DE102004056270A1

DE102004056270A1 - Seitenführung für die Vorhangbeschichtung

Info

Publication number: DE102004056270A1
Application number: DE102004056270A
Authority: DE
Inventors: Frank Reinhard; Harald Horbach
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 2004-11-22
Filing date: 2004-11-22
Publication date: 2006-05-24
Also published as: ES2346074T3; WO2006056385A1; EP1817115B1; ATE470511T1; EP1817115A1; DE502005009734D1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Seitenführungsvorrichtung (608) zur Stabilisierung der Ränder des flüssigen Beschichtungsvorhangs (618), welche einen Seitenführungskörper (110) mit einer Führungsoberfläche (126) und einer in die Führungsoberfläche eingelassenen Seitenführungsnut (122) aufweist. Durch diese Seitenführungsnut (122) kann eine Hilfsflüssigkeit geleitet werden, welche sich teilweise mit der Beschichtungsflüssigkeit des Beschichtungsvorhangs (618) vermischt und diesen Beschichtungsvorhang (618) dadurch an den Rändern stabilisiert. Die Seitenführungsnut (122) weist dabei mindestens zwei, vorteilhafter Weise sogar mindestens drei separate Bereiche (136, 138, 140) auf, nämlich eine Beruhigungsstrecke (136), innerhalb derer Turbulenzen der Hilfsflüssigkeit und Komponenten der Geschwindigkeit der Hilfsflüssigkeit senkrecht zur Führungsoberfläche (126) ausgeglichen werden, sowie eine Zwangsvermischungsstrecke (138) und eine Führungsstrecke (140). In der Zwangsvermischungsstrecke (138) vermischt sich die Hilfsflüssigkeit zwangsweise mit der Beschichtungsflüssigkeit, bevor die Beschichtungsflüssigkeit den Vorhangerzeuger (610) verlassen kann. In der Führungsstecke (140) findet anschließend die tatsächliche Führung der Beschichtungsflüssigkeit statt. Weiterhin weist der Seitenführungskörper (110) einen Hilfsflüssigkeitszulauf (124) zum Einleiten einer Hilfsflüssigkeit in die Seitenführungsnut (122) sowie mindestens einen Flüssigkeitsablauf (142) zum Aufnehmen von ...

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Vorhangbeschichtung (englisch Curtain Coating) zum Aufbringen dünner Filme auf bewegte Substrate. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zur Seitenführung von Beschichtungsvorhängen sowie ein Verfahren zur Verwendung dieser Vorrichtung. Derartige Vorrichtungen werden beispielsweise eingesetzt bei der Beschichtung von Papier, Klebebändern oder auch bei der Beschichtung von fotografischen Filmen.
In der fotografischen Industrie wie auch zur Herstellung von beschichteten Papierbahnen oder Klebebändern wird bereits seit längerem ein Verfahren eingesetzt, bei dem beispielsweise ein bahnförmiges Trägermaterial (z. B. Papierbahnen oder Kunststofffolie) sich kontinuierlich durch einen Beschichtungsbereich bewegt, wo es von einem frei fallenden Flüssigkeitsvorhang ganz oder teilweise in einer oder mehreren Lagen beschichtet wird. Dieses Verfahren wird allgemein als Vorhangbeschichtung oder auch Curtain Coating bezeichnet. Im Sprachgebrauch wird dabei bisweilen noch zwischen dem eigentlichen, einschichtigen Vorhangbeschichten und einer Kaskadenbeschichtung, bei der mehrere Schichten gleichzeitig auf das Trägermaterial aufgebracht werden, unterschieden. Diese Unterscheidung ist in der folgenden Beschreibung jedoch von untergeordneter Relevanz, so dass beide Verfahren gleicher Weise als Vorhangbeschichtung bezeichnet werden sollen und gleichermaßen durch die Erfindung betroffen sein sollen.
Bei der Vorhangbeschichtung wird zunächst eine entsprechende Beschichtungsflüssigkeit, beispielsweise ein Lösungsmittel oder auch eine Dispersion oder Lösung, einem entsprechenden Beschichtungskopf zugeführt. Mittels eines entsprechend gestalteten Gießspaltes oder einer entsprechenden Gießlippe wird die Beschichtungsflüssigkeit zu einem frei fallenden Vorhang geformt, welcher auf ein sich quer zur Fallrichtung des Vorhangs bewegendes Substrat auftrifft. Typische Geschwindigkeiten für die Bewegung des Substrates liegen beispielsweise bei der Papierbeschichtung im Bereich von einigen 100 m/min.
Insbesondere bei Beschichtung mit großen Substratgeschwindigkeiten ergibt sich dabei eine Vielzahl von Problemen. Viele der Probleme hängen damit zusammen, dass der Flüssigkeitsvorhang stabilisiert werden muss, um möglichst gleichmäßig auf das zu beschichtende Substrat aufzutreffen.
Eines der dabei auftretenden Probleme besteht insbesondere darin, die Ränder des Vorhangs zu stabilisieren. Aufgrund der Oberflächenspannung des Flüssigkeitsfilms neigt der Vorhang insbesondere dazu, sich zusammenzuziehen, wodurch die beschichtete Fläche auf dem Substrat sich verringert und wobei sich beim Auftreffen auf das Substrat am Rand des entstehenden Oberflächenfilms Verdickungen (Wulste) bilden.

Aus dem Stand der Technik sind zahlreiche Vorrichtungen bekannt, mittels derer die Ränder des Flüssigkeitsvorhangs stabilisiert werden können.

Aus der GB 2 021 001 A ist ein Vorhanghalter bekannt, bei welchem die Ränder des Vorhangs mittels Fäden oder Drähten stabilisiert werden. Über eine Konstruktion verschiedener Umlenkrollen bewegt sich an jedem Rand des Vorhangs ein entsprechender Faden oder Draht in Fallrichtung des Vorhangs, an welchem der Vorhang haftet. Die in der GB 2 021 001 A beschriebene Vorrichtung ist jedoch technisch sehr aufwändig. Weiterhin leidet die Stabilität des beschriebenen Vorhanghalters darunter, dass nicht in jedem Punkt die Geschwindigkeit des Fadens bzw. Drahtes optimal der Fallgeschwindigkeit des Vorhangs angepasst ist, wodurch Instabilitäten auftreten können.

Eine weitere Möglichkeit der Stabilisierung der Ränder der Vorhänge besteht darin, starre Vorhanghalter vorzusehen, welche mit einer Hilfsflüssigkeit benetzt sind. Die Hilfsflüssigkeit kann sich teilweise mit dem frei fallenden Vorhang mitbewegen und gleicht so den Geschwindigkeitsunterschied zwischen dem starren Vorhanghalter und dem frei fallenden Vorhang aus. Derartige Systeme sind beispielsweise in der EP 0 737 521 A2 beschrieben. In der EP 0 907 103 B1 erfolgt die Zuführung einer Hilfsflüssigkeit auf die Oberfläche eines Vorhanghalters durch eine poröse Platte, deren Dicke einen Gradienten aufweisen kann, so dass die Hilfsflüssigkeit sich im optimalen Fall mit der gleichen Geschwindigkeit in Fallrichtung bewegt wie auch die Kanten des Vorhangs.

Nachteilig an den beschriebenen Vorrichtungen und Verfahren ist jedoch, dass, insbesondere bei Verwendung von Lösungen und Dispersionen, die Führungsoberflächen der Vorhanghalter leicht verschmutzen bzw. die porösen Materialien leicht durch die eingesetzten Beschichtungsflüssigkeiten verstopft werden. Dies erfordert aufwendige Reinigungsschritte und bedingt hohe Wartungszeiten des Systems. Dabei sinkt die Betriebszeit zwischen erforderlichen Wartungs- bzw. Reinigungsvorgängen mit dem Alter der Vorhanghalter, da die porösen Materialien nie vollständig gereinigt werden können. Weiterhin kommt es infolge lokaler Verstopfung der porösen Oberfläche zu lokalen Überdosierungen von Hilfsflüssigkeit. Außerdem haben die eingesetzten porösen Materialien typischerweise eine hohe Oberflächenrauhigkeit und somit einen hohen Strömungswiderstand. Weiterhin sind die mitgeführten Hilfsflüssigkeitsfilme häufig mit mehreren 10 mm vergleichsweise breit gegenüber den typischen Dicken von 0,3 mm der Beschichtungsvorhänge. Dadurch treten leicht Strömungsinhomogenitäten innerhalb der Hilfsflüssigkeitsströmung auf, welche auch auf den Beschichtungsvorhang übertragen werden. Ein weiterer Nachteil der beschriebenen Systeme besteht darin, dass die Hilfsflüssigkeit am unteren Ende der Vorhanghalter häufig nicht vollständig abgesaugt wird, was zu Inhomogenitäten in der Filmstärke (Wulstbildung) der beschichteten Substrate im Randbereich führen kann.

In der WO 90/01179 und in der EP 0 414 721 B1 und in der US 4,479,987 wird ein allgemeines Verfahren beschrieben, bei welchem eine entsprechende Hilfs- oder Spülflüssigkeit parallel zum Vorhang in einer Röhre oder röhrenähnlichen Konstruktion in Fallrichtung geführt wird. Über einen Spalt, einen Schlitz oder eine poröse Membran steht die Hilfsflüssigkeit in der Röhre mit dem zu stabilisierenden, frei fallenden Vorhang in Verbindung. Die in diesen Druckschriften dargestellten Lösungen haben jedoch alle den Nachteil, dass erhebliche Geschwindigkeitsunterschiede zwischen dem frei fallenden Vorhang und der Hilfsflüssigkeit in der Röhre auftreten, wodurch es im Randbereich des Vorhangs zu Störungen kommen kann. Weiterhin muss Flüssigkeit, um vom inneren der Röhre hin zum Rand des Vorhangs gelangen zu können, sich mit einer Geschwindigkeit senkrecht zur Fallrichtung des Vorhangs bewegen. Diese Geschwindigkeitskomponente senkrecht zur Fallrichtung kann im Randbereich des Vorhangs Instabilitäten induzieren, wodurch in vielen Fällen der Vorhang vom Vorhanghalter abreißt.

In der EP 0 740 197 A1 wird eine Vorrichtung beschrieben, bei welcher mittels eines horizontalen, senkrecht zum Vorhang stehenden Dosierschlitzes ein Film einer Hilfsflüssigkeit auf die Oberfläche einer Seitenführung aufgebracht wird, welcher sich mit dem Rand des Vorhangs verbindet und mit diesem in Fallrichtung bewegt. Der Flüssigkeitsfilm kann in seiner Breite begrenzt sein. Die in der EP 0 740 197 A1 beschriebene Vorrichtung weist jedoch den Nachteil auf, dass insbesondere kurz unterhalb der Gießlippe zur Einspeisung der Hilfsflüssigkeit auf die Seitenführungsvorrichtung Turbulen zen im Hilfsflüssigkeitsfilm auftreten, welche insbesondere dadurch bedingt sind, dass die Hilfsflüssigkeit senkrecht zur Fallrichtung des Vorhangs auf die Oberfläche der Seitenführungen eingespeist wird, um dort schließlich um 90° umgelenkt zu werden. Es sind also noch über einen Bereich von typischerweise mehreren mm Geschwindigkeitskomponenten in der Hilfsflüssigkeit senkrecht zur Fallrichtung des Vorhangs vorhanden, welche Turbulenzen induzieren können. Dies führt häufig zu Störungen im Randbereich des Vorhangs und somit zu unsauberen Beschichtungen oder sogar zu einem Abreißen des Vorhangs.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die bestehenden Möglichkeiten zur Stabilisierung des Vorhangs bei der Vorhangbeschichtung zu verbessern und somit die Beschichtungsqualität und die Zuverlässigkeit der Vorhangbeschichtung zu erhöhen.

Diese Aufgabe wird durch die Erfindung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruches gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen dargestellt.

Es wird eine Seitenführungsvorrichtung zur Stabilisierung der Ränder eines mittels eines Vorhangerzeugers erzeugten flüssigen Beschichtungsvorhangs vorgeschlagen. Bei dem Vorhangerzeuger kann es sich beispielsweise um eine handelsübliche Düse eines kommerziellen Vorhangbeschichtens handeln, beispielsweise eine einfache Düse oder auch eine Kaskadendüse zur Erzeugung eines aus mehreren einzelnen Schichten bestehenden flüssigen Vorhangs. Auch Vorhangerzeuger mit einfachen Gießvorrichtungen mit einer oder mehreren Gießlippen sind denkbar. Dabei wird davon ausgegangen, dass der erzeugte flüssige Vorhang im Wesentlichen in vertikale Richtung frei fällt.

Die Seitenführungsvorrichtung weist einen Seitenführungskörper mit einer Führungsoberfläche auf. Dieser Seitenführungskörper kann insbesondere direkt oder indirekt über ein Zwischenstück (beispielsweise ein Trennblech) mit dem Vorhangerzeuger verbunden, beispielsweise verschraubt sein. Das Trennblech bzw. Zwischenstück bildet einen Bestandteil der gesamten Seitenführungsvorrichtung. Der Seitenführungskörper und das Trennblech können beispielsweise ganz oder teilweise aus Aluminium, Edelstahl, behandeltem Stahl (z. B. verchromtem oder vernickeltem Stahl etc.) oder Kunststoff gearbeitet sein oder auch aus unterschiedlichen Werkstoffen bestehen.

Weiterhin ist in die Führungsoberfläche des Seitenführungskörpers eine Seitenführungsnut eingelassen. Diese Seitenführungsnut erstreckt sich beim Einsatz der Seiten führungsvorrichtung zur Stabilisierung eines frei fallenden Beschichtungsvorhangs im Wesentlichen vertikal. Die Seitenführungsnut weist mindestens zwei Teilbereiche auf, eine Beruhigungsstrecke und eine unterhalb der Beruhigungsstrecke angeordnete Führungsstrecke.

Weiterhin ist in den Seitenführungskörper ein Hilfsflüssigkeitszulauf zum Einleiten einer Hilfsflüssigkeit in die Seitenführungsnut eingelassen, wobei der Hilfsflüssigkeitszulauf oberhalb der Beruhigungsstrecke angeordnet ist. Zum Aufnehmen von Hilfsflüssigkeit nach Durchlaufen der Seitenführungsnut ist weiterhin im Seitenführungskörper ein Flüssigkeitsablauf vorgesehen.

Die Stabilisierung des Beschichtungsvorhangs erfolgt dadurch, dass Hilfsflüssigkeit in vertikaler Richtung durch die Seitenführungsnut fließt, wobei die Hilfsflüssigkeit in Kontakt mit dem flüssigen, frei fallenden Beschichtungsvorhang steht. Durch eine vollständige oder teilweise Vermischung der Hilfsflüssigkeit mit der Flüssigkeit des Beschichtungsvorhangs zumindest in einem Grenzbereich zwischen beiden Flüssigkeiten entsteht eine gemeinsame Oberfläche. Die Oberflächenspannung wirkt einer Trennung des Beschichtungsvorgangs von der Hilfsflüssigkeit entgegen. Dies bewirkt, dass die Wahrscheinlichkeit eines Abreißens des Vorhangs von der Seitenführungsvorrichtung (bzw. von der Hilfsflüssigkeit) erheblich verringert wird. Der Beschichtungsvorhang wird also stabilisiert.

Ein wesentliches Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass die Hilfsflüssigkeit in dem Fließbereich der Seitenführungsnut keine oder nur noch geringe horizontale Komponenten mehr aufweist. Die Bewegung der Hilfsflüssigkeit erfolgt also praktisch vollständig parallel zur Bewegung des Beschichtungsvorhangs, was die Wahrscheinlichkeit eines Abreißens des Beschichtungsvorhangs von der Hilfsflüssigkeit zusätzlich verringert. Ein wesentlicher Bestandteil der Erfindung ist daher die genannte Beruhigungsstrecke, welche dazu dient, die Strömung der Hilfsflüssigkeit nach dem Einleiten in den Fließbereich über den Hilfsflüssigkeitszulauf von einer turbulenten Strömung in eine laminare Strömung in vertikaler Richtung zu überführen. In diesem Abschnitt des Fließbereichs steht der Beschichtungsvorhang nicht in Berührung mit der Hilfsflüssigkeit, um eine Übertragung von Querkomponenten der Geschwindigkeit der Hilfsflüssigkeit, welche diese innerhalb der Beruhigungsstrecke noch aufweisen kann, auf den Beschichtungsvorhang zu vermeiden und so die Wahrscheinlichkeit eines Abreißens des Beschichtungsvorhangs zusätzlich zu verringern. Insbesondere kann zu diesem Zweck der Hilfsflüssigkeitszulauf eine im Wesentlichen senkrecht zur Füh rungsoberfläche verlaufende Bohrung aufweisen, über welche in horizontaler Richtung Hilfsflüssigkeit in die Seitenführungsnut eingeleitet wird, um dann dort um 90° umgelenkt zu werden. In der Beruhigungsstrecke werden dann allmählich sämtliche Geschwindigkeitskomponenten bzw. Impulskomponenten der Hilfsflüssigkeit senkrecht zur Führungsoberfläche abgebaut und die Bewegung der Hilfsflüssigkeit in eine laminare Strömung in vertikaler Richtung umgewandelt.

Als vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn die Seitenführungsvorrichtung zusätzlich eine Trennvorrichtung aufweist, welche die Hilfsflüssigkeit in der Beruhigungsstrecke ganz oder teilweise von dem Beschichtungsvorhang bzw. der Beschichtungsflüssigkeit trennt. Diese Trennvorrichtung kann beispielsweise ein Trennblech sein, welches die Seitenführungsnut im Bereich der Beruhigungsstrecke abdeckt und die Seitenführungsvorrichtung von dem Vorhangerzeuger trennt. Die Beruhigungsstrecke sollte dabei eine Länge von mehr als 3 mm aufweisen, vorzugsweise eine Länge von 5 bis 7 mm.

Weiterhin kann zusätzlich in der Seitenführungsnut eine Zwangsvermischungsstrecke vorgesehen sein, insbesondere zwischen der Beruhigungsstrecke und der Führungsstrecke. Die Zwangsvermischungsstrecke sollte zwischen der Beruhigungsstrecke und der Führungsstrecke angeordnet sein. Dabei steht die Hilfsflüssigkeit beim Durchlaufen der Zwangsvermischungsstrecke mit der Beschichtungsflüssigkeit in Kontakt, bevor die Beschichtungsflüssigkeit den Vorhangerzeuger verlassen hat.

Dies lässt sich insbesondere dadurch erzielen, dass die Seitenführungsvorrichtung eine Vorrichtung zum Befestigen der Seitenführungsvorrichtung an dem Vorhangerzeuger aufweist, beispielsweise eine einfache Vorrichtung zum Verschrauben, insbesondere entsprechende Bohrungen oder Gewindebohrungen. Es lässt sich dann ein handelsüblicher Vorhangerzeuger mit einer Düse einsetzen, wobei die Seitenführungsvorrichtung so an dem Vorhangerzeuger angebracht wird, dass die Hilfsflüssigkeit bereits in Kontakt mit der Beschichtungsflüssigkeit steht, bevor diese die Düsenspitze des Vorhangerzeuger erreicht hat. Beispielsweise kann die Seitenführungsvorrichtung eine Wand des Vorhangerzeugers bilden. Vorteilhafterweise findet die Zwangsvermischung zwischen Hilfsflüssigkeit und Beschichtungsflüssigkeit auf einer Länge von 0,5 bis 3 mm statt.

Da viele Vorhangerzeuger ähnliche Abmessungen haben und eine vergleichbare Konstruktion aufweisen, ist eine Adaption der vorgeschlagenen Seitenführungsvorrichtung, insbesondere der Befestigungsvorrichtung an verschiedene Typen von Vorhangerzeugern in der Regel problemlos möglich. Es lassen sich auch einfach Befestigungsvorrichtungen konstruieren, welche beispielsweise entsprechende Bohrungen für verschiedene Typen von Vorhangerzeugern aufweisen und somit universell einsetzbar sind.

Die Zwangsvermischung kann derart erfolgen, dass die Seitenführungsvorrichtung über eine Trennvorrichtung, insbesondere ein Trennblech, an einer Wand des Vorhangerzeugers befestigt wird. Das Trennblech trennt im Bereich der Beruhigungsstrecke die Hilfsflüssigkeit in der Beruhigungsstrecke von der Beschichtungsflüssigkeit. Das Trennblech kann dann im Bereich der Zwangsvermischungsstrecke einen Vermischungsschlitz aufweisen, innerhalb dessen eine Zwangsvermischung zwischen der Hilfsflüssigkeit in der Zwangsvermischungsstrecke und der Beschichtungsflüssigkeit im Vorhangerzeuger erfolgen kann.

Weiterhin kann die Seitenführungsvorrichtung derart ausgestaltet sein, dass der mindestens eine Flüssigkeitsablauf einen Absaugspalt aufweist, welcher auf die Führungsoberfläche mündet. Insbesondere kann dieser Absaugspalt mit einer Vakuumvorrichtung zum Absaugen der Hilfsflüssigkeit verbunden sein. Dieser Absaugspalt mündet optimalerweise unter einen von 90° verschiedenen Winkel auf die Führungsoberfläche. Als besonders vorteilhaft haben sich dabei Winkel im Bereich von 30 bis 88° des Absaugspalts zur Führungsoberfläche, vorzugsweise sogar in einem Bereich von 40 bis 75° und ganz besonders bevorzugt in einem Bereich von 50° bis 70° erwiesen. Der Absaugspalt hat optimalerweise eine Breite zwischen 0,5 und 3 mm, vorzugsweise im Bereich zwischen 1 und 2 mm und ganz besonders bevorzugt eine Breite von 1,3 bis 1,6 mm, insbesondere von 1,5 mm. Mit diesen Winkeln und Abmessungen des Absaugspalts ergeben sich maximale Absaugleistungen.

Die Seitenführungsnut kann grundsätzlich beliebigen Querschnitt aufweisen, also insbesondere einen rechteckigen, ovalen, runden oder V-förmigen Querschnitt. Die Seitenführungsnut sollte insbesondere eine Breite von 0,5 bis 1,5 mm, vorzugsweise im Bereich von 1 mm, aufweisen. Dadurch ist gewährleistet, dass der Verbrauch an Hilfsflüssigkeit, wobei es sich insbesondere um Wasser handeln kann, minimiert wird. Die Breite der Seitenführungsnut ist gerade so groß, dass die Dicke des Beschichtungsvorhangs erfasst wird, sowie kleinere Schwankungen (beispielsweise durch Luftbewegungen) des Beschichtungsvorhangs. In vielen Fällen muss, da die Hilfsflüssigkeit meistens nach Durchlaufen der Führungsstrecke mit Beschichtungsflüssigkeit konta miniert ist, die Hilfsflüssigkeit aufgereinigt werden, da häufig ein Einleiten von Beschichtungsflüssigkeit oder von mit Beschichtungsflüssigkeit kontaminierte Hilfsflüssigkeit in ein Abwassersystem oder einfaches Abfallsystem aus Umweltschutzgründen nicht möglich ist. Die vorgeschlagene Anordnung hat gegenüber den im Stand der Technik beschriebenen Anordnungen den Vorteil, dass der Bedarf an Hilfsflüssigkeit minimiert ist.

Weiterhin sollte die Seitenführungsnut an mindestens einer Stelle eine Tiefe von 0,5 bis 1,5 mm, vorzugsweise im Bereich von 1 mm, aufweisen. Bei vielen Hilfsflüssigkeiten, beispielsweise bei Wasser, gewährleistet diese Tiefe, dass eine Anpassung der vertikalen Geschwindigkeit der Hilfsflüssigkeit in der Seitenführungsnut von 0 (direkt an der Wand der Nut) bis hin zur Geschwindigkeit des freien Falls, welche auch der Geschwindigkeit des Beschichtungsvorhangs weitgehend entspricht, erfolgen kann. Die Tiefe der Seitenführungsnut kann über den gesamten Verlauf der Seitenführungsnut hinweg variieren. So hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Tiefe der Seitenführungsnut im vertikalen Fließbereich einen Gradientenbereich aufweist, in welchem die Tiefe der Seitenführungsnut, nach unten hin kontinuierlich zunimmt. Unter kontinuierlich ist dabei jedoch nicht notwendigerweise eine lineare Zunahme der Tiefe zu verstehen, sondern es kann sich beispielsweise auch um eine nicht lineare Zunahme, beispielsweise eine quadratische Zunahme mit der durchflossenen Strecke, handeln. Diese Weiterbildung der Erfindung gewährleistet, dass im unteren Bereich der Seitenführungsnut, wo die Geschwindigkeit der Hilfsflüssigkeit und des Beschichtungsvorhangs größer ist als im oberen Bereich der Seitenführungsnut, eine dickere Hilfsflüssigkeitsschicht zur Verfügung steht, innerhalb derer die Geschwindigkeit der Flüssigkeiten von der (Fall-)Geschwindigkeit des Beschichtungsvorhangs auf die Geschwindigkeit Null direkt an der Wand zum Seitenführungskörper angeglichen wird. Weiterhin kann sich die Beschichtungsflüssigkeit im unteren Bereich der Seitenführungsvorrichtung intensiver mit der Hilfsflüssigkeit vermischen. Zusätzlich wird die Beschichtungsflüssigkeit bzw. der Beschichtungsvorhang im unteren Bereich der Führungsnut stärker in diese Führungsnut hineingezogen, weitet sich also in seiner Breite leicht auf, und wird, insbesondere wenn eine Vakuumvorrichtung verwendet wird, stärker in diese Vakuumvorrichtung hineingezogen. Dies alles erhöht die Stabilität des Vorhangs erheblich.

Vorteilhafterweise ist die Oberfläche der Seitenführungsvorrichtung zumindest teilweise, insbesondere im Fließbereich, durch geeignete mechanische Maßnahmen auf eine Rauhigkeit von nicht mehr als 100 μm, vorzugsweise sogar zwischen 25 und 75 μm, reduziert worden. Als geeignete Maßnahmen bieten sich beispielsweise Politurverfah ren oder entsprechende Herstellungsverfahren, die eine geringe Oberflächenrauhigkeit erzeugen, wie beispielsweise Erodieren, an. Dies gewährleistet, dass die durch Rauhigkeiten in der Oberfläche hervorgerufenen Wirbel und somit Geschwindigkeitskomponenten senkrecht zur Fließrichtung (also in horizontaler Richtung) minimiert werden.

Weiterhin ist es vorteilhaft, den Beschichtungsvorhang soweit wie möglich an das zu beschichtende Substrat heranzuführen. Typischerweise werden beim Vorhangbeschichten kontinuierliche Substrate, beispielsweise Papierbahnen oder Kunststoffbahnen, eingesetzt. Diese werden typischerweise über Walzen- oder Wellensysteme dem Beschichtungsvorhang zugeleitet. In vielen Fällen ist also die zu beschichtende Oberfläche unterhalb des Vorhangerzeugers gekrümmt. In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist daher die Seitenführungsvorrichtung eine untere Kante oder Fläche auf, welche gegenüber der Horizontalen ganz oder teilweise gewinkelt verläuft und/oder zumindest teilweise einen konkaven Verlauf aufweist. Unter einem konkaven Verlauf ist dabei beispielsweise eine runde Einfräsung zu verstehen, wobei der Radius dieser Einfräsung Idealerweise dem Radius der Krümmung des zu beschichtenden Substrates an der Auftreffstelle des Beschichtungsvorhangs angepasst ist. Dadurch ist gewährleistet, dass die Seitenführungsvorrichtung so nahe wie möglich, optimaler Weise bis auf einen Abstand von nicht mehr als 1 bis 2 mm, besonders bevorzugt auf einen Abstand von weniger als 1 mm, an das Substrat herangeführt werden kann. Die Stabilisierung des Vorhangs durch die Seitenführungsvorrichtung erfolgt also unmittelbar bis über die Substratoberfläche, was die Stabilität der Seitenführung zusätzlich erhöht.

Weiterhin wird ein Vorhangbeschichter vorgeschlagen, in welchen eine Seitenführungsvorrichtung gemäß einer der oben beschriebenen Ausgestaltungen integriert ist. Weiterhin wird ein Verfahren zur Beschichtung von Substraten mittels eines Vorhangbeschichtungsverfahrens vorgeschlagen, bei dem mindestens ein Beschichtungsvorhang durch mindestens eine erfindungsgemäße Seitenführungsvorrichtung stabilisiert wird.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die genannten Ausführungsbeispiele beschränkt. Gleiche Bezugsziffern bezeichnen dabei gleiche bzw. einander in ihrer Funktion entsprechende Bauteile.
Im Einzelnen zeigt:
1 eine Vorderansicht eines Ausführungsbeispiels eines Seitenführungskörpers einer Seitenführungsvonrichtung;
2 eine Seitenansicht des Seitenführungskörpers der Seitenführungsvorrichtung gemäß 1;
2B einen Ausschnitt einer zu 2 alternativen Ausgestaltung mit einer Seitenführungsnut mit kontinuierlich zunehmender Tiefe d;
3 den Ausschnitt A der Vorderansicht gemäß 1;
4 den Ausschnitt B der Seitenansicht gemäß 2;
5 eine Aufsicht auf ein Ausführungsbeispiel eines Trennblechs einer Seitenführungsvorrichtung;
6 eine Zusammenbauzeichnung der Seitenführungsvorrichtung und des Vorhangerzeugers; und
7 einen Ablaufplan eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Einsatz der erfindungsgemäßen Seitenführungsvorrichtung.
In den 1 bis 4 ist eine mögliche Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Seitenführungskörpers 110 einer Seitenführungseinrichtung in verschiedenen Ansichten dargestellt. Der Seitenführungskörper 110 ist in diesem Ausführungsbeispiel angepasst auf einen Beschichtungskopf (Vorhangerzeuger) der TSE Trolle Schweizer Engineering AG. Der Seitenführungskörper 110 weist einen im Wesentlichen rechteckigen Befestigungsbereich 112 auf, mittels dessen die Seitenführungskörper 110 an dem Beschichtungskopf befestigt werden können (siehe unten, 6). Zu diesem Zweck sind in dem Befestigungsbereich 112 Bohrungen 114 eingelassen, über welche der Seitenführungskörper 110 mittels Schrauben an dem Beschichtungskopf befestigt werden kann (siehe unten, 6). Die Schraubenköpfe sind dabei im Befestigungsbereich 112 versenkt. Weiterhin weist der Befestigungsbereich 112 eine Entlüftungsbohrung 116 auf, welche bei am Beschichtungskopf befestigter Seitenführungsvorrichtung mit einem Entlüftungsbereich des Beschichtungskopfes korrespondiert und erlaubt, dass ein Druckausgleich im Beschichtungskopf stattfindet.
An den Befestigungsbereich 112 schließt sich nach unten hin, also in Fallrichtung des Beschichtungsvorhangs, ein im Wesentlichen trapezförmiger Übergangsbereich 118 an, gefolgt von einem lang gestreckten Führungselement 120. In den Übergangsbereich 118 und das Führungselement 120 ist eine vertikal verlaufende Seitenführungsnut 122 eingebracht. Als Herstellungsverfahren für diese Seitenführungsnut 122 bietet sich insbesondere ein Säge- oder Erodierverfahren an. Die Seitenführungsnut 122 weist einen rechteckigen Querschnitt mit einer Tiefe d (siehe 2 und 4) von 1 mm und einer Breite b (seihe 1 und 3) von ebenfalls 1 mm auf.
In dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Tiefe d über den gesamten Bereich der Seitenführungsnut 122 konstant. Alternativ kann auch die Tiefe d nach unten hin, also in Fallrichtung des Beschichtungsvorhangs, kontinuierlich zunehmen. Ein Beispiel einer derartigen Ausgestaltung ist in 2B dargestellt. Dabei nimmt die Tiefe d der Seitenführungsnut 122 nach unten hin linear zu. Unmittelbar unterhalb der Zuführbohrung 124 weist die Seitenführungsnut 122 eine Tiefe d₁ von 1 mm auf, unmittelbar oberhalb des Flüssigkeitsablaufs 142 eine Tiefe d₂ von 2 mm. Auf diese Weise ist in Fallrichtung (also in 2B nach unten hin) ein stärkeres Hineinragen des Beschichtungsvorhangs in die Seitenführungsnut 122 gewährleistet, wodurch eine intensivere und zuverlässigere Stabilisierung nach unten hin erfolgt.
Verschiedene Fertigungsverfahren für die Herstellung der Seitenführungsnut 122 sind denkbar. Je nach dem gewählten Herstellungsverfahren bietet sich zusätzlich noch ein Nachbehandlungsschritt an, mittels dessen die Rauhigkeit der Seitenwände der Seitenführungsnut 122 verringert wird (siehe oben). Um unerwünschte Turbulenzen zu vermeiden, wird typischerweise eine Rauhigkeit R_Z von nicht mehr als 50 μm gewählt.
Als Hilfsflüssigkeit wird in diesem Ausführungsbeispiel, bei welchem überwiegend Beschichtungen mit wässrigen Dispersionen erzeugt werden sollen, vorzugsweise Wasser gewählt. Für andere Beschichtungen lassen sich aber auch beispielsweise organische Lösungsmittel oder andere Hilfsflüssigkeiten einsetzen. Als Material für den Seitenführungskörper 110 wird in diesem Beispiel Edelstahl verwendet. Alternativ lassen sich auch andere Materialien, beispielsweise Kunststoffe, oder Aluminium, verwenden.
Zum Einleiten der Hilfsflüssigkeit in die Seitenführungsnut 122 ist eine Zuführbohrung 124 vorgesehen, welche sich senkrecht zur Führungsoberfläche 126 durch den Übergangsbereich 118 erstreckt. Die Zuführbohrung 124 weist einen Anschlussbereich 127 mit einem Gewinde auf, über welchen beispielsweise ein (nicht dargestellter) Zuführschlauch an die Zuführbohrung 124 angeschlossen werden kann. Weiterhin weist die Zuführbohrung 124 einen Strömungsbereich 128 auf, welcher unmittelbar oberhalb der Seitenführungsnut 122 in der Führungsoberfläche 126 endet. Hilfsflüssigkeit, beispielsweise Wasser, wird am Ende des Strömungsbereichs 128 um 90° umgelenkt, um sich dann in vertikaler Richtung durch die Seitenführungsnut 122 zu bewegen.
Die gestrichelte Kontur 132 bezeichnet die Grenzlinie, oberhalb derer im zusammengebauten Zustand (siehe beispielsweise 6 unten) der Befestigungsbereich 112 und (teilweise) der Übergangsbereich 118 durch ein Trennblech (Bezugsziffer) abgedeckt sind. Wie in 1 zu erkennen, weist die Grenzlinie 132 des Trennblechs (Bezugsziffer) einen Vermischungsschlitz 134 in Form eines nach unten geöffneten U auf. Dementsprechend ist die Seitenführungsnut 122 in drei Bereiche eingeteilt (siehe 1):

– einen unmittelbar an die Zuführbohrung 124 angrenzenden ersten Bereich 136 (Beruhigungsstrecke), welcher sich vom unteren Rand der Zuführbohrung 124 bis zum oberen Rand des Vermischungsschlitzes 134 erstreckt und eine Länge von ca. 5 mm aufweist,
– einen zweiten Bereich 138 (Zwangsvermischungsstrecke), welcher sich innerhalb des Vermischungsschlitzes 134 erstreckt und eine Länge von ca. 2 mm aufweist, und
– einen dritten Bereich 140 (Führungsstrecke), welcher den restlichen Bereich der Seitenführungsnut 122 umfasst und sich unterhalb der Zwangsvermischungsstrecke 138 bis hin zu einem Flüssigkeitsablauf 142 erstreckt.

Wie oben bereits beschrieben, dient die Einteilung der Seitenführungsnut 122 in die drei Bereiche der Stabilisierung des Vorhangs. Innerhalb der Beruhigungsstrecke 136 wird die Hilfsflüssigkeit nach Einleiten durch die Zuführbohrung 124 und entsprechendem Umlenken um 90°, zunächst in ihrer Strömung beruhigt. Dabei werden sämtliche Geschwindigkeitskomponenten der Hilfsflüssigkeit senkrecht zur Führungsoberfläche 126 eliminiert und die Strömung in eine laminare Strömung in vertikale Richtung durch die Seitenführungsnut 122 umgewandelt. Innerhalb der Zwangsvermischungsstrecke 138 kommt die Hilfsflüssigkeit erstmalig mit der Beschichtungsflüssigkeit in Berührung und vermischt sich mit dieser. Dies findet jedoch in einem Bereich statt, innerhalb dessen die Beschichtungsflüssigkeit noch nicht den Beschichtungskopf verlassen hat. Innerhalb der Zwangsvermischungsstrecke 138 werden auch mögliche Turbulenzen, welche durch das Vermischen der beiden Flüssigkeiten entstehen, ausgeglichen.
In der Führungsstrecke 140 findet schließlich die eigentliche Stabilisierung des Vorhanges statt. Die Hilfsflüssigkeit und die Beschichtungsflüssigkeit haben sich zumindest im Randbereich des Vorhangs mittlerweile vermischt, so dass eine Trennung des Vorhangs von der Hilfsflüssigkeit in der Seitenführungsnut 122 einen Energieaufwand bedeuten würde. Ein Abreißen des Vorhangs vom Seitenführungskörper 110 wird damit unwahrscheinlich.
Das untere Ende des Führungselements 120 ist als Ausschnitt A bzw. B in den 3(A) und 4(B) dargestellt, wobei die 4 die Ausführungsvariante des Seitenführungskörpers 110 mit konstanter Tiefe d der Seitenführungsnut 122 gemäß 2, nicht die alternative Ausgestaltung gemäß 2b darstellt. Wie in 1 und 2 dargestellt, verläuft die untere Fläche 144 der Seitenführungsvorrichtung 110 nicht parallel zur Horizontalen, sondern weist sowohl in der Zeichenebene gemäß 1 (Vorderansicht, Neigungswinkel α) als auch in der Zeichenebene von 2 (Seitenansicht, Neigungswinkel β) jeweils einen von 90° verschiedenen Winkel zur Vertikalen auf. Diese Winkel dienen einem unterschiedlichen Zweck. Der Unterschied des Neigungswinkels α zu 90° in der Zeichenebene gemäß 1 dient dazu, eine Neigung des zu beschichtenden Substrates gegenüber der Horizontalen auszugleichen. Diese Neigung des zu beschichtenden Substrates tritt beispielsweise dann auf, wenn die Vorhangbeschichtung auf einem über eine Rolle geführten Substrat in einer von der 12-Uhr-Position verschiedenen Position (siehe unten) erfolgen soll. Die Neigung gewährleistet, dass die Seitenführungsvorrichtung 110 mit ihrer unteren Fläche 144 so dicht wie möglich an die Substratoberfläche herangeführt werden kann. In diesem Ausführungsbeispiel hat der Neigungswinkel α einen Betrag von 85°, so dass die die Fläche 144 in der Zeichenebene gemäß 1 um 5° gegen die Horizontale geneigt ist.
Anstelle einer ebenen, geneigten Fläche 144 kann auch eine runde Einfräsung der Fläche 144 erfolgen, beispielsweise um die Fläche 144 so dicht wie möglich an eine gewölbte Substratoberfläche (beispielsweise ein Substrat auf einer Rolle) heranzuführen.
Die von 90° verschiedene Neigung β in der Zeichenebene gemäß 2 dient hingegen dem Zweck, eine Kapillarwirkung zu verhindern, wenn die untere Fläche 144 des Seitenführungskörpers 110 dicht an eine Substratoberfläche herangeführt wird. Wäre die Fläche 144 eben zum Substrat ausgebildet, so könnte sich bei Annäherung an eine Substratoberfläche ein enger Hohlraum mit parallelen Seitenwänden ausbilden, welcher Beschichtungsflüssigkeit des Vorhangs durch die Kapillarwirkung anzieht, wodurch die Beschichtung an den Rändern verschmiert würde. In diesem Ausführungsbeispiel wird ein Winkel β von 80° verwendet, so dass die Fläche 144 also in der Zeichenebene gemäß 2 um 10° gegen die Horizontale geneigt ist.
Der Flüssigkeitsablauf 142 weist einen Spalt 146 auf (siehe 3 und 4) welcher in einem von 90° verschiedenen Winkel γ (siehe 4) auf die Führungsoberfläche 126 mündet. Die Öffnung des Spaltes 146 auf der Führungsoberfläche 126 verläuft parallel zur unteren Kante der Führungsoberfläche, so dass die Öffnung gegenüber der Vertikalen den Winkel α aufweist (siehe 1). Der Spalt 146 ist dabei so angeordnet, dass die Seitenführungsnut 122 in dem Spalt 146 endet.
Weiterhin weist der Ablauf 142 eine Absaugbohrung 148 auf, wobei der Absaugspalt 146 in die Absaugbohrung 148 endet. Auch die Absaugbohrung 148 ist um den Winkel α gegenüber der Vertikalen geneigt, so dass die Achse der Absaugbohrung parallel zur Fläche 144 verläuft. Bei der Absaugbohrung 148 handelt es sich in diesem Ausführungsbeispiel um eine glatte, durchgängige Bohrung. Dies bietet gegenüber einer Sacklochbohrung den Vorteil einer vereinfachten und kostengünstigeren Herstellung.
Zum Zwecke des Absaugens der Hilfsflüssigkeit aus dem Ablauf kann die Absaugbohrung 148 mit einem Vakuumsystem verbunden werden. Zu diesem Zwecke sind im Führungselement 120 nahe der Absaugbohrung 148 Gewindebohrungen 150 vorgesehen (auf jeder Seite jeweils zwei), welche zum Befestigen einer Vakuumvorrichtung genutzt werden können. Typischerweise wird der Flüssigkeitsablauf 142 über ein Pumpensystem mit einem entsprechenden Flüssigabfallbehälter verbunden, in welchen die mit Beschichtungsflüssigkeit kontaminierte Hilfsflüssigkeit gepumpt werden kann. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, dass die Absaugbohrung 148 in 3 links mit einem Vakuumsystem verbunden ist, wobei das Vakuumsystem (z. B. ein Schlauch oder Stutzen) an der linken Gewindebohrung 150 befestigt ist. Die rechte Seite der Absaugbohrung 148 kann dann beispielsweise vakuumdicht mit einer Platte verschlossen werden, welche über die rechte Gewindebohrung 150 an dem Führungselement 120 befestigt ist. So kann Hilfsflüssigkeit mittels des Vakuumsystems über den Absaugspalt 146 und die Absaugbohrung 148 aus der Seitenführungsnut 122 abgesaugt werden.
Wie in 4 dargestellt, verläuft der parallele Absaugspalt 146 unter einem Winkel γ zur Vertikalen. Dieser Winkel γ bewirkt, dass die Mündung des Absaugspaltes 146 auf der Führungsoberfläche 126 möglichst nahe an der Abschlussfläche 144, also am unteren Ende der Führungsfläche 126, mündet. Dadurch wird gewährleistet, dass der Beschichtungsvorhang möglichst bis direkt über die Substratoberfläche von der Hilfsflüssigkeit geführt wird. Andererseits gewährleistet der Winkel γ, dass die Absaugbohrung 148 oberhalb von der Mündungsstelle des Absaugspalts 146 auf die Führungsoberfläche 126 zu liegen kommt, wodurch diese Bohrung 148 groß genug ausgestaltet werden kann, um genügend Hilfsflüssigkeit abzupumpen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel liegt der Winkel γ bei 50°.
In 5 ist eine in diesem Beispiel als Trennblech 510 ausgestaltete Trennvorrichtung dargestellt, welche im an den Beschichtungskopf montierten Zustand der Seitenführungsvorrichtung 110 einen integralen Bestandteil der Seitenführungsvorrichtung bildet. Das Trennblech 510 ist aus Edelstahl gearbeitet, weist eine Dicke von 0,1 mm auf. Alternativ könnten auch andere Dicken eingesetzt werden sowie andere Werkstoffe für das Trennblech 510, wie beispielsweise Kunststoff. Das Trennblech 510 weist einen rechteckigen Befestigungsbereich 512 und einen trapezförmigen Übergangsbereich 514 auf. Der Befestigungsbereich 512 ist mit Befestigungsbohrungen 516 versehen, welche den Bohrungen 114 in 1 weitgehend entsprechen. Auch eine Entlüftungsbohrung 518 ist vorgesehen, welche der Entlüftungsbohrung 116 in 1 entspricht.
Die untere Kante 132 des Übergangsbereichs 514 weist den bereits oben beschriebenen Vermischungsschlitz 134 in Form eines nach unten geöffneten U auf. Im Bereich dieses Vermischungsschlitzes findet im zusammengebauten Zustand die Zwangsvermischung zwischen Hilfsflüssigkeit und der Beschichtungsflüssigkeit statt.
In 6 ist eine Zusammenbauzeichnung der Seitenführungsvorrichtung 608, in diesem Fall bestehend aus dem Seitenführungskörper 110 und dem Trennblech 510, mit einem Beschichtungskopf 610, dargestellt. Der Beschichtungskopf 610 weist im Wesentlichen einen Spalt 612 auf, durch welchen Beschichtungsflüssigkeit vertikal nach unten zur Düsenspitze 614 geführt wird. Weiterhin weist der Beschichtungskopf 610 einen Verteilerkanal 616 auf, welcher mit der Entlüftungsbohrung 116 und der Entlüftungsbohrung 518 korrespondiert. Die Seitenführungsvorrichtung 608, also das Seitenführungselement 110 und das Trennblech 510, wird als Seitenwand an dem Beschichtungskopf 610 befestigt, so dass die Seitenführungsvorrichtung 608 als Wandelement des Beschichtungskopfs 610 fungiert und den Spalt 612 abschließt.
Der Beschichtungskopf 610 erzeugt einen Vorhang 618 aus Beschichtungsflüssigkeit, welcher von der Düsenspitze 614 vertikal nach unten fällt. Dieser Vorhang soll an seinen Rändern durch die Seitenführungsvorrichtungen 608 stabilisiert werden, wobei in 6 nur eine der beiden Seitenführungsvorrichtungen 608 dargestellt ist. Mittels des Beschichtungsvorhangs 618 wird ein (in 6 ebenfalls nicht dargestelltes) Substrat beschichtet, welches über eine Beschichtungswalze 620 geführt wird. Der Beschichtungsvorhang 618 trifft dabei jedoch nicht im Zenit (12-Uhr-Position, 622) auf die Welle 620 (bzw. das darauf geführte Substrat) auf, sondern in einer um (in diesem Ausführungsbeispiel) um 25 mm in horizontale Richtung versetzten Auftreffposition 624. Wie oben bereits beschrieben, wird dieser Tatsache dadurch Rechnung getragen, dass die untere Fläche 144 des Seitenführungskörpers 110 um den von 90° verschiedenen Winkel α geneigt ist, also nicht horizontal verläuft. Dadurch kann die untere Fläche 144 der Seitenführungsvorrichtung 110 möglichst nahe an die zu beschichtende Oberfläche herangeführt werden, so dass die Stabilisierung des Beschichtungsvorhangs 618 bis unmittelbar über diese Oberfläche erfolgen kann. Bei der Darstellung in 6 ist darauf zu achten, dass als Seitenführungsvorrichtung 608 nicht der in 1 bis 4 dargestellte Seitenführungskörper 110 verwendet wird, sondern eine spiegelbildliche Seitenführungsvorrichtung mit dem Winkel α + 90°. Die in den 1 bis 4 dargestellte Seitenführungsvorrichtung 608 würde in 6 verwendet, um das gegenüberliegende, nicht dargestellte Ende des Beschichtungsvorhangs 618 zu stabilisieren.
Die beschriebene erfindungsgemäße Seitenführungsvorrichtung 608 hat sich in der Praxis als den herkömmlichen Seitenführungsvorrichtungen stark überlegen erwiesen. So wird insbesondere eine sehr gute Fixierung des Beschichtungsvorhangs 618 erzielt. Weiterhin ließen sich Beschichtungsgeschwindigkeiten von mehr als eintausend m/min erzielen. Der Hilfsflüssigkeitsfilm wird durch die schmale Seitenführungsnut 122 fixiert und wandert nicht auf der Führungsoberfläche 126, was die Prozessstabilität stark erhöht. Die Menge an Fixierflüssigkeit (Wasser) ließ sich durch Einsatz der Seitenführungsvorrichtung 608 von zwölf bis zwanzig l/h auf vier bis sechs l/h reduzieren, so dass die Umweltverträglichkeit durch Reduzierung der belasteten Abwässer erhöht wurde. Weiterhin war im Vergleich zu herkömmlichen Seitenführungsvorrichtungen der Reinigungsaufwand der erfindungsgemäßen Seitenführungsvorrichtung 608 nach Einsatz stark erniedrigt. Dies führte zu einer deutlichen Verringerung der Standzeiten für Wartung bzw. Reinigung und zu einer deutlichen Verringerung des Aufwandes an Material (Verschleißteile) und Zeit. Die Seitenführungsvorrichtung 608 ließ sich auch für sehr kleine Beschichtungs- bzw. Substratgeschwindigkeiten, insbesondere sogar für Geschwindigkeiten unter 300 m/min, einsetzen, was mit herkömmlichen Seitenführungsvorrichtungen nicht möglich ist. Weiterhin zeigt sich bei Einsatz des Flüssigkeitsablaufs 142, dass bei „geparktem" Vorhangbeschichter (also in einem Betriebszustand, in dem ein Beschichtungsvorhang 618 erzeugt wird, jedoch kein Substrat beschichtet wird), dass keine Hilfsflüssigkeit in den Rücklauf des Vorhangbeschichters gerät, was ebenfalls einen wichtigen Vorteil darstellt.
In 7 ist eine mögliche Ausgestaltung eines Verfahrens dargestellt, mittels dessen unter Einsatz einer erfindungsgemäßen Seitenführungsvorrichtung ein Substrat mit einem Beschichtungsvorhang beschichtet werden kann. Die dargestellten Verfahrensschritte müssen nicht notwendigerweise in der abgebildeten Reihenfolge durchgeführt werden. Außerdem kann das Verfahren zusätzliche, in 7 nicht dargestellte Verfahrensschritte aufweisen. Mehrere Verfahrensschritte können auch parallel durchgeführt werden.
In einem ersten Schritt wird mittels eines Vorhangerzeugers 610 mindestens ein Beschichtungsvorhang 618 entsprechend 6 erzeugt. In einem weiteren Schritt wird eine Hilfsflüssigkeit durch die Fließbereiche 140 zweier Seitenführungsnute 122 gemäß einer erfindungsgemäßen Seitenführungsvorrichtung 608 geleitet. In einem weiteren Schritt wird schließlich der Beschichtungsvorhang 618 in Kontakt mit der Hilfsflüssigkeit gebracht und dadurch stabilisiert.

110: Seitenführungskörper
112: Befestigungsbereich
114: Bohrungen für Befestigungsschrauben
116: Entlüftungsbohrung
118: Übergangsbereich
120: Führungselement
122: Seitenführungsnut
124: Zuführbohrung
126: Führungsoberfläche
127: Anschlussbereich
128: Strömungsbereich
130: Strömungsbereich
132: Grenzlinie der Abdeckung durch das Trennblech
134: Vermischungsschlitz
136: Beruhigungsstrecke
138: Zwangsvermischungsstrecke
140: Führungsstrecke
142: Flüssigkeitsablauf
144: untere Kante der Seitenführungsvorrichtung
146: Absaugspalt
148: Absaugbohrung
150: Gewindebohrung
510: Trennblech
512: Befestigungsbereich
514: Übergangsbereich
516: Befestigungsbohrung
518: Entlüftungsbohrung
608: Seitenführungsvorrichtung
610: Beschichtungskopf
612: Spalt
614: Düsenspitze
616: Verteilerkanal mit endseitiger Entlüftungsmöglichkeit
618: Beschichtungsvorhang
620: Beschichtungswalze
622: 12-Uhr-Position
624: Beschichtungsposition
710: Erzeugung eines Beschichtungsvorhangs
712: Einleiten von Hilfsflüssigkeit in die Seitenführungsnut
714: Kontaktierung und Stabilisierung des Beschichtungsvorhangs durch die Hilfsflüs
: sigkeit

Claims

Seitenführungsvorrichtung (608) zur Stabilisierung der Ränder eines mittels eines Vorhangerzeugers (610) erzeugten flüssigen Beschichtungsvorhangs (618), wobei die Seitenführungsvorrichtung (608) aufweist: a) einen Seitenführungskörper (110) mit einer Führungsoberfläche (126); b) eine in die Führungsoberfläche (126) des Seitenführungskörpers (110) eingelassene Seitenführungsnut (122), – wobei die Seitenführungsnut (122) mindestens eine Beruhigungsstrecke (136) und eine unter der Beruhigungsstrecke (136) angeordnete Führungsstrecke (140) aufweist; c) mindestens einen in den Seitenführungskörper (110) eingelassenen Hilfsflüssigkeitszulauf (124) zum Einleiten einer Hilfsflüssigkeit in die Seitenführungsnut (122) oberhalb der Beruhigungsstrecke (136); und d) mindestens einen Flüssigkeitsablauf (142) zum Aufnehmen von Hilfsflüssigkeit nach Durchlaufen der Führungsstrecke (140).
Seitenführungsvorrichtung (608) gemäß dem vorhergehenden Anspruch mit zusätzlich einer Trennvorrichtung (510) zur teilweisen oder vollständigen räumlichen Trennung der Hilfsflüssigkeit in der Beruhigungsstrecke (136) von der Beschichtungsflüssigkeit.
Seitenführungsvorrichtung (608) gemäß einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, wobei die Beruhigungsstrecke (136) eine Länge von mehr als 3 Millimetern, vorzugsweise eine Länge von 5–7 mm, aufweist.
Seitenführungsvorrichtung (608) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Hilfsflüssigkeitszulauf (124) eine im Wesentlichen senkrecht zur Führungsoberfläche (126) verlaufende Bohrung (128) aufweist.
Seitenführungsvorrichtung (608) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche mit zusätzlich einer Zwangsvermischungsstrecke (138) sowie einer Vorrichtung (114, 516) zum Befestigen der Seitenführungsvorrichtung (608) an dem Vorhangerzeuger (610), – wobei die Zwangsvermischungsstrecke (138) zwischen der Beruhigungsstrecke (136) und der Führungsstrecke (140) angeordnet ist; und – wobei die Hilfsflüssigkeit bei Durchlaufen der Zwangsvermischungsstrecke (138) mit der Beschichtungsflüssigkeit in Kontakt steht, bevor dir Beschichtungsflüssigkeit den Vorhangerzeuger (610) verlassen hat.
Seitenführungsvorrichtung (608) gemäß dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Zwangsvermischungsstrecke (138) eine Länge von 0,5 bis 3 mm aufweist.
Seitenführungsvorrichtung (608) gemäß einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, wobei die Seitenführungsvorrichtung (608) eine Trennvorrichtung (510) aufweist und wobei die Trennvorrichtung (510) im Bereich der Zwangsvermischungsstrecke (138) einen Vermischungsschlitz (134) aufweist.
Seitenführungsvorrichtung (608) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Flüssigkeitsablauf (142) einen auf die Führungsoberfläche (126) mündenden Absaugspalt (146) aufweist.
Seitenführungsvorrichtung (608) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Flüssigkeitsablauf (142) mit einer Unterdruckvorrichtung zum Absaugen der Hilfsflüssigkeit verbunden ist.
Seitenführungsvorrichtung (608) nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Absaugspalt (146) unter einem von 90° verschiedenen Winkel γ auf die Führungsoberfläche (126) mündet.
Seitenführungsvorrichtung (608) gemäß dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Absaugspalt (146) in einem Winkel γ von 30°–88°, vorzugsweise in einem Winkel γ von 40°–75°, auf die Führungsoberfläche (126) mündet.
Seitenführungsvorrichtung (608) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Seitenführungsnut (122) einen im Wesentlichen rechteckigen oder ovalen oder runden oder V-förmigen Querschnitt aufweist.
Seitenführungsvorrichtung (608) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Seitenführungsnut (122) eine Breite b von 0,5–1,5 mm aufweist.
Seitenführungsvorrichtung (608) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Seitenführungsnut (122) an mindestens einer Stelle eine Tiefe d von 0,5–1,5 mm aufweist.
Seitenführungsvorrichtung (608) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Seitenführungsnut (122) an mindestens zwei übereinander liegenden Stellen in der Führungsstrecke (140) eine unterschiedliche Tiefe d aufweist, wobei die Tiefe d in der in Fallrichtung des Beschichtungsvorhangs (618) tiefer gelegenen der beiden Stellen größer ist als in der höher gelegenen Stelle.
Seitenführungsvorrichtung (608) gemäß dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsstrecke (140) einen Gradientenbereich aufweist, in welchem die Tiefe der Seitenführungsnut (122) in Fallrichtung des Beschichtungsvorhangs (618) kontinuierlich zunimmt.
Seitenführungsvorrichtung (608) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenführungsvorrichtung (608) eine in Bezug auf die Fallrichtung des Beschichtungsvorhangs (618) unterste Kante oder Fläche (144) aufweist, wobei diese in Bezug auf die Fallrichtung des Beschichtungsvorhangs (618) unterste Kante oder Fläche (144) gegenüber der Horizontalen ganz oder teilweise gewinkelt verläuft und/oder zumindest teilweise einen konkaven Verlauf aufweist.
Seitenführungsvorrichtung (608) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche der Seitenführungsvorrichtung (608) eine Rauhigkeit R_Z von nicht mehr als 100 Mikrometern, vorzugsweise zwischen 25 und 75 Mikrometern, aufweist.
Vorhangbeschichter mit einer Seitenführungsvorrichtung (608) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.
Verfahren zur Beschichtung von Substraten mittels eines Vorhangbeschichtungsverfahrens mit folgenden Schritten: a) mittels eines Vorhangerzeugers (610) wird mindestens ein Beschichtungsvorhang (618) erzeugt; b) eine Hilfsflüssigkeit wird durch eine Seitenführungsnut (122) mindestens einer Seitenführungsvorrichtung (608) gemäß einem der vorhergehenden, auf eine Seitenführungsvorrichtung (608) gerichteten Ansprüche geleitet; und c) der Beschichtungsvorhang (618) wird in Kontakt mit der Hilfsflüssigkeit gebracht und dadurch stabilisiert.