(57)【要約】【課題】磁気ワイヤ又はワイヤ状要素上のコーティングを硬化するためにＵＶ照射、可視光照射、赤外線照射及び対流熱を発生する装置を提供する。【解決手段】ワイヤ（１２）又はワイヤ状要素上のコーティングを硬化するためのＵＶ炉（２）が、第１及び第２の焦点ラインをもつコンパクトな縦長楕円形反射器（４）と、第２の焦点ラインを通るワイヤ状要素上のコーティングを硬化させるべく短波長ＵＶ照射及びＩＲ照射を発生する前記第１の焦点ラインに沿って設置された縦長バルブ（６）とを有し、反射器が短波長ＵＶ照射及びＩＲ照射の反射率を高めるための材料でコーティングされた内面を具備する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワイヤ状要素上のコーティングを硬化するためのＵＶ炉において、
ａ）第１及び第２の焦点ラインをもつコンパクトな縦長楕円形反射器と、
ｂ）前記第２の焦点ラインを通る前記ワイヤ状要素上のコーティングを硬化させるべく短波長ＵＶ照射及びＩＲ照射を発生する前記第１の焦点ラインに沿って設置された縦長バルブとを有し、
ｃ）前記反射器が短波長ＵＶ照射及びＩＲ照射の反射率を高めるための材料でコーティングされた内面を具備する
ＵＶ炉。
【請求項２】
前記反射器が９２．２ｍｍの長径と７１．６ｍｍの短径とをそれぞれ具備する請求項１に記載のＵＶ炉。
【請求項３】
前記反射器が前記バルブを冷却するために冷気を入れることができるスロットを頂部及び底部に具備する請求項１に記載のＵＶ炉。
【請求項４】
前記材料が２５０ｎｍ未満及び４００〜８００ｎｍの範囲の反射率を高める請求項１に記載のＵＶ炉。
【請求項５】
前記バルブが短波長ＵＶ照射を発生するために適した充填物を含む請求項１に記載のＵＶ炉。
【請求項６】
前記充填物が水銀及びアルゴンを含む請求項５に記載のＵＶ炉。
【請求項７】
前記バルブが２００〜２５０ｎｍ範囲のＵＶパワーの発生を増大させる充填物を含む請求項１に記載のＵＶ炉。
【請求項８】
前記バルブが１８０ｎｍ未満から透過させるクォーツ材料から作製される請求項１に記載のＵＶ炉。
【請求項９】
前記バルブが内径１５ｍｍである請求項１に記載のＵＶ炉。
【請求項１０】
ａ）前記反射器が間隔を空けて互いに分離した第１及び第２の部分を具備し、前記第１及び第２の部分に関する第３の焦点ラインが前記第１及び第２の焦点ラインに対して等距離にあり、
ｂ）短波長ＵＶ及びＩＲ照射を発生するべく前記第２の焦点ラインに沿って設置された別の縦長バルブを有し、前記第３の焦点ラインを通される前記ワイヤ状要素が前記バルブ及び前記別のバルブのエネルギー出力を受ける
請求項１に記載のＵＶ炉。
【請求項１１】
ワイヤ状要素上のコーティングを硬化するためのＵＶ炉において、
ａ）第１の焦点ラインをもつコンパクトな縦長楕円形反射器と、
ｂ）前記バルブの近傍を通される前記ワイヤ状要素上のコーティングを硬化するために短波長ＵＶ照射、ＩＲ照射、可視光照射及び熱を発生するべく前記第１の焦点ラインに沿って設置された縦長バルブとを有し、
ｃ）前記反射器が前記短波長ＵＶ及びＩＲ照射の反射率を高めるための材料でコーティングされた内面を具備し、
ｄ）前記バルブの近傍に設置されかつ前記バルブの方へ向いた背面反射器を有し、該バルブと該背面反射器との間を通される前記ワイヤ状要素が該背面反射器から反射される照射により照射される
ＵＶ炉。
【請求項１２】
前記反射器が長径９２．２ｍｍ及び短径７１．６ｍｍをそれぞれ有する請求項１１に記載のＵＶ炉。
【請求項１３】
前記材料が２５０ｎｍ未満及び４００〜８００ｎｍの範囲の反射を増大させる請求項１１のＵＶ炉。
【請求項１４】
前記背面反射器が２５０ｎｍ未満及び４００〜８００ｎｍの範囲の反射を増大させるコーティングを具備する請求項１１に記載のＵＶ炉。
【請求項１５】
前記バルブが短波長ＵＶ照射を発生するために適した充填物を具備する請求項１１に記載のＵＶ炉。
【請求項１６】
前記充填物が水銀とアルゴンを含む請求項１４に記載のＵＶ炉。
【請求項１７】
前記バルブが２００〜２５０ｎｍ範囲のＵＶパワーの発生を増大させるための充填物を含む請求項１１に記載のＵＶ炉。
【請求項１８】
前記バルブが１８０ｎｍ未満から透過させるクォーツ材料から作製される請求項１１に記載のＵＶ炉。
【請求項１９】
前記バルブが内径１５ｍｍである請求項１１に記載のＵＶ炉。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
［関連出願］
本出願は、１９９９年１０月２７日に出願された暫定出願Ｎｏ．６０／１６１，７１１の非暫定出願である。
【０００２】
［発明の分野］
本発明は、一般的にはコーティング材料の硬化装置に関し、特にＵＶ及びＩＲ照射、可視光並び対流炉を用いて磁気ワイヤ又はワイヤ状要素上のコーティング照射する装置に関する。
【０００３】
［発明の背景］
磁気ワイヤは、単一ストランドの銅ワイヤであってそのワイヤに硬く薄い保護コーティングを結合させたものである。焼固めコーティングの物理的特性は、ワイヤの誘電強度、熱伝導、耐損傷性を決定する。ワイヤは通常、トランス、モータ及びソレノイドコイルを巻くために用いられる。
【０００４】
磁気ワイヤコーティングは、それらを対流炉内で焼くことによりそのワイヤへ結合される。仕上げられたワイヤは１５〜３０の薄いコーティングからなっており、各々の層が次の層を適用する前に焼かれる。このプロセスはエネルギー効率がよくない。
【０００５】
ワイヤは第１のコーティング層を適用するために弱い圧力をかけた鋳型を通して引き出される。コーティング後、ワイヤは長い乾燥炉（４５〜５５フィート）を通り、引き続いて長い冷却トンネル内で冷却される。ワイヤは、湿潤コーティングの気化を排除するために冷却しなければならない。その後、ワイヤは、次の１４〜２９のコーティング過程へ循環するように戻される。処理速度は、銅ワイヤを加熱する熱慣性と、コーティング過程の数により制限され、これはコーティングの厚さにより決定される。ワイヤが大きくなるほど、炉と冷却トンネルは長くなる。ワイヤの大きさが増すほど処理速度は格段に落ちる。
【０００６】
［発明の目的及び概要］
本発明の目的は、磁気ワイヤ又はワイヤ状要素上のコーティングを硬化する装置であって従来技術の欠点を排除する装置を提供することである。
【０００７】
本発明の更なる目的は、磁気ワイヤ又はワイヤ状要素上のコーティングを硬化するためにＵＶ照射、可視光照射、赤外線照射及び対流熱を発生する装置を提供することである。
【０００８】
まとめると、本発明は、第１及び第２の焦点ラインをもつコンパクトで縦長の楕円形反射器と、磁気ワイヤ又はワイヤ状要素上のコーティングを硬化するために第２の焦点ラインを通るように短波長ＵＶ照射、ＩＲ照射、可視光照射及び熱を発生するべく第１の焦点ラインに沿って配置された縦長で小直径のバルブとを有するＵＶ炉を提供する。反射器の内面は、短波長ＵＶ、ＩＲ及び可視光照射の反射率を高めるための材料がコーティングされている。バルブの外郭はクォーツ材から作製されるため、短波長ＵＶ照射を透過させる。小直径バルブは、短波長ＵＶ範囲内のパワー出力を増すことが判明した。
【０００９】
本発明の別の実施例においては、２つの分離したコンパクトで楕円形の縦長反射器が用いられ、その各々にバルブが設けられる。硬化される磁気ワイヤ又はワイヤ状要素は、これらの反射器の共通の焦点ラインに沿って通され、これらのワイヤは２つのバルブのエネルギー出力を受ける。
【００１０】
本発明の更なる実施例においては、磁気ワイヤ又はワイヤ状要素がさらにバルブに近くに配置される。コンパクトで楕円形縦長反射器は、反射器の焦点ラインに沿って置かれた縦長バルブを具備する。背面反射器が、バルブの近傍に設置される。硬化されるワイヤはバルブと背面反射器との間を通される。
【００１１】
これらの及び他の本発明の目的は、以下の詳細な説明から明らかとされるであろう。
【００１２】
［図面の簡単な説明］
図１は、本発明により作製されたＵＶ炉の断面図である。
図２は、本発明に用いられるバルブの全スペクトル照射フラックス出力のグラフである。
図３は、標準的バルブの全スペクトル照射フラックス出力のグラフである。
図４は、本発明に用いられるバルブ外郭についての短波長ＵＶ範囲の光透過のグラフである。
図５は、短波長ＵＶ、可視光及び赤外線照射の反射率を高めるために本発明で用いられるコーティングの反射スペクトルである。
図６は、本発明の更なる実施例の断面図である。
図７は、本発明の更なる実施例の断面図である。
【００１３】
［発明の詳細な説明］
本発明によるＵＶ炉２が、図１に示されている。炉２は、コンパクトな楕円形反射器４を有する。反射器４は断面で示され、反射器がこの図の面に対して垂直に延びる縦長であると理解されたい。スロット８は、この反射器の頂部及び底部に設けられ、これらは、反射器４の焦点ラインの１つに沿って設置された縦長バルブ１０を冷却するためである。硬化されるコーティングをもつ一対の磁気ワイヤ１２又はワイヤ状素子は、反射器４のもう一方の焦点ラインに実質的に沿って縦方向に通される。
【００１４】
反射器４は、磁気ワイヤ１２を、バルブ６にできるだけ近くもう一方の焦点ラインに配置できるようにコンパクトに作製されている。この構造は、距離を短くすることにより短波長ＵＶ照射が空気を通って磁気ワイヤに到達する際の減衰を少なくするので有利である。コンパクトな楕円形反射器を用いることにより、磁気ワイヤをバルブ６により近く配置することができ、なおかつ、照射フラックスの最も高い領域である光学焦点内に配置できる。加えて、反射器がコンパクトであることにより、磁気ワイヤに到達するバルブ６による対流熱をより多く与えることができる。説明のためであるが、例えば反射器４は、長径９２．２ｍｍ、短径７１．６ｍｍである。
【００１５】
ライン１３は、バルブ６により発生され反射器４内で反射させられるＵＶ、ＩＲ及び可視光照射の経路を示している。
【００１６】
バルブ６は、標準的バルブよりもより強い短波長ＵＶパワーを発生するように選択される。バルブ充填物は、短波長ＵＶ照射の発生に適した水銀及びアルゴン又は他の材料を含む。バルブは、標準Ｆｕｓｉｏｎ Ａｅｔｅｋ ＵＶ Ｓｙｓｔｅｍｓ， Ｉｎｃ，． Ｒｏｍｅｏｖｉｌｌｅ， ＩＬ．， ｂｕｌｂ， Ｍｏｄｅｌ Ｎｏ． ０７−０１２２０であるが、後述する別の外郭材料により改変された。バルブ６は、内径約１５ｍｍの小直径であるが、これより大きな直径の標準バルブよりも２００〜２５０ｎｍの短波長ＵＶ範囲においてより大きなパワーを発生することが判明した。図２を参照すると、バルブ６は、図３の２２ｍｍ内径標準バルブ（Ｆｕｓｉｏｎ ＵＶ Ｓｙｓｔｅｍｓ， Ｉｎｃ． ｂｕｌｂ， Ｍｏｄｅｌ Ｎｏ． ０７−０１０７２）と比較して、短波長ＵＶ範囲とされている２００〜２５０ｎｍのスペクトル範囲においてより大きなパワーを発生する。
【００１７】
バルブ６は、その外郭としてクォーツ材料を用いており、図４に一般的に示すように１８０ｎｍ未満から良好に透過する。標準バルブクォーツ外郭は、短波長ＵＶ照射を大きく減衰させる。バルブ６に用いられるクォーツ材料は、商標ＳＵＰＥＲＳＩＬとしてＨｅｒａｅｕｓ−Ｅｍｅｒｓｉｌ， Ｂｕｆｏｒｄ， Ｇｅｏｒｇｉａから入手可能である。
【００１８】
反射器４の内面は、図５に示すように、スペクトルの赤外部分範囲の全ての利用可能な波長全体の反射率を向上させる材料でコーティングされている。このコーティング材料は、Ｎｅｗｐｏｒｔ Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍｓ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ， Ｃｈｉｎｏ， Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａから入手可能である。図５を参照すると、このコーティングにより、スペクトルの短波長ＵＶ（２５０ｎｍ未満）を含む通常のＵＶ（２００〜４００ｎｍ）、可視光（４００〜８００ｎｍ）及び赤外（８００ｎｍ以上）の部分で高反射率が得られる。
【００１９】
本発明の更なる実施例は、図６に示される。ＵＶ炉１４は、対向する第１及び第２の反射器１６及び１８を有し、これらは縦長で、図の面に対して垂直に延びている。図１の他の実施例のように、反射器１６及び１８はコンパクトであるので、磁気ワイヤ１２又はワイヤ状素子をバルブ６の近傍に置くことができる。バルブ６は、図６に示すように、各反射器と連携して各々の焦点ラインに設置される。処理される磁気ワイヤ１２又はワイヤ状素子は、反射器１６及び１８の各々に共通する焦点ラインに実質的に沿って通される。この実施例では、ワイヤを硬化させるために共通の焦点ラインにおいて実質的により大きなパワーが得られることとなる。反射器１６及び１８は、反射器４と同じ材料でコーティングされることにより、このプロセスで用いられる利用可能な照射の反射率を高める。バルブ６の近傍に設けられたスロット１７は、バルブを冷却するために用いられる。ライン１９は、バルブ６により発生され反射器１６及び１８内で反射されるＵＶ、ＩＲ及び可視光照射の経路を示している。
【００２０】
本発明の更なる実施例を図７に示す。ＵＶ炉２０は、図の面に対して垂直に縦長に延びるコンパクトな楕円形反射器２２を有する。バルブ６は、反射器の焦点レインに沿って設置される。他の実施例にように、反射器２２は、硬化プロセスで用いられる照射の反射率を高めるためにコーティング材料でコーティングされる。硬化される磁気ワイヤ１２又はワイヤ状素子は、他の実施例の場合よりもバルブ６に非常に近く配置される。背面鏡２４は、好適にはバルブの方向へ曲げられており、バルブからの照射を磁気ワイヤ１２の方へ反射するために磁気ワイヤ１２又はワイヤ状素子の下に設置される。これにより、ワイヤの背面側から照射する。背面鏡２４のバルブ６へ向いた表面は、他の実施例における反射器と同じ材料でコーティングされることにより、このプロセスで用いられるＵＶ照射及び他の照射の反射率を高める。ライン２６は、バルブ６により発生され反射器２２内で反射されるＵＶ、ＩＲ及び可視光照射の経路を示している。
【００２１】
磁気ワイヤ１２は他の実施例と同様に、既にバルブ６の近傍に配置されているが、反射器がコンパクトであるために、ＵＶ炉２０内の磁気ワイヤ１２は、バルブ６に対してさらに近く置かれることとなり、それによりバルブ６の近傍で高熱エネルギー源が得られ、それが空気中を伝わることによる短波長ＵＶ照射の減衰を低減する。
【００２２】
炉２０の実施例では、磁気ワイヤ１２が焦点ラインに配置されないので、焦点ラインにおいて得られるエネルギーの集中という利点はなく、反射器２２を楕円形にする必要はない。反射器２２は、バルブのエネルギーをワイヤへ向かわせるように設計された円筒型又は任意の適した形状とされる。
【００２３】
本発明の装置は、短波長ＵＶ照射を用いて磁気ワイヤ１２上のコーティングを照射すると同時に、バルブ充填物のプラズマにより発生される照射されるＩＲエネルギー及び対流熱を用いてコーティングを加熱する。バルブ６により発生される短波長ＵＶ照射は、コーティング中の光開始剤を活性化するために用いられる。
【００２４】
バルブ６において、通常１５ｍｍ内径程度の小直径のクォーツ外郭を用い、最大の短波長ＵＶ照射を与えるべくバルブ内の水銀及びアルゴンの量を制御し、かつ短波長ＵＶ領域で良好に透過するタイプのクォーツを用いることにより、発生される短波長ＵＶ照射が増大する。
【００２５】
本発明の装置は、コーティングをより厚くしかつ高速硬化を実現する。これは本質的に、プロセスの硬化速度とワイヤサイズとの関連性を排除する。コーティングをより厚くすることにより、炉内を通る回数を１５〜３０から約１〜３へと減少させることができる。装置の大きさは、従来の汎用的な焼成冷却チャンバの約１／２０である。従来技術で用いられる冷却トンネルは、完全に排除されるという利点がある。
【００２６】
本発明は、エネルギー消費、工場床面積、労力、ＶＯＣ、及び炉の通過回数を低減するという利点がある。さらに、プロセス速度とワイヤサイズとの関連性を排除する。
【００２７】
短波長ＵＶと、ＩＲ照射、可視光照射及び対流熱により与えれる熱とが、磁気ワイヤ上のコーティングを硬化させるために用いられる。可視光照射、赤外線照射及び対流熱は、ほとんどの硬化プロセスでは無駄なエネルギーと考えられてきたが、本発明では、バルブ６により発生されるこれらの形態のエネルギーをワイヤコーティングの硬化に用いる。
【００２８】
本発明は、磁気ワイヤ上のコーティングを硬化するための用途において説明されたが、本発明は、本明細書で開示されたＵＶ炉により実現される一般的特徴を必要とするワイヤ上要素を含む他の硬化用途にも適用可能である。
【００２９】
本発明は、好適な設計ともつものとして説明されたが、本発明の原理に一般的に従って本発明の開示から逸脱する更なる改変、利用及び／又は適応が可能であることは当業者には自明であり、本発明の主旨及び範囲は請求の範囲により定められる。
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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