EP1429924B1 - Beschichtungsvorrichtung - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a coating device, in particular for the coating of a substrate with catalyst material.
- the coating composition in particular a catalyst material
- a scraper through a fine mesh screen onto the component or the membrane.
- screen mesh made of metal, textile or plastic threads.
- the advantage of screen printing lies in the high layer thickness that can be applied. Screen printing differs between flat screen printing and rotary screen printing.
- the printing form is formed by a frame covered with a fabric.
- the component is placed under the frame, printed and transported on.
- a stainless steel mesh is often used, which is formed into a hollow cylinder.
- the coating material In a cylindrical rotary screen, the coating material is typically fed centrally through a supply via a lateral bore or central supply channel. Due to the rotation of the screen during operation, the coating material accumulates in front of the scraper. In order to exclude a patchy coating through the sieve pores on the substrate, an excess of coating material must always be present in front of the scraper. Typically, the coating material rolls up the stripper and falls back onto the screen before the stripper. This means that a part of the coating material must always be used as a precautionary excess portion during the process, which is not available for the actual coating. This proportion is the less favorable the thinner the layer to be applied and / or the smaller the area to be coated per substrate or component and method step.
- the object of the invention is to provide a coating device in which even the smallest amounts of coating material can be applied effectively and thus costs can be saved.
- the coating device has a rotary screen, a central feed bore for feeding coating material into the interior of the rotary screen, and a scraper. Furthermore, the coating apparatus comprises an insert within the rotary screen, which reduces the free volume within the rotary screen by at least 50%.
- the void volume is even reduced by more than 80%.
- a likewise cylindrical insert which is arranged centrally within the rotary screen is suitable is.
- the supply of the coating material via a supply bore, or a central supply channel, which is followed by another channel.
- the coating material is brought directly to the sieve.
- the further channel is mounted such that it feeds the coating material to the screen in the vicinity of the scraper. In this way, the coating material reaches the screen during operation of the coating device directly in front of the stripper.
- the void volume, which is occupied by the precautionary introduced coating material advantageously reduced only to the other channel and the area directly in front of the scraper.
- this is equipped with an additional jacket of the rotary screen.
- the coating material used regularly contains solvents which make processing of the coating material possible. During operation of the coating occurs evaporation of the solvent, which initially complicates further processing and then prevented.
- the casing of the rotary screen according to the invention reduces the free volume outside the coating apparatus in such a way that the evaporation of the solvent is reduced and thus the processing time of the coating material, compared to the prior art, can be significantly extended.
- FIG. 1 shows a rotary screen drum, as can be found in the prior art, in cross section.
- the outer rotating screen (2) is passed over the film to be coated, layer (1), etc.
- the revolving counter-roller (5) prevents the film from bending during the coating.
- the material for coating is introduced through a central opening (3), or a channel in the rotary screen drum. A certain excess of material accumulates during the coating inside the screen in front of the doctor blade (4), ensuring a consistent and complete coating. The disadvantage of this excess must also at Small coating surfaces take place.
- the screen drum comprises a cylindrical insert (7) mounted inside the screen drum, centered.
- the supply (3a) of the coating material via a central channel (3) through the insert to the periphery of the screen.
- the channel can be designed both as a tubular channel and as a gap over the entire width of the screen drum.
- only a small volume remains between the insert (7), the sieve (2) and the doctor blade (4), so that even a slight excess of coating material lead to a complete and uniform coating.
- the supply of the coating material can therefore be very metered and minimized overall for a coating process.
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Description
- Die Erfindung betrifft eine Beschichtungsvorrichtung, insbesondere für die Beschichtung eines Substrates mit Katalysatormaterial.
- Für die Beschichtung von Bauteilen oder Membranen mit Katalysatormaterial sind zahlreiche Verfahren und Vorrichtungen aus der Literatur bekannt. Dazu zählen das Sprühverfahren, das Rakelverfahren, oder auch der Siebdruck.
- Beim letztgenannten wird die Beschichtungsmasse, insbesondere ein Katalysatormaterial, mit Hilfe eines Abstreifers durch ein feinmaschiges Sieb auf das Bauteil, bzw. die Membran gedrückt. Als Druckform dienen Siebgewebe aus Metall-, Textil- oder Kunststoffäden. Der Vorteil beim Siebdruck liegt in der hohen Schichtstärke, die aufgebracht werden kann. Man unterscheidet bei Siebdruck zwischen dem Flachsiebdruck und dem Rotationssiebdruck.
- Beim Flachsiebdruck wird die Druckform durch einen mit einem Gewebe bespannten Rahmen gebildet. Das Bauteil wird unter den Rahmen gebracht, bedruckt und weiter transportiert.
- Beim Rotationssiebdruck wird häufig ein Edelstahlgewebe eingesetzt, welches zu einem Hohlzylinder geformt wird.
- Im Innenraum des Zylinders sind Zuführungen für die Beschichtungsmasse und die Rakel (Abstreifer) angeordnet. Aufgrund des rotativen Aufbaus ist ein kontinuierlicher Druckprozeß möglich.
- In einem zylindrischen Rotationssieb wird das Beschichtungsmaterial typischerweise durch eine Zuführung über eine seitliche Bohrung oder einen zentralen Zuführungskanal zentral zugeführt. Durch die Rotation des Siebes während des Betriebs sammelt sich das Beschichtungsmaterial vor dem Abstreifer. Um eine lückenhafte Beschichtung durch die Siebporen auf das Substrat ausschließen zu können, muß immer ein Überschuß an Beschichtungsmaterial vor dem Abstreifer vorhanden sein. Typischerweise rollt sich das Beschichtungsmaterial an dem Abstreifer hoch und fällt vor dem Abstreifer wieder auf das Sieb zurück. Das bedeutet, dass ein Teil des Beschichtungsmaterials immer als ein vorsorglich überschüssiger Anteil während des Verfahrens eingesetzt werden muß, der nicht zur eigentlichen Beschichtung zur Verfügung steht. Dieser Anteil ist um so ungünstiger, je dünner die aufzutragende Schicht und/oder je kleiner die zu beschichtende Fläche pro Substrat oder Bauteil und Verfahrensschritt ist.
- Dies bedeutet insgesamt, dass die Menge an Beschichtungsmaterial in dem Rotationssieb regelmäßig größer ist, als die aufzutragende Menge. Als Folge wird dadurch mehr Beschichtungsmaterial eingesetzt, als für die eigentliche Beschichtung notwendig wäre. Dies führt insbesondere bei teuren Beschichtungsmaterialien zu einem nachteilig hohen Kostenaufwand des Verfahrens.
- Aufgabe der Erfindung ist es, eine Beschichtungsvorrichtung zu schaffen, bei der selbst kleinste Mengen an Beschichtungsmaterial effektiv aufgetragen werden und damit Kosten eingespart werden können.
- Die Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Hauptanspruchs. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind den darauf rückbezogenen Unteransprüchen zu entnehmen.
- Die erfindungsgemäße Beschichtungsvorrichtung weist ein Rotationssieb, eine zentrale Zuführungsbohrung zur Zuführung von Beschichtungsmaterial ins Innere des Rotationssiebes, sowie einen Abstreifer auf. Weiterhin umfaßt die Beschichtungsvorrichtung einen Einsatz innerhalb des Rotationssiebes, welcher das freie Volumen innerhalb des Rotationssiebes um wenigstens 50 % verringert. Vorteilhaft wird das Leervolumen sogar um mehr als 80 % verringert. Durch die Reduktion des Leervolumens innerhalb des Rotationssiebes wird dasjenige Volumen an Beschichtungsmaterial verringert, welches die vollständige Beschichtung vor dem Abstreifer sicherstellt (vorsorglich, überflüssiges Volumen). Dieser Effekt ist um so größer, je geringer das verbleibende Leervolumen ausfällt. Insbesondere ist das Leervolumen vor dem Abstreifer (bezogen auf den Betrieb des Rotationssiebes) zu verringern.
- Dazu eignet sich einerseits ein ebenfalls zylindrischer Einsatz, der zentral innerhalb des Rotationssiebes angeordnet ist. Die Zuführung des Beschichtungsmaterials erfolgt über eine Zuführungsbohrung, bzw. einen zentralen Zuführungskanal, an die sich ein weiterer Kanal anschließt. Durch diesen weiteren Kanal wird das Beschichtungsmaterial direkt an das Sieb herangeführt. Vorteilhaft ist der weitere Kanal derart angebracht, dass er das Beschichtungsmaterial dem Sieb in der Nähe des Abstreifers zuführt. Auf diese Weise gelangt das Beschichtungsmaterial während des Betriebs der Beschichtungsvorrichtung direkt vor dem Abstreifer an das Sieb. Damit reduziert sich das Leervolumen, welches von dem vorsorglich eingebrachten Beschichtungsmaterial eingenommen wird, vorteilhaft nur noch auf den weiteren Kanal und den Bereich direkt vor dem Abstreifer.
- In einer vorteilhaften Ausführungsform der Beschichtungsvorrichtung ist diese mit einer zusätzlichen Ummantelung des Rotationssiebes ausgestattet. Das eingesetzte Beschichtungsmaterial enthält regelmäßig Lösungsmittel, die eine Verarbeitung des Beschichtungsmaterials erst ermöglichen. Während des Betriebes der Beschichtung tritt eine Verdunstung des Lösungsmittels ein, die eine weitere Verarbeitung zunächst erschwert und dann verhindert.
- Die erfindungsgemäße Ummantelung des Rotationssiebes verringert das freie Volumen außerhalb der Beschichtungsvorrichtung derart, daß die Verdunstung des Lösungsmittels verringert und damit die Verarbeitungszeit des Beschichtungsmaterials, im Vergleich zum Stand der Technik, deutlich verlängert werden kann.
- Nachfolgend wird der Gegenstand der Erfindung anhand von Figuren näher erläutert, ohne daß der Gegenstand der Erfindung dadurch beschränkt wird. Es zeigen
- Figur 1:
- Querschnitt durch eine Rotationssiebtrommel gemäß dem Stand der Technik
- Figur 2:
- Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Ausführungsform
- Die
Figur 1 zeigt eine Rotationssiebtrommel, wie sie im Stand der Technik zu finden ist, im Querschnitt. Das äußere rotierende Sieb (2) wird über die zu beschichtende Folie, Schicht (1) etc. geführt. Die mitlaufende Gegenwalze (5) verhindert das Durchbiegen der Folie während der Beschichtung. Das Material zur Beschichtung wird durch eine zentrale Öffnung (3), bzw. einen Kanal in die Rotationssiebtrommel eingeführt. Ein gewisser Überschuß an Material sammelt sich während der Beschichtung im Inneren des Siebes vor dem Rakel (4), und gewährleistet, eine gleichbleibende und vollständige Beschichtung. Nachteilig muß dieser Überschuß auch bei kleinen Beschichtungsflächen erfolgen. - In der
Figur 2 ist eine Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Zusätzlich zu den Komponenten, die schon aus dem Stand der Technik bekannt sind, umfaßt die Siebtrommel einen zylindrischen Einsatz (7), der im Inneren der Siebtrommel, zentriert angebracht ist. Die Zuführung (3a) des Beschichtungsmaterials erfolgt über einen zentralen Kanal (3) durch den Einsatz hindurch bis zur Peripherie des Siebes. Der Kanal kann dabei sowohl als rohrförmiger Kanal als auch als Spalt über die gesamte Breite der Siebtrommel ausgestaltet sein. Vorteilhaft verbleibt nur ein geringes Volumen zwischen dem Einsatz (7), dem Sieb (2) und dem Rakel (4), so dass schon ein geringer Überschuss an Beschichtungsmaterial zu einer vollständigen und gleichmäßigen Beschichtung führen. Die Zuführung des Beschichtungsmaterials kann daher sehr dosiert erfolgen und für einen Beschichtungsvorgang insgesamt minimiert werden.
1 | zu beschichtendes Substrat, bzw. Membran oder Bauteil |
2 | Rotationssieb |
3 | Hauptzuführungskanal, bzw. -bohrung 3a weiterer schmaler Zuführungskanal |
4 | Rakel (Abstreifer) |
5 | Walze |
6 | Ummantelung |
7 | Einsatz |
Claims (5)
- Beschichtungsvorrichtung umfassend ein Rotationssieb (2), eine zentrale Zuführungsbohrung (3) zur Zuführung von Beschichtungsmaterial ins Innere des Rotationssiebes, sowie einen Abstreifer (4),
gekennzeichnet durch
einen radialsymmetrischen Einsatz (7) innerhalb des Rotationssiebes, welcher das freie Volumen innerhalb des Rotationssiebes (2) um wenigstens 50 % verringert. - Beschichtungsvorrichtung nach vorhergehendem Anspruch 1 mit einem Einsatz (7), der das Leervolumen um mehr als 80 % verringert.
- Beschichtungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 2 mit einem Einsatz (7), der rotationssymmetrisch um die Zuführungsbohrung (3) bzw. einen zentralen Zuführungskanal (3) angeordnet ist, und wenigstens einen weiteren, im wesentlichen radialen Kanal (3a) aufweist, der von der Zuführungsbohrung (3) zum Sieb (2) führt.
- Beschichtungsvorrichtung nach vorhergehendem Anspruch 3, wobei der weitere Kanal (3a) in einen Bereich der Peripherie des Siebes(2)mündet, der dem Abstreifer(4)im Betrieb vorgelagert ist.
- Beschichtungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4 mit einer zusätzlichen Ummantelung (6) des Rotationssiebes (2).
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