschlauch 4 ist mit einer transparenten Flüssigkeit 5 gefüllt und an beiden Enden durch zylinderförmige Quarzglasfenster 3 bzw. 3' verschlossen. Der Brechungsindex der Flüssigkeit 5 muß höher sein als der des Materials, aus dem der Kunststoffschlauch 4 besteht. Bei Verwendung eines Lasers als UV-Strahlungsquelle kann der Brechungsindex z. B. etwa 1,40 betragen.

Bei dem Ausführungsbeispiel der Erfindung besteht die Flüssigkeit 5 aus einer wässrigen Lösung von NaH2PO4 in einer Konzentration von mindestens etwa 7 Mol/Ltr. Die Flüssigkeit 5 kann einen geringen, die Transmission nicht wesentlich beeinflussenden Zusatz eines Fungizids enthalten und/oder nach dem Füllen und Verschließen des Lichtleiterschlauchs durch Bestrahlung mit Gammastrahlung u. dgl. sterilisiert werden.

Bei einer praktischen Ausführungsform der Erfindung bestand die Strahlungsquelle 1 aus einer 200 W-Quecksilber-Höchstdrucklampe des Typs HBO 200. Der Lichtleiter enthielt einen Schlauch aus FEP und hatte eine Länge von 1800 mm und einen Innendurchmesser von 5 mm. Die Füllflüssigkeit des Lichtleiters war eine Lösung von hochreinem NaH2PO4 in hochreinem H2O. Die Strahlung der Lampe wurde durch einen Quarzkondensor hoher Öffnung in den Lichtleiter fokussiert.

Es wurde festgestellt, daß bei dem Lichtleiter des erfindungsgemäßen UV-Polymerisationsgerätes die Stabilität im UV-B-Bereich und darunter ganz erheblich besser ist als bei den bekannten Flüssigkeitslichtleitern.


Anspruch[de]
  1. 1. UV-Polymerisationsgerät für industrielle Zwecke für die Applikation von Strahlung mit einer Wellenlänge λ < 330 nm, mit einer Strahlungsquelle (1) mit Emission in diesem Spektralbereich und einer Lichtleiteranordnung aus einem fluorhaltigem Kunststoffschlauch (4) mit einem Brechungsindex kleiner als oder gleich 1,35, der an seinen Enden durch transparente Fenster aus Quarzglas (3, 3') verschlossen und mit einer transparenten Flüssigkeit (5) gefüllt ist, deren Brechungsindex größer ist als der des Kunststoffschlauches und die eine wässrige Lösung (5) von Natriumdihydrogenphosphat (NaH2PO4) in einer Konzentration von mindestens etwa 7 Mol pro Liter enthält.
  2. 2. UV-Polymerisationsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoffschlauch (4) aus FEP besteht.






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