EP1701802A1 - Hochfrequenzzerstäubungsvorrichtung - Google Patents

Hochfrequenzzerstäubungsvorrichtung

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EP1701802A1
EP1701802A1 EP05700704A EP05700704A EP1701802A1 EP 1701802 A1 EP1701802 A1 EP 1701802A1 EP 05700704 A EP05700704 A EP 05700704A EP 05700704 A EP05700704 A EP 05700704A EP 1701802 A1 EP1701802 A1 EP 1701802A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
coating
substrate
spray
housing
frequency
Prior art date
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Granted
Application number
EP05700704A
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English (en)
French (fr)
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EP1701802B1 (de
Inventor
Jürgen Kunstmann
Jörg RATHENOW
Sohéil ASGARI
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Cinvention AG
Original Assignee
Cinvention AG
Blue Membranes GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Cinvention AG, Blue Membranes GmbH filed Critical Cinvention AG
Publication of EP1701802A1 publication Critical patent/EP1701802A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1701802B1 publication Critical patent/EP1701802B1/de
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B17/00—Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups
    • B05B17/04—Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups operating with special methods
    • B05B17/06—Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups operating with special methods using ultrasonic or other kinds of vibrations
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B17/00—Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups
    • B05B17/04—Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups operating with special methods
    • B05B17/06—Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups operating with special methods using ultrasonic or other kinds of vibrations
    • B05B17/0607—Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups operating with special methods using ultrasonic or other kinds of vibrations generated by electrical means, e.g. piezoelectric transducers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B14/00—Arrangements for collecting, re-using or eliminating excess spraying material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B16/00—Spray booths
    • B05B16/20—Arrangements for spraying in combination with other operations, e.g. drying; Arrangements enabling a combination of spraying operations
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B5/00—Electrostatic spraying apparatus; Spraying apparatus with means for charging the spray electrically; Apparatus for spraying liquids or other fluent materials by other electric means
    • B05B5/08—Plant for applying liquids or other fluent materials to objects
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B5/00—Electrostatic spraying apparatus; Spraying apparatus with means for charging the spray electrically; Apparatus for spraying liquids or other fluent materials by other electric means
    • B05B5/08—Plant for applying liquids or other fluent materials to objects
    • B05B5/087—Arrangements of electrodes, e.g. of charging, shielding, collecting electrodes

Definitions

  • the present invention relates generally to a high-frequency atomizing device suitable for atomizing a coating liquid, which is equipped with a drying device in order to dry and / or crosslink the coating liquid applied to the body to be coated with the aid of the high-frequency atomizing device, the device further comprising a substrate holder, which is suitable for constantly holding the body to be coated in a position suitable for the coating during the coating process.
  • the present invention relates to such a high-frequency atomization device, which does not atomize the coating liquid by means of a pressurized nozzle, but rather atomizes the coating liquid without power, without air induction, with the aid of a resonance body which can be excited to high-frequency vibrations to form a spray jet.
  • such devices are also included, in which the substrate and / or the atomizer device is moved for the coating process.
  • the high-frequency vibrations to which the resonance body is excited can be generated, for example, in an electromechanical transducer using piezoceramic elements which have been excited to produce electrical vibrations. These mechanical vibrations generated with the aid of the piezoceramic elements can then be increasingly passed on to the resonance body. These mechanical high-frequency vibrations can be used to excite a coating liquid film continuously applied to the resonance body to form capillary waves, so that fine droplets pinch off on the antinodes forming on the capillary waves, as a result of which an atomizing or spray mist is formed.
  • Possible areas of application for such pressureless high-frequency atomization devices can be found, for example, in the field of air or goods humidification, microelectronics, medical technology, etc. Furthermore, such pressure-free high-frequency atomization devices can prove to be very suitable for the degassing or degassing of liquids. Likewise, the above
  • High-frequency atomization devices are suitable for feeding release agents and / or for adding liquid during filling and mixing processes.
  • high-frequency atomization devices are of particular importance, however, in the field of medical technology, for example to coat medical implants such as bone and joint screws, heart valve prostheses and filigree substrates, in particular vascular supports such as stents, with a coating liquid in a dull and homogeneous manner.
  • inventive device for example, closed layer thicknesses of approximately 1 nm to approximately 1 mm, possibly even more, can be achieved.
  • Preferred layer thicknesses are from 1 to 100 ⁇ m, particularly preferably from 1 nm to 10 ⁇ m, e.g. 1 nm to 1 ⁇ m or 10 nm to 1 ⁇ m and particularly preferably 1 nm to 10 nm.
  • Such stents are required, for example, to use a
  • stents are usually fitted into the coronary artery after successful balloon dilatation, which have, for example, the shape of a scissor-like hollow cylindrical wire mesh, which is comparable to a curler, which in many cases prevents or re-closes the vessel can be delayed at least in time.
  • substrates like other medical implants or other bodies to be coated, which are hereinafter referred to collectively as substrates, are not rejected by the human organism, it is necessary to provide these substrates with a suitable coating, that of the human or animal body not be rejected.
  • the above-mentioned high-frequency sputtering device can preferably be used, for example.
  • a spraying device which is suitable for powerlessly spraying a coating liquid without inducing air is known, for example, from US Pat. No. 4,655,393.
  • the ultrasonic atomizer known from this essentially consists of two tubes which are connected to one another in the longitudinal direction by means of a flange connection, a drive element being interposed between the two adjacent flanges of the two tubes, around which
  • a supply hose connects to the rear of the ultrasonic atomizer in order to supply the atomizing device with coating liquid.
  • the front tube jumps back in its diameter, whereby another solid tube piece with a smaller diameter is formed.
  • this further piece of pipe widens in obedience to a circular path in the direction of the front of the atomizing device and ends in a flat atomizer tip.
  • the flat nebulizer tip and the inner cavity of the front tube of the nebulizer are connected by a plurality of thin rectilinear capillary tubes to apply a coating agent excited to high frequency vibrations to the nebulizer tip.
  • these fine tubes end blunt and without any continuous process in the flat tip of the atomizer.
  • this discontinuous transition between the tubes and the flat tip leads to an irregular spray pattern during the operation of this atomizing device, and in particular to an irregular droplet size in the spray mist generated.
  • this discontinuous transition also causes drops with a larger diameter, which initially collect at the tip of the atomizing device and, at a certain size, detach from the atomizer tip as a result of the action of gravity.
  • a further problem with the coating of substrates is that such substrates are usually first coated in a first step, being held by a first substrate holder in order to be coated using a spray device. Subsequently, however, the substrate normally has to be removed from this first substrate holder in order to be introduced into a drying oven for drying and / or curing, for example. However, this removal from the substrate holder proves problematic, since when the substrate is removed from the first substrate holder, the freshly applied and not yet hardened coating film can very easily be damaged, as a result of which the substrate would likewise become unusable for further use.
  • Another problem with the coating of substrates with a high-frequency sputtering device such as is known, for example, from US Pat. No.
  • the present invention is based on the object of providing an improved high-frequency atomization device for coating filigree substrates which does not have the disadvantage of droplet formation at the atomizer tip is afflicted so that it can also be operated with the resonance body directed downward. Furthermore, the present invention is intended to solve the problem described above that arises when the substrates are removed from the substrate holder in order to be able to place them in a drying oven, for example for curing.
  • a high-frequency atomization device is to be provided which not only allows the spray jet to be influenced by adjusting the amount of coating liquid and the atomizing frequency, but also allows the spray jet to be accelerated or the spray cone to be widened or tapered.
  • a high-frequency sputtering device a coating liquid and for coating a substrate, which has an atomization unit which can be excited to high-frequency vibrations, which atomizes the coating liquid supplied to it into a spray mist and which is also equipped with a positionable substrate holder which holds the substrate to be coated during the entire atomization and coating process process in a favorable position for the coating within the spray generated by the high-frequency atomizing device, which makes it possible to uniformly wet the substrate with the generated spray and to apply thin, homogeneous layers.
  • the entire atomization unit can also be moved along a substrate, or a movably arranged substrate with a movably arranged atomization unit can be provided.
  • the high-frequency atomization device also has at least one heat source which is suitable for drying the spray mist layer formed on the substrate without having to remove the substrate from the substrate holder , This therefore brings with it the advantage which can be achieved with the present invention that the freshly coated substrate does not have to be removed from the substrate holder for drying, so that the risk of damaging the freshly coated substrate or the freshly applied coating film can be eliminated.
  • the atomization unit comprises one
  • Ultrasonic atomizer which is suitable for atomizing a coating liquid supplied to the atomizing unit into a fine spray.
  • the ultrasonic atomizer has, for example, to generate the high-frequency ultrasonic waves a piezoceramic element that converts electrical waves into mechanical waves, whereby a coating liquid supplied to the ultrasonic atomizer without pressure forms capillary waves, the finest droplets of which are pinched off at the antinodes.
  • the atomization unit In order to supply the coating liquid as uniformly and continuously as possible to the atomizer tip of the atomization unit, from which the coating liquid excited to vibrate is atomized, the atomization unit has a resonance body that widens in a trumpet shape. This capillary-like or trumpet-shaped resonating body, together with the ultrasonic atomizer, vibrates at the excited frequency, so that the resonance body supplied to it
  • Coating liquid on the surface of the resonance body also resonates in the excited frequency and forms the capillary waves already mentioned.
  • the resonance body which widens in a trumpet shape is connected to a capillary tube via which the inner surface of the resonance body is supplied with coating liquid. So that there are no discontinuities from the exit of the coating liquid from the capillary tube and during the transition to the inner surface of the resonance body, the capillary tube binds into a mouthpiece of the trumpet-like expanding resonance body, so that the end of the capillary tube passes into the resonance body without jumps or steps.
  • the coating liquid emerges from the capillary tube, it is thus distributed in a thin film on the inner surface of the resonance body which widens concentrically and in a trumpet shape.
  • the resonance body which widens in the shape of a trumpet can have the shape of a honi which, viewed in section, expands in accordance with a tractrix function, an exponential function or a clotoid function, to name just a few.
  • a funnel-shaped section for example, can follow the previously described hearing of the resonance body. It is also possible to widen the horn of the resonance body until the radius of curvature of the horn lies parallel to the capillary tube that is integrated into the resonance body. In this case, the horn could be continued outwards at its outer opening in a perforated disk, the only hole of which then coincides with the home opening.
  • An advantage which can be achieved by enlarging the resonance body in this way can consist in that the entire amount of coating liquid which is supplied to the resonance body via the capillary tube is atomized. By enlarging the resonance body, it can thus be ensured that no non-atomized residues of the coating liquid accumulate on the resonance body, which otherwise drip off atomically at an edge of the resonance body as a result of gravity.
  • the resonance body which, as previously stated, merges into a circular perforated disc, is ideally charged with coating liquid by means of a controllable, pulsation-free metering pump.
  • Dosage amounts of 0.1 to 100 ml / min and preferably 0.5 ml / min prove to be advantageous for the use of the high-frequency atomization device mentioned above in the medical technology field, but the The high-frequency atomization device can of course also be operated with other metering quantities, volume flows of up to 50 liters per hour being easily achievable, or of small quantities in the order of magnitude of, for example, 1 ⁇ l / min.
  • the individual dimensions of the device according to the invention are coordinated with one another, the volume flow of the coating agent and its viscosity also having to be taken into account.
  • the clear diameter of the capillary tube in the range between 0.01 and 15 mm.
  • the diameter of the capillary tube should preferably be selected in the range between 0.3 mm and 0.5 mm, but in particular approximately 0.4 mm.
  • the diameter of the expanding resonance body is to be coordinated in a corresponding manner, and between 1 and 100 mm have proven suitable for the diameter of the perforated disk described above. In the field of medical technology, however, diameters for the perforated disk in the range between 3 and 30 mm and in particular in the order of 8 mm have proven to be advantageous.
  • the spray mist generated can be modulated with a controllable air or inert gas jet, the inert gas jet simultaneously ensuring the explosion protection of the device.
  • the spray pattern is generated by enclosing the entire atomization unit, including the ultrasonic atomizer, in a housing which is open on one side and which has a connection for a controllable supply of inert gas, and of course one Has connection for the coating liquid, so that the inert gas supplied via the inert gas connection of the housing into the housing space can bundle out and jet out at one opening of the housing, whereby the inert gas jet required for modulating the spray pattern is generated.
  • the spray pattern of the high-frequency atomizing device can be modulated by the generated inert gas jet. For example, by controlling the supply of inert gas, the natural volume flow of the
  • Spray can be accelerated. Furthermore, the spray jet can be directed and stabilized by the generated inert gas jet, which also enables a change in the widening of the spray cone.
  • the spray cone of the atomized coating material can be varied in the range between 0 to 180 °, spray cones with an angle of approximately 30 ° being preferred for smaller components, such as the substrates found in the field of medical technology.
  • one opening of the housing can have an inert gas nozzle through which the inert gas provided via the inert gas supply flows out as a carrier medium for spray jet conditioning of the spray mist.
  • This nozzle can, for example, be designed as an expanding funnel that widens or tapers outwards from the opening of the housing. Due to the resonance body of the ultrasonic atomizer arranged in this expanding or tapering funnel, an annular gap is formed between the funnel and the resonance body, through which the inert gas supplied to the interior of the housing can escape. The width of this annular gap can, for example, by moving the resonance body in Longitudinal direction of the funnel or by varying the widening angle of the funnel, whereby a further influence on the spray pattern is possible.
  • Characteristics of the spray jet generated can be influenced in several different ways.
  • the spray jet in addition to the changes in the volume flow of the coating liquid, can be changed by adjusting the working frequency of the atomization unit in the ultrasound range between 20 kHz to 3 MHz, preferably 20 to 200 kHz.
  • Another possibility for varying the spray jet characteristic is to change the energy supply of the atomizing unit, which is usually in the range between approximately 0.01 to 100 W.
  • a fourth possibility for changing the spray jet is to influence the spray jet by adjusting the supply of inert gas to the housing in which the atomization unit is accommodated.
  • a further possibility for influencing the spray jet characteristic is to influence the spray jet by varying the annular gap that results between the resonance body and that which follows the funnel widening an opening in the housing.
  • the high-frequency atomization device with one or more devices which permit the adjustment of the temperature of the inert gas and / or the coating liquid and / or the coating chamber as a whole, for example a regulated or unregulated device for tempering the inertized ones Air in the application system, whereby the following principles of action can be used here: heat exchanger processes in the apparatus for cooling or heating the ultrasonic nozzle, the inerting gas or the coating solutions or any combination thereof.
  • the coating medium, the coating liquid or dispersion which can occur in different aggregate states, prevail throughout the process, constant, homogeneous and constant states.
  • the temperature of the coating liquid does not essentially change on the way from a Vonat container to an atomization unit.
  • These constant conditions or temperature conditions could be disturbed, for example, if the spray head or the atomizing unit is heated as a result of the energy supplied when using, for example, an ultrasonic spray head. This heating could be passed on to the coating liquid to be applied and heat the coating liquid. It could happen, for example, that the melting point of particles contained in a coating liquid would be reached on the heated atomization unit. This could cause the particles to melt and the atomizing unit or the ultrasonic spray head to stick together. This would result in poor quality of the application or coating result.
  • a substantially constant temperature can be calibrated, for example, by cooling an overheated area, for example an overheated atomizing nozzle, by means of a temperature setting device. Or else in that, for example, a supply system, an air or gas supply, a tube, in particular a capillary tube, or another distribution system for a coating liquid or for particles dissolved in a solvent is heated. Warming may be necessary if the distribution system goes through a colder area.
  • the transported coating liquid could also be cooled by cooling the distribution system. As a result, the liquid that is liquid under normal conditions could assume a viscous and liquid state and hinder transport. Heating the distribution system can also indirectly heat the transported medium or the coating liquid and so on affect the temperature of the coating liquid. It is also possible to influence the temperature of the coating liquid directly.
  • a heating coil or a heat exchanger can be attached to the distribution system or can be washed around by the coating liquid and thus, for example via a control system, can regulate the temperature by either adding or removing heat.
  • Heat supply via infrared systems or inductive systems is also possible.
  • thermoelectric coating liquid in contrast to keeping the temperature of the coating liquid constant, it is advantageous to provide different temperatures in a targeted manner at different points in the distribution system. While in the case described above there is interest in having the smallest possible temperature gradient, in the latter case a temperature gradient is desirable. This is particularly the case with coatings, in particular
  • Coating liquids or dispersions advantageous, the particles are easily transportable in connection with a solvent.
  • the coating can be advantageous in certain embodiments for the coating if the particles are in undissolved form, for which purpose the solvent has to be removed.
  • a temperature increase can be used to remove the solvent.
  • the temperature increase for example in an atomization unit according to the invention, in particular in a resonance body or a tube, allows the solvent to evaporate or evaporate, so that the particles are present in undissolved form on the spray head or the atomization unit or the transducer.
  • the coating liquid can thus be transported from a Vonat container to an atomization unit at temperatures which leave the particles dissolved in the solvent. This makes transportation easier.
  • the increased temperature of the atomization unit then leaves the solvent in the range of
  • the atomizing unit or in the area of the ultrasonic atomizer evaporate, so that the particles transported to the ultrasonic atomizer or transducer are in undissolved form. This makes them easier to apply.
  • temperature gradients can be advantageous. These temperature gradients can be set by means of temperature setting devices and by means of a process temperature control device which control the specifiable conditions for a coating process.
  • an influence on the temperature or the coating property of the coating liquid or a spreadability of a coating liquid or droplets or particles formed by it can also be preferred by adjusting the temperature of an inert gas added to an air stream.
  • the adjustment can be made directly or indirectly.
  • a hot spray mist that has formed from atomized hot particles can be mixed with a cooled inert gas or distributed in a cooled coating chamber so that it cools down, which, for example, improves the adhesion of the particles to a substrate.
  • This can influence the temperature of the inertized air or the inertized gas, ie the mixture of coating liquid with inert gas or with air.
  • the more temperature adjustment devices are distributed over the distribution system of the coating liquid or the inert gas, the air or in the coating chamber, the more precisely temperature gradients can be adjusted and the more flexibly the conditions for a coating process can be set.
  • the previously explained components which can contribute to changing the spray jet characteristics, are controlled by a microprocessor. So the volume flow of the coating liquid generated by the Dosie ⁇ umpe as well as the working frequency and the energy supply of the ultrasonic atomizer is controlled with a microprocessor. This microprocessor is also used to control the quantity of inert gas supply for spray jet conditioning. The individual factors that can influence the spray pattern can be set as a function of one another via the microprocessor.
  • Coating substrate can be significantly improved, but this result, which is considered in itself and which is already satisfactory, can be improved even further by keeping the substrate to be coated constantly in a position within the spray mist during the coating process with a substrate holder.
  • This substrate holder is preferably suitable for subjecting the substrate held by the substrate holder to three different translational and three different rotational degrees of freedom of movement in the region of the spray generated.
  • the substrate with the substrate holder in the area of the spray can be moved in three different coordinate directions and rotated about its own axis, which enables a very uniform coating of the substrate with coating liquid.
  • the coating result of a substrate can also be improved in that, in contrast to known coating methods, the substrate does not have to be removed from the substrate holder for drying after the coating process, for example in order to be cured in a drying oven, but rather by the high-frequency sputtering device itself
  • Drying device comprises, which is suitable for drying, hardening or crosslinking the spray mist layer formed on the substrate.
  • this cleaning device it is possible, for example, to dry the coating film simultaneously with the application of the coating film to the substrate during the coating process.
  • the heat source can comprise, for example, a heater, which in turn, like the atomization unit, is surrounded by a heater housing which is open on one side and which has a controllable supply of inert gas to generate a hot air stream.
  • the inert gas supplied to the heating housing heats up in the heating housing and flows out of the heating housing through a nozzle arranged at one opening of the heating housing and can be supplied to the substrate in a targeted manner with the aid of the nozzle.
  • Another possibility for drying the coating film formed on the substrate is first to completely complete the coating of the substrate, and then to move the completely coated substrate with the substrate holder into the region of the outflow opening of the nozzle of the heating housing, so that afterwards the coating process to dry or harden the coating film.
  • the heat source for generating the heat radiation can be arranged outside the hazardous area of the high-frequency atomization device.
  • the heat source for generating heat radiation can be arranged outside a housing in which the atomization unit and the positionable substrate holder are arranged. This housing thus protects the spray pattern generated with the atomization unit from a negative influence by possibly existing cross flows, so that the coating result and its quality can be further improved by the housing, which at least surrounds the atomization unit and the positionable substrate holder.
  • a suction device can also be arranged that is suitable for collecting and vacuuming the overspray, i.e. the amount of atomized coating liquid that is sprayed past the substrate to be coated, so that this overspray is not lost and, for example, the atomizing unit again can be supplied for atomization.
  • this suction device as well as the
  • Substrate holder can be controlled via the already mentioned microprocessor, so that the spray characteristics of the atomizing device can be additionally influenced, for example, by manipulating the suction flow and by generating a negative pressure.
  • the substrate holder By controlling the substrate holder by means of the microprocessor, however, it is possible for the substrate to be coated
  • freeze drying, vacuum drying, or flow drying in an air or gas stream by means of suitable drying devices can be used in the arrangements described above.
  • suitable drying device for each coating or drying task.
  • Emulsions, suspensions and / or solutions of solid or liquid substances in suitable solvents are suitable as coating liquids.
  • the device according to the invention can be used to atomize solutions, suspensions, dispersions or emulsions of one or more active ingredients or active ingredient precursors in a suitable solvent, but also undiluted liquid active ingredients.
  • solutions, emulsions and / or suspensions or dispersions of one or more polymeric or non-polymeric organic or non-organic substances or any mixtures thereof, if appropriate together with crosslinking agents, and also reacting multicomponent compounds can be atomized, the latter provided that a suitable one is used Drying / curing mechanism or a sufficient pot life to avoid curing within the atomization device.
  • coating materials provided from solutions, dispersions, suspensions or emulsions which contain particles selected from polymeric, non-polymeric, organic or inorganic or mixed inorganic-organic or composite particles or any mixtures thereof.
  • Preferred particles are micro and nanoparticles.
  • polymeric particles are PMMA, PLA, proteins etc.
  • non-polymeric particles for example metals, metal oxides, metal carbides, metal nitrides, metal oxynitrides, metal carbonitrides, metal oxycarbides, metal oxynitrides, metal oxycarbonitrides, metal hydrides, metal alkoxides, metal halides, inorganic or organic metal salts, further preferably magnetic Particles, examples of which are - without excluding others - iron, cobalt, nickel, manganese or mixtures thereof, for example iron-platinum mixtures, or as an example of magnetic metal oxides, iron oxide and ferrites.
  • non-polymeric particles are also carbon black species and other nanomorphic carbon species such as graphite, diamond, nanotubes, fullerenes and the like. Particles which are provided from brines and gels are also particularly preferred.
  • thermoplastic coating materials e.g. Tar
  • coating materials based on paints and varnishes, organic polymers, thermosets and thennoplasts, with fiber components such as cellulose, glass, stone or carbon fibers and polymer fibers with organic and inorganic additives, including catalysts, is preferred according to the invention.
  • Coating materials which can be used and are suitable in the context of the present invention are disclosed in DE 103 24 415 in the section entitled “Polymer Films" and are hereby fully incorporated into the present disclosure.
  • active substances is understood to mean pharmacologically active substances such as medicaments, medicaments, pharmaceuticals, but also microorganisms, living organic cell material, enzymes and also biologically compatible inorganic or organic substances.
  • Active ingredient precursors are substances or mixtures of substances which, after application to an implant to be coated, are converted into active ingredients of the type mentioned above by means of thermal, mechanical, chemical or biological processes.
  • Molten active ingredients, or active ingredients dissolved, suspended or dispersed in melts can also be applied by means of the device according to the invention, furthermore those which are in special suspendable there are dispersible or emulsifiable forms of preparation, for example active substances encapsulated in polymers, in a specific embodiment the distribution of the coating solution or components of the coating solution, in special application forms also the geometric orientation, for example of particles with magnetic properties or conductive properties, specifically by the anode and the pole plate system are influenced by magnetic or dielectric principles of action, the anode and pole plate system being filled in with one or more channels and the spatial orientation being changeable.
  • an electrode or electrostatic system with associated control electronics and energy supply can be an integral part of the device in order to specifically influence the distribution, charge, alignment and moisture of coating solutions or their constituents with variable magnetic and ionization fields.
  • Particles in particular moving or flying particles or droplets, are influenced when crossing electric or magnetic fields.
  • they are electrically charged or ionized when crossing electrical or magnetic fields provided for this purpose or are influenced in some other way by an interaction.
  • the alignment of particles with respect to one another can also change.
  • a change in the alignment is brought about by the magnetic field.
  • Changes according to the invention of the alignment of the particles to be applied to one another or ionization of the particles or electrical charge cause a a particularly uniform distribution of a coating film or a coating liquid is produced.
  • Particles oriented in this way, in particular nanoparticles, can adhere better to a substrate.
  • the drying process according to the invention will be accelerated and improved by the uniform alignment and the influencing of the physiology.
  • coating liquids in particular spray mist or droplets formed by them, preferably by means of electrical or magnetic fields.
  • the fields can be electro- or magnetostatic fields or time-variant fields modulated with frequency patterns.
  • the preferred action according to the invention of the electrical or magnetic fields can take place during the flight of the particles or the spray, but can also take place during or after the deposition on the substrate.
  • the action of the electrical or magnetic fields can take place simultaneously or with a time delay.
  • a multi-channel, i.e. Influence caused by several devices to be provided according to the invention for generating electrical or magnetic fields, which can also act in different spatial levels, is particularly preferred in certain embodiments.
  • electric fields can be generated by means of electrode, anode or pole plate systems suitably arranged in the device according to the invention. These may be supplied with high voltage (HV).
  • HV high voltage
  • the shape of the field and the intensity can be influenced via the shape of the electrodes.
  • Magnetic fields can be generated, for example, by means of electromagnets or permanent magnets suitably arranged in the device according to the invention. In the case of magnetic fields, too, the intensity and the field shape are influenced by the shape of the magnets.
  • control and modulation of the fields with certain frequency patterns preferred according to the invention, or a temporal variation of the intensity, can influence the wetting behavior of the coating liquid or the way in which the spray mist is deposited on the substrate.
  • the preferred system according to the invention for generating a continuous or time-variant magnetic field consists of a magnet, preferably an electromagnet which can be modulated in frequency and amplitude by means of microprocessor control and which has pole shoes arranged in a geometrically advantageous manner. Furthermore, the entire arrangement can be spatially changed by means of a microprocessor control in relation to the substrate to be coated.
  • the system for generating a modulatable NF-HF field essentially consists of a microprocessor control for the generation of frequency and ammunition patterns and two or more electrodes which, depending on the application, can be spatially and axially or radially adjustable.
  • Suitable solvents for coating liquids in the form of solutions, suspensions or emulsions are, for example, alcohols and / or ethers and / or hydrocarbons such as methanol, ethanol, N-propanol, isopropanol, butoxydiglycol, butoxyethanol, butoxyisopropanol, butoxypropanol, n-butyl alcohol, t- Butyl alcohol, butylene glycol, butyl octanol, diethylene glycol, dimethoxy diglycol, dimethyl ether, dipropylene glycol, ethoxy diglycol, Ethoxyethanol, ethylhexanediol, glycol, hexanediol, 1,2,6-hexanetriol, hexyl alcohol, hexylene glycol, isobutoxypropanol, isopentyldiol, 3-methoxybutanol, methoxydiglycol, methoxyethanol
  • the surface of the object to be coated can be partially, essentially completely but also repeatedly coated.
  • a multiple coating is carried out by using the atomization device several times in separate process steps, wherein drying steps can optionally be used after each coating process.
  • FIG. 1 is a schematic system sketch of the high frequency sputtering device according to the invention
  • 2 shows a section through the resonance body according to the invention, which widens in the shape of a trumpet
  • Fig. 3 is a schematic system sketch of a preferred embodiment of the high-frequency sputtering device according to the invention with temperature setting devices and devices for generating electrical and magnetic fields;
  • the same parts are identified by the same reference numerals.
  • Fig. 1 shows an exemplary embodiment of the invention
  • the high-frequency atomization device shown schematically there includes, among other things, an atomization unit 1 which is suitable for atomizing a coating liquid supplied to it.
  • the atomization unit 1 can be an ultrasonic atomizer, for example, which can be excited to high-frequency vibrations, for example, with a piezoelectric element.
  • the atomization unit 1 can be charged with a precision liquid pump 4 with a coating liquid which is held in a Vonat container 5 for storing the coating liquid.
  • the atomization unit 1 can be charged with a precision liquid pump 4 with a coating liquid which is held in a Vonat container 5 for storing the coating liquid.
  • Coating liquid is pumped from the Vonats container 5 with the precision pump 4 to the atomization unit 1 via a pipe system.
  • the coating liquid supplied in this way to the atomization unit 1 is excited by the atomization unit 1 to high-frequency vibrations and conveyed further through the capillary tube 17 in the direction of the resonance body 2 by the continuous volume flow generated by the precision dose pump 4.
  • stimulating the coating liquid to vibrate directly by means of the atomizing unit as soon as it passes it is of course also possible possible possible to only excite the resonance body 2, which in turn then excites the coating liquid as soon as it has reached the resonance body 2.
  • the Resonanzkö ⁇ er 2 including the capillary tube 17 is shown in FIG. 2 on an enlarged scale.
  • the capillary tube 17 binds into the resonance body which is marked with the reference number 2 in such a way that there are no discontinuities or cracks at the transition between the end of the capillary tube 17 and the expanding inner surface 4 of the resonance body 2. That with the help of the atomization unit 1 to high frequencies
  • Coating material excited by vibrations is supplied to the resonance body 2 via the capillary tube 17 and is subsequently distributed in a thin layer on the inner surface of the trumpet-shaped flare 18 of the resonance body 2 and continues to spread on the perforated disk 22, as indicated by the arrows.
  • the resonance body 2 which in turn is also excited to high-frequency vibrations, amplifies the vibrations induced in the coating liquid, as a result of which concentric capillary waves form in the coating liquid which is distributed on the horn 18 which widens in the shape of a trumpet.
  • the resonance body 2 which in turn is also excited to high-frequency vibrations, amplifies the vibrations induced in the coating liquid, as a result of which concentric capillary waves form in the coating liquid which is distributed on the horn 18 which widens in the shape of a trumpet.
  • Atomization tip can spread. This in turn means that coarser coarser droplets detach at the edge-like transition, which leads to the deterioration of the coating result already explained above. To counter this risk of deterioration of the coating result due to the detachment of larger drops was, among other things, the aim of the present one
  • the atomization unit 1 can be surrounded by a housing 16 that is open on one side.
  • the resonance body 2 is arranged in one opening of the housing 16.
  • At one opening of the housing 16 directly adjoins the air nozzle / gas nozzle / inert gas nozzle 3 in the form of an expanding funnel, so that an annular gap is formed between the atomizing plate of the resonance body 2 and the expanding funnel of the inert gas nozzle 3.
  • the housing 16, in which the atomization unit 1 is arranged, is supplied with a controllable inert gas volume flow, which is set in terms of quantity by means of the control valve 12, which is controlled, for example, by the microprocessor 7, in the preferred case the microprocessor 7 also controls the operating frequency of the atomization unit 1 and the volume flow of the precision dose pump 4, which supplies the atomization unit 1 with coating agent from the container 5.
  • the inert gas with which the interior of the housing 16 is acted upon, spreads out in the housing 16 and flows out of the one opening of the housing 16 through the annular gap which is formed between the atomizing plate of the resonance body 2 and the expanding funnel of the hydrogen gas nozzle 3.
  • the spray mist which has separated from the resonance body 2 excited to high-frequency vibrations, can be modulated in its spray pattern.
  • the spray pattern can be changed in different ways. For example, the volume flow of the spray jet can be accelerated by changing the inert gas flow or the spray jet can be widened or tapered by changing the opening angle of the funnel of the inert gas nozzle 3.
  • the substrate 14 is positioned by the substrate holder 8 by means of the workpiece clamping device 9 belonging to the substrate holder.
  • the substrate holder 8 is able to subject the substrate 14 to three different translatory movement directions x, y and z and a rotary movement r.
  • the substrate 14 can always be held and moved in a suitable position within the spray by means of the substrate holder 8 during the entire coating process.
  • the substrate holder 8 is also controlled, for example, by the microprocessor 7, with which all processes and parameters of the device according to the invention are monitored.
  • a controllable vacuum suction 10 for further spray jet conditioning and for suctioning off the overspray can be arranged, the associated suction pump of which is also controlled by the microprocessor 7.
  • the high-frequency atomization device according to the invention shown in FIG. 1 further comprises a drying device 6, e.g. B. a heat source, which is arranged for drying or curing the freshly coated substrate 14.
  • the drying device 6 comprises, for example, a heater, preferably controllable by the microprocessor 7, which is accommodated in a housing 20 that is open on one side.
  • the interior of the housing 20, which is open on one side, is acted upon, like the housing 16 of the atomization unit 1, with an adjustable inert gas volume flow which is set via the control valve 13.
  • the control valve 13 can in turn be controlled by the microprocessor 7 as a function of the other process parameters.
  • the flow of hydrogen gas supplied to this housing 20 is heated in the housing 20 by the heating of the heat source 6 and escapes through the opening of the housing 20 formed by the nozzle 21.
  • the freshly coated substrate 14 can be dried with the heat flow generated in this way, but for this purpose 1 would have to be moved in the direction of the heat source 6.
  • the atomization unit 1 including the housing 16 surrounding it, the drying device 6, the vacuum suction 10 and of course the substrate 14 itself, in which here is punctured schematically housing 11 shown may be arranged.
  • a heat radiation-based heat source 6 should be used instead of a drying device 6 based on drying flow
  • a heat radiation-based drying device 6 could of course also be arranged outside the housing 11 in order to dry the freshly coated substrate in the housing 11 .
  • the use of the drying device 6 eliminates the need to remove the substrate 14 from the workpiece clamping device 9 of the substrate holder 8 in order to dry the substrate 14 after coating, thereby causing possible damage to the as yet undried coating of the substrate 14 when removing it from the workpiece clamping device 9 can be avoided.
  • the device according to the invention can be adapted for flat coating of substrates by providing a large number of atomizers in a cascade fashion, and the substrates can be applied
  • Conveyors are guided along it, or an atomizer cascade is guided along the substrates on a conveyor.
  • Suitable conveyor devices include, for example, conveyor belts and the like.
  • FIG. 3 is essentially based on the high-frequency atomization device from FIG. 1.
  • FIG. 3 additionally shows a process temperature control device 27 with a connected first 23, 25, second 24 and third 26 temperature setting device.
  • the process temperature control device 27 is connected to the microprocessor 7 and can receive settings or specifications for settings for conditions for a coating process from this microprocessor. In this way, for example, temperature gradients of a coating liquid in a Vonat container 5 and on an atomizing unit 1 can be produced or compensated for. Whether a temperature gradient is desired or should be prevented depends on the material used as the coating liquid or its thermal property. The behavior of the coating liquid during transport or spraying can thus be suitably influenced.
  • the temperature of the coating liquid in the Vonats container 5 can be set by means of the first temperature setting device 23. Like the further first 25, the second 24 and the third 26 temperature setting device, this is shown as a heating coil. However, other heat sources such as infrared radiators, heat exchangers and heat pumps are also to be understood. In addition, all temperature setting devices can also be used to extract heat and cooling, in which case cooling units or fans can be used, for example.
  • Influencing the temperature of the coating liquid are drawn, there can be any number of first temperature setting devices along the distribution system of the coating liquid, as required.
  • the distribution system essentially comprises the Vonats container 5, the precision pump 4, the atomization unit 1 and a roller system, which connects the Vonats container 5 with the precision pump 4 and the precision pump 4 with the atomization unit 1.
  • the capillary tube 17 and the resonance body 2 are also included.
  • Each of these elements of the distribution system can be provided separately with a first temperature setting device.
  • the temperature adjustment devices can act directly on the coating liquid.
  • An example of a direct action of the first temperature setting device 23 on the coating liquid is shown in FIG. 3 in the Vonats container 5.
  • a temperature setting device acts indirectly, such as the first temperature setting device 25 acting on the tube between the precision pump 4 and the atomizing unit 1.
  • the temperature of the coating liquid flowing through the tube is indirectly influenced by the change in the temperature of the tube.
  • the temperature of the inert gas in the freezing gas supply 31 can be set via the second temperature setting device 24. Since the tempered inert gas, while it flows out of the inert gas nozzle 3 and modulates the spray pattern of the spray mist, interacts with the spray mist, the temperature of the spray mist that has separated from the resonance body can also be adjusted.
  • the temperature prevailing in the coating chamber 32 also has an influence on the spreading behavior and the coating of the spray on the substrate. This temperature can also determine the behavior of the coating when the coating dries. In addition, the temperature prevailing in the coating chamber 32 can influence the thickness of the coating, in particular of the coating film on the substrate.
  • a device 29 for generating an electric field is also drawn in FIG. 3.
  • This has two electrodes, which are connected to a high-voltage generator 28 (HV).
  • HV high-voltage generator 28
  • An electrical field can be generated between the electrodes when a corresponding voltage is applied in the area between the atomization unit 1 and the substrate holder 9 together with the substrate. Lying there the substrate and possibly also at least part of the substrate holder 9 completely in the electrical field, so that the field acts on the spray mist when the sprayed particles adhere to the substrate.
  • FIG. 1 shows a single-channel structure of the device for generating an electric field
  • a multi-channel structure is also possible.
  • a plurality of devices 29 for generating an electrical field are provided, each of which is controlled separately by the HV generator 28.
  • the HV generator 28 has a connection to the microprocessor 7, via which it can be controlled by the microprocessor.
  • time-variable electrical fields can also be realized with an intensity that changes over time or different frequency patterns.
  • the device 30 for generating a magnetic field between the atomization unit 1 and the substrate holder 9 together with the substrate can generate a magnetic field.
  • This can be magnetostatic, i.e. constant or time-variant, i.e. to be changeable over time.
  • the modulation is carried out by the NF / HF generator, which is connected to the microprocessor from which the NF / HF generator receives control signals.
  • a single-channel structure is also drawn for the magnetic field, while a multi-channel structure is possible.
  • the magnetic field can be generated by means of a permanent magnet or an electromagnet.
  • a permanent magnet or an electromagnet.
  • FIG. 3 an electromagnet is shown.
  • a U-shaped core for example a Fenitkem, is on its underside, that of the resonance body 2 opposite side, surrounded by an electrical coil. Stimulated by the current flow caused by the NF / HF generator in the coil, magnetic field lines form between the parallel flanges of the core, which penetrate the space between the flanges with a magnetic field.
  • the space between the atomization unit 1 and the substrate and possibly at least parts of the substrate holder 9 is penetrated with a magnetic field. This magnetic field influences the spray to be moved onto the substrate.
  • Both the device 29 for generating an electric field and the device 30 for generating a magnetic field can be located both inside the housing 11, that is to say in the coating chamber 32, or outside of it. With a suitable choice of material for the housing 11, the electrical and magnetic field can act in the housing 11, that is to say from the outside in the coating chamber 32.
  • the device 29 for generating an electric field and the device 30 for generating a magnetic field are located completely outside the housing 11, it can be advantageous with regard to the contamination of these elements.

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Description

Hochfrequenzzerstäubungsvorrichtung
Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen eine zum Zerstäuben einer Beschichtungsflüssigkeit geeignete Hochfrequenzzerstäubungsvorrichtung, welche mit einer Trocknungsvorrichtung ausgestattet ist, um die auf dem zu beschichtenden Körper mit Hilfe der Hochfrequenzzerstäubungsvorrichtung aufgebrachte Beschichtungsflüssigkeit zu trocknen und/oder zu vernetzen, wobei die Vorrichtung ferner einen Substrathalter aufweist, der geeignet ist, den zu beschichtenden Körper während des Beschichtungsvorgangs ständig in einer für die Beschichtung geeigneten Position zu halten. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine solche Hochfrequenzzerstäubungsvorriclirung, die die Beschichtungsflüssigkeit nicht mittels einer druckbeaufschlagten Düse zerstäubt, sondern die die Beschichtungsflüssigkeit kraftlos ohne Luftinduzierung mit Hilfe eines zu hochfrequenten Schwingungen anregbaren Resonanzkörpers zu einem Sprülinebel zerstäubt. Erfindungsgemäß sind auch solche Vorrichtungen umfasst, in welche für den Beschichtungsvorgang eine Bewegung des Substrates und/oder der Zerstäubereinrichtung erfolgt.
Die hochfrequenten Schwingungen, zu denen der Resonanzkörper angeregt wird, können beispielsweise in einem elektromechanischen Wandler, mittels piezokeramischer Elemente erzeugt werden, die zu elektrischen Schwingungen angeregt wurden. Diese mit Hilfe der piezokeramischen Elemente erzeugten mechanischen Schwingungen können anschließend verstärkt zu dem Resonanzkörper weitergeleitet werden. Mit diesen mechanischen hochfrequenten Schwingungen kann ein kontinuierlich auf den Resonanzkörper aufgebrachter Beschichtungsflüssigkeits- film zu Kapillarwellen angeregt werden, so dass sich an den sich an den Kapillarwellen ausbildenden Schwingungsbäuchen feine Tröpfchen abschnüren, wodurch ein Zerstäubungs- oder Sprühnebel gebildet wird. Mögliche Anwendungsgebiete für derartige drucklose Hochfrequenzzerstäubungs- vorrichtung lassen sich beispielsweise im Bereich der Luft- oder Warenbefeuchtung, der Mikroelektronik, der Medizintechnik etc. finden. Ferner können sich derartige drucklose Hochfrequenzzerstäubungsvorrichtungen als sehr geeignet für die Be- oder Entgasung von Flüssigkeiten erweisen. Ebenso können sich die genannten
Hochfrequenzzerstäubungsvorrichtungen zur Aufgabe von Trennmitteln und/oder zur Flüssigkeitszugabe bei Füll- und Mischvorgängen eignen.
Besondere Bedeutung kommt diesen Hochfrequenzzerstäubungsvorrichtungen j edoch im Bereich der Medizintechnik zu, um beispielsweise medizinische Implantate wie beispielsweise Knochen- und Gelenkschrauben, Herzklappenprothesen und filigrane Substrate, insbesondere Gefäßstützen, wie beispielsweise Stents, düm und homogen mit einer Beschichtungsflüssigkeit zu beschichten. Mit der erfindungsgemäßen Norrichtung lassen sich beispielsweise geschlossene Schichtdicken von etwa 1 nm bis etwa 1 mm, ggf. auch mehr, erzielen. Bevorzugte Schichtdicken liegen bei lnm bis 100 μm, besonders bevorzugt bei 1 nm bis 10 μm, z.B. 1 nm bis 1 μm oder 10 nm bis 1 μm und insbesondere bevorzugt bei 1 nm bis 10 nm.
Derartige Stents werden beispielsweise benötigt, um die mittels einer
Ballondilatation geweitete Herzkranzarterie eines Herzinfarktpatienten dauerhaft gegen erneuten Wiederverschluss zu schützen. Um die Herzkranzarterie dauerhaft gegen Wiederverschluss zu schützen, werden meist nach einer erfolgreichen Ballondilatation derartige Stents, die z.B. die Forin eines scherengitterartigen hohlzylindrischen Drahtgeflechts besitzen, das mit einem Lockenwickler vergleichbar ist, in das Herzkranzgefäß eingepasst, wodurch in vielen Fällen der Wiederverschluss des Gefäßes verhindert oder zumindest zeitlich hinausgezögert werden kann. Damit diese Stents, wie auch andere medizinische Implantate oder sonstige zu beschichtenden Körper, die im Folgenden kumulativ als Substrate bezeichnet werden, vom menschlichen Organismus nicht abgestoßen werden, ist es erforderlich, diese Substrate mit einer geeigneten Beschichtung zu versehen, die vom menschlichen oder tierischen Körper nicht abgestoßen werden. Zur Beschichtung dieser häufig sehr feinen und filigranen Substrate kann bevorzugt beispielsweise die zuvor bereits erwähnte Hochfrequenzzerstäubungsvorrichtung verwendet werden.
Eine Zerstäubungsvorrichtung, die geeignet ist, eine Beschichtungsflüssigkeit kraftlos ohne Luftinduzierung zu zerstäuben ist beispielsweise aus dem US-Patent mit der Nr. 4,655,393 bekannt. Der hieraus bekannte Ultraschallzerstäuber besteht im Wesentlichen aus zwei über eine Flanschverbindung in Längsrichtung miteinander verbundenen Röhren, wobei zwischen die beiden aneinander grenzenden Flansche der beiden Röhren ein Antriebselement zwischengeschaltet ist, um die
Zerstäubungseinheit zu Schwingungen im Ultraschallbereich anzuregen. An der Rückseite des Ultraschallzerstäubers schließt sich ein Zufuhrschlauch an, um die Zerstäubungsvorrichtung mit Beschichtungsflüssigkeit zu beschicken. An der Vorderseite des Zerstäubers springt die vorderseitige Röhre in ihrem Durchmesser zurück, wodurch ein weiteres massives Rohrstück mit kleinerem Durchmesser gebildet wird. Dieses weitere Rohrstück weitet sich im Querschnitt betrachtet einer Kreisbahn gehorchend in Richtung der Vorderseite der Zerstäubungsvorrichtung auf und endet in einer ebenen Zerstäuberspitze.
Die ebene Zerstäuberspitze und der innere Hohlraum der vorderen Röhre der Zerstäubungsvorrichtung sind über mehrere dünne geradlinige Kapillarröhren verbunden, um die Zerstäuberspitze mit einem zu hochfrequenten Schwingungen angeregten Beschichtungsmittel zu beaufschlagen. Diese feinen Röhren enden jedoch stumpf und ohne jeglichen kontinuierlichen Vorgang in der ebenen Spitze der Zerstäubungsvorrichtung. Dieser diskontinuierliche Übergang zwischen den Röhren und der ebenen Spitze führt jedoch im Betrieb dieser Zerstäubungsvorrichtung zu einem unregelmäßigen Sprülibild, und insbesondere zu einer unregelmäßigen Tröpfchengröße in dem erzeugten Sprühnebel. Insbesondere werden durch diesen diskontinuierlichen Übergang auch Tropfen mit größerem Durchmesser verursacht, die sich zunächst an der Spitze der Zerstäubungsvorrichtung ansammeln und sich bei einer bestimmten Größe von der Zerstäuberspitze infolge der Wirkung der Schwerkraft ablösen. Dies ist unterem anderem ein Grund dafür, weshalb die aus der US 4,655,393 bekaimte Zerstäubungsvorrichtung nur in vertikaler A-usrichtung mit nach oben zeigender Sprühspitze oder in horizontaler Ausrichtung verwendet werden soll. Im Falle, dass das zu beschichtende Substrat jedoch unterhalb dieser Zerstäubungsvorrichtung angeordnet werden sollte, oder auch bei sehr dünnen, gleichmäßigen Beschichtungen, kommt es häufig vor, dass sich größere Tropfen von der Sprühspitze abnabeln und auf das Substrat tropfen und dieses somit für die weitere Verwendung unbrauchbar machen.
Ein weiteres Problem bei der Beschichtung von Substraten besteht ferner darin, dass derartige Substrate üblicherweise zunächst in einem ersten Schritt beschichtet werden, wobei sie von einem ersten Substrathalter gehalten werden, um mit Hilfe einer Sprühvorrichtung beschichtet zu werden. Anschließend muss j edoch das Substrat normalerweise von diesem ersten Substrathalter abgenommen werden, um zur Trocknung und/oder Härtung beispielsweise in einen Trocknungsofen eingebracht zu werden. Dieses Abnehmen von dem Substrathalter erweist jedoch problematisch, da beim Abnehmen des Substrats von dem ersten Substrathalter sehr leicht der frisch aufgebrachte und noch nicht ausgehärtete Beschichtungsfilm beschädigt werden kann, wodurch das Substrat ebenfalls für die weitere Verwendung unbrauchbar werden würde. Ein weiteres Problem beim Beschichten von Substraten mit einer Hochfrequenzzerstäubungsvorrichtung wie sie beispielsweise aus der US 4,655,393 bekannt ist, besteht ferner darin, dass der von solch einer Zerstäubungsvorrichtung erzeugte Sprühnebel lediglich durch die pro Zeiteinheit der Zerstäubungsvonichtung zugeführten Beschichtungsflüssigkeit und durch die Anregungsfrequenz moduliert werden kann. Eine weitere Beeinflussung der Sprühcharakteristik beispielsweise zur Aufweitung oder Verengung des Sprühstrahls oder zur Beschleunigung des Sprühnebels, um diesem eine bestimmte Richtung zu verleihen, ist jedoch nicht möglich.
Ausgehend von der zuvor beschriebenen Problematik, die beim Beschichten eines Substrats mit beispielsweise einer Hochfrequenzzerstäubungsvorrichtung entstehen kann, liegt der vorliegenden Erfindung somit die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Hochfrequenzzerstäubungsvomchtung zum Beschichten filigraner Substrate zur Verfügung zu stellen, die nicht mit dem Nachteil der Tropfenbildung an der Zerstäuberspitze behaftet ist, so dass sie auch mit nach unten gerichtetem Resonanzkörper betrieben werden kann. Ferner soll mit der vorliegenden Erfindung das zuvor beschriebene Problem gelöst werden, dass beim Abnehmen der Substrate von dem Substarthalter entsteht, um diese beispielsweise zum Härten in einen Trocknungsofen einbringen zu können. Außerdem soll eine Hochfrequenzzerstäubungsvorrichtung bereitgestellt werden, die es erlaubt, den Sprühstrahl nicht nur durch Einstellen der Beschichtungsflüssigkeitsmenge sowie der Zerstäuberfrequenz zu beeinflussen, sondern die es darüber hinaus erlaubt, den Sprühstrahl zu beschleunigen oder den Sprühkegel aufzuweiten oder zu verjüngen.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung werden diese Aufgaben und Probleme erstmals mit einer Hochfrequenzzerstäubungsvorrichtung zum Zerstäuben einer Beschichtungsflüssigkeit und zum Beschichten eines Substrats gelöst, die eine zu hochfrequenten Schwingungen anregbare Zerstäubungseinheit aufweist, welche die ihr zugeführte Beschichtungsflüssigkeit zu einem Sprühnebel zerstäubt und welche femer mit einem positionierbaren Substrathalter ausgestattet ist, der das zu beschichtende Substrat während des gesamten Zerstäubungs- und Beschichtungs- vorgangs in einer für die Beschichtung günstigen Position innerhalb des von der Hochfrequenzzerstäubungsvorrichtung erzeugten Sprühnebels hält, wodurch es ermöglich wird, das Substrat mit dem erzeugten Sprühnebel gleichmäßig zu benetzen und dünne, homogene Schichten aufzubringen.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform kann auch die gesamte Zerstäubungseinheit an einem Substrat entlangbewegt werden, oder ein beweglich angeordnetes Substrat mit einer beweglich angeordneten Zerstäubungseinheit vorgesehen werden.
Um auch dem eingangs beschriebenen Problem entgegen zu wirken, das beim Abnehmen der frisch beschichteten Substrate entsteht, weist die Hochfrequenzzerstäubungsvorrichtung ferner mindestens eine Wärmequelle auf, die geeignet ist, die auf dem Substrat gebildete Sprühnebelschicht zu trocknen, ohne das Substrat von dem Substrathalter abnehmen zu müssen. Dies bringt somit den mit der vorliegenden Erfindung eneichbaren Vorteil mit sich, dass das frisch beschichtete Substrat zum Trocknen nicht von dem Substrathalter abgenommen werden muss, so dass die Gefahr, das frisch beschichtete Substrat bzw. den frisch aufgebrachten Beschichtungsfilm zu beschädigen, ausgeräumt werden kann.
Wie bereits eingangs erläutert wurde, umfasst die Zerstäubungseinheit einen
Ultraschallzerstäuber, der dazu geeignet ist, eine der Zerstäubungseinheit zugeführte Beschichtungsflüssigkeit in einen feinen Sprühnebel zu zerstäuben. Zur Erzeugung der hochfrequenten Ultraschallwellen besitzt der Ultraschallzerstäuber beispielsweise ein piezokeramisches Element, das elektrische Wellen in mechanische Wellen umwandelt, wodurch eine dem Ultraschallzerstäuber drucklos zugeführte Beschichtungsflüssigkeit Kapillarwellen ausbildet, an deren Schwingungsbäuchen feinste Tröpfchen abgeschnürt werden. Um die Beschichtungsflüssigkeit möglichst gleichmäßig und kontinuierlich der Zerstäuberspitze der Zerstäubungseinheit zuzuführen, von welcher die zu Schwingungen angeregte Beschichtungsflüssigkeit abgenebelt wird, weist die Zerstäubungseinheit einen sich trompetenförmig aufweiteten Resonanzkörper auf. Dieser kapillarartige oder sich trompetenförmig aufweitende Resonanzkörper schwingt mitsamt dem Ultraschallzerstäuber in der angeregten Frequenz, so dass die dem Resonanzkörper zugeführte
Beschichtungsflüssigkeit auf der Oberfläche des Resonanzkörpers ebenfalls in der angeregten Frequenz mitschwingt und die bereits erwähnten Kapillarwellen ausbildet.
Um den sich trompetenförmig aufweitenden Resonanzkörper gleichmäßig und kontinuierlich mit Beschichtungsflüssigkeit zu versorgen, ist der sich trompetenförmig aufweitende Resonanzkörper mit einer Kapillanöhre verbunden, über die die Innenfläche des Resonanzkörpers mit Beschichtungsflüssigkeit versorgt wird. Damit sich vom Austritt der Beschichtungsflüssigkeit aus der Kapillarröhre und beim Übergang auf die Innenfläche des Resonanzkörpers keine Diskontinuitäten ergeben, bindet die Kapillarröhre derart in ein Mundstück des sich trompetenförmig aufweitenden Resonanzkörpers ein, so dass das Ende der Kapillarröhre ohne Sprünge oder Stufen in den Resonanzkörper übergeht. Beim Austritt der Beschichtungsflüssigkeit aus der Kapillanöhre verteilt sich diese somit auf der sich konzentrisch und trompetenförmig aufweitenden Innenfläche des Resonanzköφers in einem dünnen Film. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann der sich trompetenförmig aufweitende Resonanzkörper die Form eines Honis besitzen, das sich beispielsweise im Schnitt betrachtet einer Traktrix-Funktion, einer Exponential-Funktion oder einer Klotoiden-Funktion, um nur einige zu nennen, gehorchend aufweitet. Um die Zerstäubungsfläche des Resonanzkörpers zu vergrößern, kann sich an das zuvor beschriebene Hörn des Resonanzkörpers beispielsweise ein trichterförmiger Abschnitt anschließen. Ebenfalls ist es möglich, die Aufweitung des Horns des Resonanzköφers soweit zu führen, bis der Krümmungsradius des Horns parallel zu der in den Resonanzköφer eingebundenden Kapillaröhre liegt. In diesem Falle könnte das Hörn an seiner Außenöffnung in einer Lochscheibe nach außen fortgesetzt werden, deren einziges Loch dann mit der Homöffhung zusammenfällt. Ein durch eine derartige Vergrößerung des Resonanzköφers eneichbarer Vorteil kann darin bestehen, dass die gesamte Menge an Beschichtungsflüssigkeit, die dem Resonanzköφer über die Kapillarröhre zugeführt wird, vernebelt wird. Durch die Vergrößerung des Resonanzköφers kann somit sichergestellt werden, dass sich an dem Resonanzköφer keine nicht zerstäubten Reste der Beschichtungsflüssigkeit ansammeln, die ansonsten unzerstäubt an einem Rand des Resonanzköφers in Folge der Schwerkraft abtropfen.
Um ferner die Ablösung großer Beschichtungsflüssigkeitstropfen am
Resonanzköφer zu vermeiden oder um Unterschiede in der Schichtdicke des sich auf der Innenfläche des Horns ausbildenden Beschichtungsflüssigkeitsfüms zu vermeiden, wird der Resonanzköφer, der wie zuvor ausgeführt wurde in eine kreisrunde Lochscheibe übergeht, idealer weise mittels einer steuerbaren, pulsationsfreien Dosieφumpe mit Beschichtungsflüssigkeit beaufschlagt. Zwar erweisen sich Dosierungsmengen von 0,1 bis 100 ml/min und vorzugsweise 0,5 ml/min als für den zuvor im medizintechnischen Bereich erwähnten Einsatz der Hochfrequenzzerstäubungsvorrichtung als vorteilhaft, jedoch kann die Hochfrequenzzerstäubungsvorrichtung selbstverständlich auch mit anderen Dosierungsmengen betrieben werden, wobei Volumenströme von bis zu 50 1 pro Stunde ohne weiteres realisierbar sind, oder von geringfügigen Mengen in der Größenordnung von beispielsweise 1 μl/min.
Um ein möglichst optimales Sprühbild ohne Ablösung unerwünschter Tropfen zu erhalten, werden die einzelnen Dimensionen der erfindungsgemäßen Vorrichtung aufeinander abgestimmt, wobei auch der Volumenstrom des Beschichtungsmittels sowie dessen Zähigkeit zu berücksichtigen sind. So erweist es sich für die üblichen Einsatzzwecke im medizinischen Bereich normalerweise als geeignet, den lichten Durchmesser der Kapillarröhre im Bereich zwischen 0,01 und 15 mm zu wählen. Für die üblichen zur Beschichtung medizinischer Substrate geeigneten Beschichtungsflüssigkeiten sollte der Durchmesser der Kapillanöhre vorzugsweise im Bereich zwischen 0,3 mm und 0,5 mm, insbesondere jedoch zu etwa 0,4 mm gewählt werden. In entsprechender Weise ist der Durchmesser des sich aufweitenden Resonanzköφers abzustimmen, wobei sich für den Durchmesser der zuvor beschriebenen Lochscheibe zwischen 1 und 100 mm als geeignet erwiesen haben. Im Bereich der Medizintechnik haben sich jedoch insbesondere Durchmesser für die Lochscheibe im Bereich zwischen 3 und 30 mm und insbesondere in der Größenordnung von 8 mm als vorteilhaft erwiesen.
Um das Sprühbild der erfindungsgemäßen Hochfrequenzzerstäubungsvorrichtung einzustellen, kann der erzeugte Sprühnebel mit einem steuerbaren Luft- oder Inertgasstrahl moduliert werden, wobei der Inertgasstrahl gleichzeitig den Ex-Schutz der Vorrichtung sicherstellt. Der Luft- oder Inertgasstrahl zur Modulation des
Sprühbildes wird erzeugt, indem die gesamte Zerstäubungseinheit einschließlich des Ultraschallzerstäubers von einem einseitig geöffneten Gehäuse umhaust ist, das einen Anschluss für eine steuerbare Inertgaszufuhr, sowie selbstverständlich einen Anschluss für die Beschichtungsflüssigkeit aufweist, sodass das über den Inertgasanschluss des Gehäuses in den Gehäuseimienraum zugeführte Inertgas an der einen Öffnung des Gehäuses gebündelt und strahlartig austreten kann, wodurch der zur Modulation des Sprühbildes erforderliche Inertgasstrahl erzeugt wird.
Indem der Resonanzköφer des Ultraschallzerstäubers entweder unmittelbar in der einen Öffnung des Gehäuses oder in der mittelbaren Umgebung der Öffnung des Gehäuses angeordnet ist, kann durch den erzeugten Inertgasstrahl das Sprühbild der Hochfrequenzzerstäubungsvorrichtung moduliert werden. So kann beispielsweise durch die Steuerung der Inertgaszufuhr der natürliche Volumenstrom des
Sprühnebels beschleunigt werden. Femer kann durch den erzeugten Inertgasstrahl der Sprühstrahl gerichtet und stabilisiert werden, wodurch auch eine Veränderung der Aufweitung des Sprühkegels ermöglicht wird. So kann beispielsweise infolge der Inertgas-Unterstützung der Sprühkegel des zerstäubten Beschichtungsmaterials im Bereich zwischen 0 bis 180° variiert werden, wobei für kleinere Bauteile, wie beispielsweise die im Bereich der Medizintechnik anzutreffenden Substrate, Sprühstrahlkegel mit einem Winkel von ungefähr 30° bevorzugt werden.
Um die Sprühstrahlcharakteristik noch besser beeinflussen zu können, kann die eine Öffnung des Gehäuses eine Inertgasdüse aufweisen, durch die das über die Inertgaszufuhr bereitgestellte Inertgas als Trägermedium zur Sprühstrahl- konditionierung des Sprühnebels entströmt. Diese Düse kann beispielsweise als ein sich aufweitender Trichter ausgebildet sein, der sich von der Öffnung des Gehäuses nach außen aufweitet oder verjüngt. Durch den in diesem sich aufweitenden oder verjüngenden Trichter angeordneten Resonanzköφer des Ultraschallzerstäubers wird zwischen dem Trichter und dem Resonanzköφer ein Ringspalt gebildet, durch den das dem Innenraum des Gehäuses zugeführte Inertgas entweichen kann. Die Breite dieses Ringspalts kann beispielsweise durch Verfahren des Resonanzköφers in Längsrichtung des Trichters oder durch Variieren des Aufweitungswinkels des Trichters variiert werden, wodurch eine weitere Beeinflussung der Sprühstrahlcharakteristik möglich ist.
So kann im Gegensatz zu bekannten druckbeaufschlagten Sprühdüsen die
Charakteristik des erzeugten Sprühstrahls auf mehrere unterschiedliche Weisen beeinflusst werden. Beispielweise kann der Sprühstrahl neben der Veränderungen des Volumenstroms der Beschichtungsflüssigkeit über eine Einstellung der Arbeitsfrequenz der Zerstäubungseinheit im Ultraschallbereich zwischen 20 kHz bis 3 MHz, vorzugsweise 20 bis 200 kHz, verändert werden. Eine weitere Möglichkeit zur Variiemng der Sprühstrahlcharakteristik besteht ferner darin, die Energiezufuhr der Zerstäubungs-einheit zu verändern, die üblicherweise im Bereich zwischen ungefähr 0,01 bis 100 W liegt. Eine vierte Möglichkeit zur Sprühstrahlveränderung besteht, wie bereits zuvor beschrieben darin, den Sprühstrahl über ein Einstellen der Inertgaszufuhr zu dem Gehäuse, in dem die Zerstäubungseinheit untergebracht ist, zu beeinflussen. Eine weitere Möglichkeit zur Beeinflussung der Sprühstrahlcharakteristik besteht wie ebenfalls bereits angesprochen wurde darin, den Sprühstrahl über eine Variation des Ringspalts zu beeinflussen, der sich zwischen dem Resonanzköφer und dem sich in Anschluss an die eine Öffnung des Gehäuses aufweitenden Trichters ergibt.
Weiterhin bestehen hier die Möglichkeiten, die bereits aus der Lackiertechnik bekannt sind, wie z.B. Verdünnung, Lösemittelauswahl, Entfernung der Düse vom Substrat, Additive, um das Spritzbild zu optimieren.
Femer besteht die Möglichkeit flächige Beschichtungen auszuführen, wobei beispielsweise mehrere Düsen kaskadenartig nebeneinander angeordnet werden können. Hier kann dann entsprechend das flächige Substrat mittels eines Förderbandes an den Düsen vorbeigeführt werden bzw. die Düsen über das stehende Substrat geführt werden.
Es kann femer bevorzugt sein, die Hochfrequenzzerstäubungsvorrichtung mit einer oder mehreren Vorrichtungen zu versehen oder an ihr vorzusehen, welche die Einstellung der Temperatur des Inertgases und/oder der Beschichtungsflüssigkeit und/oder der Beschichtungskammer insgesamt erlaubt, beispielsweise eine geregelte oder ungeregelte Vomchtung zur Temperierung der inertisierten Luft in dem Auftragssystem, wobei hier folgende Wirkungsprinzipien zur Anwendung kommen können: Wärmetauscherverfahren in der Apparatur zur Kühlung oder Beheizung der Ultraschalldüse, des Inertisierungsgases oder der Beschichtungslosungen oder beliebiger Kombinationen davon.
Das heißt, dass es in einem Beschichtungsprozess oder beim Beschichten eines Substrates mit einer Beschichtungsflüssigkeit vorteilhaft sein kann, dass für das Beschichtungsmedium, die Beschichtungsflüssigkeit oder Dispersion, welche in verschiedenen Aggregatszuständen auftreten können, während des gesamten Prozesses konstante, homogene und gleich bleibende Zustände herrschen. Das bedeutet beispielsweise, dass sich die Temperatur der Beschichtungsflüssigkeit auf dem Weg von einem Vonatsbehälter zu einer Zerstäubungseinheit im Wesentlichen nicht verändert. Diese gleich bleibenden Zustände oder Temperaturbedingungen könnten beispielsweise gestört werden, wenn es in Folge von zugeführter Energie bei der Benutzung von beispielsweise einem Ultraschallspritzkopf zu einer Erwärmung des Spritzkopfes oder der Zerstäubungseinheit kommt. Diese Erwärmung könnte an die aufzubringende Beschichtungsflüssigkeit weitergegeben werden und die Beschichtungsflüssigkeit erwärmen. Es könnte dabei beispielsweise vorkommen, dass an der erwärmten Zerstäubungseinheit, der Schmelzpunkt von, in einer Beschichtungsflüssigkeit enthaltenen, Partikeln erreicht würde. Dadurch könnte es zu einem Schmelzen der Partikel und zu einem Verkleben der Zerstäubungseinheit bzw. des Ultraschallspritz- kopfes kommen. Dies hätte eine schlechte Qualität des Auftragungs- bzw. Beschichtungsergebnisses zur Folge.
Außerdem könnte es vorkommen, dass ein, in einer Beschichtungsflüssigkeit vorhandenes, Lösungsmittel verfrüht, also noch vor der Auftragung, verdunsten könnte. Diese verfrühte Verdunstung könnte, sofem nicht erwünscht, ebenfalls eine schlechte Qualität des Auftragungs- und Beschichtungsergebnisses zur Folge haben.
Daher kann es von Vorteil sein, über den gesamten Verteilungsweg oder -prozess eines Gases oder einer Beschichtungsflüssigkeit, konstante Temperaturen einzustellen.
Eine im Wesentlichen konstante Temperatur kann z.B. eneicht werden, indem ein überhitzter Bereich, beispielsweise eine überhitzte Zerstäubungsdüse mittels einer Temperatureinstellungseinrichtung heruntergekühlt wird. Oder aber dadurch, dass beispielsweise ein Zuleitungssystem, eine Luft- bzw. Gaszufuhr, Röhre, insbesondere Kapillanöhre oder ein anderes Verteilungssystem für eine Beschichtungsflüssigkeit oder für, in einem Lösungsmittel gelöste, Partikel, erwärmt wird. Die Erwärmung könnte nötig sein, wenn das Verteilungssystem durch einen kälteren Bereich führt. Durch das Abkühlen des Verteilungssystems könnte auch die transportierte Beschichtungsflüssigkeit abgekühlt werden. Dadurch könnte die unter normalen Bedingungen flüssige Flüssigkeit einen zäh-flüssigen Zustand annehmen und den Transport behindern. Ein Erhitzen des Verteilungssystems kann indirekt auch das transportierte Medium bzw. die Beschichtungsflüssigkeit erwärmen und so die Temperatur der Beschichtungsflüssigkeit beeinflussen. Ebenso ist eine direkte Beeinflussung der Temperatur der Beschichtungsflüssigkeit möglich.
Beispielsweise kann eine Heizwendel oder ein Wärmetauscher an dem Verteilsystem angebracht sein oder von der Beschichtungsflüssigkeit umspült werden und so, beispielsweise auch über eine Steuerung oder Regelung, für die Regulierung der Temperatur sorgen, indem entweder Wärme zugeführt oder entzogen wird. Möglich sind auch Wärmezufuhr über Infrarot-Systeme oder induktive Systeme.
Es ist in bestimmten Ausfühürungsformen im Gegensatz zu dem Konstanthalten der Temperatur der Beschichtungsflüssigkeit vorteilhaft, gezielt an verschiedenen Stellen des Verteilsystems unterschiedliche Temperaturen bereitzustellen. Während im oben beschriebenen Fall das Interesse besteht, einen möglichst geringen Temperaturgradienten zu haben, ist im letztgenannten Fall ein Temperaturgradient erwünscht. Dies ist beispielsweise bei Beschichtungen, insbesondere
Beschichtungsflüssigkeiten, oder Dispersionen vorteilhaft, deren Partikel in Verbindung mit einem Lösungsmittel gut transportabel sind.
Daneben kann es in bestimmten Ausfühmngsformen für das Beschichten von Vorteil sein, wenn die Partikel in ungelöster Form vorliegen, wozu das Lösungsmittel entfernt werden muss. Zu der Entfernung des Lösungsmittels kann eine Temperaturerhöhung eingesetzt werden. Die Temperaturerhöhung, beispielsweise in einer erfindungsgemäßen Zerstäubungseinheit, insbesondere in einem Resonanzköφer oder einer Röhre lässt das Lösungsmittel verdunsten oder verdampfen, so dass am Spritzkopf oder der Zerstäubungseinheit oder dem Schallkopf die Partikel in ungelöster Form vorliegen. Die Beschichtungsflüssigkeit kann also in dieser Ausführungsform der Erfindung von einem Vonatsbehälter bis zu einer Zerstäubungseinheit unter Temperaturen transportiert werden, die die Partikel in dem Lösungsmittel gelöst lassen. Dadurch kann der Transport leichter erfolgen. Die erhöhte Temperatur der Zerstäubungseinheit lässt dann das Lösungsmittel im Bereich der
Zerstäubungseinheit oder im Bereich des Ultraschallzerstäuber verdunsten, so dass die zu dem Ultraschallzerstäuber oder Schallkopf transportierten Partikel in ungelöster Form vorliegen. Dadurch können sie besser aufgetragen werden.
Für andere Einsatzfälle bzw. Beschichtungsflüssigkeiten oder Dispersionen können wiedemm andere Temperaturgradienten vorteilhaft sein. Diese Temperaturgradienten können mittels Temperatureinstelleinrichtungen und mittels einer Prozesstemperatursteuereinrichtung die die vorgebbaren Bedingungen für einen Beschichtungsprozess steuern, eingestellt werden.
Ebenfalls kann erfindungsgemäß ferner bevorzugt ein Einfluss auf die Temperatur bzw. die Beschichtungseigenschaft der Beschichtungsflüssigkeit oder eine Ausbreitfähigkeit von einer Beschichtungsflüssigkeit oder von Ihr gebildete Tröpfchen oder Partikel genommen werden, in dem die Temperatur eines in einen Luftstrom beigefügten Inertgases angepasst wird. Die Anpassung kann dabei direkt oder indirekt erfolgen.
Femer kann es erfindungsgemäß bevorzugt sein einen Raum oder Bereich um das Substrat oder ggf. die Beschichtungskammer entsprechend ganz oder teilweise zu temperieren. Hierzu kann ein heißer Sprühnebel, der sich aus zerstäubten heißen Partikeln gebildet hat, mit einem gekühlten hiertgas vermischt oder in einer gekühlten Beschichtungskammer verteilt werden, so dass er abkühlt, wodurch beispielsweise die Haftfähigkeit der Partikel auf einem Substrat verbessert wird. Damit lässt sich Einfluss auf die Temperatur der inertisierten Luft oder des inertisierten Gases, d.h. des Gemisches aus Beschichtungsflüssigkeit mit Inertgas bzw. mit Luft, nehmen.
Je mehr Temperatur einStelleinrichtungen verteilt über das Verteilsystem der Beschichtungsflüssigkeit oder des Inertgases, der Luft oder in der Beschichtungskammer vorhanden sind, umso genauer können sich Temperaturgradienten anpassen lassen und umso flexibler können Bedingungen für einen Beschichtungsprozess eingestellt werden.
Außerdem ist es möglich und ggf. bevorzugt, die Einstellungen mit einem Mikroprozessor zu koppeln und so bestimmte Prozessmuster zu speichern und verschiedene Temperatureinstelleinrichtungen zu koordinieren insbesondere zu regeln.
Um ein für den jeweiligen Einsatzzweck optimales Sprühbild zu erhalten, werden die zuvor erläuterten Komponenten, die zur Veränderung der Sprühstrahlcharakteristik beitragen können, über einen Mikroprozessor gesteuert. So wird der durch die Dosieφumpe erzeugte Volumenstrom der Beschichtungsflüssigkeit als auch die Arbeitsfrequenz und die Energiezufuhr des Ultraschallzerstäubers mit einem Mikroprozessor gesteuert. Dieser Milcroprozessor wird ebenfalls dazu verwendet, um die Inertgaszufuhr zur Sprühstrahlkonditionierung der Menge nach zu steuern. Über den Milcroprozessor können die einzelnen Faktoren, die das Sprühbild beeinflussen können, in Abhängigkeit voneinander eingestellt werden.
Zwar kann bereits allein mit dem im vorhergehenden beschriebenen erfindungsgemäßen Ultraschallzerstäuber das Beschichtungsergebnis für ein zu beschichtendes Substrat wesentlich verbessert werden, jedoch kann dieses für sich betrachtete, bereits zufriedenstellende Ergebnis noch weiter verbessert werden, indem das zu beschichtende Substrat während des Beschichtungsvorgangs mit einem Substrathalter ständig in einer für die Beschichtung günstigen Position innerhalb des Sprühnebels gehalten wird. Vorzugsweise ist dieser Substrathalter geeignet, das von dem Substrathalter gehaltene Substrat im Bereich des erzeugten Sprühnebels drei unterschiedlichen translatorischen sowie drei unterschiedlichen rotatorischen Bewegungsfreiheitsgraden zu unterziehen. Insbesondere kann das Substrat mit dem Substrathalter im Bereich des Sprühnebels in drei unterschiedlichen Koordinatenrichtungen verfahren werden und um seine eigene Achse gedreht werden, wodurch eine sehr gleichmäßige Beschichtung des Substrats mit Beschichtungsflüssigkeit ermöglicht wird.
Gemäß noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das mit der erfindungsgemäßen Hochfrequenzzerstäubungsvomchtung erzielbare
Beschichtungsergebnis eines Substrats ferner dadurch verbessert werden, dass im Gegensatz zu bekannten Beschichtungsverfahren das Substrat im Anschluss an den Beschichtungsvorgang zur Trocknung nicht von dem Substrathalter abgenommen werden muss, um beispielsweise in einem Trocknungsofen gehärtet zu werden, sondern indem die Hochfrequenzzerstäubungsvorrichtung selbst eine
Trocknungsvonichtung umfasst, die geeignet ist, die auf dem Substrat gebildete Sprühnebelschicht zu trocknen bzw. zu härten oder zu vernetzen. Mit Hilfe dieser Troclαiungsvonichtung ist es beispielsweise möglich, bereits während des Beschichtungsvorgangs gleichzeitig mit dem Aufbringen des Beschichtungsfilms auf dem Substrat dieselbe zu trocknen.
Dies kann beispielsweise dadurch eneicht werden, indem das frisch beschichtete Substrat noch während des Beschichtungsvorgangs mit einem Wärmestrom beaufschlagt wird, der durch eine Wärmequelle erzeugt wird. Hierzu kann die Wärmequelle beispielsweise eine Heizung umfassen, die ihrerseits, ähnlich wie die Zerstäubungseinheit von einem einseitig geöffneten Heizungsgehäuse umhaust ist, das zur Erzeugung eines Heißluftstromes eine steuerbare mertgaszufuhr aufweist. Das dem Heizungsgehäuse zugeführte Inertgas erwärmt sich in dem Heizungsgehäuse und entströmt dem Heizungsgehäuse durch eine an der einen Öffnung des Heizungsgehäuses angeordneten Düse und kann mit Hilfe der Düse dem Substrat gezielt zugeführt werden.
Eine andere Möglichkeit zur Trocknung des auf dem Substrat gebildeten Beschichtungsfilms besteht darin, zunächst die Beschichtung des Substrats vollständig abzuschließen, und im Anschluss daran das vollständig beschichtete Substrat mit dem Substrathalter in den Bereich der Ausströmöffnung der Düse des Heizungsgehäuses zu bewegen, um so im Anschluss an den Beschichtungs Vorgang die Trocknung bzw. Härtung des Beschichtungsfilms durchzuführen.
Selbstverständlich ist es ebenso möglich, anstelle der auf Wärmekonvektion beruhenden Trocknung den auf dem Substrat gebildeten Beschichtungsfilm indirekt durch Bestrahlung, insbesondere mit Infrarotstrahlung zu trocknen. Diese Trocknung mittels Wärmebestralilung kann sich insbesondere dadurch als vorteilhaft erweisen, dass die Wärmequelle zur Erzeugung der Wärmestrahlung außerhalb des ExBereichs der Hochfrequenzzerstäubungsvonichtung angeordnet werden kann. So kann beispielsweise zur Vermeidung von Querströmungen, wodurch ein homogenes Spritzbild üblicherweise negativ beeinflusst wird, die Wärmequelle zur Erzeugung einer Wärmestrahlung außerhalb eines Gehäuses angeordnet werden, in dem die Zerstäubungseinheit und der positionierbare Substrathalter angeordnet ist. Dieses Gehäuse schützt somit das mit der Zerstäubungseinheit erzeugte Sprühbild vor einer negativen Beeinflussung durch möglicherweise vorhandene Querströmungen, so dass das Bescl ichtungsergebnis und dessen Qualität durch das Gehäuse, das zumindest die Zerstäubungseinheit und den positionierbaren Substrathalter umgibt, noch weiter verbessert werden kann.
In diesem Gehäuse kann zusätzlich beispielsweise eine Absaugvonichtung angeordnet werden, die geeignet ist das Overspray, also die Menge an zerstäubter Beschichtungsflüssigkeit, die an dem zu beschichtenden Substrat vorbeigesprüht wird, zu sammeln und abzusaugen, so dass dieses Overspray nicht verloren geht und beispielsweise der Zerstäubungseinheit erneut zur Zerstäubung zugeführt werden kann. Selbstverständlich kann auch diese Absaugvonichtung sowie auch der
Substrathalter über den bereits genannten Mikroprozessor gesteuert werden, so dass beispielsweise durch Manipulation des Absaugstromes und durch die Erzeugung eines Unterdruckes die Sprühcharakteristik der Zerstäubungsvonichtung zusätzlich beeinflusst werden kann. Durch die Steuerung des Substrathalters mittels des Mikroprozessors ist es hingegen möglich, dass zu beschichtende Substrat in
Abhängigkeit der übrigen Prozessparameter stets in einer optimalen Position im Bereich des erzeugten Sprühstrahls zu halten.
Darüber hinaus können statt oben erwähnter Wännetrocknungsverfahren auch Gefiriertroclcnung, Vakuumtrocknung, oder Strömungstrocknung im Luft- oder Gasstrom mittels geeigneter Trocknungsvonichtungen in den oben beschriebenen Anordnungen angewendet werden. Der Fachmann wird hierbei für jede Beschichtungs- bzw. Trocknungsaufgabe die geeignete Trocknungsvonichtung auswählen.
Sofern im Rahmen der vorliegenden Erfindung von Trocknung, Härtung oder Vernetzung die Rede ist, so ist hierunter pauschal der Übergang der Beschichtungsflüssigkeit vom flüssigen in den festen Zustand zu verstehen, wobei im Einzelfall der auf dem Gebiet der Beschichtungstechnik bewanderte Fachmann jedoch die genaue Bedeutung dieses kumulativ zusammengefassten Bedeutungsinhaltes erschließen vermag.
Als Beschichtungsflüssigkeit kommen Emulsionen, Suspensionen und/oder Lösungen fester oder flüssiger Stoffe in geeigneten Lösemitteln in Frage. Beispielsweise lassen sich mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung Lösungen, Suspensionen, Dispersionen oder Emulsionen eines oder mehrerer Wirkstoffe oder Wirkstoffvorstufen in einem geeigneten Lösemittel zerstäuben, aber auch unverdünnte flüssige Wirkstoffe. Darüber hinaus können auch Lösungen, Emulsionen und/oder Suspensionen oder Dispersionen eines oder mehrerer polymerer oder nicht-polymerer organischer oder nicht-organischer Stoffe oder beliebiger Mischungen daraus, ggf. zusammen mit Vernetzern, sowie reagierende Mehrkomponentenverbindungen zerstäubt werden, letztere unter der Voraussetzung eines geeigneten Trocknungs-/ Aushärtungsmechanismus oder einer ausreichenden Topfzeit, um eine Aushärtung innerhalb der Zerstäubungsvomchtung zu vermeiden. Ferner ist es besonders bevorzugt solche Beschichtungsmaterialien zu verwenden, bereitgestellt aus Lösungen, Dispersionen, Suspensionen oder Emulsionen, welche Partikel enthalten, ausgewählt aus polymeren, nicht-polymeren, organischen oder anorganischen oder gemischt anorganisch-organischen oder Komposit-Partikeln oder beliebigen Gemischen daraus. Bevorzugte Partikel sind Milcro- und Nanopartikel. Beispiele für polymere Partikel sind PMMA, PLA, Proteine etc., nicht-polymere Partikel beispielsweise Metalle, Metalloxide, Metallcarbide, Metallnitride, Metalloxynitride, Metallcarbonitride, Metalloxycarbide, Metalloxynitride, Metalloxycarbonitride, Metallhydride, Metallalkoxide, Metallhalogenide, anorganischen oder organischen Metallsalzen, ferner bevorzugt magnetische Partikel, Beispiele hierfür sind - ohne andere auszuschließen - Eisen, Kobalt, Nickel, Mangan oder Mischungen davon, beispielsweise Eisen-Platin-Mischungen, oder als Beispiel für magnetische Metalloxide Eisenoxid und Ferrite. Beispiele für nicht-polymere Partikel sind ferner Russ-Spezies und weitere nanomoφhe Kohlenstoffspezies wie Graphit, Diamant, Nanotubes, Fullerene und ähnliche. Besonders bevorzugt sind weiterhin Partikel, welche aus Solen und Gelen bereitgestellt werden.
Auch Schmelzen von thennoplastischen Beschichtungsstoffen, z.B. Teer, können verwendet werden. Darüber hinaus ist die Verwendung von Beschichtungsstoffen auf Basis von Farben und Lacken, organischen Polymeren, Duro- und Thennoplasten, mit Faserbestandteilen wie beispielsweise Zellulose, Glas-, Stein- oder Carbonfasern sowie Polymerfasern mit organischen und anorganischen Zuschlagstoffen, auch Katalysatoren, erfindungsgernäß bevorzugt. Im Rahmen der vorliegenden Erffindung verwendbare und geeignete Beschichtungsstoffe sind in der DE 103 24 415 im Abschnitt mit der Überschrift "Polymerfilme" offenbart, und werden hiermit vollständig in die vorliegende Offenbarung einbezogen.
Unter dem Begriff "Wirkstoffe" werden erfindungsgernäß pharmakologisch wirksame Stoffe wie Arzneimittel, Medikamente, Pharmaka, aber auch Mikroorganismen, lebendes organisches Zellmaterial, Enzyme sowie auch biologisch verträgliche anorganische oder organische Stoffe verstanden. Mit dem Begriff
"Wirkstoffvorstufen" werden Stoffe oder Stoffgemische bezeichnet, welche nach der Auftragung auf ein zu beschichtendes Implantat mittels thermischer, mechanischer oder chemischer bzw. biologischer Prozesse in Wirkstoffe der oben genannten Art umgewandelt werden.
Auch geschmolzene Wirkstoffe, oder in Schmelzen gelöste, suspendierte oder dispergierte Wirkstoffe können mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung aufgetragen werden, femer solche, welche in besonderen suspendierbaren, dispergierbaren oder emulgierbaren Bereitstellungsformen vorliegen, beispielsweise in Polymeren eingekapselte Wirkstoffe, i einer spezifischen Ausführangsform wird die Verteilung der Beschichtungslösung oder von Komponenten der Beschichtungslösung, in besonderen Anwendungsformen auch die geometrische Orientierung, beispielsweise von Partikeln mit magnetischen Eigenschaften oder leitfähigen Eigenschaften, gezielt durch das Anoden- und Polplattensystem über magnetische oder dielektrische Wirkungsprinzipien beeinflusst, wobei die Ausfülirung des Anoden- und Polplattensystems ein- oder mehrkanalig erfolgt und in der räumlichen Ausrichtung veränderbar ist.
Des Weiteren kann in einer bevorzugten Ausführungsform ein Elektroden- bzw. elektrostatisches System mit zugehörigen Ansteuerungselektronik und Energieversorgung integraler Bestandteil der Vorrichtung sein, um mit variablen Magnet- und Ionisationsfeldern die Verteilung, Ladung, Ausrichtung und Moφhologie von Beschichtungslosungen oder deren Bestandteilen gezielt zu beeinflussen.
Partikel, insbesondere bewegte bzw. fliegende Partikel oder Tröpfchen, werden beim Durchqueren von elektrischen oder magnetischen Feldern beeinflusst. In erfindungsgemäß bevorzugten Ausführungsformen werden sie beim Durchqueren von hierfür vorgesehenen elektrischen oder magnetischen Feldern elektrisch geladen oder ionisiert oder in einer sonstigen Art und Weise durch eine Wechselwirkung beeinflusst. Beispielsweise kann sich auch die Ausrichtung von Partikeln zueinander verändern. Insbesondere bei erfindungsgernäß besonders bevorzugten ferrithaltigen Partikeln wird eine Änderung der Ausrichtung durch das Magnetfeld bewirkt.
Erfindungsgemäße Änderungen der Ausrichtung der aufzutragenden Partikel zueinander oder Ionisation der Partikel oder elektrische Ladung bewirken, dass eine besonders gleichmäßige Verteilung eines Beschichtungsfilms oder einer Beschichtungsflüssigkeit entsteht. Derartig orientierte Partikel, insbesondere Nanopartikel, können auf einem Substrat besser haften. Außerdem wird der erfindungsgemäße Trocknungsvorgang durch die gleichmäßige Ausrichtung und die Beeinflussung der Moφhologie beschleunigt und verbessert werden.
Daher ist es von Vorteil, Beschichtungsflüssigkeiten, insbesondere von ihnen gebildete Sprühnebel oder Tröpfchen erfindungsgemäß bevorzugt mittels elektrischer oder magnetischer Felder zu beeinflussen. Dabei kann es sich bei den Feldern um elektro- oder magnetostatische Felder oder mit Frequenzmustem modulierte zeitvariante Felder handeln.
Die erfindungsgemäß bevorzugte Einwirkung der elektrischen oder magnetischen Felder kann während des Fluges der Teilchen oder des Sprühnebels stattfinden, kami aber auch während oder nach der Ablagemng auf dem Substrat stattfinden. Die
Einwirkung von den elektrischen bzw. magnetischen Feldern kann gleichzeitig oder zeitversetzt erfolgen. Außerdem ist eine mehrkanalige, d.h. von mehreren erfindungsgemäß vorzusehenden Einrichtungen zur Erzeugung von elektrischen bzw. magnetischen Feldern hervorgerufene Einwirkung, die auch in verschiedenen räumlichen Ebenen wirken kann, in bestimmten Ausfühmngsformen besonders bevorzugt.
Hierzu lassen sich elektrische Felder mittels in der erfindungsgemäßen Vorrichtung geeignet angeordneten Elektroden-, Anoden- oder Polplattensystemen erzeugen. Diese kömien ggf. mit Hochspannung (HV) versorgt sein. Über die Form der Elektroden lässt sich der Feldverlauf und die Intensität beeinflussen. Magnetische Felder lassen sich beispielsweise mittels in der erfindungsgemäßen Vonichtung geeignet angeordneten Elektro- oder Permanentmagneten erzeugen. Auch bei den magnetischen Feldern wird die Intensität und der Feldverlauf über die Form der Magneten beeinflusst.
Vorteilhaft ist es, nicht nur elektro- bzw. magnetostatische Felder zu erzeugen. Die erfindungsgemäß bevorzugte Ansteuerung und Modulation der Felder mit bestimmten Frequenzmuster, oder eine zeitliche Variation der Intensität, kann das Benetzungsverhalten der Beschichtungsflüssigkeit bzw. die Art, wie sich der Sprühnebel auf dem Substrat niederschlägt beeinflussen.
Das erfindungsgemäß bevorzugte System zur Erzeugung eines kontinuierlichen oder zeitvarianten Magnetfeldes besteht aus einem Magneten, vorzugsweise einem mittels Mikroprozessorsteuerung in Frequenz und Amplituden modulierbaren Elektromagneten, welcher über geometrisch vorteilhaft angeordnete Polschuhe verfügt. Femer kann die ganze Anordnung per Mikroprozessorsteuerung in Bezug auf das zu beschichtende Substrat räumlich verändert werden. Das System zur Erzeugung eines modulierbaren NF-HF-Feldes besteht im Wesentlichen aus einer Mikroprozessorsteuerung zur Erzeugung von Frequenz- und Amphtudenmustem und zwei oder mehreren Elektroden, welche j e nach Anwendungsfall räumlich veränderbar axial oder radial ausgerichtet sein können.
Geeignete Lösemittel für Beschichtungsflüssigkeiten in Form von Lösungen, Suspensionen oder Emulsionen sind beispielsweise Alkohole und/oder Ether und/oder Kohlenwasserstoffe wie Methanol, Ethanol, N-Propanol, Isopropanol, Butoxydiglycol, Butoxyethanol, Butoxyisopropanol, Butoxypropanol, n-Butyl- Alkohol, t-Butyl- Alkohol, Butyleneglycol, Butyloctanol, Diethylenglycol, Dimethoxydiglycol, Dimethylether, Dipropylenglycol, Ethoxydiglycol, Ethoxyethanol, Ethylhexandiol, Glycol, Hexanediol, 1,2,6-Hexanetriol, Hexylalkohol, Hexylenglycol, Isobutoxypropanol, Isopentyldiol, 3-Methoxybutanol, Methoxydiglycol, Methoxyethanol, Methoxyisopropanol, Methoxymethylbutanol, Methoxy PEG-10, Methylal, Methyl-Hexylether, Methylpropanediol, Neopentylglycol, PEG-4, PEG-6, PEG-7, PEG-8, PEG-9, PEG-6-Methylether,
Pentylenglycol, PPG-7, PPG-2-Buteth-3, PPG-2 Butylether, PPG-3 Butylether, PPG- 2 Methylether, PPG-3 Methylether, PPG-2 Propylether, Propanediol, Propylenglycol, Propylenglycol-Butylether, Propylenglycol-Propylether, Tetrahydrofuran, Trimethylhexanol, Phenol, Benzol, Toluol, Xylol; sowie ferner auch Wasser, ggf. im Gemisch mit Dispersionshilfsmitteln, sowie Mischungen der obengenannten.
Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann die Oberfläche des zu beschichtenden Gegenstandes teilweise, im Wesentlichen vollständig aber auch mehrfach beschichtet werden. Eine Mehrfachbeschichtung erfolgt durch mehrfaches Verwenden der Zerstäubungsvonichtung in separaten Verfahrensschritten, wobei gegebenenfalls Trocknungsschritte nach jedem Beschichtungsvorgang angewendet werden können.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Im Folgenden werden zum besseren Verständnis und zur weiteren Erläuterung der Erfindung Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Der Fachmann ist sich dabei dessen bewusst, dass alle im Folgenden beschriebenen Merkmale im Rahmen der vorliegenden Erfindung für alle beschriebenen und denkbaren Ausführungsfom en und deren Kombinationen anwendbar und verallgemeinerbar sind.
Fig. 1 ist eine schematisierte Systemskizze der erfindungsgemäßen Hochfrequenzzerstäubungsvorrichtung; Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch den erfindungsgemäßen, sich trompetenförmig aufweitenden Resonanzköφer; Fig. 3 ist eine schematisierte Systemskizze einer bevorzugten Ausfül rungsform der erfindungsgemäßen Hochfrequenzzerstäubungsvorrichtung mit Temperatureinstelleinrichtungen, und Einrichtungen zur Erzeugung von elektrischen und magnetischen Feldern; In den Figuren sind gleiche Teile mit übereinstimmenden Bezugszeichen gekennzeichnet.
Die Fig. 1 zeigt eine exemplarische Ausführungsfonn der erfindungsgemäßen
Hochfrequenzzerstäubungsvomchtung in einer schematisierten Darstellung. Wie der Fig. 1 entnommen werden kann, umfasst die dort schematisch dargestellte Hochfrequenzzerstäubungsvorrichtung unter anderem eine Zerstäubungseinheit 1, die geeignet ist, eine ihr zugeführte Beschichtungsflüssigkeit zu zerstäuben. Die Zerstäubungseinheit 1 kann beispielsweise ein Ultraschallzerstäuber sein, der beispielsweise mit einem piezoelektrischen Element zu hochfrequenten Schwingungen angeregt werden kann. Die Zerstäubungseinheit 1 kann mit einer Präzisionsdosieφumpe 4 mit einer Beschichtungsflüssigkeit beaufschlagt werden, die in einem Vonatsbehälter 5 zur Bevonatung der Beschichtungsflüssigkeit vorgehalten wird. Wie der Fig. 1 entnommen werden kann, wird die
Beschichtungsflüssigkeit aus dem Vonatsbehälter 5 mit der Präzisionspumpe 4 über ein Röhrensystem zu der Zerstäubungseinheit 1 gepumpt. Die auf diese Weise der Zerstäubungseinheit 1 zugeführte Beschichtungsflüssigkeit wird von der Zerstäubungseinheit 1 zu hochfrequenten Schwingungen angeregt und durch den durch die Präzisionsdosieφumpe 4 erzeugten kontinuierlichen Volumenstrom über die Kapillanöhre 17 weiter in Richtung des Resonanzköφers 2 befördert. Anstelle die Beschichtungsflüssigkeit direkt mittels der Zerstäubungseinheit bereits beim Passieren derselben zu Schwingungen anzuregen ist es selbstverständlich auch möglich, lediglich den Resonanzköφer 2 anzuregen, welcher seinerseits dann die Beschichtungsflüssigkeit, sobald diese den Resonanzköφer 2 eneicht hat, zu Schwingungen anregt.
Der Resonanzköφer 2 einschließlich der Kapillanöhre 17 ist in der Fig. 2 in vergrößertem Maßstab dargestellt. Wie der Fig. 2 entnommen werden kann, bindet die Kapillanöhre 17 in den mit der Bezugsziffer 2 gekeimzeichneten Resonanzköφer so ein, dass sich am Übergang zwischen dem Ende der Kapillanöhre 17 und der sich aufweitenden Innenfläche 4 des Resonanzköφers 2 keine Diskontinuitäten oder Sprünge ergeben. Das mit Hilfe der Zerstäubungseinheit 1 zu hochfrequenten
Schwingungen angeregte Beschichtungsmaterial wird über die Kapillanöhre 17 dem Resonanzköφer 2 zugeführt und verteilt sich anschließend an der Innenfläche des sich trompetenförmig aufweitenden Homs 18 des Resonanzköφers 2 in einer dünnen Schicht und breitet sich weiter auf der Lochscheibe 22 aus, wie durch die Pfeile angedeutet ist.
Der seinerseits ebenfalls zu hochfrequenten Schwingungen angeregte Resonanzköφer 2 verstärkt die in die Beschichtungsflüssigkeit induzierten Schwingungen, wodurch sich in der Beschichtungsflüssigkeit, die sich auf dem trompetenförmig aufweitenden Hörn 18 verteilt, konzentrische Kapillarwellen ausbilden. Infolge der Trägheit der Masse der zu Kapillarwellen angeregten Beschichtungsflüssigkeit, schnüren sich an den Schwingungsbäuchen der Kapillarwellen feinste Tröpfchen der Beschichtungsflüssigkeit ab, wodurch ein Sprühnebel gebildet wird.
Neben der vorteilhaften Ausgestaltung des Resonanzköφers 2 mit dem trompetenförmig aufgeweiteten Hom 18 ist in der Fig. 2 ferner zum Vergleich der aus der US 4,655,393 bekannte Übergang zwischen der Zuführung zu der Zerstäubungsspitze und der Oberfläche derselben punktiert und mit der Bezugsziffer 19 gekennzeichnet angedeutet. Wie hieraus entnommen werden kann, weist der Übergang zwischen der Zuführung und der Oberfläche der Zerstäubungsspitze eine Diskontinuität in Form einer Kante auf, was dazu führt, dass sich die Beschichtungsflüssigkeit nicht gleichmäßig auf der Oberfläche der
Zerstäubungsspitze ausbreiten kann. Dies wiedemm bedingt, dass sich an dem kantenartigen Übergang unkontrolliert gröbere Tropfen ablösen, was zu der bereits zuvor erläuterten Verschlechtemng des Beschichtungsergebnisses führt. Dieser Gefahr der Verschlechterung des Beschichtungsergebnisses infolge Ablösung größerer Tropfen zu begegnen, war jedoch unter anderem Ziel der vorliegenden
Erfindung, welches unter anderem durch die in der Fig. 2 gezeigte sich kontinuierlich aufweitende Hornform des Resonanzköφers 2 eneicht wird.
Wie der Fig. 1 weiter entnommen werden kann, kann die Zerstäubungseinheit 1 von einem einseitig geöffneten Gehäuse 16 umgeben sein. In der einen Öffnung des Gehäuses 16 ist der Resonanzköφer 2 angeordnet. An die eine Öffnung des Gehäuses 16 schließt sich direkt die Luftdüse/Gasdüse/h ertgasdüse 3 in Form eines sich aufweitenden Trichters an, so dass sich zwischen dem Zerstäuberteller des Resonanzkö ers 2 und dem sich aufweitenden Trichter der Inertgasdüse 3 ein Ringspalt ausbildet. Das Gehäuse 16, in dem die Zerstäubungseinheit 1 angeordnet ist, wird mit einem steuerbaren Inertgasvolumenstrom versorgt, der mittels des Steuerventils 12, das z.B. von dem Mikroprozessor 7 gesteuert wird, mengenmäßig eingestellt wird, hn bevorzugten Fall steuert der Mikroprozessor 7 ebenfalls die Arbeitsfrequenz der Zerstäubungseinheit 1 sowie den Volumenstrom der Präzisionsdosieφumpe 4, welche die Zerstäubungseinheit 1 mit Beschichtungsmittel aus dem Behälter 5 versorgt. Das Inertgas, mit dem der Innenraum des Gehäuses 16 beaufschlagt wird, breitet sich in dem Gehäuse 16 aus und entströmt der einen Öffnung des Gehäuses 16 durch den Ringspalt, der sich zwischen dem Zerstäuberteller des Resonanzköφers 2 und dem sich aufweitenden Trichter der hiertgasdüse 3 bildet. Durch dieses Ausströmen des Inertgases aus dem Gehäuse 16 kann der Sprühnebel, der sich von dem zu hochfrequenten Schwingungen angeregten Resonanzköφer 2 abgesondert hat, in seinem Sprühbild moduliert werden. Insbesondere in Verbindung mit der Inertgasdüse 3 und dem durch den Ringspalt ausströmenden Inertgas kann das Sprühbild auf unterschiedliche Weisen verändert werden. So kann beispielsweise durch Veränderung des Inertgasstromes der Volumenstrom des Sprühstrahls beschleunigt oder durch Veränderung des Öff ungswinlcels des Trichters der Inertgasdüse 3 der Sprühstrahl aufgeweitet oder verjüngt werden.
Unterhalb des Resonanzköφers 2 der erfindungsgemäßen Hochfrequenz- zerstäubungsvonichtung wird das Substrat 14 von dem Substrathalter 8 mittels der zu dem Substarthalter gehörenden Werkstückspannvorrichtung 9 positioniert. Wie hier durch die Bezeiclmungen x, y, z und r angedeutet wird, ist der Substrathalter 8 in der Lage, das Substrat 14 drei unterschiedlichen translatorischen Bewegungsrichtungen x, y und z sowie einer rotatorischen Bewegung r zu unterziehen. So kann das Substrat 14 mittels des Substrathalters 8 während des gesamten Beschichtungsvorgangs stets in einer geeigneten Stellung innerhalb des Sprühnebels gehalten und verfahren werden. Zur Überwachung der aktuellen Position des Substrats 14 und zur Veränderung der Position des Substrats 14 innerhalb des Sprühnebels wird der Substrathalter 8 beispielsweise ebenfalls von dem Mikroprozessor 7 gesteuert, mit dem sämtliche Vorgänge und Parameter der erfindungsgemäßen Vorrichtung überwacht werden. Im Bereich unterhalb des Substrats 14 kann eine steuerbare Unterdruckabsaugung 10 zur weiteren Sprühstrahlkonditionierung sowie zur Absaugung des Oversprays angeordnet sein, deren zugehörige Absaugpumpe ebenfalls über den Mikroprozessor 7 gesteuert wird.
Die erfindungsgemäße in der Fig. 1 dargestellte Hochfrequenzzerstäubungsvorrichtung umfasst ferner eine Trocknungsvonichtung 6, z. B. eine Wärmequelle, die zur Trocknung bzw. Härtung des frisch beschichteten Substrats 14 angeordnet ist. Die Trocknungs-vorrichtung 6 umfasst beispielsweise eine vorzugsweise von dem Milcroprozessor 7 steuerbare Heizung, welche in einem einseitig geöffneten Gehäuse 20 untergebracht ist. Der Innenraum des einseitig geöffneten Gehäuses 20 wird wie das Gehäuse 16 der Zerstäubungseinheit 1 mit einem einstellbaren Inertgasvolumenstrom beaufschlagt, welcher über das Steuerventil 13 eingestellt wird. Das Steuerventil 13 kann seinerseits wiederum von dem Mikroprozessor 7 in Abhängigkeit der übrigen Prozessparameter gesteuert werden. Der diesem Gehäuse 20 zugeführte hiertgasvolumenstrom wird in dem Gehäuse 20 von der Heizung der Wärmequelle 6 erwärmt und entweicht durch die durch die Düse 21 gebildete Öffnung des Gehäuses 20. Mit der so erzeugten Wärmeströmung kann das frisch beschichtete Substrat 14 getrocknet werden, wozu es jedoch aus der in der Figur 1 gezeigten Stellung in Richtung der Wärmequelle 6 bewegt werden müsste. Ebenfalls ist es jedoch möglich, die Düse 21 der Wärmequelle 6 so auszurichten, dass die auf das Substrat 14 frisch aufgebrachten Filmschichten sofort nach deren Aufbringen auf dem Substrat 14 beispielsweise in der in der Fig. 1 gezeigten Stellung getrocknet werden.
Um den Beschichtungs Vorgang gegen möglicherweise vorhandene Querströmungen oder gegen Staub zu schützen, kann die Zerstäubungseinheit 1 einschließlich des sie umgebenden Gehäuses 16, die Troclcnungsvonichtung 6, die Unterdruckabsaugung 10 sowie selbstverständlich das Substrat 14 selbst, in dem hier punktiert schematisch dargestellten Gehäuse 11 angeordnet sein. Für den Fall, dass anstelle einer auf Trocknungsströmung basierenden Trocknungsvonichtung 6 eine auf Wärmestrahlung basierende Wärmequelle 6 eingesetzt werden sollte, könnte eine solche auf Wärmestrahlung basierende Trocknungsvorrichtung 6 selbstverständlich auch außerhalb des Gehäuses 11 angeordnet werden, um das frisch beschichtete Substrat in dem Gehäuse 11 zu trocknen. In jedem Falle erübrigt sich durch den Einsatz der Trocknungsvorrichtung 6 ein Abnehmen des Substrats 14 von der Werkstückspannvonichtung 9 des Substrathalters 8, um das Substrat 14 nach dem Beschichten zu trocknen, wodurch mögliche Beschädigungen der noch nicht getrockneten Beschichtung des Substrats 14 beim Abnehmen von der Werkstückspannvonichtung 9 vermieden werden können.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann in bestimmten Ausführungsformen für flächiges Beschichten von Substraten angepasst werden, indem kaskadenartig eine Vielzahl von Zerstäubern vorgesehen werden, und die Substrate auf
Fördereinrichtungen daran entlanggeführt werden, oder eine Zerstäuberkaskade auf einer Fördereinrichtung an den Substraten entlanggeführt wird. Geeignete Fördereinrichtungen umfassen beispielsweise Förderbänder und dergleichen.
Fig. 3 basiert im Wesentlichen auf der Hochfrequenzzerstäubungsvorrichtung aus Fig. 1. Im Gegensatz zu Fig. 1 ist in Fig. 3 zusätzlich eine Prozesstemperatursteuereinrichtung 27 mit angeschlossener erster 23, 25, zweiter 24 und dritter 26 Temperatureinstellungseinrichtung dargestellt. Die Prozesstemperatursteuereinrichtung 27 ist mit dem Mikroprozessor 7 verbunden und kann von diesem Milcroprozessor Einstellungen oder Vorgaben für Einstellungen für Bedingungen für einen Beschichtungsprozess erhalten. Dadurch lassen sich beispielsweise Temperaturgradienten einer Beschichtungsflüssigkeit in einem Vonatsbehälter 5 und an einer Zerstäubungseinheit 1 herstellen bzw. ausgleichen. Ob ein Temperatur- gradient gewünscht wird oder verhindert werden soll hängt von dem als Beschichtungsflüssigkeit verwendeten Materials bzw. dessen thermische Eigenschaft ab. Es lässt sich dadurch das Verhalten der Beschichtungsflüssigkeit während des Transportes bzw. des Versprühens geeignet beeinflussen.
Die Temperatur der Beschichtungsflüssigkeit in dem Vonatsbehälter 5 lässt sich mittels erster Temperatureinstelleinrichtung 23 einstellen. Diese ist, wie die weitere erste 25, die zweite 24 und dritte 26 Temperatureinstelleinrichtung als eine Heizwendel dargestellt. Allerdings sind damnter auch andere Wärmequellen, wie Infrarotstrahler, Wärmetauscher, Wärmepumpen zu verstehen. Außerdem können sämtliche Temperatureinstelleinrichtungen auch zum Entzug von Wärme und der Kühlung dienen, wobei dann beispielsweise Kühlaggregate oder Lüfter eingesetzt werden können.
Während in Fig. 3 zwei erste Temperatureinstelleinrichtungen 23, 25 zur
Beeinflussung der Temperatur der Beschichtungsflüssigkeit gezeichnet sind, können sich entlang des Verteilungssystem der Beschichtungsflüssigkeit, je nach Bedarf beliebig viele erste Temperatureinstelleinrichtungen befinden. Das Verteilungssystem umfasst im Wesentlichen den Vonatsbehälter 5, die Präzisionspumpe 4, die Zerstäubungseinheit 1 und ein Rölirensystem, das den Vonatsbehälter 5 mit der Präzisionspumpe 4 und die Präzisionspumpe 4 mit der Zerstäubungseinheit 1 verbindet. Insbesondere sind auch die Kapillanöhre 17 und der Resonanzköφer 2 umfasst. Jedes dieser Elemente des Verteilungssystems kann separat mit einer ersten Temperatureinstelleinrichtung versehen sein. Die Einwirkung der Temperatur- einStelleinrichtungen kann direkt, also unmittelbar auf die Beschichtungsflüssigkeit erfolgen. Ein Beispiel für ein direktes Einwirken der ersten Temperatureinstelleinrichtung 23 auf die Beschichtungsflüssigkeit ist in Fig. 3 in dem Vonatsbehälter 5 gezeigt. Indirekt wirkt eine Temperatur einStelleinrichtung, wie beispielsweise die erste Temperatureinstelleinrichtung 25 auf das Rohr zwischen Präzisionspumpe 4 und Zerstäubungseinheit 1 wirkt. Durch die Veränderung der Temperatur des Rohres wird indirekt die Temperatur der durch das Rohr fließenden Beschichtungsflüssigkeit beeinflusst.
Neben der Beeinflussung der Temperatur der Beschichtungsflüssigkeit über die ersten Temperatureinstelleinrichtungen 23 und 25, lässt sich über die zweite Temperatureinstelleinrichtung 24 die Temperatur des Inertgases in der friertgaszufuhr 31 einstellen. Da das temperierte Inertgas, während es aus der Inertgasdüse 3 ausströmt und das Sprühbild des Sprühnebels moduliert, mit dem Sprühnebel in eine Wechselwirkung tritt, kann so auch die Temperatur des Sprühnebels, der sich von dem Resonanzköφer abgesondert hat, angepasst werden.
Auf das Ausbreitungsverhalten und das Beschichtungs verhlaten des Sprühnebels auf dem Substrat hat ebenfalls die, in der Beschichtungskammer 32 vorherrschende Temperatur, einen Einfluß. Diese Temperatur kann auch das Verhalten der Beschichtung beim Trocknen der Beschichtung bestimmen. Außerdem kann durch die in der Beschichtungskammer 32 vorhenschende Temperatur Einfluss auf die Dicke der Beschichtung insbesondere des Beschichtungsfilms auf dem Substrat genommen werden.
Ebenfalls in Fig. 3 ist eine Einrichtung 29 zur Erzeugung eines elektrischen Feldes gezeichnet. Diese weist zwei Elektroden auf, die mit einem Hochspannungsgenerator 28 (HV) verbunden sind, zwischen den Elektroden lässt sich beim Anlegen einer entsprechenden Spannung ein elektrisches Feld in dem Bereich zwischen der Zerstäubungseinheit 1 und dem Substrathalter 9 samt Substrat erzeugen. Dabei liegen das Substrat und ggf. auch mindestens ein Teil des Substrathalters 9 vollständig in dem elektrischen Feld, so dass das Feld auf den Sprühnebel beim Anhaften der versprühten Partikel auf dem Substrat wirkt.
Während in dem Bild ein einkanaliger Aufbau der Einrichtung zur Erzeugung eines elektrischen Feldes gezeigt ist, ist auch ein mehrkanaliger Aufbau möglich. Bei einem mehrkanaligen Aufbau sind mehrere Einrichtungen 29 zur Erzeugung eines elektrischen Feldes vorgesehen, die jeweils separat von dem HV Generator 28 angesteuert werden.
Der HV Generator 28 weist eine Verbindung zu dem Mikroprozessor 7 auf, über die er von dem Mikroprozessor gesteuert werden kann. So lassen sich neben elektrostatischen Feldern auch zeitlich variable elektrische Felder, mit über der Zeit veränderter Intensität bzw. verschiedene Frequenzmuster, realisieren.
Ähnlich wie das elektrische Feld, lässt sich mit der Einrichtung 30 zur Erzeugung eines magnetischen Feldes zwischen der Zerstäubungseinheit 1 und dem Substrathalter 9 samt Substrat ein magnetisches Feld erzeugen. Dieses kann magnetostatisch, d.h. konstant oder zeitvariant, d.h. über die Zeit veränderlich, sein. Die Modulation übernimmt hierbei der NF/HF Generator, der mit dem Mikroprozessor verbunden ist, von dem der NF/HF Generator Steuersignale erhält.
Auch für das magnetische Feld ist ein einkanaliger Aufbau gezeichnet, während ein mehrkanaliger Aufbau möglich ist.
Das Magnetfeld kann mittels eines Permanent- oder eines Elektromagnet hervorgerufen werden. In Fig. 3 ist ein Elektromagnet dargestellt. Ein U-förmiger Kern, beispielsweise ein Fenitkem, ist an seiner Unterseite, die dem Resonanzköφer 2 gegenüberliegende Seite, von einer elektrischen Spule umgeben. Angeregt von dem Stromfluss, der von dem NF/HF Generator in der Spule hervorgerufen wird, bilden sich zwischen den parallel verlaufenden Flanschen des Kems magnetische Feldlinien aus, die den Raum Zwischen den Flanschen mit einem Magnetfeld durchsetzen. Somit wird auch der Raum zwischen der Zerstäubungseinheit 1 und Substrat und ggf. mindestens Teilen des Substrathalters 9 mit einem Magnetfeld durchsetzt. Dieses Magnetfeld beeinflusst den sich auf das Substrat zu bewegenden Sprühnebel.
Sowohl die Einrichtung 29 zur Erzeugung eines elektrischen Feldes als auch die Einrichtung 30 zur Erzeugung eines magnetischen Feldes, zumindest Teile davon, können sich sowohl innerhalb des Gehäuses 11, also in der Beschichtungskammer 32 oder außerhalb davon befinden. Bei geeigneter Materialwahl für das Gehäuse 11 können das elektrische und magnetische Feld in das Gehäuse 11, also von außen in die Beschichtungskammer 32 wirken.
Befinden sich die Einrichtung 29 zur Erzeugung eines elektrischen Feldes als auch die Einrichtung 30 zur Erzeugung eines magnetischen Feldes komplett außerhalb des Gehäuses 11 kann es vorteilhaft bezüglich der Verschmutzung dieser Elemente sein.

Claims

ANSPRÜCHE
1. Hochfrequenzzerstäubungsvorrichtung zum Zerstäuben einer Beschichtungsflüssigkeit und zum anschließenden Beschichten eines Substrats (14), mit
- einer zu hochfrequenten Schwingungen anregbaren Zerstäubungseinheit (1), die die ihr zugeführte Beschichtungsflüssigkeit zu einem Sprühnebel zerstäubt,
- einem positionierbaren Substrathalter (8, 9), der das zu beschichtende Substrat (14) ständig in einer für die Beschichtung günstigen Position innerhalb des Sprühnebels hält, wodurch das Substrat (14) mit dem Sprühnebel benetzt wird, und
- mindestens einer Trocknungsvonichtung (6), die die so auf dem Substrat (14) gebildete Sprühnebelschicht trocknet.
2. Vonichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zerstäubungseinheit (1) relativ zum Substrat (14) bewegbar ist.
3. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochfrequenzzerstäubungsvonichtung einen Vonatsbehälter (5) zur Bevorratung der Beschichtungsflüssigkeit umfasst.
4. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochfrequenzzerstäubungsvomchtung eine erste Temperatureinstellungseinrichtung (23, 25) umfasst, wobei die erste Temperatureinstellungseinrichtung (23, 25) ausgebildet ist, eine Temperatur der Beschichtungsflüssigkeit anzupassen.
5. Vonichtung gemäß Ansprach 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Temperatureinstellungseinrichtung (23) in dem Vonatsbehälter (5) angeordnet ist.
6. Vorrichtung gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Te peratureinstellungseinrichtung (25) an der Zerstäubungseinheit (1) ausgebildet ist.
7. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochfreqxienzzerstäubungsvoreichtung mindestens eine Einrichtung (29) zur Erzeugung eines elektrischen Feldes umfasst, wobei die Einrichtung zur Erzeugung eines elektrischen Feldes ausgebildet ist, ein elektrisches Feld zwischen der Zerstäubungseinheit (1) und mindestens einem Teil des Substrathalters (9) zu erzeugen.
8. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochfrequenzzerstäubungsvorrichtung mindestens eine Einrichtung (30) zur Erzeugung eines magnetischen Feldes umfasst, wobei die Einrichtung zur Erzeugung eines magnetischen Feldes ausgebildet ist, ein magnetisches Feld zwischen der Zerstäubungseinheit (1) und mindestens einem Teil des Substrathalters (9) zu erzeugen.
9. Vonichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Zerstäubungseinheit (1) einen sich trompetenförmig aufweitenden Resonanzkörper (2) umfasst, und vorzugsweise einen Ultraschallzerstäuber aufweist.
10. Vorrichtung gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Resonanzköφer eine Kapillanöhre (17) mit einem sich daran in Längsrichtung anschließenden, aufweitenden Honi (18) aufweist.
11. Vonichtung gemäß Ansprach 10, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Hörn (18) einer der Funktionen aus der Gruppe bestehend aus Traktrixfunktion, Exponentialfunktion, Schleppkurve und Klotoidenfunktion gehorchend aufweitet.
12. Vorrichtung gemäß Ansprach 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Hom (18) an seiner Außenöffnung in einer Lochscheibe (22) mit einem einzigen Loch mündet.
13. Vorrichtung gemäß Ansprach 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Lochscheibe (22) kreisrund ist.
14. Vonichtung gemäß Ansprach 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Lochscheibe (22) über die Röhre (17) und das Hom (18) mittels einer steuerbaren pulsationsfreien Dosieφumpe (4) mit Beschichtungsflüssigkeit beaufschlagt wird.
15. Vorrichtung gemäß Ansprach 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der Röhre (17) zwischen 0,01 mm und 15 mm liegt.
16. Vonichtung gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der Röhre (17) zwischen 0,3 mm und 0,5 mm liegt.
17. Vorrichtung gemäß Ansprach 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der Lochscheibe (22) zwischen 1 und 100 mm liegt.
18. Vorrichtung gemäß Ansprach 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der Lochscheibe (22) zwischen 3 und 30 mm liegt.
19. Vorrichtung gemäß Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der Lochscheibe (22) ungefähr 8 mm beträgt.
20. Vonichtung gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zerstäubungseinheit (1) von einem einseitig geöffneten Gehäuse (16) umhaust ist, wobei der Resonanzköφer (2) im Bereich der Öffnung des Gehäuses angeordnet ist.
21. Vonichtung gemäß Ansprach 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (16) eine steuerbare Luft- oder Gaszufuhr (31) aufweist.
22. Vorrichtung gemäß Ansprach 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Luft- oder Gaszufuhr (31) als Inertgaszufuhr (31) ausgebildet ist, zur Zuführung von Inertgas zu dem Gehäuse.
23. Vorrichtung gemäß Ansprach 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochfrequenzzerstäubungsvonichtung eine zweite Temperatureinstelleinrichtung (24) umfasst, wobei die zweite Temperatureinstelleinrichtung (24) ausgebildet ist, eine Temperatur des Inertgas anzupassen.
24. Vorrichtung gemäß Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Temperatureinstelleinrichtung (24) an und/oder in der Inertgaszufuhr (31) ausgebildet ist.
25. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 20 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die eine Öffnung des Gehäuses (16) eine hiertgasdüse (3) aufweist, durch die das über die Inertgaszufuhr (31) bereitgestellte Inertgas als Trägermedium zur Sprühstrahlkonditionierang des Sprühnebels entströmt.
26. Vorrichtung gemäß Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Inertgasdüse (3) einstellbar ist, um die Aufweitung des Sprühnebelstrahls im Bereich zwischen 0° und 180° zu variieren.
27. Vorrichtung gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zu beschichtende Substrat (14) mit Hilfe des positionierbaren Substrathalters (8, 9) innerhalb des Sprühstrahls positionierbar ist.
28. Vonichtung gemäß Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass der Substrathalter (8, 9) geeignet ist, dem Substrat (14) sechs unterschiedliche Bewegungsfreiheitsgrade zu verleihen.
29. Vonichtung gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trocknungsvorrichtung (6) eine Wärmequelle umfasst, vorzugsweise eine Heizung, die von einem einseitig geöffneten Heizungsgehäuse (20) umhaust ist, wobei das Heizungsgehäuse (20) zur Erzeugung eines Heißluftstromes eine steuerbare Inertgaszufuhr aufweist.
30. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Trocknungsvorrichtung (6) eine Infrarotwännequelle umfasst.
31. Vorrichtung gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochfrequenzzerstäubungsvorrichtung femer eine steuerbare Absaugvonichtung (10) zum Absaugen des Overspays und zur weiteren Sprühstrahlkonditionierang aufweist.
32. Vorrichtung gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trocknungsvonichtung (6), der Substrathalter (8), die Absaugvonichtung (10) zum Absaugen des Overspays, die Zerstäubungseinheit (1) sowie die hiertgaszufuhren zur Sprühstrahlkonditionierang und zur Heißluftstromerzeugung zur Erzielung eines optimalen Beschichtungsergebnisses von einer programmierbaren Steuereinheit gesteuert werden.
33. Vorrichtung gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die Zerstäubungseinheit (1), der positionierbare Substrafhalter (8,9) und die Absaugvonichtung (10) von einem Gehäuse (11) umgeben sind.
34. Vorrichtung gemäß Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich die Trocknungsvonichtung (6) von dem Gehäuse (11) umgeben ist.
35. Vonichtung gemäß Ansprach 33 oder 34, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (11) eine Beschichtungskammer (32) ausbildet, wobei die Hochfrequenzzerstäubungsvorrichtung eine dritte Temperatureinstelleinrichtung (26) umfasst, wobei die dritte Temperatureinstelleinrichtung (26) ausgebildet ist, eine Temperatur der Beschichtungskammer (32) anzupassen.
36. Vorrichtung gemäß Anspruch 35 dadurch gekennzeichnet, dass die Hochfrequenzzerstäubungsvomchtung eine Prozesstemperatursteuereinrichtung (27) umfasst, wobei die Prozesstemperatur- Steuereinrichtung (27) eine der ersten (23, 25) bis dritten (26) Temperatureinstelleinrichtung steuert, so dass für einen Beschichtungsprozess vorgebbare Bedingungen henschen.
37. Verwendung einer Hochfrequenzzerstäubungs vonichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur ein- oder mehrfachen Beschichtung von Substraten mit einer homogenen Beschichtung von 1 nm bis 1 mm Dicke.
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