DE4131849C1

DE4131849C1 -

Info

Publication number: DE4131849C1
Application number: DE4131849A
Authority: DE
Inventors: Thomas Kerkrade Nl Berrenberg; Ingo 5120 Herzogenrath De Steinbach
Original assignee: Glyco AG; Access eV
Current assignee: Federal Mogul Wiesbaden GmbH
Priority date: 1991-09-25
Filing date: 1991-09-25
Publication date: 1993-01-28
Anticipated expiration: 2011-09-26
Also published as: ATE152940T1; WO1993005906A1; EP0558739B1; DE59208496D1; EP0558739A1

Abstract

In order to produce improved films for application to a substrate without the need for additional devices for heating the substrate, the liquid is applied to the substrate in larger amounts than necessary for the formation of the coating. The excess liquid is drawn off and particularly re-used. The liquid is fed, by means of appropriate pressure control, on to the substrate in a laminar-flow stream at least in the contact zone between liquid and substrate. Described is a flow applicator (1) which, in addition, has a discharge channel (4) above the outlet channel (5). Between the input channel (2) and the discharge channel (4) is a channel (3) in the vicinity of which the excess liquid is used to heat the substrate (30).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung dünner Schichten aus Flüssigkeiten als Beschichtung oder Folie, bei dem ein Substrat und eine Aufgießstelle relativ zueinander bewegt werden und bei dem während der Bewegung die Flüssigkeit auf das Substrat an der Aufgießstelle unter Ausbildung eines Flüssigkeitsbandes aufgegossen wird und das aufgegossene Flüssigkeitsband erstarren gelassen wird. Die Erfindung betrifft auch einen Fließer, der in diesem Verfahren eingesetzt werden kann, wobei der Fließer einen Flüssigkeitszuführkanal und einen Austrittsbegrenzungsteil aufweist, das zusammen mit dem Substrat einen Austrittskanal bildet.The invention relates to a method for continuous production of thin layers Liquids as a coating or film, in which a substrate and a pour point relatively are moved towards each other and during which Move the liquid onto the substrate at the Infusion point under formation of a Liquid band is poured on and that infused liquid band allowed to solidify becomes. The invention also relates to a flow agent which can be used in this process, whereby the flow has a liquid supply channel and one Has outlet restriction part, which together with the substrate forms an exit channel.

Aus der DE-PS 36 38 901 ist ein Verfahren zum kontinuierlichen Gießen eines Metallbandes oder eines Metallstreifens bekannt, bei dem eine Aufgießvorrichtung eingesetzt wird, die einen senkrechten Zuführkanal aufweist, der von Seitenwänden begrenzt wird, wobei die rückwärtige Seitenwand zur Ausbildung eines Austrittskanales gegenüber der vorderen Seitenwand nach oben versetzt angeordnet ist. Unter der Aufgießvorrichtung wird das Substrat in einer vorgegebenen Richtung bewegt. Vor der Aufgießvorrichtung ist eine Heizeinrichtung vorgesehen, um das Substrat auf eine Temperatur zu erhitzen, die oberhalb des Schmelzpunktes des aufzubringenden Metalls liegt.From DE-PS 36 38 901 is a method for continuous casting of a metal strip or known a metal strip, in which a Pouring device is used, the one has vertical feed channel which of Side walls are limited, with the rear Side wall to form an outlet channel offset upwards from the front side wall is arranged. Under the infuser the substrate moves in a predetermined direction. A heater is in front of the pouring device provided to bring the substrate to a temperature heat above the melting point of the metal to be applied.

Das Vorsehen einer zusätzlichen Heizeinrichtung zum Erwärmen des Substrates verteuert die Herstellung dünner Schichten. Auch kann das Vorheizen des Substrates je nach eingesetztem Material und gewünschter Temperatur zu einer Zerstörung oder Deformation des Substrates führen.The provision of an additional heater for Heating the substrate increases the cost of production thin layers. The preheating of the Depending on the material used and Desired temperature to destruction or Cause deformation of the substrate.

Ein weiterer Nachteil der bekannten Vorrichtung besteht darin, daß aufgrund von Turbulenzen in der Flüssigkeit die aufgebrachte Schicht eine Wellenstruktur oder zumindest unterschiedliche Schichtdicken aufweisen kann.Another disadvantage of the known device is that due to turbulence in the Liquid the applied layer Wave structure or at least different Can have layer thicknesses.

Auch bei dem aus der DE-OS 39 38 234 bekannten Fließer, der ein Austrittsbegrenzungsteil in Form einer den Austrittskanal begrenzenden Platte aufweist, treten die selben Probleme auf. Außerdem könnte bei dickeren Schichten aufgrund des Temperaturunterschiedes zum Substrat das Material im Bereich des Fließers bereits einfrieren, wenn keine Vorheizung des Substrates erfolgt. Dies ist insbesondere dann problematisch, wenn - wie in der DE-OS 39 38 234 gezeigt - ein Teil der Flüssigkeit entgegen der Bewegungsrichtung des Substrates vor den Fließer gelenkt wird, weil dadurch die Erstarrungsfront des aufgebrachten Flüssigkeitsbandes zu weit in den Bereich des Fließers hineinwandern und somit die Funktion des Fließers vollständig blockieren kann.Also in the known from DE-OS 39 38 234 Flower, which is an exit restriction part in the form a plate delimiting the outlet channel the same problems occur. Furthermore could be due to the Temperature difference to the substrate in the material Freeze the area of the flow pipe if none The substrate is preheated. This is particularly problematic if - as in the DE-OS 39 38 234 shown - part of the liquid against the direction of movement of the substrate the flow is steered, because the Solidification front of the angry Fluid band too far in the area of the Flow into it and thus the function of the Flow can completely block.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und einen Fließer zu schaffen, mit dem auf eine zusätzliche Vorheizeinrichtung weitgehend verzichtet werden kann und eine verbesserte Ausbildung der auf das Substrat aufgebrachten Schicht, insbesondere hinsichtlich der Gleichmäßigkeit der Schichtdicke erzielt wird.The object of the invention is a method and to create a flow with which on a additional preheating largely dispensed with can be and improved training on the layer applied to the substrate, in particular with regard to the uniformity of the layer thickness is achieved.

Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren gemäß Anspruch 1 und einem Fließer gemäß Anspruch 9 gelöst.This task is accomplished using a procedure Claim 1 and a flower according to claim 9 solved.

Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß auf das Substrat eine größere Menge an Flüssigkeit aufgegossen wird, als für die Ausbildung der dünnen Schicht benötigt wird, und daß die überschüssige Flüssigkeitsmenge abgeführt wird. Es wird somit ein hoher Volumenstrom auf dem Substrat erzeugt, wobei diejenige Flüssigkeitsmenge, die nicht für die Ausbildung der dünnen Schicht benötigt wird, zum Aufheizen des Substrates dient. Vorzugsweise wird die zwei- bis zehnfache Menge auf das Substrat aufgegossen, die für die Ausbildung des Flüssigkeitsbandes und somit für die Beschichtung benötigt wird. Über die Größe der Überschußmenge kann somit unter Berücksichtigung der Wärmekapazitäten von Flüssigkeit und Substrat die Aufheizung einer Oberflächenschicht des Substrates gesteuert werden. Um eine ausreichende Aufheizung des Substrates sicherzustellen, ist die Stelle, an der die überschüssige Flüssigkeitsmenge abgeführt wird, vorzugsweise beabstandet zur Aufgießstelle angeordnet.The method is characterized in that the substrate a larger amount of liquid is poured on as for the training of thin Layer is needed and that the excess Amount of liquid is discharged. So it becomes a high volume flow generated on the substrate, wherein the amount of liquid that is not for the Training of the thin layer is needed to Heating the substrate is used. Preferably two to ten times the amount on the substrate infused for the training of the Liquid band and thus for the coating is needed. About the size of the excess amount can thus take into account the Heat capacities of liquid and substrate Heating a surface layer of the substrate to be controlled. To ensure sufficient heating ensuring the substrate is the place to which drains off the excess amount of liquid is, preferably spaced from the infusion point arranged.

Dadurch, daß die aufzubringende, vorzugsweise überhitzte Flüssigkeit die Aufheizung einer Oberflächenschicht des Substrates bewirkt, wird im Gegensatz zu separaten vorgeschalteten Heizeinrichtungen das Substrat nicht in der gesamten Dicke erwärmt, so daß eine Kühlkapazität im Substrat verbleibt. Die Oberflächentemperatur steigt hinter der Aufgießstelle kontinuierlich und fällt nach Abtrennung des Überflußstromes wieder ab. Die optimale Temperatur für die Ausbildung der Bindung zwischen Schicht und Substrat wird somit im Bereich des Fließers erreicht. Diese verbesserte Temperaturführung ist beim Verfahren nach dem Stand der Technik nicht möglich, da die Temperatur zwischen der Heizeinrichtung und der Aufgießstelle bzw. zwischen der Aufgießstelle und dem Austrittskanal des Fließers aufgrund des geringen Volumensstroms wieder unter die gewünschte Temperatur abgefallen sein kann. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß durch die Aufheizung mittels des überhöhten Volumenstroms eine kurzzeitige oberflächliche Aufheizung des Substrates durchgeführt wird, so daß auch Beschädigungen und Deformationen des Substrates weitgehend vermieden werden, was auch wiederum die Qualität der Beschichtung verbessert. Insbesondere wird durch das erfindungsgemäße Verfahren die Bindung z. B. zwischen einer metallischer Gleitschicht und einem Stahlsubstrat verbessert.The fact that the applied, preferably overheated liquid heating a Surface layer of the substrate is caused in Contrast to separate upstream Heaters don't cover the entire substrate Thickness heated so that a cooling capacity in the substrate remains. The surface temperature rises behind the infusion point continuously and falls Separation of the excess flow again. The optimal temperature for the formation of the bond between layer and substrate is thus in the area of the flow. This improved Temperature control is in the process according to the state technology not possible because of the temperature between the heating device and the pouring point or between the infusion and the Flow channel of the flow due to the low Volume flow again below the desired Temperature may have dropped. Another The advantage is that by heating by means of the excessive volume flow brief superficial heating of the substrate is carried out so that damage and Deformation of the substrate largely avoided be what the quality of the Coating improved. In particular, the inventive method the binding z. B. between a metallic sliding layer and one Steel substrate improved.

Weiterhin hat sich herausgestellt, daß beim Arbeiten mit überschüssigen Flüssigkeitsmengen die Qualität der Beschichtung und zwar insbesondere hinsichtlich der Konstanz der Schichtdicke deutlich verbessert wird. Die Verbesserung zeigt sich insbesondere dann, wenn die dem Substrat abgewandten oberen Flüssigkeitsschichten des Flüssigkeitsbandes als überschüssige Flüssigkeitsmenge abgeführt werden. It has also been found that when working with excess amounts of liquid the quality the coating, especially with regard to the consistency of the layer thickness significantly improved becomes. The improvement is particularly evident when if the upper ones facing away from the substrate Liquid layers of the liquid band as excess amount of liquid can be removed.

Hinter der Aufgießstelle strömt die aufgegossene Flüssigkeit in Bewegungsrichtung des Substrates auf dem Substrat in Richtung der Stelle, wo die Abführung der überflüssigen Flüssigkeitsmenge stattfindet (Abführstelle). Hierbei treten aufgrund der Bewegung des Substrates Turbulenzen vermutlich nur in den oberen Flüssigkeitsschichten auf, die aber die Qualität der Beschichtung nicht negativ beeinflussen können, wenn vorzugsweise diese oberen Flüssigkeitsschichten abgeführt werden.The infused stream flows behind the infusion point Liquid in the direction of movement of the substrate the substrate towards the point where the Removal of excess liquid takes place (discharge point). Here occur due the movement of the substrate is likely to be turbulent only in the upper fluid layers that but the quality of the coating is not negative can influence if preferably these upper Layers of liquid are removed.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird die überschüssige Flüssigkeitsmenge kurz vor der Erstarrungsfront des Flüssigkeitsbandes abgeführt, weil dadurch die Ausbildung neuer Turbulenzen hinter der Abführstelle weitgehend verhindert wird.According to a further embodiment, the excess liquid just before the Solidification front of the liquid band dissipated, because it creates new turbulence behind the laxative is largely prevented.

Eine weitere Verbesserung der Schichtqualität wird dadurch erreicht, daß die aufgegossene Flüssigkeit zwischen der Aufgießstelle und der Abführstelle zumindest im Kontaktbereich Substrat/Flüssigkeit als laminare Strömung geführt wird. Hierzu wird in der Flüssigkeit an der Aufgießstelle ein Überdruck und an der Abführstelle ein Unterdruck gegenüber der Umgebung eingestellt. Hierbei ist es von Vorteil, wenn der Unterdruck derart eingestellt wird, daß sich ein filmbildender Meniskus unmittelbar hinter der Abführstelle ausbildet. In diesem Fall hat die Oberfläche des Flüssigkeitsbandes hinter der Abführstelle keinen Kontakt mehr mit Bauteilen der Aufgießvorrichtung, die möglicherweise weitere Turbulenzen im Flüssigkeitsband erzeugen und damit zu einer unterschiedlichen Ausbildung von Schichtdicken führen könnten. A further improvement in the layer quality is thereby achieved that the poured liquid between the infusion point and the discharge point at least in the substrate / liquid contact area as laminar flow is conducted. For this, in the Liquid at the infusion point an overpressure and at the discharge point a vacuum compared to the Environment set. It is an advantage here if the negative pressure is set such that a film-forming meniscus is immediately behind train the laxative. In this case, the Surface of the liquid band behind the Laxation point no longer in contact with components of the Pourer, possibly more Generate turbulence in the liquid band and thus to a different education from Could lead to layer thicknesses.

Da die Materialien zur Ausbildung von dünnen Schichten oft recht teuer sind, wird vorzugsweise die abgeführte überschüssige Flüssigkeit rückgeführt, und nach einer Aufheizung beispielsweise im Vorratsgefäß wieder dem Substrat zugeführt.Because the materials used to form thin Layers are often quite expensive, is preferred the excess liquid removed returned, and after heating for example in the storage vessel again the substrate fed.

Um dieses Verfahren durchzuführen, ist ein Fließer vorgesehen, der vor dem Austrittskanal beabstandet zum Zuführkanal einen Abführkanal zum Abführen von überschüssiger Flüssigkeit aufweist. Zwischen dem Zuführkanal und dem Abführkanal ist die Unterseite des Fließers zusammen mit dem Substrat zur Ausbildung eines Strömungskanals ausgestaltet, der zumindest abschnittsweise einen größeren Querschnitt aufweist als der Austrittskanal, so daß die sich in den oberen Schichten der Flüssigkeit ausbildenden Turbulenzen vom Abführkanal abgezogen werden können.To carry out this procedure is a flow agent provided that spaced in front of the outlet channel to the feed channel a discharge channel for discharging has excess liquid. Between the Feed channel and the discharge channel is the bottom of the flow together with the substrate Formed formation of a flow channel, the a larger cross section at least in sections has than the outlet channel, so that the in the upper layers of the liquid Turbulence can be deducted from the discharge duct.

Der Abführkanal erstreckt sich über die gesamte Breite des Fließers und ist oberhalb des Strömungskanals, vorzugsweise geneigt, angeordnet, so daß die oberen Flüssigkeitsschichten ohne zusätzliche Turbulenzbildung im Verzweigungspunkt Strömungskanal/Austrittskanal/Abführkanal in den Abführkanal gelangen und abgeführt werden können.The discharge channel extends over the entire Width of the flow and is above the Flow channel, preferably inclined, arranged, so that the upper layers of liquid without additional turbulence at the branch point Flow channel / outlet channel / discharge channel in the Discharge channel and can be discharged.

Der verfahrensgemäß vorgesehene Überdruck im Bereich der Aufgießstelle bietet den Vorteil, daß Lufteinschlüsse zwischen Flüssigkeit und Substrat vermieden werden. Hierbei muß allerdings darauf geachtet werden, daß die Flüssigkeit zwischen Eintrittsbegrenzungsteil und Substrat nicht entgegen der Substratbewegung austreten kann. Der Überdruck wird derart eingestellt, daß sich unter dem Eintrittsbegrenzungsteil lediglich ein Überdruckmeniskus ausbildet.The overpressure in the area provided according to the method the infusion point has the advantage that Air pockets between liquid and substrate be avoided. However, this must be done be made sure that the liquid between Entry restriction part and substrate do not oppose the substrate movement can escape. The overpressure is set so that under the Entry restriction part only one Overpressure meniscus forms.

Um die verfahrensgemäß vorgesehenen Druckverhältnisse im Bereich der Aufgießstelle und im Bereich der Abführstelle einstellen zu können, sind der Zuführkanal und der Abführkanal an geeignete Druckeinrichtungen angeschlossen. Diese kann eine außerhalb des Abführkanals angeordnete Pumpe sein, die den gewünschten Unterdruck im Bereich des Verzweigungspunktes im Fließer erzeugt. Vor dem Zuführkanal kann ebenfalls eine Pumpe vorgesehen sein, wobei auch eine entsprechende Anordnung eines Vorratsbehälters über dem Fließer für die gewünschten Druckverhältnisse sorgen kann.To the procedures provided for Pressure conditions in the area of the pouring point and to be able to adjust in the area of the discharge point the feed channel and the discharge channel are on suitable pressure equipment connected. These can be arranged outside the discharge channel Be pump that the desired vacuum in Area of the branch point created in the flow. A pump can also be installed in front of the feed channel be provided, with a corresponding one Arrangement of a storage container over the flow can provide for the desired pressure conditions.

Eine Feinabstimmung der Druckverhältnisse im Strömungskanal kann dadurch erzielt werden, daß die Unterseite des Fließers im Bereich des Strömungskanals hinter dem Zuführkanal und vor dem Abführkanal strukturiert ist. Vorzugsweise weist die Unterseite des Fließers hinter dem Zuführkanal und vor dem Abführkanal jeweils einen Strömungswiderstand in Form eines senkrecht zur Bewegungsrichtung verlaufenden Wulstes auf. Der hinter dem Zuführkanal angeordnete erste Wulst drosselt den Flüssigkeitsstrom, so daß sich an der Aufgießstelle ein Überdruck einstellt. Hinter dem ersten Wulst baut sich dann der Druck ab, wobei die Ausgestaltung des vor dem Abführkanal angeordneten zweiten Wulstes so gewählt ist, daß an der Verzweigungsstelle der gewünschte Unterdruck vorliegt.A fine tuning of the pressure conditions in the Flow channel can be achieved in that the Bottom of the flow in the area of the Flow channel behind the feed channel and in front of the Discharge channel is structured. Preferably, the Bottom of the flow behind the feed channel and one in front of the discharge channel Flow resistance in the form of a perpendicular to the Bead extending in the direction of movement. The first bead arranged behind the feed channel throttles the liquid flow, so that at the Infusion sets an overpressure. Behind the the first bead then the pressure decreases, the Design of the arranged in front of the discharge channel second bead is chosen so that on the The desired vacuum is present.

Der Abführkanal steht vorzugsweise über einen Rückführkanal mit dem Zuführkanal in Verbindung, so daß die abgeschöpfte Flüssigkeitsmenge wieder eingesetzt werden kann.The discharge channel is preferably above a Return channel in connection with the feed channel, see above that the skimmed amount of liquid again can be used.

Eine besonders einfache Ausgestaltung des Fließers wird erreicht, wenn im Innenraum zwischen dem Eintrittsbegrenzungsteil und dem Austrittsbegrenzungsteil ein Kernteil eingesetzt ist, der den Zuführkanal, den Strömungskanal und den Abführkanal begrenzt. Wenn eine Rückführung der überschüssigen Flüssigkeitsmenge im Fließer vorgenommen werden soll, kann die Oberseite des Kernteiles den Rückführkanal aufnehmen bzw. begrenzen. Der Fließer kann an der Oberseite auch offen, d. h. mit freier Flüssigkeitsoberfläche ausgeführt sein. Die Flüssigkeitsströmung wird durch das bewegte Substrat in Gang gebracht.A particularly simple design of the flow is achieved if the interior between the Entry restriction part and the Exit restriction part used a core part which is the feed channel, the flow channel and the Discharge channel limited. If a repatriation of the excess amount of liquid in the flow can be made, the top of the Core part of the return duct or limit. The flower can also be on the top open, d. H. with a free liquid surface be executed. The liquid flow is through the moving substrate started.

Die Abstände Eintrittsbegrenzungsteil/Oberfläche des Substrat (d₁) und Austrittsbegrenzungsteil/Oberfläche des Substrates (d₂) können fest voreingestellt sein, oder der Fließer kann frei auf dem Substrat aufliegen, d. h. auf der Flüssigkeit schwimmen, so daß sich d₁ und d₂ entsprechend der Strömungsverhältnisse und der Drücke einstellen. Der Fließer kann auch an einer Haltevorrichtung befestigt sein, wobei er entweder vorne oder am hinteren Ende drehbar gelagert ist. Der Fließer nimmt dann keine parallele Lage bezüglich des Substrates ein. Zur Strömungsoptimierung kann der Fließer auch in der Weise befestigt sein, daß d₂ veränderlich ist.The distances of the inlet restriction part / surface of the substrate (d ₁ ) and the outlet restriction part / surface of the substrate (d ₂ ) can be preset, or the flow can rest freely on the substrate, ie float on the liquid, so that d ₁ and d ₂ adjust according to the flow conditions and the pressures. The flow can also be attached to a holding device, wherein it is rotatably mounted either at the front or at the rear end. The flower then takes no parallel position with respect to the substrate. To optimize the flow, the flow can also be fastened in such a way that d _{2 is} variable.

Beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert.Exemplary embodiments of the invention explained in more detail below with reference to the drawings.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Fließer mit Flüssigkeit und Substrat, Fig. 1 shows a longitudinal section through a Fließer with liquid and the substrate,

Fig. 2 einen Teillängsschnitt durch einen Fließer gemäß Fig. 1 mit geänderter Strömungs führung, Fig. 2 shows a partial longitudinal cut through a flow applicator according to Fig. 1 with a modified flow,

Fig. 3 einen Längsschnitt durch einen Fließer gemäß einer weiteren Ausführungsform, Fig. 3 shows a longitudinal section through a flow applicator according to another embodiment,

Fig. 4 einen Längsschnitt durch einen Fließer gemäß einer weiteren Ausführungsform, Fig. 4 shows a longitudinal section through a flow applicator according to another embodiment,

Fig. 5 die Vorderansicht eines Fließers, Fig. 5 is a front view of a flow applicator,

Fig. 6 die Draufsicht auf einen Fließer gemäß Fig. 1, Fig. 6 is a plan view of a flow applicator according to FIG. 1,

Fig. 7 eine Darstellung von Strömungsprofilen im Strömungskanal und Fig. 7 is an illustration of airfoils in the flow channel and

Fig. 8 die schematische Darstellung eines Fließers mit Zusatzeinrichtungen. Fig. 8 is a schematic representation of a flow with additional devices.

In der Fig. 1 ist ein Fließer 1 in schematischer Darstellung im Längsschnitt gezeigt, unter dem ein bandförmiges Substrat in Pfeilrichtung bewegt wird. Die Vorderseite des Fließers 1 wird durch ein Eintrittsbegrenzungsteil 7 gebildet, das schräg nach vorne geneigt angeordnet ist und im Abstand d₁ über dem Substrat 30 endet. Zwischen dem Eintrittsbegrenzungsteil 7 und der Oberfläche des Substrates 30 wird somit ein Spalt 18 freigelassen. (s. auch Fig. 5).In Fig. 1, a flow 1 is shown in a schematic representation in longitudinal section, under which a ribbon-shaped substrate is moved in the direction of the arrow. The front of the flow 1 is formed by an entry restriction part 7 , which is arranged inclined obliquely forward and ends at a distance d ₁ above the substrate 30 . A gap 18 is thus left free between the entry restriction part 7 and the surface of the substrate 30 . (see also Fig. 5).

Zwischen dem Eintrittsbegrenzungsteil 7 und einem im Inneren des Fließers 1 angeordneten Kernteil 8 befindet sich der Zuführkanal 2, durch den die auf das Substrat aufzubringende Flüssigkeit, z. B. eine Metallschmelze von oben zugeführt wird. Der Zuführkanal 2 ist ebenfalls nach vorne geneigt angeordnet. Wie aus der Draufsicht der Fig. 6 ersichtlich ist, erstreckt sich der Zuführkanal 2 über die gesamte Breite des Fließers 1 und wird seitlich durch die Seitenwände 16 und 17 begrenzt.Between the inlet restriction part 7 and a core part 8 arranged in the interior of the flow 1 there is the feed channel 2 through which the liquid to be applied to the substrate, e.g. B. a molten metal is supplied from above. The feed channel 2 is also arranged inclined forward. As can be seen from the top view of FIG. 6, the feed channel 2 extends over the entire width of the flow 1 and is laterally delimited by the side walls 16 and 17 .

Zwischen der Unterseite 10 des Kernteils 8 und dem Substrat 30 wird der Strömungskanal 3 gebildet, der sich an der Verzweigungsstelle 33 im Abführkanal 4 und im Austrittskanal 5 fortsetzt. Der Austrittskanal 5 wird durch das Austrittsbegrenzungsteil 6 und das Substrat 30 begrenzt. Der Abführkanal 4 befindet sich zwischen der Rückseite 11 des Kernteils 8 und dem Austrittsbegrenzungsteil 6 und somit oberhalb des Austrittskanals 5. Auch der Abführkanal 4 erstreckt sich, wie aus der Fig. 6 ersichtlich ist, über die gesamte Breite des Fließers 1 und wird seitlich ebenfalls durch die Seitenwände 16 und 17 begrenzt.The flow channel 3 is formed between the underside 10 of the core part 8 and the substrate 30 and continues at the branching point 33 in the discharge channel 4 and in the outlet channel 5 . The outlet channel 5 is delimited by the outlet restriction part 6 and the substrate 30 . The discharge duct 4 is located between the rear 11 of the core part 8 and the outlet restriction part 6 and thus above the outlet duct 5 . The discharge channel 4 also extends, as can be seen from FIG. 6, over the entire width of the flow tube 1 and is also laterally delimited by the side walls 16 and 17 .

Die für die Beschichtung vorgesehene Flüssigkeit wird durch den Zuführkanal 2 von oben auf das Substrat 30 aufgebracht (Aufgießstelle) und u. a. durch das bewegte Substrat in Richtung Austrittskanal umgelenkt. Durch den Zuführkanal 2 wird eine größere Menge an Flüssigkeit zugeführt als für die Ausbildung des Flüssigkeitsbandes 36 erforderlich ist. The liquid provided for the coating is applied through the feed channel 2 from above onto the substrate 30 (pouring point) and, among other things, is deflected in the direction of the outlet channel by the moving substrate. A larger amount of liquid is supplied through the feed channel 2 than is necessary for the formation of the liquid band 36 .

Im Bereich des Spaltes 18 liegt die Oberfläche der Flüssigkeit frei und es ist an dieser Stelle darauf zu achten, daß Lufteinschlüsse zwischen Flüssigkeit und Substratoberfläche vermieden werden. Solche Lufteinschlüsse werden dann weitgehend vermieden, wenn die Flüssigkeit hinsichtlich des Druckes so geführt wird, das sich ein Überdruckmeniskus 34 ausbildet. Der Druck P₁ und insbesondere der Druck P₅ werden so eingestellt, daß sie über dem Umgebungsdruck liegen, wodurch die Flüssigkeit zur Ausbildung des Überdruckmeniskus 34 geringfügig in den Spalt 18 drückt. Der Druck P₅ darf allerdings nicht so hoch eingestellt werden, daß der Spalt 18 mit Flüssigkeit gefüllt wird.In the area of the gap 18 , the surface of the liquid is exposed and care must be taken at this point that air pockets between the liquid and the substrate surface are avoided. Such air pockets are largely avoided if the liquid is guided with regard to the pressure in such a way that an overpressure meniscus 34 is formed. The pressure P ₁ and in particular the pressure P ₅ are set so that they are above the ambient pressure, whereby the liquid for forming the overpressure meniscus 34 presses slightly into the gap 18 . However, the pressure P ₅ must not be set so high that the gap 18 is filled with liquid.

Die zugeführte Flüssigkeit gelangt anschließend in den Strömungskanal 3 und von dort in den Abführkanal 4 bzw. den Austrittskanal 5. Die im Überschuß zugeführte Flüssigkeitsmenge heizt auf dem Weg vom Zuführkanal 2 zum Abführkanal 4 das unter dem Fließer 1 bewegte Substrat 30 auf, so daß das Substrat 30 im Verzweigungspunkt 33 bzw. im Bereich des Austrittskanals 5 die gewünschte Temperatur für eine möglichst optimale Bindung der Schicht auf dem Substrat aufweist. Der Querschnitt des Zuführkanals 2 und der Querschnitt des Strömungskanals 3 sind an die für die Aufheizung des Substrates 30 erforderliche Flüssigkeitsmenge angepaßt und sind größer als der Querschnitt des Austrittskanals 5.The supplied liquid then passes into the flow channel 3 and from there into the discharge channel 4 or the outlet channel 5 . On the way from the feed channel 2 to the discharge channel 4, the excess amount of liquid heats up the substrate 30 moved under the flower 1 , so that the substrate 30 in the branching point 33 or in the region of the outlet channel 5 has the desired temperature for optimally binding the layer has on the substrate. The cross section of the feed channel 2 and the cross section of the flow channel 3 are adapted to the amount of liquid required for heating the substrate 30 and are larger than the cross section of the outlet channel 5 .

Da die Flüssigkeit im Strömungskanal 3 im wesentlichen durch die Oberfläche des Substrates 30 und die Unterseite des Kernteiles 8 geführt wird, treten Turbulenzen auf, die zu einer Beeinträchtigung der Schicht 31 führen können. Es muß daher sichergestellt werden, daß im Strömungskanal 3 zumindest in den dem Substrat 30 benachbarten Flüssigkeitsschichten keine Turbulenzen auftreten, die sich dann im Austrittskanal 5 bei der Ausbildung des Flüssigkeitsbandes ungünstig bemerkbar machen.Since the liquid in the flow channel 3 is guided essentially through the surface of the substrate 30 and the underside of the core part 8 , turbulence occurs which can lead to an impairment of the layer 31 . It must therefore be ensured that there is no turbulence in the flow channel 3, at least in the liquid layers adjacent to the substrate 30 , which then have an unfavorable effect in the outlet channel 5 when the liquid band is formed.

In der Fig. 7 sind drei Strömungsprofile im Strömungskanal 3 dargestellt, die mit I bis III gekennzeichnet sind. Das Strömungsprofil II entspricht der Scherströmung, wenn der Materialstrom =1/2·q·v entspricht. Hierbei bedeutet q der Querschnitt des Strömungskanals 3 und v die Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit im Strömungskanal 3. Vermindert man den Flüssigkeitsstrom, so erhält man Profil I. Hier liegt der maximale Geschwindigkeitsgradient an der Substratoberseite und kann somit eine Turbulenzbildung verursachen, die unerwünscht ist. Erhöht man hingegen den Materialstrom, so erhält man Profil III. Die maximalen Geschwindigkeitsgradienten liegen hier an der ruhenden Kernunterseite. Eine Turbulenzbildung ist somit nur im Bereich der Kernunterseite zu erwarten, so daß ein laminarer Flüssigkeitsstrom zumindest im Kontaktbereich des Substrates 30 zum Austrittskanal 5 führt. Die sich an der ruhenden Kernunterseite ausbildenden Turbulenzen werden durch den über dem Austrittskanal 5 angeordneten Abführkanal 4 abgeführt. Damit wird sichergestellt, daß in den Austrittskanal 5 eine weitgehend turbulenzfreie Strömung eintritt, so daß keine Dickenunterschiede im Flüssigkeitsband 36 und damit in der erstarrten Schicht 31 auftreten.In Fig. 7, three airfoils in the flow channel 3 are shown, which are marked with I to III. The flow profile II corresponds to the shear flow if the material flow = 1/2 · q · v. Here q is the cross section of the flow channel 3 and v is the flow velocity of the liquid in the flow channel 3 . If the liquid flow is reduced, profile I is obtained. Here, the maximum speed gradient lies on the top of the substrate and can therefore cause turbulence formation, which is undesirable. However, if you increase the material flow, you get profile III. The maximum speed gradients are on the stationary core underside. Turbulence is therefore only to be expected in the area of the core underside, so that a laminar liquid flow leads to the outlet channel 5 at least in the contact area of the substrate 30 . The turbulence that forms on the stationary core underside is discharged through the discharge duct 4 arranged above the outlet duct 5 . This ensures that a largely turbulence-free flow enters the outlet channel 5 , so that there are no differences in thickness in the liquid band 36 and thus in the solidified layer 31 .

Am Ende des Austrittsbegrenzungsteils 6 bildet sich der filmbildende Meniskus 35, vor dem gegenüber der Umgebung ein Unterdruck eingestellt werden muß, um eine Filmdicke x zu erzielen, die kleiner als die Hälfte der Höhe d₂ des Austrittskanals 5 ist. Der Druck P₄ muß daher geringer gewählt werden als der Druck P₂. Der Unterdruck im Austrittskanal 5 bewirkt eine Rückströmung, wodurch die Filmdicke x bei gleichem d₂ reduziert werden kann. Außerdem kann über die Höhe des Unterdrucks die Lage des filmbildenden Meniskus entweder am Ende des Austrittsbegrenzungsteils 6 - wie in Fig. 1 zu sehen ist - oder am Anfang des Austrittsbegrenzungsteils 6 - wie in Fig. 2 zu sehen ist - erzwungen werden. In den hier gezeigten Darstellungen liegt die Erstarrungsfront 32 im Bereich des filmbildenden Meniskus 35.At the end of the outlet limiting part 6 , the film-forming meniscus 35 forms , in front of which a negative pressure must be set in relation to the surroundings in order to achieve a film thickness x which is less than half the height d _{2 of} the outlet channel 5 . The pressure P ₄ must therefore be chosen lower than the pressure P ₂ . The negative pressure in the outlet channel 5 causes a backflow, whereby the film thickness x can be reduced with the same d ₂ . In addition, the position of the film-forming meniscus can be forced either at the end of the outlet restriction part 6 - as can be seen in FIG. 1 - or at the beginning of the outlet restriction part 6 - as can be seen in FIG. 2 - via the level of the negative pressure. In the illustrations shown here, the solidification front 32 lies in the area of the film-forming meniscus 35 .

Mit dem Fließer gemäß Fig. 1, bei dem die Höhe des Austrittskanals d₂= 0,5 mm beträgt, wurde auf ein Substrat aus Bleibronze, das vorgeschliffen wurde, eine Aluminiumbleilegierung (AlPb10) aufgetragen. Die Geschwindigkeit des Substrates betrug 1 m/sec. Die maximal verträgliche Temperatur von Bleibronze liegt bei der Schmelztemperatur von Blei bei ca. 325°C, während die Homogenisierungstemperatur der Aluminiumbleilegierung bei ca. 1200°C liegt. Die Aluminiumbleilegierung wurde in einer Menge von 40 cm³/sec. zugeführt, wovon 34 cm³/sec. wieder abgeführt wurden, so daß mit der etwa siebenfachen Überschußmenge an Flüssigkeit gearbeitet wurde. Die Oberflächenschicht der Bleibronze im Bereich des Fließers wurde auf eine Temperatur von ca. 600°C aufgeheizt, so daß eine optimale Bindung zwischen Substrat und Aluminiumbleilegierung erzielt wurde. Mit einem Fließer nach dem Stand der Technik ist es nicht möglich, bei einem aufzubringenden Flüssigkeitsfilm von 200 µm die für die Verbindung erforderliche Temperatur zur Kontakttemperatur zu erzielen, weil die Wärmekapazität der dünnen Flüssigkeitsschicht nicht ausreicht. Die Schichtdicke betrug 0,2 mm, wobei die Schwankungen in der Schichtdicke unter 10% lagen. Hierbei wurde der Druck im Zuführkanal auf etwa P₁= 1,05 bar und im Bereich der Aufgießstelle auf etwa P₅= 1,1 bar eingestellt. Im Bereich des Verzweigungspunktes 33 lag der Druck der Flüssigkeit bei etwa P₂= 1 bar und der Druck im Austrittskanal bei etwa P₄= 0,9 bar. Der Druck im oberen Bereich des Abführkanals 4 lag bei P₃= 0,8 bar.Is with the flow applicator according to FIG. 1, in which the height of the outlet passage d ₂ = 0.5 mm, an aluminum lead alloy (AlPb10) was coated on a substrate made of lead bronze, which has been pre-ground, is applied. The speed of the substrate was 1 m / sec. The maximum tolerable temperature of lead bronze at the melting temperature of lead is approx. 325 ° C, while the homogenization temperature of the aluminum lead alloy is approx. 1200 ° C. The aluminum alloy was in an amount of 40 cm ³ / sec. fed, of which 34 cm ³ / sec. were discharged again, so that work was carried out with about seven times the excess amount of liquid. The surface layer of the lead bronze in the area of the flux was heated to a temperature of approx. 600 ° C., so that an optimal bond between the substrate and the aluminum alloy was achieved. With a flower according to the prior art, it is not possible to achieve the temperature required for the connection to the contact temperature with a liquid film of 200 μm to be applied, because the heat capacity of the thin liquid layer is insufficient. The layer thickness was 0.2 mm, the fluctuations in the layer thickness being less than 10%. The pressure in the feed channel was set to approximately P ₁ = 1.05 bar and in the area of the pouring point to approximately P ₅ = 1.1 bar. In the region of the branch point 33 , the pressure of the liquid was approximately P ₂ = 1 bar and the pressure in the outlet channel was approximately P ₄ = 0.9 bar. The pressure in the upper area of the discharge channel 4 was P ₃ = 0.8 bar.

Die Lage des filmbildenden Meniskus 35 am Beginn des Austrittskanals 5 (s. Fig. 2) bietet den Vorteil, das sich an der Unterseite des Austrittsbegrenzungsteils 6 im Austrittskanal 5 keine neuen Turbulenzen bilden können, die zu Instabilitäten des am Ende des Austrittsbegrenzungsteils 6 befindlichen filmbildenden Meniskus 35 führen können. Der filmbildende Meniskus 35 liegt in der in Fig. 2 dargestellten Ausbildung direkt am Abführkanal 4.The position of the film-forming meniscus 35 at the beginning of the outlet channel 5 (see FIG. 2) offers the advantage that no new turbulence can form on the underside of the outlet restriction part 6 in the outlet channel 5 , which leads to instabilities of the film-forming element located at the end of the outlet restriction part 6 Meniscus 35 can lead. In the embodiment shown in FIG. 2, the film-forming meniscus 35 lies directly on the discharge channel 4 .

Die Umlenkung der oberen Flüssigkeitsschichten, in denen die Turbulenzen vorhanden sind, wird dadurch erleichtert, daß der Abführkanal 4 zur Rückseite des Fließers 1 hin geneigt angeordnet ist.The deflection of the upper layers of liquid, in which the turbulence is present, is facilitated in that the discharge channel 4 is arranged inclined towards the rear of the flow 1 .

In der Fig. 3 ist eine druckoptimierte Variante des Fließers 1 dargestellt, die sich u. a. dadurch auszeichnet, daß die Kanten und Übergänge insbesondere im Bereich des Kernteils 8 abgerundet sind. An der Unterseite des Kernteils 10 sind ein erster Wulst 13 und ein zweiter Wulst 14 ausgebildet, um den Druckverlauf im Strömungskanal 3 weiter zu beeinflussen. Die beiden Wülste 13 und 14 erstrecken sich über die gesamte Breite des Strömungskanals 3. Der erste Wulst 13 führt zu einer Erhöhung des Druckes P₅ und gleichzeitig zu einem Druckabbau von P₅ auf P₂. Die Ausbildung des Wulstes 14 ist für die Einstellung des Unterdruckes P₂ verantwortlich, wenn P₃ ebenfalls einen Unterdruck bezeichnet.In Fig. 3 is a pressure-optimized variant of the flow applicator 1 is shown, which is characterized inter alia in that the edges and transitions are rounded particularly in the area of the core member 8. A first bead 13 and a second bead 14 are formed on the underside of the core part 10 in order to further influence the pressure profile in the flow channel 3 . The two beads 13 and 14 extend over the entire width of the flow channel 3 . The first bead 13 leads to an increase in the pressure P ₅ and at the same time to a decrease in pressure from P ₅ to P ₂ . The formation of the bead 14 is responsible for the setting of the negative pressure P ₂ if P ₃ also denotes a negative pressure.

Wie in der Fig. 8 zu sehen ist, ist der Zuführkanal 2 über eine Zuführleitung 42 mit einem Vorratsbehälter 40 verbunden, der mittels des Stopfens 41 verschlossen werden kann, mit dem auch die Auslaufmenge reguliert werden kann. Durch die Wahl der Höhe des Vorratsbehälters 40 über dem Fließer 1 werden die Druckverhältnisse im Zuführkanal 2 eingestellt. Der Abführkanal 4 ist über eine Rückführleitung 43 mit dem Vorratsbehälter 40 verbunden. Zur Ausbildung des gewünschten Unterdrucks im Abführkanal 4 ist eine Pumpe 44 vorgesehen, die gleichzeitig die Überschußmenge in den Vorratsbehälter 40 befördert.As can be seen in FIG. 8, the feed channel 2 is connected via a feed line 42 to a storage container 40 which can be closed by means of the stopper 41 , with which the discharge quantity can also be regulated. By choosing the height of the reservoir 40 above the flow 1 , the pressure conditions in the feed channel 2 are set. The discharge channel 4 is connected to the reservoir 40 via a return line 43 . To form the desired negative pressure in the discharge channel 4 , a pump 44 is provided which simultaneously transports the excess amount into the storage container 40 .

Die Rückführung der überschüssigen Flüssigkeit kann auch im Fließer erfolgen, wie in der Fig. 4 dargestellt ist. Die Flüssigkeitsströmung wird bei der hier gezeigten Ausführung durch das in Pfeilrichtung bewegte Substrat 30 in Gang gebracht. Die Druckoptimierung wird ausschließlich durch die Querschnittsgestaltung der Kanäle 2, 3, 4 und 15 durchgeführt. Wie in der Fig. 4 zu sehen ist, wird die Querschnittsgestaltung ausschließlich durch die Formgebung des Kernteils 8 bestimmt. Im Gegensatz zu der Ausführung gemäß Fig. 3 weist das Kernteil 8 an der Unterseite 10 lediglich einen Wulst 14 im Bereich vor dem Abführkanal 4 auf. Der erste Wulst entfällt, da wegen der fehlenden Druckeinrichtung kein Durchflußbegrenzer erforderlich ist. The excess liquid can also be returned in the flow, as shown in FIG. 4. In the embodiment shown here, the liquid flow is set in motion by the substrate 30 moved in the direction of the arrow. The pressure optimization is carried out exclusively by the cross-sectional design of channels 2 , 3 , 4 and 15 . As can be seen in FIG. 4, the cross-sectional design is determined exclusively by the shape of the core part 8 . In contrast to the embodiment according to FIG. 3, the core part 8 has on the underside 10 only a bead 14 in the area in front of the discharge duct 4 . The first bead is omitted, since no flow limiter is required due to the lack of a pressure device.

Der Rückführkanal 15, der den Abführkanal 4 und den Zuführkanal 2 miteinander verbindet, wird durch die Oberfläche 12 des Kernteils 8 und den Flüssigkeitsspiegel definiert. Die durch den Austrittskanal 5 ablaufende Flüssigkeit ist durch Zuführung neuer Flüssigkeit vorzugsweise im Rückführkanal zu ersetzen.The return duct 15 , which connects the discharge duct 4 and the feed duct 2 to one another, is defined by the surface 12 of the core part 8 and the liquid level. The liquid running through the outlet channel 5 should preferably be replaced by adding new liquid in the return channel.

Claims

1. A process for the continuous production of thin layers of liquids as a coating or film, in which a substrate and a pouring point are moved relative to one another and in which during the movement the liquid is poured onto the substrate at the pouring point to form a liquid band and the poured liquid band is solidified, characterized by
that a larger amount of liquid is poured onto the substrate than is required for the formation of the liquid band and that the excess liquid is removed.

2. The method according to claim 1, characterized records that the facing away from the substrate upper layers of the liquid band as excess liquid amount to be discharged.

3. The method according to any one of claims 1 or 2, characterized in that the excess Liquid volume spaced behind the up pouring point is removed at a discharge point.

4. The method according to claim 3, characterized characterized that the infused Liquid between pouring point and Ab lead point at least in the substrate / liquid contact area is conducted as a laminar flow.

5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that in the liquid overpressure at the infusion point and at the Laxative point a negative pressure compared to the Um setting is set.

6. The method according to claim 5, characterized in that a film-forming meniscus immediately behind the The discharge point is set via the negative pressure.

7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the two to ten times the amount for the fluid band required amount of liquid is supplied.

8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the discharged Amount of liquid is returned.

9. flower for applying a liquid to a substrate to form a thin layer, the substrate and flower being movable relative to one another, with a liquid supply channel and with an outlet restriction part which forms an outlet channel together with the substrate, characterized in that in front of the outlet channel ( 5 ) at a distance from the feed channel ( 2 ) there is a discharge channel ( 4 ) for removing excess liquid, and that between the feed channel ( 2 ) and the discharge channel ( 4 ) the underside ( 10 ) of the flower ( 1 ) together with the substrate ( 30 ) is designed to form a flow channel ( 3 ) which, at least in sections, has a larger cross section than the outlet channel ( 5 ).

10. Flower according to claim 9, characterized in that the discharge channel ( 4 ) adjoins the outlet limit part ( 6 ).

11. Flower according to claim 9 or 10, characterized in that the underside ( 10 ) of the flower ( 1 ) is structured in the region between the feed channel ( 2 ) and discharge channel ( 4 ).

12. Flower according to claim 11, characterized in that the underside ( 10 ) behind the feed channel ( 2 ) and in front of the discharge channel ( 4 ) each have a flow resistance in the form of a bead extending perpendicular to the direction of movement (first bead 13 , second bead 14 ) .

13. Flower according to one of claims 9 to 12, characterized in that the distance of the first bead ( 13 ) to the surface of the substrate ( 30 ) is less than the distance of the second bead ( 14 ) to the substrate surface.

14. Flower according to one of claims 9 to 13, characterized in that the discharge channel ( 4 ) extends over the entire width of the flower ( 1 ) and leads from the flow channel ( 3 ) upwards, so that in the flow channel ( 3 ) above lying layers of liquid can be removed.

15. Flower according to one of claims 9 to 14, characterized in that the feed channel ( 2 ) is connected to a pressure device for setting an excess pressure in the liquid in the region of the pouring point.

16. Flower according to one of claims 9 to 15, characterized in that the discharge channel ( 4 ) to a pressure device for setting a negative pressure in the liquid at the Ver branching point ( 33 ) between the flow channel ( 3 ), outlet channel ( 5 ) and discharge channel ( 4 ) is connected.

17. Flower according to one of claims 9 to 16, characterized in that the discharge channel ( 4 ) via a return channel ( 15 , 42 ) with the feed channel ( 2 ) is in communication.

18. Flower according to one of claims 9 to 17, characterized in that a core part ( 8 ) is arranged in the interior of the flower ( 1 ), the feed channel ( 2 ), flow channel ( 3 ) and discharge channel ( 4 ) is limited.

19. Flower according to one of claims 9 to 18, characterized in that the core part ( 8 ) with its upper side ( 12 ) delimits the return channel ( 15 ).