EP3461231A1 - Applikator zum thermischen aktivieren einer funktionsschicht eines beschichtungsmaterials - Google Patents

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EP3461231A1
EP3461231A1 EP18196564.1A EP18196564A EP3461231A1 EP 3461231 A1 EP3461231 A1 EP 3461231A1 EP 18196564 A EP18196564 A EP 18196564A EP 3461231 A1 EP3461231 A1 EP 3461231A1
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EP
European Patent Office
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applicator
coating material
sheath
electromagnetic waves
waveguide
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EP18196564.1A
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EP3461231B1 (de
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Jonathan Würz
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Homag GmbH
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Homag GmbH
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/64—Heating using microwaves
    • H05B6/70—Feed lines
    • H05B6/701—Feed lines using microwave applicators
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/64—Heating using microwaves
    • H05B6/78—Arrangements for continuous movement of material
    • H05B6/788—Arrangements for continuous movement of material wherein an elongated material is moved by applying a mechanical tension to it

Definitions

  • the present invention relates to an applicator for thermally activating a functional layer of a coating material. Moreover, the present invention relates to a device for thermally activating the functional layer of the coating material, a sheath for use in an applicator for thermally activating coating material and the use of the sheath.
  • an adhesive or an adhesive is used.
  • an adhesive which is activated by an energy input and only then can produce a reliable connection between two components (coating material and workpiece).
  • thermo activation of the functional layer by means of electromagnetic waves in particular in the microwave spectrum.
  • electromagnetic waves in the microwave spectrum can have advantages in terms of accuracy and adaptability of the amount of energy in the functional layer.
  • an applicator as shown in FIG Fig. 1 has an opening 9, through which a coating material 8 can be passed. Electromagnetic waves are generated for example in a generator, not shown, and then applied via a waveguide 6. To protect the waveguide 6, two glass sheets 2 are provided, which are provided on both sides of the coating material 8. These glass sheets 2 are taken in grooves 7.
  • lambda / 4 traps 4 are provided which extinguish the waves in the region of the opening 9 by means of destructive interference can.
  • the lambda / 4 traps 4 are here in slot-shaped pockets, but may also be embodied in a different geometric shape.
  • the thermal energy input into the functional layer of the coating material can lead to particle-containing outgassing, which can be precipitated as soiling. Even dusty ambient air and abrasion of the coating material can lead to such contamination.
  • the contaminants shown above can be reflected on the glass panes 2, the grooves 7, the opening 9 and the lambda / 4 traps 4.
  • Such contamination can lead to arcing, wherein such an arc can destroy the applicator 1 and / or the edge band.
  • DE 10 2014 201 426 A a cooking device in microwave technology with microwave trap in lambda / 4 form.
  • the object of the present invention is to provide an applicator for thermally activating a functional layer of a coating material, which can be cleaned in a less expensive and time-consuming manner.
  • the present invention provides the applicator of claim 1.
  • the invention was based on the finding that the above-mentioned problems are mainly due to the fact that the cleaning takes place at not easily accessible points inside the applicator and that the grooves 7 and the lambda / 4 traps 4 in the applicator 1 non-planar Have surfaces.
  • the present invention provides an applicator for thermally activating a functional layer of a coating material.
  • the applicator has in this case: a main body, a waveguide and a cladding made of dielectric, wherein the cladding is arranged removably in the base body, the cladding is configured to guide the coating material along a passage direction and encase, the waveguide is capable of to direct electromagnetic waves, in particular microwaves, in the direction of the coating material carried in the envelope.
  • the thermal activation and the guiding of the coating material within the envelope makes it possible that accumulating impurities only settle in the envelope. Since the wrapper is still removable, it can be easily replaced or cleaned become. Furthermore, it is possible to use an exchange wrapper while the actual wrapper is being cleaned, thereby preventing production stoppage.
  • the sheath of the applicator may additionally have a guide which is variably adjustable for guiding the coating material.
  • the applicator preferably has at least one lambda / 4 trap, which is provided for erasing the electromagnetic waves at openings of the applicator.
  • the amount of electromagnetic radiation outside the applicator can be reduced. It may further be preferred that at least one lambda / 4 trap is filled with dielectric. By this filling the cleaning can be reduced or eliminated.
  • the sheath of the applicator may be configured to seal the waveguide against the coating material.
  • the sheath can preferably be designed such that only a region of the guide necessary for it is in contact with the guided coating material.
  • abrasion created by the guide is limited to a minimum.
  • the waveguide may have a substantially rectangular cross-section.
  • the wavelength is lower here than when using a round cross-section, which makes a substantially rectangular cross section suitable for use in small installation space ratios.
  • the envelope may have a wall thickness of 0.1 mm to 40 mm. This value range has proven to be particularly preferred in order to optimize an energy input into the functional layer of the coating material while maintaining the structural integrity.
  • substantially the entire waveguide is filled with the sheath.
  • the wrapper has a permittivity loss factor of less than 5x10 -3, and more preferably less than 5x10 -4, and may be formed of polytetrafluoroethylene, quartz glass or alumina, for example.
  • the present invention provides an apparatus for thermally activating a coating material, comprising: a generator for generating electromagnetic waves, in particular microwaves, and an applicator as shown above, which is able to apply the electromagnetic waves generated in the generator to the coating material.
  • the present invention discloses a dielectric sheath for use in an applicator for thermally activating coating material by electromagnetic waves, particularly microwaves, wherein the sheath is configured to guide and encase the coating material along a direction of travel.
  • This sheath may preferably be used in or with an applicator as shown above.
  • the use of the sheath in the applicator thus has the technical effect of enabling easy and quick cleaning of the applicator and sheath unit.
  • Fig. 2 shows a preferred embodiment of an applicator according to the invention.
  • Applicator 10 is intended to be connected to a generator and a feed device (both not shown) that generates electromagnetic waves and directs them to the resonant cavity. Furthermore, it is provided that these electromagnetic waves thermally activate a functional layer 3 of a coating material 8.
  • microwaves in a frequency band between 2.4 GHz - 2.5 GHz are provided, but also the frequency band of 5.725 GHz - 5.875 GHz is conceivable for this purpose.
  • This is provided for in the Radio Regulations of the Constitution and Convention of the International Telecommunication Union, an international treaty on radio frequency use as the ISM band (Industrial, Scientific and Medical Band) and thus also for such applications.
  • the applicator initially consists of the main body 13, which forms the structure of the applicator 10 and receives further elements thereof.
  • the waveguide 14 is arranged, which in this preferred embodiment has a substantially rectangular shape along a propagation direction of the electromagnetic waves. In Fig. 2 this propagation direction of the electromagnetic waves can be seen as orthogonal to a feed direction 5 of the coating material 8.
  • a sheath 11 is further provided, which envelops the coating material 8 and thus shields from the interior of the applicator 10, in particular of the waveguide 14.
  • no dirt can reach these inner areas, which is costly and lengthy cleaning operations would involve.
  • the envelope 11 is removable from the applicator 10. In the preferred embodiment shown here, this is done by pushing out together with the coating material 8.
  • the envelope 11 is further preferably designed in two parts, whereby a simple release of the enveloping state of the envelope 11 can be achieved.
  • the connection of the two halves with one another can preferably take place by way of configurations which are helpful for the positioning, such as pockets and grooves.
  • a flat surface may be provided at the point where both halves meet.
  • the sheath 11 can thus be used in a process in which a further thermal activation process of the coating material 8 can be continued with only a brief interruption, while the sheath 11 is replaced by a cover 11 of the same design. While this new enclosure is still being used to thermally activate the coating material 8, the enclosure may 11 be cleaned, for example, and then exchanged again at a given time.
  • the sheath 11 is preferably formed of a material having a permittivity loss factor of less than 5x10 -O3, and more preferably less than 5x10 -04 , to cause as little energy loss in the sheath 11 as possible, which would be manifested by a temperature increase thereof.
  • a permittivity loss factor of less than 5x10 -O3, and more preferably less than 5x10 -04 , to cause as little energy loss in the sheath 11 as possible, which would be manifested by a temperature increase thereof.
  • dielectrics particularly suitable materials here polytetrafluoroethylene, quartz glass or alumina have been found with a wall thickness of 0.1 mm to 40 mm. The wall thickness does not necessarily have to be a constant strength, but can also be variable to allow greater structural integrity.
  • part of the waveguide 14 is filled with the cladding 11 and thus with dielectric in solid form.
  • the dimensions of the applicator can be reduced by a factor depending on the dielectric used.
  • the envelope 11 introduced into the waveguide can reduce the geometrical length dimensions of the applicator 10, and at the same time no contaminants can penetrate into the waveguide 14.
  • the lambda / 4 traps may further be at least partially covered by the sheath 11 or filled with dielectric. Thus, they can not pollute and a cleaning is eliminated.
  • bores for introducing a flushing fluid such as air into the applicator for flushing the same can be introduced into the envelope. These holes ensure that outgassing from the Function layer are transported out of the applicator addition. Furthermore, the use of a protective gas can prevent a possible oxidation of the functional layer with the atmospheric oxygen.
  • Fig. 3 shows the envelope of a preferred embodiment of an applicator according to the invention.
  • the envelope 11 may have a guide 12 which is designed adjustable.
  • the same envelope 11 can be used with coating materials of various sizes.
  • the height-adjustable guide is provided on an upper side of the coating material 8. It is also possible to provide the variable guide on a lower side of the coating material 8 or, alternatively, to use two guides, allowing centering of the coating material within the resonator cavity.
  • Fig. 4 shows the enclosure of a preferred embodiment of an applicator according to the invention in exploded view.
  • a lower edge of the sheath 11 and the guide 12 allow guiding of the coating material at a lower and upper edge thereof.
  • the guiding is preferably done with minimal friction and thus minimal material removal, so that there is as little abrasion as possible.
  • the upper and lower edges of the envelope 11 may, for example, be polished to reduce their surface roughness or be provided with coatings.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Constitution Of High-Frequency Heating (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Applikator zum thermischen Aktivieren einer Funktionsschicht eines Beschichtungsmaterials, der aufweist: einen Grundkörper, einen Hohlleiter, und eine Umhüllung aus Dielektrikum, wobei die Umhüllung in dem Grundkörper entnehmbar angeordnet ist, die Umhüllung ausgestaltet ist, das Beschichtungsmaterial entlang einer Durchlaufrichtung zu Führen und zu Umhüllen, der Hohlleiter in der Lage ist, elektromagnetische Wellen, insbesondere Mikrowellen, in Richtung des in der Umhüllung geführten Beschichtungsmaterials zu leiten.

Description

    Gegenstand der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Applikator zum thermischen Aktivieren einer Funktionsschicht eines Beschichtungsmaterials. Zudem betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zum thermischen Aktivieren der Funktionsschicht des Beschichtungsmaterials, eine Umhüllung zur Verwendung in einem Applikator zum thermischen Aktivieren von Beschichtungsmaterial und die Verwendung der Umhüllung.
    • Stand der Technik
  • Es hat sich bewährt, Schnittflächen von plattenförmigen Werkstücken, sogenannte Werkstückschmalflächen, mit einem etwa streifenförmigen Beschichtungsmaterial zu beschichten. Zum einen kann so die Schmalfläche an die Eigenschaften der Werkstückoberfläche des Werkstücks angepasst werden ohne ein aufwändiges Nacharbeiten erforderlich zu machen. Zum anderen ist es durch eine derartige Beschichtung möglich, den Kern des Werkstücks mit einem anderen beispielsweise kostengünstigeren Material auszuführen als die nach außen sichtbaren Oberflächen.
  • Um das Werkstück mit dem Beschichtungsmaterial zu verbinden, wird ein Haftmittel bzw. ein Klebstoff eingesetzt. Hierbei wird insbesondere ein Haftmittel verwendet, welches durch einen Energieeintrag aktiviert wird und erst dann eine belastbare Verbindung zwischen zwei Komponenten (Beschichtungsmaterial und Werkstück) herstellen kann.
  • Es gibt vielzählige Möglichkeiten, dieses Haftmittel in den Fügeprozess zu integrieren. So schlägt die EP 1 163 864 B1 ein Verfahren vor, in dem eine Kunststoffkante mit einer Haftschicht koextrudiert wird. Dieser Verbund zwischen Beschichtungsmaterial und aktivierbarer Funktionsschicht (oder Haftschicht) wird anschließend beim Aufbringen auf das Werkstück mittels Laserlicht im Bereich des Haftmittels aufgeschmolzen und auf das Werkstück gepresst.
  • Außerdem bekannt ist das thermische Aktivieren der Funktionsschicht mittels elektromagnetischer Wellen, insbesondere im Mikrowellenspektrum. Die Verwendung von elektromagnetischen Wellen im Mikrowellenspektrum kann Vorteile bezüglich der Genauigkeit und der Anpassbarkeit des Energiebetrags in die Funktionsschicht haben.
  • Allerdings gibt es bei der Verwendung von elektromagnetischen Wellen weitere Herausforderungen, denn elektromagnetische Wellen können gesundheitsschädliche Auswirkungen haben. Aus diesem Grund ist das Verwenden von Applikatoren bekannt, in denen die Funktionsschicht des Beschichtungsmaterials durch die elektromagnetischen Wellen aktiviert wird. Diese Applikatoren sind ausgestaltet, die elektromagnetischen Wellen abzuschirmen.
  • Bekannt ist beispielsweise ein Applikator wie dargestellt in Fig. 1. Der Applikator 1 weist hierbei eine Öffnung 9 auf, durch die ein Beschichtungsmaterial 8 hindurchgeführt werden kann. Elektromagnetische Wellen werden beispielsweise in einem nicht dargestellten Generator erzeugt und anschließend über einen Hohlleiter 6 appliziert. Zum Schutz des Hohlleiters 6 sind zwei Glasscheiben 2 vorgesehen, welche auf beiden Seiten des Beschichtungsmaterials 8 vorgesehen sind. Diese Glasscheiben 2 sind in Nuten 7 gefasst.
  • Um sicherzustellen, dass aus der Öffnung 9 keine zu hohe Strahlung elektromagnetischer Wellen austreten kann, werden Lambda/4 Fallen 4 vorgesehen, welche die Wellen im Bereich der Öffnung 9 mittels destruktiver Interferenz auslöschen können. Die Lambda/4 Fallen 4 sind hier in Schlitzform ausgeführte Taschen, können aber auch in einer anderen geometrischen Form ausgeführt sein.
  • Durch den thermischen Energieeintrag in die Funktionsschicht des Beschichtungsmaterials kann es zu partikelhaltigen Ausgasungen kommen, welche sich als Verschmutzungen niederschlagen können. Auch eine staubhaltige Umgebungsluft und Abrieb des Beschichtungsmaterials können zu derartigen Verschmutzungen führen.
  • Die oben dargestellten Verschmutzungen können sich dabei auf die Glasscheiben 2, die Nuten 7, die Öffnung 9 und die Lambda/4 Fallen 4 niederschlagen.
  • Derartige Verschmutzungen können zu einer Lichtbogenbildung führen, wobei ein derartiger Lichtbogen den Applikator 1 und/oder das Kantenband zerstören kann.
  • Es ist weiterhin bekannt, dass Verschmutzungen in dem Applikator mittels eines Reinigungsvorgangs entfernt werden können. Der Reinigungsvorgang des Applikators 1 ist dabei jedoch aufwendig und zeitintensiv.
  • Weiterhin bekannt ist aus der DE 10 2014 213 533 A1 ein durch einen Applikator transportiertes Band, das Verschmutzungen aus einem Materialkanal fernhält. Diese Lösung hat jedoch den Nachteil, dass für den Transport des Bandes eine eigene Antriebsvorrichtung benötigt wird, die zusätzlichen Bauraum in Anspruch nimmt. Weiterhin ist diese Lösung durch die zusätzlich benötigte Reinigungsvorrichtung komplex und nicht für beschränkte Bauraumverhältnisse geeignet. Auch sind die Kosten in diesem Fall hoch da eine zusätzliche Vorrichtung vorgesehen ist.
  • Ferner offenbart die DE 10 2014 201 426 A ein Gargerät in Mikrowellentechnik mit Mikrowellenfalle in Lambda/4 Form.
    • Darstellung der Erfindung
  • Aus dem oben Erläuterten ergab sich als Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Applikator zum thermischen Aktivieren einer Funktionsschicht eines Beschichtungsmaterials bereitzustellen, der auf weniger aufwendige und zeitintensive Weise gereinigt werden kann.
  • Als Lösung stellt die vorliegende Erfindung den Applikator des Anspruchs 1 bereit.
  • Der Erfindung lag dabei die Erkenntnis zugrunde, dass die oben genannten Probleme vor allem darin begründet liegen, dass die Reinigung an nicht einfach zugänglichen Stellen im Inneren des Applikators stattfindet und dass die Nuten 7 und die Lambda/4 Fallen 4 im Applikator 1 nicht-ebene Oberflächen haben.
  • In Anbetracht dieser Erkenntnisse stellt die vorliegende Erfindung einen Applikator zum thermischen Aktivieren einer Funktionsschicht eines Beschichtungsmaterials bereit. Der Applikator weist dabei auf: einen Grundkörper, einen Hohlleiter und eine Umhüllung aus Dielektrikum, wobei die Umhüllung in dem Grundkörper entnehmbar angeordnet ist, die Umhüllung ausgestaltet ist, das Beschichtungsmaterial entlang einer Durchlaufrichtung zu Führen und zu Umhüllen, der Hohlleiter in der Lage ist, elektromagnetische Wellen, insbesondere Mikrowellen, in Richtung des in der Umhüllung geführten Beschichtungsmaterials zu leiten.
  • Durch die thermische Aktivierung und das Führen des Beschichtungsmaterials innerhalb der Umhüllung wird es ermöglicht, dass sich anfallende Verunreinigungen lediglich in der Umhüllung absetzen. Da die Umhüllung weiterhin entnehmbar ist, kann sie so einfach ersetzt oder gereinigt werden. Weiterhin ist es möglich eine Austauschumhüllung zu verwenden während die eigentliche Umhüllung gereinigt wird, wodurch eine Produktionsunterbrechung verhindert werden kann.
  • Zusätzlich kann die Umhüllung des Applikators zusätzlich eine Führung aufweisen, die zum Führen des Beschichtungsmaterials variabel verstellbar ist.
  • Dies ermöglicht es, den Applikator mit verschieden großem Beschichtungsmaterial zu verwenden, ohne dass etwa eine zusätzliche unterschiedliche Umhüllung vorgesehen sein muss.
  • Der Applikator weist bevorzugt mindestens eine Lambda/4 Falle auf, die zum Tilgen der elektromagnetischen Wellen an Öffnungen des Applikators vorgesehen ist.
  • Somit kann die Menge an elektromagnetischer Strahlung außerhalb des Applikators verringert werden. Es kann weiterhin bevorzugt werden, dass mindestens eine Lambda/4 Falle mit Dielektrikum befüllt ist. Durch diese Befüllung kann dessen Reinigung reduziert werden bzw. entfallen.
  • Bevorzugt kann die Umhüllung des Applikators derart ausgestaltet sein, den Hohlleiter gegenüber dem Beschichtungsmaterial abzudichten.
  • Somit können keine Verschmutzungen in den Hohlleiter eindringen, was ein grundlegendes Reinigen oder Ersetzen nötig machen würde.
  • In dem Applikator kann weiterhin bevorzugt die Umhüllung derart ausgestaltet sein, dass nur ein zur Führung notwendiger Bereich davon in Kontakt mit dem geführten Beschichtungsmaterial steht. Somit wird Abrieb, der durch die Führung entsteht, auf ein minimales Maß begrenzt.
  • Noch weiter bevorzugt kann der Hohlleiter einen im Wesentlichen rechtwinkligen Querschnitt aufweisen.
  • Beim Übertragen von elektromagnetischen Wellen mit einer gegebenen Frequenz ist hier die Wellenlänge niedriger als bei der Verwendung eines runden Querschnitts, womit sich ein im Wesentlichen rechtwinkliger Querschnitt für einen Einsatz bei geringen Bauraumverhältnissen eignet.
  • Bevorzugt kann die Umhüllung eine Wandstärke von 0,1 mm bis 40 mm aufweisen. Dieser Wertbereich hat sich als besonders bevorzugt herausgestellt, um einen Energieeintrag in die Funktionsschicht des Beschichtungsmaterials zu optimieren bei gleichzeitiger Wahrung der strukturellen Integrität.
  • Es kann weiterhin bevorzugt sein, dass im Wesentlichen der gesamte Hohlleiter mit der Umhüllung ausgefüllt ist. Somit ist es möglich, die Abmessungen des Applikators in Abhängigkeit von dem verwendeten Dielektrikum zu verringern als wenn Sperrluft im Hohlleiter vorgesehen ist.
  • Weiter bevorzugt hat die Umhüllung einen Permitivitäts-Verlustfaktor von kleiner als 5x10-3 und noch weiter bevorzugt kleiner als 5x10-4 und kann etwa aus Polytetrafluorethylen, Quarzglas oder Aluminiumoxid ausgebildet sein.
  • Diese Materialien mit einem derartigen Permitivitäts-Verlustfaktor haben sich als besonders vorteilhaft für die Verwendung in dem oben dargestellten Applikator herausgestellt.
  • Ferner stellt die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zum thermischen Aktivieren eines Beschichtungsmaterials dar, die aufweist: einen Generator zum Erzeugen von elektromagnetischen Wellen, insbesondere Mikrowellen, und einen Applikator wie oben dargestellt, der in der Lage ist die im Generator erzeugten elektromagnetischen Wellen auf das Beschichtungsmaterial zu applizieren.
  • Ferner offenbart die vorliegende Erfindung eine Umhüllung aus Dielektrikum zur Verwendung in einem Applikator zum thermischen Aktivieren von Beschichtungsmaterial mittels elektromagnetischer Wellen, insbesondere Mikrowellen, wobei die Umhüllung ausgestaltet ist, das Beschichtungsmaterial entlang einer Durchlaufrichtung zu Führen und zu Umhüllen.
  • Diese Umhüllung kann bevorzugt in oder mit einem oben dargestellten Applikator verwendet werden.
  • Dies entspricht bevorzugt der Verwendung einer Umhüllung in einem Applikator zum thermischen Aktivieren von Beschichtungsmaterial mittels elektromagnetischer Wellen, insbesondere Mikrowellen, wobei die Umhüllung in dem Grundkörper entnehmbar angeordnet sein kann, und die Umhüllung ausgestaltet ist, das Beschichtungsmaterial entlang einer Durchlaufrichtung zu Führen und zu Umhüllen.
  • Die Verwendung der Umhüllung in dem Applikator hat es somit als technischen Effekt, eine einfache und schnelle Reinigung der Einheit von Applikator und Umhüllung zu ermöglichen.
    • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
    • Fig. 1 zeigt eine Schnittansicht eines Beispiels eines Applikators gemäß dem Stand der Technik.
    • Fig. 2 zeigt eine Schnittansicht eines Teils einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Applikators.
    • Fig. 3 zeigt die Umhüllung einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Applikators.
    • Fig. 4 zeigt die Umhüllung einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Applikators in Explosionsansicht.
    Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung
  • Fig. 2 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Applikators. Der Applikator 10 ist vorgesehen, mit einem Generator und einer Einspeisevorrichtung (beides nicht dargestellt) verbunden zu werden, der elektromagnetische Wellen erzeugt und diese zum Resonanzraum leitet. Weiterhin ist vorgesehen, dass diese elektromagnetischen Wellen eine Funktionsschicht 3 eines Beschichtungsmaterials 8 thermisch aktivieren.
  • Als elektromagnetische Wellen sind in dieser bevorzugten Ausführungsform insbesondere Mikrowellen in einem Frequenzband zwischen 2,4 GHz - 2,5 GHz vorgesehen, aber auch das Frequenzband von 5,725 GHz - 5,875 GHz ist hierfür denkbar. Dies ist in der Vollzugsordnung für den Funkdienst der Konstitution und Konvention der Internationalen Fernmeldeunion, einem völkerrechtlichen Vertrag zur Funkfrequenznutzung als ISM Band (Industrial, Scientific and Medical Band) und somit auch für derartige Anwendungen vorgesehen.
  • Der Applikator besteht dabei zunächst aus dem Grundkörper 13, der die Struktur des Applikators 10 ausbildet und weitere Elemente davon aufnimmt. So ist in dem Grundkörper 13 der Hohlleiter 14 angeordnet, der in dieser bevorzugten Ausführungsform im Wesentlichen eine rechtwinklige Form entlang einer Ausbreitungsrichtung der elektromagnetischen Wellen hat. In Fig. 2 ist diese Ausbreitungsrichtung der elektromagnetischen Wellen als orthogonal zu einer Vorschubrichtung 5 des Beschichtungsmaterials 8 zu erkennen. Zum Führen des Beschichtungsmaterials 8 ist weiterhin eine Umhüllung 11 vorgesehen, die das Beschichtungsmaterial 8 umhüllt und somit von dem Inneren des Applikators 10, insbesondere des Hohlleiters 14 abschirmt. Insbesondere ist somit kein direkter Übergang zwischen einem Bereich gegeben, durch den das Beschichtungsmaterial 8 verläuft und zwischen anderen Hohlräumen des Applikators 10 wie etwa durch den Hohlleiter 14. Somit können bei der Verwendung des Applikators 10 keine Verschmutzungen auf diese inneren Bereiche gelangen, was aufwendige und langwierige Reinigungsvorgänge mit sich ziehen würde.
  • Verschmutzungen setzen sich somit folgend primär im Inneren der Umhüllung 11 ab, weswegen dessen Reinigung notwendig werden kann.
  • Hierfür ist es vorgesehen, dass die Umhüllung 11 aus dem Applikator 10 entfernbar ist. In der hier dargestellten bevorzugten Ausführungsform geschieht dies durch ein Herausschieben zusammen mit dem Beschichtungsmaterials 8. Die Umhüllung 11 ist weiterhin bevorzugt zweiteilig ausgeführt, wodurch ein einfaches Lösen des umhüllenden Zustands der Umhüllung 11 erreicht werden kann. Die Verbindung der beiden Hälften miteinander kann vorzugsweise über für die Positionierung hilfreichen Ausprägungen wie Taschen und Nuten geschehen. Um die Fertigung der Umhüllung 11 zu vereinfachen, kann auch eine ebene Fläche an jener Stelle vorgesehen werden, an welcher sich beide Hälften treffen.
  • Die Umhüllung 11 kann somit in einem Verfahren benutzt werden, in dem ein weiterer thermischer Aktivierungsvorgang des Beschichtungsmaterials 8 mit lediglich kurzer Unterbrechung fortgeführt werden kann, während die Umhüllung 11 durch eine baugleiche Umhüllung 11 ersetzt wird. Während diese neue Umhüllung weiter zum thermischen Aktivieren des Beschichtungsmaterials 8 verwendet wird, kann die Umhüllung 11 beispielsweise gereinigt werden und anschließend zu einem gegebenen Zeitpunkt wieder getauscht werden.
  • Die Umhüllung 11 ist bevorzugt aus einem Material mit einem Permitivitäts-Verlustfaktor von weniger als 5x10-03 und weiter bevorzugt von weniger als 5x10-04 ausgebildet um möglichst wenig Energieverluste in der Umhüllung 11 hervorzurufen, was sich ein einem Temperaturanstieg desselben ausprägen würde. Derartige Stoffe werden auch Dielektrika genannt. Als besonders geeignete Materialien haben sich hier Polytetrafluorethylen, Quarzglas oder Aluminiumoxid herausgestellt mit einer Wandstärke von 0,1 mm bis 40 mm. Die Wandstärke muss hierbei nicht zwangsweise eine konstante Stärke sein, sondern kann auch variabel sein um eine größere strukturelle Integrität zu ermöglichen.
  • In der hier dargestellten Ausführungsform ist ein Teil des Hohlleiters 14 mit der Umhüllung 11 und somit mit Dielektrikum in Feststoffform befüllt. Als Folge dessen können die Abmessungen des Applikators um einen je nach verwendetem Dielektrikum abhängigen Faktor verringert werden.
  • Dies ermöglicht das Ausbilden eines kompakteren Applikators 10. Somit kann die in den Hohlleiter eingebrachte Umhüllung 11 die geometrischen Längenabmessungen des Applikators 10 verringern, wobei gleichzeitig keine Verschmutzungen in den Hohlleiter 14 eindringen können.
  • Die Lambda/4 Fallen (nicht dargestellt) können weiterhin von der Umhüllung 11 zumindest zum Teil bedeckt sein oder mit Dielektrikum befüllt sein. Somit können sie nicht Verschmutzen und eine Reinigung entfällt.
  • In die Umhüllung können weiterhin Bohrungen für das Einbringen eines Spülungsfluids wie etwa Luft in den Applikator zur Spülung desselben eingebracht sein. Diese Bohrungen sorgen dafür, dass Ausgasungen aus der Funktionsschicht aus dem Applikator hinaus befördert werden. Des Weiteren kann der Einsatz eines Schutzgases eine mögliche Oxidation der Funktionsschicht mit dem Luftsauerstoff unterbinden.
  • Fig. 3 zeigt die Umhüllung einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Applikators.
  • Hierbei wird dargestellt, dass die Umhüllung 11 eine Führung 12 aufweisen kann, die verstellbar ausgelegt ist. Somit kann dieselbe Umhüllung 11 mit Beschichtungsmaterialien in verschiedenen Größen verwendet werden. In der dargestellten Ausführungsform ist die höhenverstellbare Führung an einer oberen Seite des Beschichtungsmaterials 8 vorgesehen. Es ist ebenso möglich die variable Führung an einer unteren Seite des Beschichtungsmaterials 8 vorzusehen oder alternativ zwei Führungen zu verwenden, was eine Zentrierung des Beschichtungsmaterials innerhalb des Resonatorraums ermöglicht.
  • Fig. 4 zeigt die Umhüllung einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Applikators in Explosionsansicht.
  • Hierbei wird dargestellt, dass eine untere Kante der Umhüllung 11 und die Führung 12 ein Führen des Beschichtungsmaterials an einer unteren und oberen Kante davon ermöglichen. Das Führen geschieht bevorzugt mit minimaler Reibung und somit einem minimalen Materialabtrag, so dass es möglichst wenig Abrieb gibt.
  • Somit können oben dargestellte Austauschintervalle verlängert werden. Zum Erreichen dieser minimalen Reibung können die oberen und unteren Kanten der Umhüllung 11 beispielsweise poliert werden um deren Oberflächenrauigkeit zu verringern oder mit Beschichtungen versehen sein.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Applikator Stand der Technik
    2
    Glasscheiben
    3
    Funktionsschicht
    4
    Lambda/4 Fallen
    5
    Durchlaufrichtung
    6
    Hohlleiter
    7
    Nuten
    8
    Beschichtungsmaterial
    9
    Öffnung
    10
    Applikator
    11
    Umhüllung
    12
    Führung
    13
    Grundkörper
    14
    Hohlleiter

Claims (12)

  1. Applikator (10) zum thermischen Aktivieren einer Funktionsschicht (3) eines Beschichtungsmaterials (8), der aufweist:
    einen Grundkörper (13),
    einen Hohlleiter (14), und
    eine Umhüllung (11) aus Dielektrikum,
    wobei die Umhüllung (11) in dem Grundkörper (13) entnehmbar angeordnet ist,
    die Umhüllung (11) ausgestaltet ist, das Beschichtungsmaterial (8) entlang einer Durchlaufrichtung (5) zu Führen und zu Umhüllen,
    der Hohlleiter (14) in der Lage ist, elektromagnetische Wellen, insbesondere Mikrowellen, in Richtung des in der Umhüllung (11) geführten Beschichtungsmaterials (8) zu leiten.
  2. Applikator (10) nach Anspruch 1, wobei
    die Umhüllung (11) zusätzlich eine Führung (12) aufweist, die zum Führen des Beschichtungsmaterials (8) variabel verstellbar ist.
  3. Applikator (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei
    der Applikator (10) mindestens eine Lambda/4 Falle aufweist zum Tilgen der elektromagnetischen Wellen an Öffnungen des Applikators.
  4. Applikator (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei
    die Umhüllung (11) derart ausgestaltet ist, den Hohlleiter (14) gegenüber dem Beschichtungsmaterial (8) abzudichten.
  5. Applikator (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    wobei die Umhüllung (11) derart ausgestaltet ist, dass nur ein zur Führung notwendiger Bereich davon in Kontakt mit dem geführten Beschichtungsmaterial (8) steht.
  6. Applikator (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    wobei der Hohlleiter (14) einen im Wesentlichen rechtwinkligen Querschnitt aufweist.
  7. Applikator (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    wobei die Umhüllung (11) eine Wandstärke von 0,1 mm bis 40 mm aufweist.
  8. Applikator (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
    wobei der im Wesentlichen gesamte Hohlleiter (14) mit der Umhüllung (11) ausgefüllt ist.
  9. Applikator (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
    wobei die Umhüllung (11) einen Permitivitäts-Verlustfaktor von kleiner als 5x10-3 und bevorzugt von kleiner als 5x10-4 aufweist und bevorzugt aus Polytetrafluorethylen, Quarzglas oder Aluminiumoxid ausgebildet ist.
  10. Vorrichtung zum thermischen Aktivieren eines Beschichtungsmaterials (8), die aufweist:
    einen Generator zum Erzeugen von elektromagnetischen Wellen, insbesondere Mikrowellen, und
    einen Applikator nach einem der Ansprüche 1 bis 9, der in der Lage ist, die im Generator erzeugten elektromagnetischen Wellen auf das Beschichtungsmaterial (8) zu applizieren.
  11. Umhüllung (11) aus Dielektrikum zur Verwendung in einem Applikator (10) zum thermischen Aktivieren von Beschichtungsmaterial (8) mittels elektromagnetischer Wellen, insbesondere Mikrowellen,
    wobei die Umhüllung ausgestaltet ist, das Beschichtungsmaterial (8) entlang einer Durchlaufrichtung (5) zu führen und zu umhüllen.
  12. Verwendung einer Umhüllung (11) bevorzugt nach Anspruch 11 in einem Applikator (10) zum thermischen Aktivieren von Beschichtungsmaterial (8) mittels elektromagnetischer Wellen, insbesondere Mikrowellen,
    wobei die Umhüllung (11) in dem Grundkörper (13) entnehmbar angeordnet sein kann, und
    die Umhüllung (11) ausgestaltet ist, das Beschichtungsmaterial (8) entlang einer Durchlaufrichtung zu Führen und zu Umhüllen.
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