DE10147601B4

DE10147601B4 - Beschichtungsvorrichtung

Info

Publication number: DE10147601B4
Application number: DE10147601A
Authority: DE
Inventors: Detlef Prof. Dr. Stolten; Hendrik Dr. Dohle; Jürgen Mergel
Original assignee: Forschungszentrum Juelich GmbH
Current assignee: Forschungszentrum Juelich GmbH
Priority date: 2001-09-26
Filing date: 2001-09-26
Publication date: 2005-06-09
Anticipated expiration: 2021-09-27
Also published as: DE10147601A1; EP1429924B1; WO2003026893A1; ATE417731T1; EP1429924A1; DE50213132D1

Abstract

Beschichtungsvorrichtung umfassend ein Rotationssieb (2), eine zentrale Zuführungsbohrung (3) zur Zuführung von Beschichtungsmaterial ins Innere des Rotationssiebes, sowie einen Abstreifer (4), gekennzeichnet durch einen Einsatz (7), der innerhalb des Rotationssiebes (2) konzentrisch eingesetzt ist und dort das freie Volumen um wenigstens 50% verringert.

Description

Die Erfindung betrifft eine Beschichtungsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Für die Beschichtung von Bauteilen oder Membranen mit Katalysatormaterial sind zahlreiche Verfahren und Vorrichtungen aus der Literatur bekannt. Dazu zählen das Sprühverfahren, das Rakelverfahren, oder auch der Siebdruck.
Beim letztgenannten wird die Beschichtungsmasse, insbesondere ein Katalysatormaterial, mit Hilfe eines Abstreifers durch ein feinmaschiges Sieb auf das Bauteil, bzw. die Membran gedrückt. Als Druckform dienen Siebgewebe aus Metall-, Textil- oder Kunststoffäden. Der Vorteil beim Siebdruck liegt in der hohen Schichtstärke, die aufgebracht werden kann. Man unterscheidet bei Siebdruck zwischen dem Flachsiebdruck und dem Rotationssiebdruck.
Beim Flachsiebdruck wird die Druckform durch einen mit einem Gewebe bespannten Rahmen gebildet. Das Bauteil wird unter den Rahmen gebracht, bedruckt und weiter transportiert.

Beim Rotationssiebdruck wird häufig ein Edelstahlgewebe eingesetzt, welches zu einem Hohlzylinder geformt wird.

Im Innenraum des Zylinders sind Zuführungen für die Beschichtungsmasse und die Rakel (Abstreifer) angeordnet. Aufgrund des rotativen Aufbaus ist ein kontinuierlicher Druckprozeß möglich. Eine solche Vorrichtung zur Auftragung einer Schicht gleichförmiger Dicke ist schon aus CH 534 547 bekannt.

In einem zylindrischen Rotationssieb wird das Beschichtungsmaterial typischerweise durch eine Zuführung über eine seitliche Bohrung oder einen zentralen Zuführungskanal zentral zugeführt. Durch die Rotation des Siebes während des Betriebs sammelt sich das Beschichtungsmaterial vor dem Abstreifer. Eine Beschichtungsvorrichtung mit einem Rotationssieb und einer zentralen Zuführungsbohrung und einem Abstreifer ist beispielsweise aus WO 95/21701 A2 bekannt.

Um eine lückenhafte Beschichtung durch die Siebporen auf das Substrat ausschließen zu können, muß immer ein Überschuß an Beschickungsmaterial vor dem Abstreifer vorhanden sein. Typischerweise rollt sich das Beschichtungsmaterial an dem Abstreifer hoch und fällt vor dem Abstreifer wieder auf das Sieb zurück. Das bedeutet, dass ein Teil des Beschichtungsmaterials immer als ein vorsorglich überschüssiger Anteil während des Verfahrens eingesetzt werden muß, der nicht zur eigentlichen Beschichtung zur Verfügung steht. Dieser Anteil ist umso größer, je dünner die aufzutragende Schicht und/oder je kleiner die zu beschichtende Fläche pro Substrat oder Bauteil und Verfahrensschritt sind.

Dies bedeutet insgesamt, dass die Menge an Beschichtungsmaterial in dem Rotationssieb regelmäßig größer ist, als die aufzutragende Menge. Als Folge wird dadurch mehr Beschichtungsmaterial eingesetzt, als für die eigentliche Beschichtung notwendig wäre. Dies führt insbesondere bei teuren Beschichtungsmaterialien zu einem nachteilig hohen Kostenaufwand des Verfahrens.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Beschichtungsvorrichtung zu schaffen, bei der selbst kleinste Mengen an Beschichtungsmaterial effektiv aufgetragen werden und damit Kosten eingespart werden können.

Die Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Hauptanspruchs. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind den darauf rückbezogenen Unteransprüchen zu entnehmen.

Die erfindungsgemäße Beschichtungsvorrichtung weist ein Rotationssieb, eine zentrale Zuführungsbohrung zur Zuführung von Beschichtungsmaterial ins Innere des Rotationssiebes, sowie einen Abstreifer auf. Weiterhin umfaßt die Beschichtungsvorrichtung einen Einsatz innerhalb des Rotationssiebes, welches das freie Volumen innerhalb des Rotationssiebes um wenigstens 50 % verringert. Vorteilhaft wird das Leervolumen sogar um mehr als 80 % verringert. Durch die Reduktion des Leervolumens innerhalb des Rotationssiebes wird dasjenige Volumen an Beschichtungsmaterial verringert, welches die vollständige Beschichtung vor dem Abstreifer sicherstellt (vorsorglich, überflüssiges Volumen). Dieser Effekt ist um so größer, je geringer das verbleibende Leervolumen ausfällt. Insbesondere ist das Leervolumen vor dem Abstreifer (bezogen auf den Betrieb des Rotationssiebes) zu verringern.

Dazu eignet sich einerseits ein ebenfalls zylindrischer Einsatz, der zentral innerhalb des Rotationssiebes an geordnet ist. Die Zuführung des Beschichtungsmaterials erfolgt über eine Zuführungsbohrung, bzw. einen zentralen Zuführungskanal, an die sich ein weiterer Kanal anschließt. Durch diesen weiteren Kanal wird das Beschichtungsmaterial direkt an das Sieb herangeführt. Vorteilhaft ist der weitere Kanal derart angebracht, dass er das Beschichtungsmaterial dem Sieb in der Nähe des Abstreifers zuführt. Auf diese Weise gelangt das Beschichtungsmaterial während des Betriebs der Beschichtungsvorrichtung direkt vor dem Abstreifer an das Sieb. Damit reduziert sich das Leervolumen, welches von dem vorsorglich eingebrachten Beschichtungsmaterial eingenommen wird, vorteilhaft nur noch auf den weiteren Kanal und den Bereich direkt vor dem Abstreifer.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der Beschichtungsvorrichtung ist diese mit einer zusätzlichen Ummantelung des Rotationssiebes ausgestattet. Das eingesetzte Beschichtungsmaterial enthält regelmäßig Lösungsmittel, die eine Verarbeitung des Beschichtungsmaterials erst ermöglichen. Während des Betriebes der Beschichtung tritt eine Verdunstung des Lösungsmittels ein, die eine weitere Verarbeitung zunächst erschwert und dann verhindert.

Die erfindungsgemäße Ummantelung des Rotationssiebes verringert das freie Volumen außerhalb der Beschichtungsvorrichtung derart, daß die Verdunstung des Lösungsmittels verringert und damit die Verarbeitungszeit des Beschichtungsmaterials, im Vergleich zum Stand der Technik, deutlich verlängert werden kann.

Nachfolgend wird der Gegenstand der Erfindung anhand von Figuren näher erläutert, ohne daß der Gegenstand der Erfindung dadurch beschränkt wird. Es zeigen
1: Querschnitt durch eine Rotationssiebtrommel gemäß dem Stand der Technik
2: Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Ausführungsform
wobei in den Figuren bedeuten:

1: zu beschichtendes Substrat, bzw. Membran oder Bau
: teil
2: Rotationssieb
3: Hauptzuführungskanal, bzw. -bohrung
3a: weiterer schmaler Zuführungskanal
4: Rakel (Abstreifer)
5: Walze
6: Ummantelung
7: Einsatz

Die 1 zeigt eine Rotationssiebtrommel, wie sie im Stand der Technik zu finden ist, im Querschnitt. Das äußere rotierende Sieb (2) wird über die zu beschichtende Folie, Schicht (1) etc. geführt. Die mitlaufende Gegenwalze (5) verhindert das Durchbiegen der Folie während der Beschichtung. Das Material zur Beschichtung wird durch eine zentrale Öffnung (3), bzw. einen Kanal in die Rotationssiebtrommel eingeführt. Ein gewisser Überschuß an Material sammelt sich während der Be schichtung im Inneren des Siebes vor der Rakel (4), und gewährleistet, eine gleichbleibende und vollständige Beschichtung. Nachteilig muß dieser Überschuß auch bei kleinen Beschichtungsflächen erfolgen.
In der 2 ist eine Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Zusätzlich zu den Komponenten, die schon aus dem Stand der Technik bekannt sind, umfaßt die Siebtrommel einen zylindrischen Einsatz (7), der im Inneren der Siebtrommel, zentriert angebracht ist. Die Zuführung (3a) des Beschichtungsmaterials erfolgt über einen zentralen Kanal (3) durch den Einsatz hindurch bis zur Peripherie des Siebes. Der Kanal kann dabei sowohl als rohrförmiger Kanal als auch als Spalt über die gesamte Breite der Siebtrommel ausgestaltet sein. Vorteilhaft verbleibt nur ein geringes Volumen zwischen dem Einsatz (7), dem Sieb (2) und dem Rakel (4), so dass schon ein geringer Überschuss an Beschichtungsmaterial zu einer vollständigen und gleichmäßigen Beschichtung führen. Die Zuführung des Beschichtungsmaterials kann daher sehr dosiert erfolgen und für einen Beschichtungsvorgang insgesamt minimiert werden.

Claims

Beschichtungsvorrichtung umfassend ein Rotationssieb (2), eine zentrale Zuführungsbohrung (3) zur Zuführung von Beschichtungsmaterial ins Innere des Rotationssiebes, sowie einen Abstreifer (4), gekennzeichnet durch einen Einsatz (7), der innerhalb des Rotationssiebes (2) konzentrisch eingesetzt ist und dort das freie Volumen um wenigstens 50% verringert.
Beschichtungsvorrichtung nach vorhergehendem Anspruch 1 mit einem Einsatz (7), der das Leervolumen um mehr als 80 % verringert.
Beschichtungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 2 mit einem Einsatz (7), der rotationssymmetrisch um die Zuführungsbohrung (3) bzw. einen zentralen Zuführungskanal (3) angeordnet ist, und wenigstens einen weiteren, im wesentlichen radialen Kanal (3a) aufweist, der von der Zuführungsbohrung (3) zum Sieb (2) führt.
Beschichtungsvorrichtung nach vorhergehendem Anspruch 3, wobei der weitere Kanal (3a) in einen Bereich der Peripherie des Siebes (2) mündet, der dem Abstreifer (4) im Betrieb vorgelagert ist.
Beschichtungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4 mit einer zusätzlichen Ummantelung (6) des Rotationssiebes (2).