EP1817115A1 - Seitenführung für die vorhangbeschichtung - Google Patents

Seitenführung für die vorhangbeschichtung

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EP1817115A1
EP1817115A1 EP05811277A EP05811277A EP1817115A1 EP 1817115 A1 EP1817115 A1 EP 1817115A1 EP 05811277 A EP05811277 A EP 05811277A EP 05811277 A EP05811277 A EP 05811277A EP 1817115 A1 EP1817115 A1 EP 1817115A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
side guide
curtain
coating
guide device
liquid
Prior art date
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Granted
Application number
EP05811277A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1817115B1 (de
Inventor
Frank Reinhard
Harald Horbach
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BASF SE
Original Assignee
BASF SE
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Filing date
Publication date
Application filed by BASF SE filed Critical BASF SE
Publication of EP1817115A1 publication Critical patent/EP1817115A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1817115B1 publication Critical patent/EP1817115B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C—APPARATUS FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C5/00—Apparatus in which liquid or other fluent material is projected, poured or allowed to flow on to the surface of the work
    • B05C5/005—Curtain coaters
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03C—PHOTOSENSITIVE MATERIALS FOR PHOTOGRAPHIC PURPOSES; PHOTOGRAPHIC PROCESSES, e.g. CINE, X-RAY, COLOUR, STEREO-PHOTOGRAPHIC PROCESSES; AUXILIARY PROCESSES IN PHOTOGRAPHY
    • G03C1/00—Photosensitive materials
    • G03C1/74—Applying photosensitive compositions to the base; Drying processes therefor

Definitions

  • the present invention relates to an apparatus and a method for curtain coating (English Curtain Coating) for applying thin films on moving substrates.
  • the invention relates to a device for guiding the side of coating curtains and a method for using this device.
  • Such devices are used for example in the coating of paper, adhesive tapes or even in the coating of photographic films.
  • a corresponding coating liquid for example a solvent or else a dispersion or solution
  • a corresponding coating head By means of a correspondingly shaped casting gap or a corresponding pouring lip, the coating liquid is formed into a free-falling curtain, which impinges on a substrate moving transversely to the direction of fall of the curtain.
  • Typical speeds for the movement of the substrate are for example in the paper coating in the range of a few 100 m / min.
  • a curtain holder is known in which the edges of the curtain are stabilized by means of threads or wires. Through a construction of different pulleys moves at each edge of the curtain, a corresponding thread or wire in the direction of the curtain to which the curtain adheres.
  • the device described in GB 2 021 001 A is technically very complicated.
  • the stability of the described curtain holder suffers from the fact that the speed of the thread or wire is not optimally adapted to the falling speed of the curtain at every point, as a result of which instabilities can occur.
  • Another way of stabilizing the edges of the curtains is to provide rigid curtain holders which are wetted with an auxiliary liquid.
  • the auxiliary liquid can partially move with the freely falling curtain and thus compensates for the difference in speed between the rigid curtain holder and the free-falling curtain.
  • Such systems are described for example in EP 0 737 521 A2.
  • the supply of an auxiliary liquid to the surface of a curtain holder is effected by a porous plate whose thickness may have a gradient, so that the auxiliary liquid moves in the optimum case at the same speed in the direction of fall as the edges of the curtain.
  • a disadvantage of the devices and methods described, however, is that, especially when using solutions and dispersions, the guide surfaces of the curtain hangers are easily contaminated or the porous materials are easily clogged by the coating liquids used. This requires complex cleaning steps and requires high maintenance times of the system. The operating time between required maintenance and cleaning operations decreases with the age of the curtain holder, since the porous materials can never be completely cleaned. Furthermore, as a result of local blockage of the porous surface, local overdosing of auxiliary liquid occurs. In addition, the porous materials used typically have a high surface area. surface roughness and thus a high flow resistance. Furthermore, the mitge ⁇ introduced auxiliary liquid films are often comparatively wide with several 10 mm compared to the typical thicknesses of 0.3 mm of the coating curtains.
  • auxiliary liquid at the lower end of the curtain holder is often not completely sucked off, which can lead to inhomogeneities in the film thickness (bead formation) of the coated substrates in the edge region.
  • EP 0 740 197 A1 describes a device in which a film of an auxiliary liquid is applied to the surface of a side guide by means of a horizontal dosing slot perpendicular to the curtain, which is aligned with the edge of the side guide
  • the liquid film may be limited in its width.
  • the device described in EP 0 740 197 A 1 has the disadvantage that, in particular shortly below the pouring lip for supplying the auxiliary liquid to the side guide device, turbulences occur in the auxiliary liquid film, which are caused in particular by the auxiliary liquid being perpendicular to the
  • Drop direction of the curtain is fed to the surface of the side guides to be finally deflected there by 90 °.
  • the curtain producer can be, for example, a commercially available nozzle of a commercial curtain coater, for example a simple nozzle or even a cascade nozzle for producing a liquid curtain consisting of several individual layers.
  • curtain producers with simple casting devices with one or more pouring lips are also conceivable. In this case, it is assumed that the fluid curtain produced falls essentially vertically in the vertical direction.
  • the side guide device has a side guide body with a guide surface.
  • This side guide body can in particular directly or indirectly via an intermediate piece (for example, a separating plate) connected to the curtain generator, spielmik be screwed.
  • the separating plate or intermediate piece forms part of the entire lateral guiding device.
  • the side guide body and the separating plate may for example be wholly or partly made of aluminum, stainless steel, treated steel (eg chromium-plated or nickel-plated steel, etc.) or plastic or consist of different materials.
  • a side guide groove is embedded in the guide surface of the side guide body. This side guide groove extends substantially vertically when the side guide device is used for stabilizing a freely falling coating curtain.
  • the lateral guide groove has at least two partial regions, a calming bridge and a guide route arranged below the calming section.
  • an auxiliary liquid inlet for introducing an auxiliary liquid is introduced into the side guide groove in the side guide body, wherein the auxiliary liquid inlet o is disposed above the calming section.
  • a liquid drain is furthermore provided in the side guide body. The stabilization of the coating curtain takes place in that auxiliary liquid flows in a vertical direction through the side guide groove, the auxiliary liquid being in contact with the liquid, freely falling coating curtain.
  • An essential feature of the present invention is that the auxiliary liquid in the flow region of the side guide groove no longer has any or only slight horizontal components.
  • the movement of the auxiliary liquid thus takes place virtually completely parallel to the movement of the coating curtain, which additionally reduces the likelihood of the coating curtain tearing off from the auxiliary liquid.
  • An essential component of the invention is therefore the aforementioned calming section, which serves to transfer the flow of the auxiliary liquid after it has been introduced into the flow region via the auxiliary liquid inlet from a turbulent flow into a laminar flow in the vertical direction.
  • the coating curtain is out of contact with the auxiliary liquid to prevent transfer of transverse components of the auxiliary liquid velocity which may still be within the settling section to the coating curtain, thus further increasing the likelihood of the coating curtain tearing off to verrin ⁇ like.
  • the auxiliary liquid inlet may have a bore running essentially perpendicular to the guide surface, via which auxiliary liquid is introduced into the lateral guide groove in the horizontal direction, in order then to be deflected there by 90 °.
  • all the velocity components or pulse components of the auxiliary liquid are then gradually degraded perpendicular to the guide surface, and the movement of the auxiliary liquid is converted into a laminar flow in the vertical direction.
  • the side guide device additionally has a separating device which completely or partially separates the auxiliary liquid in the settling section from the coating curtain or the coating liquid.
  • This separating device may for example be a separating plate, which covers the cornering groove in the area of the calming section and the side guide device of the Curtain generator separates.
  • the calming section should have a length of more than 3 mm, preferably a length of 5 to 7 mm.
  • a compulsory mixing section can additionally be provided in the lateral guide groove, in particular between the calming section and the guide track.
  • the forced mixing section should be arranged between the calming section and the guide track.
  • the auxiliary liquid is in contact with the coating liquid when passing through the forced-circulation section before the coating liquid has left the curtain generator.
  • the side guide device has a device for fastening the side guide device to the curtain generator, for example a simple device for screwing, in particular corresponding bores or threaded bores. It is then possible to use a commercially available curtain generator with a nozzle, wherein the side guide device is attached to the curtain applicator such that the auxiliary liquid is already in contact with the coating liquid before it has reached the nozzle tip of the curtain generator.
  • the side guide device can form a wall of the curtain generator.
  • the forced mixing between auxiliary liquid and coating liquid takes place over a length of 0.5 to 3 mm.
  • the compulsory mixing can be carried out in such a way that the side guide device is fastened to a wall of the curtain generator via a separating device, in particular a separating plate.
  • the separating plate separates the auxiliary liquid in the settling section from the coating liquid in the area of the settling section.
  • the separating plate can then have a mixing slot in the region of the forced mixing section, within which a forced mixing between the auxiliary liquid in the forced mixing section and the coating liquid in the curtain generator can take place.
  • the side guide device can be designed such that the at least one liquid drain has a suction gap, which opens onto the guide surface. In particular, this suction gap can be connected to a vacuum device for suction of the auxiliary liquid.
  • This suction gap optimally opens at an angle other than 90 ° to the guide surface.
  • angles in the range of 30 to 88 ° of the suction gap to the guide surface preferably even in a range of 40 to 75 ° and very particularly preferably in a range of 50 ° to 70 °, have proved to be particularly advantageous.
  • the suction gap optimally has a width between 0.5 and 3 mm, preferably in the range between 1 and 2 mm and very particularly preferably a width of 1.3 to 1.6 mm, in particular of 1.5 mm.
  • the lateral guide groove can in principle have any desired cross-section, that is to say in particular a rectangular, oval, round or V-shaped cross section.
  • the side guide groove should in particular have a width of 0.5 to 1.5 mm, preferably in the range of 1 mm. This ensures that the consumption of auxiliary liquid, which in particular can be water, is minimized.
  • the width of the side guide groove is just large enough to detect the thickness of the coating curtain, as well as minor variations (such as air movement) of the coating curtain.
  • the auxiliary liquid is usually contaminated with coating liquid after passing through the guide section, the auxiliary liquid frequently has to be introduced into a wastewater system or a simple waste system from the environment protection is not possible.
  • the proposed arrangement has the advantage over the arrangements described in the prior art that the need for auxiliary fluid is minimized.
  • the lateral guide groove should have at least one point a depth of 0.5 to 1.5 mm, preferably in the range of 1 mm. In the case of many auxiliary liquids, for example in the case of water, this depth ensures that an adaptation of the vertical speed of the auxiliary liquid in the side guide groove from 0 (directly on the wall of the groove) up to the free fall speed, which also corresponds to the speed of the Coating curtain largely corresponds, can take place.
  • the depth of the lateral guide groove can vary over the entire course of the lateral guide groove. Thus, it has proved to be advantageous if the depth of the side guide groove in the vertical flow region has a gradient region in which the depth of the side guide groove increases continuously downwards.
  • the surface of the side guide device is at least partially reduced, in particular in the flow region, by suitable mechanical measures to a roughness of not more than 100 ⁇ m, preferably even between 25 and 75 ⁇ m.
  • suitable measures include, for example, polishing processes or corresponding production processes which produce a low surface roughness, such as, for example, eroding. This ensures that the turbulence caused in the surface vortex and thus velocity components perpendicular to the direction of flow (ie in the horizontal direction) are minimized.
  • the coating curtain is advantageous to introduce the coating curtain as far as possible to the substrate to be coated.
  • continuous substrates for example paper webs or plastic webs. These are typically fed to the coating curtain via roller or shaft systems.
  • the surface to be coated below the curtain generator is curved.
  • the side guide device has a lower edge or surface, which extends completely or partially angled relative to the horizontal and / or at least partially has a concave course.
  • a concave course is to be understood, for example, as a round milled-in area, the radius of this milled-in area ideally being adapted to the radius of curvature of the substrate to be coated at the point of impact of the coating projection.
  • a curtain coater is proposed, in which a 10% substitutionsvor ⁇ direction is integrated according to one of the embodiments described above. Furthermore, a method for coating substrates by means of a curtain coating process is proposed in which at least one coating curtain is stabilized by at least one lateral guiding device according to the invention.
  • Figure 1 is a front view of an embodiment of a side guide body of a side guide device
  • Figure 2 is a side view of the Sofarungs stressess the side guide device of Figure 1;
  • FIG. 2B shows a section of an alternative embodiment to FIG. 2 with a side guide groove with continuously increasing depth d;
  • Figure 3 shows the detail A of the front view of Figure 1;
  • Figure 4 shows the detail B of the side view of Figure 2
  • FIG. 5 is a plan view of an exemplary embodiment of a separating plate of a side guiding device
  • FIG. 6 shows an assembly drawing of the side guide device and the curtain device; and
  • FIG. 7 shows a flow chart of a method according to the invention for using the lateral guide device according to the invention.
  • FIGS. 1 to 4 show a possible embodiment of a side guide body 110 according to the invention of a side guide device in various views.
  • the side guide body 110 is adapted to a coating head (curtain producer) of the TSE Trolls Swiss Engineering AG.
  • the So ⁇ guide body 110 has a substantially rectangular mounting portion 112, by means of which the side guide body 110 can be attached to the coating head (see below, Figure 6).
  • bores 114 through which the side guide body 110 can be fastened to the coating head by means of screws, are embedded in the fastening region 112 (see below, FIG. 6).
  • the screw heads are sunk in the mounting portion 112.
  • the attachment region 112 has a ventilation bore 116, which, with the side guide device fastened to the coating head, corresponds to a ventilation region of the coating head and allows pressure equalization to take place in the coating head.
  • a substantially trapezoidal transition region 118 follows the attachment region 112 downwards, ie in the direction of the coating curtain, followed by an elongated guide element 120 brought in.
  • a sawing or eroding method is particularly suitable.
  • the lateral guide groove 122 has a rectangular cross section with a depth d (see FIG. 2 and FIG. 4) of 1 mm and a width b (see FIG. 1 and FIG. 3) of likewise 1 mm.
  • the depth d is constant over the entire region of the lateral guide groove 122.
  • the depth d can also increase downwards, ie in the direction of fall of the coating curtain.
  • FIG. 2B An example of such an embodiment is shown in FIG. 2B.
  • the depth d of the lateral guide groove 122 increases linearly towards the bottom.
  • the lateral guide groove 122 has a depth di of 1 mm, immediately above the liquid flow outlet 142 a depth d 2 of 2 mm. In this way, a greater penetration of the coating curtain into the side guide groove 122 is ensured in the direction of fall (ie downward in FIG. 2B), which results in a more intensive and reliable downward stabilization.
  • Various manufacturing processes for the production of the lateral guide groove 122 are conceivable. Depending on the chosen manufacturing process, there is additionally an additional post-treatment step by means of which the roughness of the side walls of the side guide groove 122 is reduced (see above). To avoid undesired turbulence, a roughness R z of not more than 50 ⁇ m is typically selected.
  • auxiliary liquid preferably water is selected as the auxiliary liquid.
  • organic solvents or other auxiliary liquids preferably water.
  • material for the MICUs ⁇ body 110 stainless steel is used in this example.
  • a feed bore 124 is provided, which extends perpendicular to the guide surface 126 through the transition region 118.
  • the supply bore 124 has a connection region 127 with a thread, via which, for example, a supply hose (not shown) can be connected to the supply bore 124.
  • the feed bore 124 has a flow region 128 which ends immediately above the SoWestangsnut 122 in the guide surface 126.
  • Auxiliary liquid, for example water, is deflected by 90 ° at the end of the flow region 128, in order then to move in a vertical direction through the lateral guide groove 122.
  • the dashed contour 132 designates the boundary line above which in the assembled state (see, for example, FIG. 6 below) the attachment region 112 and (partially) the transition region 118 are covered by a separating plate (510).
  • the boundary line 132 of the separating plate (510) has a mixing slot 134 in the form of a downwardly open U. Accordingly, the S.angs 122 is divided into three areas (see Figure 1):
  • first region 136 immediately adjacent to the feed bore 124, which extends from the lower edge of the feed bore 124 to the upper edge of the mixing slot 134 and has a length of approximately 5 mm,
  • a second region 138 (forced mixing section) which extends within the mixing slot 134 and has a length of about 2 mm
  • a third region 140 (guide path) which comprises the remaining region of the lateral guide groove 122 and extends below the forced mixing section 138 as far as a liquid outlet 142.
  • the auxiliary liquid As described above, the division of the side guide groove 122 into the three areas of stabilization of the curtain.
  • the auxiliary liquid after being introduced through the feed bore 124 and corresponding deflection by 90 °, is first calmed in its flow. In this case, all speed components of the auxiliary liquid perpendicular to the guide surface 126 are eliminated and the flow is converted into a laminar flow in the vertical direction by the side guide groove 122.
  • the auxiliary liquid Within the forced mixing section 138, the auxiliary liquid first comes in contact with the coating liquid and mixes with it. However, this takes place in an area within which the coating liquid has not yet left the coating head. Within the forced mixing section 138, possible turbulences resulting from the mixing of the two liquids are also compensated.
  • the lower end of the guide element 120 is shown as cutout A or B in FIGS. 3 (A) and 4 (B), FIG. 4 not showing the variant embodiment of the side guide body 110 with a constant depth d of the side guide groove 122 according to FIG the alternative embodiment according to FIG. 2b represents.
  • the lower surface 144 of the side guide device 110 does not run parallel to the horizontal but has both in the drawing plane according to FIG. 1 (front view, inclination angle ⁇ ) and in the plane of the drawing of FIG. 2 (side view, inclination angle ⁇ ). each at an angle different from 90 ° to the vertical. These angles serve a different purpose.
  • the inclination angle ⁇ has an amount of 85 °, so that the surface 144 is tilted in the drawing plane according to Figure 1 by 5 ° to the horizontal.
  • a round milling of the surface 144 may also take place, for example to bring the surface 144 as close as possible to a curved substrate surface (for example a substrate on a roll).
  • the different inclination ⁇ in the plane of the drawing according to FIG. 2 serves the purpose of preventing capillary action when the lower surface 144 of the side-guiding body 110 is brought close to a substrate surface. If the surface 144 formed just to the substrate, as approaching a substrate surface could form a narrow cavity with parallel side walls, which attracts coating liquid of the curtain by the capillary action, whereby the coating would be smeared at the edges. In this embodiment, an angle ⁇ of 80 ° is used, so that the surface 144 is thus inclined in the drawing plane according to Figure 2 by 10 ° to the horizontal.
  • the liquid outlet 142 has a gap 146 (see FIGS. 3 and 4) which opens onto the guide surface 126 at an angle ⁇ different from 90 ° (see FIG. 4).
  • the opening of the gap 146 on the guide surface 126 is parallel to the lower edge of the guide surface, so that the opening relative to the vertical angle ⁇ has (see Figure 1).
  • the gap 146 is arranged so that the side guide groove 122 terminates in the gap 146.
  • the drain 142 has a suction hole 148, wherein the suction gap 146 terminates in the suction hole 148.
  • the suction hole 148 is inclined by the angle ⁇ gegen ⁇ over the vertical, so that the axis of the suction hole is parallel to the surface 144.
  • a smooth, continuous bore In the suction hole 148 is in this embodiment, a smooth, continuous bore. This offers over a blind hole Vor ⁇ the part of a simplified and cheaper production.
  • the suction hole 148 may be connected to a vacuum system.
  • threaded bores 150 are provided in the guide element 120 near the suction bore 148 (two each on each side), which can be used to fasten a vacuum device.
  • the liquid drain 142 via a pump system with a corresponding liquid waste container connected, in which the coating liquid contaminated with auxiliary liquid can be pumped. This can be achieved, for example, by connecting the suction bore 148 in FIG. 3 to the left with a vacuum system, the vacuum system (eg a hose or connecting piece) being fastened to the left-hand threaded bore 150.
  • the right-hand side of the suction bore 148 can then be closed vacuum-tight, for example, with a plate which is fastened to the guide element 120 via the right-hand threaded bore 150.
  • auxiliary liquid can be sucked out of the side guide groove 122 via the suction gap 146 and the suction bore 148 by means of the vacuum system.
  • the parallel suction gap 146 extends at an angle ⁇ to the vertical.
  • This angle ⁇ causes the mouth of the suction gap 146 on the guide surface 126 to open as close as possible to the end surface 144, ie at the lower end of the guide surface 126. This ensures that the coating curtain is guided as far as possible directly above the substrate surface of the auxiliary liquid.
  • the angle ⁇ ensures that the suction bore 148 comes to rest on the guide surface 126 above the point of discharge of the suction gap 146, whereby this bore 148 can be made large enough to pump out sufficient auxiliary liquid.
  • the angle ⁇ is 50 °.
  • FIG. 5 shows a separating device designed as a separating plate 510 in this example, which device forms an integral part of the lateral guiding device in the state of the side guiding device 110 mounted on the coating head.
  • the separating plate 510 is made of stainless steel, has a thickness of 0.1 mm. Alternatively, other thicknesses could be used as well as other materials for the baffle 510, such as plastic.
  • the separating plate 510 has a rectangular fastening region 512 and a trapezoidal transition region 514.
  • the Befest Trents ⁇ area 512 is provided with mounting holes 516, which largely correspond to the holes 114 in Figure 1. Also, a vent hole 518 is provided, which corresponds to the vent hole 116 in Figure 1.
  • FIG. 6 shows an assembly drawing of the side guide device 608, in this case consisting of the side guide body 110 and the separating plate 510, with a coating head 610.
  • the coating head 610 essentially has a gap 612, through which coating liquid is guided vertically downwards to the nozzle tip 614. Furthermore, the coating head 610 has a distribution channel 616, which corresponds to the venting bore 116 and the venting bore 518.
  • the side guide device 608 ie the side guide element 110 and the separating plate 510, is fastened to the coating head 610 as a side wall, so that the side guide device 608 functions as a wall element of the coating head 610 and closes off the gap 612.
  • the coating head 610 produces a curtain 618 of coating liquid which falls vertically downward from the nozzle tip 614.
  • This curtain is to be stabilized at its edges by the side guiding devices 608, wherein only one of the two lateral guiding devices 608 is shown in FIG.
  • a substrate likewise not shown in FIG. 6
  • the coating curtain 618 does not impinge on the shaft 620 (or the substrate carried thereon) in the zenith (12 o'clock position, 622), but in a horizontal direction (in this exemplary embodiment) of 25 mm offset impact position 624.
  • the lower surface 144 of the side guide body 110 is inclined by the angle ⁇ different from 90 °, that is not horizontal.
  • the lower surface 144 of the lateral guiding device 110 can be brought as close as possible to the surface to be coated, so that the stabilization of the coating curtain 618 can take place directly above this surface.
  • the side guide device 608 illustrated in FIGS. 1 to 4 would be used in FIG. 6 to stabilize the opposite, not shown, end of the coating curtain 618.
  • the described lateral guide device 608 according to the invention has proven to be much superior in practice than conventional lateral guide devices.
  • a very good fixation of the coating curtain 618 is achieved.
  • coating speeds of more than one thousand m / min could be achieved.
  • the auxiliary liquid film is fixed by the narrow side guide groove 122 and does not migrate on the guide surface 126, greatly increasing the process stability.
  • the amount of Fixing liquid (water) could be reduced from 12 to 20 l / h to 4 to 6 l / h by using the side guide device 608, so that the environmental impact was increased by reducing the polluted effluents.
  • the cleaning effort of the lateral guide device 608 according to the invention was greatly reduced after use.
  • the Sories ⁇ device 608 was also for very small coating or Substratgeschwindigkei ⁇ th, in particular even for speeds below 300 m / min, use, which is not possible with conventional side guide devices. Furthermore, when the liquid outlet 142 is used, it is shown that in the case of a "parked" curtain coater (ie in an operating state in which a coating curtain 618 is produced but no substrate is coated), no auxiliary liquid advises in the return flow of the curtain coater. which also represents an important advantage.
  • FIG. 7 illustrates a possible embodiment of a method by means of which a substrate can be coated with a coating curtain by using a side guide device according to the invention.
  • the illustrated method steps need not necessarily be performed in the order shown.
  • the method may have additional process steps not shown in FIG. Several process steps can also be carried out in parallel.
  • At least one coating curtain 618 corresponding to FIG. 6 is produced by means of a curtain generator 610.
  • an auxiliary liquid is passed through the flow areas 140 of two side guide grooves 122 in accordance with a side guide device 608 according to the invention.
  • the coating curtain 618 is brought into contact with the auxiliary liquid and thereby stabilized.

Landscapes

  • Coating Apparatus (AREA)
  • Materials For Medical Uses (AREA)
  • Orthopedics, Nursing, And Contraception (AREA)

Description

Seitenführung für die Vorhangbeschichtung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Vor¬ hangbeschichtung (englisch Curtain Coating) zum Aufbringen dünner Filme auf bewegte Substrate. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zur Seitenführung von Beschichtungsvorhängen sowie ein Verfahren zur Verwendung dieser Vorrichtung. Derartige Vorrichtungen werden beispielsweise eingesetzt bei der Beschichtung von Papier, Klebebändern oder auch bei der Beschichtung von fotografischen Filmen.
In der fotografischen Industrie wie auch zur Herstellung von beschichteten Papierbahnen oder Klebebändern wird bereits seit längerem ein Verfahren eingesetzt, bei dem beispiels¬ weise ein bahnförmiges Trägermaterial (z. B. Papierbahnen oder Kunststofffolie) sich kon~ tinuierlich durch einen Beschichtungsbereich bewegt, wo es von einem frei fallenden Flüs¬ sigkeitsvorhang ganz oder teilweise in einer oder mehreren Lagen beschichtet wird. Dieses Verfahren wird allgemein als Vorhangbeschichtung oder auch Curtain Coating bezeichnet. Im Sprachgebrauch wird dabei bisweilen noch zwischen dem eigentlichen, einschichtigen Vorhangbeschichten und einer Kaskadenbeschichtung, bei der mehrere Schichten gleichzei- tig auf das Trägermaterial aufgebracht werden, unterschieden. Diese Unterscheidung ist in der folgenden Beschreibung jedoch von untergeordneter Relevanz, so dass beide Verfahren gleicher Weise als Vorhangbeschichtung bezeichnet werden sollen und gleichermaßen durch die Erfindung betroffen sein sollen.
Bei der Vorhangbeschichtung wird zunächst eine entsprechende Beschichtungsflüssigkeit, beispielsweise ein Lösungsmittel oder auch eine Dispersion oder Lösung, einem entspre¬ chenden Beschichtungskopf zugeführt. Mittels eines entsprechend gestalteten Gießspaltes oder einer entsprechenden Gießlippe wird die Beschichtungsflüssigkeit zu einem frei fallen¬ den Vorhang geformt, welcher auf ein sich quer zur Fallrichtung des Vorhangs bewegendes Substrat auftrifft. Typische Geschwindigkeiten für die Bewegung des Substrates liegen bei¬ spielsweise bei der Papierbeschichtung im Bereich von einigen 100 m/min.
Insbesondere bei Beschichtung mit großen Substratgeschwindigkeiten ergibt sich dabei eine Vielzahl von Problemen. Viele der Probleme hängen damit zusammen, dass der Flüssig- keitsvorhang stabilisiert werden muss, um möglichst gleichmäßig auf das zu beschichtende Substrat aufzutreffen. Eines der dabei auftretenden Probleme besteht insbesondere darin, die Ränder des Vorhangs zu stabilisieren. Aufgrund der Oberflächenspannung des Flüssigkeitsfilms neigt der Vor¬ hang insbesondere dazu, sich zusammenzuziehen, wodurch die beschichtete Fläche auf dem Substrat sich verringert und wobei sich beim Auftreffen auf das Substrat am Rand des ent- stehenden Oberflächenfilms Verdickungen (Wulste) bilden.
Aus dem Stand der Technik sind zahlreiche Vorrichtungen bekannt, mittels derer die Ränder des Flüssigkeitsvorhangs stabilisiert werden können.
Aus der GB 2 021 001 A ist ein Vorhanghalter bekannt, bei welchem die Ränder des Vor¬ hangs mittels Fäden oder Drähten stabilisiert werden. Über eine Konstruktion verschiedener Umlenkrollen bewegt sich an jedem Rand des Vorhangs ein entsprechender Faden oder Draht in Fallrichtung des Vorhangs, an welchem der Vorhang haftet. Die in der GB 2 021 001 A beschriebene Vorrichtung ist jedoch technisch sehr aufwändig. Weiterhin leidet die Stabilität des beschriebenen Vorhanghalters darunter, dass nicht in jedem Punkt die Ge¬ schwindigkeit des Fadens bzw. Drahtes optimal der Fallgeschwindigkeit des Vorhangs an- gepasst ist, wodurch Instabilitäten auftreten können.
Eine weitere Möglichkeit der Stabilisierung der Ränder der Vorhänge besteht darin, starre Vorhanghalter vorzusehen, welche mit einer Hilfsflüssigkeit benetzt sind. Die Hilfsflüssig- keit kann sich teilweise mit dem frei fallenden Vorhang mitbewegen und gleicht so den Ge¬ schwindigkeitsunterschied zwischen dem starren Vorhanghalter und dem frei fallenden Vorhang aus. Derartige Systeme sind beispielsweise in der EP 0 737 521 A2 beschrieben. In der EP 0 907 103 Bl erfolgt die Zuführung einer Hilfsflüssigkeit auf die Oberfläche eines Vorhanghalters durch eine poröse Platte, deren Dicke einen Gradienten aufweisen kann, so dass die Hilfsflüssigkeit sich im optimalen Fall mit der gleichen Geschwindigkeit in Fall¬ richtung bewegt wie auch die Kanten des Vorhangs.
Nachteilig an den beschriebenen Vorrichtungen und Verfahren ist jedoch, dass, insbesonde- re bei Verwendung von Lösungen und Dispersionen, die Führungsoberflächen der Vor¬ hanghalter leicht verschmutzen bzw. die porösen Materialien leicht durch die eingesetzten Beschichtungsflüssigkeiten verstopft werden. Dies erfordert aufwendige Reinigungsschritte und bedingt hohe Wartungszeiten des Systems. Dabei sinkt die Betriebszeit zwischen erfor¬ derlichen Wartungs- bzw. Reinigungsvorgängen mit dem Alter der Vorhanghalter, da die porösen Materialien nie vollständig gereinigt werden können. Weiterhin kommt es infolge lokaler Verstopfung der porösen Oberfläche zu lokalen Überdosierungen von Hilfsflüssig¬ keit. Außerdem haben die eingesetzten porösen Materialien typischerweise eine hohe Ober- flächenrauhigkeit und somit einen hohen Strömungswiderstand. Weiterhin sind die mitge¬ führten Hilfsflüssigkeitsfilme häufig mit mehreren 10 mm vergleichsweise breit gegenüber den typischen Dicken von 0,3 mm der Beschichtungsvorhänge. Dadurch treten leicht Strö¬ mungsinhomogenitäten innerhalb der Hilfsflüssigkeitsströmung auf, welche auch auf den Beschichtungs Vorhang übertragen werden. Ein weiterer Nachteil der beschriebenen Systeme besteht darin, dass die Hilfsflüssigkeit am unteren Ende der Vorhanghalter häufig nicht voll¬ ständig abgesaugt wird, was zu Inhomogenitäten in der Filmstärke (Wulstbildung) der be¬ schichteten Substrate im Randbereich führen kann.
In der WO 90/01179 und in der EP 0 414 721 Bl und in der US 4,479,987 wird ein allge¬ meines Verfahren beschrieben, bei welchem eine entsprechende Hilfs- oder Spürflüssigkeit parallel zum Vorhang in einer Röhre oder röhrenähnlichen Konstruktion in Fallrichtung geführt wird. Über einen Spalt, einen Schlitz oder eine poröse Membran steht die Hilfsflüs¬ sigkeit in der Röhre mit dem zu stabilisierenden, frei fallenden Vorhang in Verbindung. Die in diesen Druckschriften dargestellten Lösungen haben jedoch alle den Nachteil, dass erheb¬ liche Geschwindigkeitsunterschiede zwischen dem frei fallenden Vorhang und der Hilfs¬ flüssigkeit in der Röhre auftreten, wodurch es im Randbereich des Vorhangs zu Störungen kommen kann. Weiterhin muss Flüssigkeit, um vom inneren der Röhre hin zum Rand des Vorhangs gelangen zu können, sich mit einer Geschwindigkeit senkrecht zur Fallrichtung des Vorhangs bewegen. Diese Geschwindigkeitskomponente senkrecht zur Fallrichtung kann im Randbereich des Vorhangs Instabilitäten induzieren, wodurch in vielen Fällen der Vorhang vom Vorhanghalter abreißt.
In der EP 0 740 197 Al wird eine Vorrichtung beschrieben, bei welcher mittels eines hori- zontalen, senkrecht zum Vorhang stehenden Dosierschlitzes ein Film einer Hilfsflüssigkeit auf die Oberfläche einer Seitenfuhrung aufgebracht wird, welcher sich mit dem Rand des
Vorhangs verbindet und mit diesem in Fallrichtung bewegt. Der Flüssigkeitsfilm kann in seiner Breite begrenzt sein. Die in der EP 0 740 197 A 1 beschriebene Vorrichtung weist jedoch den Nachteil auf, dass insbesondere kurz unterhalb der Gießlippe zur Einspeisung der Hilfsflüssigkeit auf die Seitenführungsvorrichtung Turbulenzen im Hilfsflüssigkeitsfilm auftreten, welche insbesondere dadurch bedingt sind, dass die Hilfsflüssigkeit senkrecht zur
Fallrichtung des Vorhangs auf die Oberfläche der Seitenführungen eingespeist wird, um dort schließlich um 90° umgelenkt zu werden. Es sind also noch über einen Bereich von typischerweise mehreren mm Geschwindigkeitskomponenten in der Hilfsflüssigkeit senk- recht zur Fallrichtung des Vorhangs vorhanden, welche Turbulenzen induzieren können.
Dies führt häufig zu Störungen im Randbereich des Vorhangs und somit zu unsauberen Be- schichtungen oder sogar zu einem Abreißen des Vorhangs. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die bestehenden Möglichkeiten zur Stabi¬ lisierung des Vorhangs bei der Vorhangbeschichtung zu verbessern und somit die Beschich- tungsqualität und die Zuverlässigkeit der Vorhangbeschichtung zu erhöhen.
Diese Aufgabe wird durch die Erfindung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruches gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen dargestellt.
Es wird eine Seitenführungsvorrichtung zur Stabilisierung der Ränder eines mittels eines Vorhangerzeugers erzeugten flüssigen Beschichtungsvorhangs vorgeschlagen. Bei dem Vorhangerzeuger kann es sich beispielsweise um eine handelsübliche Düse eines kommer¬ ziellen Vorhangbeschichters handeln, beispielsweise eine einfache Düse oder auch eine Kaskadendüse zur Erzeugung eines aus mehreren einzelnen Schichten bestehenden flüssi¬ gen Vorhangs. Auch Vorhangerzeuger mit einfachen Gießvorrichtungen mit einer oder mehreren Gießlippen sind denkbar. Dabei wird davon ausgegangen, dass der erzeugte flüs¬ sige Vorhang im Wesentlichen in vertikale Richtung frei fallt.
Die Seitenführungsvorrichtung weist einen Seitenführungskörper mit einer Führungsober- fläche auf. Dieser Seitenführungskörper kann insbesondere direkt oder indirekt über ein Zwischenstück (beispielsweise ein Trennblech) mit dem Vorhangerzeuger verbunden, bei¬ spielsweise verschraubt sein. Das Trennblech bzw. Zwischenstück bildet einen Bestandteil der gesamten Seitenführungsvorrichtung. Der Seitenführungskörper und das Trennblech können beispielsweise ganz oder teilweise aus Aluminium, Edelstahl, behandeltem Stahl (z. B. verchromtem oder vernickeltem Stahl etc.) oder Kunststoff gearbeitet sein oder auch aus unterschiedlichen Werkstoffen bestehen.
Weiterhin ist in die Führungsoberfläche des Seitenführungskörpers eine Seitenführungsnut eingelassen. Diese Seitenführungsnut erstreckt sich beim Einsatz der Seitenführungsvorrich¬ tung zur Stabilisierung eines frei fallenden Beschichtungsvorhangs im Wesentlichen verti- kal. Die Seitenführungsnut weist mindestens zwei Teilbereiche auf, eine Beruhigungsstre¬ cke und eine unterhalb der Beruhigungsstrecke angeordnete Führungsstrecke.
Weiterhin ist in den Seitenführungskörper ein Hilfsflüssigkeitszulauf zum Einleiten einer Hilfsflüssigkeit in die Seitenführungsnut eingelassen, wobei der Hilfsflüssigkeitszulauf o- berhalb der Beruhigungsstrecke angeordnet ist. Zum Aufnehmen von Hilfsflüssigkeit nach Durchlaufen der Seitenführungsnut ist weiterhin im Seitenführungskörper ein Flüssigkeits¬ ablauf vorgesehen. Die Stabilisierung des Beschichtungsvorhangs erfolgt dadurch, dass Hilfsflüssigkeit in ver¬ tikaler Richtung durch die Seitenführungsnut fließt, wobei die Hilfsflüssigkeit in Kontakt mit dem flüssigen, frei fallenden Beschichtungsvorhang steht. Durch eine vollständige oder teilweise Vermischung der Hilfsflüssigkeit mit der Flüssigkeit des Beschichtungsvorhangs zumindest in einem Grenzbereich zwischen beiden Flüssigkeiten entsteht eine gemeinsame Oberfläche. Die Oberflächenspannung wirkt einer Trennung des Beschichtungsvorgangs von der Hilfsflüssigkeit entgegen. Dies bewirkt, dass die Wahrscheinlichkeit eines Abrei- ßens des Vorhangs von der Seitenführungsvorrichtung (bzw. von der Hilfsflüssigkeit) er¬ heblich verringert wird. Der Beschichtungsvorhang wird also stabilisiert.
Ein wesentliches Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass die Hilfsflüssig¬ keit in dem Fließbereich der Seitenführungsnut keine oder nur noch geringe horizontale Komponenten mehr aufweist. Die Bewegung der Hilfsflüssigkeit erfolgt also praktisch voll¬ ständig parallel zur Bewegung des Beschichtungsvorhangs, was die Wahrscheinlichkeit eines Abreißens des Beschichtungsvorhangs von der Hilfsflüssigkeit zusätzlich verringert. Ein wesentlicher Bestandteil der Erfindung ist daher die genannte Beruhigungsstrecke, wel¬ che dazu dient, die Strömung der Hilfsflüssigkeit nach dem Einleiten in den Fließbereich über den Hilfsflüssigkeitszulauf von einer turbulenten Strömung in eine laminare Strömung in vertikaler Richtung zu überführen. In diesem Abschnitt des Fließbereichs steht der Be- Schichtungsvorhang nicht in Berührung mit der Hilfsflüssigkeit, um eine Übertragung von Querkomponenten der Geschwindigkeit der Hilfsflüssigkeit, welche diese innerhalb der Beruhigungsstrecke noch aufweisen kann, auf den Beschichtungsvorhang zu vermeiden und so die Wahrscheinlichkeit eines Abreißens des Beschichtungsvorhangs zusätzlich zu verrin¬ gern. Insbesondere kann zu diesem Zweck der Hilfsflüssigkeitszulauf eine im Wesentlichen senkrecht zur Führungsoberfläche verlaufende Bohrung aufweisen, über welche in horizon¬ taler Richtung Hilfsflüssigkeit in die Seitenführungsnut eingeleitet wird, um dann dort um 90° umgelenkt zu werden. In der Beruhigungsstrecke werden dann allmählich sämtliche Geschwindigkeitskomponenten bzw. Impulskomponenten der Hilfsflüssigkeit senkrecht zur Führungsoberfläche abgebaut und die Bewegung der Hilfsflüssigkeit in eine laminare Strö- mung in vertikaler Richtung umgewandelt.
Als vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn die Seitenführungsvorrichtung zusätzlich eine Trennvorrichtung aufweist, welche die Hilfsflüssigkeit in der Beruhigungsstrecke ganz oder teilweise von dem Beschichtungsvorhang bzw. der Beschichtungsflüssigkeit trennt. Diese Trennvorrichtung kann beispielsweise ein Trennblech sein, welches die Seitenführungsnut im Bereich der Beruhigungsstrecke abdeckt und die Seitenführungsvorrichtung von dem Vorhangerzeuger trennt. Die Beruhigungsstrecke sollte dabei eine Länge von mehr als 3 mm aufweisen, vorzugsweise eine Länge von 5 bis 7 mm.
Weiterhin kann zusätzlich in der Seitenführungsnut eine Zwangsvermischungsstrecke vor- gesehen sein, insbesondere zwischen der Beruhigungsstrecke und der Führungsstrecke. Die Zwangsvermischungsstrecke sollte zwischen der Beruhigungsstrecke und der Führungsstre¬ cke angeordnet sein. Dabei steht die Hilfsflüssigkeit beim Durchlaufen der Zwangsvermi¬ schungsstrecke mit der Beschichtungsflüssigkeit in Kontakt, bevor die Beschichtungsflüs- sigkeit den Vorhangerzeuger verlassen hat.
Dies lässt sich insbesondere dadurch erzielen, dass die Seitenführungsvorrichtung eine Vor¬ richtung zum Befestigen der Seitenführungsvorrichtung an dem Vorhangerzeuger aufweist, beispielsweise eine einfache Vorrichtung zum Verschrauben, insbesondere entsprechende Bohrungen oder Gewindebohrungen. Es lässt sich dann ein handelsüblicher Vorhangerzeu- ger mit einer Düse einsetzen, wobei die Seitenführungsvorrichtung so an dem Vorhanger¬ zeuger angebracht wird, dass die Hilfsflüssigkeit bereits in Kontakt mit der Beschichtungs¬ flüssigkeit steht, bevor diese die Düsenspitze des Vorhangerzeuger erreicht hat. Beispiels¬ weise kann die Seitenführungsvorrichtung eine Wand des Vorhangerzeugers bilden. Vor¬ teilhafterweise findet die Zwangsvermischung zwischen Hilfsflüssigkeit und Beschichtungs- flüssigkeit auf einer Länge von 0,5 bis 3 mm statt.
Da viele Vorhangerzeuger ähnliche Abmessungen haben und eine vergleichbare Konstruk¬ tion aufweisen, ist eine Adaption der vorgeschlagenen Seitenführungsvorrichtung, insbe¬ sondere der Befestigungsvorrichtung an verschiedene Typen von Vorhangerzeugern in der Regel problemlos möglich. Es lassen sich auch einfach Befestigungsvorrichtungen kon¬ struieren, welche beispielsweise entsprechende Bohrungen für verschiedene Typen von Vorhangerzeugern aufweisen und somit universell einsetzbar sind.
Die Zwangsvermischung kann derart erfolgen, dass die Seitenführungsvorrichtung über eine Trennvorrichtung, insbesondere ein Trennblech, an einer Wand des Vorhangerzeugers be¬ festigt wird. Das Trennblech trennt im Bereich der Beruhigungsstrecke die Hilfsflüssigkeit in der Beruhigungsstrecke von der Beschichtungsflüssigkeit. Das Trennblech kann dann im Bereich der Zwangsvermischungsstrecke einen Vermischungsschlitz aufweisen, innerhalb dessen eine Zwangsvermischung zwischen der Hilfsflüssigkeit in der Zwangsvermischungs- strecke und der Beschichtungsflüssigkeit im Vorhangerzeuger erfolgen kann. Weiterhin kann die Seitenführangsvorrichtung derart ausgestaltet sein, dass der mindestens eine Flüssigkeitsablauf einen Absaugspalt aufweist, welcher auf die Führungsoberfläche mündet. Insbesondere kann dieser Absaugspalt mit einer Vakuumvorrichtung zum Absau¬ gen der Hilfsflüssigkeit verbunden sein. Dieser Absaugspalt mündet optimalerweise unter einen von 90° verschiedenen Winkel auf die Führungsoberfläche. Als besonders vorteilhaft haben sich dabei Winkel im Bereich von 30 bis 88° des Absaugspalts zur Führungsoberflä¬ che, vorzugsweise sogar in einem Bereich von 40 bis 75° und ganz besonders bevorzugt in einem Bereich von 50° bis 70° erwiesen. Der Absaugspalt hat optimalerweise eine Breite zwischen 0,5 und 3 mm, vorzugsweise im Bereich zwischen 1 und 2 mm und ganz beson- ders bevorzugt eine Breite von 1,3 bis 1,6 mm, insbesondere von 1,5 mm. Mit diesen Win¬ keln und Abmessungen des Absaugspalts ergeben sich maximale Absaugleistungen.
Die Seitenführungsnut kann grundsätzlich beliebigen Querschnitt aufweisen, also insbeson¬ dere einen rechteckigen, ovalen, runden oder V-förmigen Querschnitt. Die Seitenführungs- nut sollte insbesondere eine Breite von 0,5 bis 1,5 mm, vorzugsweise im Bereich von 1 mm, aufweisen. Dadurch ist gewährleistet, dass der Verbrauch an Hilfsflüssigkeit, wobei es sich insbesondere um Wasser handeln kann, minimiert wird. Die Breite der Seitenführungsnut ist gerade so groß, dass die Dicke des Beschichtungsvorhangs erfasst wird, sowie kleinere Schwankungen (beispielsweise durch Luftbewegungen) des Beschichtungsvorhangs. In vie- len Fällen muss, da die Hilfsflüssigkeit meistens nach Durchlaufen der Führungsstrecke mit Beschichtungsflüssigkeit kontaminiert ist, die Hilfsflüssigkeit aufgereinigt werden, da häu¬ fig ein Einleiten von Beschichtungsflüssigkeit oder von mit Beschichtungsflüssigkeit kon¬ taminierte Hilfsflüssigkeit in ein Abwassersystem oder einfaches Abfallsystem aus Umwelt¬ schutzgründen nicht möglich ist. Die vorgeschlagene Anordnung hat gegenüber den im Stand der Technik beschriebenen Anordnungen den Vorteil, dass der Bedarf an Hilfsflüs¬ sigkeit minimiert ist.
Weiterhin sollte die Seitenführungsnut an mindestens einer Stelle eine Tiefe von 0,5 bis 1,5 mm, vorzugsweise im Bereich von 1 mm, aufweisen. Bei vielen Hilfsflüssigkeiten, bei- spielsweise bei Wasser, gewährleistet diese Tiefe, dass eine Anpassung der vertikalen Ge¬ schwindigkeit der Hilfsflüssigkeit in der Seitenführungsnut von 0 (direkt an der Wand der Nut) bis hin zur Geschwindigkeit des freien Falls, welche auch der Geschwindigkeit des Beschichtungsvorhangs weitgehend entspricht, erfolgen kann. Die Tiefe der Seitenfüh¬ rungsnut kann über den gesamten Verlauf der Seitenführungsnut hinweg variieren. So hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Tiefe der Seitenführungsnut im vertikalen Fließbe¬ reich einen Gradientenbereich aufweist, in welchem die Tiefe der Seitenführungsnut, nach unten hin kontinuierlich zunimmt. Unter kontinuierlich ist dabei jedoch nicht notwendiger- weise eine lineare Zunahme der Tiefe zu verstehen, sondern es kann sich beispielsweise auch um eine nicht lineare Zunahme, beispielsweise eine quadratische Zunahme mit der durchflossenen Strecke, handeln. Diese Weiterbildung der Erfindung gewährleistet, dass im unteren Bereich der Seitenführungsnut, wo die Geschwindigkeit der Hilfsflüssigkeit und des Beschichtungsvorhangs größer ist als im oberen Bereich der Seitenführungsnut, eine dickere Hilfsflüssigkeitsschicht zur Verfügung steht, innerhalb derer die Geschwindigkeit der Flüs¬ sigkeiten von der (Fall-)Geschwindigkeit des Beschichtungsvorhangs auf die Geschwindig¬ keit Null direkt an der Wand zum Seitenführungskörper angeglichen wird. Weiterhin kann sich die Beschichtungsflüssigkeit im unteren Bereich der Seitenführungsvorrichtung inten- siver mit der Hilfsflüssigkeit vermischen. Zusätzlich wird die Beschichtungsflüssigkeit bzw. der Beschichtungsvorhang im unteren Bereich der Führungsnut stärker in diese Führungsnut hineingezogen, weitet sich also in seiner Breite leicht auf, und wird, insbesondere wenn eine Vakuumvorrichtung verwendet wird, stärker in diese Vakuumvorrichtung hineingezogen. Dies alles erhöht die Stabilität des Vorhangs erheblich.
Vorteilhafterweise ist die Oberfläche der Seitenführungsvorrichtung zumindest teilweise, insbesondere im Fließbereich, durch geeignete mechanische Maßnahmen auf eine Rauhig¬ keit von nicht mehr als 100 μm, vorzugsweise sogar zwischen 25 und 75 μm, reduziert wor¬ den. Als geeignete Maßnahmen bieten sich beispielsweise Politurverfahren oder entspre- chende Herstellungsverfahren, die eine geringe Oberflächenrauhigkeit erzeugen, wie bei¬ spielsweise Erodieren, an. Dies gewährleistet, dass die durch Rauhigkeiten in der Oberflä¬ che hervorgerufenen Wirbel und somit Geschwindigkeitskomponenten senkrecht zur Flie߬ richtung (also in horizontaler Richtung) minimiert werden.
Weiterhin ist es vorteilhaft, den Beschichtungsvorhang soweit wie möglich an das zu be¬ schichtende Substrat heranzuführen. Typischerweise werden beim Vorhangbeschichten kon¬ tinuierliche Substrate, beispielsweise Papierbahnen oder Kunststoffbahnen, eingesetzt. Die¬ se werden typischerweise über Walzen- oder Wellensysteme dem Beschichtungsvorhang zugeleitet. In vielen Fällen ist also die zu beschichtende Oberfläche unterhalb des Vorhang- erzeugers gekrümmt. In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist daher die Seitenführungsvorrichtung eine untere Kante oder Fläche auf, welche gegenüber der Hori¬ zontalen ganz oder teilweise gewinkelt verläuft und/oder zumindest teilweise einen konka¬ ven Verlauf aufweist. Unter einem konkaven Verlauf ist dabei beispielsweise eine runde Einfräsung zu verstehen, wobei der Radius dieser Einfräsung idealerweise dem Radius der Krümmung des zu beschichtenden Substrates an der Auftreffstelle des Beschichtungsvor¬ hangs angepasst ist. Dadurch ist gewährleistet, dass die Seitenführungsvorrichtung so nahe wie möglich, optimaler Weise bis auf einen Abstand von nicht mehr als 1 bis 2 mm, beson- ders bevorzugt auf einen Abstand von weniger als 1 mm, an das Substrat herangeführt wer¬ den kann. Die Stabilisierung des Vorhangs durch die Seitenführungsvorrichtung erfolgt also unmittelbar bis über die Substratoberfläche, was die Stabilität der Seitenführung zusätzlich erhöht.
Weiterhin wird ein Vorhangbeschichter vorgeschlagen, in welchen eine Seitenführungsvor¬ richtung gemäß einer der oben beschriebenen Ausgestaltungen integriert ist. Weiterhin wird ein Verfahren zur Beschichtung von Substraten mittels eines Vorhangbeschichtungsverfah- rens vorgeschlagen, bei dem mindestens ein Beschichtungsvorhang durch mindestens eine erfindungsgemäße Seitenführungsvorrichtung stabilisiert wird.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbei¬ spiele näher erläutert. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die genannten Ausführungsbeispie¬ le beschränkt. Gleiche Bezugsziffern bezeichnen dabei gleiche bzw. einander in ihrer Funk- tion entsprechende Bauteile.
Im Einzelnen zeigt:
Figur 1 eine Vorderansicht eines Ausführungsbeispiels eines Seitenführungskörpers einer Seitenführungsvorrichtung;
Figur 2 eine Seitenansicht des Seitenfuhrungskörpers der Seitenführungsvorrichtung gemäß Figur 1;
Figur 2B einen Ausschnitt einer zu Figur 2 alternativen Ausgestaltung mit einer Seiten¬ führungsnut mit kontinuierlich zunehmender Tiefe d;
Figur 3 den Ausschnitt A der Vorderansicht gemäß Figur 1 ;
Figur 4 den Ausschnitt B der Seitenansicht gemäß Figur 2;
Figur 5 eine Aufsicht auf ein Ausführungsbeispiel eines Trennblechs einer Seitenfüh¬ rungsvorrichtung;
Figur 6 eine Zusammenbauzeichnung der Seitenführungsvorrichtung und des Vorhang¬ erzeugers; und Figur 7 einen Ablaufplan eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Einsatz der erfin¬ dungsgemäßen Seitenführungsvorrichtung.
In den Figuren 1 bis 4 ist eine mögliche Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Seitenfüh- rungskörpers 110 einer Seitenführungseinrichtung in verschiedenen Ansichten dargestellt. Der Seitenführungskörper 110 ist in diesem Ausführungsbeispiel angepasst auf einen Be- schichtungskopf (Vorhangerzeuger) der TSE Trolle Schweizer Engineering AG. Der Seiten¬ führungskörper 110 weist einen im Wesentlichen rechteckigen Befestigungsbereich 112 auf, mittels dessen die Seitenführungskörper 110 an dem Beschichtungskopf befestigt werden können (siehe unten, Figur 6). Zu diesem Zweck sind in dem Befestigungsbereich 112 Boh¬ rungen 114 eingelassen, über welche der Seitenführungskörper 110 mittels Schrauben an dem Beschichtungskopf befestigt werden kann (siehe unten, Figur 6). Die Schraubenköpfe sind dabei im Befestigungsbereich 112 versenkt. Weiterhin weist der Befestigungsbereich 112 eine Entlüftungsbohrung 116 auf, welche bei am Beschichtungskopf befestigter Seiten- führungsvorrichtung mit einem Entlüftungsbereich des Beschichtungskopfes korrespondiert und erlaubt, dass ein Druckausgleich im Beschichtungskopf stattfindet.
An den Befestigungsbereich 112 schließt sich nach unten hin, also in Fallrichtung des Be- schichtungsvorhangs, ein im Wesentlichen trapezförmiger Übergangsbereich 118 an, ge- folgt von einem lang gestreckten Führungselement 120. In den Übergangsbereich 118 und das Führungselement 120 ist eine vertikal verlaufende Seitenführungsnut 122 eingebracht. Als Herstellungsverfahren für diese Seitenführungsnut 122 bietet sich insbesondere ein Sä¬ ge- oder Erodierverfahren an. Die Seitenführungsnut 122 weist einen rechteckigen Quer¬ schnitt mit einer Tiefe d (siehe Figur 2 und Figur 4) von 1 mm und einer Breite b (seihe Fi- gur 1 und Figur 3) von ebenfalls 1 mm auf.
In dem in Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Tiefe d über den gesamten Be¬ reich der Seitenführungsnut 122 konstant. Alternativ kann auch die Tiefe d nach unten hin, also in Fallrichtung des Beschichtungsvorhangs, kontinuierlich zunehmen. Ein Beispiel ei- ner derartigen Ausgestaltung ist in Figur 2B dargestellt. Dabei nimmt die Tiefe d der Seiten¬ führungsnut 122 nach unten hin linear zu. Unmittelbar unterhalb der Zuführbohrung 124 weist die Seitenführungsnut 122 eine Tiefe di von 1 mm auf, unmittelbar oberhalb des Flüs¬ sigkeitsablaufs 142 eine Tiefe d2 von 2 mm. Auf diese Weise ist in Fallrichtung (also in Fi¬ gur 2B nach unten hin) ein stärkeres Hineinragen des Beschichtungsvorhangs in die Seiten- führungsnut 122 gewährleistet, wodurch eine intensivere und zuverlässigere Stabilisierung nach unten hin erfolgt. Verschiedene Fertigungsverfahren für die Herstellung der Seitenführungsnut 122 sind denk¬ bar. Je nach dem gewählten Herstellungsverfahren bietet sich zusätzlich noch ein Nachbe¬ handlungsschritt an, mittels dessen die Rauhigkeit der Seitenwände der Seitenführangsnut 122 verringert wird (siehe oben). Um unerwünschte Turbulenzen zu vermeiden, wird typi- scherweise eine Rauhigkeit Rz von nicht mehr als 50 μm gewählt.
Als Hilfsflüssigkeit wird in diesem Ausführungsbeispiel, bei welchem überwiegend Be- schichtungen mit wässrigen Dispersionen erzeugt werden sollen, vorzugsweise Wasser ge¬ wählt. Für andere Beschichtungen lassen sich aber auch beispielsweise organische Lö- sungsmittel oder andere Hilfsflüssigkeiten einsetzen. Als Material für den Seitenführungs¬ körper 110 wird in diesem Beispiel Edelstahl verwendet. Alternativ lassen sich auch andere Materialien, beispielsweise Kunststoffe, oder Aluminium, verwenden.
Zum Einleiten der Hilfsflüssigkeit in die Seitenführungsnut 122 ist eine Zuführbohrung 124 vorgesehen, welche sich senkrecht zur Führungsoberfläche 126 durch den Übergangsbe¬ reich 118 erstreckt. Die Zuführbohrung 124 weist einen Anschlussbereich 127 mit einem Gewinde auf, über welchen beispielsweise ein (nicht dargestellter) Zuführschlauch an die Zuführbohrung 124 angeschlossen werden kann. Weiterhin weist die Zuführbohrung 124 einen Strömungsbereich 128 auf, welcher unmittelbar oberhalb der Seitenführangsnut 122 in der Führungsoberfläche 126 endet. Hilfsflüssigkeit, beispielsweise Wasser, wird am En¬ de des Strömungsbereichs 128 um 90° umgelenkt, um sich dann in vertikaler Richtung durch die Seitenführungsnut 122 zu bewegen.
Die gestrichelte Kontur 132 bezeichnet die Grenzlinie, oberhalb derer im zusammengebau- ten Zustand (siehe beispielsweise Figur 6 unten) der Befestigungsbereich 112 und (teilwei¬ se) der Übergangsbereich 118 durch ein Trennblech (510) abgedeckt sind. Wie in Figur 1 zu erkennen, weist die Grenzlinie 132 des Trennblechs (510) einen Vermischungsschlitz 134 in Form eines nach unten geöffneten U auf. Dementsprechend ist die Seitenführangsnut 122 in drei Bereiche eingeteilt (siehe Figur 1):
- einen unmittelbar an die Zuführbohrung 124 angrenzenden ersten Bereich 136 (Be- rahigungsstrecke), welcher sich vom unteren Rand der Zuführbohrang 124 bis zum oberen Rand des Vermischungsschlitzes 134 erstreckt und eine Länge von ca. 5 mm aufweist,
- einen zweiten Bereich 138 (Zwangsvermischungsstrecke), welcher sich innerhalb des Vermischungsschlitzes 134 erstreckt und eine Länge von ca. 2 mm aufweist, und - einen dritten Bereich 140 (Führungsstrecke), welcher den restlichen Bereich der Sei- tenführungsnut 122 umfasst und sich unterhalb der Zwangsvermischungsstrecke 138 bis hin zu einem Flüssigkeitsablauf 142 erstreckt.
Wie oben bereits beschrieben, dient die Einteilung der Seitenführungsnut 122 in die drei Bereiche der Stabilisierung des Vorhangs. Innerhalb der Beruhigungsstrecke 136 wird die Hilfsflüssigkeit nach Einleiten durch die Zuführbohrung 124 und entsprechendem Umlen¬ ken um 90°, zunächst in ihrer Strömung beruhigt. Dabei werden sämtliche Geschwindig¬ keitskomponenten der Hilfsflüssigkeit senkrecht zur Führungsoberfläche 126 eliminiert und die Strömung in eine laminare Strömung in vertikale Richtung durch die Seitenführungsnut 122 umgewandelt. Innerhalb der Zwangsvermischungsstrecke 138 kommt die Hilfsflüssig¬ keit erstmalig mit der Beschichtungsflüssigkeit in Berührung und vermischt sich mit dieser. Dies findet jedoch in einem Bereich statt, innerhalb dessen die Beschichtungsflüssigkeit noch nicht den Beschichtungskopf verlassen hat. Innerhalb der Zwangsvermischungsstrecke 138 werden auch mögliche Turbulenzen, welche durch das Vermischen der beiden Flüssig¬ keiten entstehen, ausgeglichen.
In der Führungsstrecke 140 findet schließlich die eigentliche Stabilisierung des Vorhanges statt. Die Hilfsflüssigkeit und die Beschichtungsflüssigkeit haben sich zumindest im Rand- bereich des Vorhangs mittlerweile vermischt, so dass eine Trennung des Vorhangs von der Hilfsflüssigkeit in der Seitenführungsnut 122 einen Energieaufwand bedeuten würde. Ein Abreißen des Vorhangs vom Seitenführungskörper 110 wird damit unwahrscheinlich.
Das untere Ende des Führungselements 120 ist als Ausschnitt A bzw. B in den Figuren 3 (A) und 4 (B) dargestellt, wobei die Figur 4 die Ausführungsvariante des Seitenführungs¬ körpers 110 mit konstanter Tiefe d der Seitenführungsnut 122 gemäß Figur 2, nicht die al¬ ternative Ausgestaltung gemäß Figur 2b darstellt. Wie in Figur 1 und 2 dargestellt, verläuft die untere Fläche 144 der Seitenführungsvorrichtung 110 nicht parallel zur Horizontalen, sondern weist sowohl in der Zeichenebene gemäß Figur 1 (Vorderansicht, Neigungswinkel α) als auch in der Zeichenebene von Figur 2 (Seitenansicht, Neigungswinkel ß) jeweils ei¬ nen von 90° verschiedenen Winkel zur Vertikalen auf. Diese Winkel dienen einem unter¬ schiedlichen Zweck. Der Unterschied des Neigungswinkels α zu 90° in der Zeichenebene gemäß Figur 1 dient dazu, eine Neigung des zu beschichtenden Substrates gegenüber der Horizontalen auszugleichen. Diese Neigung des zu beschichtenden Substrates tritt bei- spielsweise dann auf, wenn die Vorhangbeschichtung auf einem über eine Rolle geführten Substrat in einer von der 12-Uhr-Position verschiedenen Position (siehe unten) erfolgen soll. Die Neigung gewährleistet, dass die Seitenführungsvorrichtung 110 mit ihrer unteren Fläche 144 so dicht wie möglich an die Substratoberfläche herangeführt werden kann. In diesem Ausführungsbeispiel hat der Neigungswinkel α einen Betrag von 85°, so dass die die Fläche 144 in der Zeichenebene gemäß Figur 1 um 5° gegen die Horizontale geneigt ist.
Anstelle einer ebenen, geneigten Fläche 144 kann auch eine runde Einfräsung der Fläche 144 erfolgen, beispielsweise um die Fläche 144 so dicht wie möglich an eine gewölbte Sub¬ stratoberfläche (beispielsweise ein Substrat auf einer Rolle) heranzuführen.
Die von 90° verschiedene Neigung ß in der Zeichenebene gemäß Figur 2 dient hingegen dem Zweck, eine Kapillarwirkung zu verhindern, wenn die untere Fläche 144 des Seitenfuh- rungskörpers 110 dicht an eine Substratoberfläche herangeführt wird. Wäre die Fläche 144 eben zum Substrat ausgebildet, so könnte sich bei Annäherung an eine Substratoberfläche ein enger Hohlraum mit parallelen Seitenwänden ausbilden, welcher Beschichtungsflüssig- keit des Vorhangs durch die Kapillarwirkung anzieht, wodurch die Beschichtung an den Rändern verschmiert würde. In diesem Ausführungsbeispiel wird ein Winkel ß von 80° verwendet, so dass die Fläche 144 also in der Zeichenebene gemäß Figur 2 um 10° gegen die Horizontale geneigt ist.
Der Flüssigkeitsablauf 142 weist einen Spalt 146 auf (siehe Figur 3 und 4) welcher in einem von 90° verschiedenen Winkel γ (siehe Figur 4) auf die Führungsoberfläche 126 mündet. Die Öffnung des Spaltes 146 auf der Führungsoberfläche 126 verläuft parallel zur unteren Kante der Führungsoberfläche, so dass die Öffnung gegenüber der Vertikalen den Winkel α aufweist (siehe Figur 1). Der Spalt 146 ist dabei so angeordnet, dass die Seitenführungsnut 122 in dem Spalt 146 endet.
Weiterhin weist der Ablauf 142 eine Absaugbohrung 148 auf, wobei der Absaugspalt 146 in die Absaugbohrung 148 endet. Auch die Absaugbohrung 148 ist um den Winkel α gegen¬ über der Vertikalen geneigt, so dass die Achse der Absaugbohrung parallel zur Fläche 144 verläuft. Bei der Absaugbohrung 148 handelt es sich in diesem Ausführungsbeispiel um eine glatte, durchgängige Bohrung. Dies bietet gegenüber einer Sacklochbohrung den Vor¬ teil einer vereinfachten und kostengünstigeren Herstellung.
Zum Zwecke des Absaugens der Hilfsflüssigkeit aus dem Ablauf kann die Absaugbohrung 148 mit einem Vakuumsystem verbunden werden. Zu diesem Zwecke sind im Führungs- element 120 nahe der Absaugbohrung 148 Gewindebohrungen 150 vorgesehen (auf jeder Seite jeweils zwei), welche zum Befestigen einer Vakuumvorrichtung genutzt werden kön¬ nen. Typischerweise wird der Flüssigkeitsablauf 142 über ein Pumpensystem mit einem entsprechenden Flüssigabfallbehälter verbunden, in welchen die mit Beschichtungsflüssig- keit kontaminierte Hilfsflüssigkeit gepumpt werden kann. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, dass die Absaugbohrung 148 in Figur 3 links mit einem Vakuumsystem verbun¬ den ist, wobei das Vakuumsystem (z. B. ein Schlauch oder Stutzen) an der linken Gewinde- bohrung 150 befestigt ist. Die rechte Seite der Absaugbohrung 148 kann dann beispielswei¬ se vakuumdicht mit einer Platte verschlossen werden, welche über die rechte Gewindeboh¬ rung 150 an dem Führungselement 120 befestigt ist. So kann Hilfsflüssigkeit mittels des Vakuumsystems über den Absaugspalt 146 und die Absaugbohrung 148 aus der Seitenfüh¬ rungsnut 122 abgesaugt werden.
Wie in Figur 4 dargestellt, verläuft der parallele Absaugspalt 146 unter einem Winkel γ zur Vertikalen. Dieser Winkel γ bewirkt, dass die Mündung des Absaugspaltes 146 auf der Füh¬ rungsoberfläche 126 möglichst nahe an der Abschlussfläche 144, also am unteren Ende der Führungsfläche 126, mündet. Dadurch wird gewährleistet, dass der Beschichtungsvorhang möglichst bis direkt über die Substratoberfläche von der Hilfsflüssigkeit geführt wird. An¬ dererseits gewährleistet der Winkel γ, dass die Absaugbohrung 148 oberhalb von der Mün¬ dungsstelle des Absaugspalts 146 auf die Führungsoberfläche 126 zu liegen kommt, wo¬ durch diese Bohrung 148 groß genug ausgestaltet werden kann, um genügend Hilfsflüssig¬ keit abzupumpen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel liegt der Winkel γbei 50°.
In Figur 5 ist eine in diesem Beispiel als Trennblech 510 ausgestaltete Trenn Vorrichtung dargestellt, welche im an den Beschichtungskopf montierten Zustand der Seitenführungs¬ vorrichtung 110 einen integralen Bestandteil der Seitenführungsvorrichtung bildet. Das Trennblech 510 ist aus Edelstahl gearbeitet, weist eine Dicke von 0,1 mm auf. Alternativ könnten auch andere Dicken eingesetzt werden sowie andere Werkstoffe für das Trennblech 510, wie beispielsweise Kunststoff. Das Trennblech 510 weist einen rechteckigen Befesti¬ gungsbereich 512 und einen trapezförmigen Übergangsbereich 514 auf. Der Befestigungs¬ bereich 512 ist mit Befestigungsbohrungen 516 versehen, welche den Bohrungen 114 in Figur 1 weitgehend entsprechen. Auch eine Entlüftungsbohrung 518 ist vorgesehen, welche der Entlüftungsbohrung 116 in Figur 1 entspricht.
Die untere Kante 132 des Übergangsbereichs 514 weist den bereits oben beschriebenen Vermischungsschlitz 134 in Form eines nach unten geöffneten U auf. Im Bereich dieses Vermischungsschlitzes findet im zusammengebauten Zustand die Zwangsvermischung zwi- sehen Hilfsflüssigkeit und der Beschichtungsflüssigkeit statt. In Figur 6 ist eine Zusammenbauzeichnung der Seitenführungsvorrichtung 608, in diesem Fall bestehend aus dem Seitenführungskörper 110 und dem Trennblech 510, mit einem Be- schichtungskopf 610, dargestellt. Der Beschichtungskopf 610 weist im Wesentlichen einen Spalt 612 auf, durch welchen Beschichtungsflüssigkeit vertikal nach unten zur Düsenspitze 614 geführt wird. Weiterhin weist der Beschichtungskopf 610 einen Verteilerkanal 616 auf, welcher mit der Entlüftungsbohrung 116 und der Entlüftungsbohrung 518 korrespondiert. Die Seitenführungsvorrichtung 608, also das Seitenführungselement 110 und das Trenn¬ blech 510, wird als Seitenwand an dem Beschichtungskopf 610 befestigt, so dass die Seiten¬ führungsvorrichtung 608 als Wandelement des Beschichtungskopf s 610 fungiert und den Spalt 612 abschließt.
Der Beschichtungskopf 610 erzeugt einen Vorhang 618 aus Beschichtungsflüssigkeit, wel¬ cher von der Düsenspitze 614 vertikal nach unten fällt. Dieser Vorhang soll an seinen Rän¬ dern durch die Seitenführungsvorrichtungen 608 stabilisiert werden, wobei in Figur 6 nur eine der beiden Seitenführungsvorrichtungen 608 dargestellt ist. Mittels des Beschichtungs- vorhangs 618 wird ein (in Figur 6 ebenfalls nicht dargestelltes) Substrat beschichtet, wel¬ ches über eine Beschichtungswalze 620 geführt wird. Der Beschichtungsvorhang 618 trifft dabei jedoch nicht im Zenit (12-Uhr-Position, 622) auf die Welle 620 (bzw. das darauf ge¬ führte Substrat) auf, sondern in einer um (in diesem Ausführungsbeispiel) 25 mm in hori- zontale Richtung versetzten Auftreffposition 624. Wie oben bereits beschrieben, wird dieser Tatsache dadurch Rechnung getragen, dass die untere Fläche 144 des Seitenführungskörpers 110 um den von 90° verschiedenen Winkel α geneigt ist, also nicht horizontal verläuft. Da¬ durch kann die untere Fläche 144 der Seitenführungsvorrichtung 110 möglichst nahe an die zu beschichtende Oberfläche herangeführt werden, so dass die Stabilisierung des Beschich- tungsvorhangs 618 bis unmittelbar über diese Oberfläche erfolgen kann. Bei der Darstellung in Figur 6 ist darauf zu achten, dass als Seitenführungsvorrichtung 608 nicht der in Figur 1 bis Figur 4 dargestellte Seitenführungskörper 110 verwendet wird, sondern eine spiegelbild¬ liche Seitenführungsvorrichtung mit dem Winkel α + 90°. Die in den Figuren 1 bis 4 darge¬ stellte Seitenführungsvorrichtung 608 würde in Figur 6 verwendet, um das gegenüberlie- gende, nicht dargestellte Ende des Beschichtungsvorhangs 618 zu stabilisieren.
Die beschriebene erfindungsgemäße Seitenführungsvorrichtung 608 hat sich in der Praxis als den herkömmlichen Seitenführungsvorrichtungen stark überlegen erwiesen. So wird insbesondere eine sehr gute Fixierung des Beschichtungsvorhangs 618 erzielt. Weiterhin ließen sich Beschichtungsgeschwindigkeiten von mehr als eintausend m/min erzielen. Der Hilfsflüssigkeitsfilm wird durch die schmale Seitenführungsnut 122 fixiert und wandert nicht auf der Führungsoberfläche 126, was die Prozessstabilität stark erhöht. Die Menge an Fixierflüssigkeit (Wasser) ließ sich durch Einsatz der Seitenführungsvorrichtung 608 von zwölf bis zwanzig l/h auf vier bis sechs l/h reduzieren, so dass die Umweltverträglichkeit durch Reduzierung der belasteten Abwässer erhöht wurde. Weiterhin war im Vergleich zu herkömmlichen Seitenführungsvorrichtungen der Reinigungsaufwand der erfindungsgemä- ßen Seitenführungsvorrichtung 608 nach Einsatz stark erniedrigt. Dies führte zu einer deut¬ lichen Verringerung der Standzeiten für Wartung bzw. Reinigung und zu einer deutlichen Verringerung des Aufwandes an Material (Verschleißteile) und Zeit. Die Seitenführungs¬ vorrichtung 608 ließ sich auch für sehr kleine Beschichtungs- bzw. Substratgeschwindigkei¬ ten, insbesondere sogar für Geschwindigkeiten unter 300 m/min, einsetzen, was mit her- kömmlichen Seitenführungsvorrichtungen nicht möglich ist. Weiterhin zeigt sich bei Ein¬ satz des Flüssigkeitsablaufs 142, dass bei „geparktem" Vorhangbeschichter (also in einem Betriebszustand, in dem ein Beschichtungsvorhang 618 erzeugt wird, jedoch kein Substrat beschichtet wird), dass keine Hilfsflüssigkeit in den Rücklauf des Vorhangbeschichters ge¬ rät, was ebenfalls einen wichtigen Vorteil darstellt.
In Figur 7 ist eine mögliche Ausgestaltung eines Verfahrens dargestellt, mittels dessen unter Einsatz einer erfindungsgemäßen Seitenführungsvorrichtung ein Substrat mit einem Be¬ schichtungsvorhang beschichtet werden kann. Die dargestellten Verfahrensschritte müssen nicht notwendigerweise in der abgebildeten Reihenfolge durchgeführt werden. Außerdem kann das Verfahren zusätzliche, in Figur 7 nicht dargestellte Verfahrensschritte aufweisen. Mehrere Verfahrensschritte können auch parallel durchgeführt werden.
In einem ersten Schritt wird mittels eines Vorhangerzeugers 610 mindestens ein Beschich¬ tungsvorhang 618 entsprechend Figur 6 erzeugt. In einem weiteren Schritt wird eine Hilfs- flüssigkeit durch die Fließbereiche 140 zweier Seitenführungsnute 122 gemäß einer erfin¬ dungsgemäßen Seitenführungsvorrichtung 608 geleitet. In einem weiteren Schritt wird schließlich der Beschichtungsvorhang 618 in Kontakt mit der Hilfsflüssigkeit gebracht und dadurch stabilisiert.
Bezugszeichenliste
110 Seitenführungskörper
112 Befestigungsbereich 114 Bohrungen für Befestigungsschrauben
116 Entlüftungsbohrung
118 Übergangsbereich
120 Führungselement
122 Seitenführungsnut 124 Zuführbohrung
126 Führungsoberfläche
127 Anschlussbereich
128 Strömungsbereich 130 Strömungsbereich 132 Grenzlinie der Abdeckung durch das Trennblech
134 Vermischungsschlitz
136 Beruhigungsstrecke
138 Zwangsvermischungsstrecke
140 Führungsstrecke 142 Flüssigkeitsablauf
144 untere Kante der Seitenführungsvorrichtung
146 Absaugspalt
148 Absaugbohrung
150 Gewindebohrung
510 Trennblech
512 Befestigungsbereich
514 Übergangsbereich
516 Befestigungsbohrung 518 Entlüftungsbohrung
608 Seitenführungsvorrichtung
610 Beschichtungskopf
612 Spalt 614 Düsenspitze
616 Verteilerkanal mit endseitiger Entlüftungsmöglichkeit
618 Beschichtungsvorhang 620 Beschichtungswalze
622 12-Uhr-Position
624 Beschichtungsposition
710 Erzeugung eines Beschichtungsvorhangs 712 Einleiten von Hilfsflüssigkeit in die Seitenfiihrungsnut
714 Kontaktierang und Stabilisierung des Beschichtungsvorhangs durch die Hilfsflüssig¬ keit

Claims

Patentansprüche
1. Seitenführungsvorrichtung (608) zur Stabilisierung der Ränder eines mittels eines Vorhangerzeugers (610) erzeugten flüssigen Beschichtungsvorhangs (618), wobei die Seitenführungsvorrichtung (608) aufweist:
a) einen Seitenführungskörper (110) mit einer Führungsoberfläche (126); b) eine in die Führungsoberfläche (126) des Seitenführungskörpers (110) eingelas¬ sene Seitenführungsnut (122), - wobei die Seitenführungsnut (122) mindestens eine Beruhigungsstrecke
(136) und eine unter der Beruhigungsstrecke (136) angeordnete Führungs¬ strecke (140) aufweist; c) mindestens einen in den Seitenführungskörper (110) eingelassenen Hilfsflüs- sigkeitszulauf (124) zum Einleiten einer Hilfsflüssigkeit in die Seitenführungs- nut (122) oberhalb der Beruhigungsstrecke (136); und d) mindestens einen Flüssigkeitsablauf (142) zum Aufnehmen von Hilfsflüssigkeit nach Durchlaufen der Führungsstrecke (140).
2. Seitenfuhrungsvorrichtung (608) gemäß dem vorhergehenden Anspruch mit zusätzlich einer Trennvorrichtung (510) zur teil weisen oder vollständigen räumlichen Trennung der Hilfsflüssigkeit in der Beruhigungsstrecke (136) von der Beschichtungsflüssigkeit.
3. Seitenführungsvorrichtung (608) gemäß einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, wobei die Beruhigungsstrecke (136) eine Länge von mehr als 3 Millimetern, vor- zugsweise eine Länge von 5-7 mm, aufweist.
4. Seitenführungsvorrichtung (608) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Hilfsflüssigkeitszulauf (124) eine im Wesentlichen senkrecht zur Führungsober¬ fläche (126) verlaufende Bohrung (128) aufweist.
5. Seitenführungsvorrichtung (608) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche mit zusätzlich einer Zwangsvermischungsstrecke (138) sowie einer Vorrichtung (114, 516) zum Befestigen der Seitenführungsvorrichtung (608) an dem Vorhangerzeuger (610), - wobei die Zwangsvermischungsstrecke (138) zwischen der Beruhigungsstrecke
(136) und der Führungsstrecke (140) angeordnet ist; und wobei die Hilfsflüssigkeit bei Durchlaufen der Zwangsvermischungsstrecke (138) mit der Beschichtungsflüssigkeit in Kontakt steht, bevor die Beschich- tungsflüssigkeit den Vorhangerzeuger (610) verlassen hat.
6. Seitenführungsvorrichtung (608) gemäß dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Zwangs Vermischungsstrecke (138) eine Länge von 0,5 bis 3 mm aufweist.
7. Seitenführungsvorrichtung (608) gemäß einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, wobei die Seitenführungsvorrichtung (608) eine Trenn Vorrichtung (510) aufweist und wobei die Trennvorrichtung (510) im Bereich der Zwangs Vermischungsstrecke (138) einen Vermischungsschlitz (134) aufweist.
8. Seitenführungsvorrichtung (608) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Flüssigkeitsablauf (142) einen auf die Führungsoberfläche (126) mündenden Ab- saugspalt (146) aufweist.
9. Seitenführungsvorrichtung (608) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch ge¬ kennzeichnet, dass der Flüssigkeitsablauf (142) mit einer Unterdruckvorrichtung zum Absaugen der Hilfsflüssigkeit verbunden ist.
10. Seitenführungsvorrichtung (608) nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Absaugspalt (146) unter einem von 90° verschiede¬ nen Winkel γ auf die Führungsoberfläche (126) mündet.
11. Seitenführungsvorrichtung (608) gemäß dem vorhergehenden Anspruch, dadurch ge¬ kennzeichnet, dass der Absaugspalt (146) in einem Winkel γ von 30° - 88°, vorzugs¬ weise in einem Winkel γ von 40° - 75°, auf die Führungsoberfläche (126) mündet.
12. Seitenführungsvorrichtung (608) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Seitenführungsnut (122) einen im Wesentlichen rechteckigen oder ovalen oder runden oder V-förmigen Querschnitt aufweist.
13. Seitenführungsvorrichtung (608) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Seitenführungsnut (122) eine Breite b von 0,5-1,5 mm aufweist.
14. Seitenführungsvorrichtung (608) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Seitenführungsnut (122) an mindestens einer Stelle eine Tiefe d von 0,5-1,5 mm aufweist.
15. Seitenführungs Vorrichtung (608) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Seitenführungsnut (122) an mindestens zwei übereinander liegenden Stellen in der Führungsstrecke (140) eine unterschiedliche Tiefe d aufweist, wobei die Tiefe d in der in Fallrichtung des Beschichtungsvorhangs (618) tiefer gelegenen der beiden Stellen größer ist als in der höher gelegenen Stelle.
16. Seitenführungsvorrichtung (608) gemäß dem vorhergehenden Anspruch, dadurch ge¬ kennzeichnet, dass die Führungsstrecke (140) einen Gradientenbereich aufweist, in welchem die Tiefe der Seitenführungsnut (122) in Fallrichtung des Beschichtungsvor¬ hangs (618) kontinuierlich zunimmt.
17. Seitenführungsvorrichtung (608) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, da¬ durch gekennzeichnet, dass die Seitenführungsvorrichtung (608) eine in Bezug auf die Fallrichtung des Beschichtungsvorhangs (618) unterste Kante oder Fläche (144) auf¬ weist, wobei diese in Bezug auf die Fallrichtung des Beschichtungsvorhangs (618) un- terste Kante oder Fläche (144) gegenüber der Horizontalen ganz oder teilweise ge¬ winkelt verläuft und/oder zumindest teilweise einen konkaven Verlauf aufweist.
18. Seitenführungsvorrichtung (608) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, da¬ durch gekennzeichnet, dass die Oberfläche der Seitenführungsvorrichtung (608) eine Rauhigkeit Rz von nicht mehr als 100 Mikrometern, vorzugsweise zwischen 25 und
75 Mikrometern, aufweist.
19. Vorhangbeschichter mit einer Seitenführungsvorrichtung (608) gemäß einem der vor¬ hergehenden Ansprüche.
20. Verfahren zur Beschichtung von Substraten mittels eines Vorhangbeschichtungsver- fahrens mit folgenden Schritten:
a) mittels eines Vorhangerzeugers (610) wird mindestens ein Beschichtungsvorhang (618) erzeugt; b) eine Hilfsflüssigkeit wird durch eine Seitenführungsnut (122) mindestens einer Seitenführungsvorrichtung (608) gemäß einem der vorhergehenden, auf eine Sei¬ tenführungsvorrichtung (608) gerichteten Ansprüche geleitet; und c) der Beschichtungsvorhang (618) wird in Kontakt mit der Hilfsflüssigkeit gebracht und dadurch stabilisiert.
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