DE102007014805A1

DE102007014805A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Beschichtung von Substraten

Info

Publication number: DE102007014805A1
Application number: DE200710014805
Authority: DE
Inventors: Andree Dragon; Frank Reinhard; Harald Horbach; Bernd Jerg
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 2006-03-31
Filing date: 2007-03-28
Publication date: 2007-10-04

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Beschichtung einer Substratbahn (10) mit einem Beschichtungsmedium (54) über eine Auftragsvorrichtung (40), insbesondere eine düsenförmige Auftragsvorrichtung. Die Substratbahn (10) wird senkrecht zur Auftragsvorrichtung (40) über eine erste Walze (18) und eine zweite Walze (20) geführt. Es wird entweder eine Vibration (94) in der Substratbahn (10) senkrecht zu deren Förderrichtung (16) oder eine Vibration (49) eines Gehäuses (70) der Auftragsvorrichtung (40) bevorzugt senkrecht zur Förderrichtung (16) der Substratbahn (10) erzeugt.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Beschichtung von bewegten Substraten, wobei insbesondere mindestens eine dünne Schicht auf bewegte Substrate aufgetragen wird. Derartige Verfahren und Vorrichtungen werden beispielsweise eingesetzt zur Beschichtung von Papier, Kunststofffolien (z.B. für Klebebänder) oder auch bei der Beschichtung von fotografischen Filmen.
Bei der Vorhangbeschichtung wird zunächst eine entsprechende Beschichtungsflüssigkeit, beispielsweise eine Dispersion oder eine Lösung oder auch, so zu Reinigungszwecken, ein Lösungsmittel, einem entsprechenden Beschichtungskopf zugeführt. Mittels eines Gießspaltes einer Gießlippe oder einer Kaskade wird das Beschichtungsmedium zu einem freifallenden 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 hundert m/min. Insbesondere bei einer Beschichtung mit großen Substratgeschwindigkeiten ergibt sich eine Vielzahl von technischen Problemen. Diese Probleme hängen insbesondere damit zusammen, dass ein freifallender Vorhang unmittelbar und empfindlich auf kleinste Störungen, wie z. B. Luftbewegungen, reagiert, die durch Öffnen oder Schließen einer Türe, um ein Beispiel zu nennen, auftreten. So bildet sich, insbesondere bei schnell bewegten Substratoberflächen, an der Oberfläche eine Grenzschicht, innerhalb derer sich Luft mit der schnell bewegten Oberfläche mitbewegt. Diese Luftgrenzschicht beeinflusst den vom Vorhangbeschichter erzeugten Beschichtungsvorhang an einer Auftrefflinie des Beschichtungsvorhangs auf die Substratoberfläche. Wird die Dynamik dieser Luftgrenzschicht zu groß, so legt sich ein Luftpolster zwischen die Substratoberfläche und den Flüssigkeitsfilm. Dieses Luftpolster führt zu Störungen in der Beschichtungsqualität, insbesondere zu einer Blasenbildung oder anderen Inhomogenitäten auf der Substratoberfläche des zu beschichtenden Substrates. Vorhangbeschichter sind z. B. aus EP 0 440 279 A1 , EP 0 704 752 A1 und EP 0 906 789 B1 bekannt.
Angesichts des aufgezeigten technischen Problems liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Beschichtung von Substratbahnen bereitzustellen, bei dem beziehungsweise bei der ein Auftragen eines Beschichtungsfilms beispielsweise über die gesamte Breite der Substratbahn möglich ist, ohne dass im Beschichtungsmedium vorhandene Partikel die Beschichtungsqualität der relativ zur Vorrichtung bewegten Substratbahn negativ beeinflussen. Insbesondere liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrich tung bereitzustellen, mit welchen insbesondere transparente silikonisierte Polyesterfolien mit hoher Qualität beschichtet werden können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche 1 und 6 gelöst.
Durch das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren und die erfindungsgemäß vorgeschlagene Vorrichtung kann eine Anlagerung von in dem aufzutragenden Beschichtungsmedium enthaltenen Partikeln, die insbesondere in einem Schmelzkleber enthalten sein können, entlang des Auftragsspaltes einer düsenförmigen Auftragsvorrichtung wirksam verhindert werden. Des Weiteren lässt sich durch das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren sowie die erfindungsgemäß vorgeschlagene Vorrichtung in vorteilhafter Weise erreichen, dass der Filtrationsaufwand, der ansonsten hinsichtlich einer Ausfilterung von Partikeln z. B. aus einem Schmelzkleber zu betreiben wäre, entscheidend verringert werden kann. Der Gehalt an Partikeln sowie die Größe der Partikel, die in dem aufzutragenden Beschichtungsmedium, so z. B. eine Schmelzkleberverbindung, enthalten sein dürfen, kann wesentlich großzügiger gehandhabt werden, da die Anlagerung der Partikel und daraus entstehende Qualitätseinbußen beim Auftragen auf transparente Substrate, insbesondere auf silikonisierte, transparente Polyesterfolien, durch das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren und die erfindungsgemäß vorgeschlagene Vorrichtung erheblich verringert wird, und im Idealfall vollständig vermieden werden kann.
Dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren folgend, kann das sich an der Beschichtungsvorrichtung vorbeibewegende Substrat durch eine entsprechende Gestaltung einer Leitwalze für das bahnförmige Substrat in Vibration versetzt werden, wobei gemäß dieser Verfahrensvariante das bahnförmige Substrat senkrecht zur Förderrichtung in Vibration versetzt wird. Dies kann, um ein Beispiel zu nennen, dadurch erreicht werden, dass auf dem Umfang einer Leitwalze des bahnförmigen Substrats, in Ablaufrichtung in Bezug auf die Auftragsstelle des Beschichtungsmediums gesehen, in gleichmäßiger Verteilung am Umfang der Leitwalze streifenförmige Erhebungen angeordnet werden. Je nach gewünschter Vibrationsfrequenz in Bezug auf das bahnförmige Substrat können die streifenförmigen Erhebungen in einer 45°-, in einer 60°-, in einer 90°- oder auch in einer 120°-Anordnung in Bezug auf den Mantel einer bevorzugt ablaufseitig angeordneten Leitwalze für das bahnförmige Substrat angebracht werden. Die Vibrationsfrequenz lässt sich einerseits durch die Anzahl der auf dem Umfang der bevorzugt ablaufseitig angeordneten Leitwalze für das bahnförmige Substrat angeordneten streifenförmigen Erhebungen beeinflussen, andererseits auch durch die Dicke der streifenförmigen Erhebungen, d. h. die Höhe der streifenförmigen Erhebungen, mit welcher diese über die ansonsten glatte Mantelfläche der ablaufseitig angeordneten Leitwalze erhaben hervorstehen.
Bevorzugt erstrecken sich die streifenförmigen Erhebungen auf dem Umfang der ablaufseitig angeordneten, das bahnförmige Substrat fördernden Leitwalze über deren gesamte axiale Länge in ununterbrochener Form. Die streifenförmigen Erhebungen können andererseits auch auf dem Umfang einer auflaufseitig in Bezug auf die düsenförmige Auftragsvorrichtung angeordneten, das bahnförmige Substrat fördernden Leitwalze aufgebracht sein. Neben einer ununterbrochenen Ausbildung der Erhebungen auf dem Umfang der Leitwalze, sei sie ablaufseitig in Bezug auf die düsenförmige Auftragsvorrichtung oder sei sie auflaufseitig in Bezug auf die düsenförmige Auftragsvorrichtung angeordnet, können die Erhebungen auch unterbrochen ausgeführt sein und einen gegenseitigen Versatz zueinander aufweisen. Die Erhebungen können neben einem rechteckigen Profil auch abgerundete Kanten aufweisen oder in einer anderen Geometrie beschaffen sein.
Eine Induzierung von Vibrationen senkrecht zur Förderrichtung des bahnförmigen Substrats entlang der Auftragsvorrichtung kann auch dadurch erzielt werden, dass die ablaufseitig angeordnete Leitwalze für das bahnförmige Substrat selbst in Vibration versetzt wird, was z. B. durch eine Feder-Dämpfer-Kombination, eine hochfrequente Schwingungsanregung oder über eine mechanische Nocken/Wellen-Anordnung ermöglicht werden kann. Hinsichtlich der Vibrationswege wird die im Rahmen der Vibration des bahnförmigen Substrates sich einstellende Auslenkung senkrecht zur Förderrichtung des bahnförmigen Substrates auf bevorzugt 100 μm eingestellt.
Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Vorrichtung zum Auftragen des Beschichtungsmediums auf transparente Substrate, insbesondere auf silikonisierte, transparente Polyesterfolien, wird bevorzugt als Düse ausgebildet, die eine im Wesentlichen identische Breitenerstreckung bezogen auf das zu beschichtende bahnförmige Substrat aufweist. Die düsenförmige Auftragsvorrichtung umfasst mindestens einen düsenförmigen Spalt, der sich entlang der Breite des zu beschichtenden bahnförmigen Substrats erstreckt und der das aufzutragende Beschichtungsmedium, insbesondere einen Schmelzkleber, aufnimmt.
Zur Minimierung der Kontaktfläche zwischen dem austrittsseitigen Ende des das aufzutragende Beschichtungsmedium aufnehmenden Spaltes der bevorzugt düsenförmigen Auftragsvorrichtung und der zu beschichtenden Seite des bahnförmigen Substrates sind die Stirnseiten der düsenförmigen Auftragsvorrichtung bevorzugt angeschrägt ausgebildet. Dies gilt sowohl für den ablaufseitigen Stirnseitenbereich der düsenförmigen Auftragsvorrichtung als auch für den anlaufseitigen Bereich der Stirnseite der dü senförmigen Auftragsvorrichtung, in Förderrichtung des bahnförmigen Substrates gesehen. Die düsenförmig ausgebildete Auftragsvorrichtung, die mindestens einen Spalt umfasst, über den das Beschichtungsmedium, insbesondere ein Schmelzkleber, bevorzugt auf das bahnförmige Substrat aufgebracht wird, kann während des Auftrages des Beschichtungsmediums in Vibration versetzt werden. Die Vibration, die der düsenförmig ausgebildeten Auftragsvorrichtung aufgeprägt wird, führt zur Auslenkung der düsenförmigen Auftragsrichtung z. B. in vertikale Richtung, d. h. parallel zur Förderrichtung oder entgegen der Förderrichtung des bahnförmigen Substrates. Hinsichtlich der Erzeugung der Vibration in Bezug auf das Gehäuse der düsenförmigen Auftragsvorrichtung kann das Gehäuse über eine Nocken/Wellen-Anordnung in Vibration versetzt werden. Andererseits ist auch eine Lagerung des Gehäuses in Federn möglich, wobei eine Schwingungsanregung des Gehäuses entsprechend der Federkonstanten der das Gehäuse lagernden Federn zu einer Schwingung des Gehäuses parallel zum bahnförmigen Substrat führt. Daneben kann das Gehäuse der düsenförmigen Auftragsvorrichtung auch durch hochfrequente Schwingung in Vibration versetzt werden, so dass das Gehäuse ebenfalls in eine Schwingung versetzt wird, wobei der Auslenkweg des Gehäuses und damit die Amplitude der Schwingung bevorzugt im Bereich von +/– 50 μm liegt.
Durch die Induzierung von Vibrationen, sei es im bahnförmigen Substrat, sei es in die düsenförmige Auftragsvorrichtung, lässt sich in vorteilhafter Weise erreichen; dass in dem aufzutragenden Beschichtungsmedium vorhandene Partikel, so z. B. in einer Schmelze eines Schmelzklebers enthaltene Partikel, sich nicht an der Mündung der düsenförmigen Auftragsvorrichtung anzulagern vermögen und demzufolge den Auftrag des Beschichtungsmediums auf die zu beschichtende Seite des bahnförmigen Substrates beeinträchtigen. Sich an der Mündungsstelle des das Beschichtungsmedium zur Beschichtungsstelle fördernden Spaltes anlagernde Partikel führen insbesondere bei hinsichtlich der Beschichtungsqualität bei hochkritischen transparenten Substraten, insbesondere silikonisierten Polyesterfolien, zu einer optisch wahrnehmbaren Streifenbildung, welche aus Qualitätsgründen nicht hinnehmbar ist.
Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend eingehender beschrieben.
Es zeigt:
1 eine erste Ausführungsvariante der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Vorrichtung, mit der eine Vibration in ein bahnförmiges Substrat eingeleitet wird,
2, 2.1 eine Seitenansicht und eine Draufsicht einer ablaufseitig oder zulaufseitig angeordneten Walze zur Führung des bahnförmigen Substrates,
3, 3.1 eine weitere Ausführungsvariante einer in Bezug auf eine Auftragseinrichtung ablaufseitig angeordneten Walze zur Förderung des bahnförmigen Substrates,
4 eine Darstellung einer streifenförmigen Erhebung am Umfang einer ablaufseitig angeordneten Walze zur Förderung des bahnförmigen Substrates,
5 eine Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Lösung, bei der das Gehäuse einer düsenförmigen Auftragsvorrichtung relativ zur Substratbahn in Vibration versetzt wird und einem sich einstellenden Auslenkwinkel des bahnförmigen Substrates und
6 eine weitere Ausführungsvariante der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Auftragsvorrichtung, die mittels eines Nocken/Wellen-Antriebs in Vibration versetzt wird.
Der Darstellung gemäß 1 ist eine erste Ausführungsvariante einer düsenförmigen Auftragsvorrichtung zu entnehmen, mit welcher ein bahnförmiges Substrat beschichtet wird, welches in Vibration senkrecht zur Förderrichtung versetzt ist.
Eine Substratbahn 10 weist eine einer Auftragsvorrichtung 40 zuweisende Beschichtungsseite 12 auf. Bei der Substratbahn 10 kann es sich um eine Papierbahn, eine Kartonagebahn, eine Kunststoffbahn, eine transparente Materialbahn oder eine silikonisierte Folienbahn handeln. Die Substratbahn 10 wird mittels einer in 1 nicht dargestellten Fördereinrichtung unter Voreinstellung einer bestimmten Bahnspannung entlang der düsenförmig ausgestalteten Auftragsvorrichtung 40 gefördert. Je nach Qualität beziehungsweise Beschaffenheit der Substratbahn 10 kann an der in 1 nicht dargestellten Fördereinrichtung eine definierte Bahnspannung eingestellt werden, die während des Betriebs der Auftragsvorrichtung 40 in einem Toleranzband schwankt, jedoch im Wesentlichen konstant gehalten wird.
Die Substratbahn 10 weist neben der Beschichtungsseite 12 eine der düsenförmig ausgebildeten Auftragsvorrichtung 40 abgewandte Rückseite 14 auf und wird in Förderrichtung 16 entlang der Auftragsvorrichtung 40 gefördert. Die Substratbahn 10 läuft um eine erste Walze 18 sowie um eine zweite Walze 20 um, die nicht angetrieben sind, sondern durch die auf Walzenmantelflächen 22 der ersten Walze 18 und der zweiten Walze 20 aufliegende, zu beschichtende Substratbahn 10 in Rotation versetzt werden. Entsprechend der Förderrichtung 16 werden die erste Walze 18 sowie die zweite Walze 20 im Drehsinn 24 in Rotation versetzt. Bei den Walzen 18 und 20 kann es sich auch um angetriebene Walzen handeln.
Die in Bezug auf die bevorzugt düsenförmig ausgebildete Auftragseinrichtung 40 in Förderrichtung 16 der Substratbahn 10 liegende zweite Walze 20 ist an ihrer Umfangsfläche 22 mit einer Anzahl von streifenförmigen Erhebungen 26 versehen. Diese können z. B. auf die Walzenmantelfläche 22 der zweiten Walze 20 in einer entsprechenden Winkelteilung regelmäßig angeordnet sein. Die zweite Walze 20 rotiert um ihre Walzenachse 28; eine Walzenstirnseite der zweiten Walze 20 ist durch Bezugszeichen 30 identifiziert. Die streifenförmigen Erhebungen 26 werden bevorzugt so angeordnet, dass sie erhaben über die Walzenmantelfläche 22 der zweiten, ablaufseitig in Bezug auf die düsenförmige Auftragseinrichtung 40 angeordneten zweiten Walze 20 hervorstehen. Die streifenförmigen Erhebungen 26 können auch an der Walzenmantelfläche 22 der zulaufseitig angeordneten ersten Walze 18 angeordnet sein. Während die erste Walze 18 in einem Festlager 38 gelagert ist und durch die in Förderrichtung 16 geförderte Substratbahn 10 entsprechend des Drehsinns 24 in Rotation versetzt wird, kann die zweite, ablaufseitig in Bezug auf die Auftragseinrichtung 40 angeordnete Walze 22 ebenfalls in einem in 1 jedoch nicht dargestellten Festlager 38 gelagert werden; andererseits besteht auch die Möglichkeit, die zweite Walze in einer Federlagerung 32 aufzunehmen. Die Federlagerung 32, die in der Darstellung gemäß 1 lediglich schematisch wiedergegeben ist, umfasst mindestens eine Feder 34 sowie einen der mindestens einen Feder 34 zugeordneten Dämpfer 36, um einer unzulässig hohen Schwingungsamplitude vorzubeugen.
Die Auftragsvorrichtung 40, die bevorzugt einen sich senkrecht zur Zeichenebene erstreckenden Spalt 42 aufweist, der im Wesentlichen der sich senkrecht zur Zeichenebene gemäß 1 erstreckenden Breite der Substratbahn 10 entspricht, fördert über mindestens eine Pumpe 58 in Förderrichtung 56 ein Beschichtungsmedium 54. Bei dem Beschichtungsmedium 54 handelt es sich insbesondere um einen Schmelzkleber. Der Schmelzkleber, der das zu verschiedenen Applikationszwecken einsetzbare Beschichtungsmedium 54 darstellt, umfasst einen unbestimmten Restgehalt von Partikeln, in 1 angedeutet durch Bezugszeichen 98. Entsprechend der Herstellungsqualität des Schmelzklebers kann noch ein Restanteil von Partikeln 98 unbestimmter Form und Größe im Schmelzkleber enthalten sein. Der Anteil der noch im Schmelzkleber verbliebenen Partikel 98 sowie die Größe der im Schmelzkleber verbliebenen Partikel 98 ist abhängig von der Güte der Herstellungsqualität des Schmelzklebers. Herstellungsbedingt weist ein Schmelzkleber im Allgemeinen einen Gehalt von Partikeln 98 auf, die sich an einer in 1 durch Bezugszeichen 44 gekennzeichneten Ablaufkante 44 anlagern können. Die der Ablaufkante 44 am Spalt 42 gegenüberliegende Auflaufkante ist in 1 durch Bezugszeichen 46 kenntlich gemacht. Wird das Beschichtungsmedium 54 durch die mindestens eine Pumpe 58 in Förderrichtung 56 durch den Spalt 42 gedrückt, so können sich abhängig von der Partikelgröße der Partikel 98, die in einem das Beschichtungsmedium 94 darstellenden Schmelzkleber enthalten sein können, Partikel 98 an der Ablaufkante 44 festsetzen. Wird die Substratbahn 10 mit ihrer Beschichtungsseite 12 an dieser Ablaufkante 44 vorbeigeführt und werden keine Maßnahmen ergriffen, so können an der Ablaufkante 44 abgelagerte Partikel 98 zu Qualitätseinbußen an der Substratbahn 10 hinsichtlich der Gleichmäßigkeit der Beschichtung führen. Insbesondere bei transparenten Substratbahnen 10, wie z. B. silikonisierten Polyesterfolien, die ein kritisches Produkt darstellen, können sich die Streifen über Bahnabschnitte von mehreren Metern Länge erstrecken. Da diese Streifenbildung höchst unerwünscht ist, kann die in 1 dargestellte, in Förderrichtung 16 geförderte Substratbahn 10 durch die bevorzugt auf der Walzenmantelfläche 22 der zweiten Walze 20 aufgebrachten streifenförmigen Erhebungen 26 entsprechend der Rotationsgeschwindigkeit der zweiten Walze 20 in Vibration versetzt werden. Dies ist in der Darstellung gemäß 1 durch den mit Bezugszeichen 94 versehenen Doppelpfeil 94 angedeutet. Durch die an der Walzenmantelfläche 22 ausgebildeten, gleichmäßig voneinander beabstandeten streifenförmigen Erhebungen 26 wird der Substratbahn 10 eine Auslenkung 94 senkrecht zur Förderrichtung 16 aufgeprägt. Bedingt durch die Auslenkung 94 der Substratbahn 10 senkrecht zur Förderrichtung 16 können sich im Schmelzkleber enthaltene Partikel 98 nicht an der Ablaufkante 44 des Spaltes 42 der bevorzugt düsenförmig ausgebildeten Auftragsvorrichtung 40 anlagern. Insbesondere wird durch eine kontinuierliche Vibration der in Förderrichtung 16 laufenden Substratbahn 10 verhindert, dass sich keine Partikel 98 an der Mündungsstelle des Spaltes 42 gegenüber der Beschichtungsseite 14 der Substratbahn 10 anlagern.
Der Darstellung gemäß 2 ist eine erste Ausführungsvariante der Anordnung streifenförmiger Erhebungen auf einer ablaufseitig in Bezug auf die Auftragsvorrichtung 40 angeordneten Walze zur Förderung der Substratbahn zu entnehmen.
Der Darstellung gemäß 2 ist entnehmbar, dass an der Walzenmantelfläche 22 der zweiten Walze 20, die in Bezug auf die Ablaufkante 44 gemäß 1 ablaufseitig der Auftragsstelle des Beschichtungsmediums 54 angeordnet ist, eine Anzahl streifenförmiger Erhebungen 26 angeordnet ist. In der in 2 dargestellten Ausführungsvariante der zweiten Walze 20 befinden sich, über die Walzenmantelfläche 22 der zweiten Walze 20 verteilt, acht streifenförmige Erhebungen 26. Die streifenförmigen Erhebungen 26 sind in Bezug aufeinander in einer ersten Umfangsteilung 60, hier 45°, angeordnet. Die streifenförmigen Erhebungen 26 können z. B. auf die Walzenmantelfläche 22 der zweiten Walze 20 in Form von Aluminiumstreifen oder Kunststoffstreifen aufgeklebt sein. Die streifenförmigen Erhebungen 26 werden bevorzugt entweder als Halbschalenkörper nachträglich auf die Umfangsmantelflächen 22 der Walzen 18 oder 20 montiert oder können bereits durch spanabhebende Bearbeitung der Umfangsmantelfläche 22 der Walzen 18 oder 20 durch Fräsen oder durch Drehen erzeugt werden.
Der Darstellung gemäß 2.1 ist entnehmbar, dass sich die streifenförmigen Erhebungen 26 in einer Axiallänge 64 von einer Stirnseite 30 der zweiten Walze 20 zur gegenüberliegenden Stirnseite 30 in ununterbrochener Form erstrecken. Die streifenförmigen Erhebungen 26 können auch in axiale Richtung als unterbrochene Streifen beschaffen sein, wobei einzelne Streifenabschnitte, in Umfangsrichtung der Umfangsmantelfläche 22 gesehen, einen Versatz in Bezug aufeinander aufweisen können.
Je nach Anordnung der streifenförmigen Erhebungen 26 in einer ersten Umfangsteilung 60, wie in 2 dargestellt, ergibt sich in Bezug auf den Abstand der streifenförmigen Erhebungen 26 an der Walzenmantelfläche 22 ein definierter Abstand zwischen diesen. Die Anzahl der auf die Walzenmantelfläche 22 aufgebrachten streifenförmigen Erhebungen 26 beeinflusst die Oszillationsfrequenz, mit der die an der Auftragsvorrichtung 40 in Förderrichtung 16 vorbeibewegte Substratbahn 10 entsprechend des in 1 dargestellten Doppelpfeiles 94 ausgelenkt wird. Bevorzugte Auslenkwege liegen im Bereich von +/– 50 μm an der zweiten Walze 20, so dass sich dort eine Absolutauslenkung der Substratbahn 10 von etwa 100 μm einstellt. Im Bereich des Spaltes 42 der düsenförmigen Auftragsvorrichtung 40 liegt die Auslenkung der Substratbahn 10 in einer Größenordnung zwischen 10 μm und 50 μm. Die Auslenkung der Substratbahn 10 relativ zur Auftragsvorrichtung 40 lässt sich in vorteilhafter Weise durch eine Veränderung des Abstandes zwischen der Mündungsstelle 52 des Spaltes 42 der Auftragsvorrichtung 40 und der Rotationsachse 28 derjenigen der beiden Walzen 18 oder 20 verändern, an deren Umfangsmantelfläche 22 sich die streifenförmigen Erhebungen 26 befinden.
Den Darstellungen gemäß der 3 und 3.1 ist eine zweite Ausführungsvariante der Anordnung streifenförmiger Erhebungen auf der Walzenmantelfläche der ablaufseitig angeordneten, die Substratbahn fördernden zweiten Walze zu entnehmen.
Gemäß der in den 3 und 3.1 dargestellten Ausführungsvariante sind an der Walzenmantelfläche 22 der zweiten Walze 20 in einer zweiten Umfangsteilung 62, hier 90°, vier streifenförmige Erhebungen 26 ausgebildet. Damit kann eine Vibration in der Substratbahn 10 induziert werden, wobei jedoch die Anregungsfrequenz der in Förderrichtung 16 geförderten Substratbahn 10 um die Hälfte geringer ist im Vergleich zur mit der zweiten Walze 20 gemäß der Ausführungsvariante in den 2 und 2.1 dargestellten Anzahl von streifenförmigen Erhebungen 26 an der Walzenmantelfläche 22.
Entsprechend der vier gemäß 3 an der Walzenmantelfläche 22 angeordneten streifenförmigen Erhebungen 26 stellt sich die Draufsicht gemäß 3.1 auf die zweite Ausführungsvariante der zweiten Walze 20 gemäß 3 dar. Aus der Draufsicht gemäß 3.1 ergibt sich, dass ein wesentlich größerer Anteil der Walzenmantelflä che 22 frei ist, da im Vergleich zur Ausführungsvariante gemäß der 2 und 2.1 eine erheblich geringere Anzahl von streifenförmigen Erhebungen 26 ausgeführt ist.
In Bezug auf die Ausführungsvarianten gemäß der 2, 2.1, 3 und 3.1 ist festzuhalten, dass die streifenförmigen Erhebungen 26, seien sie aus Aluminium, aus einem Kunststoffmaterial oder aus einem anderen geeigneten Material gefertigt, auf die Walzenmantelfläche 22 der zweiten Walze 20 aufgeklebt sind. Die Erhebungen 26 werden bevorzugt bei der Herstellung der Umfangsmantelflächen 22 der Walzen 18, 20 durch spanabhebende Bearbeitung, wie z. B. durch Drehen oder durch Fräsen, erzeugt.
Der Darstellung gemäß 4 ist eine an der Walzenmantelfläche ausgebildete streifenförmige Erhebung hinsichtlich ihrer Geometrie zu entnehmen.
Während sich die Axiallänge 64 einer streifenförmigen Erhebung 26 im Wesentlichen ununterbrochen an der Walzenmantelfläche 22 der zweiten Walze 20 erstreckt, bestehen hinsichtlich der Ausbildung einer Höhe 68 der streifenförmigen Erhebungen 26 unterschiedliche Gestaltungsmöglichkeiten. Die Höhe 68 der streifenförmigen Erhebungen 26 an der Walzenmantelfläche 22 der zweiten Walze 20 bestimmt den Grad der erreichbaren Auslenkung 94 der in Förderrichtung 16 geförderten Substratbahn 10, vergleiche Position 94 in 1. Je höher die Höhe 68 der streifenförmigen Erhebungen 26 gewählt wird, eine desto höhere Auslenkung 94 der Substratbahn 10 senkrecht zur Förderrichtung 16 ist möglich. Zur Auslenkung 94 der Substratbahn 10, wie in 1 dargestellt ist, stehen die streifenförmigen Erhebungen 26 erhaben über die Walzenmantelfläche 22 der zweiten Walze 20 hervor. Durch die Höhendifferenz zwischen der Oberfläche der streifenförmigen Erhebungen 26 und der Walzenmantelfläche 20 erfolgt die Einleitung der Vibrationsbewegung der in Förderrichtung 16 geförderten Substratbahn 10. Die Breite der streifenförmigen Erhebungen 26 ist in der Darstellung gemäß 4 durch Bezugszeichen 66 gekennzeichnet und entspricht einem Bruchteil der Axiallänge 64 der streifenförmigen Erhebungen 26, seien sie in Axialrichtung durchgängig oder unterbrochen ausgeführt.
Der Darstellung gemäß 5 ist eine federnde Lagerung des Gehäuses der Auftragsvorrichtung zu entnehmen.
Ein Gehäuse 70 der bevorzugt düsenförmig ausgeführten Auftragsvorrichtung 40 umfasst eine erste Stirnseite 72 und eine zweite Stirnseite 74. Während die erste auflaufseitig angeordnete Stirnseite 72 in einer ersten Schrägung 76 ausgebildet ist, weist die ablaufseitig liegende zweite Stirnseite 74 eine zweite Schrägung 78 auf, welche stärker ausgebildet ist, d. h. einen größeren Schrägungswinkel aufweist, als die erste Schrägung 76 an der ersten Stirnseite 72 der Auftragsvorrichtung 40. Der Darstellung gemäß 5 ist darüber hinaus entnehmbar, dass das Gehäuse 70 der Auftragsvorrichtung 40 leicht an die Beschichtungsseite 12 der in Förderrichtung 16 laufenden Substratbahn 10 angestellt ist. Ein Kontakt zwischen der Ablaufkante 44 und der Beschichtungsseite 12 der Substratbahn 10 wird dadurch verhindert, dass das kontinuierlich aus dem Spalt 42 austretende Beschichtungsmedium 54 einen Film auf der Beschichtungsseite 12 bildet, welcher einen Materialkontakt zur Ablaufkante 44 oberhalb des Spaltes 42 verhindert. Dieses Auftragsverfahren wird auch als Kiss-Coating bezeichnet. Es stellt sich eine in 5 durch einen Auslenkwinkel 86, vergleiche δ, bezeichnete Auslenkung der Substratbahn 10 ein. Der Auslenkwinkel 86 beziehungsweise δ beträgt bevorzugt mehr als 180° und liegt in einer Größenordnung zwischen 182° bis 190°.
Die Spaltweite 50 des im Gehäuse 70 der Auftragsvorrichtung 40 ausgebildeten Spaltes 42 liegt bevorzugt in der Größenordnung zwischen 0,15 und 0,5 mm und besonders bevorzugt bei 0,3 mm.
Wie der Darstellung gemäß 5 des Weiteren entnehmbar ist, ist das Gehäuse 70 in einer Gehäuselagerung 80, die ein- oder beidseitig ausgebildet sein kann, aufgenommen. In der Ausführungsvariante gemäß 5 ist das Gehäuse 70 in einer oberen Gehäuselagerung 80 und einer unteren Gehäuselagerung 80 gelagert. Beide Gehäuselagerungen 80 umfassen eine gehäuseseitige Feder 82 sowie einen gehäuseseitig angeordneten Dämpfer 84. Das Gehäuse 70 kann sowohl in horizontale Richtung, vergleiche Bezugszeichen 49 in 5, als auch in vertikale Richtung 48 zu Vibrationen angeregt werden, bevorzugt erfolgt dies jedoch in horizontale Richtung 49.
Das Beschichtungsmedium 54 wird mittels der mindestens einen Pumpe 58 in Förderrichtung 56 durch den Spalt 42 der Auftragsvorrichtung 40 gefördert. Ein Anhaften von im Beschichtungsmedium 54 enthaltenen Partikeln 98 an der Ablaufkante 44 beziehungsweise an der Auftragsstelle 52 auf die Beschichtungsseite 12 der Substratbahn 10 wird durch die Vibration des Gehäuses 70 in Vertikal- oder in Horizontalrichtung verhindert. Damit kann eine Ausbildung von Streifen in einer transparenten Substratbahn 10, wie z.B. einer silikonisierten Polyesterbahn, wirksam verhindert werden. Die Auslenkung 96 des Gehäuses 70 parallel zur Förderrichtung 16 der Substratbahn 10 kann in der Größenordnung von +/– 50 μm liegen, so dass sich ein Vibrationsweg von addiert 100 μm einstellt. Je nach Auslegung der Gehäuselagerung 80 können in das Gehäuse 70 über einen nicht dargestellten Elektromagneten Schwingungen eingeleitet werden, die entsprechend der Auslegung der gehäuseseitigen Federn 82 beziehungsweise der gehäuseseitig ausgebildeten Dämpfer 84 entsprechend bedämpft zur Auslenkung 96 des Gehäuses 70 parallel zur Förderrichtung 16 der Substratbahn 10 führen.
Der Darstellung gemäß 6 ist eine weitere Ausführungsvariante eines in Vibration versetzten Gehäuses einer Auftragseinrichtung zu entnehmen.
Aus der Darstellung gemäß 6 geht hervor, dass das Gehäuse 70 der Auftragsvorrichtung 40 ebenfalls leicht an die Beschichtungsseite 12 der in Förderrichtung 16 geförderten Substratbahn 10 angestellt ist. Das aus dem Spalt 42 der Auftragsvorrichtung 40 an deren Spitze austretende Beschichtungsmedium 54, insbesondere ein Schmelzkleber, verhindert einen direkten Kontakt der Beschichtungsseite 12 der Substratbahn 10 mit der Ablaufkante 44, da sich zwischen dieser und der Beschichtungsseite 12 der Substratbahn 10 ein Film ausbildet, d. h. gerade der Film, mit dem die Beschichtungsseite 12 der in Förderrichtung 16 geförderten Substratbahn 10 beschichtet wird. In der in 6 dargestellten Ausführungsvariante wird das Gehäuse 70 über eine Exzenteranordnung 90, 92, der z. B. ein Elektroantrieb 88 zugeordnet sein kann, in Vibration versetzt. Aufgrund der Vibration des Gehäuses 70 lagern sich keine möglicherweise im Beschichtungsmedium 54 vorhandenen Partikel 98 insbesondere an der Ablaufkante 44 der Spaltöffnung des Spaltes 42 an, die sich gegenüber der Beschichtungsseite 12 der Substratbahn 10 befindet. Die Förderung des Beschichtungsmediums 54, bei dem es sich insbesondere um einen Schmelzkleber handelt, wird mittels der mindestens einen Pumpe 58 in Förderrichtung 56 durch den Spalt 42 gefördert. Die mit Bezugszeichen 50 identifizierte Spaltweite liegt dabei zwischen 0,15 und 0,5 mm, bevorzugt bei 0,3 mm.
Der Ausführungsvariante gemäß 6 ist darüber hinaus entnehmbar, dass der Auslenkwinkel 86, vergleiche δ, in 6, größer als 180° gewählt ist und bevorzugt im Bereich zwischen 182° und 190° liegt. Auch in der Ausführungsvariante gemäß 6 umfasst das Gehäuse 70 der Auftragsvorrichtung 40 eine erste Stirnseite 72 mit einer ersten Schrägung 76 sowie eine zweite Stirnseite 74, die in einer zweiten Schrägung 78 verläuft, wobei die zweite Schrägung 78 die erste Schrägung 76 übersteigt.
Die im Zusammenhang mit den 1 bis 6 dargestellten Ausführungsvarianten eines Verfahrens zur Induzierung einer Vibration in die Substratbahn 10 beziehungsweise zur Induzierung einer Vibration an einem Gehäuse 70 einer Auftragsvorrichtung 40, die bevorzugt düsenförmig ausgebildet wird, ermöglichen es in vorteilhafter Weise, insbesondere kritische Produkte, wie z. B. transparente Substratbahnen 10, insbesondere silikonisierte Folienbahnen, streifenfrei zu beschichten. Durch die Induzierung der Vibration entweder in die Substratbahn 10 oder das Gehäuse 70 der Auftragsvorrichtung 40 ist sichergestellt, dass sich bevorzugt an der Ablaufkante 44 des Spaltes 42 ablagernde Partikel 98, die im Beschichtungsmedium 54 enthalten sein können, sich an dieser Austrittsstelle nicht ablagern und somit die Aufbringung eines gleichmäßigen Films von Beschichtungsmedium 54 auf die Beschichtungsseite 12 der in Förderrichtung 16 geförderten Substratbahn 10 möglich ist. Je nach an der mindestens einen Pumpe 58 eingestellter Fördermenge oder Drehzahl wird das Beschichtungsmedium 54, bei dem es sich insbesondere um einen Schmelzkleber handelt, abhängig von der Fördergeschwindigkeit der Substratbahn 10 aus dem Spalt 42 der Auftragsvorrichtung 40 herausgedrückt. Abhängig von der eingestellten, in Förderrichtung 16 wirksamen Fördergeschwindigkeit der Substratbahn 10 wird das Beschichtungsmedium 54 an der Austrittsöffnung des Spaltes 42 durch die Substratbahn 10 abgenommen. Die Filmdicke, in der das Beschichtungsmedium 54, insbesondere ein Schmelzkleber, auf die Beschichtungsseite 12 der Substratbahn 10 aufgebracht wird, hängt zum einen von der Fördergeschwindigkeit der Substratbahn 10 und zum anderen von der an der mindestens einen Pumpe 58 eingestellten Fördermenge und der Drehzahl der mindestens einen Pumpe 58 ab. Der sich auf der Beschichtungsseite 12 aufbauende Film des Beschichtungsmediums 54 verhindert einen direkten Kontakt zwischen der Substratbahn 10 und der Ablaufkante 44 an der Stirnseite des Gehäuses 70 der bevorzugt düsenförmig ausgebildeten Auftragsvorrichtung.

10: Substratbahn
12: Beschichtungsseite
14: Rückseite
16: Förderrichtung
18: erste Walze
20: zweite Walze
22: Walzenmantelfläche
24: Drehsinn
26: streifenförmige Erhebung
28: Walzenachse
30: Walzenstirnseite
32: Federlagerung
34: Feder
36: Dämpfer
38: Festlager
40: Auftragsvorrichtung
42: Spalt
44: Ablaufkante
46: Auflaufkante
48: erster Verfahrweg Gehäuse
49: zweiter Verfahrweg Gehäuse
50: Spaltweite
52: Austrittsstelle
54: Beschichtungsmedium
56: Förderrichtung
58: Pumpe
60: erste Umfangsteilung
62: zweite Umfangsteilung
64: Axiallänge
66: Breite streifenförmige Erhebung 26
R: Radius Walze
68: Höhe streifenförmige Erhebung
70: Gehäuse Auftragsvorrichtung 40
72: erste Stirnseite
74: zweite Stirnseite
76: erste Schrägung
78: zweite Schrägung
80: Gehäuselagerung
82: gehäuseseitige Feder
84: gehäuseseitiger Dämpfer
86: Auslenkwinkel δ (> 180°)
88: Elektroantrieb
90: Nocken
92: Exzentrizität
94: Vibration Substrat 10
96: Vibration Gehäuse 70
98: Partikel

Claims

Verfahren zur Beschichtung einer Substratbahn (10) mit mindestens einem Beschichtungsmedium (54) über eine Auftragsvorrichtung (40), insbesondere eine düsenförmige Auftragsvorrichtung, wobei die Substratbahn (10) senkrecht zur Auftragsvorrichtung (40) über eine erste Walze (18) und eine zweite Walze (20) geführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass entweder eine Vibration (94) in der Substratbahn (10) senkrecht zu deren Förderrichtung (16) oder eine Vibration (96) eines Gehäuses (70) der Auftragsvorrichtung (40) erzeugt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vibration (49) des Gehäuses (70) senkrecht zur Förderrichtung (16) der Substratbahn (10) gerichtet ist.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vibration (94) der Substratbahn (10) stromab, bezogen auf die Auftragsvorrichtung (40), durch die zweite Walze (20) erzeugt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Vibration (94) in der Substratbahn (10) durch eine Unrundheit (22, 26) an der zweiten Walze (20) erzeugt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Amplitude der Vibration (94) der Substratbahn (10) und/oder der Vibration (49) des Gehäuses (70) in der Größenordnung von 200 μm, bevorzugt 100 μm und besonders bevorzugt +50 μm/–50 μm, bezogen auf den Förderpfad der Substratbahn (10) in Förderrichtung (16) in Ruhelage oder bezogen auf das in Ruhelage befindlichen Gehäuse (70), liegt.
Vorrichtung zur Beschichtung einer Substratbahn (10) mit mindestens einem Beschichtungsmedium (54), insbesondere mit einer düsenförmigen Auftragsvorrichtung (40) und wobei die Substratbahn (10) über eine erste Walze (18) und eine zweite Walze (20) geführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die ablaufseitig angeordnete zweite Walze (20) an ihrer Walzenmantelfläche (22) mindestens eine Erhebung (26) aufweist oder ein Gehäuse (70) der Auftragsvorrichtung (40) relativ zur Substratbahn (10) vibriert.
Vorrichtung gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Walze (20) an der Walzenmantelfläche (22) in einer ersten Umfangsteilung (60) oder einer zweiten Umfangsteilung (62) angeordnete, streifenförmige Erhebungen (26) aufweist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Axiallänge (64) der streifenförmigen Erhebungen (26) deren Breite (66) übersteigt.
Vorrichtung gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die streifenförmigen Erhebungen (26) um ihre Höhe (68) erhaben über die Walzenmantelfläche (22) hervorstehen.
Vorrichtung gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die streifenförmigen Erhebungen (26) aus Aluminium oder einem Kunststoffmaterial gefertigt sind und auf die Walzenmantelfläche (22) aufgenommen sind, oder die streifenförmigen Erhebungen (26) durch spanabhebende Bearbeitung der Walzenmantelfläche (22) erzeugt werden.
Vorrichtung gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Umfangsteilung (60) einem Winkelabstand zwischen zwei streifenförmigen Erhebungen (26) von 45° und die zweite Umfangsteilung (62) einem Winkelabstand zwischen zwei streifenförmigen Erhebungen (26) von 90° entspricht.
Vorrichtung gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Austrittsstelle (52) eines ein Beschichtungsmedium (54) aufnehmenden Spaltes (42) der Auftragsvorrichtung (40) die Substratbahn (10) in einem Auslenkwinkel δ > 180° auslenkt.
Vorrichtung gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Auslenkwinkel δ bevorzugt zwischen 182° und 190° liegt.
Vorrichtung gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (70) in mindestens einer Federlagerung (80), eine gehäuseseitige Feder (82) und einen gehäuseseitigen Dämpfer (84) umfassend, aufgenommen ist und bevorzugt zur Vibration (49) senkrecht zur Förderrichtung (16) der Substratbahn (10) angeregt ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (70) über einen Hochfrequenzoszillator angeregt ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (70) über einen Exzenterantrieb (88, 90, 92) angeregt ist.