AT407012B

AT407012B - Verfahren zur behandlung von oberflächen sowie vorrichtung zur durchführung dieses verfahrens

Info

Publication number: AT407012B
Application number: AT0076299A
Authority: AT
Inventors: Werner Dipl Ing Dr Tech Juette
Original assignee: Werner Dipl Ing Dr Tech Juette
Priority date: 1999-04-29
Filing date: 1999-04-29
Publication date: 2000-11-27
Anticipated expiration: 2019-04-29
Also published as: AU4274800A; ATE347937T1; WO2000066279A2; EP1144123B1; DE50013859D1; WO2000066279A8; ATA76299A; WO2000066279A3; EP1144123A2; EP1144123A3

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung von Oberflächen sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Für viele Anwendungsbereiche ist es wünschenswert, die Oberfläche eines Objektes, welche im wesentlichen eben, konkav, konvex oder auch beliebig strukturiert vorliegen kann, zu behandeln Da für das freie menschliche Auge Oberflächendetails unterhalb ca. 0,3 Millimeter nicht mehr unterscheidbar sind, wäre oft das gleichzeitige mikroskopische Verfolgen des Ablaufs und der Auswirkungen einzelner Behandlungsschritte von grossem Vorteil ; dieerfolgreiche
Durchführung mancher Behandlungsmethoden ist ohne gleichzeitige mikroskopische Kontrolle gar nicht denkbar.

So war man etwa in der Restauriertechnik von Kulturgut, wie beispielsweise von Gemälden, beim Festigen craquelierter, aufgeschlüsselter oder loser Überzugs- bzw. Farbschichten bisher darauf angewiesen, nach dem konditionierenden Erweichen der Schicht und dem Einbringen eines flüssigen Festigungsmittels den notwendigen Druck entweder manuell mit speziellen Instrumenten (z. B. mit einer Heizspatel), durch Beschweren mit Gewichten, durch Einlegen in eine Presse (z.B. Spindelpresse) oder auch durch das Ansaugen einer Folie auf die. Gemäldeoberfläche unter Absaugen der Luft von unten durch die Craquelee-Sprünge bzw. vom Rand des Gemäldes her (z. B. mit einem Vakuum-Heiztisch) auszuüben, und erst anschliessend das Ergebnis zu überprüfen.

Die gewonnene Erfahrung wurde sodann auf den nächsten Oberflachenbereich des Objekts übertragen, der sich allerdings infolge anderer Beschaffenheit hinsichtlich Bindemitteln, Pigmenten, Schichtdicken, Auftragstechniken, Alterung usw. auch abweichend verhalten konnte. Mit diesen bisher bekannten Vorgangsweisen waren typische Beschrankungen, Nachteile, Gefahren und Sekundärschäden verbunden. Die Druckausübung lief meist unter lokal unkontrollierten Bedingungen ab, d. h. ohne exakte Messung, Steuerung, Regelung und Gleichverteilung des Druckes (generell), unter uneinheitlichen Trocknungsbedingungen (beim Vakuumtisch), unter Inkaufnahme von Scherkräften (in der Presse) und ohne die Moglichkeit der sofortigen Rückkopplung auf die Arbeitsweise, z.

B. einer Verringerung des Anpressdruckes bei ersten Anzeichen negativer Auswirkungen unterhalb des Auflösungsvermögen des freien menschlichen Auges. Es kam daher in der Folge an den Malschichtschollen der bearbeiteten Oberflächen häufig zu den gefürchteten Bruchsprüngen, Verpressungen, Glanzrändern, Dislozierungen, Ablösungen, Krepierungen oder Anlösungen durch die verwendeten Hilfsmedien. Solche Schäden mussten als Misserfolge gewertet werden und konnten - wenn überhaupt - nur unter grossem Aufwand wieder rückgängig gemacht werden. Abgesehen von diesen Unzukömmlichkeiten waren die genannten Methoden auch nicht universell anwendbar (etwa auf Wandmalerei, Skulpturen, Metallobjekte, Textilobjekte, historische Photographien usw. ), oder es war der erzielbare Pressdruck durch das Wirkungsprinzip nach oben begrenzt (wie z. B. beim Vakuumtisch auf unterhalb 1 bar).

Auch in der Human- oder Veterinärmedizin war es bislang nicht möglich, beispielsweise eine kontrollierte Behandlung der Haut unter einstellbaren Druck- und Temperaturbedingungen durchzuführen. Weiters wäre es wünschenswert, die Oberfläche von Pflanzenorganen unter gleichzeitiger optischer Kontrolle behandeln zu können.

Bei Werkstoffprüfungen und im Bereich der Oberflächentechnik konnten die Auswirkungen bestimmter Behandlungsschritte, die sich nur im Mikromassstab zeigen, bisher auch nicht direkt während einer Behandlung unter einstellbaren Druck- und Temperaturbedingungen beobachtet und kontrolliert werden.

Die Erfindung zielt nun darauf ab, die beschriebenen Nachteile zu vermeiden, zugleich ergänzende Massnahmen der Oberflächenbehandlung einzubeziehen und dadurch eine Vielzahl von Vorteilen gegenüber den bekannten Behandlungsmöglichkeiten zu erzielen. Ausserdem sollte die Auswahl an Materialien, deren Oberflächen erfindungsgemäss behandelbar sind, ausserordentlich breit sein.

Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Oberflächenbereich definierten Druck- und Temperaturbedingungen ausgesetzt wird, wobei zumindest ein Teil des Bereiches gleichzeitig durch ein Lichtmikroskop oder ein anderes abbildendes optisches System, wie z. B. ein Infrarot-Mikroskop, kontrollierbar ist. Durch die Möglichkeit der gleichzeitigen Beobachtung der Objektoberfläche kann bereits bei geringfügigen Veränderungen im mikroskopischen Bereich eine sofortige Rückwirkung auf den weiteren Ablauf der Oberflächenbehandlung erfolgen. Sämtliche Schritte des Verfahrens sind getrennt steuerbar und

regelbar, wobei mit Hilfe einer rechnergestützten Auswertung des Oberflächenbildes gewünschtenfalls die vollständige Automatisierung des Verfahrens erfolgen kann.

Der Druck wird zweckmässig durch ein Druckmedium erzeugt, bevorzugt pneumatisch durch ein unter Druck stehendes Gas ; gibt aber auch Fälle, in welchen es von Vorteil ist, wenn der Druck hydraulisch aufgebaut wird. In bestimmten Anwendungsfällen wird ein Druckmedium gewählt, welches selbst in Wechselwirkung mit auf dem Oberflächenbereich befindlichen Stoffen tritt. Den Druck hydraulisch zu erzeugen ist beispielsweise vorteilhaft, wenn das flüssige Druckmedium zugleich als Hilfsmedium dient, wenn höhere Drücke übertragen werden sollen oder um die Genauigkeit der Drucksteuerung zu steigern. Bei mechanischer Druckerzeugung, z. B. durch das Absenken einer Druckkammer ähnlich dem Tubus eines Mikroskops mit einem Feintrieb, ist kein Druckmedium vonnöten.

Ein besonderer Vorteil des Verfahrens liegt in der Automatisierbarkeit der einzelnen Schritte, indem beispielsweise der für die optimale Oberflächenbehandlung eines Objekts hinsichtlich der Druckwerte, des Druckgradienten und der Einwirkungszeiträume experimentell ermittelte Druckverlauf durch ein EDV-gestütztes Programm selbständig gesteuert und/oder geregelt wird.

Die Temperaturbedingungen werden zweckmässig durch ein erwärmtes oder gekühltes, gasförmiges oder flüssiges Hilfsmedium, welches gegebenenfalls gleichzeitig als Druckmedium dienen kann, eingestellt. In besonderen Fällen - zur intensiveren Erwärmung der zu behandelnden Oberfläche - werden die Temperaturbedingungen mittels auf den Oberflächenbereich gerichteter Wärmestrahlung eingestellt. Oft müssen bestimmte Temperaturen über vorgeschriebene Zeiträume eingehalten werden, weshalb der Verlauf der Temperaturbedingungen nach einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemässen Verfahrens durch ein EDV-gestütztes Programm gesteuert und/oder geregelt wird.

Erfindungsgemäss können zur bzw. von der behandelten Oberfläche zusätzlich auch Hilfsstoffe wie Löse-, Klebe-, Färbe-, Imprägniermittel oder sonstige Wirkstoffe transportiert werden. So werden z.B. bei der Restaurierung von Kulturgut Festigungsmittel für craquelierte Farbschichten oder Lösemitteldämpfe zur Erweichung versprödeter Farbschollen aufgebracht, im Bereich der Dermatologie können dies Diagnostika oder Therapeutika für eine spezielle Hauterkrankung sein und bei Korrosionsuntersuchungen kann man auf diese Weise der Oberfläche gezielt Schadgase und Feuchtigkeit zuführen. Die Zufuhr von Hilfsstoffen erfolgt nach einer Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens durch den Andruck einer zusätzlichen beweglichen Hilfsfolie, auf welcher sich der Hilfsstoff befindet.

Ebenso können auf umgekehrtem Wege Stoffe vom Oberflächenbereich in die Folie oder in das Hilfsmedium, beispielsweise durch Diffusionsvorgänge transportiert werden, z. B. um eine feuchte Oberfläche zu trocknen.

Die vorliegende Erfindung umfasst auch eine eigene Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass zwischen dem Objektiv eines Mikroskops oder eines anderen abbildenden optischen Systems und dem zu behandelnden Oberflächenbereich eine zumindest in Richtung des Strahlungsganges transparente Druckkammer angeordnet ist, deren dem Oberflächenbereich zugewandter, die Frontwand umfassender Teil zwecks Druckübertragung beweglich ausgeführt ist. An der Unterseite der für lichtoptische Beobachtungen durchsichtigen Druckkammer, die an der Oberseite mit dem Mikroskop oder dem anderen abbildenden optischen System verbunden ist, erfolgt die Druckübertragung auf einen Oberflächenbereich des auf einer festen Unterlage befindlichen oder durch eine Halterung fixierten Objekts über den beweglichen Teil dieser Druckkammer.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung ist nur die Frontwand selbst beweglich als flexible, druckbeständige Kunststoffolie ausgebildet. Im Zuge der erfindungsgemässen Oberflächenbehandlung können zusätzlich auch eine Wärmeübertragung und ein Übergang von Stoffen durch die bewegliche Frontwand stattfinden. Nach bevorzugten Ausführungsformen enthält die Druckkammer eine auf den zu behandelnden Oberflächenbereich wirkende elektrische Strahlungsheizung. In weiteren Ausführungsformen können gasförmige und/oder flüssige Hilfsstoffe bzw.

Hilfsmedien der Oberfläche vermittels Permeation, Diffusion und/oder Durchströmen von feinen Öffnungen durch eine als Frontwand der Druckkammer dienende druckbeständige Kunststoff-Folie, wie eine Membranfolie, zugeführt werden, welche Medien selbst das den Anpressdruck aufbauende Druckmedium bilden können oder ein Bestandteil desselben sein können. So kann z. B. der behandelte Oberflächenbereich durch ein unter Druck stehendes,

wasserdampfgesättigtes Gas, welches aus dem beweglichen Teil der Druckkammer austritt, gleichzeitig befeuchtet werden. Erfindungsgemäss kann als Frontwand auch eine flexible, druckbeständige, zur Aufnahme von geringen, zur Oberflächenbehandlung erforderlichen Lösemittel-, Hilfsstoff- oder Wirkstoffmengen fähige, gegebenenfalls quellbare, imprägnierbare oder beschichtbare Kunststoff-Folie vorgesehen sein.

Ebenso können zwischen der Frontwand der Druckkammer und dem zu behandelnden Oberflächenbereich Hilfsfolien mit Hilfsstoffen zur Oberflächenbehandlung, wie Lösemitteln, Klebemitteln oder anderen Wirkstoffen, vorgesehen sein.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird die Frontwand aus zwei in geringem Abstand voneinander angeordneten, gleich- oder verschiedenartigen Folien gebildet und in den Hohlraum zwischen diesen beiden Folien führt zumindest eine Bohrung mit Anschlussstutzen für Hilfsmedien. Das Hilfsmedium gelangt durch die der zu behandelnden Oberfläche näherliegende Folie durch Permeation, Diffusion und/oder Durchströmen von Mikroporen im Verlaufe der Behandlung direkt an die zu behandelnde Oberfläche. Wenn zumindest ein Teil der Frontwand als ebene oder geformte, d. h. z.

B. der Struktur der zu behandelnden Oberfläche angepasste oder mit Vertiefungen zur Verteilung eines flüssigen Hilfsmediums über die zu behandelnde Oberfläche versehene Platte ausgebildet ist, kann ein Hilfsmedium von aussen in diese Platte geleitet werden und gelangt durch Bohrungen oder offene Poren in derselben an die Oberfläche des Objekts.

Dementsprechend weist die als Frontwand dienende Platte zweckmässig seitlich zumindest eine Bohrung mit Anschlussstutzen auf, die durch die Platte zu einem Auslass an der dem Oberflächenbereich zugewandten Seite der Platte führt. Nach wieder einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung besteht die dem zu behandelnden Oberflächenbereich zugewandte Seite der als Frontwand dienenden Platte aus elastischem Material, z. B. aus Silikonkautschuk, um die Oberfläche bei der Behandlung nicht mechanisch zu beschädigen. Wird der Druck in der Druckkammer pneumatisch oder hydraulisch aufgebaut, weist die Druckkammer vorteilhaft zumindest eine Bohrung mit Anschlussstutzen auf, durch welche das Druckmedium zur Druckerhöhung zugeleitet und zur Druckverminderung wieder abgeleitet werden kann.

Zur genauen Kontrolle des Druckes sind im Bereich der Druckkammer und/oder der Zu- und Ableitungen zweckmässig Drucksensoren angeordnet. Werden die erforderlichen Wärmebedingungen durch Erwärmung des Druckmediums eingestellt, dann sind im Bereich der Druckkammer zweckmässig auch Temperatursensoren angeordnet.

Das erfindungsgemässe Oberflächenbehandlungsverfahren wird unter Bezugnahme auf die in Fig. 1 dargestellte Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung anhand eines praktischen Beispiels aus der Restaurierung geschädigter Oberflächen von Kulturgut, z.B. der Festigung der Malschicht eines Gemäldes, näher erläutert. Auf einer festen Arbeitsplatte liegt als Objekt das Gemälde mit der Malschicht (1) nach oben, deren oberste Farbschicht durch ein feines Netz von Craqueleesprüngen in vereinzelte Farbschollen (2) zerfallen ist. Zum Zwecke der Festigung, d.h. der besseren Fixierung dieser Schollen auf dem Untergrund, kann nun z. B. ein flüssiges Klebemittel (3c) auf die dem Gemälde zugewandte Seite einer in einer Halterung (3a) auf das Gemälde gelegten Hilfsfolie (3b) aufgetragen werden.

Das auf einem über der Gemäldeoberfläche befindlichen und seitlich des Gemäldes auf der festen Unterlage ruhenden x/y-Tisch montierte Stereomikroskop (4), von welchem lediglich der Objektivteil dargestellt ist, wird mit der dem Mikroskop zugewandten Wand (6a) der Druckkammer (5) verbunden, wobei in diese Wand eine, die notwendige Vergrösserung sowie ausreichende Tiefenschärfe gewährleistende Vorsatzlinse (6b) druckfest eingebaut ist. Die erfindungsgemässe Vorrichtung wird dann so weit abgesenkt, dass das Bild des zu behandelnden Oberflächenbereiches während der Druckbehandlung scharf eingestellt werden kann. Anschliessend wird über die Druckgas-Zuleitung (7) und das Einlassventil (8) bei geschlossenem Auslassventil (9) ein unter Druck stehendes Gas, z. B.

Stickstoff aus einer Druckgasflasche, über einen druckdichten Anschlussstutzen (10) in die Druckkammer (5) eingeleitet. Schon bei einer geringen hier stattfindenden Druckerhöhung wölbt sich die Frontwand aus, die hier als mit Hilfe eines Dichtungsringes (11) befestigte, gasdichte, flexible und druckbeständige Kunststoffolie (12), z. B. aus Polyethylen, ausgebildet ist, berührt die Hilfsfolie (3b) und drückt diese mit dem flüssigen Klebemittel (3c) auf die Malschichtoberfläche. Die dort befindlichen Farbschollen (2) werden bei Kontakt mit dem Klebemittel (3c) praktisch gleichzeitig durch die beiden, sich der Form der Farbschollen optimal anpassenden, dünnen Folien fixiert, sodass keine Ablösung vom Bildträger, z. B. infolge von Quellungsvorgängen, möglich ist,

sondern nur die Verklebung stattfindet.

Der Anpressdruck wird nun auf einen bestimmten, mit dem Druckmessgerät (Drucksensor) (13) gemessenen Wert erhöht, wobei die Kunststoffolie (12) die Malschicht schliesslich fast über die gesamte offene Querschnittsfläche der Druckkammer bedeckt.

Nach einer angemessenen Trocknungszeit, wobei das Lösemittel des Klebemittels z. B. über die Rückseite der Leinwand verdampft, kann der Anpressdruck durch Schliessen des Einlassventils (8) und Öffnen des Auslassventils (9) unter teilweisem Rückwölben der Folie (12) und Heben der Hilfsfolie (3b) wieder aufgehoben werden. An der Aussenseite der Druckkammer (5) ist über einem transparenten Bereich der Seitenwand eine Beleuchtungseinrichtung, z. B. eine Ringleuchte (14), verschiebbar angeordnet, sodass während des gesamten Ablaufs die beleuchtete Malschichtoberfläche durch das Stereomikroskop (4) oder über den Bildschirm einer an dieses angeschlossenen Videokamera beobachtet werden kann, um schon bei den ersten Anzeichen selbst geringfügiger Sekundärschäden, wie z.

B. beim Brechen einzelner Farbschollen, sofort den Anpressdruck durch Öffnen des Auslassventils (9) zu reduzieren. Ebenso kann eine Beleuchtungseinrichtung innerhalb der Druckkammer (5) angeordnet sein, um besondere Beleuchtungseffekte, wie z. B. Streiflicht, zu erzielen. Man kann unter Fortsetzung der Druckbehandlung die vorhandenen Reste vom Lösemittel des Klebemittels durch Stoffaustausch über die Oberseite des Gemäldes entfenen, indem man nun entweder eine Folie (12) anpresst, durch welche eine Permeation des Lösemitteldampfes in einen bei leicht geöffneten Ventilen (8,9) durch die Druckkammer (5) geleiteten Gasstrom, z. B. einen Stickstoffstrom erfolgt, oder indem man eine andere Hilfsfolie (3b) anpresst, welche für diese Lösemitteldämpfe, z. B. unter Anquellung, besonders aufnahmefähig ist.

Die folgenden Erläuterungen betreffen Beispiele weiterer Ausführungsformen der erfindungsgemässen Vorrichtung. Die Verbindung zwischen dem Mikroskopobjektiv oder eines anderen abbildenden optischen Systems und der Druckkammer ist erfindungsgemäss zur Nutzung verschiedener Mikroskopvergrösserungen besonders zweckmässig starr, aber auch lösbar ausgebildet, z.B. als Schraubverbindung, als Bajonett-Verbindung oder als arretierbare Steckverbindung. Aus demselben Grunde kann anstelle einer Vorsatzlinse auch das druckfest eingebaute Mikroskopobjektiv oder die Frontlinse eines anderen abbildenden optischen Systems Bestandteil der dem Mikroskop zugewandten Wand der Druckkammer sein.

Nach Fig. 2a kann der die Frontwand der Druckkammer (5) umfassende bewegliche Teil (15) der Druckkammer beispielsweise mit einer flexiblen, druckbeständigen Kunststoffolie als Frontwand versehen sein, oder - wie dargestellt - die Frontwand kann zur Gänze als ebene Platte (16) ausgebildet sein. Die Beweglichkeit des Teiles (15) wird durch eine Steckverbindung erreicht, weiche notwendigenfalls durch ein Schmiermittel (17a) zwischen den Gleit- bzw. Führungsflächen druckdicht gemacht werden kann und eine Rückholfeder (17b) sowie einen Anschlag (17c) aufweist ; wenn der Druck hydraulisch durch ein flüssiges Druckmedium aufgebaut wird, kann dieses selbst gleichzeitig als Schmiermittel dienen. In Fig. 2b ist eine weitere Ausführungsform dargestellt, wobei der die Frontwand umfassende bewegliche Teil (15) über einen Pattenbalg (18), z.

B. aus Metall oder Kunststoff, druckdicht mit der Druckkammer (5) verbunden ist ; obere Rand des Faltenbalges ist mit der Innenwand der Druckkammer (5) fest verbunden, beispielsweise verschweisst, während das untere Ende des Faltenbalges mit dem beweglichen Teil (15) druckdicht verbunden ist. Gemäss Fig. 3 wird die Frontwand der Druckkammer (5) aus zwei gleich oder verschiedenartigen Folien (19a, 19b) in geringem Abstand voneinander gebildet, wobei in den Hohlraum (20) zwischen diesen beiden Folien und den beiden Dichtungsringen (21a, 21b) z. B. zwei Bohrungen mit Anschlussstutzen (22a, 22b) zur Zuleitung und Ableitung von Hilfsmedien führen ; dadurch können letztere auch während der Oberflächenbehandlung, z.

B. mittels einer Dosierpumpe, gefördert werden, wodurch unter Aufrechterhaltung des Anpressdruckes der Stoffübergang zwischen Hilfsmedium und Oberfläche verbessert wird oder auch ohne Unterbrechung der Druckbehandlung ein Wechsel zu einem anderen Hilfsmedium vorgenommen werden kann. Die folgenden beiden Abbildungen zeigen zwei Beispiele einer Strahlungsheizung, mit deren Hilfe die gewünschten Temperaturbedingungen mittels Wärmestrahlung und/oder durch Erwärmung des Druckmediums eingestellt werden können. In Fig. 4a ist im Innern der Druckkammer (5) ein mäanderartig geformter Heizleiter (23) ersichtlich, welcher so dünn ist, dass er die mikroskopische Kontrolle der Oberfläche kaum beeinträchtigt.

In Fig. 4b wird die Wärmestrahlung einer annähernd ringförmigen Heizleiterschleife (24) durch einen darüber angeordneten, in die Innenwand der Druckkammer

eingeformten ringförmigen Hohlspiegel (25) auf die Oberfläche gerichtet. Für einen möglichst raschen und gleichmässigen Stoffübergang bei der Oberflächenbehandlung sind nach einer Ausführungsform der Erfindung zwischen der Frontwand (12; 16) der Druckkammer (5) und dem zu behandelnden Oberflächenbereich Hilfsfolien (3b; 26 ; 30a;30b) vorgesehen ; Beispiele hierfür zeigen die folgenden Abbildungen.

In Fig.5a ist die Hilfsfolie (26) unterhalb der Druckkammer (5) nach Art des Filmtransports in einem Photoapparat zwischen einer Vorratsrolle (27), einer Aufnahmerolle (28a) mit Kurbel (28b) und drei Umlenkrollen (29a, 29b, 29c) beweglich angeordnet, wobei ein flüssiges Hilfsmedium zwischen der Vorratsrolle (27) und der ersten Umlenkrolle (29a) auf die Hilfsfolie (26) aufgebracht werden kann; in Fig.5b befinden sich Hilfsfolien (30a, 30b) auf einer beweglichen, streifenförmigen Halterung (31a), die in den Führungsschienen (31b) verschoben wird, und gemäss Fig.5c auf einer kreisförmigen, drehbaren Halterung (32a), die um die Achse (32b) drehbar angeordnet ist. Bei allen drei dargestellten Ausführungsformen kann die Verschiebung der Hilfsfolien erfindungsgemäss händisch oder motorisch erfolgen.

Der gesamte Vorgang der erfindungsgemässen Oberflächenbehandlung kann nicht nur über das Mikroskop kontrolliert werden, sondern ist auch dokumentierbar, weil das Mikroskop oder das andere abbildende optische System mit einer für die Bildspeicherung geeigneten Vorrichtung, wie einer Photo-, Film- oder Videokamera, verbunden sein kann. Um die Oberfläche von Objekten unterschiedlicher Form und Grösse behandeln zu können, ist die Druckkammer oder eine mit dieser verbundene Komponente der Vorrichtung, wie das Mikroskop oder ein anderes abbildendes optisches System, vorteilhaft auf einem Stativ, einem x/y-Tisch oder auf einem nach allen Raumrichtungen beweglichen Schwenkarm befestigt. Dabei erfolgt die Positionierung händisch oder besonders zweckmassig motorisch durch eine EDV-gestützte Steuerung und/oder Regelung.

Fig. 6 zeigt eine einfache Ausführungsform der Vorrichtung in schematischer perspektivischer Ansicht.

Für eine vollautomatisierte Oberflächenbehandlung werden erfindungsgemass die Ausgangssignale des abbildenden optischen Systems für die EDV-gestutzte Positionierung der Druckkammer und/oder für die Behandlung der Oberfläche durch Druck, Wärme oder Stoffübergang verwendet.

Die wichtigsten der erfindungsgemäss erreichbaren Verbesserungen bei der Behandlung von Oberflächen sind im folgenden nochmals zusammengestellt: - bessere Gleichverteilung des Anpressdruckes - erstmals genaue Messung des lokalen Anpressdruckes möglich - besser reproduzierbare Einstellung des Anpressdruckes - schonendere Übertragung auch hoher Anpressdrucke auf die Oberfläche - gleichzeitiger Stoffübergang oder Stoffaustausch bei der Behandlung der Oberfläche mit
Druck und Wärme - sicherere Fixierung beweglicher Oberflächenstrukturen während der Behandlung mit
Druck, Wärme und Hilfsstoffen - schonende Verformung unter Vermeidung von Sekundärschäden - erstmals exakte Steuerung und Regelung von Anpressdruck und Wärme - Anwendung höherer Anpressdrücke als 1 bar - Behandlungsmöglichkeiten,

die vom Material der Objekte sowie der Lage und Form von deren Oberfläche weitgehend unabhängig sind - Möglichkeit einer Programmsteuerung des Behandlungsablaufs hinsichtlich der Position der Vorrichtung, bezüglich Druck- und/oder Wärmeführung sowie des Stoffübergangs - sofortige Auswirkung von erwünschten oder unerwünschten Effekten der Oberflächen- behandlung auch unterhalb des Auflösungsvermögens des freien menschlichen Auges auf die Steuerung der Einflussgrössen durch simultane Beobachtung oder Speicherung und
Auswertung des Oberflächenbildes über ein Mikroskop oder ein anderes, abbildendes optisches System - Teil- und Vollautomatisierbarkeit
Die Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens und der erfindungsgemässen Vorrichtung zur Behandlung von Oberflächen ist auf vielen Gebieten vorteilhaft.

Als Beispiele aus dem Bereich der Medizin und Biologie seien die kontrollierte in vivo - Behandlung der Haut von Patienten oder Versuchstieren, oder auch der Blattoberfläche von Pflanzen mit Druck, Temperatur und/oder

Wirkstoffen genannt, wobei unter dem Anpressdruck beispielsweise einer elastischen Folie (12) zugleich auch eine schonende Fixierung der Behandlungsobjekte erfolgt. Das erfindungsgemässe Verfahren erlaubt ferner im Bereich der Werkstoffprüfung durch die kontrollierte Deformation unter Druck bei gleichzeitiger Beobachtung z. B. spannungsoptische Untersuchungen und Festigkeitsprüfungen, auch an empfindlichen oder kompliziert geformten Werkstücken, z. B. aus transparenten Kunststoffen, vorzunehmen.

Aus dem Bereich der Oberflächentechnik sind die Imprägnierung, Kaschierung oder Prüfung von Materialoberflächen zu nennen, wobei z.B. das Korrosionsverhalten unter den erfindungsgemäss einstellbaren Temperatur- und Druckbedingungen sowie den einwirkenden gasförmigen und/oder flüssigen Hilfsmedien vielfach einfacher und reproduzierbarer als nach den üblichen Testverfahren ermittelt werden kann.

PATENTANSPRÜCHE:
1. Verfahren zur Behandlung von Oberflächen, dadurch gekennzeichnet, dass ein
Oberflächenbereich definierten Druck- und Temperaturbedingungen ausgesetzt wird, wobei zumindest ein Teil des Bereiches gleichzeitig durch ein Mikroskop oder ein anderes abbildendes optisches System kontrollierbar ist.

Claims

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck pneumatisch durch ein unter Druck stehendes Gas erzeugt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck hydraulisch aufgebaut wird.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Druckmedium gewählt wird, welches selbst in Wechselwirkung mit auf dem Oberflächenbereich befindlichen Stoffen tritt.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck mechanisch erzeugt wird.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckverlauf hinsichtlich der Druckwerte, Druckgradienten und Einwirkungszeiträume durch ein EDV- gestütztes Programm gesteuert und/oder geregelt wird.

7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturbedingungen durch ein erwärmtes oder gekühltes, gasförmiges oder flüssiges Hilfsmedium eingestellt werden.

8. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturbedingungen mittels auf den Oberflächenbereich gerichteter Wärmestrahlung eingestellt werden.

9. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Verlauf der Temperaturbedingungen EDV-gestützt gesteuert und/oder geregelt wird.

10. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass dem Oberflächenbereich zusätzlich Hilfsstoffe wie Löse-, Klebe-, Färbe-, Imprägniermittel oder sonstige Wirkstoffe zugeführt werden.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfsstoffe auf einer beweglichen Hilfsfolie zugeführt werden.

12. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Objektiv eines Mikroskops (4) oder eines anderen abbildenden optischen Systems und dem zu behandelnden Oberflächenbereich eine zumindest in Richtung des Strahlenganges transparente Druckkammer (5) angeordnet ist, deren dem Oberflächenbereich zugewandter, die Frontwand umfassender Teil zur Druckübertragung beweglich ausgeführt ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass nur die Frontwand selbst beweglich als flexible, druckbeständige Kunststoffolie (12) ausgebildet ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der die Frontwand umfassende bewegliche Teil (15) eine druckdichte Führung in der Druckkammer (5) aufweist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der die Frontwand <Desc/Clms Page number 7> umfassende bewegliche Teil (15) über einen Faltenbalg (18) druckdicht mit der Druckkammer (5) verbunden ist.

16. Vorrichtung nach den Ansprüchen 14 und 15, dadurch gekennzeichnet, dass als Frontwand eine flexible, druckbeständige Kunststoff-Folie eingebaut ist.

17. Vorrichtung nach den Ansprüchen 13 und 16, dadurch gekennzeichnet, dass als Frontwand eine Kunststoff-Folie mit feinen Öffnungen, wie eine Membranfolie, vorgesehen ist.

18. Vorrichtung nach den Ansprüchen 13 und 16, dadurch gekennzeichnet, dass eine zur Aufnahme von geringen Lösemittel-, Hilfsstoff- oder Wirkstoffmengen fähige, gegebenenfalls quellbare, imprägnierbare oder beschichtbare, Folie vorgesehen ist.

19. Vorrichtung nach den Ansprüchen 13,16, 17 und 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Frontwand aus zwei in geringem Abstand voneinander angeordneten, gleich- oder verschiedenartigen Folien (19a, 19b) gebildet wird und dass in den Hohlraum (20) zwischen diesen beiden Folien zumindest eine Bohrung mit Anschlussstutzen (22a; 22b) für Hilfsmedien führt.

20. Vorrichtung nach den Ansprüchen 14 und 15, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Frontwand als ebene oder geformte Platte (16) ausgebildet ist.

21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Oberflächenbereich zugewandte Seite der als Frontwand dienenden Platte (16) aus elastischem Material besteht.

22. Vorrichtung nach den Ansprüchen 20 und 21, dadurch gekennzeichnet, dass die als Frontwand dienende Platte (16) seitlich zumindest eine Bohrung mit Anschlussstutzen aufweist, die durch die Platte zu einem Auslass an der dem Oberflächenbereich zugewandten Seite der Platte (16) führt.

23. Vorrichtung nach den Ansprüchen 12 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass an der Druck- kammer (5) wenigstens ein Anschlussstutzen (10) zur Zu- und Ableitung von Druckmedien vorgesehen ist.

24. Vorrichtung nach den Ansprüchen 12 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Druckkammer (5) und/oder der Zu- (7) und Ableitungen Drucksensoren (13) angeordnet sind.

25. Vorrichtung nach den Ansprüchen 12 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Druckkammer (5) Temperatursensoren angeordnet sind.

26. Vorrichtung nach den Ansprüchen 12 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass im Innern der Druckkammer (5) Heizleiter (23; 24) vorgesehen sind.

27. Vorrichtung nach den Ansprüchen 12 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass in der dem Mikroskop (4) oder dem anderen abbildenden System zugewandten Wand der Druckkammer das Objektiv des Mikroskops oder die Frontlinse des anderen abbildenden optischen Systems druckfest eingebaut ist.

28. Vorrichtung nach den Ansprüchen 12 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass in der dem Objektiv des Mikroskops (4) oder der Frontlinse des anderen abbildenden optischen Systems zugewandten Wand der Druckkammer (6a) eine zusätzliche optische Linse (Vorsatzlinse) (6b) druckfest eingebaut ist.

29. Vorrichtung nach den Ansprüchen 12 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass an der Aussenseite der Druckkammer (5) über einem transparenten Bereich der Seitenwand eine Beleuchtungseinrichtung verschiebbar angeordnet ist.

30. Vorrichtung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ringleuchte (14) als Beleuchtungseinrichtung vorgesehen ist.

31. Vorrichtung nach den Ansprüchen 12 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der Druckkammer (5) eine Beleuchtungseinrichtung angeordnet ist.

32. Vorrichtung nach den Ansprüchen 12 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckkammer mit dem Objektiv des Mikroskops (4) oder der Frontlinse des anderen abbildenden optischen Systems starr, aber lösbar verbunden ist.

33. Vorrichtung nach den Ansprüchen 12 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Frontwand (12; 16) der Druckkammer (5) und dem zu behandelnden Oberflächenbereich Hilfsfolien (3b; 26 ; 30b) mit Hilfsstoffen zur Oberflächenbehandlung, wie Lösemitteln, Klebemitteln oder anderen Wirkstoffen, vorgesehen sind. <Desc/Clms Page number 8>

34. Vorrichtung nach den Ansprüchen 12 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass das Mikroskop (4) oder das andere abbildende optische System mit einer für die Bildspeicherung geeigneten Vorrichtung, wie einer Photo-, Film- oder Videokamera, verbunden ist.

35. Vorrichtung nach den Ansprüchen 12 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass die Druck- kammer (5) oder eine mit dieser verbundene Komponente der Vorrichtung, wie das Mikroskop oder ein anderes abbildendes optisches System, auf einem Stativ, einem x/y-Tisch oder auf einem nach allen Raumrichtungen beweglichen Schwenkarm befestigt ist.

36. Vorrichtung nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionierung der Druckkammer (5) mit dem Mikroskop (4) oder dem anderen abbildenden System auf dem Stativ, auf dem x/y-Tisch oder auf dem Schwenkarm motorisch durch eine EDV-gestützte Steuerung und/oder Regelung erfolgt.

37. Vorrichtung nach den Ansprüchen 12 bis 36, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangssignale des abbildenden optischen Systems für die EDV-gestützte Positionierung der Druckkammer (5) und/oder für die Behandlung der Oberfläche durch Druck, Wärme und/oder Stoffübergang verwendet werden.