DE4035091A1 - Auftragsvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Auftragen einer Schicht einer Beschichtungsmasse auf eine in einer vor­ gegebenen Förderrichtung bewegte Oberfläche, mit einem Vorrats­ behälter zum Bereithalten eines Vorrats der aufzutragenden Beschichtungsmasse, einem zur bewegten Oberfläche hin ausge­ richteten Mundstück mit einer sich über die Breite der zu beschichtenden Oberfläche erstreckenden Austragsöffnung zum Aufbringen der Beschichtungsmasse auf die Oberfläche und einem den Vorratsbehälter mit dem Mundstück verbindenden Zuflußkanal für die Beschichtungsmasse.

Zum Erzeugen einer Beschichtung auf einem bewegten Substrat, z.B. auf einer in Längsrichtung geförderten Materialbahn, kann die vorgesehene Beschichtungsmasse mit einer Auftragsvorrich­ tung unmittelbar auf das Substrat aufgebracht und dort zu einer Schicht verteilt werden. Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Beschichtungsmasse zunächst auf einen Zwischenträger, bei­ spielsweise eine rotierende Austragswalze aufzubringen, die sie als Schicht auf das zu beschichtende Substrat überträgt. Um möglichst dünne und gleichmäßige Beschichtungen zu erhalten, sind möglichst ideale Austragsbedingungen zu realisieren.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine weitere Vor­ richtung der eingangs beschriebenen Art anzugeben, welche ins­ besondere bessere Auftragseigenschaften aufweist.

Gelöst wird diese Aufgabe bei einer Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch, daß zwischen der stromabwärtigen Mundstücksbegrenzung und der zu beschichtenden bewegten Oberfläche ein Austragsspalt vorgegebener Breite vor­ gesehen ist. Durch den Spalt wird die Masse quer zur Zuführ­ richtung im Mundstück von der bewegten Oberfläche in Form einer dünnen Schicht ausgetragen, deren Dicke wesentlich von der Breite des Austragsspalts bestimmt ist. Das ergibt eine sehr innige Verbindung von Oberfläche und ausgetragener Masse­ schicht. In weiterer Fortführung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Mundstück eine Austragskammer umfaßt, welche auf einer Seite von der bewegten Oberfläche begrenzt ist, stromauf von einer an der bewegten Oberfläche anliegenden Mundstücksbegren­ zung abgeschlossen ist, stromab in den Austragsspalt mündet und über den Zuflußkanal mit dem Vorratsbehälter verbunden ist. Die vom Mundstück und der bewegten Oberfläche gebildete Austrags­ kammer gewährleistet eine sichere Kontaktierung der bewegten Oberfläche mit dem Beschichtungsmaterial. Dabei ist in bevor­ zugter Fortführung der Erfindung vorgesehen, daß die stromab­ wärtige Mundstücksbegrenzung als Rakel ausgebildet ist, der sich parallel über die ganze zu beschichtende Breite der Ober­ fläche erstreckt und dessen Stirnfläche in vorgegebenem Abstand im wesentlichen parallel zur bewegten Oberfläche ausgerichtet ist. Durch diese Anordnung ist eine gleichmäßige Beschichtung möglich, deren Dicke kleiner als die Spaltbreite ist. Die Schichtqualität hängt von der Länge der Stirnfläche des Rakels in Bewegungsrichtung ab. Eine Weiterbildung der Erfindung mit selbständig erfinderischer Bedeutung besteht darin, daß die stromaufwärtige Mundstücksbegrenzung als verformbare Wand aus­ gebildet ist, die sich wenigstens über die zu beschichtende Breite der Oberfläche erstreckt und dichtend an sie anlegt. Das Anlegen der verformbaren Wand an die bewegte Oberfläche wird durch den Innendruck, der im Mundstück bzw. in der Austragskammer herrscht, unterstützt. Es verhindert den Austritt von Beschich­ tungsmasse entgegen der Bewegungsrichtung der Oberfläche und es sperrt die Austragskammer für den Zutritt von Luft. Eine weitere Fortbildung der Erfindung mit eigenständig erfinderischer Bedeu­ tung ist darin zu sehen, daß Mittel zum Einstellen der Länge der Mundstücksöffnung in Förderrichtung vorgesehen sind. Dazu kann gemäß einer bevorzugten Ausführungsform die stromaufwärti­ ge Mundstücksbegrenzung relativ zur stromabwärtigen in Förder­ richtung verstellbar angeordnet sein. Die Länge der Mundstücks­ öffnung in Förderrichtung ist die Benetzungslänge im Bereich der Austragskammer vor dem Austragsspalt. Ihre Einstellbarkeit ermöglicht die Anpassung der Vorrichtung an verschiedene Be­ schichtungsmaterialien mit unterschiedlichen Fließeigenschaften. So sind immer optimale Beschichtungsergebnisse zu erzielen. Die verstellbare Anordnung der stromaufwärtigen Mundstücksbegrenzung und insbesondere der verformbaren Wand bedeutet eine Einstell­ möglichkeit der Benetzungslänge, die nur wenig technischen Auf­ wand erfordert.

Gemäß Weiterbildung der Erfindung sind Mittel zum Konstanthal­ ten des im Mundstück auf die Beschichtungsmasse wirkenden Drucks vorgesehen. Damit ist eine weitere Maßnahme zur Beherr­ schung der Einflußgrößen der Beschichtungsqualität und zur Optimierung der die Beschichtung beeinflussenden Bedingungen realisiert. Das Mundstück mit dem Austragsspalt liegt gemäß der Erfindung vorzugsweise unterhalb des Beschichtungsmassenniveaus im Vorratsbehälter und es sind Mittel zum Konstanthalten des Beschichtungsmassenniveaus im Vorratsbehälter vorgesehen. Diese Anordnung ermöglicht die Förderung der Beschichtungsmasse aus dem Vorratsbehälter zu dem Mundstück allein durch die Schwer­ kraft. Eine Pumpe ist für die Beschickung des Mundstückes bzw. der Austragskammer nicht erforderlich. Durch Regelung des Niveaus im Vorratsbehälter kann der Druck im Mundstück und im Austragsspalt auf einfache Weise konstant gehalten werden. Eine einfache Realisierungsmöglichkeit der Druckkonstanthaltung im Mundstück besteht gemäß der Erfindung darin, daß der Vorrats­ behälter als Überlaufbehälter ausgebildet ist und daß Mittel zum Zuführen von Beschichtungsmasse zum Vorratsbehälter im Überschuß vorgesehen sind. Dadurch ergibt sich außer dem Vorteil der Druckkonstanthaltung im Mundstück der weitere Vor­ teil, daß durch den Überlauf die Beschichtungsmasse in Bewegung bleibt. Die Erfindung sieht weiter vor, daß der Vorratsbehälter und der Zuflußkanal die Breite des Austragsspalts und der zu beschichtenden Oberfläche haben. Dadurch ist stets eine gleich­ mäßige Verteilung des Beschichtungsmaterials auf die gesamte Breite der zu beschichtenden Fläche gewährleistet, was der Qualität der Beschichtung zugute kommt.

Gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung ist in dem Zuflußkanal ein Zuflußventil zugeordnet, welches die Zulauf­ menge der Beschichtungsmasse zum Mundstück beeinflußt und mit dem der Zulauf unterbrochen werden kann.

Die Erfindung bietet den Vorteil idealer Auslaßbedingungen im Mundstück bzw. in der Auslaßkammer, so daß sehr dünne Beschich­ tungen bei relativ großem Auslaßspalt auf bewegte Oberflächen aufgebracht werden können. Die Einstellbarkeit der Länge des Mundstücks in Bewegungsrichtung der zu beschichtenden Ober­ fläche und damit der Benetzungslänge ermöglicht die Anpassung der vorgeschlagenen Auftragsvorrichtung an verschiedene Beschichtungsmassen unterschiedlicher Fließeigenschaften. Die ebene Ausbildung und parallel zur bewegten Oberfläche ausge­ richtete Anordnung der Stirnfläche des als stromabwärtige Mund­ stückbegrenzung vorgesehenen Rakels erlauben die Erzeugung einer Beschichtung, deren Dicke kleiner ist als die Spaltbrei­ te, also der Abstand zwischen der bewegten Oberfläche und der Stirnfläche des Rakels, und deren Oberfläche optimale Beschaffenheit aufweist. Insgesamt bietet die vorgeschlagene Auftragsvorrichtung optimale Bedingungen für die Erzeugung einer dünnen und sehr gleichmäßigen Beschichtung auf einer bewegten Oberfläche, wobei diese Beschichtung unmittelbar auf einem zu beschichtenden Substrat oder auf einer Austragswalze als Zwischenträger für die Schicht aufgebracht werden kann.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 Einen Querschnitt durch ein bevorzugtes Ausfüh­ rungsbeispiel der Vorrichtung nach der Erfindung in schematischer Darstellung und

Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung der Mundstückspartie der Vorrichtung nach Fig. 1.

In Fig. 1 ist ein Querschnitt durch eine Auftragsvorrichtung 1 gemäß der Erfindung schematisch dargestellt, mit welcher auf eine in Pfeilrichtung R bewegte Oberfläche 2 eine Schicht 3 (Fig. 2) eines vorgegebenen Beschichtungsmaterials aufgebracht wird. In Fig. 1 ist eine Austragswalze 4 dargestellt, auf deren zylindrische Oberfläche die Beschichtung aufzubringen ist, die dann auf bekannte, nicht dargestellte Weise auf ein bewegtes Substrat, beispielsweise eine Materialbahn, übertragen wird. Fig. 2 zeigt einen kleinen Ausschnitt aus der Austrags­ walze 4, wobei der dargestellte Ausschnitt ihrer zylindrischen Oberfläche der Einfachheit halber als ebene Fläche dargestellt ist, was wegen des großen Radius der Austragswalze 4 näherungs­ weise richtig ist. Natürlich kann auch eine zu beschichtende Substratbahn unmittelbar zur Auftragsvorrichtung 1 geführt und beschichtet werden.

Die Auftragsvorrichtung 1 weist in einem Gehäuse 6 einen Vor­ ratsbehälter 7 zum Bereithalten der aufzubringenden Beschich­ tungsmasse auf. Der Vorratsbehälter 7 ist als Überlaufbehälter mit einer Überlaufkante 8 ausgebildet, die bei ausreichender Zuführung von Beschichtungsmasse ein konstantes Füllniveau garantiert. Die Beschichtungsmasse wird durch eine oder mehrere Beschickungsöffnungen 9 im Boden des Vorratsbehälters in einer solchen Menge zugeführt, daß dauernd ein Teil der Beschich­ tungsmasse über die Überlaufkante 8 in einen benachbarten Sam­ melbehälter 11 abläuft. Die Beschichtungsmasse wird mittels einer Pumpe 12 aus einem Hauptvorratsbehälter 13 zugeführt. Im Sammelbehälter 11 angesammelte überschüssige Beschichtungsmasse wird mittels einer Pumpe 14 aus dem Sammelbehälter 11 abgezogen und in den Hauptvorratsbehälter 13 zurückgepumpt.

An den Vorratsbehälter 7 ist ein Zuflußkanal 16 angeschlossen, der in einer Austragskammer 17 endet. Die Austragskammer 17 ist von einem Mundstück 18 der Auftragsvorrichtung umfaßt und erstreckt sich senkrecht zur Zeichenebene und parallel zur Umlaufachse der Austragswalze 4 über die ganze Breite der zu beschichtenden Oberfläche 2. Der Vorratsbehälter 7 und der Zuflußkanal 16 sind so breit wie die Austragskammer 17 und die zu beschichtende Oberfläche. Dadurch ist eine gleichmäßige Verteilung des Beschichtungsmaterials auf die gesamte Breite der zu beschichtenden Fläche gewährleistet. Der Druck ist über die gesamte Breite der Austragskammer 17 gleich, so daß überall dieselben Austragsbedingungen herrschen.

Die Mundstücksöffnung mit der Austragskammer 17 ist in Fig. 2 vergrößert dargestellt. Die in Bewegungsrichtung R der Oberflä­ che 2 liegende Begrenzung des Mundstücks ist von einem Rakel 19 gebildet, dessen Stirnfläche 21 möglichst parallel zur bewegten Oberfläche 2 verläuft und in Bewegungsrichtung R der bewegten Oberfläche eine vorgegebene Länge L hat. Der Abstand S der Stirnfläche 21 des Rakels 19 von der bewegten Oberfläche 2 defi­ niert einen Austragsspalt 22, durch den die Beschichtungsmasse auf der Oberfläche 2 aus dem Mundstück 18 ausgetragen wird. Eine besonders glatte und ebenmäßige Beschichtungsoberfläche ergibt sich, wenn die Länge L der Stirnfläche 21 des Rakels 19 so gewählt wird, daß die Abrißkante des Beschichtungsmaterial­ stroms im Austragsspalt an der stromabwärtigen Rakelkante 32 liegt.

In stromaufwärtiger Richtung ist das Mundstück bzw. die Aus­ tragskammer 17 durch eine verformbare Wand 23 begrenzt, die sich ebenfalls über die ganze Breite der zu beschichtenden Oberfläche erstreckt und sich eng an diese Oberfläche anschmiegt, so daß die Austragskammer in dieser Richtung zuverlässig abge­ dichtet wird. Dadurch wird verhindert, daß Luft in die Be­ schichtungsmasse eingezogen wird, die in Form von Blasen zu Unregelmäßigkeiten der erzeugten 8eschichtung führen kann. Das an der bewegten Oberfläche 2 anliegende Ende der verformba­ ren Wand 23 bestimmt die Länge der Mundstücksöffnung in der Bewegungsrichtung R der bewegten Oberfläche und damit die Be­ netzungslänge L im Bereich des Mundstücks vor dem Austrags­ spalt 22. Die verformbare Wand 23 ist im gezeigten Ausführungs­ beispiel in Richtung eines Pfeiles 24 verschiebbar, so daß die Mundstücksöffnung und damit die Benetzungslänge L einstellbar sind. Um die Einstellbarkeit der verformbaren Wand 23 zu ermög­ lichen, sind lösbare Befestigungen 26 vorgesehen. Natürlich gibt es auch andere Möglichkeiten, die Benetzungslänge L ein­ stellbar zu machen. Eine solche Möglichkeit besteht darin, die ganze untere Mundstücksbegrenzung 33 relativ zur oberen (Rakel 19) bewegbar anzuordnen, so daß die Mundstücksöffnung ver­ größert oder verkleinert werden kann. Dazu kann die Mundstücks­ begrenzung 33 auf den Rakel zu oder von ihm weg linear ver­ schiebbar oder kippbar angeordnet sein. In Fig. 1 ist die Lage einer Kippachse 34 angedeutet, um welche der ganze untere Vor­ richtungsteil im dargestellten Beispiel samt Mundstücksbegren­ zung 33, Überlaufkante 8 und Sammelbehälter 11 zur Einstellung der Benetzungslänge L kippbar ist. Eine Einstellbarkeit der verformbaren Wand 23 relativ zur unteren Mundstücksbegrenzung 33, wie oben beschrieben, ist dann natürlich nicht unbedingt nötig und kann entfallen. Zur Einstellung der Benetzungslänge L kann auch die obere Mundstücksbegrenzung mit dem Rakel 19 entsprechend verschoben werden.

Im Betrieb wird dem Vorratsbehälter 7 aus dem Hauptvorrat 13 mittels der Pumpe 12 dauernd so viel Beschichtungsmasse zuge­ führt, daß diese über die Überlaufkante 8 in den Sammelbehäl­ ter 11 abläuft. So wird im Vorratsbehälter 7 ein Füllniveau konstanter Höhe aufrechterhalten. Aus dem Vorratsbehälter 7 gelangt die Beschichtungsmasse in einem breiten Strom durch den Zuflußkanal 16 in das Mundstück bzw. die Austragskammer 17, aus der durch den Austragsspalt 22 eine Schicht 3 des Beschichtungs­ materials ausgetragen wird. Wegen der konstanten Füllhöhe im Vorratsbehälter 7 ist der Druck in der Austragskammer 17 und dem Austragsspalt 22 bei gegebener Benetzungslänge L konstant. Durch Verschieben der unteren Mundstücksbegrenzung, z. B. der verformbaren Wand 23, in Richtung des Pfeiles 24 kann die Benetzungslänge L und damit der Druck an der Mundstücköffnung optimal auf die Fließeigenschaften der Beschichtungsmasse einge­ stellt werden. Der durch die Niveauhöhe des Beschichtungsma­ terials im Vorratsbehälter 7 und die Benetzungslänge L vorge­ gebene Druck am Austragsspalt 22 sowie die beschriebene Ausbildung und Anordnung des Rakels 19 bewirken Austragsbedin­ gungen, die an die Eigenschaften unterschiedlicher Beschich­ tungsmaterialien optimal angepaßt werden können. Bei gleich­ bleibender Niveauhöhe wird der Druck am Austragsspalt 22 durch Einstellen der Benetzungslänge L so vorgegeben, daß die durch den Austragsspalt ausgetragene Beschichtung gerade die gewünschte Schichtdicke B hat. Bei entsprechender Einstellung des Druckes bzw. der Benetzungslänge L und auf Grund der parallelen Anord­ nung und der Länge L der Stirnfläche 21 des Rakels 19 ist es möglich, Schichtdicken B zu erzeugen, die kleiner sind als die Spaltbreite S des Austragsspalts 22. So können Schichtdicken B bis herunter zur Größe der halben Spaltbreite S erzeugt werden. Dünne Schichten mit größerer Spaltbreite herstellen zu können, erleichtert die Handhabung der Vorrichtung, weil die Einstel­ lung der Spaltbreite dann größere Toleranzen erlaubt. Eine Beschichtung hoher Oberflächengüte ergibt sich, wenn die Länge L der Stirnfläche 21 des Rakels 19 so gewählt wird, daß die Abreißkante des Beschichtungsmaterialstroms im Austragsspalt 22 gerade an der stromabwärtigen Kante 32 der Stirnfläche liegt. Damit wird eine besonders homogene und glatte Beschichtungs­ oberfläche erzeugt.

Dem Zuflußkanal 16 ist, wie die Fig. 1 zeigt, ein Zuflußventil 27 zugeordnet, das im gezeigten Ausführungsbeispiel einen in Richtung des Pfeiles 28 bewegbaren Schieber 29 aufweist. Der Schieber ist mit einer Betätigungseinrichtung 31 von außen ein­ stellbar. Natürlich sind hier auch andere Ventilanordnungen denkbar. Dieses Ventil dient dazu, den Beschichtungsmassezufluß zum Mundstück zu unterbrechen, wenn der Beschichtungsvorgang beendet werden soll, und die Zuflußmenge zu beeinflussen.

Das Füllniveau des Vorratsbehälters 7 liegt beim gezeigten Aus­ führungsbeispiel oberhalb des Austragsspalts 22, so daß die Beschichtungsmasse allein aufgrund der Schwerkraft durch den Zuflußkanal 16 zum Mundstück und zum Austragsspalt gelangt.

Claims (11)

1. Vorrichtung zum Auftragen einer Schicht einer Beschichtungs­ masse auf eine in einer vorgegebenen Förderrichtung bewegte Oberfläche mit einem Vorratsbehälter zum Bereithalten eines Vorrats der aufzutragenden Beschichtungsmasse, einem zur beweg­ ten Oberfläche hin ausgerichteten Mundstück mit einer sich über die Breite der zu beschichtenden Oberfläche erstreckenden Aus­ trittsöffnung zum Aufbringen der Beschichtungsmasse auf die Oberfläche und einem den Vorratsbehälter mit dem Mundstück ver­ bindenden Zuflußkanal für die Beschichtungsmasse, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zwischen der stromabwärtigen Mundstücksbegren­ zung (19) und der zu beschichtenden bewegten Oberfläche (2) ein Austragsspalt (22) vorgegebener Breite (S) vorgesehen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Mundstück (18) eine Austragskammer (17) umfaßt, welche auf einer Seite von der bewegten Oberfläche (2) begrenzt ist, strom­ auf von einer an der bewegten Oberfläche anliegenden Mundstücks­ begrenzung (23) abgeschlossen ist, stromab in den Austragsspalt (22) mündet und über den Zuflußkanal (16) mit dem Vorratsbehäl­ ter (7) verbunden ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die stromabwärtige Mundstücksbegrenzung (19) als Rakel aus­ gebildet ist, der sich parallel über die ganze zu beschichtende Breite der Oberfläche (2) erstreckt und dessen Stirnfläche (21) in vorgegebenem Abstand (S) im wesentlichen parallel zur beweg­ ten Oberfläche ausgerichtet ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die stromaufwärtige Mundstücksbegrenzung (23) als verformbare Wand ausgebildet ist, die sich wenigstens über die zu beschichtende Breite der bewegten Oberfläche (2) erstreckt und dichtend an sie anlegt.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß Mittel (23, 26) zum Einstellen der Länge L der Mundstücksöffnung in Förderrichtung (R) vorgesehen sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeich­ net, daß die stromaufwärtige Mundstücksbegrenzung (23) relativ zur stromabwärtigen (19) in Förderrichtung (R) verstellbar an­ geordnet ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß Mittel (7, 8, 12) zum Konstanthalten des im Mund­ stück (18) auf die Beschichtungsmasse wirkenden Drucks vorgese­ hen sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Mundstück (18) mit dem Austragsspalt (22) unterhalb des Beschichtungsmassenniveaus (8) im Vorratsbehälter (7) und daß Mittel (8, 12) zum Konstanthalten des Niveaus im Vorratsbehälter (7) vorgesehen sind.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Vorratsbehälter (7) als Überlaufbehälter aus­ gebildet ist und daß Mittel (12, 13) zum Zuführen von Beschich­ tungsmasse zum Vorratsbehälter im Überschuß vorgesehen sind.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß dem Zuflußkanal (16) ein Zuflußventil (27) zuge­ ordnet ist, welches die Zulaufmenge der Beschichtungsmasse zum Mundstück (18) beeinflußt.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Vorratsbehälter (7) und der Zuflußkanal (16) die Breite der Austragskammer (17) bzw. der zu beschichtenden Oberfläche (2) haben.