DE19809152A1

DE19809152A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Beschichtung von Oberflächen

Info

Publication number: DE19809152A1
Application number: DE1998109152
Authority: DE
Inventors: Durst
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-03-04
Filing date: 1998-03-04
Publication date: 1999-09-09

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Beschichtung von Oberflächen.

Nach dem Stand der Technik sind zur Beschichtung von Oberflä chen mit Lack, fotoempfindlichem Material, säurefesten Filmen und dgl. verschiedene Verfahren bekannt. Insbesondere zur Herstellung dünner Filme werden die folgenden Verfahren ange wendet: Vorhang-, Gießer- und Fließer-Filmbeschichtung. Ge meinsames Kennzeichen dieser Verfahren ist, daß ein fließfä higes Medium kontinuierlich von einer Spendeeinrichtung auf die Oberfläche aufgebracht wird. Während des Aufbringens ist das fließfähige Medium stets über eine Flüssigkeitsbrücke mit dem in der Spendeeinrichtung befindlichen Vorrat an fließfä higem Medium in Verbindung. Das Entfernen bzw. Abheben der Spendeeinrichtung von der Oberfläche unter gleichzeitiger Un terbrechung der weiteren Zufuhr flüssigen Mediums bewirkt nachteiligerweise eine Ungleichmäßigkeit in der Schichtdicke. Eine solche Ungleichmäßigkeit wird auch als Kontaktlinie be zeichnet.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Nachteile nach dem Stand der Technik zu beseitigen. Insbesondere sollen ein Verfahren und eine Vorrichtung angegeben werden, mit denen eine Beschichtung gleichmäßiger Schichtdicke auf Oberflächen hergestellt werden kann.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruchskomplex wiedergege benen Merkmale gelöst. Zweckmäßige Weiterbildungen der Erfin dung ergeben sich durch Kombination zweier oder mehrerer Merkmale.

Nach Maßgabe der Erfindung ist ein Verfahren bzw. eine Vor richtung zur Beschichtung von Oberflächen, insbesondere der Oberfläche einer Walze, vorgesehen, bei dem ein fließfähiges Medium in Form von diskreten Tröpfchen vorgegebenen Durchmes sers auf die Oberfläche aufgebracht wird bzw. aufbringbar ist. Dadurch wird die Ausbildung einer Kontaktlinie vermie den. Es kann so eine Beschichtung gleichmäßiger Dicke herge stellt werden. Durch das diskontinuierliche Aufbringen des fließfähigen Mediums auf die Oberfläche werden außerdem Fluk tuationen beim Zuführen des fließfähigen Mediums unterbunden. Das trägt zu einer besonders gleichmäßigen Schichtdicke bei.

Vorteilhafterweise werden die Tröpfchen mit einer vorgegebe nen Geschwindigkeit auf die Oberfläche geworfen. Das kann beispielsweise mittels eines geeigneten Tröpfchenerzeugungs- und ausstoßmittels bewirkt werden. Die Tröpfchen werden zweckmäßigerweise senkrecht auf die Oberfläche geworfen, so daß im wesentlichen kreisförmige Flüssigkeitsbereiche gebil det werden. Die vorgenannten Maßnahmen tragen dazu bei, daß stets kreisförmige Flüssigkeitsbereiche gleichen Durchmessers auf der Oberfläche gebildet werden.

Nach einem weiteren Ausgestaltungsmerkmal werden die Tröpf chen so auf die Oberfläche geworfen, daß jeder der Flüssig keitsbereiche mit einer Mehrzahl benachbarter Flüssigkeitsbe reiche in Berührung ist. Das auf der Oberfläche gebildete Mu ster der Flüssigkeitsbereiche kann der Projektion einer dich testen Kugelpackung entsprechen. In diesem Fall vereinigen sich die Flüssigkeitsbereiche bedingt durch das Streben nach einer minimalen Oberflächenspannung zu einer einheitlichen Flüssigkeitsschicht gleicher Schichtdicke.

Zweckmäßigerweise ist eine Tröpfchenausstoßfrequenz mit einer Bewegungsgeschwindigkeit der Oberfläche relativ zu einem Tröpfchenerzeugungs- und -ausstoßmittel korreliert. Das ermög licht eine automatisierte Herstellung der Beschichtung; eine gleichmäßige Schichtdicke ist so gewährleistet.

Zur Beschichtung einer Walze kann diese um ihre Achse rotiert und das Tröpfchenerzeugungs- und -ausstoßmittel parallel zur Achse bewegt werden. In diesem Fall wird die Beschichtung nach Art einer Helix umlaufend auf die Walze aufgebracht. Ei ne Kontaktlinie wird vermieden.

Nach einer weiteren Ausgestaltung wird die Oberfläche vor der Beschichtung poliert und zweckmäßigerweise hydrophilisiert, d. h. durch Behandlung mit geeigneten Chemikalien hydrophil gemacht. Dadurch wird die Herstellung einer besonders dünnen Beschichtung gleichmäßiger Schichtdicke ermöglicht.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigen:

Fig. 1 eine schematische Querschnittsansicht,

Fig. 2 eine Draufsicht nach Fig. 1 und

Fig. 3 die Anordnung von Flüssigkeitsbereichen auf einer Oberfläche.

In Fig. 1 sind mehrere Walzen 1 auf einer (hier nicht darge stellten) Fördervorrichtung aufgenommen. Die Oberfläche O der Walzen 1 ist poliert. Sie ist außerdem unter Einwirkung ge eigneter Chemikalien hydrophilisiert worden. Eine so vorbe reitete Walze 1 wird durch die Fördervorrichtung in die Nähe einer linear auf einer Schiene 3 verfahrbaren Tröpfchener zeugs- und -ausstoßvorrichtung 2 befördert. Die Tröpfchener zeugungs- und -ausstoßvorrichtung 2 steht mit einem (hier nicht dargestellten) Vorrat an fließfähigen Medium, z. B. ei nem Lack und dgl., in Verbindung. Die Tröpfchenerzeugungs- und -ausstoßvorrichtung 2 weist mehrere parallel zur Achse A der Walze 1 angeordnete Düsenreihen (hier nicht dargestellt) auf. Jeweils zwei benachbarte Düsenreihen sind um eine halbe Periode gegeneinander versetzt. Jede Düse erzeugt mit dersel ben Frequenz diskrete Tröpfchen eines vorgegebenen Durchmes sers. Zur Erzeugung und zum Ausstoßen der Tröpfchen kann ein geeigneter Schwingungsgenerator vorgesehen sein, der vorzugs weise unter Nutzung des piezoelektrischen Effekts arbeitet. Aus jeder Düsenreihe werden gleichzeitig Tröpfchen senkrecht in Richtung der Oberfläche O ausgestoßen. Währenddessen be wegt sich die Tröpfchenerzeugungs- und -ausstoßvorrichtung 2 - wie insbesondere aus Fig. 2 ersichtlich ist - parallel zur Achse A der Walze 1. Dabei wird eine Beschichtung B nach Art einer Helix auf die Oberfläche O der Walze 1 aufgebracht. Um eine besonders gleichmäßige Beschichtung herzustellen, wird die Tröpfchenerzeugungs- und -ausstoßvorrichtung 2 aus einem außerhalb der Oberfläche O befindlichen Bereich bei gleich zeitiger Erzeugung von Tröpfchen über die Oberfläche O bewegt und am gegenüberliegenden Ende der Walze 1 aus dem Bereich der Oberfläche O wegbewegt. Eine Breite b2 der Schiene 3 ist zu diesem Zweck größer ausgebildet als eine Breite b1 der Walze.

Fig. 3 zeigt eine Draufsicht auf einen Ausschnitt der Ober fläche O der Walze 1 unmittelbar nach dem Auftreffen von aus dem Tröpfchenerzeugungs- und -ausstoßmittel 2 ausgestoßenen Tröpfchen. Die Tröpfchen bilden beim Auftreffen auf die Ober fläche O kreisrunde Flüssigkeitsbereiche 4. Die Anordnung der auf der Oberfläche O gebildeten Flüssigkeitsbereiche 4 ent spricht der Projektion einer dichtesten Kugelpackung. Die Flüssigkeitsbereiche 4 berühren eine Mehrzahl benachbarter Flüssigkeitsbereiche 4.

Der in Fig. 3 gezeigte Zustand entspricht einer Momentaufnah me. Die Flüssigkeitsbereiche 4 vereinigen sich kurze Zeit nach dem Auftreffen auf die Oberfläche O mit den benachbarten Flüssigkeitsbereichen 4 zu einer geschlossenen Flüssigkeits schicht. Triebkraft für die Bildung der geschlossenen Flüs sigkeitsschicht ist das Bestreben nach einer Minimierung der Oberflächenenergie. Die Flüssigkeitsschicht härtet dann aus und bildet die Beschichtung B.

Die gebildete Beschichtung B zeichnet sich durch eine beson ders gleichmäßige Schichtdicke aus. Das Verfahren ist wirt schaftlich, da der Verbrauch an Beschichtungsmaterial beson ders gering ist. Unter Anwendung des erfindungsgemäßen Ver fahrens gelingt es insbesondere auch, vorgegebene Schichtdic ken genau einzustellen.

Claims

1. Verfahren zur Beschichtung von Oberflächen, insbesondere der Oberfläche (O) einer Walze (1), bei dem ein fließfähiges Medium in Form von diskreten Tröpfchen vorgegebenen Durchmes sers auf die Oberfläche (O) aufgebracht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Tröpfchen mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit auf die Oberfläche (O) geworfen werden.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Tröpfchen senkrecht auf die Oberfläche (O) geworfen wer den, so daß im wesentlichen kreisförmige Flüssigkeitsbereiche (4) gebildet werden.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Tröpfchen so auf die Oberfläche (O) geworfen werden, daß jeder Flüssigkeitsbereich (4) mit einer Mehrzahl benachbarter Flüssigkeitsbereiche (4) in Berührung ist.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das auf der Oberfläche (O) gebildete Muster der Flüssigkeits bereiche (4) der Projektion einer dichtesten Kugelpackung entspricht.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Tröpfchenausstoßfrequenz mit der Geschwindigkeit der Oberfläche (O) relativ zu einem Tröpfchenerzeugungs- und -aus stoßmittel (2) korreliert ist.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zur Beschichtung einer Walze (1) diese um ihre Achse (A) ro tiert und das Tröpfchenerzeugungs- und -ausstoßmittel (2) par allel zur Achse (A) bewegt wird.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Oberfläche (O) vor der Beschichtung poliert wird.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Oberfläche (O) vor der Beschichtung hydrophilisiert wird.

10. Vorrichtung zur Beschichtung von Oberflächen, insbeson dere der Oberfläche (O) einer Walze (1), bei der ein fließfä higes Medium in Form von diskreten Tröpfchen vorgegebenen Durchmessers auf die Oberfläche (O) aufbringbar ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei ein Tröpfchenerzeu gungs- und -ausstoßmittel (2) zur Erzeugung diskreter Tröpf chen vorgesehen ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, wobei das Tröpf chenerzeugungs- und -ausstoßmittel (2) mindestens eine Düse aufweist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei das Tröpfchenerzeugungs- und -ausstoßmittel (2) eine Mehrzahl nebeneinanderliegender Düsen aufweist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei das Tröpfchenerzeugungs- und -ausstoßmittel (2) mehrere paral lel angeordnete Düsenreihen aufweist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, wobei zwei benachbarte Düsenreihen gegeneinander um eine halbe Peri ode versetzt sind.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 15, wobei die Viskosität des fließfähigen Mediums sich mit der Zeit än dert.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 16, wobei das fließfähige Medium nach dem Aufbringen auf die Oberfläche (O) aushärtet.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 17, wobei zur Beschichtung einer Walze (1) ein Mittel zum Rotieren der Walze (1) und ein Mittel zum Bewegen des Tröpfchenerzeugungs- und -ausstoßmittels (2) parallel zur Achse (A) der Walze (1) vorgesehen sind.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 18, wobei ein Mittel zur Korrelation der Bewegungsgeschwindigkeit der Oberfläche (O) relativ zu einer Tröpfchenausstoßfrequenz vor gesehen ist.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 19, wobei ein Transportmittel zum automatischen Zuführen von Elementen mit unbeschichteten Oberflächen (O) in die Nähe des Tröpf chenerzeugungs- und -ausstoßmittels (2) sowie zum Abführen der mit beschichteten Oberflächen (O) versehenen Elemente vorge sehen ist.

21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 20, wobei ein Mittel zum Absaugen von aus der Beschichtung beim Trock nen entweichenden Lösemitteldämpfen vorgesehen ist.

22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 21, wobei ein Heizmittel zum Trocknen der auf die Oberfläche (O) aufge brachten Beschichtung vorgesehen ist.

23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 22, wobei die Beschichtung eine Dicke im Bereich von 5-300 µm, vorzugs weise im Bereich von 3-30 µm, aufweist.