DE4013319A1 - Vorrichtung zum auftragen einer schicht auf eine substratbahn - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Auftragen einer Schicht einer Beschichtungsmasse auf eine laufende Substratbahn mit einer Fördereinrichtung zum Bewegen der Substratbahn durch eine Beschichtungszone, einem in der Bewegungsrichtung der Substratbahn umlaufenden Auftragsförderer zum Zuführen und Aufbringen der Beschichtungsmasse auf die Substratbahn in der Beschichtungszone und einem stromab der Beschichtungszone zwischen der beschichteten Substratbahn und dem Auftragsförde­ rer gebildeten Auslaufzwickel.

Bei einer solchen üblicherweise verwendeten Vorrichtung wird die Beschichtunsgsmasse mit dem Auftragsförderer im Überschuß in die Beschichtungszone gebracht, wo sie gegen die zu beschich­ tende Substratbahn gedrückt wird. Dabei bleibt eine Schicht der Beschichtungsmasse an der Substratbahn haften. Im Auslaufzwickel zwischen dem als Beschichtungswalze ausgebildeten Auftragsför­ derer und der ablaufenden Substratbahn spaltet sich die an der Substratbahn haftende Schicht von der an der Beschichtungswalze haftenbleibenden Beschichtungsmasse. Hierbei zieht die Beschich­ tungsmasse viele kleine Fäden, die bei dem Trennvorgang zer­ reißen und Aerosole freisetzen, welche abgesaugt werden müssen. Soll eine Beschichtung mit möglichst glatter Oberfläche erzielt werden, muß die Beschichtungsmasse dabei relativ dick augetra­ gen werden. Dennoch bleiben Unebenheiten der Oberfläche wegen der Unregelmäßigkeiten beim Trennvorgang unvermeidbar. Dies und die durch das Absaugen der Aerosole entstehenden Verluste sind bei teuren Beschichtungsmassen, beispielsweise bei unverdünnten Silikonen, nicht tragbar.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art anzugeben.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß im Aus­ laufzwickel der Beschichtungszone ein Spaltorgan zum Abtrennen einer als Beschichtung auf der Substratbahn haftenden Masse­ schicht von der im Überschuß zur Beschichtungszone geförderten Beschichtungsmasse und zum Abweisen der Überschußmasse zum Auftragsförderer hin angeordnet ist. Das Spaltorgan trennt die als Beschichtung an der Substratbahn haftende Beschichtungsmasse von der Überschußmasse schon möglichst tief im Auslaufzwickel der Beschichtungszone ab. Dadurch entsteht eine Beschichtung mit glatter Oberfläche, und die Bildung von Aerosolen wird zu­ verlässig verhindert.

Als Spaltorgan kann ein lineares Schneidelement mit einer im Auslaufzwickel in vorgegebenem Abstand parallel zur Substrat­ bahnoberfläche und quer zur Förderrichtung der Substratbahn verlaufenden Schneidkante vorgesehen sein. Die Schneidkante des Schneidelements ragt also freitragend in den Auslaufzwickel der Beschichtungszone hinein, ohne die Substratbahn oder die Ober­ fläche des Auftragsförderers zu berühren. Sie ist so einge­ stellt, daß sie gerade eine an der Substratbahn haftende Schicht gewünschter Dicke von der Beschichtungsmasse abtrennt. Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß das Spaltorgan als Trenndraht ausgebildet ist, der parallel zur Substratbahnoberfläche quer über die Substratbahn gespannt ist. Ein solcher Trenndraht ist besonders gut als Schneidelement geeignet, weil er einen sehr scharfen, glatten und ebenen Schnitt erlaubt. Dieser Trenndraht kann wegen seines kleinen Durchmessers tief in dem Auslaufzwickel der Beschich­ tungszone angeordnet sein, so daß mit ihm eine sehr dünne Schicht als Beschichtung von der Beschichtungsmasse abgetrennt werden kann. Hinzu kommt, daß diese definierte Abtrennung einer dünnen Schicht hohe Produktionsgeschwindigkeiten erlaubt, so daß die Vorrichtung sehr wirtschaftlich betrieben werden kann.

In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Spaltor­ gan so in dem Auslaufzwickel angeordnet ist, daß der stromauf vor dem Spaltorgan liegende Zwickelraum zumindest bei Nennbe­ trieb der Vorrichtung vollständig mit Beschichtungsmasse gefüllt und nach außen durch das Spaltorgan selbst und beidseits des Spaltorgans durch die mit der Substratbahn und dem Auftragsför­ derer ausgetragene Beschichtungsmasse abgeschlossen ist. Diese Anordnung des Spaltorgans, insbesondere des Trenndrahtes, gewährleistet, daß beim Abtrennen der an der Substratbahn haf­ tenden Schicht von der in der Beschichtungszone vorhandenen Beschichtungsmasse keine Aerosole entstehen und ein Luftzutritt ausgeschlossen ist. Damit können die Verluste bei dem Beschich­ tungsvorgang minimal gehalten werden.

In weiterer Fortführung der Erfindung ist ein den Trenndraht gegen die im Auslaufzwickel gestaute Beschichtungsmasse abstüt­ zendes Stützorgan mit einer wenigstens abschnittsweise am Draht anliegenden Stützfläche vorgesehen. Diese Abstützung des Trenn­ drahtes dient der gleichmäßigen Schichtbildung für den Fall, daß die Längsspannung des Drahtes nicht ausreicht, um seine Auslenkung unter dem Druck der gestauten Beschichtungsmasse zu verhindern. Dabei kann die Stützfläche keilartig geneigt sein, so daß ihre Flächennormale N durch die Drahtachse zum Auftrags­ förderer hin verläuft. Diese Neigung der Stützfläche für den Trenndraht ermöglicht eine einfache Einstellung der Lage des Trenndrahtes relativ zur Oberfläche der zu beschichtenden Sub­ stratbahn. Als Stützorgan kann gemäß der Erfindung wenigstens eine rückseitig wenigstens abschnittsweise gegen den Trenndraht gerichtete Gasstrahldüse vorgesehen sein. Diese Gasstrahldüse kann mit einer Inertgasquelle verbunden sein, so daß der Zutritt von Luft zu der Beschichtungsmasse im Auslaufzwickel gleich­ zeitig vermieden wird. Um die Schneidwirkung des Trenndrahtes zu erhöhen, kann der Trenndraht zwischen einer Vorratstrommel und einer Aufwickeltrommel gespannt sein, wobei ein Antriebs­ mittel zum Ab- und Aufwickeln des Trenndrahtes unter Aufrecht­ erhaltung der Drahtspannung beim Durchlaufen des Auslaufzwickels vorgesehen ist.

Anstelle einer Schneideinrichtung kann gemäß der Erfindung als Spaltorgan auch eine sich über die Breite der Substratbahn erstreckende und einen scharfen Trennstrahl in den Auslauf­ zwickel der Beschichtungszone abgebende Schlitzdüse vorgesehen sein. Auch ein solcher Trennstrahl kann zuverlässig das Ziehen von Fäden und Bilden von Aerosolen im Trennbereich zwischen der Substratbahn und der Oberfläche des Auftragsförderers verhin­ dern. Auch die den Trennstrahl abgebende Schlitzdüse kann an eine Inertgasquelle angeschlossen sein, so daß der Zutritt von Luft auch in diesem Fall vermieden wird.

Die Erfindung bietet den Vorteil, daß auch dünne Schichten des Beschichtungsmaterials sauber und gleichmäßig mit hoher Ge­ schwindigkeit auf eine Substratbahn aufgebracht werden können. Dabei entstehen auf der Substratbahn gleichmäßige Schichten mit glatter Oberfläche. Da die an der Substratbahn haftende Schicht des Beschichtungsmaterials tief im Auslaufzwickel von der Über­ schußmasse getrennt wird, entstehen beim Beschichtungsvorgang nur in äußerst geringem Umfang Aerosole. Die Materialverluste können also sehr klein gehalten werden. Die Beschichtungsvor­ richtung nach der Erfindung erlaubt also einen sehr sparsamen und wirtschaftlichen Einsatz der Beschichtungsmasse, was insbe­ sondere bei der Verwendung von teuren Beschichtungsmassen vor­ teilhaft ins Gewicht fällt. Dabei zeichnet sich der konstruktive Aufbau der Vorrichtung durch überraschende Einfachheit aus.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Schnitt durch eine Vorrichtung nach der Erfindung in schematischer Darstellung,

Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung der Einzelheit A der Fig. 1,

Fig. 3 eine abgewandelte Ausführungsform der Einzelheit A der Fig. 1 in vergrößerter Darstellung und

Fig. 4 eine Ansicht der Vorrichtung nach der Erfindung in Richtung des Pfeils IV in Fig. 1 in einer schematischen Darstellung.

In Fig. 1 ist eine Beschichtungsvorrichtung gemäß der Erfindung in einem nicht maßstabsgerechten Schnitt schematisch darge­ stellt. Mit 1 ist eine in Richtung eines Pfeiles 2 umlaufende Förderwalze für eine Substratbahn 3 bezeichnet. Der Förderwalze 1 ist ein Auftragsförderer 4 in Gestalt einer in Richtung eines Pfeiles 6 umlaufenden Beschichtungswalze 7 zugeordnet. Die Beschichtungswalze 7 nimmt an ihrem Umfang auf bekannte, in der Zeichnung nicht dargestellte, sondern mit einem Pfeil 8 angedeu­ tete Weise eine Schicht 9 einer Beschichtungsmasse auf und fördert sie bei ihrer Umdrehung in eine Beschichtungszone 11, die im Bereich zwischen den um parallele Achsen 12 und 13 um­ laufenden Walzen 1 und 7 definiert ist. In der Beschichtungs­ zone 11 wird die auf der Beschichtungswalze 7 geförderte Beschichtungsmasse gegen die Substratbahn 3 gedrückt, so daß ein Teil der Beschichtungsmasse als Beschichtung 14 an der ablaufenden Substratbahn haften bleibt. Um das Abtrennen der an der Substratbahn 3 haftenden Beschichtung 14 von der Beschich­ tungsmasse in der Beschichtungszone 11 zu erleichtern, ist im Auslaufzwickel 16 ein Spaltorgan in Gestalt eines Trenndrahtes 17 angeordnet. Dieser Trenndraht 17 verläuft parallel zu den Drehachsen 12 und 13 der Walzen 1 und 7 durch den Auslaufzwickel 16 und hat zu der Oberfläche der Substratbahn 3 einen Abstand, der gerade der gewünschten Dicke der aufzubringenden Beschich­ tung 14 entspricht. Auf diese Weise wird mit dem Trenndraht 17 gerade der Anteil von der Beschichtungsmasse abgetrennt, der als Beschichtung 14 auf der Substratbahn 3 verbleiben soll.

Der Überschuß 18 der in die Beschichtungszone 11 geförderten Beschichtungsmasse wird von der Beschichtungswalze 7 aus dem Auslaufzwickel 16 herausgefördert und später beispielsweise mittels eines Schabers 19 von der Beschichtungswalze 7 abge­ nommen.

Fig. 4 zeigt die Vorrichtung nach der Erfindung in einer schema­ tischen Ansicht in Richtung des Pfeiles IV der Fig. 1. Gleiche Teile sind mit denselben Bezugszeichen versehen wie in Fig. 1 und werden nicht noch einmal gesondert beschrieben. Fig. 4 läßt erkennen, wie der Trenndraht 17 parallel zu den Drehachsen 12 und 13 der Walzen 1 und 7 durch den Auslaufzwickel 16 geführt ist. Der Trenndraht 17 wird von einer Vorratsrolle 23 abge­ wickelt, läuft über Umlenkrollen 21 und 22 und wird danach auf einer Aufwickeltrommel 24 aufgewickelt. Die Bewegung des Drahtes von der Vorratstrommel 23 zur Aufwickeltrommel 24 kann mit sehr geringer Geschwindigkeit erfolgen. Gemäß der Erfindung genügt es auch, einen Draht 17 auf beiden Seiten des Auslaufzwickels 16 lediglich stationär einzuspannen. Die Bewegung des Trenn­ drahtes 17 in Längsrichtung erhöht allerdings seine Schneidwir­ kung. Zum Antreiben der Aufwickeltrommel 24 ist ein Motor 26 vorgesehen. Um die Spannung des Trenndrahtes 17 im Auslauf­ zwickel 16 aufrechtzuerhalten, bringt der Motor 26 eine ent­ sprechende Zugkraft auf den Draht auf, der auf der anderen Seite eine Bremskraft entgegenwirkt, die von einer Bremseinrich­ tung 27 erzeugt werden kann. Zum Erzeugen und Aufrechterhalten der Längsspannung des Trenndrahtes 17 können übliche und bekann­ te Mittel verwendet werden, die hier keiner näheren Beschreibung bedürfen.

Fig. 2 zeigt in einer vergrößerten Darstellung die Einzelheit A der Fig. 1, und zwar von der entgegengesetzten Seite gesehen. Der Durchmesser des Trenndrahtes 17 ist der Deutlichkeit halber zu groß dargestellt. Um Auslenkungen des Trenndrahtes 17 unter der Wirkung der aus der Beschichtungszone 11 austretenden Be­ schichtungsmasse in Förderrichtung der Walzen 1 und 7 zu ver­ hindern, kann ein Stützorgan 28 vorgesehen sein, das wenigstens abschnittsweise am Draht anliegt und ihn an einem Ausweichen hindert. Die vordere Stützfläche 29 des Stützorgans, das frei­ tragend von vorne in den Auslaufzwickel 16 hineinragt, ist im dargestellten Fall keilartig geneigt, so daß seine Flächennor­ male N durch die Drahtachse zur Beschichtungswalze 7 hin ver­ läuft. Diese Anordnung der Stützfläche 29 erlaubt eine Einstel­ lung der Lage des Trenndrahtes 17 zur Oberfläche der Substrat­ bahn 3 durch einfaches horizontales Verschieben des Stützorgans 28.

Anstelle eines mechanischen Stützorgans 28 kann auch eine Schlitzdüse 31 vorgesehen sein, wie sie in Fig. 2 gestrichelt dargestellt ist. Diese Schlitzdüse 31 ist vorzugsweise an eine Inertgasquelle 32 angeschlossen und wirkt auf die Vorderseite der Oberfläche des Trenndrahtes 17. Der aus der Schlitzdüse 31 austretende Gasstrahl unterstützt die Lage des Trenndrahtes 17 und verhindert den Zutritt von Luft in dem Bereich des Auslauf­ zwickels.

Fig. 3 zeigt eine andere Ausführungsform der Einzelheit A der Fig. 1. In diesem Fall ist als Spaltorgan kein Trenndraht, sondern eine Schlitzdüse 33 vorgesehen, welche einen scharfen, schmalen Gasstrom aus einer Gasquelle 34 in den Auslaufzwickel zwischen der Förderwalze 1 und der Beschichtungswalze 7 abgibt. Dieser scharfe Gasstrahl hat die Wirkung, daß er wie der Trenn­ draht die an der Substratbahn 3 haftende Beschichtung 14 von dem Überschuß 18 auf der Beschichtungswalze 7 trennt, ohne daß im Trennungsbereich Aerosole entstehen können. Auch mit dieser Vorrichtung ist eine saubere Abtrennung der Beschichtung 14 von dem auf der Beschichtungswalze 7 verbleibenden Anteil der Beschichtungsmasse gewährleistet. Als Gasquelle 34 kann auch hier eine ein Inertgas abgebende Quelle vorgesehen sein. Auch mit dieser Variante der Vorrichtung wird auf der Substratbahn 3 eine sehr dünne, gleichmäßige Beschichtung mit einwandfreier Oberfläche erzeugt.

Claims (10)

1. Vorrichtung zum Auftragen einer Schicht einer Beschichtungs­ masse auf eine laufende Substratbahn mit einer Fördereinrich­ tung zum 8ewegen der Substratbahn durch eine Beschichtungszone, einem in der Bewegungsrichtung der Substratbahn umlaufenden Auftragsförderer zum Zuführen und Aufbringen der Beschichtungs­ masse auf die Substratbahn in der Beschichtungszone und einem stromab der Beschichtungszone zwischen der beschichteten Substratbahn und dem Auftragsförderer gebildeten Auslaufzwickel, dadurch gekennzeichnet, daß im Auslaufzwickel (16) der Beschich­ tungszone (11) ein Spaltorgan (17, 33) zum Abtrennen einer als Beschichtung (14) auf der Substratbahn (3) haftenden Masse­ schicht von der im Überschuß zur Beschichtungszone geförderten Beschichtungsmasse (9) und zum Abweisen der Überschußmasse (18) zum Auftragsförderer (7) hin angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Spaltorgan (17) ein lineares Schneidelement mit einer im Auslaufzwickel (16) in vorgegebenem Abstand parallel zur Sub­ stratbahnoberfläche (3) und quer zur Förderrichtung der Sub­ stratbahn verlaufenden Schneidkante vorgesehen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Spaltorgan als Trenndraht (17) ausgebildet ist, der parallel zur Substratbahnoberfläche quer über die Substratbahn (3) gespannt ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Spaltorgan (17) so in dem Auslauf­ zwickel (16) angeordnet ist, daß der stromauf vor dem Spaltorgan liegende Zwickelraum zumindest bei Nennbetrieb der Vorrichtung vollständig mit Beschichtungsmasse (9) gefüllt und nach außen durch das Spaltorgan selbst und beidseits des Spaltorgans durch die mit der Substratbahn (3) und dem Auftragsförderer (7) aus­ getragene Beschichtungsmasse (14 bzw. 18) abgeschlossen ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein den Trenndraht (17) gegen die im Auslaufzwickel (16) gestaute Beschichtungsmasse abstützendes Stützorgan (28) mit einer wenigstens abschnittsweise am Draht anliegenden Stütz­ fläche (29) vorgesehen ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützfläche (29) keilartig geneigt ist, so daß ihre Flächen­ normale N durch die Drahtachse zum Auftragsförderer (7) hin verläuft.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Stützorgan (31) wenigstens eine rückseitig wenigstens ab­ schnittsweise gegen den Trenndraht (17) gerichtete Gasstrahl­ düse (31) vorgesehen ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Trenndraht (17) zwischen einer Vorrats­ trommel (23) und einer Aufwickeltrommel (24) gespannt ist und daß Antriebsmittel (26) zum Ab- und Aufwickeln des Trenndrahtes unter Aufrechterhaltung der Drahtspannung beim Durchlaufen des Auslaufzwickels (16) vorgesehen sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Spaltorgan eine sich über die Breite der Substratbahn (3) erstreckende und einen scharfen Trennstrahl in den Auslauf­ zwickel (16) der Beschichtungszone (11) abgebende Schlitzdüse (33) vorgesehen ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (31, 33) an eine Inertgasquelle (32, 34) ange­ schlossen ist.