DE19605881A1 - Drying precision plastic optics which are to be coated - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren entsprechend den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruches 1 und eine Vorrichtung entsprechend den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruches 5 zum Aufbereiten von Kunststoff für Beschichtungen für insbesondere Präzisionsoptiken.The present invention relates to a method according to the features of the preamble of claim 1 and a device accordingly the features of the preamble of claim 5 for processing Plastic for coatings, especially for precision optics.
Seit Jahrzehnten haben sich Thermoplaste in der Herstellung von optischen Bauteilen bewährt. Besonders hervorzuheben ist neben anderen Aspekten im Vergleich zu herkömmlichen Materialien, wie Glas, das geringe Gewicht, die ho he Bruchfestigkeit und die niedrig an Fertigungskosten die für die Herstellung optischer Präzisionsbauteile vor allem aus PMMA, auch Plexiglas oder auch Acrylglas genannt, und PC, auch Polycarbonat genannt, oder SAN, auch Styrol Acrylnitril genannt, sprechen. Selbstverständlich sind diese Thermoplaste nur beispielhaft genannt, weil sie sich besonders für den Einsatz im Bereich von CD Abspiel- und Lesegeräten eignen, die aufgrund des individuellen Anwendungs falls beschichtet werden müssen.For decades, thermoplastics have been used in the manufacture of optical Proven components. In addition to other aspects in the Compared to conventional materials such as glass, the light weight, the ho hey breaking strength and the low manufacturing cost of manufacturing optical precision components mainly made of PMMA, also plexiglass or Acrylic glass, and PC, also called polycarbonate, or SAN, also styrene Called acrylonitrile. Of course, these are only thermoplastics mentioned by way of example because they are particularly suitable for use in the field of CD Playback and reading devices are suitable due to the individual application if need to be coated.
Beschichtungen dienen in der Regel der Erzielung von optischen und anderen physikalischen Eigenschaften und sollen klimastabil und haftfest sein. Die Be schichtung selbst wird in der Regel in einem Vakuum aufgebracht. Geeignete Behandlungsmethoden für Substratoberflächen, z. B. aus Glas, sind Ultra schallwaschen und Abwischen per Hand außerhalb der Beschichtungsanlage sowie Glimmentladung und Heizung etc. innerhalb der Beschichtungsanlage. Diese für z. B. Glas bekannten Methoden scheiden jedoch für die eingangs ge nannten Thermoplaste aufgrund deren geringer Oberflächenhärte, chemischer Instabilität gegenüber Lösungsmitteln, Veränderungen der Thermoplaste insbe sondere in Oberflächennähe durch Elektronenbeschuß und damit verbundener UV-Strahlung bei Glimmentladung sowie ionengestützter Beschichtung etc., ge ringer kritischer Service-/Belastungstemperaturen und ganz maßgeblich wegen der Wasserdampfabsorption insbesondere an der Oberfläche der Kunststoffe, aus. Eine saubere und wasserdampfarme, möglichst sogar wasserdampffreie zu beschichtende Kunststoffoberfläche ist jedoch Voraussetzung für eine sichere, haftfeste, klimastabile und langlebige Beschichtung.Coatings are usually used to achieve optical and others physical properties and should be climate stable and adherent. The Be Layering itself is usually applied in a vacuum. Suitable Treatment methods for substrate surfaces, e.g. B. made of glass, are ultra wash and wipe by hand outside the coating system as well as glow discharge and heating etc. within the coating system. This for z. B. Glass known methods, however, differ for the ge called thermoplastics because of their low surface hardness, chemical Instability to solvents, changes in thermoplastics esp especially near the surface by electron bombardment and associated UV radiation with glow discharge and ion-supported coating etc., ge low critical service / load temperatures and significantly because of water vapor absorption, in particular on the surface of the plastics, out. A clean and low water vapor, if possible even water vapor free too coating plastic surface is, however, a prerequisite for a safe, Non-stick, climate-stable and long-lasting coating.
Dies ist besonders wichtig für Beschichtungen, die der Entspiegelung bei spe ziellen Wellenlängen, z. B. 670 nm, dienen, wie sie bei Diodenlasern bei GD Ab spiel- und Lesegeräten verwendet werden. Es geht dabei vor allem um die Re flexionsverminderung, damit die verschiedenen Strahlen durch Störreflexionen das eigentliche Abspielergebnis nicht verschlechtern.This is particularly important for coatings that are anti-reflective particular wavelengths, e.g. B. 670 nm, as used in diode lasers at GD Ab game and reading devices are used. It is all about the Re reduction in flexion, so that the various rays due to interference reflections does not worsen the actual playback result.
Wie bereits erwähnt, hat der Kunststoff die Eigenschaft, nach seiner Herstellung zeitabhängig immer mehr Wasserdampf aufzunehmen, was die Haftung der Be schichtung beeinträchtigt. Beim Aufbringen der entsprechenden Beschichtung auf die Kunststoffe kann dieser Wasserdampf auch nicht einfach durch be liebiges Aufheizen des Kunststoffes entfernt werden, da die Kunststoffe nicht überhitzt werden dürfen. So liegt die kritische Temperatur von PMMA etwa bei 90°C und PC etwa bei 120°C. Das bedeutet, daß sich in dem Kunststoff insbe sondere in seiner Oberfläche auch nach der begrenzt möglichen Erhitzung Wasserdampf in geringem Umfang aufhält, der die Haftvermittlung der bei spielsweise aufzubringenden Entspiegelungsbeschichtung in dramatischer Wei se gefährdet, was zu voraussehbaren mittelfristigen Schäden an den vielleicht millionenfach erzeugten Beschichtungen führt.As already mentioned, the plastic has the property after its manufacture time-dependent to absorb more and more water vapor, which increases the liability of the Be stratification impaired. When applying the appropriate coating on the plastics this water vapor can not simply be any heating of the plastic can be removed, since the plastic is not may be overheated. For example, the critical temperature of PMMA is around 90 ° C and PC around 120 ° C. This means that the plastic in particular especially in its surface even after the limited possible heating Water vapor stops to a small extent, which promotes the adhesion of the anti-reflective coating to be applied in a dramatic white se at risk, which could lead to foreseeable damage to the medium term coatings produced millions of times.
Vor einer Verspiegelung von PC konnten außerdem auf dem optisch wirksamen Flächen streuende und damit störende Bereiche erkannt werden, die ebenfalls von einer Wasserdampfaufnahme herrühren.Before a mirroring of PC could also on the optically effective Scattering and thus distracting areas are recognized, which also stem from water vapor absorption.
Zur Aufbereitung des Kunststoffes für entsprechende Beschichtungen, um die sen Wasserdampf vor dem Auftragen der Beschichtung zu entfernen, mindes tens aber drastisch zu reduzieren, sind im Stand der Technik bisher nur zwei Verfahren bekannt. Nach einem ersten Verfahren wird der Kunststoff unmittel bar vor seiner Beschichtung hergestellt, also möglichst bevor sich überhaupt Wasserdampf in ihm anlagern könnte. D. h., die Beschichtung wird auf kür zestem Weg nach der Herstellung des Kunststoffes ohne Reinigung durchge führt. Dies garantiert zwar ein Minimum an aufgenommenem Wasserdampf, allerdings kann auch in kürzester Zeit verhältnismäßig viel Wasserdampf vom Kunststoff aufgenommen werden, da die Aufnahmebereitschaft des Kunst stoffes nach seiner Herstellung am größten ist und somit u. U. bereits Minuten ausreichen, um unerwünscht viel Wasserdampf in den Kunststoff gelangen zu lassen. Auch ist es häufig nicht möglich, direkt nach der Herstellung zu be schichten, da es sich gerade im Bereich von GD Lesegeräten um sehr spezielle Kunststoffteile handelt, die nicht nur kunststoffbeschichtet, sondern auch auf andere Weise bearbeitet werden müssen, was häufig eine Verbringung in ganz andere Anlagen, ja sogar in andere Fertigungsbetriebe erforderlich macht.To prepare the plastic for appropriate coatings to the Remove any water vapor before applying the coating, min To date, however, drastically reducing are only two in the prior art Process known. After a first process, the plastic is immediately bar before its coating, so if possible before at all Water vapor could accumulate in it. Ie, the coating is on kür zestem way after manufacturing the plastic without cleaning leads. While this guarantees a minimum of water vapor absorbed, however, a relatively large amount of water vapor can also be released in a very short time Plastic can be included because of the receptiveness of art material is largest after its manufacture and thus u. Maybe already minutes sufficient to get an undesirable amount of water vapor into the plastic to let. It is also often not possible to be directly after the production layers, especially in the area of GD reading devices Plastic parts that are not only plastic-coated, but also based on other ways need to be worked out, which is often a shipment throughout other plants, even in other manufacturing plants.
Alternativ hierzu wird deshalb ein zweiter relativ teurer und gleichwohl nicht im mer ganz befriedigender Weg eingeschlagen, bei dem die Kunststoffe mit ihrer empfindlichen Oberfläche in Vakuumanlagen gelagert oder die ganze Zeit bis zur Beschichtung auf einer Temperatur von 60 bis 70°C gehalten werden. Dies erfordert jedoch einen hohen Energieaufwand und führt wegen der Begrenzung der Heiztemperatur nicht zur vollständigen Beseitigung des Wasserdampfes im Kunststoff. Ein Aufbewahren des Kunststoffs in einem Behälter mit trockenem Gas wie Stickstoff oder Sauerstoff ist auch denkbar, führt aber zu ähnlichen Problemen.As an alternative to this, a second will therefore be relatively more expensive and nevertheless not in the a very satisfactory path in which the plastics with their sensitive surface stored in vacuum systems or all the time up be kept at a temperature of 60 to 70 ° C for coating. This however, requires a lot of energy and leads because of the limitation the heating temperature not to completely remove the water vapor in the Plastic. A storage of the plastic in a container with dry Gas such as nitrogen or oxygen is also conceivable, but leads to similar ones Problems.
Die Bedingungen bei den genannten Verfahren zur Aufbereitung sind überdies nicht ausreichend reproduzierbar und können somit die der vorliegenden Erfin dung zugrundeliegenden Aufgabe nicht befriedigend lösen.The conditions for the processing methods mentioned are also not sufficiently reproducible and can therefore be the one of the present inventions not satisfactorily solve the underlying task.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Aufbereiten von Kunststoff für Beschichtungen für insbesondere Präzisi onsoptiken zu schaffen, das bzw. die einfach in Beschichtungsabläufe integrier bar ist und ein gezieltes, quasi vollständiges Entfernen des Wasserdampfes im Kunststoff bei geringer Erwärmung desselben gewährleistet.The object of the present invention is a method and an apparatus for the preparation of plastic for coatings, in particular precision to create optics that simply integrate into coating processes bar and a targeted, almost complete removal of the water vapor in the Plastic guaranteed with little warming of the same.
Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 und hinsichtlich der Vorrichtung durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 5 gelöst. With regard to the method, this task is characterized by the Features of claim 1 and with respect to the device by the characterizing features of claim 5 solved.
Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß eine auch von den Fachleuten bis her völlig unbeachtete Möglichkeit zur Beseitigung des unerwünschten Wasser dampfes mit bestem Erfolg ausgenutzt werden kann, die rückwirkend betrachtet völlig logisch erscheint und sich in Versuchen als geradezu phänomenal wirksam herausgestellt hat. Erfindungsgemäß werden die wasserdampfenthal tenden Kunststoffe unmittelbar vor einer Beschichtung mit Mikrowellenstrah lungsenergie beaufschlagt. Wie sich verblüffenderweise ferner gezeigt hat, ist sogar ein normales Haushaltsmikrowellengerät geradezu optimal, da dessen Mikrowellenstrahlung, also die darin verwendete Mikrowellenfrequenz und ein stellbare Zeit direkt und selektiv auf die Dipole des Wassers (dort natürlich in Nahrungsmitteln) ausgerichtet ist, wodurch der Kunststoff im vorliegenden Fall selbst kaum erwärmt wird. Wird bereits während der Beaufschlagung mit Mikro wellenstrahlenenergie oder sofort im Anschluß daran der nun in der umgeben den Luft gelöste Wasserstoff (bzw. die dissoziierten oder angeregten Wasser dampfmoleküle) abgesaugt, dann kann auf einfache Weise eine quasi vollstän dige Trocknung des Kunststoffes erreicht werden.Surprisingly, it has been shown that one of the experts up to completely ignored way to remove the unwanted water steam can be used with best success, which is viewed retrospectively seems completely logical and proves to be phenomenal in experiments has effectively demonstrated. According to the Wasserdampfenthal plastics immediately before coating with a microwave beam energy applied. Surprisingly, it has also been shown that even a normal household microwave oven is ideal, because of that Microwave radiation, i.e. the microwave frequency used therein and a adjustable time directly and selectively on the dipoles of the water (there of course in Food) is aligned, which makes the plastic in the present case is hardly warmed itself. Is already during the exposure to micro wave radiation energy or immediately following it now surrounded in the the hydrogen dissolved in the air (or the dissociated or excited water vapor molecules) suctioned off, then a quasi complete in a simple way drying of the plastic can be achieved.
Gemäß einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Mikrowellenstrahlungsenergie aus einem Produkt von Mirkrowellenstrahlungs leistung und Zeit derart vorbestimmt wird, daß der Wasserdampf in die Luft ge löst und der Kunststoff auf eine Temperatur erwärmt wird, die weit unterhalb sei ner kritischen Temperatur liegt. Hierdurch ist es auf einfache Weise möglich, dem Wasserdampf selektiv eine andere höhere Energieaufnahme zuzuordnen als dem Kunststoff, der damit nicht gefährdet, also nicht überhitzt wird.According to a special embodiment of the invention it is provided that the Microwave radiation energy from a product of microwave radiation Performance and time is predetermined so that the water vapor in the air dissolves and the plastic is heated to a temperature that is far below ner critical temperature. This makes it possible in a simple manner selectively assign a higher energy consumption to the water vapor than the plastic, which does not endanger it, i.e. does not overheat.
Vorteilhaft ist vorgesehen, daß eine selektiv für die Dipole des Wassers geeig nete Mikrowellenfrequenz von einigen GHz über eine Zeit von einigen Minuten verwendet wird. Wie bereits eingangs erwähnt, ist ein gängiges Haushaltsmi krowellengerät vorteilhaft, da es auf die Erhitzung der Dipole des Wassers in Nahrungsmitteln ausgelegt ist. Letzteres ist gerade bei der erfindungsgemäßen Aufbereitung des Kunststoffes ebenfalls nötig und funktioniert in gleicher Weise. Denn bei der Beaufschlagung mit Mikrowellenstrahlungsenergie werden die klei nen Wasserdampfbestandteile erstaunlich rasch angeregt und verdampfen, während der Kunststoff selbst gar nicht so schnell von der Erwärmung betroffen ist und weit unterhalb seiner kritischen Temperatur bleibt.It is advantageously provided that one suitable for the dipoles of the water Microwave frequency of a few GHz over a period of a few minutes is used. As already mentioned at the beginning, is a common household medium krowellengerät advantageous because it depends on the heating of the dipoles of the water Food is designed. The latter is precisely the case with the invention Preparation of the plastic is also necessary and works in the same way. Because when they are exposed to microwave radiation energy, they become small water vapor components are excited and evaporated surprisingly quickly, while the plastic itself is not affected by the heating so quickly is and remains well below its critical temperature.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Kunststoff während der Beaufschlagung mit Mikrowellenstrahlungsenergie in nerhalb eines Rezipienten positioniert wird, in welchem gleichzeitig beim Ab saugen des Wasserdampfes aus der Luft ein Vakuum erzeugt wird, bevor in ei nem weiteren Bearbeitungsschrift die erste Beschichtung aufgebracht wird. Die erfindungsgemäße Aufbereitung des Kunststoffes mit Mikrowellenstrahlungs energie soll natürlich möglichst kurz vor der späteren Beschichtung erfolgen, um eine Wiedereinlagerung von Wasserdampf zu verhindern. Dabei ist es vor teilhaft, da die Beschichtung ohnehin in einem Rezipienten und Vakuum erfolgt, die entsprechende Aufbereitung mit Mikrowellenstrahlungsenergie in dem glei chen Rezipienten stattfinden zu lassen, und zwar in vorteilhafterweise während des Herstellens des Vakuums. Das hat nämlich ferner den Vorteil, daß während des Herstellens des Vakuums auch gleich der verdampfte Wasserdampf mit ab gesaugt werden kann, und somit das Wiedereinlagern des Wasserdampfes auf einfache Weise verhindert wird. Gleichzeitig können Kühlfallen in Wirkung gebracht werden.According to an advantageous embodiment of the invention it is provided that the Plastic during exposure to microwave radiation energy in is positioned within a recipient in which at the same time when Ab sucking the water vapor from the air creates a vacuum before in egg The first coating is applied in a further processing script. The Preparation of the plastic according to the invention with microwave radiation of course, energy should occur as soon as possible before the subsequent coating to prevent water vapor from being stored again. It is before partial, since the coating is done in a recipient and vacuum anyway, the corresponding processing with microwave radiation energy in the same Chen recipients to take place, advantageously during creating the vacuum. This also has the advantage that during When the vacuum is created, the vaporized water vapor is also removed can be sucked, and thus the re-storage of the water vapor is easily prevented. At the same time, cold traps can be effective to be brought.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens weist zum Entfernen des Wasserdampfes ein Mikrowellengerät zur Beaufschlagung des Kunststoffes auf, welches eine vorbestimmte Mikrowellenstrahlungsenergie an den Kunststoff abgibt, wobei dem Kunststoff mindestens ein Abzug für den in Luft gelösten Wasserdampf zugeordnet ist. Durch diese einfache Vorrichtung kann dem eingelagerten Wasserdampf in kürzester Zeit soviel Energie zuge führt werden, daß eine fast vollständige Trocknung erreicht wird. Dies kann un mittelbar vor einer nachfolgenden Beschichtung geschehen, da die mit Wasser dampf angereicherte Luft erfindungsgemäß mittels eines Abzuges aus der Um gebung des Kunststoffes entfernt wird. Hierdurch kann die Zeit bis zur Be schichtung tatsächlich minimiert werden.The inventive device for performing the method has Removing the water vapor using a microwave oven Plastic on which a predetermined microwave radiation energy releases the plastic, with the plastic at least one deduction for the in Air is associated with water vapor. With this simple device can quickly draw so much energy into the stored water vapor leads that an almost complete drying is achieved. This can un happen indirectly before a subsequent coating, since that with water steam-enriched air according to the invention by means of a deduction from the order the plastic is removed. As a result, the time until loading stratification can actually be minimized.
Das Mikrowellengerät der erfindungsgemäßen Vorrichtung sendet vorteilhaft ei ne selektiv für die Dipole des Wassers geeignet Mikrowellenfrequenz von eini gen Gigahertz über eine Zeit von einigen Minuten aus, die alle Wasserdampfbe standteile im Kunststoff in Luft löst und dem Kunststoff nur auf eine Temperatur erwärmt, die weit unterhalb dessen kritischer Temperatur liegt. Wie bereits hinsichtlich des im Verfahrens ausführt, ist es überraschenderweise möglich, gängige Haushaltsmikrowellengeräte hierzu zu verwenden, da gerade diese direkt und selektiv auf die Dipole des Wassers ausgerichtet sind, um diese üb licherweise bei der Erhitzung von Nahrungsmitteln gezielt anzuregen, während dessen der Kunststoff gar nicht so schnell von der Erwärmung betroffen ist und weit unterhalb seiner kritischen Temperatur bleibt.The microwave device of the device according to the invention advantageously sends egg ne selectively suitable for the dipoles of water microwave frequency of one to gigahertz over a period of a few minutes, all of which are steam dissolves components in the plastic in air and the plastic only at one temperature warmed, which is far below its critical temperature. As before with regard to what is carried out in the method, it is surprisingly possible to use common household microwave devices for this purpose, because this is precisely the one are directly and selectively aligned with the dipoles of the water in order to to stimulate specifically when heating food while whose the plastic is not affected by the warming so quickly and remains well below its critical temperature.
Gemäß einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung weist die Vorrichtung ei nen Rezipienten auf, in dem der Kunststoff während der Beaufschlagung mit Mikrowellenstrahlungsenergie angeordnet ist, welcher mindestens eine Glocke mit Ansatzrohr für eine Vakuumpumpe zur Herstellung eines Vakuums und zum Absaugen des in der Luft gelösten Wasserdampfes hat. Die erfindungsgemäße Aufbereitung kann somit direkt vor einer Beschichtung durchgeführt werden, und ist, da die Beschichtung im Vakuum stattfindet, bereits innerhalb des Rezi pienten während des Pumpzyklusses zur Erzeugung des Vakuums möglich.According to a special embodiment of the invention, the device has an egg NEN recipients in which the plastic during the exposure Microwave radiation energy is arranged, which has at least one bell with attachment pipe for a vacuum pump to create a vacuum and Suction of the water vapor dissolved in the air. The invention Processing can therefore be carried out directly before coating, and, since the coating takes place in a vacuum, it is already within the rezi possible during the pumping cycle to create the vacuum.
Vorteilhaft ist bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ferner vorgesehen, daß die Kühlfallen des Rezipienten mit Stickstoff oder Luft gekühlte Elemente sind und beschleunigt den gelösten Wasserdampf ausfrieren und eine beschleunigte Aufbereitung von wasserdampffreiem Kunststoff bewirken. Diese zwar bekann ten aber bevorzugt eingesetzten Kühlfallen, die mit flüssigem Stickstoff und/oder mit flüssiger Luft gekühlt werden, haben eine erhebliche Beschleunigung der Aufbereitung zur Folge, da an diesen Kühlfallen der Wasserdampf bevorzugt ausfriert.It is also advantageously provided in the device according to the invention that the cold traps of the recipient are elements cooled with nitrogen or air and accelerates the dissolved water vapor freeze out and an accelerated Processing of water vapor-free plastic. This did indeed but preferably used cold traps with liquid nitrogen and / or cooled with liquid air have a significant acceleration of the Treatment as a result, because water vapor is preferred on these cold traps freezes out.
Vorteilhaft ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß der zu beschichtende Kunst stoff Polymethylmethacrylat, kurz PMMA, mit einer kritischen Temperatur von ca. 90°C, oder Polycarbonat, kurz PC, mit einer kritischen Temperatur von ca. 120°C, oder Styrol Acrylnitril, kurz SAN, mit einer kritischen Temperatur von ca. 95°C, oder ähnlicher Kunststoff ist. Wie Versuche ergeben haben, hat sich ge zeigt, daß die erfindungsgemäße Aufbereitung besonders für die genannten schwer beherrschbaren Kunststoffe besonders gut geeignet ist. It is advantageously provided according to the invention that the art to be coated Polymethyl methacrylate, PMMA for short, with a critical temperature of approx. 90 ° C, or polycarbonate, PC for short, with a critical temperature of approx. 120 ° C, or styrene acrylonitrile, or SAN for short, with a critical temperature of approx. 95 ° C, or similar plastic. As tests have shown, shows that the preparation according to the invention especially for the above difficult to control plastics is particularly suitable.
Ferner ist bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehen, daß der Rezi pient gleichzeitig die Beschichtungselemente enthält und der darin aufbereitete und direkt beschichtete Kunststoff aufgrund des fehlenden Wasserdampfes insbesondere eine reflexionsvermindernde Beschichtung optimal trägt. Gerade für die eingangs genannten Präzisionsoptiken, die bei Diodenlasern in CD Abspiel - und Lesegeräten Verwendung finden, können sämtliche eingangs genannten Probleme inkl. der im Rahmen von Lohnbeschichtungen häufig auf tretenden großen Zeiträume zwischen Herstellung und Beschichtung auf ein fachste Weise gelöst werden.It is further provided in the device according to the invention that the Rezi pient simultaneously contains the coating elements and the processed therein and directly coated plastic due to the lack of water vapor especially an anti-reflective coating optimally. Just for the precision optics mentioned at the beginning, which are used for diode lasers in CD Playback and reading devices can all be used at the beginning mentioned problems including those within the scope of job coatings frequently occurring large periods between production and coating on most professional way to be solved.
Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich hinsichtlich des Verfahrens aus den Unteransprüchen 2 bis 4 und hinsichtlich der Vorrich tung aus den Unteransprüchen 6 bis 10.Further preferred configurations of the invention result with regard to of the method from subclaims 2 to 4 and with respect to the device tion from subclaims 6 to 10.
Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird unter Bezug nahme auf eine Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung dient gleichzeitig der Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens. In der Zeichnung zeigt:An embodiment of the device according to the invention is with reference take explained in more detail on a drawing. The drawing also serves Explanation of the method according to the invention. The drawing shows:
Fig. 1 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung anhand der zusammenwirkenden Elemente, und Fig. 1 is a schematic representation of the device according to the invention based on the interacting elements, and
Fig. 2 die Wasserdampfaufnahme des Kunststoffes anhand eines Was serdampf-/Zeitdiagramms für ausgewählte Kunststoffe. Fig. 2 shows the water vapor absorption of the plastic on the basis of a water vapor / time diagram for selected plastics.
Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung 10 zum Aufbereiten von Kunst stoff 11, der schematisch in Form einer kreisrunden, CD-ähnlichen Kunststoff platte dargestellt ist. Sie besteht aus Polymethylmethacrylat, kurz PMMA, Acryl glas oder Plexiglas genannt, oder Polycarbonat, kurz PC genannt oder Styrol Acrylnitril, kurz SAN genannt oder ähnlichen Thermoplasten. Fig. 1 shows an inventive device 10 for processing plastic 11 , which is shown schematically in the form of a circular, CD-like plastic plate. It consists of polymethyl methacrylate, PMMA for short, acrylic glass or plexiglass, or polycarbonate, PC for short, or styrene acrylonitrile, SAN for short, or similar thermoplastics.
Die Vorrichtung 10 weist ein Mikrowellengerät 12 auf, in dessen Wirkungsbe reich der Kunststoff 11 angeordnet ist. Ebenfalls ist dem Kunststoff 11 ein Ab zug 13 zugeordnet, der in Pfeilrichtung A die um den Kunststoff 11 vorhandene Luft absaugt. Das Mikrowellengerät 12 kann an sich ein gängiges Haushalts mikrowellengerät mit einer Mikrowellenfrequenz von ca. 2,45 GHz sein, das über eine Zeit von einigen Minuten eingeschaltet werden kann. Das Mikrowellengerät 12 weist somit eine selektiv für die Dipole des Wassers geeignete Mikrowellenfrequenz von einigen GHz auf, die allen Wasserdampf 14 bezie hungsweise Wasserdampfbestandteile, angedeutet durch Punkte auf dem Kunststoff 11, in Luft löst und den Kunststoff 11 nur auf eine Temperatur er wärmt, die weit unterhalb dessen kritischer Temperatur liegt.The device 10 has a microwave device 12 , in the range of which the plastic 11 is arranged. Also the plastic 11 from a train 13 assigned, which sucks the existing around the plastic air 11 in the direction of arrow A. The microwave device 12 can in itself be a common household microwave device with a microwave frequency of approximately 2.45 GHz, which can be switched on over a period of a few minutes. The microwave device 12 thus has a microwave frequency selectively suitable for the dipoles of water of a few GHz, which dissolves all water vapor 14 or water vapor components, indicated by points on the plastic 11 , in air and heats the plastic 11 only to a temperature which it is far below its critical temperature.
D. h. die Vorrichtung 10 ist hierdurch geeignet, den im Kunststoff 11 enthaltenen Wasserdampf 14 selektiv erstaunlich rasch anzuregen und zu verdampfen, während der Kunststoff 11 selbst nicht so schnell oder überhaupt nicht von der Erwärmung betroffen ist, jedenfalls weit unterhalb der kritischen Temperatur bleibt. Diese Aufbereitung mit Mikrowellenstrahlungsenergie sollte natürlich möglichst kurz vor der späteren Beschichtung des Kunststoffes 11 erfolgen, um eine Wiedereinlagerung von Wasserdampf 14 zu verhindern.That is, the device 10 is thus suitable for selectively exciting and evaporating the water vapor 14 contained in the plastic 11 surprisingly quickly, while the plastic 11 itself is not affected as quickly or not at all by the heating, at least remains well below the critical temperature. This processing with microwave radiation energy should of course take place as shortly as possible before the later coating of the plastic 11 in order to prevent water vapor 14 from being re-stored.
Das Wiedereinlagern von Wasserdampf 14 in den Kunststoff 11 in der Zeit zwischen der Beaufschlagung mit Mikrowellenstrahlungsenergie und der Be schichtung kann durch den Abzug 13 erheblich herabgesetzt werden, in dem dieser die den Kunststoff 11 umgebende Luft mit gelöstem Wasserdampf 14 in Richtung des Pfeils A absaugt. Die Mikrowellenstrahlung ist mit Wellenlinien 15 angedeutet. Um die Wiedereinlagerung noch wirksamer zu verhindern, ist ferner vorgesehen, da die Beschichtung ohnehin in einem Rezipienten 16 unter Vakuum 17 erfolgt, die entsprechende Aufbereitung mit der Mikrowellenstrah lungsenergie innerhalb dieses Rezipienten 16 stattfinden zu lassen, und zwar zeitlich während des Herstellens des Vakuums 17. Das hat nämlich den Vorteil, daß während des Herstellens des Vakuums 17 auch gleich der verdampfte Wasserdampf mit abgesaugt werden kann und somit dessen Wiedereinlage rung auf geschickte Weise verhindert wird.The re-storage of water vapor 14 in the plastic 11 in the time between the exposure to microwave radiation energy and the coating can be significantly reduced by the trigger 13 in which this sucks the air surrounding the plastic 11 with dissolved water vapor 14 in the direction of arrow A. The microwave radiation is indicated by wavy lines 15 . In order to prevent the re-storage even more effectively, it is further provided, since the coating takes place in a recipient 16 under vacuum 17 anyway, to allow the corresponding processing with the microwave radiation energy to take place within this recipient 16 , namely during the creation of the vacuum 17 . This is because it has the advantage that the vaporized water vapor can also be sucked off while the vacuum 17 is being produced, thus preventing its reinsertion in a clever manner.
Hierzu weist der Rezipient 16 eine Glocke 18, oft aus Glas, auf, die ferner ein Ansatzrohr 19 für eine nicht weiter dargestellte Vakuumpumpe hat, die zur Her stellung des Vakuums 17 in gleicher Richtung wie der Abzug 13 fördert und die sen dann ersetzt. For this purpose, the recipient 16 has a bell 18 , often made of glass, which also has an extension pipe 19 for a vacuum pump, not shown, which promotes the manufacture of the vacuum 17 in the same direction as the trigger 13 and which then replaces it.
Obgleich hierdurch bereits ein sicheres Entfernen des Wasserdampfes 14 auch aus der Umgebung des Kunststoffes 11 nach Austrocknung desselben sicher gestellt ist, kann dies noch durch Kühlfallen 20 beschleunigt werden. Bevorzugt werden dabei Kühlfallen 20 herkömmlicher Art eingesetzt, die gekühlte Ele mente 25 aufweisen, die mit flüssigem Stickstoff oder flüssiger Luft gekühlt wer den. Der Wasserdampf 14 wird dann bevorzugt in direkter Umgebung des Kunststoffes 11 ausgefroren, wodurch der Wasserdampf 14 noch beschleunigt entfernt wird.Although this ensures that the water vapor 14 is also reliably removed from the surroundings of the plastic 11 after it has dried out, this can be accelerated by cold traps 20 . Cold traps 20 of a conventional type are preferably used which have cooled elements 25 which are cooled with liquid nitrogen or liquid air. The water vapor 14 is then preferably frozen out in the direct vicinity of the plastic 11 , as a result of which the water vapor 14 is removed more rapidly.
Die Kühlfallen 20 können im Rezipienten 16, bevorzugt aber im Ansatzrohr 19 am Rezipienten 16 angeordnet sein.The cold traps 20 can be arranged in the recipient 16 , but preferably in the extension tube 19 on the recipient 16 .
Wie bereits ausgeführt wurde, ist es besonders vorteilhaft, wenn der Kunststoff 11 nach Austrocknung das Vakuum 17 bis zu seiner Beschichtung nicht mehr verlassen muß. Um dies sicherzustellen, weist der Rezipient 18 in seinem Inne ren ebenfalls die Beschichtungsquellen 21 auf, so daß direkt im Vakuum nach dessen Erzeugung die mit Strichen teilweise angedeutete Beschichtung 22 auf gebracht werden kann.As has already been explained, it is particularly advantageous if the plastic 11 no longer has to leave the vacuum 17 until it is coated after it has dried out. In order to ensure this, the recipient 18 also has the coating sources 21 in its interior, so that the coating 22 partially indicated by lines can be brought up directly in a vacuum after its generation.
Fig. 2 zeigt anhand eines Wasserdampf-/Zeitdiagrammes schematisch mittels einiger Meßpunkte 24 den zeitlichen Anstieg des Wasserdampfes 14 im Kunst stoff 11, beginnend nach seiner Herstellung im Koordinatenursprung für ausge wählte Thermoplaste, nämlich PMMA, SAN und PC. Besonders deutlich ist bei allen diesen Thermoplasten der starke Anstieg der Wasserdampfkonzentration bereits in den ersten Minuten nach der Herstellung zu erkennen, wenn man be rücksichtigt, daß der dargestellte Zeitbereich 120 Stunden umfaßt und die dar gestellte Wasserdampfkonzentration den Bereich von 0 bis 1,6 wt %, über spannt. Fig. 2 shows a water vapor / time diagram schematically by means of some measuring points 24, the temporal increase in water vapor 14 in the plastic 11 , starting after its manufacture in the coordinate origin for selected thermoplastics, namely PMMA, SAN and PC. The strong increase in the water vapor concentration can be seen particularly clearly in the case of all these thermoplastics in the first minutes after production, if one takes into account that the time range shown comprises 120 hours and the water vapor concentration shown ranges from 0 to 1.6 wt% , spans.
Es wird somit deutlich, daß das erfindungsgemäße Verfahren sowie die erfin dungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens sogar im Stande ist, auf einfache Weise eine Wasserdampfkonzentration von quasi Null im Zeit punkt der Beschichtung zu gewährleisten.It is thus clear that the inventive method and the inventions device according to the invention for performing the method even in a position is, in a simple way, a water vapor concentration of almost zero in time point of the coating.
Claims (10)
- - der Kunststoff (11) unmittelbar vor einer ersten Beschichtung mit einer vor bestimmten Mikrowellenstrahlungsenergie beaufschlagt wird, die geeignet ist, selektiv die Dipole des Wassers ausreichend zu erwärmen, und
- - während der Beaufschlagung mit Mikrowellenstrahlungsenergie minde stens die den Kunststoff (11) umgebende, den Wasserdampf (14) auf nehmende Luft abgesaugt wird.
- - The plastic ( 11 ) is acted upon immediately before a first coating with a certain microwave radiation energy which is suitable for selectively heating the dipoles of the water sufficiently, and
- - During the exposure to microwave radiation energy at least the surrounding the plastic ( 11 ), the water vapor ( 14 ) is sucked in taking air.
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Also Published As
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