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Primarc

UV-Technologie

UV-Tinten und -Beschichtungen benötigen eine Hochintensitätsquelle ultravioletter Strahlung, um die chemische Reaktion zu initiieren, die die Tinte bzw. Beschichtung praktisch umgehend trocknet.

UV-Strahlung ist ein kleiner Bestandteil des elektromagnetischen Spektrums, das sich von Radiowellen am Langwellenende des Spektrums bis zu Röntgenstrahlen und Gammastrahlen am Kurzwellenende erstreckt.

Die folgende Tabelle veranschaulicht die Lage der ultravioletten Wellenlängen im elektromagnetischen Spektrum.

  
  

Elektromagnetisches Spektrum 


Die für das Trocknen von Tinten am besten geeignete UV-Strahlung hat eine Wellenlänge von 200 bis 400 Nanometern.

Diese Wellenlängen können von verschiedenen Lampenarten wie vorzugsweise Hoch- und Mitteldruck-Quecksilberbogenlampen und elektrodenlosen Quecksilberbogenlampen erzeugt werden.

Die Hochdruck-Quecksilberbogenlampe ist gewöhnlich als Kapillarrohr konstruiert und bedarf eines Kühlwassermantels, der die korrekte Betriebstemperatur erhält. Diese Lampe ist nur in kurzen Lampenlängen erhältlich und hat normalerweise eine Lebensdauer von weniger als 1000 Stunden.

Wie der Name schon sagt verfügt die elektrodenlose Quecksilberbogenlampe über keine Elektroden. Hier wird ein Bogen mit Hilfe von Mikrowellen erzeugt. Diese Lampen werden gewöhnlich in den Standardlängen von 15 cm und 25 cm produziert.

Die mit Abstand beliebteste Lampe ist die Mitteldruck-Quecksilberbogenlampe (kurz: MPMA-Lampe). Diese kann in einer breiten Auswahl von Längen produziert und wahlweise mit Luft oder Wasser gekühlt werden. Einzelne Lampen mit einer Länge von zwei Metern sind nicht ungewöhnlich, und die Lebensdauer der MPMA-Lampen liegt normalerweise bei weit über 1000 Stunden.



Typische Konstruktion der MPMA-Lampe 

Der Körper der Lampe wird aus einem durchsichtigen Silikatglasrohr hergestellt, das verschiedene Durchmesser und Seitendicken haben kann. Das auch als Quarz bezeichnete Material Silikatglas verfügt über Eigenschaften, die für einen effektiven Betrieb eines ultravioletten Systems von äußerster Bedeutung sind. Die Durchlässigkeit von Silikatglas für ultraviolettes Licht beträgt 90%, während normales Glas bis auf die längsten und schwächsten Wellenlängen keine elektromagnetische Strahlung durchlässt. Die Oberflächentemperatur einer UV-Lampe liegt bei Normalbetrieb zwischen 600°C und 800°C. Quarz kann diesen Temperaturen widerstehen, da es eine sehr geringe Wärmeausdehnung und einen hohen Schmelzpunkt hat.

Die Elektroden, von denen der Hochspannungsbogen unterhalten wird, werden aus einem mit Wolframdraht umwickelten Wolframstab gefertigt. Die Verwendung von Wolfram ist hier notwendig, da es den Innentemperaturen von über 3000°C widerstehen kann. Die Elektroden müssen sorgfältig unter Beachtung komplexer Parameter entworfen werden, um Effizienz, Zuverlässigkeit und eine lange Lebensdauer der Lampe sicherzustellen.

Auf Grund der hohen Betriebstemperaturen der Lampe und der geringen Ausdehnungseigenschaften von Quarz ist die richtige Wahl eines geeigneten Materials für die Verbindung zwischen der im Lampenkörper befindlichen Elektrode und der außerhalb der Lampe liegenden Stromversorgung von äußerster Wichtigkeit.

Beim von Primarc gewählten Material handelt es sich um Molybdänfolie, da diese einen niedrigen Ausdehnungskoeffizienten hat und in der Lage ist, die Hochspannung zu übertragen, die für die Unterhaltung eines beständigen Bogens erforderlich ist.

Zusätzliche elektrische Verbindungen werden mit Hochtemperaturdraht hergestellt. Eine keramische Abschlusskappe am Ende der Lampe sorgt hierbei für die entsprechende Isolierung.

Leistungsspektrum einer MPMA-Lampe

Um ein effizient arbeitendes System sicherzustellen, muss die UV-Lampe, wie bereits erwähnt, UV-Licht mit den für den Trocknungsprozess geeignetsten ultravioletten Wellenlängen ausstrahlen.

MPMA-Lampen strahlen nicht nur ultraviolettes, sondern auch sichtbares Licht und Wellenlängen im infraroten Spektrum aus. In der Tat strahlen alle Lampen etwa 20% ultraviolettes Licht, 60% infrarotes Licht und 20% sichtbares Licht aus. Bei der Auswahl einer Lampe sollte die Ausgabe im ultravioletten Spektrum daher genau untersucht werden.

UV-Leistung wird häufig grafisch ausgedrückt und zeigt das Leistungsverhältnis bei den wichtigsten ultravioletten Wellenlängen. Nachstehend eine Tabelle für die Leistungsausgabe einer typischen MPMA-Lampe von Primarc.
  
  
  


Leistungsspektrum einer MPMA-Lampe  

Lebensdauer der Lampe


Mitteldruck-Quecksilberbogenlampen fallen normalerweise nicht plötzlich aus, wie wir es von gewöhnlichen Haushaltsglühlampen kennen. Stattdessen nimmt die Leistungsfähigkeit der Lampe langsam ab, bis das von der Lampe ausgestrahlte UV-Licht für eine wirksame Trocknung nicht mehr ausreicht. Dieser Leistungsabfall wird hauptsächlich von einer Verschlechterung der UV-Transparenz des Quarzglases verursacht und hängt von verschiedenen Faktoren wie der Kühlungseffizienz für Lampe und Elektroden, Nennleistung, Stromleistung der Elektroden, Verschmutzung der Außenoberfläche der Lampe (z. B. durch Staub) und der Schalthäufigkeit ab.

Bei korrekter Benutzung haben die UV-Trocknungslampen von Primarc eine Lebensdauer von mindestens 1000 Stunden bei optimaler Leistung* und liefern bei richtiger Behandlung auch danach noch mindestens 80% ihrer ursprünglichen Leistung.