DE19605881C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Vorbereiten von Kunststoff für Beschichtungen für insbesondere Präzisionsoptiken, und zum Beschichten des Kunststoffs - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum Vorbereiten von Kunststoff für Beschichtungen für insbesondere Präzisionsoptiken, und zum Beschichten des KunststoffsInfo
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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 6 zum Vorbereiten von
Kunststoff für Beschichtungen für insbesondere Präzisionsoptiken, und zum
Beschichten des Kunststoffes.
Seit Jahrzehnten haben sich Thermoplaste in der Herstellung von optischen Bau
teilen bewährt. Besonders hervorzuheben ist neben anderen Aspekten im Ver
gleich zu herkömmlichen Materialien, wie Glas, das geringe Gewicht, die hohe
Bruchfestigkeit und die niedrig an Fertigungskosten die für die Herstellung op
tischer Präzisionsbauteile vor allem aus PMMA, auch Plexiglas oder auch Acryl
glas genannt, und PC, auch Polycarbonat genannt, oder SAN, auch Styrol Acryl
nitril genannt, sprechen. Selbstverständlich sind diese Thermoplaste nur bei
spielhaft 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.
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 so
wie Glimmentladung und Heizung etc. innerhalb der Beschichtungsanlage. Diese
für z. B. Glas bekannten Methoden scheiden jedoch für die eingangs genannten
Thermoplaste aufgrund deren geringer Oberflächenhärte, chemischer Instabilität
gegenüber Lösungsmitteln, Veränderungen der Thermoplaste insbesondere in
Oberflächennähe durch Elektronenbeschuss und damit verbundener UV-
Strahlung bei Glimmentladung sowie ionengestützter Beschichtung etc., geringer
kritischer Service-/Belastungstemperaturen und ganz maßgeblich wegen der
Wasserdampfabsorption insbesondere an der Oberfläche der Kunststoffe, aus.
Eine saubere und wasserdampfarme, möglichst sogar wasserdampffreie zu be
schichtende Kunststoffoberfläche ist jedoch Voraussetzung für eine sichere,
haftfeste, klimastabile und langlebige Beschichtung.
Dies ist besonders wichtig für Beschichtungen, die der Entspiegelung bei spe
ziellen Wellenlängen, z. B. 670 nm, dienen, wie sie bei Diodenlasern bei CD 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.
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 Was
serdampf in geringem Umfang aufhält, der die Haftvermittlung der beispielsweise
aufzubringenden Entspiegelungsbeschichtung in dramatischer Weise gefährdet,
was zu voraussehbaren mittelfristigen Schäden an den vielleicht millionenfach
erzeugten Beschichtungen führt.
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.
Zur Vorbereitung 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 unmittelbar
vor seiner Beschichtung hergestellt, also möglichst bevor sich überhaupt Was
serdampf in ihm anlagern könnte. D. h., die Beschichtung wird auf kürzestem
Weg nach der Herstellung des Kunststoffes ohne Reinigung durchgeführt. 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 Kunststoffes 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 beschichten, da es
sich gerade im Bereich von CD 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.
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.
Die Bedingungen bei den genannten Verfahren zur Aufbereitung sind überdies
nicht ausreichend reproduzierbar und können somit die der vorliegenden Erfin
dung zugrundeliegende Aufgabe nicht befriedigend lösen. Dies gilt insbeson
dere auch für einen im Abschnitt "Die Mikrowellenerwärmung als Spezialfall der
dielektrischen Erwärmung" auf Seite 71 in der 'Technischen Rundschau", Heft
19/89, von H. Lienhard veröffentlichten Aufsatz mit dem Titel "Möglichkeiten und
Verfahren der industriellen Elektrowärmetechnik", in dem u. a. die Möglichkeit
andiskutiert wird, einen Trocknungsofen mit Frequenzen von einigen Gigahertz
zu betreiben, und ferner für das aus der WO 91/14 144 bekannte Verfahren mit
Vorrichtung zur Trocknung von Klebstoffen auf Wasserbasis in einer mit einem
Abzug versehenen Kammer, in der die zu verklebenden Elemente zum Zwecke
der Trocknung angeordnet werden. Die der vorliegenden Erfindung
zugrundeliegende Aufgabe kann weder mit der aus dem Aufsatz bekannten Er
kenntnis einer Trocknung durch Mikrowellenenergie noch durch die Lehre der
WO 91/14 144 gelöst werden, die neben des Einsatzes von Mikrowellenenergie
einen völlig anderen Gegenstand betreffen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung
zum Vorbereiten von Kunststoff für Beschichtungen für insbesondere Präzisi
onsoptiken und das Beschichten zu schaffen, das bzw. die einfach in
Beschichtungsabläufe integrierbar ist und ein gezieltes, quasi vollständiges
Entfernen des Wasserdampfes im Kunststoff bei geringer Erwärmung desselben
gewährleistet.
Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens durch die kennzeichnenden
Merkmale des Patentanspruches 1 und hinsichtlich der Vorrichtung durch die
kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 6 gelöst.
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 wasserdampfenthaltenden
Kunststoffe unmittelbar vor einer Beschichtung mit Mikrowellenstrahlungsenergie
beaufschlagt. Wie sich verblüffenderweise ferner gezeigt hat, ist sogar ein
normales Haushaltsmikrowellengerät geradezu optimal, da dessen Mikrowellen
strahlung, also die darin verwendete Mikrowellenfrequenz und einstellbare 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 Wasserdampf (bzw. die dissoziierten oder angeregten Wasser
dampfmoleküle) abgesaugt, dann kann auf einfache Weise eine quasi vollstän
dige Trocknung des Kunststoffes erreicht werden.
Die so entstehende wasserdampffreie Kunststoffoberfläche wird nun gleich im
Anschluss beschichtet, so dass eine Rückkondensation ausgeschlossen ist.
Gemäß einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die
Mikrowellenstrahlungsenergie aus einem Produkt von Mikrowellenstrahlungs
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.
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.
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 Bearbeitungsschritt 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 vorteil
haft, da die Beschichtung ohnehin in einem Rezipienten und Vakuum erfolgt, die
entsprechende Aufbereitung mit Mikrowellenstrahlungsenergie in dem gleichen
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 ge
bracht werden.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens weist zum
Entfernen des Wasserdampfes ein Mikrowellengerät zur Beaufschlagung des
Kunststoffes auf, welches eine vorbestimmbare Mikrowellenstrahlungsenergie
hat und dem Kunststoff mindestens ein Abzug für den in Luft gelösten Wasser
dampf zugeordnet ist. Durch diese einfache Vorrichtung kann dem eingelagerten
Wasserdampf in kürzester Zeit soviel Energie zugeführt werden, dass eine fast
vollständige Trocknung erreicht wird. Dies kann unmittelbar vor einer nach
folgenden Beschichtung geschehen, da die mit Wasserdampf angereicherte Luft
erfindungsgemäß mittels eines Abzuges aus der Umgebung des Kunststoffes
entfernt wird. Hierdurch kann die Zeit bis zur Beschichtung tatsächlich minimiert
werden.
Das Mikrowellengerät der erfindungsgemäßen Vorrichtung sendet vorteilhaft
über eine Zeit von einigen Minuten eine selektiv für die Dipole des Wassers ge
eignete Mikrowellenfrequenz von einigen Gigahertz mit einer Leistung aus, die
alle Wasserdampfbestandteile im Kunststoff in Luft löst und den Kunststoff nur
auf eine Temperatur erwärmt, die weit unterhalb dessen kritischer Temperatur
liegt und die Mikrowellenstrahlungsenergie bestimmt. Wie bereits hinsichtlich des
Verfahrens ausgeführt, ist es überraschenderweise möglich, gängige Haus
haltsmikrowellengeräte hierzu zu verwenden, da gerade diese direkt und selektiv
auf die Dipole des Wasser ausgerichtet sind, um diese üblicherweise bei der
Erhitzung von Nahrungsmitteln gezielt anzuregen, während dessen der Kunst
stoff gar nicht so schnell von der Erwärmung betroffen ist und weit unterhalb
seiner kritischen Temperatur bleibt.
Gemäß einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung weist die Vorrichtung
einen 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
Vorbereitung kann somit direkt vor einer Beschichtung durchgeführt werden, und
ist, da die Beschichtung im Vakuum stattfindet, bereits innerhalb des Rezipienten
während des Pumpzyklusses zur Erzeugung des Vakuums möglich.
Vorteilhaft ist bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ferner vorgesehen, dass
der Rezipient gelösten Wasserdampf ausfrierende, mit Stickstoff oder Luft ge
kühlte Kühlfallen aus Elementen hat. Diese zwar bekannten aber bevorzugt ein
gesetzten Kühlfallen, die mit flüssigem Stickstoff und/oder mit flüssiger Luft ge
kühlt werden, haben eine erhebliche Beschleunigung der Aufbereitung zur Folge,
da an diesen Kühlfallen der Wasserdampf bevorzugt ausfriert.
Vorteilhaft ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der beschichtbare Kunststoff
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 gezeigt,
dass die erfindungsgemäße Vorbereitung besonders für die genannten schwer
beherrschbaren Kunststoffe besonders gut geeignet ist.
Ferner ist bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehen, dass der Rezi
pient der Wasserdampfentfernung nachgeordnete Beschichtungselemente
enthält und der damit beschichtete Kunststoff insbesondere eine reflexions
vermindernde Beschichtung optimal trägt. D. h., dass der darin aufbereitete und
direkt beschichtete Kunststoff aufgrund des fehlenden Wasserdampfes insbe
sondere 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 Pro
bleme inkl. der im Rahmen von Lohnbeschichtungen häufig auftretenden großen
Zeiträume zwischen Herstellung und Beschichtung auf einfachste Weise gelöst
werden.
Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich hinsichtlich des
Verfahrens aus den Unteransprüchen 2 bis 5 und hinsichtlich der Vorrichtung
aus den Unteransprüchen 7 und 8.
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:
Fig. 1 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung
anhand der zusammenwirkenden Elemente, und
Fig. 2 die Wasserdampfaufnahme des Kunststoffes anhand eines Was
serdampf-/Zeitdiagramms für ausgewählte Kunststoffe.
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.
Die Vorrichtung 10 weist ein Mikrowellengerät 12 auf, in dessen Wirkungsbereich
der Kunststoff 11 angeordnet ist. Ebenfalls ist dem Kunststoff 11 ein Abzug 13
zugeordnet, der in Pfeilrichtung A die um den Kunststoff 11 vorhandene Luft
absaugt. Das Mikrowellengerät 12 kann an sich ein gängiges Haus
haltsmikrowellengerät mit einer Mikrowellenfrequenz von ca. 2,45 GHz sein, das
über eine Zeit von einigen Minuten eingeschaltet werden kann. Das Mikrowel
lengerät 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.
D. h. die Vorrichtung 10 ist hierdurch geeignet, den im Kunststoff 11 enthaltenen
Wasserdampf 14 selektiv erstaunlich rasch anzuregen und zu verdampfen, wäh
rend 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 mög
lichst kurz vor der späteren Beschichtung des Kunststoffes 11 erfolgen, um eine
Wiedereinlagerung von Wasserdampf 14 zu verhindern.
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 Wiedereinlagerung
auf geschickte Weise verhindert wird.
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.
Obgleich hierdurch bereits ein sicheres Entfernen des Wasserdampfes 14 auch
aus der Umgebung des Kunststoffes 11 nach Austrocknung desselben
sichergestellt ist, kann dies noch durch Kühlfallen 20 beschleunigt werden.
Bevorzugt werden dabei Kühlfallen 20 herkömmlicher Art eingesetzt, die
gekühlte Elemente 25 aufweisen, die mit flüssigem Stickstoff oder flüssiger Luft
gekühlt werden. Der Wasserdampf 14 wird dann bevorzugt in direkter
Umgebung des Kunststoffes 11 ausgefroren, wodurch der Wasserdampf 14
noch beschleunigt entfernt wird.
Wie bereits ausgeführt wurde, ist besonders vorteilhaft, wenn der Kunststoff 11
nach Austrocknung das Vakuum 17 bis zu seiner Beschichtung nicht mehr ver
lassen muss. Um dies sicherzustellen, weist der Rezipient 18 in seinem Inneren
ebenfalls die Beschichtungselemente 21 auf, so dass direkt im Vakuum nach
dessen Erzeugung die mit Strichen teilweise angedeutete Beschichtung 22 auf
gebracht werden kann.
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. wt % steht für den englischen Begriff "water content" und gibt den Was
sergehalt in Gewichtsprozent an.
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 Wasserdampfkonzentrion von quasi Null im Zeit
punkt der Beschichtung zu gewährleisten.
Claims (8)
1. Verfahren zum Vorbereiten von Kunststoff für Beschichtungen für insbe
sondere Präzisionsoptiken, der nach seiner Herstellung zeitabhängig
unterschiedlich viel Wasserdampf aufgenommen hat, und zum Be
schichten des Kunststoffes,
dadurch gekennzeichnet,
dass innherhalb ein und desselben Vakuumzyklusses
- - der Kunststoff (11) zum Entfernen des Wasserdampfes (14) mit einer vorbestimmten Mikrowellenstrahlungsenergie beaufschlagt wird, die geeignet ist, selektiv die Dipole des Wassers ausreichend zu erwärmen,
- - während der Beaufschlagung mit der Mikrowellenstrahlungsenergie mindestens die den Kunststoff (11) umgebende, den Wasserdampf (14) aufnehmende Luft abgesaugt wird, um damit Rückkondensationen (Wiedereinlagerungen) zu vermeiden, und
- - der Kunststoff beschichtet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Mikrowellenstrahlungsenergie aus einem Produkt von Mikro
wellenstahlungsleistung und Zeit derart vorbestimmt wird, dass der
Wasserdampf (14) in Luft gelöst und der Kunststoff (11) auf eine Tempe
ratur erwärmt wird, die weit unterhalb der kritischen Temperatur liegt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine selektiv für Dipole des Wassers geeignete Mikrowellenfrequenz
von einigen Gigahertz über eine Zeit von einigen Minuten verwendet wird.
4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Kunststoff (11) während der Beaufschlagung mit Mikrowellen
stahlungsenergie innerhalb eines Rezipienten (16) positioniert wird, in
welchem gleichzeitig beim Absaugen des Wasserdampfes (14) aus der
Luft ein Vakuum erzeugt wird, bevor in einem weiteren Bearbeitungschritt
die erste Beschichtung (22) aufgebracht wird.
5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der beschichtbare Kunststoff (11) 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 Acyl
nitril, kurz SAN, mit einer kritischen Temperatur von ca. 95°C oder ähn
licher Kunststoff ist.
6. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens zum Vorbereiten von Kunst
stoff für Beschichtungen für insbesondere Präzisionsoptiken, der nach
seiner Herstellung zeitabhängig unterschiedlich viel Wasserdampf aufge
nommen hat, und zum Beschichten des Kunststoffes nach einem der
vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass zum Entfernen des Wasserdampfes (14) ein Mikrowellengerät (12)
zur Beaufschlagung des Kunststoffes (11) vorgesehen ist, das Mikro
wellengerät (12) eine vorbestimmbare Mikrowellenstrahlungsenergie hat
und dem Kunststoff (11) mindestens ein Abzug (13) für den in Luft ge
lösten Wasserdampf (14) zugeordnet ist, und dass in der gleichen Vor
richtung Beschichtungselemente (21) angeordnet sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Kunststoff (11) während der Beaufschlagung mit Mikrowellen
strahlungsenergie innerhalb eines Rezipienten (16) angeordnet ist, der
mindestens eine Glocke (18) mit Ansatzrohr (19) für eine Vakuumpumpe
zur Herstellung eines Vakuums und somit gleichzeitig zum Absaugen der
Luft zusammen mit dem gelösten Wasserdampf (14) hat.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Rezipient (16) gelösten Wasserdampf (14) ausfrierende, mit
Stickstoff oder Luft gekühlte Kühlfallen (20) aus Elementen (25) hat.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19605881A DE19605881C2 (de) | 1996-02-19 | 1996-02-19 | Verfahren und Vorrichtung zum Vorbereiten von Kunststoff für Beschichtungen für insbesondere Präzisionsoptiken, und zum Beschichten des Kunststoffs |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19605881A DE19605881C2 (de) | 1996-02-19 | 1996-02-19 | Verfahren und Vorrichtung zum Vorbereiten von Kunststoff für Beschichtungen für insbesondere Präzisionsoptiken, und zum Beschichten des Kunststoffs |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE19605881A1 DE19605881A1 (de) | 1997-08-21 |
| DE19605881C2 true DE19605881C2 (de) | 2001-01-18 |
Family
ID=7785653
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19605881A Expired - Fee Related DE19605881C2 (de) | 1996-02-19 | 1996-02-19 | Verfahren und Vorrichtung zum Vorbereiten von Kunststoff für Beschichtungen für insbesondere Präzisionsoptiken, und zum Beschichten des Kunststoffs |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE19605881C2 (de) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4485564A (en) * | 1980-11-14 | 1984-12-04 | Aktiebolaget Edane Komponenter | Method of carrying out the drying of wooden objects |
| JPS6171979A (ja) * | 1984-09-12 | 1986-04-12 | 株式会社日立製作所 | 自動ケガキ装置 |
| EP0312741A2 (de) * | 1987-08-29 | 1989-04-26 | Nissui Kako Co., Ltd. | Verfahren und Vorrichtung zur Mikrowellentrocknung von Kunststoff |
| WO1991014144A1 (en) * | 1990-03-08 | 1991-09-19 | Gisip Innovations Ab | A method and a device for drying glued joints |
| JPH0839557A (ja) * | 1994-08-01 | 1996-02-13 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | プラスチックペレットの乾燥方法及び装置 |
-
1996
- 1996-02-19 DE DE19605881A patent/DE19605881C2/de not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4485564A (en) * | 1980-11-14 | 1984-12-04 | Aktiebolaget Edane Komponenter | Method of carrying out the drying of wooden objects |
| JPS6171979A (ja) * | 1984-09-12 | 1986-04-12 | 株式会社日立製作所 | 自動ケガキ装置 |
| EP0312741A2 (de) * | 1987-08-29 | 1989-04-26 | Nissui Kako Co., Ltd. | Verfahren und Vorrichtung zur Mikrowellentrocknung von Kunststoff |
| WO1991014144A1 (en) * | 1990-03-08 | 1991-09-19 | Gisip Innovations Ab | A method and a device for drying glued joints |
| JPH0839557A (ja) * | 1994-08-01 | 1996-02-13 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | プラスチックペレットの乾燥方法及び装置 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| "Einsatz von Mikrowellenanlagen in der thermischenVerfahrenstechnik" Verfahrenstechnik 23 (1989) Nr.6, S.34-42 * |
| ABC Naturwissenschaft und Technik, Edition Leipzig13.Aufl., 1980, "Dampf" * |
| Lienhard,H. "Möglichkeiten und Verfahren der in- dustriellen Elektrowärmetechnik", Technische Rund-schau 19/89, S.71 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE19605881A1 (de) | 1997-08-21 |
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