DE69505279T2

DE69505279T2 - Methode und vorrichtung zum auftragen einer dünnen,flüssigen,gestreiften beschichtung

Info

Publication number: DE69505279T2
Application number: DE69505279T
Authority: DE
Inventors: Carl R. Saint Paul Mn 55133-3427 Kessel; William K. Saint Paul Mn 55133-3427 Leonard
Original assignee: Minnesota Mining and Manufacturing Co
Current assignee: 3M Co
Priority date: 1995-02-02
Filing date: 1995-12-11
Publication date: 1999-06-02
Anticipated expiration: 2015-12-12
Also published as: DE69505279D1; MX9705556A; MY121573A; CN1174612A; ZA96229B; TW375535B; US5733608A; KR19980701874A; ES2122721T3; BR9510445A; CA2209919A1; WO1996024088A1; AR000822A1; EP0807279A1; AU4468096A; EP0807279B1; JPH10513104A

Description

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft das Beschichten. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung das Herstellen und Aufbringen ultradünner Beschichtungsstreifen.

Hintergrund der Erfindung

Beschichten ist der Vorgang des Ersetzens des Gases, welches ein Substrat, üblicherweise eine massive Fläche wie eine Bahn, berührt, durch eine Fluidschicht. Manchmal werden mehrere Schichten einer Beschichtung aufeinander aufgebracht. Nach dem Aufbringen einer Beschichtung kann diese ein Fluid bleiben, beispielsweise bei dem Aufbringen von Schmieröl auf Metall beim Verarbeiten von Metallspulen oder beim Aufbringen chemischer Reaktionsteilnehmer zum Aktivieren oder chemischen Umwandeln einer Substratfläche. Alternativ kann die Beschichtung getrocknet werden, wenn sie ein flüchtiges Fluid enthält, um eine feste Beschichtung zurückzulassen, beispielsweise eine Farbe, oder sie kann gehärtet oder auf andere Weise zu einer funktionalen Beschichtung verfestigt werden, beispielsweise einer Lösebeschichtung, an der ein Haftkleber nicht aggressiv klebt. Verfahren zum Aufbringen von Beschichtungen sind in Cohen, E. D. und Gutoff, E. B. "Modern Coating and Drying Technology", VCH Publishers, New York 1992, und Satas, D. "Web Processing and Converting Technology and Equipment", Van Vorstrand Reinhold Publishing Co., New York 1984, beschrieben. Es ist in vielen Situationen erwünscht und erforderlich, ultradünne Schichten aufzutragen, die nicht dicker als 5 Mikrometer sind.
Es werden zahlreiche Produkte aus Bahnen hergestellt, die mit Streifen aus zwei oder mehr verschiedenen Zusammensetzungen beschichtet sind, welche in Fließrichtung nebeneinander aufgebracht sind. Diese Technologie ist bei der Herstellung unterschiedlicher Lösebeschichtungen und in andern Produkten nützlich. Die verschiedenen Zusammensetzungen können durch Zusatz von Farbstoffen oder Pigmenten farblich unterschiedlich sein, oder sie unterscheiden sich in der chemischen Zusammensetzung hinsichtlich der unterschiedlichen chemische, physikalischen oder oberflächebezogenen Eigenschaften.
Von den bekannten Beschichtungsverfahren zum Aufbringen kontinuierlicher Fluid- Beschichtungen (beispielsweise Walz-, Vorhang-, Schlitz-, Luftmesser-, Gleit- und Gravur-Beschichten), außer den Wasserausdehnungsverfahren, ist keines in der Lage, nasse Beschichtungen mit einer Dicke unter ungefähr 0,1 Mikrometer aufzubringen. Um geringere endgültige trockene Dicken mit diesen Verfahren zu erzielen, muß die Beschichtung mit einem Lösungsmittel verdünnt werden, das durch Verdampfen entfernt werden kann, um die gewünschte Beschichtung von weniger als ungefähr 0,1 Mikrometer zurückzulassen. Die Gesamtkosten werden durch die zusätzlichen Kosten für das Verdünnungsmittel und die Kosten der Herstellung des verdünnten Beschichtungsfluids erhöht. Ferner ist das erforderliche Lösungsmittel oft umweltgefährdend und gefährlich für das Herstellungspersonal.
Diskontinuierliche Verfahren zum molekülweisen oder tropfenweisen Aufbringen ultradünner Beschichtungen umfassen das Kondensieren aus der Dampfphase und den Elektro-Sprit-Vorgang, der im US-Patent 4 748 043 beschrieben ist. Jedoch können nur wenige kommerziell interessante Fluide verdampft werden und der Elektro-Sprit- Vorgang ist auf einen engen Bereich der Viskosität und der elektrischen Eigenschaften des Beschichtungsfluids begrenzt.
Bei Dicken, die größer als 0,1 Mikrometer sind, werden Mehrwalzen- oder Transferwalzenbeschichtungsvorrichtungen verwendet. Eine typische im Handel erhältliche Einrichtung ist zum Beispiel die Fünf Walzen-Beschichtungsvorrichtung der Firma Bachofen & Meier AG, Bulach, Deutschland, und andere. Diese Art von Beschichtungsvorrichtungen ist teuer in der Anschaffung und, wegen der zahlreichen angetriebenen Walzen, auch in der Wartung. Jeder defekt in der Oberfläche der Walzen erzeugt üblicherweise einen sich wiederholenden Defekt in der Beschichtung. Ferner konnte mit diesen Beschichtungsvorrichtungen keine nasse Beschichtung im Bereich von 0,005 bis 0,1 Mikrometer erfolgreich aufgebracht werden.
Wasserausdehnungsverfahren hatten ihren Ursprung in dem Langmuir-Blodgett- Verfahren zur Herstellung und zur Ablagerung monomolekularer Filme, wie von Blodgett in dem "Journal of the American Chemical Society" (Bd. 51, 1007, 1935) beschrieben. Dieses Verfahren beinhaltet das Aufbringen einer Verdünnungs-Lösungsmittellösung eines filmbildenden organischen Moleküls auf eine stehende Wasseroberfläche. Die Lösung verteilt sich als dünner Film auf der Grenzfläche zwischen Wasser und Luft. Das Lösungsmittel verdampft unter Zurücklassung einer Monolage von filmbildenden Molekülen. Der Film wird anschließend auf die Oberfläche eines Substrats aufgebracht, indem das Substrat durch die Wasserfläche geführt wird, auf der die Schicht des monomolekularen Films schwimmt. Das US-Patent 4 093 757 offenbart die Bildung einer kontinuierlichen monomolekularen Ablagerung auf einem kontinuierlichen Substrat. Die japanische Patentanmeldung 63-327260 offenbart eine Verbesserung des monomolekularen Langmuir-Blodgett-Verfahrens, bei der Filme, die dicker als eine monomolekulare Schicht sind, auf ein kontinuierliches Substrat aufgebracht werden, um eine ultradünne Beschichtung mit einer Dicke zwischen 0,005 bis 5 Mikrometer zu bilden.
Obwohl das Wasserausdehnungsverfahren zum Aufbringen nützlicher Beschichtungen auf Substrat verwendet werden kann, erfordert es, daß das Beschichtungsfluid sich auf der Wasser-Luft-Grenzfläche unmittelbar und schnell ausbreitet. Um dies zu erreichen, müssen für zahlreiche Beschichtungszusammensetzungen zusätzliche Lösungsmittel oder oberflächenaktive Stoffe gefunden und zugesetzt werden. Ferner ist die maximale Beschichtungsrate durch die Ausbreitungsrate begrenzt. Auch ist die Geschwindigkeit des Beschichtens eines Substrats durch andere Probleme eingeschränkt. Es wird berichtet, daß bei mäßigen Geschwindigkeiten von 1 bis 50 m/Min. Luftblasen zwischen dem Film und dem Substrat gefangen werden. Wasserausdehnungsverfahren nehmen die Beschichtung aus einem stehende Wasserbehälter auf, indem das Substrat durch die Wasseroberfläche geleitet oder in Kontakt mit dieser gebracht wird. Oft muß ein Verdampfen eines Lösungsmittels eintreten, um einen festen oder nahezu festen Oberflächenfilm zu erzeugen, der eine direkte Übertragung der Beschichtung auf das Substrat ermöglicht. Die Oberfläche der Wassermenge ist ferner Verunreinigungen ausgesetzt, die mit der Zeit zunehmen können und die Qualität der Beschichtung verringern. Das Wasserausdehnungsverfahren kann bekanntermaßen nicht mit mischbaren Beschichtungsfluiden und wasserlöslichen oder dispergierbaren Beschichtungsbestandteilen verwendet werden.
Das Verwenden der bekannten Verfahren zum Aufbringen nebeneinanderliegender Streifen in Fließrichtung erfordert mehrere Verarbeitungsschritte. Beispielsweise erfordern Mehrwalzen-Transferbeschichtungsvorrichtungen zwei Beschichtungsstationen, nämlich eine für jede Zusammensetzung. Darüber hinaus ist eine extrem genaue Nachführung der Bahn und eine genaue Ausrichtung der Beschichtungsvorrichtung erforderlich, um die angrenzenden nebeneinanderliegenden Streifen ohne Überlappungen oder Lücken zwischen den Streifen herzustellen.
Es existiert kein bekanntes Verfahren zur Verwendung von Wasserausdehnungsverfahren für das gleichzeitige Aufbringen angrenzender und verschiedener Streifen in Fließrichtung. Es ist zu erwarten, daß beim Aufbringen verschiedener Zusammensetzungen mit unterschiedlichen Wasseroberflächenausbreitungseigenschaften, das Material mit dem größten Ausbreitungskoeffizienten oder die Zusammensetzung mit der höchsten Ausbreitungsgeschwindigkeit auf der Wasseroberfläche dominiert, so daß es unmöglich ist, die diskreten kontrollierten Bereiche zu bilden, die zur Herstellung von Streifen erforderlich sind. Wenn ferner zwei Flüssigkeiten mit unterschiedlichen Oberflächenspannungen aneinandergrenzend vorgesehen sind, bewirken die durch die unausgeglichenen Oberflächenspannungen verursachten Kräfte, daß sich die Kontaktlinie an jeder Stelle senkrecht zur Grenzfläche an dieser Stelle und in Richtung auf das Fluid mit der höheren Oberflächenspannung bewegt. Dieses Verhalten macht es wiederum unmöglich, Fluide unterschiedlicher Zusammensetzung als gleichmäßige, aneinandergrenzende Streifen konstanter Breite auf eine Flüssigkeit oder ein Substrat aufzubringen. Bei der bekannten Technologie sieht das einzige Verfahren zum Erzeugen aneinandergrenzender Streifen unter Verwendung der Wasserausdehnung geeignet ist, zunächst das Maskieren der Substratfläche, auf der das Material B aufgebracht werden soll, das anschließende Aufbringen des Materials A, das nachfolgende Entfernen der ersten Maskierung von der Bahn, das anschließende Verfestigen des Materials A, das folgende Maskieren der mit A beschichteten Fläche, das anschließende Verfestigen des Materials B und das letztendliche Entfernen der zweiten Maskierung vor. Ein derartiger Vorgang erfordert mehrere Beschichtungsstationen und ist komplex. Die Herstellung eines Produkts durch dieses Verfahren ist kostspielig.
Ein weiteres Verfahren und eine Vorrichtung zum Beschichten eines Substrats mit einer Lage aus nebeneinanderliegenden Streifen gemäß dem Oberbegriff der unabhängigen Patentansprüche 1 oder 15 ist aus US-A-4 476 165 bekannt.

Zusammenfassung der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Aufbringen mehrerer gleichzeitig aufgebrachter, aneinanderliegender Streifen verschiedener Beschichtungszusammensetzungen auf Substrate. Das Substrat wird entlang einem Weg durch die Beschichtungsstation bewegt. Mehrere separate fließende Schichten von Beschichtungsfluiden werden gebildet und werden fließend in aneinanderliegenden Kontakt gebracht, um eine einzelne fließende Schicht nebeneinanderliegender Streifen unterschiedlicher Zusammensetzungen zu bilden. Eine fließende Schicht aus einem Trägerfluid wird gebildet und die mehreren Beschichtungsfluids werden fließend in Kontakt mit dem Trägerfluid gebracht; um eine zusammengesetzte Schicht zu erzeugen. Die zusammengesetzte Schicht fließt mit einer Geschwindigkeit; die ausreichend hoch ist, eine durchgehende, fließende Fluidbrücke der zusammengesetzten Schicht mit dem Substrat über die Beschichtungsbreite zu bilden. Die fließende zusammengesetzte Schicht berührt das Substrat, um die Beschichtungsschicht zwischen dem Substrat und dem Trägerfluid anzuordnen. Das Trägerfluid wird entfernt, während das Beschichtungsfluid als Beschichtungsschicht auf dem Substrat verbleibt.
Das Substrat läuft mit Geschwindigkeiten bis zu 2000 m/Min. durch die Beschichtungsstation. Der Schritt des Herstellens kann eine Gleitbeschichtungsvorrichtung, eine Vorhangbeschichtungsvorrichtung, eine Extrusionsbeschichtungsvorrichtung, eine Messerbeschichtungsvorrichtung, eine Strahlbeschichtungsvorrichtung, eine Walzenbeschichtungsvorrichtung, oder eine andere Beschichtungsvorrichtung verwenden, von denen zahlreiche in Cohen und Gutoff beschrieben sind. Das Trägerfluid kann durch Rakeln, Saugen, Schwerkraftabführung, Blasen, zentrifugales Entfernen, Verdampfen, die Verwendung von elektrischen oder magnetischen Feldern, Verfestigen oder Gelieren der Beschichtung oder des Trägers und anschließendes mechanisches Entfernen, Absorption oder Kombinieren beliebiger dieser Verfahren entfernt werden. Darüber hinaus kann die zusammengesetzte Schicht auf einer Transferfläche aufgebracht werden, beispielsweise einer Walze oder einem Gurt, bevor Kontakt mit dem Substrat erfolgt. Das Trägerfluid kann von der Transferfläche entfernt werden, und zwar derart, daß nur das Beschichtungsfluid von der Transferfläche auf das Substrat übertragen wird.
Das Substrat kann eine durchgehende Bahn sein, die mit Geschwindigkeiten zwischen 1 und 2000 m/Min. durch die Beschichtungsstation läuft oder es kann sich um einzelne Bahnen oder Teile handeln, welche durch die Beschichtungsstation geführt werden.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Gleitvorhangbeschichtungsvorrichtung.
Fig. 2 ist eine schematische Darstellung einer Strahlbeschichtungsvorrichtung nach einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Fig. 3 ist eine schematische Darstellung einer bekannten Schlitzdüsenbeschichtungsvorrichtung.
Fig. 4 ist eine schematische Darstellung einer vereinfachten Vorhangbeschichtungsvorrichtung nach einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Fig. 5 ist eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung, das eine Transferwalze verwendet, wobei das Trägerfluid vor dem Transfer des Beschichtungsfluids auf die Bahn entfernt wird.
Fig. 6 ist eine schematische Darstellung eines anderen Ausführungsbeispiels der Erfindung, welches eine Transferwalze zum Übertragendes Träger- und des Beschichtungsfluids zur Bahn verwendet.
Fig. 7 ist eine schematische Darstellung eines anderen Ausführungsbeispiels der Erfindung, welches eine Walzenrakelvorrichtung in Kombination mit einem Düsenapplikator für das Beschichtungsfluid verwendet.
Fig. 8 ist eine schematische Darstellung eines anderen Ausführungsbeispiels der Erfindung zum Aufbringen aneinanderliegender Streifen.
Fig. 9 ist eine Seitenansicht eines in der Beschichtungsvorrichtung der Fig. 8 verwendeten Einsatzelements.
Fig. 10 ist eine Seitenansicht eines in der Beschichtungsvorrichtung von Fig. 8 verwendeten Einsatzelements.
Fig. 11 ist eine Querschnittsdarstellung einer mit Streifen beschichteten Bahn.

Detaillierte Beschreibung

In der vorliegenden Erfindung wird ein fließender, als zusammengesetzte Schicht vorliegender Fluidstrom eines Träger- und eines Beschichtungsfluids erzeugt und auf der Oberfläche eines Substrats, beispielsweise einer Bahn, aufgebracht. Das Aufbringen erfolgt während des Durchgangs der Bahn durch die Beschichtungsstation, derart, daß die zusammengesetzte Fluidschicht zuerst die Bahnoberfläche berührt, um eine zusammengesetzte Schicht zu bilden, wobei das Trägerfluid sich an der Luftgrenzfläche der Bahn und das Beschichtungsfluid sich zwischen der Bahn und dem Trägerfluid befindet. Das Trägerfluid wird entfernt, um eine ultradünne Beschichtungsfluidschicht zu belassen.
Das Substrat kann jedes Substrat sein, beispielsweise eine durchgehende Bahn, einzelne Bahnstücke, oder starre Teile, oder eine Anordnung von Stücken oder Teilen, die durch die Beschichtungsstation transportiert wird. Das Beschichtungsfluid kann mit einer durchschnittlichen Dicke aufgebracht werden, die ultradünn ist und von 0,005 bis 5 Mikrometer reicht. Darüber hinaus können Fluids auf die Substrate mit einer Dicke aufgebracht werden, die größer als der Bereich ultradünner Dicken ist, nämlich einschließlich 100 Mikrometer oder mehr.
Fig. 1 zeigt eine Beschichtungsstation mit einer Vorrichtung zum Beschichten mit Geschwindigkeiten von 1 bis 2000 m/Min. Eine Beschichtungsdüse 10, die hier als eine Dia-Vorhangbeschichtungsvorrichtung 10 dargestellt ist, weist einen inneren Hohlraum 12 auf Der innere Hohlraum 12 ist durch eine Präzisions-Dosierpumpe 16 mit einem Tank 14 überein Filter 18 und eine Blasenfalle 20 verbunden. Die Düse 10 hat ebenfalls einen inneren Hohlraum 22, der durch eine Präzisions-Dosierpumpe 26 über einen Aufnahmebehälter 27, ein Filter 28 und einen Durchflußmesser 29 mit einem Tank 24 verbunden ist. Nahe der Düse 10 ist eine Beschichtungsstation angeordnet. Eine endlose Bahn 32 läuft durch die Beschichtungsstation und an der Düse 10 vorbei, die in Querrichtung zur bahn angebracht ist.
Das Beschichtungsfluid 34 wird mit einer genau geregelten Rate von der Präzisions- Dosierpumpe 16 über das Filter 18 und die Blasenfalle 20 aus dem Tank 14 in den Innenhohlraum 12 der Beschichtungsdüse 10 gepumpt. Das Trägerfluid 36 wird mit einer geregelten Rate von der Präzisions-Dosierpumpe 26 über den Aufnahmebehälter 27, das Filter 28 und den Durchflußmesser 29 aus dem Tank 24 in den inneren Hohlraum der Beschichtungsdüse 10 gepumpt. Dem Unterdrucktank 24 wird von einer (nicht dargestellten) Quelle über ein Stromventil 23 und einen Durchflußmesser 25 kontinuierlich Trägerfluid zugeführt. Der Tank 24 ist mit einer nicht dargestellten Unterdruckquelle verbunden. Bei ultradünnen Beschichtungen ist die Strömungsrate des Trägerfluids erheblich höher als diejenige des Beschichtungsfluids.
Die inneren Hohlräume 12 und 22 verteilen das Beschichtungsfluid 34 und das Trägerfluid 36 über die Breite der Düse 10 und an die Düsenvorderseiten 38, 40 über die Verteilungsschlitze 42, 44. Die zusammengesetzte Schicht wird durch kontinuierliches dosiertes Ausgeben der jeweiligen Fluids durch die jeweiligen Öffnungen der Schlitze gebildet. Das Beschichtungsfluid 34 fließt am Ende des Schlitzes 44 auf die Oberseite des Trägerfluids 36 und fließt anschließend auf dem Trägerfluid in flächig aneinanderliegendem Kontakt an der schrägen Düsenfläche 40 herunter zur Düsenlippe 46. Von der Lippe 46 fällt der Film der zusammengesetzten Schicht in einem Vorhang 48 unter Schwerkrafteinwirkung auf die Bahn 32. Die bahn 32 wird durch die Beschichtungsstation und an der Düse 10 vorbei bewegt, so daß beim Kontakt zwischen dem aus mehreren Schichten bestehenden Vorhang 48 und der Bahn 32, das Beschichtungsfluid der Bahnoberfläche zugewandt ist und zwischen der Bahn und dem Trägerfluid liegt. Das Beschichtungsfluid 34 berührt die Bahn: Das Trägerfluid 36 berührt die Bahn nicht. An der Kontaktstelle wird eine zusammengesetzte Schicht aus Beschichtungsfluid und trägerfluid auf die Bahn aufgebracht.
Die zusammengesetzte Schicht fließt mit einer Rate, die ausreichend hoch ist, eine fließende durchgehende Fluidbrücke der zusammengesetzten Schicht von der Düsenlippe 46 zur Bahnoberfläche über die Beschichtungsbreite zu bilden. Die Rate des Be schichtungsfluids allein muß nicht zur Bildung einer durchgehenden fließenden Fluidbrücke ausreichend sein. Ungeachtet der Tatsache, ob das Beschichtungsfluid durchgehend ist, muß das Trägerfluid durchgehend sein. Die Fluidbrücke hat zwei erkennbare Fluid-Gas-Grenzflächen: die Beschichtungsfluid-Luft-Grenzfläche und die Trägerfluid-Luft-Grenzfläche. Es können von Luft verschiedene Gase verwendet werden, so lange sie den Beschichtungsvorgang nicht beeinträchtigen.
Das Trägerfluid ist eine unterscheidbare Zusammensetzung, die von dem Beschichtungsfluid verschieden ist. Das Trägerfluid dient der Bildung einer Brücke zwischen der Düse und der Bahn, auf welcher das Beschichtungsfluid bewegt werden und zur Bahn verbracht werden kann, und dem Erleichtern der Bildung einer dünnen Schicht Beschichtungsfluid bevor das Beschichtungsfluid die Bahn berührt. Es kann Bestandteile enthalten, die in das Beschichtungsfluid diffundieren, oder feste Stoffe aufweisen, die durch eine beliebige Verfahrensweise nach dem Entfernen des Trägerfluids von der Bahn auf dem Beschichtungsfluid verbleiben. Das Trägerfluid kann Leitungswasser oder ein anderes Fluid sein. Die Eigenschaften des Beschichtungsfluids und des Trägerfluids bewirken, daß das auf das Trägerfluid fließende Beschichtungsfluid einen durchgehenden Oberflächenfilm bildet, bevor es die Bahn erreicht. Nachdem das Trägerfluid das Beschichtungsfluid zur Bahn transportiert hat und die zusammengesetzte Schicht auf der Bahn aufgebracht ist, wird das Trägerfluid entfernt. Es muß nicht das gesamte Trägerfluid entfernt werden, solange der Rest die erwünschten Eigenschaften der beschichteten Bahn nicht beeinträchtigt.
Um eine gute Gleichmäßigkeit der Beschichtung auf der Bahn zu erreichen, werden die Fließrate des Trägerfluids, die Vorhanghöhe "h" und der Auftreffwinkel des Vorhangs "a" in bezug zur Bahn entsprechend der Veränderung der Bahngeschwindigkeit gewählt und eingestellt. Die Vorhanghöhe "h" ist die Entfernung zwischen der Düsenlippe 46 und der Bahn 32 entlang dem Weg des Trägerfluidvorhangs 48. Dieser Weg muß nicht vertikal verlaufen. Unter dem Einfluß von Oberflächenspannungskräften, elektrostatischen Kräften, Viskositätstraktionskräften oder magnetischen Kräften kann der Weg gekrümmt oder unter einem nahezu horizontalen Winkel verlaufen, insbesondere wenn der Abstand zwischen der Düse und der Bahn klein ist. Bei sehr geringen Geschwindigkeiten ist es oftmals erforderlich, eine geringe Vorhanghöhe (weniger als 1 cm), einen Auftreffwinkel nahe Null, und eine Mindestträgerfluidfließrate zu wählen, um einen durchgehenden störungsfreien Vorhang 48 zwischen der Lippe 46 und der Bahn 32 aufrechtzuerhalten. Der Vorhang 48 muß die Bahn berühren, so daß das Beschichtungsfluid die Bahngeschwindigkeit annimmt und von der Bahn aufgenommen und weiter bewegt wird. Übermäßig große Trägerfluidfließraten, Auftreffwinkel oder Auftreffgeschwindigkeiten können zur Instabilität der Fluidbrücke beim berühren der Bahn führen. Dies kann zu einer Unterbrechung der Beschichtung oder zu einer Aufnahme oder einem Emulgieren des Beschichtungsfluid in dem Trägerfluid führen.
Das Entfernen des gesamten oder eines Teils des Trägerfluids von der Bahn 32 ohne ein nachteiliges Entfernen des Beschichtungsfluids ist möglich, wenn wenigstens eine der folgenden Bedingungen bezüglich der physikalischen und chemischen Eigenschaften erfüllt wird: (a) das Trägerfluid ist wesentlich flüchtiger als das Beschichtungsfluid und kann unter Zurücklassen des Beschichtungsfluids verdampft werden; (b) das Trägerfluid hat eine wesentlich geringere Viskosität als das Beschichtungsfluid; (c) das Trägerfluid netzt die mit dem Beschichtungsfluid beschichtete Bahn nicht; (d) vorzugsweise reagiert das Beschichtungsfluid mit dem Substrat oder wird von diesem absorbiert; (e) entweder das Beschichtungs- oder das Trägerfluid wird an der Beschichtungsstation geliert oder verfestigt; und (f) das Trägerfluid kann durch Berührung mit einem absorbierenden Medium absorbiert und entfernt werden. Wenn das Trägerfluid (g) nicht mit dem Beschichtungsfluid mischbar ist, ist das Entfernen des Trägerfluids oftmals einfacher.
Es ist eine Anzahl alternativer mechanischer Verfahren zum Entfernen wenigstens eines Teils des Trägerfluids möglich. Werden die Bedingungen (b), (c) oder (d) erfüllt, kann bei geringen Bahngeschwindigkeiten der größte Teil des Trägerfluids unter Schwerkrafteinwirkung in einen Behälter 50 abgezogen werden, während das Beschich tungsfluid auf der Bahn bleibt und mit dieser abtransportiert wird. Schwerkraftabführung ist bei geringen Geschwindigkeiten besonders wirksam, wenn die Bedingungen (b), (c) und (g) erfüllt sind. Bei höheren Geschwindigkeiten kann eine Gas-Rakeldüse, beispielsweise sie in Fig. 1 dargestellte Luft-Rakeldüse 54, die Schwerkraftableitung unterstützen. Aus der Düse 54 tritt ein Gasstrahl 52 aus, der Druck und Scherkräfte erzeugt, um das Trägerfluid von der Bahn zu drängen. Bei hohen Geschwindigkeiten kann das Trägerfluid auch durch Zentrifugalkräfte abgeschleudert werden, wenn die Bahn schnell um eine Walze mit geringem Durchmesser läuft.
Überraschenderweise können, wenn das Beschichtungsfluid auf der Bahn weniger als 10 Mikrometer dick ist und die Bedingung (b) erfüllt ist, (nicht dargestellte) mechanische Rakel den größten Teil des Trägerfluids entfernen, wobei der größte Teil des Beschichtungsfluids; meistens sämtliches Beschichtungsfluid, auf der Bahn verbleibt.
Bei einem Ausführungsbeispiel wird das Beschichtungsfluid als eine Schicht aufgebracht, die wenigstes 100 Mal dünner ist als das Trägerfluid; die Viskosität der Beschichtungsschicht ist zehnmal höher als diejenige der Trägerschicht; das Beschichtungsfluid hat einen Dampfdruck, der weniger als die Hälfte des Dampfdrucks der Trägerschicht beträgt; die Beschichtungsschicht hat Grenzschichteigenschaften, die ein Entnetzen von der Bahn während des Durchgangs durch die Beschichtungsstation verhindern; das Trägerfluid hat Grenzschichteigenschaften, die ein Entnetzen von der mit Beschichtungsfluid benetzten Bahn ermöglichen; und die Grenzschichtspannung zwischen dem Trägerfluid und dem Beschichtungsfluid ist größer als 1 dyn/cm.
Ein weiteres unerwartetes Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß, wenn das Träger- und das Beschichtungsfluid nicht mischbar sind und die Viskosität des Beschichtungsfluids höher ist als diejenige des Trägerfluids, eine Verwirbelung des Trägerfluidstroms möglich ist. Bisher wurde stets gelehrt; daß für ein gleichzeitiges unvermischtes Aufbringen mehrerer Fluidschichten auf eine Bahn erforderlich ist, die beiden Schichten in laminarer Strömung in ihren jeweiligen Schlitzen 42 und 44 und an den Düsenseite 40 hinunter zu halten. Die Strömung entlang einer Schräge ist eine Knudsenströmung, wenn die Reynolds-Zahl, Re, größer 1000 ist, und sie ist laminar, wenn die Zahl kleiner als 1000 ist. Bei einer abwärts gerichteten Strömung eines Newtonschen, nicht-scherendes Verdünnungsfluid ist die Reynolds-Zahl Re = 4 G/m, wobei G die Massenströmungsrate pro Breiteneinheit der Schräge und m die Viskosität des Fluids angibt. Beim Fließen in einem Schlitz sollte die Reynolds.-Zahl unter 1400 gehalten werden, um die Strömung laminar zu halten. Bei den Schlitzen 42, 44 wird die Reynolds-Zahl aus der Gleichung Re = G/m berechnet. Ein weiteres unerwartetes Merkmal besteht darin, daß dünne Beschichtungen aus mischbaren Beschichtungs- und Trägerfluiden erhalten werden können. In diesem Fall erfolgt das mechanische Entfernen wenigstens eines Teils des Trägerfluids durch Ableitung oder durch Abblasen mittels der Gas-Rakeldüse 54.
Das Beschichtungsfluid 34 wird mit einer geregelten Massenströmungsrate von der Dosierpumpe 16 an die Düse 10 ausgegeben. Die mittlere Dicke der nassen Beschichtung auf der Bahn 32 ist ungefähr gleich dem Volumen des pro Zeiteinheit ausgegebenen Beschichtungsfluids geteilt durch die Oberfläche der Bahn, auf der es verteilt wird. Beim Beschichten einer endlosen Bahn ist diese Fläche gleich der beschichteten Breite der Bahn multipliziert mit der Bahngeschwindigkeit. Dies ermöglicht ein einfaches Anpassen der Aufbringrate der verwendeten Beschichtung. Diese kann proportional durch Verändern der Beschichtungsfluidpumprate oder umgekehrt proportional durch Veränderung der Bahngeschwindigkeit verändert werden. Wenn die Bahngeschwindigkeit mit der Zeit variiert, kann die aufgebrachte Beschichtung durch Variieren der Beschichtungsfluidströmungsrate proportional zur Bahngeschwindigkeit konstant gehalten werden.
Fig. 2 zeigt eine alternative Beschichtungsdüse zur Verwendung bei variierenden Geschwindigkeiten, die vorzugsweise über 200 m/Min. liegen. Die Düse 60 ist eine ist eine Mehrlagen-Strahlbeschichtungsvorrichtung. Die Düse 60 gibt einen frei fließenden Fluidstrahl 62 aus dem Düsenschlitz 64 aus; welcher Trägerfluid 36 vom Hohlraum 66 empfängt. Das Beschichtungsfluid 34 kommt aus einem Hohlraum 68 und einem Schlitz 70 und gleitet entlang der schrägen Düsenfläche 72, bis es auf den aus dem Schlitz 64 kommenden Trägerfluidstrahl 36 gelangt. Der aus zwei Schichten zusammengesetzte Strahls 62 wird am Ausgang des Schlitzes 64 gebildet.
Eine Strahlbeschichtungsvorrichtung erzeugt einen frei fließenden Fluidstrahl 62 der aus dem Düsenschlitz 64 mit einer ausreichend hohen Geschwindigkeit austritt, um den Strahl 62 ohne Hilfe der Schwerkraft zu bilden. Im Gegensatz dazu verwenden Vorhangbeschichtungsvorrichtungen Schwerkraft, um das Lösen des Vorhangs 48 von der Beschichtungsdüsenlippe 46 zu ermöglichen. Bei einer Strahlbeschichtungsvorrichtung kann die Fluidträgerbrücke oder der Strahl 62 horizontal oder vertikal aufwärts gerichtet gebildet werden. Strahlbeschichtungsvorrichtungen werden in der Beschichtungsindustrie zum Aufbringen von lediglich einzelnen Schichten und häufiger zum Aufbringen einer Beschichtungsflut auf eine Bahn verwendet, bevor eine Dosierung durch einen Walzenspalt oder ein Rakel in einer Rakelbeschichtungsvorrichtung erfolgt, wie in der Broschüre #23-CM "Black Clawson Converting Machinery and Systems" der Black Clawson Company, New York, auf Seite 4 beschrieben. Strahlbeschichtungsvorrichtungen wurden bisher nicht zum gleichzeitigen. Aufbringen mehrerer Fluidschichten für die Erzeugung mehrerer Fluidschichten auf einer Bahn verwendet.
Strahlbeschichtungsvorrichtungen, die in der mitanhängigen US-Patentanmeldung 08/382 963 mit dem Titel "Multiple Layer Coating Method" beschrieben sind, unterscheiden sich von Schlitz- oder Extrusionsbeschichtungsvorrichtungen in den folgenden Punkten. Zuerst ist bei Strahlbeschichtungsvorrichtungen der Zwischenraum zwischen den Beschichtungsvorrichtungslippen und der Bahn üblicherweise größer als das Zehnfache der Dicke der auf der Bahn aufgebrachten Fluidschicht. Der zweite Unterschied zeigt sich in einem Vergleich der Düse 60 von Fig. 2 mit der Düse 80 von Fig. 3. Fig. 3 zeigt, wie Fluid aus einer Schlitzdüse fließt, wenn diese nicht näh an der bahn angeordnet ist. Die Schlitzdüse 80 hat eine interne Geometrie und eine Lippengeometrie, die zum Schlitz- oder Extrusionsbeschichten verwendet werden kann. Sie ist üblicherweise derart positioniert, daß der Düsenschlitz 82 horizontal ist. Auf diese Weise fließt das aus dem Düsenschlitz 82 austretende Beschichtungsfluid 86 vertikal von der Düsenlippe 84, wie für den Fall gezeigt, daß die Bahn weit von der Düse beabstandet ist. Manchmal läuft das Fluid die Seite 85 herab, bevor es sich vom Düsenkörper löst. Bei einer Strahlbeschichtungsvorrichtung wird das Fluid als Strahl aus den Düsenlippen mit einer Geschwindigkeit aus, die zur Bildung einer Fluidbahn mit einer oberen und einer unteren freien Oberfläche unmittelbar beim Austritt aus dem Düsenschlitz ausreicht. Ein unterscheidendes Merkmal des Strahlbeschichtungsverfahrens ist, daß damit Fluid auf eine Bahn aus einer relativ zur Dicke der Fluidstrahlbahn mäßigen Entfernung von den Düsenlippen aufgebracht werden kann. Es ist wichtig, daß die Strömung stark genug ist, um sich von den Düsenlippen ohne Hilfe anderer Kräfte (Schwerkraft, magnetische und elektrostatische Kräfte) zu lösen und eine freie Bahn zu bilden, die sich über eine meßbare Entfernung horizontal von den Lippen wegbewegt.
Zum Aufbringen ultradünner Beschichtungen mit einer Strahlbeschichtungsvorrichtung, wird ein Beschichtungsfluid dosiert an die Düse 60 ausgegeben und fließt aus dem Schlitz 70 die Düsenfläche 72 hinunter und auf das Trägerfluid 36, das als Strahl aus dem Schlitz 64 kommt, um so einen freien Strahl 62 aus einer zusammengesetzten Schicht zu bilden. Der Strahl bildet eine Fluidbrücke zwischen der Düse und der Bahn. Der Einfallswinkel des Strahls 62 mit der Bahn 32, die Trägerfluidströmungsrate und die Bahngeschwindigkeit sind derart eingestellt, daß das Beschichtungsfluid zuerst die Bahn 32 berührt und mit der Bahn weitertransportiert wird, ohne eine nachteilige Menge an Luft zwischen dem Beschichtungsfluid und der Bahn mitzuführen und ohne das Beschichtungsfluid mit dem Trägerfluid zu vermischen.
Wird eine ultradünne Beschichtung mit einem Beschichtungsfluid durchgeführt, das sich spontan und schnell auf der freien Fläche eines Trägerfluids ausbreitet, kann die Vorrichtung nach Fig. 4 verwendet werden. Bei dieser Vorrichtung wird eine flache Ausbreitung des fließenden Trägerfluids erzeugt, indem Trägerfluid 36 in den Düsenhohlraum 92 einer Düse 90, durch den Düsenschlitz 94 und auf die Düsenfläche 96 gepumpt wird. Die Düsenfläche 96 und die Lippe 98 sind derart ausgebildet, daß sie das Fließen des Trägerfluids 36 unter Schwerkrafteinwirkung zur Lippe 98 bewirken, von der es als überbrückender Vorhang 48 auf die Bahn 32 fällt. Das Beschichtungsfluid 34 wird durch eine Düse 100 tropfenweise oder als durchgehender Strom auf die Oberfläche des Trägerfluids 36 aufgebracht. Die Strömungsrate des Trägerfluids und die Zeit der Bewegung zur Lippe, an der das Trägerfluid die Brücke zur sich bewegenden Bahnoberfläche bildet, muß ausreichen, um die gewünschte Abdeckung zu erreichen.
Es können zahlreiche unterschiedliche Vorrichtungen zur Bildung der zusammengesetzten Schicht verwendet werden. Es kann eine Gleitbeschichtungsvorrichtung, eine Vorhangbeschichtungsvorrichtung, eine Strahlbeschichtungsvorrichtung oder eine Walzenbeschichtungsvorrichtung verwendet werden. Ferner kann die zusammengesetzte Schicht auf eine Transferfläche aufgebracht werden, beispielsweise eine Walze oder einen Gurt, bevor sie in Kontakt mit der Bahn kommt, wie in Fig. 5 gezeigt. Das Trägerfluid 36 wird von der Transferwalze 74 entfernt und das Beschichtungsfluid wird von der Transferwalze auf die Bahn 32 übertragen. Dies geschieht, indem die Bahn 32 auf der Walze 76 abgestützt wird, wobei die Walze mit der transferwalze 74 einen Walzenspalt bildet. Ein teil der Beschichtung kann nach dem Übertragen auf die Bahn an dem Spalt zwischen den Walzen 76, 74 auf der Oberfläche der Walze 74 verbleiben.
Eine andre Variante dieses Beschichtungsverfahrens ist in Fig. 6 dargestellt. Die zusammengesetzte Schicht wird auf der Düse 10 gebildet und ein Flüssigkeitsvorhang 48 wird von der Düse bis zu einer Transferwalze 110 gebildet. Ein Präzisionsspalt 112 wird zwischen der Transferwalze 110 und einer Bahntransportwalze 114 aufrechterhalten, welche in entgegengesetzten Richtungen drehen. Der Spalt 112 ist derart eingestellt, daß sich in ihm ein zweiter Flüssigkeitsvorhang bildet, während die gesamte zusammengesetzte Schicht auf der Transferwalze 110 durch den Spalt 112 hindurch laufen kann. Die Bahn 32 wird auf der Oberfläche der Walze 114 ebenfalls durch den Spalt 112 getragen und der Flüssigkeitsvorhang berührt sie derart, daß das Beschichtungsfluid 34 zwischen der Bahnoberfläche und dem Trägerfluid 36 angeordnet ist. Beim Austritt der zusammengesetzten Schicht aus dem Spalt 112, kann ein Teil des Trägerfluids auf der Oberfläche der Transferwalze 110 verbleiben. Es wird von der Transferwalzenoberfläche durch ein Abstreichrakel 116 entfernt und in den Behälter 50 abgeleitet. Der verbleibende Teil des Trägerfluids bleibt auf der Oberfläche der mit Beschichtungsfluid benetzten Bahn und wird durch die Luft-Rakeldüse 54 entfernt, wobei es durch Schwerkraft in den Behälter 50 abgeleitet wird.
Eine andere Version der Vorrichtung von Fig. 6 ist in der Fig. 7 dargestellt. Die dosierte Schicht aus Trägerfluid 36 wird an einer Präzisionsöffnung 120 zwischen der Lippe 122 einer Düse 124 und der Oberfläche einer Transferwalze 126 gebildet. Die Transferwalze 126 dreht sich durch das Trägerfluid 36, das in einer Wanne 128 enthalten ist, wobei Überschuß zum Spalt 120 verbracht wird. Das Beschichtungsfluid 34 wird in den Düsenhohlraum 12 gepumpt und tritt aus dem Schlitz 42 durch eine Öffnung auf die Düsenfläche 38 aus. Es fließt die Lippe 122 hinunter und auf das Trägerfluid 36, während es aus dem Spalt 120 austritt, um eine fließende zusammengesetzten Schicht 130 auf der Transferwalze 126 zu bilden. Ein Präzisionsspalt 132 wird zwischen der Transferwalze 126 und der Bahntransportwalze 134 aufrechterhalten, wobei die Walzen in entgegengesetzten Richtungen drehen. Der Spalt 132 ist derart eingestellt, daß sich in ihm ein Flüssigkeitsvorhang bildet, während die gesamte zusammengesetzte Schicht 130 auf der Transferwalze 126 durch den Spalt 132 laufen kann. Die Bahn 32 wird auf der Oberfläche der Bahntransportwalze 134 ebenfalls durch den Spalt 132 geführt, und der Flüssigkeitsvorhang berührt die Bahn, so daß das Beschichtungsfluid 34 zwischen der Bahnoberfläche und dem Trägerfluid 36 angeordnet ist. Beim Austreten der zusammengesetzten Schicht 130 aus dem Spalt 132 kann ein teil des Trägerfluids auf der Oberfläche der Transferwalze 126 verbleiben und in die Wanne 128 zurückfließen. Das verbleibende Trägerfluid bleibt auf der mit Beschichtungsfluid benetzten Bahnoberfläche und wird durch die Luft-Rakeldüse 54 entfernt und durch Schwerkraftwirkung in den Behälter 50 abgeleitet.
Das Beschichtungsfluid sollte eine Kombination aus Grenzschichteigenschaften und Viskosität aufweisen, die ein Entnetzen von der bahnoberfläche nach dem Verteilen über die Oberfläche während des Transports durch die Beschichtungsstation verhindert. Beispiele für mit der Erfindung aufbringbare Beschichtungsfluids sind Monomere, Oligomere, Lösungen aus aufgelösten Feststoffen, Feststoff Fluid-Dispersionen, Fluidmischungen und Emulsionen. Diese Fluide sind zur Erzeugung einer großen Vielzahl funktioneller Beschichtungen auf Bahnen einsetzbar, beispielsweise für Lösebeschichtungen, gering haftende Beschichtungen, Vorbereitungsschichten, auf elektromagnetische Strahlung, elektrische oder magnetische Felder reagierende Kleberbeschichtungen, Schutzschichten, optisch aktive Schichten, und chemisch aktive Schichten. Mittels der Erfindung hergestellte Beschichtungen können bei der Herstellung von Haftklebebändern, photographisches Filmen, Magnetaufzeichnungsbändern, Gastrennmembranen, reflektierenden Bahnen und Zeichen, medizinischen Verbänden, beschichteten Abrasiven, Druckplatten und Filmen eingesetzt werden. Die Erfindung unterscheidet sich von Oberflächenausbreitungsverfahren dadurch, daß Oberflächenausbreitungsverfahren ein nicht mischbares Beschichtungsfluid oder ein Fluid erfordern, das einige nicht lösbare Bestandteile enthält, um sich spontan und schnell über einen nahezu unbewegten Wasserspiegel auszubreiten und so einen ultradünnen Beschichtungsfilm zu erzeugen. Der Erfinder hat festgestellt, daß die Beschichtungsfluide, sowohl mischbare als aus nicht mischbare, auf die Oberfläche eines sich bewegenden Trägerfluids als ultradünne oder dünne Filmschicht fließen können. Dies erweitert die Bandbreite der Fluidbeschichtungen, die ultradünn aufgetragen werden können. Ferner bildet bei der vorliegenden Erfindung die gesamte zusammengesetzte Schicht eine fließende Flüssigkeitsschicht und wird auf die Bahnoberfläche übertragen; danach wird das Trägerfluid entfernt.
Die Erfindung ermöglicht sehr hohe Beschichtungsgeschwindigkeiten über 500 Meter pro Minute. Bekannte Ausbreitungsverfahren sind auf weniger als 50 Meter pro Minute, d. h. eine Größenordnung weniger, beschränkt. Bei Ausbreitungsverfahren wird das Beschichtungsfluid direkt von der Oberfläche eines mit Wasser gefüllten Flüssigkeitstanks auf die Bahn aufgebracht. Dieses Wasser stellt ein relative stilles festes Volumen dar. Eine Verunreinigung des Wassers ist bei dem Ausbreitungsverfahren stets eine Gefahr. Bei der vorliegenden Erfindung hilft der durchgehende Strom des Trägerfluids, dieses Problem zu vermeiden. Bei Ausbreitungsverfahren muß ferner ein fester oder nahezu fester Film auf der Wasseroberfläche gebildet werden, um das Aufnehmen der Beschichtung durch ein Substrat zu ermöglichen.
Die vorliegende Erfindung unterscheidet sich von bekannten Gleit- und Vorhangverfahren wie im Folgenden dargelegt. Das Beschichtungsfluid und das Trägerfluid fließen zusammen, um eine stabile fließende zusammengesetzte Schicht mit einer freien Fluid-Luft-Grenzfläche zu bilden. Diese Schicht kann gleichzeitig auf ein sich bewegendes Objekt aufgebracht werden, indem eine Fluidbrücke zu dem Objekt gebildet wird, die aus einer Vielzahl verschiedener Schichten besteht, selbst wenn die Fluids nicht mischbar sind. Auf dem Gebiet der Photographie und der Graphik werden Verfahren zum Beschichten mit gleichzeitigem Aufbringen mehrerer Schichten verwendet, jedoch keine Trägerschichten, die an der Beschichtungsstation entfernt werden. Darüber hinaus lehrt die einschlägige Literatur, daß die Fluidlösungsmittel in den Zusammensetzungen dieser Schichten mischbar sein sollten. Es handelt sich üblicherweise um dasselbe Lösungsmittel, nämlich üblicherweise Wasser.
Die Literatur lehrt, daß die Grenzflächenspannung zwischen den geschichteten Fluiden sehr niedrig sein soll, vorzugsweise null, und daß die Oberflächenspannung benachbarter Schichten nur geringfügig verschieden davon sein soll. Bei der vorliegenden Erfindung ist die Grenzflächenspannung zwischen dem Träger und der Beschichtung vorzugsweise so groß wie möglich, und die Oberflächenspannungen sind vorzugsweise sehr verschieden, um das Entfernen des Trägers zu erleichtern.
Wird ein Gleit- oder Vorhangbeschichten mit mehreren Schichten verwendet, lehrt die Literatur, daß sämtliche Schichten in laminarer stromlinienförmig ausgerichteter Weise fließen, um die Schichtstruktur beizubehalten und eine Vermischung der Schichten zu vermeiden. Bei der vorliegenden Erfindung können die Fluids ungemischt bleiben, selbst wenn das Trägerfluid verwirbelt wird.
Wenn Mehrschicht-Gleit-, -Vorhang- oder -Schlitz-Beschichtungsverfahren verwendet werden, lehrt die Literatur; daß das Verhältnis der Dicke zwischen von oben nach unten benachbarten Schichten nicht größer als 100 zu 1 sein soll und daß keine einzelne Schicht dünner als 0,1 Mikrometer sein soll. Die vorliegende Erfindung verwendet Verhältnisse von bis zu 100000 zu 1 und Dicken einzelner Schichten von bis zu 0,005 Mikrometer. Bekannte Gleit-, Vorhang- und Schlitz-Beschichtungsverfahren können keine aus einer oder mehreren Schichten bestehende Beschichtung aufbringen, die eine Gesamt-Naßdicke von 5 Mikrometer oder weniger hat. Die Vorrichtung kann Einzelschichtbeschichtungen von 0.005 bis 100 Mikrometer bilden.
Fig. 8 zeigt eine Beschichtungsstation mit einer Vorrichtung zum Aufbringen dünner Streifen. Eine Beschichtungsdüse 210, ähnlich derjenigen in Fig. 1, weist einen inneren Hohlraum 212 auf. Der innere Hohlraum 212 ist durch eine Präzisions-Dosierpumpe 216 mit einem Tank 214 über ein Filter 218 und eine Blasenfalle 220 verbunden. Die Düse 210 hat einen zweiten inneren Hohlraum 222. Der innere Hohlraum 222 ist mit einem Tank 224 durch eine Präzisions-Dosierpumpe 226 und über ein Filter 228 und eine Blasenfalle 230 verbunden. Die Düse 210 weist ferner einen dritten inneren Hohlraum 232 auf. Der innere Hohlraum 232 ist durch eine Präzisions-Dosierpumpe 236 über einen Aufnahmebehälter 227, ein Filter 228 und einen Durchflußmesser 229 mit einem dichtverschlossenen Unterdrucktank 234 verbunden. Eine Beschichtungsstation weist die Düse 210 und eine Walze 320 auf. Eine endlose Bahn 242 durchläuft die Beschichtungsstation und bewegt sich an der Düse 210 vorbei, die in Querrichtung zur Bahn angebracht ist.
Ein erstes Beschichtungsfluid 244 wird durch die Präzisions-Dosierpumpe 216 mit einer genau geregelten Rate vom Tank 214 durch das Filter 218 und die Blasenfalle 220 über einen Zuführkanal 330 in den inneren Hohlraum 212 der Beschichtungsdüse 210 gepumpt. Ein zweites Beschichtungsfluid 248 wird mit einer genau geregelten Rate von der Präzisions-Dosierpumpe 226 aus dem Tank 224 durch das Filter 228 und die Blasenfalle 230 über den Zuführkanal 332 in den inneren Hohlraum 222 der Beschichtungsdüse 210 gepumpt. Das Trägerfluid 252 wird von der Präzisions-Dosierpumpe 236 mit einer geregelten Rate aus dem Tank 234 durch den Aufnahmebehälter 227, das Filter 228 und den Durchflußmesser 229 über einen Kanal 334 in den inneren Hohlraum 232 der Beschichtungsdüse 210 gepumpt. Dem Unterdrucktank 234 wird aus einer (nicht dargestellten) Quelle kontinuierlich Trägerfluid über ein Stromregelventil 223 und den Durchflußmesser 225 zugeführt. Der Tank 234 ist mit einer Unterdruckquelle verbunden, die nicht dargestellt ist. Bei ultradünnen Beschichtungen ist die Fließrate des Trägerfluids erheblich höher als die des Beschichtungsfluids.
Die inneren Hohlräume 212, 222, 232 verteilen den Strom der Beschichtungsfluids 244, 248 und des Trägerfluids 242 über die Breite der Düse 210 und auf die Düsenflächen 256, 258 durch jeweilige Verteilungsschlitze 260, 262, 264. Der Schlitz 260 ist zwischen den Düsenplatten 266 und 268 gebildet. Der Schlitz 262 ist zwischen den Düsenplatten 268 und 270 und der Schlitz 264 ist zwischen den Düsenplatten 270 und 272 gebildet.
Die Öffnung des Schlitzes 260 ist durch ein Einsatzelement 274 bestimmt, wie in Fig. 9 gezeigt. Die Breite des Einsatzelements 274 ist gleich der Breite der Düse 210. Seine Dicke bestimmt die Öffnungsweite des Schlitzes 260 und liegt normalerweise zwischen 0,0127 cm und 0,127 cm. Es ist derart ausgebildet, daß seine Außenabmessungen den Abmessungen der Fläche 276 der Düsenplatte 268 entsprechen. In dem Einsatzelement 274 sind Nuten 278, 280 ausgebildet, um einen Schlitz zu bilden, wenn das Einsatzelement 274 zwischen den Düsenplatten 266, 268 aufgenommen ist. Der Schlitz 260 erstreckt sich nicht durchgehend über die Breite der Düse, sondern ist durch die nicht mit Nuten versehenen Bereiche 282, 284, 286 des Einsatzelements unerbrochen. Auf diese Weise wird das erste Beschichtungsfluid 244 auf die Fläche 288 der Düsenplatte 270 ausgegeben und fließt als mit den durch die Nuten 278, 280 in dem Einsatzelement 274 gebildeten Öffnungen des Schlitzes 260 ausgerichtete Streifen an der Fläche 288 hinunter.
Die Öffnung des Schlitzes 262 ist durch ein Einsatzelement 290 bestimmt, das ebenfalls in Fig. 10 dargestellt ist. Die Breite des Einsatzelements 290 ist gleich der Breite der Düse 210. Seine Dicke bestimmt die Öffnungsweite des Schlitzes 262 und liegt normalerweise zwischen 0,0127 cm und 0,127 cm. Es ist derart ausgebildet, daß seine Außenabmessungen den Abmessungen der Fläche 292 der Düsenplatte 268 entsprechen. In dem Einsatzelement ist eine Nut 294 ausgebildet, um den Schlitz 262 zu bilden, wenn das Einsatzelement zwischen den Düsenplatten 268, 270 aufgenommen ist. Der Schlitz 262 erstreckt sich nicht durchgehend über die Breite der Düse, sondern ist durch die nicht mit Nuten versehenen Bereiche 296, 298 des Einsatzelements unerbrochen. Auf diese Weise wird das zweite Beschichtungsfluid 248 auf die Fläche 288 der Düsenplatte 270 ausgegeben und fließt als mit den durch die Nut 294 in dem Einsatzelement 290 gebildete Öffnung des Schlitzes 262 ausgerichteter Streifen an der Fläche 288 hinunter.
Alternativ können die Einsatzelemente 274, 290 durch unmittelbar in einer Seite der Düsenplatte ausgebildete Nuten ersetzt werden. Es können verschiedene Anzahlen und Kombinationen von Einsatzelementen und Nuten zur Bildung verschiedener Streifenmuster verwendet werden.
Die Düsenplatte 268 ist keilförmig ausgebildet, so daß die Schlitze 260, 262 an der Keilspitze 300 zusammenlaufen. Die Einsatzelemente 274, 290 sind so ausgebildet, daß sie einen Streifen des zweiten Beschichtungsfluids 248 erzeugen, der auf beiden Seiten der Düsenfläche 288 an den Streifen des ersten Beschichtungsfluids 244 anliegt. Um benachbarte Streifen miteinander zu verbinden, sind die Seiten 302, 304 der Nut 294 in dem Einsatzelement 290 mit den Nutenseiten 306, 308 des Einsatzelements 274 ausgerichtet. Die Seiten 302, 306 sind zueinander ausgerichtet und die Seiten 304 und 308 sind zueinander ausgerichtet. Diese physische Verschmelzung der Schlitze an ihren Auslässen und die Ausrichtung ihrer Ränder erzeugt eine einzelne Schicht von Streifen der Beschichtungsfluids 244 und 248, die sich an ihren Rändern verbinden und als eine fließende Schicht aneinanderliegender Streifen an der Fläche 288 herabfließen. Die Öffnung des Trägerfluidschlitzes 264 ist durch ein Einsatzelement 310 bestimmt. Die Breite des Einsatzelements 310 ist gleich der Breite der Düse 210. Seine Dicke bestimmt die Öffnungsweite des Schlitzes 264 und liegt normalerweise zwischen 0,0127 cm und 0,127 cm. Das Trägerfluid 252 fließt zur Düsenfläche 258 am Auslaß des Schlitzes 264. An dieser Stelle fließt die Schicht 314 aneinanderliegender und fließender Flüssigkeitsstreifen auf die Oberfläche des Trägerfluids 252, um eine fließende, aus mehreren Schichten bestehende Verbundanordnung aus den Beschichtungsfluids 242, 248 und dem Trägerfluid 252 zu bilden.
Die Beschichtungsfluids 24, 248 fließen auf die Oberseite des Trägerfluids 252 am Auslaß des Schlitzes 264 und fließen anschließend auf dem Trägerfluid 252 liegend an der schrägen Düsenfläche 258 zur Düsenlippe 316 hinunter. Von der Lippe 316 fällt der Film der zusammengesetzten Schicht unter Schwerkrafteinwirkung auf die Bahn 242. Die Bahn 242 wird durch die Beschichtungsstation und an der Düse 210 vorbei bewegt, so daß das Beschichtungsfluid beim Kontakt des aus mehreren Schichten bestehenden Films mit der Bahn 242 der Oberseite der Bahn zugewandt und zwischen der Bahn und dem Trägerfluid angeordnet ist. Die Beschichtungsfluids 244, 248 berühren die Bahn. Das Trägerfluid 252 berührt die bahn nicht. Am Berührungspunkt wird eine zusammengesetzte Schicht aus Beschichtungsfluid und Trägerfluid auf die Bahn aufgebracht. Die Fließrate der Beschichtungsfluids 244, 248 ist derart gering, daß sie ultradünne Schichten bilden, wenn sie am Ausgang des Schlitzes 264 auf das Trägerfluid 252 fließen. Im allgemeinen reicht ihre Dicke von 50 bis 20000 Ängström. Nach dem Aufbringen der zusammengesetzten Schicht auf der Bahn 242 läuft diese um eine Walze 320 und das Trägerfluid 252 wird entfernt. Wenn es sich bei dem Trägerfluid 252 um Wasser handelt, das eine geringe Viskosität und eine hohe Oberflächenspannung hat, und die Beschichtungsfluids organische Substanzen mit mäßiger bis hoher Viskosität und geringer Oberflächenspannung sind, kann das Entfernen durch einfaches Ableiten bei niedrigen Bahngeschwindigkeiten erfolgen.
Fig. 11 zeigt einen Querschnitt durch die beschichtete Bahn 242 nach dem Entfernen des Trägerfluids 252. Das zweite Beschichtungsfluid 248 ist als Streifen 322 über die Länge des Substrats aufgebracht. Das erste Beschichtungsfluid 244 ist als die Streifen 324, 326 aufgebracht, die zu beiden Seiten an dem Streifen 322 anliegen. Die bahndicke beträgt üblicherweise das 10 bis 10000-fache der aufgebrachten Beschichtungsfluids.
Höchst überraschenderweise ist es nicht erforderlich, daß die Beschichtungsfluids die gleiche Viskosität, die gleiche Oberflächenspannung oder die gleiche Fließrate pro Breiteneinheit der Düse aufweisen. Ist dies nicht der Fall, ergibt sich eine gewisse seitliche, in Querrichtung der Bahn verlaufende Bewegung der Grenzlinie zwischen den aneinanderliegenden Streifen auf der Düsenfläche 288. Die Erfinder haben jedoch festgestellt, daß dies durch Einstellen der Position der Seiten 320, 304 und 306, 308 der Einsatzelemente ausgeglichen werden kann. Jede seitwärts gerichtete Bewegung der Grenzlinie auf der Fläche 288 führt zu Streifenbreiten auf der beschichteten Bahn, die nicht gleich den entsprechenden Schlitzbreiten der Düse sind. Sämtliche seitwärts gerichteten Bewegungen scheinen aufzutreten, bevor die Beschichtungsfluids auf das Trägerfluid fließen und bisher wurden keine Bewegungen auf dem Trägerfluid oder nach dem Beschichten des Substrat festgestellt. Dieses unerwartete Verhalten unterstützt das Aufbringen aneinanderliegender Streifen.
Bestehen die aneinanderliegenden Streifen aus Fluids mit unterschiedlichen physikalischen und chemischen Eigenschaften, kann eine gewisse Diffusion benachbarter Fluids ineinander auftreten. Aus diesem Grund kann es an der Grenzlinie zu einer gewissen Veränderung oder Vermischung der Eigenschaften kommen. Diese ist im allgemeinen auf 0,1 bis 5,0 mm in zur Grenzlinie senkrechter Richtung und in der Ebene der Substratoberfläche begrenzt.
Zahlreiche verschiedene Düsengeometrien und mechanische Systeme können zur Erzeugung einer Beschichtungsschicht aus nebeneinanderliegenden angrenzenden Streifen auf einem Trägerfluid verwendet werden. Die fließenden Beschichtungsfluidstreifen können gleichzeitig oder aufeinanderfolgend ausgebildet werden. Düsenschlitze, mit denen fließende Beschichtungsfluidstreifen gebildet werden, können im Düsenkörper, an einem gemeinsamen Auslaß oder gar nicht aneinander angrenzen. Einer oder mehr der fließenden Beschichtungsfluidstreifen können durch andere Mittel als durch Fließen durch einen Schlitz gebildet werden. Die Auslaßöffnungen, durch welche die Beschichtungsfluids zur Bildung eines fließenden Beschichturigsfluidstreifens fließen, müssen keine vierseitige Öffnungsform haben. Es können mehrere Öffnungen zur Bildung eines beliebigen fließenden Streifens verwendet werden. Es ist ferner möglich, die fließenden Beschichtungsfluidstreifen durch direktes tropfenweises Aufbringen auf die Oberfläche des Trägerfluids zu bilden.
Die Erfindung sei durch das folgende Beispiel weiter erläutert.
Unter Verwendung der in Fig. 8 dargestellten Gleit-Vorhangbeschichtungsvorrichtung wurde eine ultradünne Beschichtung aus drei nebeneinanderliegenden Streifen zweier verschiedener Zusammensetzungen von Silikon-Oligomeren, Silikon A und Silikon B, hergestellt. Das Trägerfluid war Leitungswasser der städtischen Wasserversorgung ohne zusätzliche Oberflächenveränderungsmittel. Das Wasser wurde unter Unterdruck entgast, um Luftblasen zu entfernen. Zur Bildung der Streifen wurden Einsatzelemente gemäß den Fig. 9 und 10 verwendet. Die Nut des Einsatzelements nach Fig. 10 war 5,08 cm breit, während die Nuten des Einsatzelements nach Fig. 9 8,73 cm breit waren. Beide Einsatzelemente waren 0,152 mm dick.
Silikon A war ein Oligomer, das von General Electric Corp. unter der Bezeichnung GE9300 mit 3% GE-Katalysator vertrieben wird. Die Viskosität betrug 292 Centipoise und die Oberflächenspannung lag bei 21 dynlcm. Silikon B war eine eigene Silikonzusammensetzung 16MESS mit 5% R52522-Katalysator. Die Viskosität betrug 1550 Centipoise und die Oberflächenspannung betrug 24 dyn/cm.
Silikon A wurde mit einer Rate von 0,229 cm³/min zu dem durch das Einsatzelement 290 in der Düse 210 gebildeten Schlitz geleitet. Silikon B wurde mit einer Rate von 0,796 cm³/min zu dem durch das Einsatzelement 274 in der Düse 210 gebildeten Schlitz geleitet. Wasser als Trägerfluid wurde der Düse mit 3000 cm³/min durch einen in Querrichtung der Bahn 25 cm breiten Düsenschlitz zugeführt. Der Beschichtungsschlitz für die Öffnung des Trägerfluidschlitzes (Wasser) betrug 0,76 mm. Eine 15,2 cm breite Bahn wurde an der Düse mit einer Geschwindigkeit von 25 cm/sek vorbeigeführt.
Es wurde eine durchgehende Beschichtung aus Silikon A mit 4,7 cm Breite auf der Bahnmitte in der Mitte ihrer Breite und kontinuierlich über die gesamte Bahnlänge verlaufend erzeugt. Auf jeder Seite des A-Streifens wurde eine durchgehende Silikon- B-Beschichtung aufgebracht, die sich vom mittigen A-Streifen zu beiden Seiten bis zum Rand der Bahn erstreckte. Bei Beschichtungsgeschwindigkeiten von 25 bzw. 50 cm/sek wurden Beschichtungsdicken des Silikon A von 3200 bzw. 1600 Å auf dem Substrat erreicht. Die Dicke des Silikon B betrug 3000 bzw. 1500 Å. Die Grenzschichtzone, an der die Zusammensetzungen ineinander diffundierten, wurde mit einer Breite von weniger als 0,2 mm festgestellt. Bei einer Beschichtungsgeschwindigkeit von 25 cm/sek wer diese Grenzlinie nicht gerade, sondern schwankte um ungefähr 0,5 mm zu beiden Seiten. Bei 50 cm/sek schwankte die Grenzlinie nicht, sondern lief zu beiden Seiten des Polymerstreifens A gerade auf die Bahn.
Beide Zusammensetzungen wurden nach dem Beschichten und dem Entfernen des Trägerfluids mit UV-Licht gehärtet. Dies erzeugte Beschichtungen aus festen Silikon polymeren auf der Bahn. Diese Zusammensetzungen bieten geringe Haftkraft, wenn ein Haftklebeband auf mit diesen beschichtete Flächen aufgebracht wird. Ferner ist der jeweilige Haftwert beider Zusammensetzungen sehr verschieden. Unter Nutzung dieser unterschiedlichen Eigenschaften, wurde die Aufteilung der Beschichtungen A und B auf der beschichteten und ausgehärteten Bahn untersucht. Der Mittelstreifen aus Polymer A wies gleichmäßige und deutlich geringere Lösewerte auf als die Streifen des Polymers B auf den Seiten des Streifens A. Das Löseverhalten der Streifen B war einheitlich und gleichmäßig. An keiner Stelle entlang der Grenzlinie zwischen den Streifen war eine Fehlen der Lösefähigkeit zu erkennen, wodurch ein vollständiges Aneinanderliegen der Streifen angezeigt wurde. Der Lösekraftwert veränderte sich an der Grenzlinie abrupt.
Es können zahlreiche Varianten der beschriebenen Systeme verwendet werden. Beispielsweise muß die fließende Trägerfluidschicht nicht aus dem Schlitz einer Düse fließend gebildet werden. Sie kann aus der Strömung über einen Überlauf oder einer offenen Wanne gebildet werden. Auch die zusammengesetzte Schicht muß nicht auf der Düse gebildet werden. Das Beschichtungsfluid kann auf dem Trägerfluid aufgebracht werden, nachdem es die Düsenlippe verlassen hat. Ferner können ein mehrschichtiges Trägerfluid und ein mehrschichtiges Beschichtungsfluid verwendet werden. Ein mehrschichtiges Trägerfluid kann eine reine obere Schicht und eine wiederverwendete untere Schicht aufweisen. Ferner müssen diese Systeme überhaupt keine Düse verwenden. Beispielsweise kann eine Fluidwanne verwendet werden, die zur Erzeugung eines Vorhangs in einem Überlaufwehr endet. Das Beschichtungsfluid wird auf der Oberfläche des Trägerfluids aufgebracht, bevor ein Vorhang gebildet wird.

Claims

1. Verfahren zum Beschichten eines Substrats (32) mit einer Schicht, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:

- Bewegen des Substrats (32) entlang einem Weg durch eine Beschichtungsstation;

- Bilden mehrerer separater fließender Streifen aus wenigstens einem ersten und einem zweiten Beschichtungsfluid (244, 248) mit unterschiedlichen Zusammensetzungen;

- Fließenlassen der Beschichtungsfluide in aneinander anliegenden Kontakt zur Bildung einer einzelnen fließenden Schicht aneinanderliegender Streifen ohne funktionelle Vermischung benachbarter Streifen;

- Bilden einer zusammengesetzten Schicht (48), welche die mehreren Beschichtungsfluids (244, 248) aufweist,

gekennzeichnet durch

- das Bilden wenigstens eines Trägerfluids (252) mit einer von den Zusammensetzungen des ersten und des zweiten Beschichtungsfluids verschiedenen Zusammensetzung;

- das Fließenlassen der zusammengesetzten Schicht (48) mit einer Geschwindigkeit, die zur Bildung einer aus der zusammengesetzten Schicht gebildeten, durchgehenden, fließenden Fluidbrücke mit dem Substrat über die Beschichtungsbreite ausreicht, wobei der Trägerfluidteil (252) der zusammengesetzten Schicht durchgehend ist;

- das Kontaktieren des Substrats (32) mit der fließenden zusammengesetzten Schicht (48), um die Beschichtungsschicht zwischen dem Substrat und dem Trägerfluid vorzusehen; und

- das Entfernen des Trägerfluids (252) unter Belassung des auf dem Substrat aufgebrachten Beschichtungsfluids als Beschichtungsschicht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Schritt des Fließenlassens das Fließenlassen der zusammengesetzten Schicht (48) mit einer Geschwindigkeit umfaßt, die zur Bildung einer aus der zusammengesetzten Schicht gebildeten, durchgehenden, fließenden Fluidbrücke mit dem Substrat über die Beschichtungsbreite ausreicht, ohne zur Bildung einer nur aus dem Beschichtungsfluid bestehenden, durchgehenden, fließenden Fluidbrücke auszureichen.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, bei dem der Schritt des Entfernens ds Trägerfluids (252) wenigstens einen der Schritte des mechanischen Rakelns, des Ableitens durch Schwerkraft, des Entfernens durch Zentrifugieren, Blasen, Absorption durch in Berührung bringen mit einem absorbierenden festen Material, Abziehen, Absaugen und Abziehen durch Magnetanziehungskraft umfaßt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2 und 3, bei dem die auf dem Substrat aufgebrachte Beschichtung eine Dicke von weniger als 50 Mikrons hat.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2, 3 und 4, bei dem der Schritt des Bewegens das Bewegen des Substrats (32) durch die Beschichtungsstation mit Geschwindigkeiten zwischen 1 und 2000 m/Minute umfaßt.

6. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Schritt des Bildens einer zusammengesetzten Schicht das kontinuierliche Ausgeben der jeweiligen Fluide durch jeweilige Öffnungen umfaßt, und bei dem der Schritt des Bildens mehrerer separater fließender Streifen von Beschichtungsfluiden das Fließenlassen der Streifen durch jeweilige Düsenhohlräume (212, 222), die komplementäre Verteilerschlitzbreiten aufweisen, welche die entsprechenden Streifen erzeugen, aufweisen.

7. Verfahren nach Anspruch 1, ferner mit den folgenden Schritten:

- Aufbringen der zusammengesetzten Schicht (48) auf eine Transferfläche (110) vor dem Schritt des Kontaktierens mit dem Substrat;

- Entfernen des Trägerfluids (252) von der Transferfläche; und

- Übertragen eines Teils des Beschichtungsfluids (244, 248) von der Transferfläche auf das Substrat (32) nach dem Schritt des Aufbringens auf die Transferfläche und dem Schritt des Entfernens des Trägerfluids.

8. Verfahren nach Anspruch 1, ferner mit den Schritt des Auswählens eines Trägerfluids (252), das das mit der Beschichtung bedeckte Substrat nicht netzt.

9. Verfahren nach Anspruch 1, ferner mit dem Schritt des Auswählens eines Trägerfluids (252), das nicht mit der Beschichtung mischbar ist, das eine geringere Viskosität als die Beschichtung hat, und das eine größere Oberflächenspannung als die Beschichtung hat.

10. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Schritt des Entfernens des Trägerfluids (252) das Entfernen von wenigstens 10 Prozent des Trägerfluids umfaßt, wobei die Schicht der auf das Substrat aufgebrachten aneinanderliegenden Beschichtungsbahnen belassen bleibt.

11. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Schritt des Entfernens des Trägerfluids (252) das Entfernen des Trägerfluids ohne Trocknen des Trägerfluids umfaßt.

12. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Schritt des Entfernens des Trägerfluids (252) das Entfernen des Trägerfluids nach dem Verfestigen oder Gelieren des Trägerfluids und nach dem Gelieren, Verfestigen oder chemischen Reagieren des Beschichtungsfluids umfaßt.

13. Verfahren nach Anspruch 1, ferner mit dem Schritt des Aufbringens der mehreren fließenden Streifen von Beschichtungsfluiden auf das Substrat (32) mit einer Naßdicke zwischen 25 und 10000 Angstrom.

14. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Schritt des Bildens einer zusammengesetzten Schicht (48) das Verwenden eines Trägerfluids umfaßt, das mit den Beschichtungsfluids, mit denen es eine Grenzfläche bildet, nicht mischbar ist, und bei dem das Trägerfluid Netzeigenschaften hat, die bewirken, daß es nicht als durchgehender Film, der die Oberfläche des mit dem ersten und dem zweiten Beschichtungsfluid beschichteten Substrats bedeckt, verbleibt.

15. Vorrichtung zum Beschichten eines Substrats (32) mit einer ultradünnen Schicht, mit:

- einer Einrichtung zum Zusammenführen wenigstens eines ersten und eines zweiten separaten Beschichtungsfluids (244, 248) mit unterschiedlichen Zusammensetzungen, welche nebeneinander und aneinander anliegen; und die eine einzelne fließende Schicht nebeneinander liegender Streifen bilden können, ohne daß eine funktionale Vermischung benachbarter Streifen auftritt;

gekennzeichnet durch

- eine Einrichtung zum Aufbringen der mehreren Beschichtungsfluids (244, 248) auf ein Trägerfluid (252) mit einer von denjenigen des ersten und des zweiten Beschichtungsfluids verschiedenen Zusammensetzung, um mehrere, miteinander in Flächen kontakt stehende fließende Fluidschichten zur Bildung einer zusammengesetzten Schicht (48) zu erzeugen;

- eine Einrichtung zum Bewegen des Substrats (32) mit einem Abstand zu der Einrichtung zum Zusammenführen, um es der zusammengesetzten Schicht (48) zu ermöglichen, über eine gewünschte Beschichtungsbreite eine durchgehende, fließende Fluidbrücke mit dem Substrat zu bilden, und um die Beschichtungsschicht auf das Substrat aufzubringen; und

- eine Einrichtung zum Entfernen von Trägerfluid (252) unter Belassung der als Beschichtungsschicht auf das Substrat aufgebrachten Beschichtungsfluide.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, bei der die Einrichtung zum Zusammenführen eine Düse (210) mit einer Fläche (258), einem eine Verbindung zwischen dem Hohlraum (232) und der Fläche herstellenden Schlitz, und einer Lippe (316) aufweist, wobei das Trägerfluid (252) aus dem Schlitz auf die Fläche austritt und entlang der Fläche zur Lippe fließt, wobei die Aufbringeinrichtung die Beschichtungsfluids (244, 248) auf das Trägerfluid (252) aufbringt, während das Trägerfluid an der Fläche entlang fließt, und wobei die zusammengesetzte Schicht entlang der Düsenfläche zur Düsenlippe transportiert wird.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, bei der die Düse (210) ferner mehrere Hohlräume (212, 222) und Verteilungsschlitze (260, 262) zum Aufnehmen jeweiliger Beschichtungsfluide und ein Einsatzelement (274) mit einer Dicke aufweist, das in wenigstens einem ersten Beschichtungsfluiddüsenverteilungsschlitz angeordnet ist, wobei das Einsatzelement wenigstens eine Nut (278) und wenigstens einen nicht mit einer Nut versehenen Bereich (284) aufweist, wobei die Nut einen Schlitz bildet, wenn das · Einsatzelement in dem ersten Beschichtungsfluiddüsenverteilungsschlitz angeordnet ist, und wobei der Schlitz nicht über die Breite der Düse durchgehend verläuft und durch den nicht mit einer Nut versehenen Bereich unterbrochen ist, wobei das durch den ersten Beschichtungsfluiddüsenverteilungsschlitz fließende Beschichtungsfluid aus der Düse ausgegeben wird und als Streife fließt.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, bei der ein Einsatzelement (290) in einem zweiten Beschichtungsfluidverteilungsdüsenschlitz angeordnet ist, und bei der jedes Einsatzelement wenigstens eine Nut (294) und wenigstens einen nicht mit einer Nut versehenen Bereich (296) aufweist, wobei die Nut einen Schlitz bildet, wenn das Einsatzelement in dem zweiten Beschichtungsfluiddüsenverteilungsschlitz angeordnet ist, und wobei der Schlitz nicht über die Breite der Düse durchgehend verläuft und durch den nicht mit einer Nut versehenen Bereich unterbrochen ist, wobei das durch den zweiten Beschichtungsfluiddüsenverteilungsschlitz fließende Beschichtungsfluid aus der Düse ausgegeben wird und als Streife fließt, und wobei die Nut in dem Einsatzelement in · dem ersten Beschichtungsfluiddüsenverteilungsschlitz in Fließrichtung dem nicht mit einer Nut versehenen Bereich des Einsatzelements im zweiten Beschichtungsfluiddüsenverteilungsschlitz entspricht, um eine einzelne Schicht sich berührender nebeneinander liegender Streifen des ersten und des zweiten Beschichtungsfluids zu bilden.

19. Vorrichtung nach Anspruch 17, bei der die Düse (210) aus mehreren Düsenplatten (266, 268, 270, 272) besteht, wobei zwei benachbarte Platten einen Verteilungsschlitz bilden, und wobei die zwischen zwei benachbarten Beschichtungsfluiddüsenverteilungsschlitzen angeordnete und diese definierende Düsenplatte keilförmig ausgebildet ist, um das Zusammenlaufen der Schlitze an der Keilspitze zu bewirken.