Bei industriellen Trocknungsprozessen sowie zur Erwärmung bzw. Erweichung von Körpern, z. B. von Thermoplasten wird vielfach Strahlung aus dem Infrarotbe- reich eingesetzt, wenn ein möglichst rasches Trocknen und/oder Vernetzen eines Beschichtungsmittels bzw. Erweichen eines Körpers beabsichtigt ist. Diesbezüg- lich hat sich besonders der Einsatz von Strahlung aus dem Bereich des nahen In- frarot mit hoher Strahlungsleistung als besonders effizient erwiesen, da damit Trocknungs-und Erwärmungsprozesse in extrem kurzen Zeiten bewirkt werden können.

Herkömmlicherweise wird für derartige Prozesse als Strahlungsquelle ein Tempe- raturstrahler, insbesondere eine Halogenlampe verwendet, d. h. im wesentlichen ein Metalldraht, der durch den ihn durchfließenden elektrischen Strom zum Glü- hen gebracht wird. Temperaturstrahler weisen ein typisches Strahlungsspektrum auf, das sich entsprechend den physikalischen Gesetzmäßigkeiten für Temperatur- strahler über einen breiten Spektralbereich beiderseits eines Strahlungsmaximums erstreckt (Plancksche Strahlungsverteilung). Die Strahlungsintensität klingt mit vom Strahlungsmaximum zunehmender bzw. abnehmender Wellenlänge nur all- mählich ab. So emittiert ein mit Strahlungsmaximum im Infrarot betriebener

Temperaturstrahler auch Strahlung im sichtbaren Bereich, wenn auch mit im Ver- hältnis zur Intensität am Strahlungsmaximum verminderter Intensität.

Besonders bei der Nah-Infrarot- (NIR)-Technologie, bei der Strahlung des nahen Infrarots für Bestrahlungsprozesse eingesetzt wird, wird die Wellenlänge des Strahlungsmaximum der für den Bestrahlungsvorgang verwendeten Strahlung speziell an das zu bestrahlende Material-z. B. ein Beschichtungsmittel, oder ein räumlich ausgedehnter Körper-angepasst. Das bedeutet z. B., dass die zentrale Wellenlänge der Strahlung des Temperaturstrahlers so eingestellt wird, dass sie mit dem Absorptions-und/oder Reflexionsvermögen des zu bestrahlenden Mate- rials, das zuvor ermittelt wurde, korrespondiert.

Speziell bei Anwendungen von Strahlung bei schichtartig aufgebauten Material- strukturen kann es erforderlich sein, dass die Strahlung zunächst eine oder mehre- re Materialschichten durchdringt, um erst in einer tiefer liegenden Schicht absor- biert zu werden. Für derartige Anwendungen der NIR-Technologie Prozesse ist ein rascher und effizienter Energieeintrag nur für eine bestimmte Wellenlänge bzw. für einen sehr schmalen Wellenlängenbereich gegeben. Aufgrund ihrer na- turgemäßen Strahlungsverteilung emittieren Temperaturstrahler jedoch auch bei Wellenlängen, welche vom Strahlungsmaximum weit entfernt sind. Diese Strah- lungsanteile sind häufig für den Bearbeitungsprozess nutzlos und darüber hinaus störend : Bei bestimmten Beschichtungsprozessen ist z. B. nur das Trocknen des Be- schichtungsmittels erwünscht, jedoch nicht ein Aushärten des Beschichtungs- mittels durch die Strahlungsanteile im UV, die in Spektrum eines Temperatur- strahlers häufig vorhanden sind. Beim Einsatz von Temperaturstrahlern müs- sen somit Filter verwendet werden, um diese Strahlungsanteile zu unterdrük- ken.

'Im sichtbaren Strahlungsbereich abgegebene Strahlung eines für Beschich- tungsprozesse mit wesentlichem Wirkanteil im Infrarot betriebenen Tempe- raturstrahlers erzeugt Probleme bei der optischen Überwachung. Eine Bedien- person oder eine Kamera werden bei der Beobachtung des Werkstücks durch die sichtbaren Strahlungsanteile geblendet. Die Verwendung entsprechender Filter oder Blenden ist notwendig.

Außerhalb des Absorptionsbereichs eines Materials emittierte Strahlung wird von der Materialoberfläche reflektiert und ist für die Bearbeitung nutzlos. Die zur Erzeugung dieser Strahlungsanteile aufgewandte Energie ist verloren.

Für Anwendungen der NIR-Technologie ist es häufig erforderlich, daß die Strahlung nicht an der Oberfläche der obersten Schicht eines Schichtaufbaus, sondern erst in einer tiefer liegenden Schicht absorbiert wird, um selektiv eine bestimmte Schicht zu Trocknen, oder um dort eine Volumenerwärmung zu er- reichen. Ein Eindringen von Strahlung ist jedoch nur für bestimmte Wellen- längen möglich, während andere Anteile der Strahlung entweder an der ober- sten Schicht reflektiert werden oder in anderen Schichten absorbiert werden, wo dies zu einer unerwünschten Erwärmung führt.

Letztendlich bedeutet jede Abgabe von Strahlungsenergie an einem Ort, an dem keine Trocknungs-bzw. Vernetzungseffekt erzielt werden soll, sowie die Reflexi- on von Strahlung einen Verlust der zur Erzeugung der Strahlung aufgewandten Energie.

Es ist somit die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren und eine Vor- richtung zum Trocknen und/oder Vernetzen von Beschichtungsmitteln sowie zur Erwärmung von Körpern mit verbesserter Energieeffizienz zu schaffen.

Diese Aufgabe wird gelöst mit einem Verfahren mit den Merkmalen gemäß An- spruch 1 und mit einer Vorrichtung mit den Merkmalen gemäß Anspruch 8.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen an- gegeben.

Erfindungsgemäß wird zum Trocknen und/oder Vernetzen eines Beschichtungs- mittels auf einem Substrat, auf welches ein Beschichtungsmittel aufgebracht ist, oder zur Volumenerwärmung eines Körpers elektromagnetische Strahlung ver- wendet, wobei die elektromagnetische Strahlung ein schmalbandiges oder diskre- tes Spektrum aufweist, wobei der wesentliche Wirkanteil der Strahlung im Wel- lenlängenbereich des nahen Infrarots, insbesondere im Wellenlängenbereich von 0,78 um bis 1, 5, um liegt.

Dabei ist es, insbesondere wenn die weiter unter präzisierten Zeiten eingehalten werden, mit dem erfindungsgemäßen Verfahren prinzipiell möglich, eine Be- schichtung bzw. das Erwärmen eines Körpers besonders rasch und mit geringem Kosten-bzw. Energieaufwand zu erzeugen.

Vorteilhafterweise kann bei erfindungsgemäßem Verwenden eines diskreten Spektrums die Wellenlänge der Strahlung optimal an die optischen Eigenschaften eines Beschichtungsmittels bzw. eines zu erwärmenden Körper angepasst werden, da die gesamte Strahlungsintensität im wesentlichen mit einer einzigen Wellen- länge emittiert wird.

Strahlungsanteile mit Wellenlängen, die größer bzw. kleiner als die des Strah- lungsmaximums sind, sind-im Gegensatz zur Strahlung von Temperaturstrahlern - praktisch nicht vorhanden. Die diesen Strahlungsanteilen entsprechende Energie, die häufig nicht bzw. nur schlecht an das zu bestrahlende Material übertragen werden kann, muss zur Strahlungserzeugung nicht aufgewandt werden.

Darüber hinaus müssen weder Filter noch Blenden eingesetzt werden, um schädli- che Strahlungsanteile zu unterdrücken.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird als eine schmalbandig emittie- rende Strahlungsquelle insbesondere ein Laser, eine Plasma-, Lichbogen-bzw.

Gasentladungslampe verwendet. Im Gegensatz zu Temperaturstrahlern, wie z. B. einer Halogenlampe, emittieren diese Strahlungsquellen ein diskretes oder mono- chromatisches Spektrum, das im wesentlichen durch strahlende Übergänge in Gasatomen bestimmt ist.

Entsprechend einer weiteren Ausführungsform, die besonders zur Durchführung von Verfahren der NIR-Technologie bevorzugt ist, wird der erforderliche Ener- gieeintrag, zum im wesentlichen vollständigen Trocknen und/oder Vernetzen ei- nes auf ein Substrat aufgetragenen Beschichtungsmittels oder zur Volumener- wärmung eines Körpers in einer Zeitdauer von weniger als 1 Minute, bevorzugt in weniger als 20 Sekunden und besonders bevorzugt in weniger als 1 Sekunde er- zielt. Bei derartig kurzen Bestrahlungszeiten erfolgt der Energieeintrag in ein Be- schichtungsmittel bzw. in einen Körper so rasch, dass eine Energieübertragung durch langsam ablaufende Wärmeleitung im wesentlichen vermieden werden kann. Dadurch wird es beispielsweise möglich, wärmeempfindliche Materialien zu beschichten.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform liegt die Leistungsdichte der elektroma- gnetischen Strahlung insbesondere oberhalb von 100 kW/m2, bevorzugt oberhalb von 200 kW/m2 und besonders bevorzugt oberhalb von 1 MW/m2. Das Verwen- den hoher Leistungsdichten ist für viele Verfahren der NIR-Technologie charakte- ristisch. Damit können besonders kurze Bestrahlungsdauern bei gleichzeitiger Vermeidung einer langsam ablaufenden Wärmeleitung erzielt werden.

Entsprechend einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird die Bestrahlung im wesentlichen homogen über eine große Fläche abgegeben. Eine derartige Flä- che weist eine Größe von insbesondere mehr 400 cm2, bevorzugt von mehr als 2500 cm2 und besonders bevorzugt von mehr als 1 ma und ganz besonders bevor-

zugt von mehr als 4 m2 auf. Dabei schwankt die Leistungsdichte auf der bestrahl- ten Oberfläche um nicht mehr als 10%. Dadurch wird es möglich, großflächige Oberflächen in einer Anlage zu beschichten, wobei ein schädlicher ungleichmäßi- ger Energieeintrag in das Beschichtungsmittel und/oder einen zu erwärmenden Körper vermieden werden kann.

Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird die Strahlungs- dichte über die bestrahlte Fläche entsprechend einem vorbestimmten Muster va- riiert. Insbesondere wird ein vorbestimmtes Strahlungsprofil erzeugt ; d. h. dass die Strahlungsintensität über eine bestimmte Oberfläche von Ort zu Ort stetig oder unstetig variiert. Damit wird es möglich, die im Beschichtungs-bzw. Erwär- mungsprozess eingesetzte Energiemenge zu reduzieren, da nur dort Strahlung auftrifft wird, wo sie für den Trocknungs-bzw. Erwärmungsprozess benötigt wird. Häufig, insbesondere bei Druckprozessen, kommt es vor, dass auf einer großen Substratoberfläche nur an bestimmten Stellen eine Beschichtung erzeugt werden muss. Das heißt, dass das Beschichtungsmittel auch nur an den Stellen der Oberfläche getrocknet bzw. vernetzt werden muss, wo es aufgetragen ist. Im Ge- gensatz zu einer großflächigen Bestrahlung ist es mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. der erfindungsgemäßen Vorrichtung möglich, je nach Muster, beispielsweise einem Druckbild, entsprechendem welchem das Beschichtungs- mittel auf das Substrat aufgetragen ist, nur die Teile des Substrates zu bestrahlen, auf welche ein Beschichtungsmittel aufgetragen wurde. Auch bei der Erwärmung bzw. Erweichung eines Körpers kann in dem Körper ein bestimmtes Strahlungs- profil erzeugt werden, d. h., dass nur bestimmte gewünschte Bereiche des Körpers erwärmt bzw. erweicht werden, wohingegen andere Teile des Körpers kalt blei- ben.

Bevorzugt wird darüber hinaus während der Trocknung und/oder Vernetzung oder der Volumenerwärmung bei bestimmten Anwendungen die Wellenlänge der elektromagnetischen Strahlung variiert.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens weist insbe- sondere zumindest eine schmalbandig emittierende Strahlungsquelle mit wesentli- chem Wirkanteil im Bereich des nahen Infrarots auf. Bei der Strahlungsquelle kann es sich insbesondere um einen Laser oder eine Plasma-, Lichtbogen-bzw.

Gasentladungslampe handeln. Derartige Strahlungsquellen arbeiten auf dem Prin- zip elektronischer Übergänge in Atomen. Da die Atomspektren diskret sind, wer- den im Gegensatz zu Temperaturstrahlern keine verbreiterten Strahlungsspektren emittiert.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung handelt es sich bei der Strahlungsquelle um ein Laserdioden-Array. Laserdioden-Arrays können einfach durch Aneinanderreihen von Halbleiter-Laserdioden erzielt wer- den. Dadurch wird es möglich, auch größere flächige Strahlungsquellen mit ein- zelnen Lasern zu erzeugen.

Bevorzugt sind die Laserdioden des Laserdioden-Arrays einzeln und/oder in Gruppen steuerbar. Damit kann ohne Verändern des Laserdioden-Arrays ein Strahlungsprofil erzeugt werden, das insbesondere für NIR-Prozesse notwendig ist. Darüber hinaus bieten Laserdioden den Vorteil, dass die Strahlung im wesent- lichen nur in eine Richtung emittiert wird. Im Gegensatz zu Temperaturstrahlern sind keine die in alle Richtungen abgestrahlte Strahlung bündelnde oder zurückre- flektierende und Strahlung richtende Einrichtungen notwendig.

Gemäß noch einer bevorzugten Ausführungsform wird eine Strahlungsquelle be- reit gestellt, die in der Lage ist, eine homogene Strahlung über eine Fläche von insbesondere mehr als 400 cm2, bevorzugt von mehr als 2500 cm2, besonders be- vorzugt von mehr als 1 m2 und ganz besonders bevorzugt von mehr als 4 m2 im wesentlichen homogen zu erzeugen. Dies kann durch eine einzige geeignete Strahlungsquelle oder durch Kopplung mehrerer Strahlungsquellen zu einem Strahlungsmodul erreicht werden.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von bevorzugten Anwendungsfeldern des erfindungsge- mäßen Verfahrens bzw. Vorrichtung.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann zum Erzeugen von Beschichtungen auf einem Substrat ausgehend von einen Beschichtungsmittel eingesetzt werden.

Die Bestrahlung wird vorzugsweise so durchgeführt, dass das Beschichtungsmit- tel vollständig oder nahezu vollständig aushärtet. Durch die sehr kurzen Bestrah- lungsdauern kann eine Energieübertragung durch Wärmeleitung, die im Vergleich zur Energieübertragung durch Strahlung langsam abläuft, an das mit dem Be- schichtungsmittel in Kontakt stehende Substrat stark reduziert oder sogar weitge- hend vermieden werden.

Das Substrat bleibt während des Erhärtens des Bindemittels bei vielen Substraten im wesentlichen kalt. Da das beschichtete Substrat vorzugsweise thermisch nur wenig beansprucht wird, ist auch das Beschichten wärmesensitiver Substrate, wie z. B. von unter Druck stehenden Behältern, leicht schmelzenden Kunststoffen, Styropor oder von Papier in besonders kurzer Zeit und/oder mit Beschichtungs- mitteln möglich, die eine Erwärmung über die Schädigungstemperatur des Sub- strats erfordern.

Um eine möglichst effiziente Übertragung von Strahlungsenergie an das Be- schichtungsmittel zu erreichen, wird das Intensitätsmaximum der Strahlungsquelle an die Absorptions-bzw. Transmissionseigenschaften des Beschichtungsmittels und des Substrats angepasst. Bevorzugt wird dabei beabsichtigt, die Wellenlänge der Strahlungsquelle so zu wählen bzw. abzustimmen, dass das Beschichtungs- mittel die Strahlungsenergie über seine Dicke im wesentlichen homogen absor- biert. Dadurch kann erreicht werden, dass das Beschichtungsmittel gleichmäßig und innerhalb kürzester Zeit unmittelbar durch die Strahlung erwärmt wird. Auf eine Durchwärmung des Beschichtungsmittels durch langsame Wärmeleitung, wie

dies bei herkömmlichen Infrarotprozessen notwendig ist, kann verzichtet werden.

Andererseits wird die Wellenlänge der elektromagnetischen Strahlung bevorzugt so bestimmt, dass wenig Strahlung im Substrat absorbiert wird, um eine nutzlose Erwärmung desselben zu vermeiden. Reflexionen an der Grenzfläche zwischen Beschichtungsmittel und Substrat bewirken eine erneute Durchstrahlung des Be- schichtungsmittels und erhöhen die Effizienz der Energieübertragung an das Be- schichtungsmittel.

Vorzugsweise wird die Oberfläche des Substrats zur gezielten Einstellung ihres Reflexionsvermögens, d. h. zur Erhöhung oder Erniedrigung desselben, vor dem Auftragen des Beschichtungsmittels behandelt. Dies kann beispielsweise durch Glätten oder Aufrauhen der Oberfläche geschehen. Bei einem strahlungsdurchläs- sigen Substrat kann auch die das Substrat durchdringende elektromagnetische Strahlung erneut genutzt werden. Dazu werden z. B. einer oder mehrere Reflekto- ren vorgesehen, um die elektromagnetische Strahlung durch das Substrat und das Beschichtungsmittel zurückzureflektieren. Dadurch wird die Effizienz des Be- strahlungsvorgangs erhöht. Vorzugsweise wird ein sogenannter kalter Reflektor, d. h. ein Reflektor mit einem besonders hohen Reflexionskoeffizienten verwendet.

Die Auftragung des Beschichtungsmittels auf die zu beschichtenden Substrate erfolgt in Abhängigkeit von der Beschaffenheit, Anordnung und/oder dem Mate- rial des Substrats, vorzugsweise als paströse Masse, als homogene Flüssigkeit, oder als Pulver.

Die Auftragung erfolgt mit einem an sich bekannten Auftragsverfahren, insbeson- dere durch Aufwalzen, Aufstreichen, Aufsprühen, Gießen, Rakeln, Rieseln, Streu- en oder Aufblasen.

Je nach Oberflächenbeschaffenheit des Substrats wird eine Vorbehandlung, insbe- sondere durch Aufrauhen, Anätzen, oder auch Aufbringen eines Haftvermittlers

("primers") zweckmäßig sein. Diese Vorbehandlung dient u. a. der Verbesserung der Haftung zwischen Substrat und Beschichtungsmittel.

Bei den Beschichtungsmitteln handelt es sich um Substanzen, die zumindest teil- weise mit Strahlung härtbar bzw. vernetzbar sind. Beschichtungsmittel gemäß der Erfindung sind typischerweise Systeme, die mindestens einen Zusatzstoff, vor- zugsweise einen Zusatzstoff und ein Bindemitttel, wie jeweils nachfolgend aus- führlich diskutiert, enthalten. Die Bestrahlungshärtung geschieht bei vielen Be- schichtungsmitteln häufig durch Polymerisation des im Beschichtungsmittel ent- haltenen Bindemittels.

Ein Beispiel hierfür ist die optisch über Photoinitiatoren gestartete Polymerisation von niederviskosen Beschichtungsmitteln mit Bindemitteln reaktiver Monomere, Oligomere und Präpolymere, beispielsweise die radikalische oder die kationische Polymerisation oder die Vernetzung linearer Polymere mit reaktiven Seitenketten.

Als durch strahlungsinduzierte Prozesse vernetzbare Bindemittel können im erfin- dungsgemäßen Verfahren alle üblichen strahlenhärtbaren Bindemittel oder deren Mischungen eingesetzt werden, die dem Fachmann bekannt sind. Es handelt sich entweder um durch radikalische Polymerisation vernetzbare oder durch kationi- sche Polymerisation vernetzbare Bindemittel. Bei ersteren entstehen durch Ein- wirkung von elektromagnetischer Strahlung auf die Bindemittel Radikale, die dann die Vernetzungsreaktion auslösen. Bei den kationisch härtenden Systemen werden durch die Bestrahlung aus Initiatoren Lewis-Säuren gebildet, die dann die Vernetzungsreaktion auslösen.

Bei den strahlungshärtenden Bindemitteln kann es sich z. B. um Monomere oder Präpolymere, die olefinische Doppelbindungen im Molekül enthalten, handeln.

Diese Monomere können durch Homo-oder Copolymerisation verknüpft werden.

Demgemäß werden in dem erfindungsgemäßen Verfahren vorzugsweise Mono- mere ausgewählt aus

Styrolverbindungen der nachfolgend noch näher definierten allgemeinen Formel I, Ci-bis C20-Alkylestern der Acrylsäure oder Methacrylsäure, Dienen mit konjugierten Doppelbindungen, -ethylenisch ungesättigten Dicarbonsäuren und deren Derivate, ethylenisch ungesättigten Nitrilverbindungen und Präpolymeren aus diesen Monomeren eingesetzt.

Als wenigstens eine olefinische Doppelbindung aufweisende Monomere kommen z. B. insbesondere in Betracht : Olefine wie Ethylen oder Propylen, vinylaromati- sche Monomere wie Styrol, Divinylbenzol, 2-Vinylnaphthalin und 9-Vinylanthracen, substituierte vinylaromatische Monomere wie p-Methylstyrol, a-Methylstyrol, o-Chlorstyrol, p-Chlorstyrol, 2,4-Dimethylstyrol, 4-Vinylbiphenyl und Vinyltoluol, Ester aus Vinylalkohol und 1 bis 18 C-Atome aufweisenden Monocarbonsäuren wie Vinylacetat, Vinylpropionat, Vinyl-n-butyrat, Vinyllaurat und Vinylstearat, Ester aus 3 bis 6 C-Atome aufwei- senden a, ß-monoethylenisch ungesättigten Mono-und Dicarbonsäuren, wie ins- besondere Acrylsäure, Methacrylsäure, Maleinsäure, Fumarsäure und Itaconsäure, mit im allgemeinen 1 bis 20, bevorzugt 1 bis 12, besonders bevorzugt 1 bis 8 und ganz besonders bevorzugt 1 bis 4 C-Atome aufweisenden Alkanolen wie insbe- <BR> <BR> sondere Methyl-, Ethyl-, n-Butyl-, iso-Butyl-, tert. -Butyl-und<BR> der Acrylsäure und Methacrylsäure, Maleinsäuredimethylester oder Maleinsäu- re-n-butylester, Nitrile der vorgenannten a, ß-monoethylenisch ungesättigten Car- bonsäuren wie Acrylnitril und Methacrylnitril sowie C4 8-konjugierte Diene wie 1,3-Butadien und Isopren.

Als Styrolverbindungen kommen insbesondere solche der allgemeinen Formel I in Betracht :

in der R'und R"unabhängig voneinander für H oder Cl-bis Cg-Alkyl und n für 0, 1, 2 oder 3 stehen.

Die Bindemittel können einzeln oder im Gemisch eingesetzt werden. Die strah- lungshärtenden Bindemittel können auch Photoinitiatoren enthalten. Geeignete Photoinitiatoren sind beispielsweise solche, die im Wellenlängenbereich des na- hen Infrarot absorbieren. Der Photoinitiator kann mit entsprechend eingestrahltem Licht in einer Weise wechselwirken, dass er dadurch in die Lage versetzt wird, die Vernetzungsreaktion in der Beschichtungsmittelformulierung einzuleiten. Bei- spiele hierfür sind die optisch über Photoinitiatoren gestarteten Polymerisationen von niederviskosen Beschichtungsmitteln reaktiver Monomere, Oligomere und Präpolymere oder die optische Vernetzung linearer Polymere mit reaktiven Sei- tenketten.

Bei kationisch härtenden Systemen kann es sich beispielsweise um die durch Le- wis-Säuren gestartete Polymerisation von Epoxiden oder Vinylmonomeren han- deln.

Im Rahmen der Erfindung kann das Bindemittel auch Monomere oder Präpolyme- re enthalten, die vernetzbare funktionelle Gruppen wie beispielsweise Doppelbin- dungen in der Seitenkette enthalten. Hierbei kann es sich insbesondere um Ester der Acryl-und Methacrylsäure mit ethylenisch ungesättigten C3-bis C20- Alkoholen handeln.

Zusätzlich kann die Vernetzungsreaktion in dem reaktiven Beschichtungsmittel thermisch initiiert sein. Das bedeutet, dass die Vernetzungsreaktion neben der Initiierung durch die elektromagnetische Strahlung auch durch Einstellen einer bestimmten Temperatur initiiert wird.

Die Beschichtungsmittel enthalten entsprechend ihrem Einsatzgebiet entsprechen- de Zusatzstoffe wie Polymere, insbesondere Vernetzer, Katalysatoren für die Ver-

netzung, Initiatoren, insbesondere Pigmente, Farbstoffe, Füllstoffe, Verstärker- füllstoffe, Rheologiehilfsmittel, Netz-und Dispergiermittel, Haftvermittler, Addi- tive zur Verbesserung der Untergrundbenetzung, Additive zur Verbesserung der Oberflächenglätte, Mattierungsmittel, Verlaufmittel, filmbildende Hilfsmittel, Trockenstoffe, Hautverhinderungsmittel, Lichtschutzmittel, Korrisionsinhibitoren, Biozide, Flammschutzmittel, Polymerisationsinhibitoren, insbesondere Photoinhi- bitoren oder Weichmacher, wie sie beispielsweise auf dem Beschichtungssektor üblich und bekannt sind. Die Auswahl der Zusatzstoffe richtet sich nach dem ge- wünschten Eigenschaftsprofil des Beschichtungsmittels und dessen Verwen- dungszweck.

Die Beschichtungsmittel enthalten neben dem Bindemittel und etwaigen Zusatz- stoffen spezielle Stoffe, die der Erzeugung eines oder mehrerer gewünschter Wir- kungen der Beschichtung dienen. Bei einer Ausführungsform der Erfindung han- delt es sich beispielsweise um einen optischen Effekt innerhalb der Beschichtung, der durch eine Wechselwirkung der Beschichtung mit elektromagnetischer Strah- lung erzeugt wird. Derartige Effekte können beispielsweise die Polarisation von Strahlung beim Durchgang durch eine Beschichtung sein. Mit derartigen polari- sierenden Beschichtungen kann unter anderem aus unpolarisierter Strahlung pola- risierte Strahlung isoliert werden. Derartige Beschichtungen sind beispielsweise auf Verglasungen von Gebäuden, Fahrzeugen, Helmen oder optischen Einrichtun- gen und optischen Gebrauchsgegenständen sinnvoll.

Auch sind strahlungsfilternde Beschichtungen denkbar, mit welchen die spektrale Energieverteilung einer durch eine Beschichtung hindurch gehenden Strahlung verändert werden kann. Eine als Farbfilter ausgebildete Beschichtung kann bei- spielsweise für eine selektive oder eine breitbandige Absorption von Licht vorge- sehen werden. Eine weitere Anwendungsmöglichkeit stellt das Aufbringen eines Wärmeschutzfilters auf ein geeignetes Substrat dar.

Von besonderem Interesse sind ferner sogenannte optisch aktive Beschichtungen.

Optisch aktive Verbindungen drehen die Polarisationsebene von einfallendem linear polarisierten Licht. Dieser Effekt wird in großem Umfang bei Flüssigkri- stallanzeigen (LCDs) benutzt.

Eine weitere Anwendungsmöglichkeit, bei der die elektromagnetische Strahlung bzw. Licht in die Beschichtung eindringt und dadurch ein optischer Effekt beim Beobachter hervorgerufen wird, ist beispielsweise eine Beschichtung mit hologra- phischer Wirkung. Von besonderer Aktualität sind thermotrope Beschichtungen.

Diese lassen bei niedrigen Temperaturen Sonnenlicht und damit Wärme hindurch, schalten aber bei höheren Temperaturen selbsttätig auf Reflexion. Diese neuarti- gen Beschichtungen können Gebäude oder Fahrzeuginnenräume vor Überhitzung und solarthermische Anlagen vor Zerstörung schützen. Im reflektierenden Zu- stand erscheinen sie diffus weiß und eignen sich deshalb als Verglasung für Dä- cher oder zur indirekten Erhellung von Räumen mit Tageslicht. Nicht zuletzt de- korative Effekte können durch Beschichtungen erzielt werden.

Die Beschichtungen können auch Farb-, oder Lackschichten, insbesondere Tin- tenstrahldrucke, Laserdrucke, Pulverlackschichten oder Textilfarbenschichten sein. Dafür können die Beschichtungsmittel keramische Farben enthalten, wie beispielsweise Titandioxid, Ruß oder Buntpigmente wie Bleichromat, Mennige, Zinkgelb, Zinkgrün, Cadmiumrot, Cobaltblau, Berliner Blau, Ultramarin, Man- ganviolett, Cadmiumgelb, Molybdatorange und-rot, Chromorange und-rot, Ei- senoxidrot, Chromdioxidgrün und Strontiumgelb.

Auch organische Farben, beispielsweise natürlich vorkommende Pigmente wie Sepia, Indigo, Chlorophyll, oder insbesondere synthetische Pigmente wie bei- spielsweise Azo-Pigmente, Indigoide, Dioxazin-, Chinacridon-, Phthalocyanin-, Isoindolidon-, Perylen-und Perinon-, Metallkomplex-und Alkaliblau-Pigmente können Bestandteile der Beschichtungsmittel darstellen.

Ebenso kann die erfindungsgemäße Beschichtung Leuchtpigmente zur Erzeugung eines Metalleffekts enthalten. Verwendbar sind insbesondere Metall-Plättchen, vorzugsweise Aluminium-Plättchen, die über ihr Reflexionsverhalten einen be- sonderen optischen Effekt geben. Weitere Metall-Plättchen sind beispielsweise solche auf Basis von Gold-Bronzen, Kupfer-Zink-Legierungen, Nickel, rostfreiem Stahl und Glimmer.

Die Beschichtungen können außerdem Leuchtpigmente zur Erzeugung von Me- tamerieeffekten enthalten. Hier können beispielsweise Pigmente zur Erzeugung von Perlglanz eingesetzt werden. Im einzelnen sind zu nennen Bismutoxidchlorid, Titandioxid-Glimmer und Bleicarbonat.

Als Interferenz-Pigmente zum Wärmeschutz können die Beschichtungsmittel Pigmente mit hohem Reflexionsvermögen für IR-Strahlung enthalten, insbesonde- re Bleicarbonat und Titandioxid-Glimmer. Durch destruktive Interferenz kommt es zur Auslöschung wesentlicher Strahlungsanteile, wodurch ein Wärmeschutz erzielt wird.

Die Beschichtungen können im Rahmen der Erfindung auch Pigmente zum Kor- rosionsschutz enthalten. Vorzugsweise werden Blei (II) orthoplumbat, Chromat- Pigmente, Phosphat-Pigmente, Zinkstaub oder Bleistaub verwendet.

Darüber hinaus können die erfindungsgemäßen Beschichtungen magnetische Pigmente wie Reineisen, Eisenoxid oder Chrom (IV) oxid enthalten.

Antikorrosive, Antioxidations-und sonstige Schutzbeschichtungen werden bei- spielsweise bei elektronischen Bauteilen, bei optischen Geräten, für Metallteile und für Elektroden z. B. in der chemischen Industrie benötigt.

Weitere Anwendungen für Beschichtungen sind das Erzeugen einer wärme-, bzw. kälteisolierenden Schicht, einer magnetisierbaren Schicht, wie z. B. eines Magnet-

bandes eines Datenträgers, das Erzeugen eines Displays, wie beispielsweise eines Plasmadisplays, einer elektoptischen, Anzeige wie beispielsweise einer Vakuum- fluoreszenzanzeige, einer LED, OLED, von Biosensoren und semipermeablen Schichten.

In der Halbleiterindustrie kann das erfindungsgemäße Verfahren dazu verwendet werden, elektrisch leitende oder sonstige Nano-Beschichtungen auf Halbleiter- Substraten oder Fotolacke zu trocknen bzw. zu vernetzen.

Schließlich kann das Beschichtungsmittel ein Klebstoff sein, der auf einem Sub- strat aufgebracht und getrocknet bzw. abgelüftet werden muss.

Weitere typische Anwendungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Be- schichtungen von Scheiben von Gebäude-oder auch Automobilverglasungen, Visieren von Funktions-und Brillengläsern sowohl aus Kunststoff als auch aus Glas. Weitere Beispiele für Substrate sind Papier, Pappe, Holz, Naturstoff, Glas, Kunststoff, Boden-und Wandfliesen, Dachziegel, sonstige Bodenbeläge auf Ke- ramik, Ton aber auch keramische Bauteile, Halbleiter-Substrate, wie z. B. Solar- zellen aus Silizium, GaAs oder anderen Halbleitermaterialien, oder auch Textili- en, Leder oder Metalle, z. B. in Form von Fahrzeug-, Flugzeug-, Schiffsbauteilen, insbesondere deren Außenhaut bzw. Karosserie, Maschinen oder Elektroden.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist u. a. auch beabsichtigt, Beschichtungen auf Substrate aufzubringen, die einen Oberflächeneffekt, entweder alleine oder zusammen mit einem wie oben beschriebenen Effekt aufweisen und z. B. die Sub- strate vor äußeren Einflüssen schützen. Bei derartigen Beschichtungen wird deren Wirkung durch die Oberfläche bzw. die Oberflächenstruktur der Beschichtung bewirkt.

Im öffentlichen Bereich besteht die Notwendigkeit beispielsweise Wandverklei- dungen von Gebäudefassaden oder Innenraum-Wandflächen, Unterführungen, im

Sanitärbereich oder als Wandbeläge unempfindlicher gegen Verschmutzungen und Schmierereien ("Graffiti") zu machen. Um dies zu erreichen, ist es häufig sinnvoll diese Substrate mit wasser-, schmutz-, fettabweisenden Beschichtungen zu versehen.

Auch die Beschichtung von Oberflächen von Bauelementen, welche die Außen- haut von Gebäuden, Fahrzeugen, Flugzeugen, Schiffen oder auch Maschinen und Anlagen bilden, dient in vielen Fällen primär dem Zweck, die entsprechenden Teile relativ unempfindlich gegen Umgebungseinflüsse zu machen. Insbesondere kann die korrodierende Wirkung von sich an den Oberflächen niederschlagender Flüssigkeit und von Luftverschmutzungen durch geeignete Beschichtungen unter- bunden oder zumindest reduziert werden.

Weitere Anwendungsmöglichkeiten sind ferner Beschichtungen mit einer spezi- ellen Mikrostruktur, durch die auch für Chrom-oder Emailleüberzüge oder ähnli- che Beschichtungen ungeeignete Oberflächen beispielsweise die Oberflächen ke- ramischer Bauteile, von Ziegeln oder Dachziegeln oder Putzflächen in hohem Maße Flüssigkeits-und ablagerungsabweisend gemacht werden können. Im Hin- blick auf diesen als"Lotus-Effekt"bezeichneten Effekt derartiger Beschichtungen spricht man hier auch von"Lotus-Effekt Beschichtungen". Grundlage des Lotus- Effektes sind extrem aufgerauhte, hydrophobe Oberflächen, an denen Wasser und Partikel praktisch nicht haften. Bei entsprechenden Beschichtungen handelt es sich im wesentlichen um thermisch vernetzende polymere Systeme, die zur Ver- netzung bzw. Aushärtung einer Wärmebehandlung von normalerweise oberhalb von 200°C unterzogen werden müssen.

Weitere Einzelheiten bezüglich der Beschichtung von Substraten, bezüglich der Beschichtungsmittel, sowie bezüglich der Substrate, insbesondere in bezug zu Druck und Papier sind in den Anmeldungen bzw. Patenten DE 198 076 43, DE 198 570 44, DE 100 38 896, DE 100 38 897, in bezug zu Farben und Lacken in den Anmeldungen bzw. Patenten DE 198 317 81, DE 198 570 45, DE 100 48 355,

DE 100 52 197, in bezug zu funktionalen Schichten in den Anmeldungen bzw.

Patenten DE 198 143 90, DE 100 247 31, DE 100 35 430, DE 100 38 895, DE 100 64 277, DE 101 09 847, in bezug zu wärmesensitiven Materialien in der Pa- tentanmeldung DE 100 48 361, und in bezug zu Klebungen in den Patentanmel- dungen DE 198 50 143, DE 100 24 706 der Anmelderin offenbart.

Das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die erfindungsgemäße Vorrichtung wird ebenso zur Erwärmung von Körpern angewandt. Erwärmungsprozesse sind bei- spielsweise beim Warmverformen von Thermoplasten, insbesondere zum Streck- blasen von PET-Behältern aus Preforms und zum Herstellen von Formteilen mit einer Oberflächenstruktur, notwendig.

Bei derartigen Anwendungen wird erfindungsgemäß die für den Prozeß erforder- liche Wärme dem Rohling so zugeführt, dass die Energie nicht nur an den Außen- flächen des Rohlings sondern auch gleichzeitig im Inneren des Materials zur Temperaturerhöhung aufgenommen wird. Die geschieht dadurch, dass die Wel- lenlänge der Strahlungsquelle derart an die Absorptions-bzw. Transmissionsei- genschaften des Rohlings angepasst wird, dass die Energie auch tatsächlich in das Material eindringen kann und nicht-wie bei den sonst üblichen längeren Wel- lenlängen bei herkömmlichen Infrarot-Verfahren-schon in oberflächennahen Bereichen des Rohlings absorbiert wird. Es wird vorzugsweise eine Strahlungs- quelle verwendet mit einer Emissionswellenlänge, bei welcher der Rohling einen niedrigeren Absorptionskoeffizienten aufweist als bei längeren Wellenlängen. Die Wellenlänge liegt vorzugsweise im nahen Infrarot, d. h. in einem Bereich von Wellenlängen, die deutlich kürzer sind als die Wellenlängen, bei welchen das In- tensitätsmaximum üblicher Wärmestrahlungsquellen liegt. Bevorzugt wird nicht nur eine besonders gleichmäßige Erwärmung des Rohlings in seiner Tiefe er- reicht, sondern auch eine erheblich schnellere Erwärmung, da die Wärme nicht erst durch langsame Wärmeleitung ins Innere des Rohlings übertragen werden muss. Zur besonders schnellen Erwärmung ist wie im Falle der Beschichtungen eine hohe Strahlungsdichte notwendig.

Bei schneller Erwärmung, d. h. innerhalb von Zeiten die kürzer sind als die Zeiten die zum Temperaturausgleich durch Wärmeleitung notwendig sind, ist es gemäß einer anderen Anwendungsweise möglich in einem Körper ein Temperaturprofil in Richtung der Flächenerstreckung des Substrats (d. h. nicht in die Tiefe des Sub- strates) zu erzeugen, wobei nicht bestrahlte Teile des Körpers im wesentlichen kalt und somit härter und weniger formbar bleiben. Ein derartiges Temperaturpro- fil ist insbesondere zur Formung von PET-Behältern aus Preforms erforderlich, wobei beispielsweise der Fuß des Preforms im Gegensatz zum Preform selbst möglichst nicht erwärmt werden soll. Weitere Einzelheiten diesbezüglich sind in der DE 197 36 462 AI und in der DE 100 51 430.8 der Anmelderin offenbart.

Speziell bei dieser Anwendung kann ein Laserdiodenarray eingesetzt werden, das zur Optimierung der eingesetzten Strahlungsenergie eine Fläche aufweist, die der Kontur eines Preforms entspricht. Da die Laserdioden des Arrays im wesentlichen im Richtung ihrer Kavität emittieren ist die gesamte emittierte Strahlung ohne zusätzliche Reflektoren auf den Preform gerichtet. Strahlungsverluste können mi- nimiert werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die Vorrichtung kann auch bei der Her- stellung oberflächenstrukturierter Formteile, wie z. B. bei der Herstellung von Ar- maturenverkleidungen von Fahrzeugen angewandt werden. Weitere Einzelheiten diesbezüglich sind in der DE 199 47 350 der Anmelderin offenbart.

Weitere Anwendungsmöglichkeiten sind das Vulkanisieren und das Trocknen bzw. Kalzinieren von Schüttgut, die in den Patentanmeldungen DE 199 37 277.2 und DE 100 55 743.0 beschrieben sind.

Als Strahlungsquelle zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dient beispielsweise eine Infrarot-Bogenentladungslampe. Das Licht wird in einer der- artigen Lampe durch eine Bogenentladung zwischen einer Kathode und einer An- ode erzeugt. Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zweck-

mäßigerweise für die Entladung ein Gas gewählt, dessen Spektrum primär Über- gänge im nahen Infrarot aufweist.

Im Gegensatz zu Temperaturstrahlem weisen Bogenentladungslampen mit dis- kreten Spektren bei den Wellenlängen der strahlenden Übergänge des Gases eine besonders hohe Lichtausbeute auf, da die zur Gasentladung eingesetzte elektrische Energie in einem sehr schmalen Wellenlängenbereich in Strahlung umgewandelt wird und nicht wie bei thermischen Strahlern auf ein Plancksches Spektrum ver- teilt ist. Es existieren heute Bogenentladungslampen mit Spektrallinien primär im nahen Infrarot mit einer Strahlungsdichte von bis zu 3.5 kW/cm2 (= 35 MW/m2).

Alternative monochromatische Strahlungsquellen für NIR-Anwendungen können beispielsweise Diodenlaser darstellen. Sie weisen heutzutage eine elektrisch- optische Effizienz von 40-50% auf, die deutlich unter der thermischer Strahler und von Gasentladungslampen liegt (> 70%). Jedoch wird die Strahlung von La- serdioden im wesentlichen gerichtet in der Ebene des pn-Übergangs emittiert, so dass im wesentlichen keine weiteren Sammeleinrichtungen notwendig sind, um die Strahlung in Richtung auf das zu bearbeitende Material zu richten. Des weite- ren ist es möglich mehrere Einzellaser zu einem sogenannten Laserbarren (eindi- mensionales Laserarray) zu kombinieren, womit im wesentlichen eine längliche Strahlungsquelle erzeugt wird. Durch Aneinanderreihung mehrerer Laserbarren lässt sich ein Stapel bzw. Stack (zweidimensionales Laserarray) erzeugen, der eine flächige Strahlungsquelle darstellt. Halbleiterlaser auf GaAs-Basis emittieren im nahen Infrarot mit Wellenlängen zwischen 0, 78 um und 0,98 jim, d. h. auch im nahen Infrarot. Diese Strahlungsquellen sind somit zur Anwendung in NIR- Prozessen geeignet.

Laserdioden sind in großflächigen homogenen Bestrahlungen sowie in Anwen- dungen, bei welchen diskontinuierliche Strahlungsdichten zur Erzeugung von Temperaturprofilen erforderlich sind oder Strahlung nur in Form bestimmter Mu-

ster erzeugt werden soll, wie beispielsweise zum Fixieren von Druckbildern, ein- setzbar.

Für viele Anwendungen sind stationäre Anordnungen von Strahlungsquellen rea- lisierbar, durch die beispielsweise Substrate hindurchbewegt werden. Im einfach- sten Fall wird das Substrat kontinuierlich mit angemessener Geschwindigkeit an der Strahlungsquelle vorbeibewegt. Häufig werden Substrate getaktet durch die Anordnung bewegt, da das Substrat z. B. zum Auftragen des Beschichtungsmittels angehalten werden muss. Da das Substrat während des Auftragens des Beschich- tungsmittels nicht bewegt wird, davor von einer bestimmten konstanten Ge- schwindigkeit v auf Null abgebremst wird und nach dem Auftragen des Be- schichtungsmittels wieder auf die Geschwindigkeit v beschleunigt wird, wird in einer bevorzugten Ausführungsform zur Erzielung einer gleichmäßigen Bestrah- lung der gesamten Oberfläche des Substrats die Strahlungsquelle mit einer zur Bewegung des Substrats entgegengesetzten Bewegung bewegt. Dadurch kann eine kontinuierliche relative Bewegung mit einer Geschwindigkeit v zwischen Substrat und der Strahlungsquelle aufrecht erhalten werden. D. h. insbesondere, dass die Strahlungsquelle mit der Geschwindigkeit v bewegt wird, wenn sich das Substrat in Ruhe befindet wird. Beim Abbremsen und Beschleunigen des Sub- strats, wird die Strahlungsquelle gerade so beschleunigt bzw. abgebremst, dass die Summe der Geschwindigkeiten der Strahlungsquelle und des Substrats eine relati- ve Bewegung mit einer Geschwindigkeit v ergibt. Schließlich können auch An- ordnungen verwendet werden, bei welchen zwei bewegbare Strahlungsquellen verwendet werden. Während eine der Strahlungsquellen so bewegt wird, dass eine gleichmäßige Bestrahlung des Substrats erzeugt wird, wird die zweite Strahlungs- quelle mit dem Substrat mitgeführt, so dass beispielsweise ein bestimmter Teil der Oberfläche des Substrats mit zusätzlicher Strahlungsleistung beaufschlagt wird.

Auch Anordnungen mit mehr als zwei unabhängig voneinander bewegbaren Strahlungsquellen sind denkbar.

Für spezielle Beschichtungssysteme kann das Vorsehen eines weiteren Strah- lungsfeldes in einem anderen Spektralbereich, insbesondere im Ultraviolett- Bereich zur Förderung der Vernetzung bzw. Aushärtung der Beschichtungsmittel sinnvoll sein.

Hinsichtlich der bei der Qualitätssicherung und Prozeßsicherheit bevorzugten Verfahrensführung wird zumindest ein Prozeßparameter, insbesondere der Ab- stand zwischen der Bestrahlungsanordnung und der Oberfläche des Substrats oder die Temperatur auf dieser gemessen und dem Bediener der Bestrahlungsanord- nung angezeigt, so dass dieser den Abstand bzw. die Temperatur vorgegebenen Werten nachführen und gg£ die elektrische Leistung und damit die Strahlungslei- stung der Strahlungsanordnung verändern kann.

Vorzugsweise wird die Verfahrensführung jedoch vollständig automatisiert durchgeführt.

Eine Vorrichtung zur Realisierung einer gegebenenfalls automatischen Einstel- lung der Bestrahlungsparameter umfasst mindestens einen Messfühler zur Erfas- sung der relevanten physikalischen Größen, also insbesondere einen oder mehrere photoelektrische Sensoren zur Erfassung der Helligkeit, des Reflektionsvermö- gens oder des Brechungsindex oder anderer optischer Parameter, die Aufschluss über den Trocknungs-bzw. Vernetzungszustand des Beschichtungsmittels geben, bzw. einen berührungslos arbeitenden, insbesondere pyrometrischen Temperatur- fühler.

Zur Einstellung der Bestrahlungsparameter ist dieser Sensor bzw. sind diese Sen- soren über ihre Auswertungsschaltung insbesondere mit einem Steuereingang bzw. Steuereingängen einer Bestrahlungssteuereinrichtung verbunden. In Abhän- gigkeit von den erfassten Messwerten bzw. einem Ergebnis der Auswertung die- ser Messwerte können die im weiteren Prozessverlauf einzustellenden Bestrah- lungsparameter, insbesondere die Leistungsdichte und ggf. auch die spektrale Zu-

sammensetzung der Strahlung optimiert werden. Durch das Vorsehen einer ge- schlossenen Regelschleife ist hierbei auch eine automatisch geregelte Betriebsfüh- rung realisierbar.

Zumindest für spezielle Anwendungen ist auch eine Kühlung und/oder Abführung von flüchtigen Bestandteilen des Beschichtungsmittels von dem zu beschichten- den Substrat durch einen an diesem entlanggeführten Gasstrom (insbesondere Luftstrom) sinnvoll. Ferner können zu beschichtende Substrate mit geringer Dicke auch von der Rückseite her durch einen Gasstrom gekühlt werden. Für Standar- danwendungen ist jedoch mit Blick auf den deutlich geringeren technischen Auf- wand eine Verfahrensführung ohne Fluidkühlung bzw. aktive Abführung von Lö- sungsmittelkomponenten des Beschichtungsmittels vorzuziehen.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die zuvor beschriebenen Ausführungsfor- men beschränkt, sondern erstreckt sich auch auf andere mögliche Anwendungs- möglichkeiten des Verfahrens im Rahmen der Fähigkeiten eines Fachmanns.