EP4146842A1 - Beschichtungsvorrichtung zum ablagern eines beschichtungsmaterials auf einem substrat - Google Patents

Beschichtungsvorrichtung zum ablagern eines beschichtungsmaterials auf einem substrat

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EP4146842A1
EP4146842A1 EP21749120.8A EP21749120A EP4146842A1 EP 4146842 A1 EP4146842 A1 EP 4146842A1 EP 21749120 A EP21749120 A EP 21749120A EP 4146842 A1 EP4146842 A1 EP 4146842A1
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EP
European Patent Office
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coating
opening
primary
channel
substrate
Prior art date
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Application number
EP21749120.8A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Michael Strack
Janine-Christina SCHAUER-PASS
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ThyssenKrupp Steel Europe AG
Original Assignee
ThyssenKrupp Steel Europe AG
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Filing date
Publication date
Application filed by ThyssenKrupp Steel Europe AG filed Critical ThyssenKrupp Steel Europe AG
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Pending legal-status Critical Current

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    • C23C16/54—Apparatus specially adapted for continuous coating
    • C23C16/545—Apparatus specially adapted for continuous coating for coating elongated substrates

Definitions

  • FIG. 3 shows a schematic representation of a coating device according to the invention according to a third embodiment.
  • Embodiments have a supply line 9 designed for supplying coating material, it also being possible for more than one supply line 9 to be provided as an alternative.
  • the feed line 9 is connected to the coating channel 6 and has a feed opening 10 opening into the coating channel 6 .
  • the feed opening 10 for introducing the coating material into the coating channel 6 can be designed in the form of a nozzle, it being possible for the feed opening, which is designed in the form of a nozzle, to be aligned with the substrate 2 accordingly.
  • the filter device 14 in all three illustrated embodiments is connected to the coating chamber 3 via a primary return line 15 designed to return the mixture from which the coating material has been removed.
  • the primary return line 15 opens into the coating chamber 3 via a primary return orifice 16.
  • FIG. 2 shows a second embodiment of the coating device 1 according to the invention.
  • the second embodiment of the coating device has a secondary suction line 19 .
  • the secondary suction line 19 is designed to suck the mixture of carrier gas and coating material out of the coating channel 6 and is also connected to the coating channel 6 at one of its two ends.
  • the other end of the secondary suction line 19 is connected to the filter device 14, as can be seen in FIG.
  • the mixture of carrier gas and coating material is sucked out of the coating channel 6 into the secondary suction line 19 via a secondary suction opening 20 and conducted to the filter device 14 via the secondary suction line 19 .

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Abstract

Beschichtungsvorrichtung (1) zum Ablagern eines Beschichtungsmaterials auf einem Substrat (2), aufweisend eine Beschichtungskammer (3), welche einen Eintrittsdurchgang (4) und einen Austrittdurchgang (5) aufweist, einen Beschichtungskanal (6), welcher innerhalb der Beschichtungskammer (3) angeordnet ist und eine Eintrittsöffnung (7) und eine Austrittsöffnung (8) aufweist, mindestens eine Zuführleitung (9), welche mit dem Beschichtungskanal (6) verbunden ist und eine Zuführöffnung (10) aufweist, eine mit dem Beschichtungskanal (6) verbundene Primär-Absaugleitung (12) und eine Filtereinrichtung (14), welche mit der Primär-Absaugleitung (12) verbunden ist, wobei die Filtereinrichtung (14) über eine zum Zurückführen der von Beschichtungsmaterial gereinigten Mischung ausgebildete Primär-Rückführleitung (15) mit der Beschichtungskammer (3) verbunden ist, wobei die Primär-Rückführleitung (15) über eine Primär-Rückführmündung (16) in die Beschichtungskammer (3) mündet.

Description

Beschichtungsvorrichtung zum Ablagern eines
Beschichtungsmaterials auf einem Substrat
Die Erfindung richtet sich auf eine Beschichtungsvorrichtung zum Ablagern eines Beschichtungsmaterials auf einem Substrat, aufweisend eine Beschichtungskammer, welche zum Ein- und Ausbringen des Substrates einen Eintrittsdurchgang und einen Austrittdurchgang aufweist, einen zum Beschichten des Substrats ausgebildeten Beschichtungskanal, welcher innerhalb der Beschichtungskammer angeordnet ist und welcher zum Ein- und Ausbringen des Substrats eine Eintrittsöffnung und eine Austrittsöffnung aufweist, und mindestens eine zum Zuführen von Beschichtungsmaterial ausgebildete Zuführleitung, welche mit dem Beschichtungskanal verbunden ist und eine in den Beschichtungskanal mündende Zuführöffnung aufweist. Bei dem Substrat kann es sich beispielsweise um ein Stahlband handeln.
Die WO 2016/042079 offenbart eine Vorrichtung zur Ausbildung von Beschichtungen auf einem Substrat, welches zum Beispiel ein bandförmiges Material oder ein Werkzeug sein kann, wobei bei der Vorrichtung das Beschichtungsmaterial durch einen Lichtbogen verdampft und mittels eines Trägergasstroms zum zu beschichtenden Substrat transportiert wird. Bei dieser bekannten Vorrichtung ist es von Nachteil, dass das derart zugeführte und überschüssige Beschichtungsmaterial nicht ausschließlich auf dem zu beschichtenden Substrat kondensiert, sondern auch an jeder anderen Stelle in dem Beschichtungsraum, welcher eine Temperatur unterhalb der Kondensationstemperatur des Beschichtungsmaterials besitzt und welcher bei der WO 2016/042079 als eine Vakuumkammer ausgebildet ist.
Eine Beschichtungsvorrichtung der in der Einleitung genannten Art ist zum Beispiel aus der DE 102004 041854 bekannt, wobei bei dieser Beschichtungsvorrichtung innerhalb der als Vakuumkammer ausgebildeten Beschichtungskammer ein Beschichtungskanal bzw. Bedampfungskanal angeordnet ist, welcher beheizbar ausgebildet ist und welcher eine zum Beschichten des Substrates eingerichtete Düse aufweist, welche mit einer zum Zuführen von Beschichtungsmaterial ausgebildeten Zuführleitung verbunden ist. Zum Schutz des Substrats in einem Störfall, wie beispielsweise einer Änderung der Transportgeschwindigkeit des durch den Beschichtungskanal geförderten Substrats oder bei Stillstand des Substrats, sieht die DE 102004 041854 vor, dass durch Einschub eines Hohlkörpers der Beschichtungskanal in einen inneren Raum und in einen äußeren Raum getrennt wird, so dass sich das Substrat geschützt im inneren Raum befindet. Auf diese Weise scheidet sich das in den Beschichtungskanal einströmende Beschichtungsmaterial nicht auf dem Substrat ab. Ebenso findet keine unkontrollierte Beschichtung des Substrats in einem Störfall statt. Dabei ist es bei der DE 102004 041854 aber von Nachteil, dass die sich außen an dem Hohlkörper absetzende Menge überschüssigen Beschichtungsmaterials nicht kontinuierlich abgeführt werden kann, so dass entweder aufwendige Wechselvorrichtungen oder Prozessunterbrechungen inklusive einer Belüftung der Beschichtungskammer bzw. der Vakuumkammer notwendig werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Lösung zu schaffen, die eine verbesserte Beschichtungsvorrichtung bereitstellt, durch welche überschüssiges Beschichtungsmaterial auf konstruktiv einfache Weise kontinuierlich abgeführt werden kann und ein kontinuierlicher Betrieb der Beschichtungsvorrichtung ohne aufwendige Wechselvorrichtungen möglich ist. Ebenso beinhaltet die Aufgabe dabei, dass die Beschichtungsvorrichtung das eigentliche Aufbringen des Beschichtungsmaterials nicht stört oder behindert und dass nur der überschüssige Anteil des Beschichtungsmaterials abgeführt wird, nicht jedoch die Dämpfe des Beschichtungsmaterials, welche noch auf dem zu beschichtenden Material kondensieren könnten.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Beschichtungsvorrichtung mit den Merkmalen gemäß dem Anspruch 1.
Die erfindungsgemäße Beschichtungsvorrichtung zum Ablagern eines Beschichtungsmaterials auf einem Substrat weist eine Beschichtungskammer, welche zum Ein- und Ausbringen des Substrates einen Eintrittsdurchgang und einen Austrittdurchgang aufweist, einen zum Beschichten des Substrats ausgebildeten Beschichtungskanal, welcher innerhalb der Beschichtungskammer angeordnet ist und welcher zum Ein- und Ausbringen des Substrats eine Eintrittsöffnung und eine Austrittsöffnung aufweist, und mindestens eine zum Zuführen von Beschichtungsmaterial ausgebildete Zuführleitung, welche mit dem Beschichtungskanal verbunden ist und eine in den Beschichtungskanal mündende Zuführöffnung aufweist, auf. Ferner weist die erfindungsgemäße Beschichtungsvorrichtung eine zum Absaugen einer Mischung aus Trägergas und Beschichtungsmaterial aus dem Beschichtungskanal ausgebildete und über eine Primär-Absaugöffnung mit dem Beschichtungskanal verbundene Primär-Absaugleitung und eine zum Reinigen der aus dem Beschichtungskanal abgesaugten Mischung ausgebildete Filtereinrichtung, die mit der Primär-Absaugleitung verbunden ist, auf. Dabei ist die Filtereinrichtung über eine zum Zurückführen der von Beschichtungsmaterial gereinigten Mischung ausgebildete Primär-Rückführleitung mit der Beschichtungskammer verbunden, wobei die Primär-Rückführleitung über eine Primär-Rückführmündung in die Beschichtungskammer mündet. Im Sinne der Erfindung handelt es sich bei dem Beschichtungskanal um einen Kanal mit geschlossenem Querschnitt.
Vorteilhafte und zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen .
Durch die Erfindung wird eine Beschichtungsvorrichtung zur
Verfügung gestellt, welche sich durch eine einfache Konstruktion auszeichnet und durch welche ein Austritt des überschüssigen Beschichtungsmaterials in das freie Volumen der Beschichtungskammer, d.h. in Bereiche außerhalb des Beschichtungskanals, verhindert wird, wodurch wiederum in der Beschichtungskammer das Auftreten von Streuschichten, welche vom Substrat abplatzen können und bei dem Endprodukt zu Qualitätsproblemen führen, vermieden wird.
Um tatsächlich auch nur überschüssiges Beschichtungsmaterial aus dem Beschichtungskanal abzuführen, ist gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung vorgesehen, dass die Primär- Absaugöffnung mit Bezug auf eine Beförderungsrichtung des Substrats zwischen der Zuführöffnung und dem Austrittsdurchgang liegend angeordnet ist.
Dabei ist es von Vorteil, wenn die Primär-Absaugöffnung und die Austrittsöffnung in einer gemeinsamen Ebene liegend angeordnet sind. Denn an der Austrittsöffnung besteht bei dem Beschichtungskanal die größte Gefahr, dass überschüssiges Beschichtungsmaterial kondensiert und die Austrittsöffnung für das Substrat blockiert.
Alternativ ist es in einer Ausgestaltung der Erfindung aber auch ausreichend, wenn die Primär-Absaugöffnung mit Bezug auf eine Beförderungsrichtung des Substrats zwischen der Zuführöffnung und der Austrittsöffnung liegend angeordnet ist.
Bevorzugt ist die Primär-Absaugöffnung in einer Ebene liegend angeordnet ist, welche sich parallel zu einer Beförderungsrichtung des Substrats erstreckt.
Von besonderem Vorteil ist es in Ausgestaltung der Erfindung, wenn eine zum Absaugen der Mischung aus Trägergas und Beschichtungsmaterial aus dem Beschichtungskanal ausgebildete und mit dem Beschichtungskanal verbundene Sekundär-Absaugleitung mit der Filtereinrichtung verbunden ist, wobei die Sekundär- Absaugleitung über eine Sekundär-Absaugöffnung mit dem Beschichtungskanal verbunden ist. Denn durch geschickte Anordnung der Primär-Absaugleitung bzw. der Primär-Absaugöffnung und der Sekundär-Absaugleitung bzw. der Sekundär-Absaugöffnung kann überschüssiges Beschichtungsmaterial besonders effektiv aus dem Beschichtungskanal abgesaugt werden, ohne dabei nachteilig Einfluss auf den hauptsächlichen Beschichtungsprozess zu nehmen. Eine solche vorteilhafte Anordnung ist in Ausgestaltung der Erfindung dadurch gegeben, dass mit Bezug auf eine Beförderungsrichtung des Substrats die Sekundär-Absaugöffnung zwischen der Eintrittsöffnung und der Zuführöffnung liegend angeordnet ist.
Dabei ist es ferner in weiterer Ausgestaltung von Vorteil, wenn die Sekundär-Absaugöffnung in einer Ebene liegend angeordnet ist, welche sich parallel zu einer Beförderungsrichtung des Substrats erstreckt.
Die Erfindung sieht in weiterer vorteilhafter Ausgestaltung vor, dass die Sekundär-Absaugleitung aus einem hochtemperaturbeständigen Material, vorzugsweise aus Grafit oder Keramik, besteht.
Damit das von der Sekundär-Absaugleitung abgesaugte Beschichtungsmaterial erst in der Filtereinrichtung kondensiert, sieht die Erfindung in Ausgestaltung ferner vor, dass die Sekundär-Absaugleitung beheizbar ausgebildet ist.
Die Erfindung sieht in weiterer Ausgestaltung vor, dass eine zum Zurückführen der von Beschichtungsmaterial gereinigten Mischung ausgebildete Sekundär-Rückführleitung mit der Filtereinrichtung verbunden ist, wobei die Sekundär- Rückführleitung mit der Beschichtungskammer verbunden ist und eine Sekundär-Rückführmündung aufweist.
Dabei ist es von besonderem Vorteil, wenn die Sekundär- Rückführmündung an der Eintrittsöffnung und außerhalb des Beschichtungskanals angeordnet ist. Durch diese Anordnung wird verhindert, dass dem Beschichtungskanal zugeführtes Beschichtungsmaterial aus der Eintrittsöffnung des Beschichtungskanals in die Beschichtungskammer entweichen kann.
Diese vorteilhafte Wirkung kann in Ausgestaltung der Erfindung dadurch erhöht werden, indem die Sekundär- Rückführmündung auf die Eintrittsöffnung ausgerichtet ausgebildet ist.
Ferner ist es in Ausgestaltung der Erfindung von Vorteil, wenn die Primär-Rückführmündung an der Austrittsöffnung und außerhalb des Beschichtungskanals angeordnet ist. Denn durch diese Anordnung wird verhindert, dass dem Beschichtungskanal zugeführtes und/oder überschüssiges Beschichtungsmaterial aus der Austrittsöffnung des Beschichtungskanals in die Beschichtungskammer entweichen kann.
Auch hierbei kann - wie bei der Sekundär-Rückführmündung - die vorstehend angeführte, vorteilhafte Wirkung in Ausgestaltung der Erfindung dadurch erhöht werden, indem die Primär- Rückführmündung auf die Austrittsöffnung ausgerichtet ausgebildet ist.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Primär-Absaugleitung aus einem hochtemperaturbeständigen Material, vorzugsweise aus Grafit oder Keramik, besteht.
Damit das von der Primär-Absaugleitung abgesaugte Beschichtungsmaterial erst in der Filtereinrichtung kondensiert, sieht die Erfindung in Ausgestaltung vor, dass die Primär- Absaugleitung beheizbar ausgebildet ist.
Zur Senkung der Verdampfungstemperatur und auch der Temperatur innerhalb des Beschichtungskanals ist es schließlich in Ausgestaltung der Erfindung von Vorteil, wenn die Beschichtungskammer als eine Vakuumkammer ausgebildet ist, in welcher ein Unterdrück herrscht.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und nachstehenden noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Der Rahmen der Erfindung ist nur durch die Ansprüche definiert.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung im Zusammenhang mit der Zeichnung, in der beispielhafte und bevorzugte Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt sind.
In der Zeichnung zeigt:
Figur 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Beschichtungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform,
Figur 2 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Beschichtungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform und
Figur 3 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Beschichtungsvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform.
Die Figuren 1, 2 und 3 zeigen verschiedene Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Beschichtungsvorrichtung 1 zum Ablagern eines Beschichtungsmaterials auf einem Substrat 2, wobei es sich bei dem Substrat 2 beispielsweise um ein zu beschichtendes Stahlband handeln kann. Bei allen drei Ausführungsformen weist die Beschichtungsvorrichtung 1 eine Beschichtungskammer 3 auf, wobei die Beschichtungskammer 3 zum Einbringen des Substrats 2 in die Beschichtungskammer 3 einen Eintrittsdurchgang 4 und zum Ausbringen des Substrats 2 aus der Beschichtungskammer 3 einen Austrittsdurchgangs 5 aufweist. Zur Senkung der Verdampfungstemperatur und auch der Temperatur innerhalb der Beschichtungskammer kann die Beschichtungskammer 3 bei den gezeigten Ausführungsformen als eine Vakuumkammer ausgebildet sein, wodurch auch eine Reaktion der Umgebungsluft mit dem Beschichtungsmaterial vermieden wird. Ferner erfolgt bei allen drei Ausführungsformen die Beschichtung des Substrats 2 in einem zum Beschichten des Substrats 2 ausgebildeten Beschichtungskanal 6. Wie den Figuren zu entnehmen ist, handelt es sich bei dem Beschichtungskanal 6 um einen Kanal mit geschlossenem Querschnitt. Der Beschichtungskanal 6 ist innerhalb der Beschichtungskammer 3 angeordnet, wobei der Beschichtungskanal 6 zum Einbringen des Substrats 2 in den Beschichtungskanal 6 eine Eintrittsöffnung 7 und zum Ausbringen des Substrats 2 aus dem Beschichtungskanal 6 eine Austrittsöffnung 8 aufweist. Dabei ist der Beschichtungskanal 6 beheizbar ausgebildet, indem der Beschichtungskanal 6 beispielsweise vollumfänglich mit einer in den Figuren nicht näher dargestellten Heizeinrichtung versehen ist. Zum Beschichten des Substrats 2 mit Beschichtungsmaterial weist die Beschichtungseinrichtung 1 bei allen drei
Ausführungsformen eine zum Zuführen von Beschichtungsmaterial ausgebildete Zuführleitung 9 auf, wobei alternativ auch mehr als eine Zuführleitung 9 vorgesehen sein kann. Die Zuführleitung 9 ist mit dem Beschichtungskanal 6 verbunden und weist eine in den Beschichtungskanal 6 mündende Zuführöffnung 10 auf. Dabei kann die Zuführöffnung 10 zum Einbringen des Beschichtungsmaterials in den Beschichtungskanal 6 düsenförmig ausgebildet sein, wobei die düsenförmig ausgebildete Zuführöffnung entsprechend auf das Substrat 2 ausgerichtet sein kann.
Ferner weist die in den Figuren 1 bis 3 gezeigte Beschichtungsvorrichtung 1 bei allen drei Ausführungsformen eine Primär-Absaugöffnung 11 auf, die in der Wandung des Beschichtungskanals 6 ausgebildet ist. Dabei weist die Beschichtungsvorrichtung 1 eine zum Absaugen einer Mischung aus Trägergas und Beschichtungsmaterial aus dem Beschichtungskanal 6 ausgebildete und über die Primär-Absaugöffnung 11 mit dem Beschichtungskanal 6 verbundene Primär-Absaugleitung 12 auf. Schließlich weist bei allen drei Ausführungsformen die erfindungsgemäße Beschichtungsvorrichtung 1 eine zum Reinigen der aus dem Beschichtungskanal 6 abgesaugten Mischung ausgebildete Filtereinrichtung 14 auf. Die Filtereinrichtung 14, die in den Figuren 1 bis 3 nur schematisch angedeutet ist, ist dabei mit der Primär-Absaugleitung 12 verbunden. Wie den Figuren
I bis 3 ferner zu entnehmen ist, ist die Filtereinrichtung 14 bei allen drei dargestellten Ausführungsformen über eine zum Zurückführen der von Beschichtungsmaterial gereinigten Mischung ausgebildete Primär-Rückführleitung 15 mit der Beschichtungskammer 3 verbunden. Die Primär-Rückführleitung 15 mündet bei allen drei Ausführungsformen der Beschichtungsvorrichtung 1 über eine Primär-Rückführmündung 16 in die Beschichtungskammer 3.
Bei allen drei Ausführungsformen, die in den Figuren 1 bis 3 gezeigt sind, ist ferner die Primär-Absaugöffnung 11 mit Bezug auf eine Beförderungsrichtung 17 des Substrats 2 zwischen der Zuführöffnung 10 und dem Austrittsdurchgang 5 liegend angeordnet. Das primäre Absaugen der Mischung aus Trägergas und Beschichtungsmaterial aus dem Beschichtungskanal 6 erfolgt also mit Bezug auf die Beförderungsrichtung 17 erst hinter dem Zuführen des Beschichtungsmaterials über die Zuführleitung 9 bzw. Zuführöffnung 10.
Die Primär-Absaugleitung 12 sowie deren Primär-Absaugöffnung
II können bei allen drei Ausführungsformen, welche in den Figuren 1 bis 3 gezeigt sind, beheizbar ausgebildet sein, wobei die Primär-Absaugleitung 12 aus einem hochtemperaturbeständigen Material, vorzugsweise aus Grafit oder Keramik, besteht. Zum Beheizen der Primär-Absaugöffnung 11 und der Primär- Absaugleitung 12 wird dabei bevorzugt eine Temperatur gewählt, welche oberhalb der Kondensationstemperatur des abzusaugenden Beschichtungsmaterials liegt. Dabei sollte diese Temperatur so geringfügig wie möglich oberhalb der Kondensationstemperatur liegen. Denn dadurch ist gewährleistet, dass das abgesaugte Beschichtungsmaterial bis zu der Filtereinrichtung 14, die bei den drei Ausführungsformen jeweils ein Kreislauffilter ist, an Temperatur verliert, wodurch dadurch das abgesaugte Beschichtungsmaterial gewünscht erst innerhalb der Filtereinrichtung 14 kondensiert. Jedoch wird andererseits die Temperatur zum Beheizen der Primär-Absaugöffnung 11 und der Primär-Absaugleitung 12 derart hoch gewählt, dass die Temperatur des in der Filtereinrichtung 14 abgekühlten und zurückgeführten Beschichtungsmaterials immer noch oberhalb der Temperatur des vorgewärmten und der Beschichtungsvorrichtung 1 zugeführten Substrats 2 liegt, um das Substrat 2 bei Wiedereinspeisung des gefilterten Beschichtungsmaterials möglichst wenig abzukühlen.
Die vorstehend beschriebenen Merkmale für die erfindungsgemäße Beschichtungsvorrichtung 1 beziehen sich auf alle drei Ausführungsformen. Nachstehend wird überwiegend auf die Unterschiede der einzelnen Ausführungsformen eingegangen, wobei auf eine Wiederholung der vorstehend bereits beschriebenen Merkmale weitestgehend verzichtet wird.
In Figur 1 ist eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Beschichtungsvorrichtung 1 gezeigt. Bei der ersten Ausführungsform der Beschichtungsvorrichtung 1 sind die Primär-Absaugöffnung 11 und die Austrittsöffnung 8 in einer gemeinsamen Ebene 18 (siehe gestrichelte Linie in Figur 1) liegend angeordnet. Somit ist die in einer Stirnwandung des Beschichtungskanals 6 ausgeformte Primär-Absaugöffnung 11 parallel versetzt zu der in der Stirnwandung des Beschichtungskanals 6 ausgeformten Austrittsöffnung 8 angeordnet, wobei sich in dem gezeigten Ausführungsbeispiel ferner die Primär-Absaugleitung 12 parallel zu der Beförderungsrichtung 17 des Substrats 2 erstreckt, wobei eine Parallelität von Beförderungsrichtung 17 und Erstreckung der Primär-Absaugleitung 12 nicht zwingend erforderlich ist. Die Primär-Absaugleitung 12 ist dabei abschnittsweise innerhalb der Beschichtungskammer 3 verlaufend angeordnet, wobei sich die Primär-Absaugleitung 12 mit einem anderen Abschnitt ferner außerhalb der Beschichtungskammer 3 bis zu der Filtereinrichtung 14 erstreckt, mit welcher die Primär-Rückführleitung 15 verbunden ist. Die Primär-Rückführleitung 15 ist andererseits mit ihrem anderen Ende auch mit der Beschichtungskammer 3 verbunden und mündet über die Primär-Rückführmündung 16 in die Beschichtungskammer 3.
Die Figur 2 zeigt eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Beschichtungsvorrichtung 1. Im Unterschied zu der ersten Ausführungsform weist die zweite Ausführungsform der Beschichtungsvorrichtung eine Sekundär-Absaugleitung 19 auf. Die Sekundär-Absaugleitung 19 ist zum Absaugen der Mischung aus Trägergas und Beschichtungsmaterial aus dem Beschichtungskanal 6 ausgebildet und ferner mit einem ihrer beiden Enden mit dem Beschichtungskanal 6 verbunden. Das andere Ende der Sekundär- Absaugleitung 19 ist mit der Filtereinrichtung 14 verbunden, wie es aus Figur 2 ersichtlich ist. Dabei wird die Mischung aus Trägergas und Beschichtungsmaterial über eine Sekundär- Absaugöffnung 20 aus dem Beschichtungskanal 6 in die Sekundär- Absaugleitung 19 gesaugt und über die Sekundär-Absaugleitung 19 zu der Filtereinrichtung 14 geleitet. In der Filtereinrichtung 14 werden dann bei der zweiten Ausführungsform sowohl die über die Primär-Absaugleitung 12 geförderte Mischung als auch die über die Sekundär-Absaugleitung 19 geförderte Mischung gereinigt und gefiltert. Die von Beschichtungsmaterial in der Filtereinrichtung 14 gereinigte Mischung wird dann von der Filtereinrichtung 14 über die Primär-Rückführleitung 15 in die Beschichtungskammer 3 gefördert. Alternativ ist es bei der zweiten Ausführungsform auch denkbar, dass das Filtern und Reinigen der abgesaugten Mischung aus Trägergas und Beschichtungsmaterial in separaten Filtereinrichtungen erfolgt, so dass zwei Filtereinrichtungen vorgesehen sind, wobei dann die Primär-Absaugleitung 12 mit einer ersten Filtereinrichtung verbunden ist und die Sekundär-Absaugleitung 19 mit einer zweiten Filtereinrichtung verbunden ist. Bei dieser Alternative würde dann die von Beschichtungsmaterial gereinigte bzw. gefilterte Mischung der Primär-Rückführleitung zugeführt, über welche dann die gereinigte bzw. gefilterte Mischung in die Beschichtungskammer 3 gefördert würde. Aus der Figur 2 ist ferner für die zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Beschichtungsvorrichtung 1 zu erkennen, dass die Primär-Absaugöffnung 11 mit Bezug auf die Beförderungsrichtung 17 des Substrats 2 zwischen der Zuführöffnung 10 und der Austrittsöffnung 8 liegend angeordnet ist, wohingegen die Sekundär-Absaugöffnung 20 zwischen der Eintrittsöffnung 7 und der Zuführöffnung 10 liegend angeordnet ist. Dabei sind zusätzlich die Primär-Absaugöffnung 11 und die Sekundär-Absaugöffnung 20 in einer Ebene 21 (siehe gestrichelte Linie in Figur 2) liegend angeordnet, welche sich parallel zu der Beförderungsrichtung 17 des Substrats 2 erstreckt.
Bei der zweiten Ausführungsform gemäß der Figur 2 kann die Sekundär-Absaugleitung 19 wie die Primär-Absaugleitung 12 ebenfalls aus einem hochtemperaturbeständigen Material, vorzugsweise aus Grafit oder Keramik, bestehen. Bei der zweiten Ausführungsform können die Primär-Absaugleitung 12 und/oder die Sekundär-Absaugleitung 19 beheizbar ausgebildet sein. Für den Fall, dass die Sekundär-Absaugleitung 19 beheizbar ausgebildet ist, kann damit die Sekundär-Absaugleitung 19 auf eine Temperatur eingestellt werden, welche so gering wie realisierbar oberhalb der Kondensationstemperatur des abzusaugenden Beschichtungsmaterials liegt, wodurch das abgesaugte Beschichtungsmaterial bis zu der Filtereinrichtung 14 an Temperatur verliert und erst innerhalb der Filtereinrichtung 14 kondensiert. Kennzeichnend für die zweite Ausführungsform ist entsprechend den vorstehenden Ausführungen, dass mindestens eine Absaugöffnung, d.h. die Primär-Absaugöffnung 11, in Beförderungsrichtung 17 betrachtet hinter der Zuführöffnung 10 angeordnet ist und dass mindestens eine Absaugöffnung, d.h. die Sekundär-Absaugöffnung 20, in Beförderungsrichtung 17 betrachtet vor der Zuführöffnung 10 angeordnet ist.
In Figur 3 ist schließlich eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Beschichtungsvorrichtung 1 dargestellt. Wie zuvor bei der zweiten Ausführungsform ist auch bei der dritten Ausführungsform eine Sekundär-Absaugleitung 19 mit einer Sekundär-Absaugöffnung 20 vorhanden. Ebenso ist die Sekundär- Absaugleitung 19 wiederum zum Absaugen der Mischung aus Trägergas und Beschichtungsmaterial aus dem Beschichtungskanal 6 ausgebildet und über die Sekundär-Absaugöffnung 20 mit dem Beschichtungskanal 6 verbunden. Ferner ist die Sekundär- Absaugöffnung 20 in Beförderungsrichtung 17 betrachtet zwischen der Eintrittsöffnung 7 und der Zuführöffnung 10 angeordnet, wohingegen die Primär-Absaugöffnung 11 in Beförderungsrichtung 17 betrachtet zwischen der Zuführöffnung 10 und der Austrittsöffnung 8 angeordnet ist. Auch bei der dritten Ausführungsform sind die Primär-Absaugleitung 12 und die Sekundär-Absaugleitung 19 mit der Filtereinrichtung 14 verbunden, um die aus dem Beschichtungskanal 6 abgesaugte Mischung aus Trägergas und Beschichtungsmaterial zu reinigen. Alternativ können auch zwei Filtereinrichtungen vorgesehen sein, welche separat die durch die Primär-Absaugleitung 12 aus dem Beschichtungskanal 6 abgesaugte Mischung und die durch die Sekundär-Absaugleitung 19 aus dem Beschichtungskanal 6 abgesaugte Mischung reinigen.
Im Unterschied zu der zweiten Ausführungsform, bei welcher lediglich die Primär-Rückführleitung 15 vorgesehen ist, weist bei der dritten Ausführungsform die Beschichtungsvorrichtung 1 eine zum Zurückführen der von Beschichtungsmaterial gereinigten Mischung ausgebildete Sekundär-Rückführleitung 22 auf, welche zusätzlich zu der Primär-Rückführleitung 15 vorgesehen ist. Die Sekundär-Rückführleitung 22 ist dabei mit der Filtereinrichtung 14 verbunden und führt die gereinigte Mischung in die Beschichtungskammer 3 zurück, wobei auch die Primär- Rückführleitung 15 einen Teil der gereinigten Mischung in die Beschichtungskammer 3 führt. Dabei mündet die Sekundär- Rückführleitung 22 über eine Sekundär-Rückführmündung 23 in die Beschichtungskammer 3. Bei der dritten Ausführungsform der Beschichtungsvorrichtung 1 ist die Primär-Rückführmündung 16 an der Austrittsöffnung 8 und außerhalb des Beschichtungskanals 6 angeordnet, wobei ferner die Sekundär-Rückführmündung 23 - wie aus der Figur 3 ersichtlich ist - an der Eintrittsöffnung 7 und außerhalb des Beschichtungskanals 6 angeordnet ist. Dabei hat es sich bei der dritten Ausführungsform der Beschichtungsvorrichtung 1 von Vorteil erwiesen, dass die Rückspeisung der gefilterten bzw. gereinigten Mischung beidseitig in die stirnseitigen Öffnungen des Beschichtungskanals 6 erfolgt. Dementsprechend ist die Sekundär-Rückführmündung 23 auf die Eintrittsöffnung 7 des Beschichtungskanals 6 ausgerichtet ausgebildet, wohingegen die Primär-Rückführmündung 16 auf die Austrittsöffnung 8 des Beschichtungskanals 6 ausgerichtet ausgebildet ist. Dadurch wird die gefilterte Mischung so weiter erwärmt, bevor die gefilterte bzw. gereinigte Mischung in den Bereich der Zuführöffnung 10 gelangt, wo die nicht erwärmte und gefilterte Mischung ansonsten das über die Zuführöffnung 10 zugeführte Beschichtungsmaterial unnötig abkühlen würde. Zum anderen sorgt die gezielte Strömung in den Beschichtungskanal 6 dafür, dass ein Austreten des dampfförmigen Beschichtungsmaterials über die stirnseitige Eintrittsöffnung 7 und die stirnseitige Austrittsöffnung 8 des Beschichtungskanals 6, d.h. durch die notwendigen Ein- bzw. Austrittsöffnung 7 und 8 zum Ein- und Ausbringen des Substrats 2, weitestgehend vermieden wird.
Zusammenfassend ist die erfindungsgemäße Beschichtungsvorrichtung 1 dadurch charakterisiert, dass in den Bereich des heißen Beschichtungskanals 6 mindestens eine hochtemperaturbeständige Absaugöffnung (Primär-Absaugöffnung 11) integriert wird, an welcher eine hochtemperaturbeständige und gegebenenfalls aktiv beheizbare Verrohrung in Form der Primär- Absaugleitung 12 angeschlossen wird. Die Primär-Absaugleitung 12 wird mit der Eingangsseite der Filtereinrichtung 14, welche ein Kreislauffilter sein kann, verbunden. Die Ausgangsseite der Filtereinrichtung 14 wiederum wird mit der Beschichtungskammer 3 verbunden, um die gereinigte bzw. gefilterte Mischung aus Trägergas und Beschichtungsmaterial in die Beschichtungskammer 3 zurück zu speisen, wobei die gereinigte Mischung dann nur noch das Trägergas aufweisen kann.
Die beschriebene Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die beschriebenen und dargestellten Ausführungsformen beschränkt. Es ist ersichtlich, dass an den in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen zahlreiche, dem Fachmann entsprechend der beabsichtigten Anwendung naheliegende Abänderungen vorgenommen werden können, ohne dass dadurch der Bereich der Erfindung verlassen wird. Beispielsweise können auch mehr als eine Primär-Absaugöffnung und somit entsprechend mehr als eine Primär-Absaugleitung vorgesehen sein, wobei auch mehr als eine Sekundär-Absaugöffnung und somit entsprechend mehr als eine Sekundär-Absaugleitung vorgesehen sein kann. Zur Erfindung gehört alles dasjenige, was in der Beschreibung enthalten und/oder in der Zeichnung dargestellt ist, einschließlich dessen, was abweichend von den konkreten Ausführungsbeispielen für den Fachmann naheliegt.
Bezugszeichenliste
1 Beschichtungsvorrichtung
2 Substrat
3 Beschichtungskammer
4 Eintrittsdurchgang
5 Austrittsdurchgang
6 Beschichtungskanal
7 Eintrittsöffnung
8 Austrittsöffnung
9 Zuführleitung
10 Zuführöffnung
11 Primär-Absaugöffnung
12 Primär-Absaugleitung 14 Filtereinrichtung
15 Primär-Rückführleitung
16 Primär-Rückführmündung
17 Beförderungsrichtung
18 Gemeinsame Ebene
19 Sekundär-Absaugleitung
20 Sekundär-AbSäugöffnung
21 Ebene
22 Sekundär-Rückführleitung
23 Sekundär-Rückführmündung

Claims

Patentansprüche
1. Beschichtungsvorrichtung (1) zum Ablagern eines Beschichtungsmaterials auf einem Substrat (2), aufweisend
- eine Beschichtungskammer (3), welche zum Ein- und Ausbringen des Substrates (2) einen Eintrittsdurchgang (4) und einen Austrittdurchgang (5) aufweist,
- einen zum Beschichten des Substrats (2) ausgebildeten Beschichtungskanal (6), welcher innerhalb der Beschichtungskammer (3) angeordnet ist und welcher zum Ein- und Ausbringen des Substrats (2) eine Eintrittsöffnung (7) und eine Austrittsöffnung (8) aufweist,
- mindestens eine zum Zuführen von Beschichtungsmaterial ausgebildete Zuführleitung (9), welche mit dem Beschichtungskanal (6) verbunden ist und eine in den Beschichtungskanal (6) mündende Zuführöffnung (10) aufweist,
- eine zum Absaugen einer Mischung aus Trägergas und Beschichtungsmaterial aus dem Beschichtungskanal (6) ausgebildete und über eine Primär-Absaugöffnung (11) mit dem Beschichtungskanal (6) verbundene Primär-Absaugleitung (12) und
- eine zum Reinigen der aus dem Beschichtungskanal (6) abgesaugten Mischung ausgebildete Filtereinrichtung (14), welche mit der Primär-Absaugleitung (12) verbunden ist, wobei die Filtereinrichtung (14) über eine zum Zurückführen der von Beschichtungsmaterial gereinigten Mischung ausgebildete Primär-Rückführleitung (15) mit der Beschichtungskammer (3) verbunden ist, wobei die Primär- Rückführleitung (15) über eine Primär-Rückführmündung (16) in die Beschichtungskammer (3) mündet.
2. Beschichtungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei die Primär-Absaugöffnung (11) mit Bezug auf eine Beförderungsrichtung (17) des Substrats (2) zwischen der Zuführöffnung (10) und dem Austrittsdurchgang (5) liegend angeordnet ist.
3. Beschichtungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Primär-Absaugöffnung (11) und die Austrittsöffnung (8) in einer gemeinsamen Ebene (18) liegend angeordnet sind.
4. Beschichtungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei die Primär-Absaugöffnung (11) mit Bezug auf eine Beförderungsrichtung (17) des Substrats (2) zwischen der Zuführöffnung (10) und der Austrittsöffnung (8) liegend angeordnet ist.
5. Beschichtungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 4, wobei die Primär-Absaugöffnung (11) in einer Ebene (21) liegend angeordnet ist, welche sich parallel zu einer Beförderungsrichtung (17) des Substrats (2) erstreckt.
6. Beschichtungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine zum Absaugen der Mischung aus Trägergas und Beschichtungsmaterial aus dem Beschichtungskanal (6) ausgebildete und mit dem Beschichtungskanal (6) verbundene Sekundär-Absaugleitung (19) mit der Filtereinrichtung (14) verbunden ist, wobei die Sekundär-Absaugleitung (19) über eine Sekundär-Absaugöffnung (20) mit dem Beschichtungskanal (6) verbunden ist.
7. Beschichtungsvorrichtung (1) nach Anspruch 6, wobei die Sekundär-Absaugöffnung (20) zwischen der Eintrittsöffnung (7) und der Zuführöffnung (10) liegend angeordnet ist.
8. Beschichtungsvorrichtung (1) nach Anspruch 6 oder 7, wobei die Sekundär-Absaugöffnung (20) in einer Ebene (21) liegend angeordnet ist, welche sich parallel zu einer Beförderungsrichtung (17) des Substrats (2) erstreckt.
9. Beschichtungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei die Sekundär-Absaugleitung (19) aus einem hochtemperaturbeständigen Material, vorzugsweise aus Grafit oder Keramik, besteht.
10. Beschichtungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei die Sekundär-Absaugleitung (19) beheizbar ausgebildet ist.
11. Beschichtungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine zum Zurückführen der von Beschichtungsmaterial gereinigten Mischung ausgebildete Sekundär-Rückführleitung (22) mit der Filtereinrichtung (14) verbunden ist, wobei die Sekundär-Rückführleitung (22) mit der Beschichtungskammer (3) verbunden ist und eine Sekundär- Rückführmündung (23) aufweist.
12. Beschichtungsvorrichtung (1) nach Anspruch 11, wobei die Sekundär-Rückführmündung (23) an der Eintrittsöffnung (7) und außerhalb des Beschichtungskanals (6) angeordnet ist.
13. Beschichtungsvorrichtung (1) nach Anspruch 11 oder 12, wobei die Sekundär-Rückführmündung (23) auf die Eintrittsöffnung (7) ausgerichtet ausgebildet ist.
14. Beschichtungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Primär-Rückführmündung (16) an der Austrittsöffnung (8) und außerhalb des Beschichtungskanals (6) angeordnet ist.
15. Beschichtungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Primär-Rückführmündung (16) auf die Austrittsöffnung (8) ausgerichtet ausgebildet ist.
16. Beschichtungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Primär-Absaugleitung (12) aus einem hochtemperaturbeständigen Material, vorzugsweise aus Grafit oder Keramik, besteht.
17. Beschichtungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Primär-Absaugleitung (12) beheizbar ausgebildet ist.
18. Beschichtungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Beschichtungskammer (3) als eine Vakuumkammer ausgebildet ist.
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