EP2879847A1 - Verfahren und vorrichtung zum beschichten von werkstücken - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum beschichten von werkstücken

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EP2879847A1
EP2879847A1 EP13741699.6A EP13741699A EP2879847A1 EP 2879847 A1 EP2879847 A1 EP 2879847A1 EP 13741699 A EP13741699 A EP 13741699A EP 2879847 A1 EP2879847 A1 EP 2879847A1
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EP
European Patent Office
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functional layer
outlet opening
source
gas
coating material
Prior art date
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EP13741699.6A
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English (en)
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EP2879847B1 (de
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Johannes Schmid
Ralf Garnjost
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Homag GmbH
Homag Kantentechnik GmbH
Original Assignee
Homag Holzbearbeitungssysteme GmbH
Brandt Kantentechnik GmbH
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Publication date
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Publication of EP2879847A1 publication Critical patent/EP2879847A1/de
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    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D3/00—Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials
    • B05D3/04—Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials by exposure to gases
    • B05D3/0466—Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials by exposure to gases the gas being a non-reacting gas
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B05D3/10—Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials by other chemical means
    • B05D3/104—Pretreatment of other substrates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27D—WORKING VENEER OR PLYWOOD
    • B27D5/00—Other working of veneer or plywood specially adapted to veneer or plywood
    • B27D5/003—Other working of veneer or plywood specially adapted to veneer or plywood securing a veneer strip to a panel edge

Definitions

  • the invention relates to a method with a Vorricht-ung for coating workpieces, preferably at least
  • EP 1 800 813 discloses a method and a device for Coating of components using a laser. Alternatively, however, there are other technologies
  • Adhesive compound itself have progressed, because often instead of a pure hot melt adhesive (often based on hot melt adhesive) functional layer is used, which is very precisely dyed in the same color as the coating material and therefore barely visible in the joined state. This gives the viewer the impression that it is a "seamless" connection.
  • the invention is based on the idea, with a
  • the functional layer is at least partially activated by gassing with a heated gas, wherein the heated gas via at least one outlet opening to the
  • Functional layer is discharged and in the region of at least one outlet opening an overpressure, preferably with a pressure of at least 1.5 bar, more preferably having a pressure of at least 3 bar.
  • the method according to the invention therefore makes it possible for the first time by means of hot air Functional layers of the latest generation, like them
  • the gas in the region of the at least one outlet opening a
  • the at least one outlet opening is at a distance of at most 10 mm, preferably at most 4 mm,
  • Outlet opening builds up a dynamic pressure, which allows an increased energy input into the functional layer. As a result, a significant contribution is made to achieving the above-mentioned advantages.
  • a plurality of outlet openings are provided, wherein the gas in the region of at least two outlet openings has a mutually different temperature, preferably in the direction of a relative movement between
  • Preheating the functional layer can be achieved before it is then completely melted in the region of a second outlet opening. As a result, impairments of the functional layer or possibly also of the
  • Coating material or the workpiece can be avoided, and it can advantageously an optimal adhesion of the
  • the functional layer can in the context of the invention
  • the functional layer is substantially free of absorbers for laser light or other radiation sources. This refinement is based on the knowledge that the functional layers tailored for example for lasers are complicated and expensive to manufacture, since special ones are required
  • Absorbers for laser light must be buffered so that the functional layer can be activated at all by means of a laser (or other comparable radiation source). Such additional measures can be advantageously dispensed with within the scope of the invention since activation of the
  • the gas supplied to the coating material is at least partially recuperated and at least indirectly, in particular via a heat exchanger, for heating the supplied
  • recuperation of the gas helps to prevent excessive heating of the processing environment, which could have a detrimental effect on the coating process.
  • Outlet means are provided for forming a turbulent flow at the outlet of the heated compressed gas.
  • At least one outlet opening is formed as a nozzle with variable cross-section.
  • a nozzle is a particularly simple and yet effective means of forming a turbulent flow.
  • Heat exchanger section can be supplied with compressed gas from a compressed gas source, that is, for a heat exchanger operation is suitable under pressure.
  • the compressed gas at the preferred temperature of 450 ° C or even 600 ° C receives a high energy density due to pressure and temperature, which allows the
  • the compressed gas is advantageous to a
  • Process can be mixed.
  • the device according to the invention can also be fed by an external compressed gas supply, according to a development of the invention, it is provided that the
  • Compressed gas source of the device comprises a compressed gas generating unit.
  • compressed gas production and heating can be coordinated particularly advantageously with one another, and autonomous operation of the device according to the invention is made possible.
  • Thermal conductivity and / or low heat storage capacity is provided. This contributes to the fact that no heat-related impairment of the coating material, the functional layer or the workpiece occurs as a result of excessive ambient temperature, resulting in a total of
  • the supply device for supplying the coating material is at least partially thermally insulated.
  • the device has a discharge device which is adapted to at least partially remove the gas supplied to the coating material and preferably also to recuperate, for example via a heat exchanger for
  • the heat exchanger section can be designed in the context of the present invention in various ways. According to one embodiment of the invention, however, it is provided that the heat exchanger section at least one provided with cavities, in particular porous and / or
  • Heat exchanger element at least partially from a
  • Material is selected, which is selected from stainless
  • Sintered metal, porous ceramics, metal foam, especially aluminum foam, and combinations thereof are used as a raw material. These materials not only allow a very good heat transfer between the heat source and air to be heated, but also have a high durability and can be processed well.
  • the heating source has heating elements which are selected from heating cartridges, ceramic heating elements, high current heaters, lasers, infrared source, ultrasound source, magnetic field source, microwave source, plasma source and fumigation source. These different heat sources or combinations thereof may, depending on the respective requirements and
  • Ambient conditions are advantageously selected in order to achieve the desired heat output with optimum economy and environmental friendliness.
  • the device according to an embodiment of the invention may comprise a second compressed gas source, the
  • the heat exchanger section is able to heat the compressed gas to a significantly higher temperature than that required at the outlet opening.
  • a further compressed gas by admixing a further compressed gas, a higher volume flow and / or a higher pressure in the at the
  • Hot compressed gas can be achieved, so that in turn results in an increased energy input into the functional layer to be activated.
  • Fig. 1 shows schematically a plan view of an embodiment of the device according to the invention
  • Fig. 2 shows schematically a detail of Fig. 1;
  • FIG. 3 shows schematically a further detail from FIG. 1.
  • FIG. 1 A device 10 for coating workpieces 2 according to a preferred embodiment of the present invention is shown schematically in FIG. 1 in a plan view.
  • the device 10 according to the invention can be used for coating a wide variety of workpieces, it is preferably used for coating workpieces which
  • Plastic or the like exist, as in the field of furniture, kitchen and component industry spread to Use come. It can be any surface such as
  • Narrow or wide surfaces are coated.
  • the coating material 4 can likewise be a very wide variety of materials, wherein preferably a coating material provided with a functional layer 4 'is used.
  • the functional layer 4 ' can also be an integral part of the coating material 4, for example in the sense of a co-extruded or even
  • Functional layer 4 is already provided on the surface to be coated of the workpiece and / or is also supplied separately in the area between the coating material 4 and the surface of the workpiece 2 to be coated.
  • Embodiment by energy input (such as
  • Coating material can be joined to the workpiece.
  • the composite effect may also be entirely or partially on others
  • the functional layer in the present embodiment may include means for increasing the
  • the functional layer 4 ' is substantially free of absorbers for laser light or other radiation sources.
  • the device 10 comprises a pressing device 14 for pressing the coating material 4 against a surface of the workpiece 2, for example in the form of one or more pressure roller (s).
  • the feeder 12 for feeding the coating material 4 is in the present
  • Embodiment at least partially thermally insulated.
  • the apparatus 10 further comprises a conveyor 16 for inducing a
  • Passage conveyor for example in the form of a
  • Stationary machine can be designed, in which the
  • Coating process of relevant components is used. Also, Coating process of relevant components is used. Also, Coating process of relevant components is used. Also, Coating process of relevant components is used. Also, Coating process of relevant components is used. Also, Coating process of relevant components is used. Also, Coating process of relevant components is used. Also, Coating process of relevant components is used. Also, Coating process of relevant components is used. Also, Coating process of relevant components is used. Also, Coating process of relevant components is used. Also,
  • Activation unit 20 ' is provided, which in the present embodiment, a plurality of outlet openings 20 for supplying a heated pressurized gas (or gas mixture such as air) 6 to the respective functional layer 4'.
  • a heated pressurized gas or gas mixture such as air
  • Coating material 4 or the workpiece 2 are the same
  • Outlet openings 20 according to the functional layer 4 'directed.
  • the outlet openings 20 have a distance of at most 10 mm, preferably at most 4 mm,
  • Activation unit 20 ' in several directions corresponding outlet openings 20, wherein the respective outlet openings can be switched on and off as needed.
  • the outlet openings 20 of the activation unit 20 ' are in communication with a compressed gas source 22.
  • the compressed gas source 22 is heated pressurized gas 6 to the respective
  • Outlet openings 20 ready that it has an overpressure in the region of at least one outlet opening 20.
  • advantageous values for the overpressure applied in the region of at least one (preferably all) outlet opening (s) 20 are at least 1.5 bar, more preferably at least 3 bar.
  • a possible embodiment of the activation unit 20 ' is shown schematically in FIG. 2 in a side view. 2 shows that side surface of the activation unit 20 'which faces the functional layer 4' to be activated.
  • the activation unit 20 'in the present embodiment has several
  • Outlet openings 20, wherein the gas in the region of at least two outlet openings 20 may have a mutually different temperature.
  • the temperature of the exiting compressed gas in the direction of a relative movement between outlet openings 20 and functional layer 4 'to be activated ie. in the present case in the direction of passage (from left to right in Fig. 2) increases.
  • at least individual nozzles can have means for adaptation to the geometry of the functional layer to be activated.
  • Nozzle geometries are used, such as round, polygonal, elliptical, etc.
  • 20 may be provided in the region of one or more outlet openings means for forming a turbulent flow at the outlet of the heated pressurized gas 6.
  • this can be achieved, for example, in that the respective outlet opening 20 is designed as a nozzle with a cross-section which changes at least in sections in the flow direction.
  • Region of the outlet opening (s) 20 may be provided a material with low thermal conductivity and / or low heat storage capacity.
  • FIG. 22 A preferred, exemplary embodiment of the compressed gas source 22 is shown schematically in FIG.
  • the compressed gas source 22 has a in the present embodiment
  • Heat exchanger section 24 which is set up,
  • the overall system is tuned such that the gas in the region of the at least one outlet opening 20 has a temperature of at least 300 ° C., preferably at least 350 ° C.
  • the heat exchanger section 24 for example, at least one provided with cavities, in particular porous and / or Hauptwerks-porous and / or provided with through holes heat exchanger element which is in communication with the heat source shown in Fig. 3.
  • Heat exchanger element may in the present embodiment, at least in sections consist of a material which is selected from sintered stainless material, porous
  • Ceramics metal foam, in particular aluminum foam, and combinations thereof.
  • the heating source 28 has, in the present embodiment not shown in detail on heating elements, which may for example be selected from Schupatronen, Keramiksammlungianon, Hochstromheizern, laser, infrared source, ultrasonic source, magnetic field source, microwave source, plasma source and
  • a compressed gas generating unit 26 for example in the form of a compressor. This can suck a gas to be compressed from the environment or from a gas supply and pass it on to the heat exchanger section 24.
  • the heat exchanger section 24 can also be fed by an external, possibly central compressed gas source, as shown in FIG.
  • Apparatus 10 further comprises a second compressed gas source arranged upstream of the at least one
  • Outlet opening (far right in Fig. 3) to supply compressed gas to increase the pressure of the emerging at the at least one outlet opening gas.
  • Device 10 further comprises a discharge device 32, such as a catcher. In this way, the gas supplied to the functional layer is allowed
  • Function layer 4 1 supplied gas collected
  • the operation of the device 10 according to the invention takes place, for example, as follows.
  • To be coated workpiece 2 is by means of the conveyor 16 in a
  • Outlets 20 exiting heated pressurized gas 6 is activated, and immediately before the
  • Coating material is pressed by means of the pressure device 14 to the surface to be coated of the workpiece 2.
  • the coating material 4 is activated by means of Functional layer 4 'joined to the workpiece 2.

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Abstract

Verfahren zum Beschichten von Werkstücken (2), die bevorzugt zumindest abschnittsweise aus Holz, Holzwerkstoffen, Kunststoff oder dergleichen bestehen, mit einem Beschichtungsmaterial (4), wobei das Verfahren die Schritte aufweist: Bereitstellen einer durch Energieeintrag haftend machbaren Funktionsschicht (4'), Zuführen eines Beschichtungsmaterials (4) zu einem zu beschichtenden Werkstück (2), zumindest teilweises Aktivieren der Funktionsschicht (4') durch Begasen der Funktionsschicht (4') mit einem erwärmten Gas (6), wobei das erwärmte Gas (6) über mindestens eine Austrittsöffnung (20) an die Funktionsschicht (4') abgegeben wird und im Bereich der mindestens einen Austrittsöffnung (20) einen Überdruck, bevorzugt von mindestens 1,5 bar, besonders bevorzugt mindestens 3 bar aufweist, und Fügen des Beschichtungsmaterials (4) an das Werkstück (2) mittels der aktivierten Funktionsschicht (4').

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Beschichten von Werkstücken
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Verfahren mit einer Vorricht-ung zum Beschichten von Werkstücken, die bevorzugt zumindest
abschnittsweise aus Holz, Holzwerkstoffen, Kunststoff oder dergleichen bestehen, mit einem Beschichtungsmaterial unter Einsatz von heißem Gas.
Stand der Technik
Verfahren und Vorrichtungen der eingangs genannten Art kommen im Stand der Technik verbreitet zum Einsatz, insbesondere im Bereich der Möbel- und Bauelementeindustrie. Lange Zeit war es üblich, mit einem Kleber vorbeschichtetes
Beschichtungsmaterial, wie beispielsweise Kanten, zu einem Werkstück zuzuführen, den Kleber aufzuschmelzen und das
Beschichtungsmaterial mit dem Werkstück zu verkleben. Zum
Aufschmelzen des Klebers kamen unterschiedlichste Mittel zum Einsatz, wie beispielsweise Heizelemente jeglicher Art,
Heißluft oder dergleichen.
Allerdings hat sich gezeigt, dass diese traditionellen
Verfahren nur begrenzte Fertigungsgeschwindigkeiten zulassen. Darüber hinaus sind die Anforderungen an die Qualität und das optische Erscheinungsbild der Fugen zwischen
Beschichtungsmaterial und Werkstück immer weiter gewachsen, sodass die traditionellen Verfahren den Anforderungen oftmals nicht mehr genügen.
Vor diesem Hintergrund wurden in den letzten Jahren
unterschiedlichste, neuartige Energiequellen erforscht und zur Marktreife gebracht, um den Kleber zwischen Werkstück und
Beschichtungsmaterial zu aktivieren. So offenbart beispielsweise die EP 1 800 813 ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Beschichtung von Bauteilen unter Einsatz eines Lasers. Alternativ haben sich jedoch auch andere Technologien
entwickelt, wie beispielsweise der Einsatz von Plasma oder Ultraschall zur Aktivierung des Klebers (vgl. beispielsweise WO 2010/009805) . Hinzu kommt, dass sich auch bei der
Klebeverbindung selbst Fortschritte ergeben haben, denn häufig kommt anstelle eines reinen Schmelzklebers eine (häufig auch auf Schmelzkleber basierende) FunktionsSchicht zum Einsatz, die sehr präzise in derselben Farbe wie das Beschichtungsmaterial eingefärbt und daher im gefügten Zustand kaum sichtbar ist . Dies lässt beim Betrachter den Eindruck entstehen, es handle sich um eine „fugenlose" Verbindung.
Diese neueren Technologien eignen sich auch für hohe
Produktionsgeschwindigkeiten. Allerdings erfordern die neueren Technologien eine relativ aufwendige Konstruktion und
vergleichsweise hohe Investitionskosten, insbesondere für die Energiequellen zum Aktivieren der Funktionsschicht. Darüber hinaus ist je nach Energiequelle meist eine maßgeschneiderte Funktionsschicht erforderlich, was ebenfalls zusätzlichen
Aufwand und zusätzliche mit sich bringt .
Darstellung der Erfindung
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art
bereitzustellen, die bei einfacher Konstruktion und geringen Investitionskosten eine hochwertige Fügeverbindung zwischen einem Beschichtungsmaterial und einem Werkstück ermöglichen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren nach Anspruch 1 und eine Vorrichtung nach Anspruch 9 gelöst.
Besonders bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, mit einer
vergleichsweise einfachen Energiequelle zum Aktivieren einer haftend machbaren Funktionsschicht zu arbeiten und diese derart effektiv einzusetzen, dass auch die heutigen Anforderungen an eine hochwertige Fügeverbindung und einen wirtschaftlichen Produktionsvorgang erfüllt werden.
Zu diesen Zweck ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
vorgesehen, dass die Funktionsschicht durch Begasen mit einem erwärmten Gas zumindest teilweise aktiviert wird, wobei das erwärmte Gas über mindestens eine Austrittsöffnung an die
FunktionsSchicht abgegeben wird und im Bereich der mindestens einen Austrittsöffnung einen Überdruck, bevorzugt mit einem Druck von mindestens 1,5 bar, besonders bevorzugt mit einem Druck von mindestens 3 bar aufweist .
Durch den Einsatz von heißem Druckgas als Aktivierungsmittel für die Funktionsschicht kann im Rahmen der Erfindung mit einer relativ einfachen und mit geringen Investitionskosten verbundenen Energiequelle gearbeitet werden. Gleichzeitig eignet sich diese Energiequelle jedoch zum Aktivieren
vielfältigster Funktionsschichten, insbesondere auch der sogenannten Nullfugen-Funktionsschichten, die ansonsten den Einsatz einer aufwendigeren Energiequelle wie beispielsweise eines Lasers oder einer Plasmaquelle erfordern. Dabei
ermöglicht das Abgeben des heißen Gases an die
Funktionsschicht mit einem Überdruck, dass ein hoher
Energieeintrag in die jeweilige Funktionsschicht erzielt werden kann. Diese Tatsache ermöglicht nicht nur, dass mit vergleichsweise hohen Produktionsgeschwindigkeiten gearbeitet werden kann, sondern stellt einen Schlüsselfaktor dafür dar, überhaupt spezielle Funktionsschichten mittels Heißluft
aktivieren zu können.
Denn häufig weisen die zum Einsatz kommenden
Funktionsschichten eine sehr kurze „offene Zeit" auf, sodass eine Aktivierung der Funktionsschichten nur innerhalb eines sehr kurzen Zeitfensters vor dem Fügevorgang möglich ist. Innerhalb dieses kurzen Zeitfensters ist eine Aktivierung der
Funktionsschicht nur dadurch möglich, dass erfindungsgemäß - dank des Überdrucks - ein erhöhter Energieeintrag in die
Funktionsschicht stattfindet. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es daher erstmals, mittels Heißluft auch Funktionsschichten der neusten Generation, wie sie
beispielsweise für die Nullfugen-Technik zum Einsatz kommen, zu verarbeiten.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Gas im Bereich der mindestens einen Austrittsöffnung eine
Temperatur von mindestens 300°C, bevorzugt mindestens 350°C aufweist. In diesem Temperaturbereich ergibt sich ein
ausreichend hoher Energieeintrag, ohne dass eine Beschädigung der zu aktivierenden Funktionsschicht zur befürchten ist. Somit lassen sich die oben erläuterten Vorteile der Erfindung
besonders ausgeprägt und effizient erzielen.
Darüber hinaus ist gemäß einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass die mindestens eine Austrittsöffnung einen Abstand von höchstens 10 mm, bevorzugt höchstens 4 mm,
insbesondere 2 mm von der Funktionsschicht besitzt. Durch diesen vergleichsweise geringen Abstand wird nicht nur sichergestellt, dass keine unerwünschte Abkühlung der austretenden Heißluft entsteht. Vielmehr trägt der
vergleichsweise geringe Abstand zwischen Funktionsschicht und Austrittsöffnung dazu bei, dass sich im Bereich der
Austrittsöffnung ein Staudruck aufbaut, der einen erhöhten Energieeintrag in die Funktionsschicht ermöglicht. Im Ergebnis wird somit ein wesentlicher Beitrag zur Erreichung der oben genannten Vorteile leistet.
Darüber hinaus ist gemäß einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass mehrere Austrittsöffnungen vorgesehen sind, wobei das Gas im Bereich mindestens zweier Austrittsöffnungen eine voneinander unterschiedliche Temperatur aufweist, die bevorzugt in Richtung einer Relativbewegung zwischen
Austrittöffnungen und zu aktivierender Funktionsschicht
ansteigt. Durch das Vorsehen mehrerer Austrittsöffnungen kann nicht nur eine Erhöhung des Energieeintrages erreicht werden, sondern der Energieeintrag lässt sich auch besonders
vorteilhaft an die jeweiligen Randbedingungen des Fügeprozesses anpassen. Dies gilt insbesondere, wenn das Gas im Bereich mindestens zweier Austrittsöffnungen eine voneinander unterschiedliche Temperatur aufweist. Denn auf diese Weise kann beispielsweise mittels einer ersten Austrittsöffnung eine
Vorwärmung der FunktionsSchicht erreicht werden, bevor diese dann im Bereich einer zweiten Austrittsöffnung vollständig aufgeschmolzen wird. Hierdurch können Beeinträchtigungen der Funktionsschicht oder gegebenenfalls auch des
Beschichtungsmaterials oder des Werkstücks vermieden werden, und es kann vorteilhaft ein optimales Haftvermögen der
Funktionsschicht erreicht werden.
Die Funktionsschicht kann im Rahmen der Erfindung auf
unterschiedlichste Art und Weise ausgestaltet sein und
prinzipiell auch als einfache Schmelzklebeschicht oder
dergleichen gebildet sein. Im Hinblick auf die Aktivierung mit Heißluft ist gemäß einer Weiterbildung der Erfindung jedoch vorgesehen, dass die Funktionsschicht Mittel zur
Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit wie insbesondere
niederschmelzende Polyolefine und/oder Metallpartikel
aufweist. Hierdurch wird ermöglicht, dass die mittels Heißluft eingebrachte Wärmeenergie auch ausreichend schnell und tief in die Funktionsschicht eindringt, sodass sich eine vollständige Aktivierung der Funktionsschicht mit entsprechend optimiertem Haftverbünd ergibt .
Darüber hinaus ist gemäß einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass die Funktionsschicht im Wesentlichen frei von Absorbern für Laserlicht oder andere Strahlungsquellen ist. Dieser Weiterbildung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die beispielsweise für Laser maßgeschneiderten Funktionsschichten aufwendig und teuer in der Herstellung sind, da spezielle
Absorber für Laserlicht eingepuffert werden müssen, damit die Funktionsschicht überhaupt mittels eines Lasers (oder einer anderen vergleichbaren Strahlungsquelle) aktiviert werden kann. Auf derartige Zusatzmaßnahmen kann im Rahmen der Erfindung vorteilhaft verzichtet werden, da eine Aktivierung der
Funktionsschicht mittels Hochdruckgas keine derartigen Absorber erfordert. Im Ergebnis führt dies dazu, dass mit
Funktionsschichten gearbeitet werden kann, die deutlich
einfacher und kostengünstiger hergestellt werden können. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist ferner vorgesehen, dass das zu dem Beschichtungsmaterial zugeführte Gas zumindest teilweise rekuperiert und zumindest mittelbar, insbesondere über einen Wärmetauscher, zur Erwärmung des zugeführten
Gasstromes genutzt wird. Auf diese Weise lassen sich die
Wirtschaftlichkeit und die Umweltfreundlichkeit des
erfindungsgemäßen Verfahrens deutlich steigern. Darüber hinaus trägt die Rekuperation des Gases dazu bei, eine übermäßige Erwärmung der Bearbeitungsumgebung zu vermeiden, die einen nachteiligen Einfluss auf den Beschichtungsvorgang besitzen könnte .
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des
erfindungsgemäßen Verfahrens ist in Patentanspruch 9
definiert und ermöglicht, die oben diskutierten,
erfindungsgemäßen Vorteile zu erreichen.
Gemäß einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass im Bereich der mindestens einen
Austrittsöffnung Mittel zur Bildung einer turbulenten Strömung beim Austritt des erwärmten Druckgases vorgesehen sind.
Hierdurch lässt sich der Energieeintrag in die zu aktivierende Funktionsschicht mit geringem Aufwand weiter erhöhen, sodass die oben genannten Vorteile noch ausgeprägter sind. Dabei ist es besonders bevorzugt, dass mindestens eine Austrittsöffnung als Düse mit veränderlichem Querschnitt ausgebildet ist. Eine derartige Düse stellt ein besonders einfaches und dennoch wirksames Mittel zur Bildung einer turbulenten Strömung dar.
Gemäß einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist ferner vorgesehen, dass die Druckgasquelle einen
Wärmetauscherabschnitt aufweist, der eingerichtet ist,
zugeführtes Druckgas auf eine Temperatur von mindestens 450°C, bevorzugt mindestens 600°C zu erwärmen. Zunächst trägt das Vorsehen eines eigenen Wärmetauscherabschnitts dazu bei, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung autark arbeiten kann, wobei es eine erfindungsgemäße Besonderheit ist, dass die
Wärmetauscherabschnitt mit Druckgas von einer Druckgasquelle versorgt werden kann, das heißt für einen Wärmetauscherbetrieb unter Druck geeignet ist.
Insgesamt erhält das Druckgas bei der bevorzugten Temperatur von 450°C beziehungsweise sogar 600°C eine hohe Energiedichte in Folge Druck und Temperatur, die es ermöglicht, den
gewünschten hohen Energieeintrag in die FunktionsSchicht zu leisten. Dabei wird das Druckgas vorteilhaft auf eine
vergleichsweise hohe Temperatur geheizt, sodass spätere
Wärmeverluste auf dem Weg hin zur Austrittöffnung unschädlich sind und gegebenenfalls sogar noch kaltes Druckgas in den
Prozess zugemischt werden kann.
Obgleich die erfindungsgemäße Vorrichtung auch von einer externen Druckgasversorgung gespeist werden kann, ist gemäß einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass die
Druckgasquelle der Vorrichtung eine Druckgaserzeugungseinheit aufweist. Hierdurch lassen sich Druckgaserzeugung und - erwärmung besonders vorteilhaft aufeinander abstimmen, und es wird ein autarker Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung ermöglicht .
Um eine übermäßige Aufheizung der Arbeitsumgebung zu vermeiden, ist gemäß einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass im Bereich der Austrittsöffnung ein Material mit geringer
Wärmeleitfähigkeit und/oder geringer Wärmespeicherkapazität vorgesehen ist. Hierdurch wird dazu beigetragen, dass keine wärmebedingte Beeinträchtigung des Beschichtungsmaterials, der Funktionsschicht oder des Werkstücks in Folge einer übermäßigen Umgebungstemperatur auftritt, was insgesamt zu einem
zuverlässigen Beschichtungsvorgang und einem hochwertigen
Beschichtungsergebnis beiträgt. Aus denselben Gründen ist gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ebenfalls vorgesehen, dass die Zuführeinrichtung zum Zuführen des Beschichtungsmaterials zumindest abschnittsweise thermisch isoliert ist.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist ferner vorgesehen, dass die Vorrichtung eine Abführeinrichtung aufweist, die eingerichtet ist, das zum dem Beschichtungsmaterial zugeführte Gas zumindest teilweise abzuführen und bevorzugt auch zu rekuperieren, beispielsweise über eine Wärmetauscher zur
Erwärmung des zugeführten Gasstromes. Hierdurch lassen sich die bereits vorstehend im Zusammenhang mit der Rekuperation des Gases diskutierten Vorteile erzielen.
Der Wärmetauscherabschnitt kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung auf unterschiedlichste Art und Weise ausgestaltet sein. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist jedoch vorgesehen, dass der Wärmetauscherabschnitt mindestens ein mit Hohlräumen versehenes, insbesondere poröses und/oder
haufwerksporiges und/oder mit Durchgangsöffnungen versehenes Wärmetauscherelement aufweist, da es mit einer Heizquelle in Verbindung steht. Hierdurch ergibt sich eine besonders
effiziente und somit wirtschaftliche und umweltfreundliche Erzeugung der heißen Druckluft bei einfacher Konstruktion.
Dabei ist besonders bevorzugt, dass mindestens ein
Wärmetauscherelement zumindest abschnittsweise aus einem
Material besteht, das ausgewählt ist aus rostfreiem
Sintermetall, porösen Keramiken, Metallschaum, insbesondere Aluminiumschaum, und Kombinationen hiervon. Diese Materialen ermöglichen nicht nur einen sehr guten Wärmeübergang zwischen Heizquelle und zu erwärmende Luft, sondern besitzen auch eine hohe Dauerhaftigkeit und lassen sich gut verarbeiten.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist ferner vorgesehen, dass die Heizquelle Heizelemente aufweist, die ausgewählt sind aus Heizpatronen, Keramikheizelementen, Hochstromheizern, Laser, Infrarotquelle, Ultraschallquelle, Magnetfeldquelle, Mikrowellenquelle, Plasmaquelle und Begasungsquelle. Diese unterschiedlichen Heizquellen beziehungsweise Kombinationen hiervon können je nach den jeweiligen Anforderungen und
Umgebungsbedingungen vorteilhaft ausgewählt werden, um bei optimaler Wirtschaftlichkeit und Umweltfreundlichkeit die gewünschte Wärmeleistung zu erzielen.
Weiterhin kann die Vorrichtung gemäß einer Weiterbildung der Erfindung eine zweite Druckgasquelle aufweisen, die
eingerichtet ist, stromaufwärts der mindestens einen Austrittsöffnung Druckgas einzuspeisen, um den Druck des an der mindestens einen Austrittsöffnung austretenden Gases zu
erhöhen. Diese Ausgestaltung ist insbesondere dann
vorteilhaft, wenn der Wärmetauscherabschnitt in der Lage ist, das Druckgas auf eine deutlich höhere Temperatur zu erwärmen, als die an der Austrittsöffnung benötigt wird. In diesem Falle kann durch das Zumischen eines weiteren Druckgases ein höherer Volumenstrom und/oder ein höherer Druck in dem an der
Austrittsöffnung austretenden, heißen Druckgas erzielt werden, sodass sich wiederum ein erhöhter Energieeintrag in die zu aktivierende Funktionsschicht ergibt .
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Fig. 1 zeigt schematisch eine Draufsicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
Fig. 2 zeigt schematisch ein Detail aus Fig. 1;
Fig. 3 zeigt schematisch ein weiteres Detail aus Fig. 1.
Ausführliche Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend ausführlich unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
Eine Vorrichtung 10 zum Beschichten von Werkstücken 2 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 1 schematisch in einer Draufsicht dargestellt.
Obgleich die erfindungsgemäße Vorrichtung 10 zum Beschichten unterschiedlichster Werkstücke eingesetzt werden kann, dient sie vorzugsweise zum Beschichten von Werkstücken, die
zumindest abschnittsweise aus Holz, Holzwerkstoffen,
Kunststoff oder dergleichen bestehen, wie sie im Bereich der Möbel-, Küchen- und Bauelementeindustrie verbreitet zum Einsatz kommen. Dabei können beliebige Oberflächen wie
Schmal- oder Breitflächen beschichtet werden.
Bei dem Beschichtungsmaterial 4 kann es sich ebenfalls um unterschiedlichste Materialien handeln, wobei vorzugsweise ein mit einer Funktionsschicht 4 ' versehenes Beschichtungsmaterial zum Einsatz kommt . Dabei kann die FunktionsSchicht 4 ' auch integraler Bestandteil des Beschichtungsmaterials 4 sein, beispielsweise im Sinne eines koxtrudierten oder sogar
vollständig monolytischen Beschichtungsmaterials. Alternativ oder zusätzlich ist es ebenso möglich, dass die
Funktionsschicht 4 bereits auf der zu beschichtenden Oberfläche des Werkstücks vorgesehen ist und/oder auch separat in den Bereich zwischen Beschichtungsmaterial 4 und zu beschichtender Oberfläche des Werkstücks 2 zugeführt wird.
Die Funktionsschicht 4 ' entfaltet in der vorliegenden
Ausführungsform durch Energieeintrag (wie beispielsweise
Erwärmung) haftende Eigenschaften, so dass das
Beschichtungsmaterial an das Werkstück gefügt werden kann. Die Verbundwirkung kann auch ganz oder teilweise auf anderen
Mechanismen beruhen. Ferner kann die Funktionsschicht in der vorliegenden Ausführungsform Mittel zur Erhöhung der
Wärmeleitfähigkeit aufweisen, wie beispielsweise
niederschmelzende Polyolefine und/oder Metallpartikel. Ferner ist es besonderes bevorzugt, dass die Funktionsschicht 4' im Wesentlichen frei von Absorbern für Laserlicht oder andere Strahlungsquellen ist .
Ferner umfasst die Vorrichtung 10 eine Andrückeinrichtung 14 zum Andrücken des Beschichtungsmaterials 4 an eine Oberfläche des Werkstücks 2, beispielsweise in Form einer oder mehrerer Andrückrolle (n) . Die Zuführeinrichtung 12 zum Zuführen des Beschichtungsmaterials 4 ist in der vorliegenden
Ausführungsform zumindest abschnittsweise thermisch isoliert.
Wie in Fig. 1 zu erkennen ist, umfasst die Vorrichtung 10 ferner eine Fördereinrichtung 16 zum Herbeiführen einer
Relativbewegung zwischen der Andrückeinrichtung 14 und dem jeweiligen Werkstück 2, wobei die Fördereinrichtung 16 in der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform als
Durchlauffördereinrichtung (beispielsweise in Form einer
Förderkette) ausgestaltet ist. Es ist jedoch zu beachten, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung auch als
Stationärmaschine ausgestaltet sein kann, bei der die
Werkstücke im Zuge des Beschichtungsvorgangs im Wesentlichen stationär sind und die Fördereinrichtung 16 zum Relativbewegen der Andrückeinrichtung 14 und anderer für den
Beschichtungsvorgang relevanter Bauteile dient. Auch
Kombinationen beider Konzepte sind möglich. Entscheidend ist die Möglichkeit einer Relativbewegung zwischen der
Andrückeinrichtung 14 (bzw. ggf. weiteren Bauteilen) und dem jeweiligen Werkstück 2, ggf. in mehreren Raumrichtungen oder um einer oder mehrere Drehachsen. Hierfür können
unterschiedlichste Einrichtungen zum Einsatz kommen, wie
Förderbänder, Portale, aber auch Roboter und vieles anderes mehr.
Unmittelbar stromaufwärts der Andrückeinrichtung 14 ist im Bereich zwischen dem Beschichtungsmaterial 4 und der zu beschichtenden Oberfläche des Werkstücks 2 eine
Aktivierungseinheit 20' vorgesehen, die in der vorliegenden Ausführungsform mehrere Austrittsöffnungen 20 zum Zuführen eines erwärmten Druckgases (bzw. Gasgemisches wie Luft) 6 zu der jeweiligen Funktionsschicht 4' aufweist. Je nach Lage der jeweiligen Funktionsschicht 4' bzw. auf dem
Beschichtungsmaterial 4 oder dem Werkstück 2, sind die
Austrittsöffnungen 20 entsprechend zu der Funktionsschicht 4' gerichtet. Dabei besitzen die Austrittsöffnungen 20 einen Abstand von höchstens 10 mm, bevorzugt höchstens 4 mm,
beispielsweise ca. 2 mm von der jeweiligen
Funktionsschicht 4 ' . Auch ist es möglich, dass die
Aktivierungseinheit 20', wie in Fig. 1 angedeutet, in mehreren Richtungen entsprechende Austrittsöffnungen 20 aufweist, wobei die jeweiligen Austrittsöffnungen je nach Bedarf zu- und abgeschaltet werden können. Die Austrittsöffnungen 20 der Aktivierungseinheit 20' stehen mit einer Druckgasquelle 22 in Verbindung. Die Druckgasquelle 22 stellt erwärmtes Druckgas 6 derart zu den jeweiligen
Austrittsöffnungen 20 bereit, dass es im Bereich mindestens einer Austrittsöffnung 20 einen Überdruck aufweist. Dabei liegen vorteilhafte Werte für den im Bereich mindestens einer (bevorzugt aller) Austrittsöffnung (en) 20 anliegenden Überdruck bei mindestens 1,5 bar, besonders bevorzugt mindestens 3 bar.
Eine mögliche Ausgestaltung der Aktivierungseinheit 20' ist in Fig. 2 schematisch in einer Seitenansicht dargestellt. Dabei zeigt Fig. 2 diejenige Seitenfläche der Aktivierungseinheit 20' , die der zu aktivierenden Funktionsschicht 4' zugewandt ist .
Wie in Fig. 2 zu erkennen ist, weist die Aktivierungseinheit 20' in der vorliegenden Ausführungsform mehrere
Austrittsöffnungen 20 auf, wobei das Gas im Bereich mindestens zweier Austrittsöffnungen 20 eine voneinander unterschiedliche Temperatur aufweisen kann. So ist es beispielsweise bevorzugt, dass die Temperatur des austretenden Druckgases in Richtung einer Relativbewegung zwischen Austrittsöffnungen 20 und zu aktivierender FunktionsSchicht 4' d.h. im vorliegenden Falle in der Durchlaufrichtung (von links nach rechts in Fig. 2) , ansteigt. Unabhängig hiervon können zumindest einzelne Düsen Mittel zur Anpassung an die Geometrie der zu aktivierenden Funktionsschicht aufweisen. Ferner können - unabhängig von den vorstehenden Ausgestaltungen - unterschiedlichste
Düsengeometrien zum Einsatz kommen, wie rund, polygonal, elliptisch, etc.
Ferner können im Bereich einer oder mehrerer Austrittsöffnungen 20 Mittel zur Bildung einer turbulenten Strömung beim Austritt des erwärmten Druckgases 6 vorgesehen sein. Obgleich in Fig. 2 nicht gezeigt, kann dies beispielsweise dadurch erreicht werden, dass die jeweilige Austrittsöffnung 20 als Düse mit in Strömungsrichtung zumindest abschnittsweise veränderlichem Querschnitt ausgebildet ist.
Ferner kann, obgleich in Fig. 2 ebenfalls nicht gezeigt, im Bereich der Austrittsöffnung (en) 20 ein Material mit geringer Wärmeleitfähigkeit und/oder geringer Wärmespeicherkapazität vorgesehen sein.
Eine bevorzugte, beispielhafte Ausgestaltung der Druckgasquelle 22 ist in Fig. 3 schematisch dargestellt. Die Druckgasquelle 22 weist in der vorliegenden Ausführungsform einen
Wärmetauscherabschnitt 24 auf, der eingerichtet ist,
zugeführtes Druckgas auf eine Temperatur von mindestens 450°C, bevorzugt mindestens 600°C zu erwärmen. Das Gesamtsystem ist derart abgestimmt, dass das Gas im Bereich der mindestens einen Austrittsöffnung 20 eine Temperatur von mindestens 300°C, bevorzugt mindestens 350°C aufweist.
Dabei kann der Wärmetauscherabschnitt 24 beispielsweise mindestens ein mit Hohlräumen versehenes, insbesondere poröses und/oder Hauptwerks-poriges und/oder mit Durchgangsöffnungen versehenes Wärmetauscherelement aufweisen, das mit der in Fig. 3 gezeigten Heizquelle in Verbindung steht. Das
Wärmetauscherelement kann in der vorliegenden Ausführungsform zumindest abschnittsweise aus einem Material bestehen, das ausgewählt ist aus rostfreiem Sintermaterial, porösen
Keramiken, Metallschaum, insbesondere Aluminiumschaum, und Kombinationen hiervon.
Selbstverständlich können jedoch auch andere geeignete
Materialien zum Einsatz kommen, insbesondere wenn sie eine hohe Wärmeleitfähigkeit und/oder eine hohe
Wärmespeicherkapazität besitzen.
Die Heizquelle 28 weist in der vorliegenden Ausführungsform nicht näher gezeigte Heizelemente auf, die beispielsweise ausgewählt sein können aus Heizpatronen, Keramikheizelementen, Hochstromheizern, Laser, Infrarotquelle, Ultraschallquelle, Magnetfeldquelle, Mikrowellenquelle, Plasmaquelle und
Begasungsquelle .
Ferner weist die Druckgasquelle 22 in der vorliegenden
Ausführungsform eine Druckgaserzeugungseinheit 26 auf, beispielsweise in Form eines Kompressors. Dieser kann aus der Umgebung oder aus einer Gaszufuhr ein zu komprimierendes Gas ansaugen und an den Wärmetauscherabschnitt 24 weitergeben.
Alternativ oder zusätzlich kann der Wärmetauscherabschnitt 24 auch von einer externen, gegebenenfalls zentralen Druckgasquelle gespeist werden, wie in Fig. 3 gezeigt.
Wie in Fig. 3 zu erkennen ist, kann die erfindungsgemäße
Vorrichtung 10 ferner eine zweite Druckgasquelle aufweisen, die eingerichtet ist, stromaufwärts der mindestens einen
Austrittsöffnung (ganz rechts in Fig. 3) Druckgas einzuspeisen, um den Druck des an der mindestens einen Austrittsöffnung austretenden Gases zu erhöhen.
Wie in Fig. 1 am besten zu erkennen ist, umfasst die
erfindungsgemäße Vorrichtung 10 ferner eine Abführeinrichtung 32, wie beispielsweise einen Auffangtriehter. Auf diese Weise lässt sich das zu der FunktionsSchicht zugeführte Gas
zumindest teilweise abführen und vorzugsweise auch regruppieren. Zu diesem Zweck kann, wie in Fig. 1 gezeigt ist, ein
Wärmetauscher 30 stromabwärts der Abführeinrichtung 32
vorgesehen sein, mittels dessen die Abwärme des zu der
Funktionsschicht 41 zugeführten Gases aufgefangen und
beispielsweise zu der Druckgasquelle 22 als Wärmeenergie
zurückgeführt werden kann.
Der Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 vollzieht sich beispielsweise wie folgt. Ein zu beschichtendes Werkstück 2 wird mittels der Fördereinrichtung 16 in einer
Förderrichtung (von links nach rechts in Fig. 1) gefördert.
Synchron hierzu wird mittels der Zuführeinrichtung ein
Beschichtungsmaterial 4 zugeführt. Die auf dem
Beschichtungsmaterial und/oder Werkstück (oder separat)
bereitgestellte FunktionsSchicht wird mittels des aus den
Austrittsöffnungen 20 austretenden erwärmten Druckgases 6 aktiviert, und zwar unmittelbar bevor das
Beschichtungsmaterial mittels der Andruckeinrichtung 14 an die zu beschichtende Oberfläche des Werkstücks 2 angedrückt wird. Dabei wird das Beschichtungsmaterial 4 mittels der aktivierten Funktionsschicht 4 ' an das Werkstück 2 gefügt .

Claims

Patentansprüche
Verfahren zum Beschichten von Werkstücken (2) , die bevorzugt zumindest abschnittsweise aus Holz,
Holzwerkstoffen, Kunststoff oder dergleichen bestehen, mit einem Beschichtungsmaterial (4) , wobei das Verfahren die Schritte aufweist :
Bereitstellen einer durch Energieeintrag haftend
machbaren Funktionsschicht (4) ,
Zuführen eines Beschichtungsmaterials (4) zu einem zu beschichtenden Werkstück (2) , zumindest teilweises Aktivieren der FunktionsSchicht (4*) durch Begasen der Funktionsschicht (4') mit einem erwärmten Gas (6), wobei das erwärmte Gas (6) über mindestens eine
Austrittsöffnung (20) an die Funktionsschicht (4 ' ) abgegeben wird und im Bereich der mindestens einen
Austrittsöffnung (20) einen Überdruck, bevorzugt einen Druck von mindestens 1,5 bar, besonders bevorzugt einen Druck von mindestens 3 bar aufweist, und
Fügen des Beschichtungsmaterials (4) an das Werkstück (2) mittels der aktivierten Funktionsschicht (41 ) .
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas im Bereich der mindestens einen Austrittsöffnung (20) eine Temperatur von mindestens 300°C, bevorzugt mindestens 350°C aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, dass die mindestens eine
Austrittsöffnung (20) einen Abstand von höchstens 10 mm, bevorzugt höchstens 4 mm, insbesondere 2 mm von der Funktionsschicht (4 ' ) besitzt.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Austrittsöffnungen (20) vorgesehen sind, wobei das Gas im Bereich mindestens zweier Austrittsöffnungen (20) eine voneinander
unterschiedliche Temperatur aufweist, die bevorzugt in Richtung einer Relativbewegung zwischen
Austrittsöffnungen (20) und zu aktivierender
Funktionsschicht (4M ansteigt.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Funktionsschicht (4' ) Mittel zur Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit wie
insbesondere niederschmelzende Polyolefine und/oder
Metallpartikel aufweist.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Funktionsschicht (4' ) im Wesentlichen frei von Absorbern für Laserlicht oder andere Strahlungsquellen ist.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Funktionsschicht (4 ' ) auf dem Beschichtungsmaterial (4) und/oder dem Werkstück (2) vorgesehen ist und/oder separat zugeführt wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das zu dem
Beschichtungsmaterial (4) zugeführte Gas (6) zumindest teilweise rekuperiert und zumindest mittelbar,
insbesondere über einen Wärmetauscher (30) , zur Erwärmung des zugeführten Gasstromes genutzt wird.
9. Vorrichtung (10) zur Durchführung des Verfahrens nach
einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend:
eine Zuführeinrichtung (12) zum Zuführen des
Beschichtungsmaterials (4) , eine Andrückeinrichtung (14) zum Andrücken des Beschichtungsmaterials (4) an eine Oberfläche des
Werkstücks (2) , eine Fördereinrichtung (16) zum Herbeiführen einer
Relativbewegung zwischen der Andrückeinrichtung (14) und dem jeweiligen Werkstück (2) , mindestens eine Austrittsöffnung (20) zum Zuführen des erwärmten Druckgases (6) zu der Funktionsschicht (4 ' ) , und mindestens eine Druckgasquelle (22) zum Bereitstellen des erwärmten Druckgases (6) zu der mindestens einen
Austrittsöffnung (20) derart, dass es im Bereich der mindestens einen Austrittsöffnung (20) einen Überdruck, bevorzugt von mindestens 1,5 bar, besonders bevorzugt mindestens 3 bar aufweist .
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
dass im Bereich der mindestens einen Austrittsöffnung (20) Mittel zur Bildung einer turbulenten Strömung beim Austritt des erwärmten Druckgases (6) vorgesehen sind, wobei bevorzugt mindestens eine Austrittsöffnung (20) als Düse mit veränderlichem Querschnitt ausgebildet ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch
gekennzeichnet, dass die Druckgasquelle (22) einen
Wärmetauscherabschnitt (24) aufweist, der eingerichtet ist, zugeführtes Druckgas auf eine Temperatur von mindestens 450°C, bevorzugt mindestens 600°C zu
erwärmen.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckgasquelle (22) eine
Druckgaserzeugungseinheit (26) aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Austrittsöffnung (20 ein Material mit geringer Wärmeleitfähigkeit und/oder geringer Wärmespeicherkapazität vorgesehen ist.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführeinrichtung (12) zum Zuführen des Beschichtungsmaterials (4) zumindest abschnittsweise thermisch isoliert ist.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, das sie ferner eine Abführeinrichtung (32) aufweist, die eingerichtet ist, das zu der
Funktionsschicht (4 ' ) zugeführte Gas zumindest teilweise abzuführen und bevorzugt auch zu rekuperieren,
beispielsweise über einen Wärmetauscher (30) zur
Erwärmung des zugeführten Gasstromes.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscherabschnitt (24) mindestens ein mit Hohlräumen versehenes, insbesondere poröses und/oder haufwerksporiges und/oder mit
Durchgangsöffnungen versehenes Wärmetauscherelement aufweist, das mit einer Heizquelle (28) in Verbindung steht .
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Wärmetauscherelement zumindest abschnittsweise aus einem Material besteht, das
ausgewählt ist aus rostfreiem Sintermetall, porösen Keramiken, Metallschaum, insbesondere Aluminiumschaum, und Kombinationen hiervon.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizquelle (28) Heizelemente aufweist, die ausgewählt sind aus Heizpatronen,
Keramikheizelementen, Hochstromheizern, Laser,
Infrarotquelle, Ultraschallquelle, Magnetfeldquelle, Mikrowellenquelle, Plasmaquelle, und Begasungsquelle. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner eine zweite
Druckgasquelle aufweist, die eingerichtet ist,
stromaufwärts der mindestens einen Austrittsöffnung Druckgas einzuspeisen, um den Druck des an der mindestens einen Austrittsöffnung austretenden Gases zu erhöhen.
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