EP3669615A1 - Applikator zum thermischen aktivieren einer funktionsschicht eines beschichtungsmaterials - Google Patents

Applikator zum thermischen aktivieren einer funktionsschicht eines beschichtungsmaterials

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Publication number
EP3669615A1
EP3669615A1 EP18755195.7A EP18755195A EP3669615A1 EP 3669615 A1 EP3669615 A1 EP 3669615A1 EP 18755195 A EP18755195 A EP 18755195A EP 3669615 A1 EP3669615 A1 EP 3669615A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
applicator
dielectric
coating material
electromagnetic waves
base body
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP18755195.7A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Felix Schulz
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Homag GmbH
Original Assignee
Homag GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Homag GmbH filed Critical Homag GmbH
Publication of EP3669615A1 publication Critical patent/EP3669615A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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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
    • H05B6/78—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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C65/00—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
    • B29C65/48—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor using adhesives, i.e. using supplementary joining material; solvent bonding
    • B29C65/4805—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor using adhesives, i.e. using supplementary joining material; solvent bonding characterised by the type of adhesives
    • B29C65/483—Reactive adhesives, e.g. chemically curing adhesives
    • B29C65/4845—Radiation curing adhesives, e.g. UV light curing adhesives
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C65/00—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
    • B29C65/48—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor using adhesives, i.e. using supplementary joining material; solvent bonding
    • B29C65/52—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor using adhesives, i.e. using supplementary joining material; solvent bonding characterised by the way of applying the adhesive
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • 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
    • B05D3/06—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 radiation

Definitions

  • the present invention relates to an applicator for thermally activating a functional layer of a
  • the invention relates to a device for thermally activating the functional layer of the coating material, a use of a dielectric and a method for thermal
  • an adhesive or an adhesive is used.
  • an adhesive is used, which is activated by an energy input and only then a reliable connection between two components
  • EP 1 163 864 B1 proposes a method in which a plastic edge is coextruded with an adhesive layer. This bond between
  • Coating material and activatable functional layer (or adhesive layer) is then melted when applied to the workpiece by means of laser light in the region of the adhesive and pressed onto the workpiece.
  • an applicator as shown in FIG. 1 is known.
  • the applicator 1 serves to thermally activate a functional layer of the coating material 8 in its main body 3, which is done by means of electromagnetic waves 5.
  • a functional layer of the coating material 8 in its main body 3 which is done by means of electromagnetic waves 5.
  • the following two boundary conditions must be taken into account. First should be as accurate as possible
  • Propagation direction at the height of the coating material 8 a wave maximum of the standing electromagnetic wave 5 prevail. So can be achieved that the maximum Dissipation of electromagnetic energy into heat energy takes place in the functional layer. Furthermore, a subsequent reflection of the electromagnetic waves should be approximately at a zero crossing of the electromagnetic
  • a known solution to this challenge is, at least part of a cavity 3 of the applicator 1 with
  • Aluminum oxide is specifically for a particular
  • Adapted applicator with complex geometries lead to high manufacturing costs.
  • sintered alumina is hard and brittle so that reworking, if at all possible, is limited. If, during the sintering process, impurities have been introduced into the hollow material, for example through the binder, the resulting aluminum oxide can not be used at high electric field strengths, as in the case of thermal
  • Ceramic powders for example, by isostatic
  • Permittivity allows and is easy to bring into a complex form.
  • the present invention provides the applicator of claim 1 ready.
  • the invention was based on the finding that the above-mentioned problems are mainly due to the fact that the high manufacturing costs of the dielectrics
  • Alumina therefore mainly stir that the sintering process of the ceramic in a special geometry costs
  • the invention was further based on the finding that the technical effect of sintering is given by the fact that mechanical properties of the ceramic are significantly improved by a granulate to a solid, while the
  • the present invention provides an applicator for thermally activating a functional layer of a coating material.
  • the applicator points to a base body, the
  • the base body is configured to guide the coating material along a passage direction, wherein the base body is capable of electromagnetic waves, in particular microwaves in the direction of the guided coating material to conduct therein, wherein a dielectric is disposed within the base body and the dielectric is at least partially granular.
  • a granular dielectric can easily be made into any shape. Furthermore, a material which is present as granules, not brittle. In this case, granules are understood as meaning an accumulation of solid particles having a small size relative to the size of the applicator, so that a defined space in the applicator can be filled with the moldable granules. Examples of granules are about powders with a particle size between 1 and 100 ym. In one possible embodiment, the granular dielectric for example, be dispersed in a pasty mass or a liquid.
  • the dielectric is arranged such that the electromagnetic waves are conducted in the direction of the coating material through the dielectric.
  • the dimension of the applicator can be reduced.
  • the dielectric preferably has ceramic and / or glass, more preferably aluminum oxide (AL 2 O 3 ) and / or quartz glass (SiO 2 ).
  • the applicator is configured to be connected to a guide means for electromagnetic waves, through which the electromagnetic waves in the
  • Applicator be fed.
  • the applicator can thus absorb electromagnetic waves. These can be generated by means of a generator.
  • the main body performs the
  • Be coated coating material such that the interior of the body is sealed against the coating material, in particular by means of a fixed portion of the dielectric and / or by means of a guide of the
  • the dielectric preferably has a dielectric
  • Permittivity of greater than 1.5, preferably greater than 2, more preferably greater than 3 and even more preferably greater than 8 allows a reduction of the installation space of
  • Applicator in particular depending on the degree of filling.
  • the present invention provides an apparatus for thermally activating a coating material.
  • This device has a generator for generating of electromagnetic waves, in particular microwaves, and an applicator as set forth above, capable of generating the electromagnetic energy generated in the generator
  • the present invention is also concerned with the use of a dielectric in an applicator for thermal activation of coating material by means of electromagnetic waves, in particular microwaves, wherein the dielectric is formed in the base body at least partially granular.
  • the applicator is preferably an applicator as previously shown.
  • An additional aspect of the present invention is a method for manufacturing an applicator for thermally activating a functional layer of a
  • a coating material comprising the steps of: providing a body, and introducing a moldable dielectric into the body,.
  • This method can preferably be used to produce an applicator as shown above.
  • a moldable dielectric is, for example, the
  • a moldable dielectric can be made into a variable shape, such as the shape of the interior of the applicator in which the moldable dielectric is provided.
  • the method comprises the additional step of introducing a solid dielectric into the body to fix the moldable dielectric therein.
  • a solid dielectric into the body to fix the moldable dielectric therein.
  • Fig. 1 shows a sectional view of an example of a
  • Fig. 2 shows a sectional view of a preferred
  • Fig. 2 shows a preferred embodiment of a
  • the applicator 10 is
  • microwaves in this preferred embodiment, in particular microwaves in one
  • the applicator 10 initially comprises a main body 13, which forms the structure of the applicator 10 and receives further elements thereof. Electromagnetic waves are transmitted via an unillustrated conductive agent for
  • the applicator 10 thus serves as a resonator for
  • both waveguide and coaxial conductor can be used electromagnetic waves
  • waveguides usually denote metallic tubes with a generally rectangular, circular or elliptical cross section
  • coaxial conductors usually designate flexible conductors.
  • the propagation direction of the electromagnetic waves is orthogonal to a feed direction of the
  • the direction of advance of the coating material 8 is in the cutting direction of FIG. 2.
  • Coating material 8 extends and between others
  • part of the applicator is filled with dielectric 14.
  • the dielectric 14 is formed at least partially granular. Here is a core of
  • Dielectric 14 of alumina powder (AL 2 O 3 ).
  • Sintered alumina has a permittivity of about 9.5, which is a very high value compared to other dielectrics such as such as Teflon (2.0) or quartz glass (3.75).
  • Non-sintered alumina so in the illustrated here
  • Embodiment used alumina powder has a slightly lower permittivity. This is mainly dependent on the remaining amount of air in the alumina powder.
  • This line 15 refers to the applicator volume without the use of a dielectric, as shown for example in FIG.
  • quartz glass powder Si0 2
  • quartz glass powder Si0 2
  • alumina powder in the embodiment shown here by quartz glass in solid form.
  • a first quartz glass cover can first be inserted into the applicator 10 for production. This is provided in Fig. 2 on the left side of the dielectric 14 along the dashed line. This separates the internal cavity of the applicator into two parts. Into the right, open cavity of the applicator becomes in a subsequent step granular dielectric
  • the granular dielectric may subsequently be compressed, for example with a stamp, in order to reduce the air content in the granular dielectric.
  • a second quartz glass cover can be used, along the right dashed line of the
  • Dielectric 14 is located.
  • the granular dielectric is fixed between two quartz glass covers and can provide the desired propagation of the electromagnetic waves 5.

Landscapes

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Abstract

Durch die vorliegende Erfindung wird ein Applikator zum thermischen Aktivieren einer Funktionsschicht eines Beschichtungsmaterials bereitgestellt, der aufweist: einen Grundkörper, der ausgestaltet ist, das Beschichtungsmaterial entlang einer Durchlaufrichtung zu führen, wobei der Grundkörper in der Lage ist, elektromagnetische Wellen in Richtung des geführten Beschichtungsmaterials darin zu leiten wobei ein Dielektrikum innerhalb des Grundkörpers angeordnet ist, und das Dielektrikum granulatförmig ausgebildet ist. Weiterhin wird durch die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zum thermischen Aktivieren eines Beschichtungsmaterials, eine Verwendung eines Dielektrikums und Verfahren zum thermischen Aktivieren einer Funktionsschicht eines Beschichtungsmaterials bereitgestellt.

Description

APPLIKATOR ZUM THERMISCHEN AKTIVIEREN EINER FUNKTIONSSCHICHT
EINES BESCHICHTUNGSMATERIALS
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 Verwendung eines Dielektrikums und ein Verfahren zum thermischen
Aktivieren einer Funktionsschicht eines
Beschichtungsmaterials .
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 Schnittfläche 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 Bl 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. In diesem Fall hat sich die Aktivierung der Funktionsschicht innerhalb eines Applikators als vorteilhaft herausgestellt.
Allerdings gibt es bei der Verwendung von elektromagnetischen Wellen zur Aktivierung der Funktionsschicht von
Beschichtungsmaterialien Herausforderungen, denn um einen möglichst hohen Energieeintrag in das Beschichtungsmaterial zu gewährleisten, muss die Dimensionierung des Applikators eine bestimmte Größe aufweisen. Im Hinblick auf
Bauraumbeschränkungen von Aggregaten ist es nicht immer ohne Probleme zu realisieren.
Bekannt ist beispielsweise ein Applikator wie dargestellt in Fig. 1. Der Applikator 1 dient dazu, in seinem Grundkörper 3 eine Funktionsschicht des Beschichtungsmaterials 8 thermisch zu aktivieren, was mittels elektromagnetischer Wellen 5 geschieht. Um diese thermische Aktivierung effektiv zu ermöglichen, müssen dabei folgende beiden Randbedingungen beachtet werden. Zuerst sollte möglichst genau in
Ausbreitungsrichtung auf Höhe des Beschichtungsmaterials 8 ein Wellenmaximum der stehenden elektromagnetischen Welle 5 vorherrschen. So kann erreicht werden, dass die maximale Dissipation von elektromagnetischer Energie in Wärmeenergie in der Funktionsschicht stattfindet. Weiterhin sollte eine anschließende Reflektion der elektromagnetischen Wellen ungefähr an einem Nulldurchgang der elektromagnetischen
Wellen stattfinden. Somit kann positive Interferenz an der Funktionsschicht selber stattfinden, was wiederum ein
effektives Beschichten der Funktionsschicht ermöglicht. Dies ist in Fig. 1 zu erkennen, in der beide Randbedingungen erfüllt sind.
Aufgrund dieser Randbedingungen gibt es Einschränkungen bei der Größe des Grundkörpers 3 des Applikators 1.
Eine bekannte Lösung dieser Herausforderung ist, zumindest einen Teil eines Hohlraums 3 des Applikators 1 mit
Dielektrikum auszufüllen.
Die Ausbreitungsgeschwindigkeit einer Welle ergibt sich dabei zu
1
mit c als Ausbreitungsgeschwindigkeit, μ als Permeabilität und E als Permittivität . Die Permeabilität μ ist bei
Dielektrika ungefähr gleich 1, während die Permittivität E größer als 1 und unterschiedlich je nach Dielektrika ist. In dem hypothetischen Fall, dass das gesamte Innere des
Applikators 1 mit etwa Aluminiumoxid mit einer Permittivität E = 9,5 gefüllt wäre, ergäbe sich somit, dass der Applikator lediglich etwa 32% der Größe des ungefüllten Applikators benötigt :
1 Dementsprechend ist die Verwendung von Aluminiumoxid als Dielektrikum, durch das eine große Größenersparnis ermöglicht werden kann, bekannt. Zum Anpassen dieses Materials können gesinterte Blöcke des Materials in den Grundkörper 3
eingepasst werden. Derartige gesinterte Blöcke aus
Aluminiumoxid sind dabei speziell für einen bestimmten
Applikator angepasst, wobei komplexe Geometrien zu hohen Fertigungskosten führen. Aluminiumoxid in gesinterten Zustand ist zudem hart und spröde, so dass eine Nachbearbeitung, wenn überhaupt, nur eingeschränkt möglich ist. Sollten bei dem Sintervorgang etwa durch den Binder Verunreinigungen in das Hohlmaterial eingebracht worden sein, kann das entstehende Aluminiumoxid zudem nicht bei hohen elektrischen Feldstärken eingesetzt werden, wie sie jedoch bei der thermischen
Aktivierung von Beschichtungsmaterial mittels
elektromagnetischer Wellen entstehen können. Auch das
Verwenden von anderen Dielektrika wie beispielsweise PTFE oder Teflon mit einfacheren Bearbeitungsmöglichkeiten ist weiterhin nicht unbedingt zielführend, da deren Permittivität nicht hoch genug ist, und die Bearbeitung dieser Dielektrika in deren festem Zustand nicht ausreichend einfacher ist. Es bleibt somit das Sintern von speziell geformten
Keramikpulvern, das beispielsweise durch isostatisches
Pressen geschehen kann.
Darstellung der Erfindung
Auf dem oben erläuterten ergab sich als Aufgabe der
vorliegenden Erfindung, einen Applikator zum thermischen Aktivieren einer Funktionsschicht eines
Beschichtungsmaterials bereitzustellen, der geringere
Herstellungskosten aufweist, dabei jedoch eine hohe
Permittivität ermöglicht und einfach in eine komplexe Form zu bringen ist.
Als Lösung steht 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 hohen Herstellungskosten der Dielektrika aus
Aluminiumoxid vor allem daher rühren, dass der Sintervorgang der Keramik in einer speziellen Geometrie die Kosten
verursacht und zudem zu einem spröden Produkt führt.
Weiterhin kann es notwendig sein, den Sinterkörper etwa einer spanenden Nachbearbeitung zu unterziehen, was ein weiteres aufwendiges Verfahren bedeutet. Der Erfindung lag weiterhin die Erkenntnis zugrunde, dass der technische Effekt des Sinterns vor allem dadurch gegeben ist, dass mechanische Eigenschaften der Keramik deutlich verbessert werden indem ein Granulat zu einem Feststoff wird, während die
Permittivität der Keramik nur unwesentlich verbessert wird.
Im Anbetracht dieser Erkenntnisse stellt die vorliegende Erfindung einen Applikator zum thermischen Aktivieren einer Funktionsschicht eines Beschichtungsmaterials bereit. Der Applikator weist dabei auf einen Grundkörper, der
ausgestaltet ist das Beschichtungsmaterial entlang einer Durchlaufrichtung zu führen, wobei der Grundkörper in der Lage ist, elektromagnetische Wellen, insbesondere Mikrowellen in Richtung des geführten Beschichtungsmaterials darin zu leiten, wobei ein Dielektrikum innerhalb des Grundkörpers angeordnet ist und das Dielektrikum zumindest zum Teil granulatförmig ausgebildet ist.
Ein granulatförmiges Dielektrikum kann einfach in jede beliebige Form gebracht werden. Weiterhin ist ein Material, das als Granulat vorliegt, nicht spröde. Als Granulat wird dabei eine Ansammlung von festen Partikeln mit einer kleinen Größe relativ zu der Größe des Applikators verstanden, so dass ein definierter Raum in dem Applikator mit dem formbaren Granulat befüllt werden kann. Beispiele für Granulate sind etwa Pulver mit einer Korngröße zwischen 1 und 100 ym. In einer möglichen Ausgestaltung kann das granuläre Dielektrikum beispielsweise in einer pastösen Masse oder einer Flüssigkeit dispergiert sein.
Durch das Vorsehen eines formbaren granulatförmigen
Dielektrikums kann somit ermöglicht werden, den hohen
Herstellungsaufwand, der etwa durch Sintern entstehen, zu vermeiden, dabei jedoch trotzdem eine hohe Permittivität des Dielektrikums beizubehalten, das zudem einfach in eine komplexe Form zu bringen ist. Somit kann die Komplexität der Fertigung verringert werden.
Bevorzugt ist in dem im vorigen dargestellten Applikator das Dielektrikum derart angeordnet, dass die elektromagnetischen Wellen in Richtung des Beschichtungsmaterials durch das Dielektrikum geleitet werden.
Beim Passieren der elektromagnetischen Wellen durch das Dielektrikum erhöht sich, abhängig von dem der Permittivität des Dielektrikums, deren Ausbreitungsgeschwindigkeit. Somit kann wie eingangs erwähnt die Dimension des Applikators verkleinert werden.
Bevorzugt weist das Dielektrikum Keramik und/oder Glas, weiter bevorzugt Aluminiumoxid (AL2O3) und/oder Quarzglas (Si02) auf.
Diese Stoffe haben sich aufgrund einer hohen Permittivität und eines niedrigen dielektrischen Verlustfaktors als besonders geeignete Dielektrika herausgestellt.
Weiter bevorzugt ist der der Applikator ausgestaltet, mit einem Leitmittel für elektromagnetische Wellen verbunden zu werden, durch den die elektromagnetischen Wellen in den
Applikator eingespeist werden.
Durch das Leitmittel für elektromagnetische Wellen,
beispielsweise in Form eines Hohlleiters, oder in Form eines Koaxialleiters, kann der Applikator somit elektromagnetische Wellen aufnehmen. Diese können mittels eines Generators erzeugt werden.
Noch weiter bevorzugt führt der Grundkörper das
Beschichtungsmaterial derart ausgebildet sein, so dass das Innere des Grundkörpers gegenüber dem Beschichtungsmaterial abgedichtet ist, insbesondere mittels eines festen Anteils des Dielektrikums und/oder mittels einer Führung des
Beschichtungsmaterials in dem Applikator.
Beim thermischen Aktivieren der Funktionsschicht des
Beschichtungsmaterials treten Ausgasungen aus dem
Beschichtungsmaterial aus. Somit kann durch eine Abdichtung des Inneren des Grundkörpers verhindert werden, dass die Ausgasungen und somit Verschmutzungen das Innere des
Grundkörpers und insbesondere das granulatförmige
Dielektrikum erreichen.
Das Dielektrikum weist bevorzugt einen dielektrischen
Verlustfaktor von kleiner als 5xl0~3 unc} weiter bevorzugt von kleiner als 5xl0-^ auf und/oder eine Permittivität von größer als 1,5, bevorzugt größer als 2, weiter bevorzugt größer als 3 und noch weiter bevorzugt größer als 8. Mit diesem Verlustfaktor wird es ermöglicht, das so wenig
Leistung der elektromagnetischen Wellen in Wärme dissipiert wird, das keine Kühlung des Applikators vorgesehen sein muss. Weiterhin wird so das effiziente Übertragen der Energie mittels der elektromagnetischen Wellen ermöglicht. Eine
Permittivität von größer als 1,5, bevorzugt größer als 2, weiter bevorzugt größer als 3 und noch weiter bevorzugt größer als 8 ermöglicht eine Reduktion des Bauraums des
Applikators, insbesondere abhängig vom Füllgrad.
Weiterhin stellt die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zum thermischen Aktivieren eines Beschichtungsmaterials bereit. Diese Vorrichtung weist einen Generator zum Erzeugen von elektromagnetischen Wellen, insbesondere Mikrowellen auf und einen Applikator wie im vorigen dargestellt, der in der Lage ist die im Generator erzeugten elektromagnetischen
Wellen auf das Beschichtungsmaterial zu applizieren.
Die vorliegende Erfindung befasst sich zudem mit der Verwendung eines Dielektrikums in einem Applikator zum thermischen Aktivieren von Beschichtungsmaterial mittels elektromagnetischer Wellen, insbesondere Mikrowellen, wobei das Dielektrikum in dem Grundkörper zumindest zum Teil granulatförmig ausgebildet ist.
Bevorzugt ist der Applikator dabei ein Applikator wie zuvor dargestellt .
Ein zusätzlicher Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen eines Applikators zum thermischen Aktivieren einer Funktionsschicht eines
Beschichtungsmaterials , das die folgenden Schritte aufweist: Bereitstellen eines Grundkörpers, und Einbringen eines formbaren Dielektrikums in den Grundkörper, .
Dieses Verfahren kann bevorzugt dazu genutzt werden, einen Applikator wie im vorigen dargestellt herzustellen. Als formbares Dielektrikum wird dabei beispielsweise das
granulatförmige Dielektrikum wie oben dargestellt verstanden, es ist jedoch auch das Verwenden eines pastösen Dielektrikums möglich oder ein granulatförmiges Dielektrikum, das in einem pastösen oder flüssigen Trägermaterial dispergiert ist. Ein formbares Dielektrikum lässt sich in eine variable Form bringen, etwa die Form des Inneren des Applikators, in der das formbare Dielektrikum vorgesehen ist.
Bevorzugt weist das Verfahren den zusätzlichen Schritt des Einbringens eines festen Dielektrikums in den Grundkörper zum Fixieren des formbaren Dielektrikums darin auf. Bezüglich der Vorteile der Verwendung des Dielektrikums und des Verfahrens wird auf die Vorteile des Applikators selber verwiesen. Es versteht sich dabei, dass sämtliche bevorzugten Ausführungsformen, Merkmale und Funktionen des Applikators, der Vorrichtung, der Verwendung und des Verfahrens
miteinander kombiniert werden können.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Fig. 1 zeigt eine Schnittansicht eines Beispiels eines
Applikators gemäß dem Stand der Technik.
Fig. 2 zeigt eine Schnittansicht einer bevorzugten
Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Applikators.
Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung
Fig. 2 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform eines
erfindungsgemäßen Applikators. Der Applikator 10 ist
vorgesehen, mit einem Generator (nicht dargestellt) verbunden zu werden, der elektromagnetische Wellen erzeugt. Weiterhin ist vorgesehen, dass diese elektromagnetischen Wellen eine Funktionsschicht 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 10 umfasst dabei zunächst einen Grundkörper 13, der die Struktur des Applikators 10 ausbildet und weitere Elemente davon aufnimmt. Elektromagnetische Wellen werden über einen nicht dargestelltes Leitmittel für
elektromagnetische Wellen in den Applikator aufgenommen und durch diesen an das Beschichtungsmaterial 8 weitergeleitet. Der Applikator 10 dient somit als Resonator für
elektromagnetische Wellen. Als Leitmittel für
elektromagnetische Wellen können dabei sowohl Hohlleiter als auch Koaxialleiter verwendet werden, Hohlleiter bezeichnen üblicherweise metallische Rohre mit meist rechteckigem, kreisförmigem oder elliptischem Querschnitt und Koaxialleiter bezeichnen dabei üblicherweise flexible Leiter. In Fig. 2 ist die Ausbreitungsrichtung der elektromagnetischen Wellen als orthogonal zu einer Vorschubrichtung des
Beschichtungsmaterials 8 zu erkennen. Die Vorschubrichtung des Beschichtungsmaterials 8 ist in Schnittrichtung der Fig. 2. Zum Führen des Beschichtungsmaterials kann weiterhin eine Abdichtung vorgesehen sein, die das Beschichtungsmaterial 8 umhüllt und somit von dem Inneren des Applikators 10
abdichtet. Insbesondere ist somit kein direkter Übergang zwischen einem Bereich gegeben, durch den das
Beschichtungsmaterial 8 verläuft und zwischen anderen
Hohlräumen des Applikators 10. Somit können bei der
Verwendung des Applikators 10 keine Verschmutzungen auf diese inneren Bereiche gelangen, was aufwendige und langwierige Reinigungsvorgänge mit sich ziehen würde.
In der hier dargestellten erfindungsgemäßen Ausführungsform ist ein Teil des Applikators mit Dielektrikum 14 befüllt. Als Folge dessen können die Abmessungen des Applikators um einen je nach verwendetem Dielektrikum abhängigen Faktor verringert werden. Das Dielektrikum 14 ist dabei zumindest zum Teil granulatförmig ausgebildet. Hier besteht ein Kern des
Dielektrikums 14 aus Aluminiumoxidpulver (AL2O3) . Gesintertes Aluminiumoxid hat eine Permittivität von etwa 9,5, was ein sehr hoher Wert ist im Vergleich mit anderen Dielektrika wie etwa Teflon (2,0) oder Quarzglas (3,75). Nichtgesintertes Alumiumoxid, also das in der hier dargestellten
Ausführungsform verwendete Aluminiumoxidpulver hat eine etwas niedrigere Permittivität . Diese ist vor allem abhängig von der verbleibenden Menge Luft in dem Aluminiumoxidpulver.
Mit der Verwendung des Dielektrikums 14 kann somit die Größe des Applikators 10 verringert werden, was in Fig. 2 mit der gestrichelten Linie 15 verdeutlicht wird. Diese Linie 15 bezieht sich auf das Applikatorvolumen ohne die Verwendung eines Dielektrikums, wie beispielsweise in Fig. 1 dargestellt ist .
In einer alternativen Ausführungsform ist auch das Verwenden von Quarzglaspulver (Si02) als Dielektrikum vorgesehen. Dies hat, wie oben dargestellt, eine etwas niedrigere
Permittivität und kann somit eingesetzt werden, wenn das Verringern des Bauraumvolumens des Applikators keine
besonders hohe Priorität aufweist.
Räumlich fixiert ist das Aluminiumoxidpulver in der hier dargestellten Ausführungsform durch Quarzglas in fester Form. Zur Fertigung kann somit beispielsweise zuerst eine erste Quarzglasabdeckung in den Applikator 10 eingesetzt werden. Diese ist in Fig. 2 auf der linken Seite des Dielektrikums 14 entlang der gestrichelten Linie vorgesehen. Dies trennt den inneren Hohlraum des Applikators in zwei Teile. In den rechten, offenen Hohlraum des Applikators wird in einem darauffolgenden Schritt granulatförmiges Dielektrikum
eingeführt. Das granulatförmige Dielektrikum kann nachfolgend etwa mit einem Stempel verpresst werden, um den Luftgehalt in dem granulatförmigen Dielektrikum zu Verringern. Anschließend kann eine zweite Quarzglasabdeckung eingesetzt werden, die sich entlang der rechten gestrichelten Linie des
Dielektrikums 14 befindet. Somit ist das granulatförmige Dielektrikum zwischen zwei Quarzglasabdeckungen fixiert und kann für die gewünschte Ausbreitung der elektromagnetischen Wellen 5 sorgen.
In alternativen Ausführungsformen ist es nicht zwangsweise notwendig, granulatförmiges Dielektrikum zwischen zwei
Abdeckungen aus festem Dielektrikum vorzusehen. Sollte beispielsweise auf der linken Seite von dem Kantenband 8 in dem Applikator 10 aus Fig. 2 Dielektrikum vorgesehen sein, so kann dieses auch an der linken Kante des Applikators 10 angeordnet sein. Somit kann das granulatförmige Dielektrikum von nur einer Schicht aus festem Dielektrikum fixiert werden.
Bezugs zeichenliste
1 Applikator Stand der Technik
3 Grundkörper Stand der Technik
5 elektromagnetische Wellen
8 Beschichtungsmaterial
10 Applikator
13 Grundkörper
14 Dielektrikum
15 Reduktion Applikatorgröße

Claims

Patentansprüche
1. Applikator (10) zum thermischen Aktivieren einer
Funktionsschicht eines Beschichtungsmaterials (8), der aufweist :
einen Grundkörper (13), der ausgestaltet ist, das Beschichtungsmaterial (8) entlang einer Durchlaufrichtung zu führen,
wobei der Grundkörper (13) in der Lage ist,
elektromagnetische Wellen (5), insbesondere Mikrowellen, in Richtung des geführten Beschichtungsmaterials (8) darin zu leiten
wobei ein Dielektrikum (14) innerhalb des Grundkörpers (13) angeordnet ist, und
das Dielektrikum (14) zumindest zum Teil granulatförmig ausgebildet ist.
2. Applikator (10) nach Anspruch 1,
wobei das Dielektrikum (14) derart angeordnet ist, dass die elektromagnetischen Wellen in Richtung des
Beschichtungsmaterials (8) durch das Dielektrikum (14) geleitet werden.
3. Applikator (10) nach Anspruch 1 oder 2,
wobei das Dielektrikum (14) Keramik und/oder Glas, bevorzugt Aluminiumoxid (AL2O3) und/oder Quarzglas (S1O2) aufweist .
4. Applikator (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
wobei der Applikator (10) ausgestaltet ist, mit einem
Leitmittel für elektromagnetische Wellen, das bevorzugt in Form eines Hohlleiters oder eines Koaxialleiters ausgebildet ist, verbunden zu werden, durch den die elektromagnetischen Wellen (5) in den Applikator (10) eingespeist werden.
5. Applikator (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Grundkörper (13) das Beschichtungsmaterial (8) derart führt, so dass das Innere des Grundkörpers (13) gegenüber dem Beschichtungsmaterial (8) abgedichtet ist, insbesondere mittels eines festen Anteils des Dielektrikums und/oder mittels einer Führung des Beschichtungsmaterials in dem Applikator.
6. Applikator (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
wobei das Dielektrikum (14) einen dielektrischen
Verlustfaktor von kleiner als 5x10"^ Und bevorzugt von kleiner als 5x10"^ aufweist und/oder eine Permittivität von größer als 1,5, bevorzugt größer als 2, weiter bevorzugt größer als 3 und noch weiter bevorzugt größer als 8 aufweist.
7. Applikator (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
wobei das granulatförmige Dielektrikum durch
Dielektrikum fixiert ist, das nicht granulatförmig ist.
8. Vorrichtung zum thermischen Aktivieren eines
Beschichtungsmaterials (8), die aufweist:
einen Generator zum Erzeugen von elektromagnetischen Wellen (5), insbesondere Mikrowellen, und
einen Applikator (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, der in der Lage ist die im Generator erzeugten
elektromagnetischen Wellen (5) auf das Beschichtungsmaterial (8) zu applizieren.
9. Verwendung eines Dielektrikums (14) in einem Applikator (10) zum thermischen Aktivieren von Beschichtungsmaterial (8) mittels elektromagnetischer Wellen (8), insbesondere
Mikrowellen,
wobei das Dielektrikum (14) zumindest zum Teil
granulatförmig ausgebildet ist.
10. Verwendung eines Dielektrikums (14) nach Anspruch 9,
wobei der Applikator (10) ein Applikator nach einem der
Ansprüche 1 bis 6 ist.
11. Verfahren zum Herstellen eines Applikators (10) zum thermischen Aktivieren einer Funktionsschicht eines
Beschichtungsmaterials (8) bevorzugt nach einem der Ansprüche 1 bis 7, das die folgenden Schritte aufweist:
Bereitstellen eines Grundkörpers (10),
Einbringen eines formbaren, bevorzugt granulatförmigen Dielektrikums in den Grundkörper (10).
12. Verfahren nach Anspruch 11, das den folgenden
zusätzlichen Schritt aufweist:
Einbringen eines festen Dielektrikums in den Grundkörper (10) zum Fixieren des formbaren Dielektrikums darin.
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