EP4302341A1 - Method and device for producing battery components on a flexible substrate - Google Patents

Method and device for producing battery components on a flexible substrate

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Publication number
EP4302341A1
EP4302341A1 EP22707061.2A EP22707061A EP4302341A1 EP 4302341 A1 EP4302341 A1 EP 4302341A1 EP 22707061 A EP22707061 A EP 22707061A EP 4302341 A1 EP4302341 A1 EP 4302341A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
carrier
nir
coating
air
range
Prior art date
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Pending
Application number
EP22707061.2A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Kai BÄR
Andreas Geitner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Value and Intellectual Properties Management GmbH
Original Assignee
Value and Intellectual Properties Management GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Value and Intellectual Properties Management GmbH filed Critical Value and Intellectual Properties Management GmbH
Publication of EP4302341A1 publication Critical patent/EP4302341A1/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/04—Processes of manufacture in general
    • H01M4/0471—Processes of manufacture in general involving thermal treatment, e.g. firing, sintering, backing particulate active material, thermal decomposition, pyrolysis
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/04—Processes of manufacture in general
    • H01M4/0402—Methods of deposition of the material
    • H01M4/0404—Methods of deposition of the material by coating on electrode collectors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Definitions

  • the invention relates to a method for producing components of electric batteries on a flexible, flat carrier by applying a liquid or pasty starting material for a structured or unstructured electrical or electronic functional layer and subsequent drying, sintering and/or crosslinking of the starting material on the carrier, and an arrangement to carry out this procedure.
  • drying systems also play a significant role in the costs of the end products - which are expected to decrease with increasing mass use.
  • Known drying systems of the tunnel kiln type only meet these requirements to a very limited extent and are space-consuming and expensive to produce and operate.
  • the invention is based on the object of providing a further improved method of the generic type and a corresponding arrangement which meet the above requirements.
  • the invention includes the idea of providing the energy required for sintering and/or crosslinking of the starting material on the very thin carrier in such a way that it develops its effect essentially in the interior of the coating.
  • radiation in the near infrared range is used for this purpose. Their amplitude maximum is in the wavelength range between 800 nm and 1,500 nm. This radiation is implemented particularly effectively in largely water-based (but also in many solvent-based) solutions, emulsions and pastes.
  • the invention also includes the idea of allowing this radiation to act with such a high energy density that the desired sintering and/or crosslinking in the coating can take place in such a short time that the amount of energy transferred to the substrate and thus its overall thermal load remains limited .
  • energy densities in the range between 50 kW/m 2 and 1,000 kW/m 2 , in particular 120 kW/m 2 at 1,000 kW/m 2 appear to be suitable on the coating surface from today's perspective.
  • the irradiation with near infrared radiation is combined with the impingement of an air flow on the coated surface of the support.
  • evaporated liquid components of the coating can be removed easily and in a targeted manner (e.g. into suitable filters).
  • excessive heating of the carrier material can also be prevented when high power densities have to act for a relatively long time. This may be necessary in order to adequately heat through a relatively thick coating or a coating that is demanding in terms of material.
  • a pasty starting material is applied to the carrier essentially over the entire surface, in particular by means of a roller or doctor blade application process, and, if necessary, subsequently (e.g. by etching processes or by means of a laser) structured.
  • the power density and duration of action of the near infrared radiation is also adjusted here in such a way that a temperature above a material-specific sintering or crosslinking temperature is briefly reached in the selective coating. This configuration should also gain importance in the area of the production of fuel cell electrodes.
  • the carrier is a polymer film with a thickness in the range between 5 ⁇ m and 200 ⁇ m or a metal foil with a thickness in the range between 5 ⁇ m and 15 ⁇ m and the coating is a viscous water-based paste or
  • An organic solvent base is used which has an initial thickness in the range between about 10 and 1000 ⁇ m and a solids content in the range between 40% and 80%. It is provided here that near infrared radiation with a power density in the range between 50-200, in particular 70-150 kW/m 2 , is used for drying, sintering and/or crosslinking.
  • the proposed procedure has the physical background that the effect of the highly drying-efficient NIR radiation on the water- or solvent-based coating leads (and should lead) to a very rapid generation of steam, and that a largely turbulent air flow generated by combined blowing in and suction above the coating to ensure that the vapor is transported away just as quickly.
  • the temperature in the coating is high enough to ensure spontaneous evaporation of the liquid component.
  • This setting of an optimal temperature is primarily carried out by setting the power density of the NIR radiation, but can also be influenced by parameters of the air flow acting on the surface and can therefore be fine-tuned by controlling them.
  • the duration of exposure to the near infrared radiation can be limited to the range between 1 s and 20 s, in particular between 3 s and 10 s, for many of the current applications. It goes without saying that the specific treatment time depends on the thickness and nature of the coating and on the specific power density chosen.
  • the exposure to near infrared radiation is carried out within an NIR irradiation zone with a predetermined profile of non-constant power density.
  • the radiation density profile in response to material properties or non-uniform thickness of the carrier and / or the starting material z. B. in the edge areas of the wearer be adjustable.
  • a temperature maintenance zone can also be implemented independently of the use of near-infrared radiation in a downstream system component, in particular a hot-air dryer.
  • the exposure to near-infrared radiation is carried out from both surfaces of the support. This procedure appears to be particularly suitable when using relatively temperature-stable carriers (such as metal foils). If it is also to be used for products with a temperature-sensitive carrier, the setting of different power densities on the surface of the coating on the one hand and the surface (back side) of the carrier on the other appears to be sensible.
  • an arrangement according to the invention comprises at least conveying means for conveying the flexible planar carrier through the arrangement, coating means for coating the planar carrier with the starting material, in particular while the carrier is being conveyed, and means for drying, sintering and/or crosslinking the layer of starting material on the carrier , especially while conveying the carrier.
  • the drying device comprises at least one radiation source for radiation in the near infrared range, the maximum amplitude of which is in the wavelength range between 800 nm and 1,500 nm and which is designed, configured or adjustable in such a way that its power density on the surface of the carrier is in the range between 50 kW/m 2 and 1,000 kW/m 2 .
  • the NIR irradiation zone is assigned means for supplying and removing a controlled air flow, ie in particular one or more blowers with associated throttle and/or air guiding devices.
  • these can be configured in such a way that the air flow, after it has swept over the surface of the coating, reaches a filter device for filtering out harmful solvent components of the coating and/or a heat exchanger for energy recovery.
  • a corresponding Filter or heat exchanger device is then also part of the proposed arrangement.
  • the means for supplying an air flow have control means for controlling the air flow depending on the radiation power density set in the NIR irradiation zone and/or temperature on the surface and/or material parameters of the coating.
  • the means for drying, sintering and/or crosslinking include a plurality of NIR radiation sources which are arranged and/or controllable in an NIR irradiation zone such that a predetermined profile of non-constant power density can be generated within the irradiation zone.
  • This can in particular be designed such that the NIR emitters have different distances and different reflector geometries over the length of the irradiation zone and/or are placed at different distances above the surface of the coated carrier or they are radiation sources with different power.
  • the above-mentioned profile of non-constant power density over the length and/or width of the irradiation zone can also be controllable, for example by providing means for power control of some or all NIR radiation sources or mechanical adjustment means for variably adjusting the height of the radiation sources above the carrier.
  • the irradiation zone in particular can be flexibly configured into a preheating area and a main drying area and/or a main drying area and a temperature maintenance area.
  • a separate treatment section can also be provided in the drying arrangement, which is constructed in particular as a hot-air dryer or as a tunnel oven section.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of an embodiment of the NIR dryer 1A according to FIG. 1,
  • Figures 4A and 4B are perspective views of the module shown in Figure 3A from two different angles and
  • FIG. 5 shows a perspective view of the drying section of a drying system according to the invention, which is formed from a plurality of modules.
  • the carrier can be a quasi-endless Al or Cu foil that is coated in a coater (not shown here) using a doctor blade system or a sheet die with a viscous paste 2a based on water or based on an organic solvent with a typical solids content between 50% and 70% was coated.
  • the thickness of the carrier foil can be in the range between 5 and 15 ⁇ m and the wet layer thickness of the viscous paste in the range between 10 and 1000 ⁇ m.
  • the coating is applied to one side of the upper side of the carrier, but battery components coated on both sides can also be produced in successive coating and drying phases.
  • polymer foils eg PET foils
  • a significantly greater thickness eg between 100 and 150 ⁇ m
  • the drying system 1 comprises an NIR dryer 1A with arranged on both sides of the carrier 2 (not here shown) NIR radiators and integrated warm air ventilation, which is symbolized by the arrows Vi and Vo.
  • the NIR dryer 1A has a variably adjustable temperature profile, which is realized by the corresponding power controller of the NIR dryer, and the flow of warm air is also adjustable.
  • a hot-air dryer 1B Downstream of the NIR dryer 1A in the conveying direction of the carrier 2, a hot-air dryer 1B is directly connected to it, which also has a hot-air ventilation Vi/Vo with a variably adjustable air volume.
  • FIG. 2 shows the essential components of an NIR dryer 1A according to FIG. 1 in the form of a functional block diagram.
  • the figure is to be understood as a basic sketch and is not intended to show the actual mechanical structure of the NIR dryer.
  • the functional components above the carrier 2 are shown.
  • Corresponding components can also be provided below the carrier; however, embodiments of the arrangement according to the invention are also useful in which corresponding means are provided exclusively on one (the coated) side of the carrier.
  • the NIR dryer 1A comprises a plurality of NIR emitters 11, each with an associated reflector 12, which are each connected individually to a control output of a power control unit 13.
  • the radiation power of each individual NIR emitter 11 can thus be set separately via the power control unit 13 and a predetermined power density profile of the NIR radiation on the carrier 2 over the length of the NIR dryer 1 can thus be implemented.
  • a process air inlet 14 an amount of process air that can be controlled via an air volume control unit 20 is blown onto the coated carrier at the outlet of the NIR dryer 1A, and via an exhaust air outlet 16, the heated exhaust air, which has absorbed the solvent components of the coating 2a, is conveyed to a heat exchanger and Filter unit 17 actively aspirated.
  • a heat exchanger and Filter unit 17 In the In the heat exchanger and filter unit 17, excess heat is removed from the exhaust air of the NIR dryer and made available for external use, and the solvent components are filtered out in an environmentally friendly manner and, if necessary, recycled.
  • a supply air temperature setting unit 18 and a supply air speed setting unit 19 are located upstream of the air volume control unit 15 in an air flow generated by a supply air fan 15, with which temperature and speed of the air flow acting on the coated carrier can be preset.
  • these variables can also be controlled dynamically as a function of parameter values recorded on the carrier or in the NIR irradiation zone.
  • the air volume control unit 20 is connected on the input side to a data output of the power control unit 13 of the NIR emitters 11 and to a T-sensor 21 arranged above the surface of the carrier 2 within the NIR irradiation zone.
  • the amount of air is controlled or regulated depending on the set power of the NIR emitters (and thus the radiation density generated by them on the carrier surface) and the temperature recorded on the carrier surface in such a way that an optimal mass flow for removing the evaporated volatile coating - Components from the surface of the coating is guaranteed.
  • Fig. 3A shows a schematic longitudinal sectional view of the internal structure of an NIR dryer module for use in the manufacture of battery anodes
  • Fig. 3B shows a corresponding longitudinal sectional view of an NIR dryer module for use in the manufacture of battery cathodes
  • Fig. 3C shows a schematic Sectional representation of the NIR radiator part of the module from FIG. 3A.
  • the structural designs shown are adapted to special carrier/coating constellations and can be modified for other drying tasks within the scope of the present invention with regard to the number and arrangement of the NIR emitters, the division of the module interior and other aspects. Parts that are the same or have the same function as in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numbers as there and may not be explained further here.
  • a plurality of elongated rod-shaped flaloge emitters 11 are arranged below a common reflector 12 in such a way that they focus NIR radiation on a coated carrier 2 passing under the NIR dryer module 1A radiate high power density.
  • the NIR emitters 11 with the reflector 12 are located on the lower end of a module inner housing 22 facing the coated carrier 2, which (not individually designated in the figures) has an air inlet, air guiding devices and an air outlet for the inlet of an inner cooling air flow ZI, to its having suitable guidance around the NIR radiators and for discharging the cooling air AI heated by the radiators.
  • the lower end of the inner module 22 is closed by a glass or quartz glass pane 22a so that the cooling air circulating inside the inner module does not reach the surface of the carrier 2 passing through and no coating components evaporating from it can get into the interior of the inner module.
  • the closure of the very hot halogen emitters 11 from the solvent-containing atmosphere above the coated carrier 2, in conjunction with the internal cooling of both the halogen emitters 11 and the glass pane 22a, ensures that the NIR dryer in the application in question meets all explosion protection requirements enough.
  • a process air supply duct 23 is arranged on the front surface of the inner housing 22—seen in the conveying direction—through which a controlled or regulated amount of process supply air ZP is blown onto the coated surface of the carrier 2 at a predetermined temperature and speed.
  • An exhaust air duct 24 is arranged on the rear surface of the inner housing 22, via which the process air is actively sucked off the carrier surface after laminar sweeping over the carrier and absorption of the coating components evaporated from it and discharged through the outlet 16 as process exhaust air AP.
  • the NIR dryer modules for use in the production of battery anodes (FIG. 3A) or the production of battery cathodes (FIG. 3B) have the described basic structure in common.
  • the modules only differ in the number of NIR emitters they contain and the layout of the internal structure.
  • 3C shows schematically that in the embodiment according to FIG short standard radiators can be irradiated homogeneously.
  • a differentiated adjustment of the radiation density in the NIR radiation field across the width of the carrier can be achieved with this arrangement with separate control of at least the two outer radiators, but possibly also each individual radiator. In this way, inhomogeneities in the carrier and/or the coating in the edge areas or also in a central area in the drying process can be taken into account.
  • FIG. 4A and 4B show two perspective views of a drying system segment IC of a drying system 1, which is formed from four NIR dryer modules 1A of the type shown in FIG. 3A.
  • the four NIR dryer modules 1A each have a common cooling air distribution box 25 and exhaust air collection box 26 for the cooling air of the NIR emitters (internal air) and also a common supply air distribution box 27 and exhaust air collection box 28 for the blown or exhaust air onto the coated carrier .process air extracted from this.
  • FIG. 5 shows an embodiment of the drying system 1 with 6 dryer segments IC of the type shown in FIGS. 4A and 4B arranged in a row in the conveying direction of the coated carrier 2.
  • rod-shaped flame emitters that have been tried and tested for a long time in particular can be used as NIR emitters.
  • an NIR irradiation zone can also be implemented using emitters of a different shape or using an LED array with correspondingly powerful IR LEDs. Both versions are familiar to the person skilled in the art and therefore require no further explanation here.
  • Both individual reflectors which are structurally combined with a radiator, and also integrated reflector arrangements, which are assigned to a plurality of radiators, can be used as reflectors. Also in such coherent reflector assemblies are different Reflector geometries for the respective radiators (as shown in sketch form in FIG. 3) can be implemented.
  • the carriers are, for example, paper or plastic films which, depending on the specific material, do not exceed limit temperatures in between about 80 °C and 140 °C, and the coatings can be conductive inks, pastes or even powders, depending on the function of the component concerned or solvents, sintering of the paste, melting and possibly sintering of a powder and possibly also on the Flerbei Entry thermochemical reactions and phase transformations in the coating.
  • the use of an NIR irradiation zone also offers a significant acceleration in these processes and thus the possibility of a serious increase in the throughput and/or reduction of the overall length of a corresponding dryer.

Abstract

The invention relates to a method for producing electrical or electronic components or circuits on a flexible, flat or three-dimensional substrate by the application of a liquid or paste-like starting material for a structured or unstructured electrical or electronic functional layer, and subsequent drying, sintering and/or cross-linking of the starting material on the substrate, wherein the step of drying, sintering and/or cross-linking includes a short surface application of the coated substrate with radiation in the near-infrared range, with an amplitude maximum in a wavelength range between 800 and 1500 nm and with a power density on the surface of the substrate in a range between 50 kW/m2 and 1000 kW/m2.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Batteriekomponenten auf einem flexiblen Träger Process and device for manufacturing battery components on a flexible carrier
BESCHREIBUNG DESCRIPTION
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Komponenten elektrischer Batterien auf einem flexiblen flächigen Träger durch Aufbringen eines flüssigen oder pastösen Ausgangsmaterials für eine strukturierte oder unstrukturierte elektrische oder elektronische Funktionsschicht und anschließendes Trocknen, Sintern und/oder Vernetzen des Ausgangsmaterials auf dem Träger, sowie eine Anordnung zur Durchführung dieses Verfahrens. The invention relates to a method for producing components of electric batteries on a flexible, flat carrier by applying a liquid or pasty starting material for a structured or unstructured electrical or electronic functional layer and subsequent drying, sintering and/or crosslinking of the starting material on the carrier, and an arrangement to carry out this procedure.
Das Erzeugen von Funktionsschichten, die ein Sintern bzw. Vernetzen eines ursprünglich flüssigen oder pastösen Ausgangsmaterials einschließt, auf Komponenten elektrischer Geräte, von Energiespeichern oder in elektronischen Bauelementen oder Baugruppen gehört seit Längerem zum Stand der Technik. The generation of functional layers, which includes sintering or crosslinking of an originally liquid or pasty starting material, on components of electrical devices, energy storage devices or in electronic components or assemblies has long been part of the prior art.
Mit der dramatisch steigenden technischen und wirtschaftlichen Bedeutung moderner Batterietechnologien erlangen derartige Verfahren immer größere technische und wirtschaftliche Bedeutung. Es kommt dabei zunehmend auf den Einsatz von möglichst leicht verfügbaren und kostengünstigen und zudem möglichst recyclingfähigen Trägermaterialien und andererseits auf eine an diese neuartigen Trägermaterialien angepasste Verfahrensführung mit möglichst hoher Ausbeute an hochwertigen Endprodukten an. With the dramatically increasing technical and economic importance of modern battery technologies, such processes are gaining ever greater technical and economic importance. It is increasingly important to use carrier materials that are as easily available and inexpensive as possible and also as recyclable as possible, and on the other hand to process control adapted to these new carrier materials with the highest possible yield of high-quality end products.
So werden beispielsweise bei neuartigen Batteriekonstruktionen, wie sie für die Elektromobilität und perspektivisch auch für hochleistungsfähige Speicher im Bereich der Energieerzeugung benötigt werden, neben metallischen Trägerfolien mit sehr geringer Dicke, Polymerfolien etwa auf PE-, PVC-, PET- oder PP-Basis oder auch von Papier eingesetzt. Weiterhin ist man hier bestrebt, aus Umweltschutz- und Arbeitsschutzgründen in möglichst breitem Umfang wasserlösliche Beschichtungen einzusetzen. Ähnliche Konfigurationen wurden für die Elektroden von Brennstoffzellen vorgeschlagen, wie sie künftig in Fahrzeugen mit Brennstoffzellen-Antrieb Verwendung finden könnten. Beim Trocknen bzw. Vernetzen der Beschichtungen muss ggfs auf die Temperaturempfindlichkeit des Trägermaterials Rücksicht genommen und andererseits danach gestrebt werden, eine qualitativ einwandfreie Beschichtung (ohne trocknungsbedingte Defekte) mit möglichst hoher Durchlaufgeschwindigkeit durch eine entsprechende Trocknungsanlage zu erhalten. Es versteht sich, dass auch die Gestehungs- und Betriebskosten der Trocknungsanlagen für die Kosten der Endprodukte - die mit zunehmend massenhafter Verwendung immer niedriger werden sollen - eine erhebliche Rolle spielen. Bekannte Trocknungsanlagen vom Tunnelofen-Typ genügen diesen Anforderungen nur sehr bedingt und sind platzaufwändig und in der Gestehung und im Betrieb teuer. For example, in the case of new types of battery designs, such as those required for electromobility and, in the future, also for high-performance storage in the field of energy production, in addition to metallic carrier foils with a very small thickness, polymer foils based on PE, PVC, PET or PP or also used by paper. Efforts are also being made here to use water-soluble coatings as widely as possible for reasons of environmental protection and occupational safety. Similar configurations have been proposed for fuel cell electrodes that may be used in future fuel cell powered vehicles. When drying or crosslinking the coatings, the temperature sensitivity of the carrier material may have to be taken into account and, on the other hand, efforts must be made to obtain a qualitatively flawless coating (without drying-related defects) with the highest possible throughput speed through an appropriate drying system. It goes without saying that the production and operating costs of the drying systems also play a significant role in the costs of the end products - which are expected to decrease with increasing mass use. Known drying systems of the tunnel kiln type only meet these requirements to a very limited extent and are space-consuming and expensive to produce and operate.
Durchgreifende Verbesserungen in technischer und ökonomischer Hinsicht werden mit der in der WO 2020/244926 der Anmelderin beschriebenen Verfahrens- und Vorrichtungslösung erzielt, bei der die Trocknung der Beschichtung mit Strahlung im Bereich des nahen Infrarot mit hoher Leistungsdichte vorgeschlagen wird.Thorough improvements in technical and economic terms are achieved with the method and device solution described in the applicant's WO 2020/244926, in which the drying of the coating with radiation in the near infrared range with high power density is proposed.
In dieser Druckschrift wird u. a. auch die Beaufschlagung der zu trocknenden Beschichtung mit einem definierten Luftstrom während der NIR-Bestrahlung vorgeschlagen. In this publication, among other things, also suggested subjecting the coating to be dried to a defined air flow during the NIR irradiation.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein weiter verbessertes Verfahren der gattungsgemäßen Art sowie eine entsprechende Anordnung bereitzustellen, die den obigen Anforderungen gerecht werden. The invention is based on the object of providing a further improved method of the generic type and a corresponding arrangement which meet the above requirements.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie eine Anordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 8 gelöst. Zweckmäßige Fortbildungen des Erfindungsgedankens sind Gegenstand der jeweiligen abhängigen Ansprüche. This object is achieved by a method having the features of claim 1 and an arrangement having the features of claim 8. Expedient developments of the inventive concept are the subject matter of the respective dependent claims.
Die Erfindung schließt den Gedanken ein, die zum Versintern und/oder Vernetzen des Ausgangsmaterials auf dem sehr dünnen Träger benötigte Energie in solcher Weise bereitzustellen, dass sie ihre Wirkung im Wesentlichen im Inneren der Beschichtung entfaltet. Für typische Beschichtungsmaterialien, wie sie zur Herstellung von Batteriekomponenten eingesetzt werden, wird hierfür Strahlung im Bereich des nahen Infrarot verwendet. Deren Amplitudenmaximum liegt im Wellenlängenbereich zwischen 800 nm und 1.500 nm. Diese Strahlung wird besonders effektiv in weitgehend wasserbasierten (aber auch in vielen lösemittelhaltigen) Lösungen, Emulsionen und Pasten umgesetzt. The invention includes the idea of providing the energy required for sintering and/or crosslinking of the starting material on the very thin carrier in such a way that it develops its effect essentially in the interior of the coating. For typical coating materials, such as those used to manufacture battery components, radiation in the near infrared range is used for this purpose. Their amplitude maximum is in the wavelength range between 800 nm and 1,500 nm. This radiation is implemented particularly effectively in largely water-based (but also in many solvent-based) solutions, emulsions and pastes.
Weiterhin gehört zur Erfindung der Gedanke, diese Strahlung mit einer solch hohen Energiedichte einwirken zu lassen, dass die angestrebte Sinterung und/oder Vernetzung in der Beschichtung in so kurzer Zeit stattfinden kann, dass die auf das Substrat übertragene Energiemenge und damit dessen thermische Gesamtbelastung begrenzt bleibt. Je nach konkretem Anwendungsfall, Träger und Beschichtung erscheinen dafür aus heutiger Sicht Energiedichten im Bereich zwischen 50 kW/m2 und 1.000 kW/m2, insbesondere von 120 kW/m2 bei 1.000 kW/m2, auf der Beschichtungsoberfläche als geeignet. The invention also includes the idea of allowing this radiation to act with such a high energy density that the desired sintering and/or crosslinking in the coating can take place in such a short time that the amount of energy transferred to the substrate and thus its overall thermal load remains limited . Depending on the specific application, carrier and coating, energy densities in the range between 50 kW/m 2 and 1,000 kW/m 2 , in particular 120 kW/m 2 at 1,000 kW/m 2 , appear to be suitable on the coating surface from today's perspective.
Erfindungsgemäß wird die Bestrahlung mit naher Infrarotstrahlung mit der Beaufschlagung mit einem Luftstrom auf der beschichteten Oberfläche des Trägers verknüpft. Mit einem solchen Warmluftstrom lassen sich verdunstete flüssige Bestandteile der Beschichtung leicht und in gezielter Weise (z. B. in geeignete Filter) abführen. Andererseits lässt sich eine übermäßige Erhitzung des Trägermaterials auch dann verhindern, wenn hohe Leistungsdichten für relativ lange Zeit einwirken müssen. Dies kann nötig sein, um eine relativ dicke oder materialseitig anspruchsvolle Beschichtung hinreichend zu durchwärmen. According to the invention, the irradiation with near infrared radiation is combined with the impingement of an air flow on the coated surface of the support. With such a stream of warm air, evaporated liquid components of the coating can be removed easily and in a targeted manner (e.g. into suitable filters). On the other hand, excessive heating of the carrier material can also be prevented when high power densities have to act for a relatively long time. This may be necessary in order to adequately heat through a relatively thick coating or a coating that is demanding in terms of material.
Nach den Erkenntnissen der Erfinder erbringt eine präzise Steuerung eines mit hoher Geschwindigkeit auf die Beschichtung aufgeblasenen Luftstroms, verbunden mit gleichzeitigem aktivem Absaugen der mit flüchtigen Bestandteilen der Beschichtung angereicherten Luft, wesentliche Verbesserungen. Hierbei wird insbesondere, bei in in Abhängigkeit vom Typ des Trägers und seiner Beschichtung voreingestellter Temperatur und Luftgeschwindigkeit, die Luftmenge aktiv gesteuert bzw. geregelt, und zwar in Abhängigkeit von der eingestellten Leistungsdichte der NIR-Strahlung oder der gemessenen Oberflächentemperatur auf der Beschichtungsoberfläche und/oder der im Abluftstrom erfassten Feuchtigkeit oder Lösemittelkonzentration. According to the findings of the inventors, precise control of an air stream blown at high speed onto the coating, combined with simultaneous active suction of the air enriched with volatile components of the coating, yields significant improvements. Here, in particular, with the temperature and air speed preset depending on the type of carrier and its coating, the amount of air is actively controlled or regulated, depending on the set power density of the NIR radiation or the measured surface temperature on the coating surface and/or the moisture or solvent concentration detected in the exhaust air flow.
Zur Herstellung der Anoden, Kathoden oder auch Separatoren elektrischer Batterien wird ein pastöses Ausgangsmaterial im Wesentlichen ganzflächig, insbesondere durch einen Walzen- oder Rakelauftragsprozess, auf den Träger aufgetragen und ggfs anschließend (z. B. durch Ätzprozesse oder mittels Laser) strukturiert. Die Leistungsdichte und Einwirkungsdauer der nahen Infrarotstrahlung wird auch hier derart eingestellt, dass in der selektiven Beschichtung kurzzeitig eine Temperatur oberhalb einer materialspezifischen Sinter- bzw. Vernetzungstemperatur, erreicht wird. Diese Ausgestaltung dürfte Bedeutung auch im Bereich der Herstellung von Brennstoffzellenelektroden erlangen. To produce the anodes, cathodes or separators of electric batteries, a pasty starting material is applied to the carrier essentially over the entire surface, in particular by means of a roller or doctor blade application process, and, if necessary, subsequently (e.g. by etching processes or by means of a laser) structured. The power density and duration of action of the near infrared radiation is also adjusted here in such a way that a temperature above a material-specific sintering or crosslinking temperature is briefly reached in the selective coating. This configuration should also gain importance in the area of the production of fuel cell electrodes.
Eine spezielle vorgeschlagene Verfahrensführung auf diesem Gebiet geht davon aus, dass als Träger eine Polymerfolie mit einer Dicke im Bereich zwischen 5 pm und 200 pm oder eine Metallfolie mit einer Dicke im Bereich zwischen 5 pm und 15 pm und als Beschichtung eine viskose Paste auf Wasserbasis oder Basis eines organischen Lösungsmittels eingesetzt wird, die eine Ausgangs-Dicke im Bereich zwischen etwa 10 und 1.000 pm und einen Feststoffanteil im Bereich zwischen 40% und 80% hat. Hierbei ist vorgesehen, dass zum Trocknen, Sintern und/oder Vernetzen nahe Infrarotstrahlung mit einer Leistungsdichte im Bereich zwischen 50 - 200, insbesondere 70 - 150 kW/m2, eingesetzt wird. A special proposed procedure in this field assumes that the carrier is a polymer film with a thickness in the range between 5 μm and 200 μm or a metal foil with a thickness in the range between 5 μm and 15 μm and the coating is a viscous water-based paste or An organic solvent base is used which has an initial thickness in the range between about 10 and 1000 μm and a solids content in the range between 40% and 80%. It is provided here that near infrared radiation with a power density in the range between 50-200, in particular 70-150 kW/m 2 , is used for drying, sintering and/or crosslinking.
Bei dieser Anwendung, die man als „Dickschichtanwendung" bezeichnen kann, ist eine präzise lokale Steuerung der Strahlungseinwirkung in Abhängigkeit von den Parametern des Trägers und der Beschichtung und auch in zeitlicher Hinsicht bevorzugt. Eine zeitliche Steuerung ist insbesondere im Anfangs- und Endbereich eines langgestreckten flächigen Trägers von erheblicher Bedeutung für die Qualität des Endproduktes und die Ausbeute des Verfahrens. In this application, which can be described as a "thick film application", precise local control of the radiation effect as a function of the parameters of the carrier and the coating and also in terms of time is preferred. Time control is particularly important in the beginning and end of an elongated flat Carrier of considerable importance for the quality of the end product and the yield of the process.
Die vorgeschlagene Verfahrensführung hat den physikalischen Hintergrund, dass die Einwirkung der hochgradig trocknungseffizienten NIR-Strahlung auf die wasser- bzw. lösemittelhaltige Beschichtung zu einer sehr schnellen Dampferzeugung führt (und führen soll), und dass ein durch kombiniertes Einblasen und Absaugen erzeugter, weitgehend turbulenter Luftstrom über der Beschichtung für einen ebenso schnellen Abtransport des Dampfes sorgen soll. The proposed procedure has the physical background that the effect of the highly drying-efficient NIR radiation on the water- or solvent-based coating leads (and should lead) to a very rapid generation of steam, and that a largely turbulent air flow generated by combined blowing in and suction above the coating to ensure that the vapor is transported away just as quickly.
Dadurch wird eine Bindermigration weitgehend verhindert bzw. zumindest reduziert, vorteilhaft eine Prozesszeit erreicht, die kürzer als die Bindermolekül - Diffusionszeit ist, und es wird eine Oberflächenüberhitzung vermieden. Je nach Dicke der Beschichtung lassen sich erfindungsgemäß typische Prozesszeiten im Bereich zwischen < 2 s (für typisch 150 pm Dicke), <> 4 s (für 300 pm Dicke) bzw. < 5 - 10 s (für Dicken von 400 mih oder mehr) erreichen. Der schnelle Abtransport des verdampften Wassers/Lösemittels gewährleistet, der in der Bindemittelschicht weiterhin verdampfende Anteil schnell zur Oberfläche diffundieren kann. As a result, binder migration is largely prevented or at least reduced, a process time is advantageously achieved which is shorter than the binder molecule diffusion time, and overheating of the surface is avoided. Depending on the thickness of the coating, typical process times in the range between <2 s (for a typical thickness of 150 μm), <> 4 s (for a thickness of 300 μm) can be achieved according to the invention. or < 5 - 10 s (for thicknesses of 400 mil or more). The rapid removal of the evaporated water/solvent ensures that the proportion still evaporating in the binder layer can quickly diffuse to the surface.
Hierfür ist auch wichtig, dass die Temperatur in der Beschichtung ausreichend hoch genug ist, um eine spontane Verdunstung der flüssigen Komponente zu gewährleisten. Diese Einstellung einer optimalen Temperatur erfolgt primär über die Einstellung der Leistungsdichte der NIR-Strahlung, kann aber auch durch Parameter des die Oberfläche beaufschlagenden Luftstromes beeinflusst und somit durch deren Steuerung fein-justiert werden. It is also important for this that the temperature in the coating is high enough to ensure spontaneous evaporation of the liquid component. This setting of an optimal temperature is primarily carried out by setting the power density of the NIR radiation, but can also be influenced by parameters of the air flow acting on the surface and can therefore be fine-tuned by controlling them.
Für viele der aktuellen Anwendungen kann nach den Erkenntnissen der Erfinder die Einwirkungsdauer der nahen Infrarotstrahlung auf den Bereich zwischen 1 s und 20 s, insbesondere zwischen 3 s und 10 s, begrenzt sein. Es versteht sich, dass die konkrete Behandlungsdauer von der Dicke und Beschaffenheit der Beschichtung und von der konkret gewählten Leistungsdichte abhängt. According to the findings of the inventors, the duration of exposure to the near infrared radiation can be limited to the range between 1 s and 20 s, in particular between 3 s and 10 s, for many of the current applications. It goes without saying that the specific treatment time depends on the thickness and nature of the coating and on the specific power density chosen.
In weiteren Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass die Beaufschlagung mit naher Infrarotstrahlung innerhalb einer NIR- Bestrahlungszone mit einem vorbestimmten Profil nicht-konstanter Leistungsdichte durchgeführt wird. Insbesondere kann hierbei das Strahlungsdichteprofil im Ansprechen auf Materialeigenschaften oder ungleichmäßige Dicke des Trägers und/oder des Ausgangsmaterials z. B. in Randbereichen des Trägers, einstellbar sein. In further refinements of the method according to the invention, it is provided that the exposure to near infrared radiation is carried out within an NIR irradiation zone with a predetermined profile of non-constant power density. In particular, the radiation density profile in response to material properties or non-uniform thickness of the carrier and / or the starting material z. B. in the edge areas of the wearer, be adjustable.
Mit derartigen Verfahrensführungen lässt sich spezifischen Anforderungen bestimmter Funktionsschichten sowie auch besonders temperaturempfindlicher Träger differenziert Rechnung tragen. Insbesondere lassen sich damit Vorwärm - und Temperaturhaltephasen vor bzw. nach einer Haupt -Trocknungsphase mit hoher Leistungsdichte einstellen. With such procedures, specific requirements of certain functional layers as well as particularly temperature-sensitive carriers can be taken into account in a differentiated manner. In particular, this allows preheating and temperature maintenance phases to be set before or after a main drying phase with a high power density.
Im Übrigen lässt sich eine Temperaturhaltezone auch unabhängig von der Verwendung der nahen Infrarotstrahlung in einer nachgeschalteten Anlagenkomponente, insbesondere einem Heißlufttrockner, realisieren. In einer weiteren, potentiell vorteilhaften Verfahrensführung wird die Beaufschlagung mit naher Infrarotstrahlung von beiden Oberflächen des Trägers her ausgeführt. Diese Verfahrensführung erscheint insbesondere bei Einsatz von relativ temperaturstabilen Trägern (etwa Metallfolien) als geeignet. Falls sie auch für Produkte mit temperaturempfindlichem Träger eingesetzt werden soll, erscheint insbesondere die Einstellung unterschiedlicher Leistungsdichten auf der Oberfläche der Beschichtung einerseits und der Oberfläche (Rückseite) des Trägers andererseits als sinnvoll. A temperature maintenance zone can also be implemented independently of the use of near-infrared radiation in a downstream system component, in particular a hot-air dryer. In another potentially advantageous process, the exposure to near-infrared radiation is carried out from both surfaces of the support. This procedure appears to be particularly suitable when using relatively temperature-stable carriers (such as metal foils). If it is also to be used for products with a temperature-sensitive carrier, the setting of different power densities on the surface of the coating on the one hand and the surface (back side) of the carrier on the other appears to be sensible.
Hierbei ist dann vorgesehen, dass die gesteuerte Zuführung von Warmluft in der Bestrahlungszone jeweils auf beiden Oberflächen des Trägers erfolgt. It is then provided that the controlled supply of warm air in the irradiation zone takes place on both surfaces of the carrier.
Vorrichtungsaspekte der vorliegenden Erfindung ergeben sich weitgehend aus den oben erläuterten Verfahrensaspekten. Es kann daher von einer Wiederholung der obigen Erläuterungen unter Vorrichtungs-Gesichtspunkten weitgehend Abstand genommen werden. Device aspects of the present invention result largely from the method aspects explained above. It is therefore largely possible to refrain from repeating the above explanations from the point of view of the device.
Nach Obigem umfasst eine erfindungsgemäße Anordnung zumindest Fördermittel zum Fördern des flexiblen flächigen Trägers durch die Anordnung, Beschichtungsmittel zum Beschichten des flächigen Trägers mit dem Ausgangsmaterial, insbesondere während des Förderns des Trägers, und Mittel zum Trocknen, Sintern und/oder Vernetzen der Ausgangsmaterialschicht auf dem Träger, insbesondere während des Förderns des Trägers. Die Trocknungseinrichtung umfasst mindestens eine Strahlungsquelle für Strahlung im Bereich des nahen Infrarot, deren Amplitudenmaximum im Wellenlängenbereich zwischen 800 nm und 1.500 nm und die derart beschaffen, konfiguriert bzw. einstellbar ist, dass ihre Leistungsdichte auf der Oberfläche des Trägers im Bereich zwischen 50 kW/m2 und 1.000 kW/m2 liegt. According to the above, an arrangement according to the invention comprises at least conveying means for conveying the flexible planar carrier through the arrangement, coating means for coating the planar carrier with the starting material, in particular while the carrier is being conveyed, and means for drying, sintering and/or crosslinking the layer of starting material on the carrier , especially while conveying the carrier. The drying device comprises at least one radiation source for radiation in the near infrared range, the maximum amplitude of which is in the wavelength range between 800 nm and 1,500 nm and which is designed, configured or adjustable in such a way that its power density on the surface of the carrier is in the range between 50 kW/m 2 and 1,000 kW/m 2 .
Des Weiteren sind der NIR-Bestrahlungszone Mittel zur Zuführung und Abführung eines gesteuerten Luftstroms, also insbesondere ein oder mehrere Gebläse mit zugehörigen Drossel- und/oder Luftleiteinrichtungen, zugeordnet. In einer Ausgestaltung können diese so konfiguriert sein, dass der Luftstrom, nachdem er die Oberfläche der Beschichtung überstrichen hat, in eine Filtereinrichtung zur Ausfilterung schädlicher Lösemittelkomponenten der Beschichtung und/oder in einen Wärmetauscher zur Energierückgewinnung gelangt. Eine entsprechende Filter- oder Wärmetauschereinrichtung ist dann gleichfalls Bestandteil der vorgeschlagenen Anordnung. Furthermore, the NIR irradiation zone is assigned means for supplying and removing a controlled air flow, ie in particular one or more blowers with associated throttle and/or air guiding devices. In one embodiment, these can be configured in such a way that the air flow, after it has swept over the surface of the coating, reaches a filter device for filtering out harmful solvent components of the coating and/or a heat exchanger for energy recovery. A corresponding Filter or heat exchanger device is then also part of the proposed arrangement.
Erfindungsgemäß weisen die Mittel zur Zuführung eines Luftstroms Steuermittel zur Steuerung des Luftstromes in Abhängigkeit von der in der NIR- Bestrahlungszone eingestellten Strahlungs-Leistungsdichte und/oder Temperatur auf der Oberfläche und/oder von Materialparametern der Beschichtung auf. According to the invention, the means for supplying an air flow have control means for controlling the air flow depending on the radiation power density set in the NIR irradiation zone and/or temperature on the surface and/or material parameters of the coating.
Insbesondere schließen die Mittel zum Trocknen, Sintern und/oder Vernetzen eine Mehrzahl von NIR-Strahlungsquellen ein, die in einer NIR-Bestrahlungszone derart angeordnet und/oder steuerbar sind, dass innerhalb der Bestrahlungszone ein vorbestimmtes Profil nicht-konstanter Leistungsdichte erzeugbar ist. Dies kann insbesondere so ausgestaltet sein, dass die NIR-Strahler über die Länge der Bestrahlungszone unterschiedliche Abstände und unterschiedliche Reflektorgeometrien haben und/oder mit unterschiedlichem Abstand über der Oberfläche des beschichteten Trägers platziert sind oder es sich um Strahlungsquellen mit unterschiedlicher Leistung handelt. In particular, the means for drying, sintering and/or crosslinking include a plurality of NIR radiation sources which are arranged and/or controllable in an NIR irradiation zone such that a predetermined profile of non-constant power density can be generated within the irradiation zone. This can in particular be designed such that the NIR emitters have different distances and different reflector geometries over the length of the irradiation zone and/or are placed at different distances above the surface of the coated carrier or they are radiation sources with different power.
Das erwähnte Profil nicht-konstanter Leistungsdichte über die Länge und/oder Breite der Bestrahlungszone kann auch steuerbar sein, indem etwa Mittel zur Leistungssteuerung einiger oder aller NIR-Strahlungsquellen oder mechanische Einstellmittel zur variablen Einstellung der Höhe der Strahlungsquellen über dem Träger vorgesehen sind. Auf diese Weise kann insbesondere die Bestrahlungszone flexibel in einen Vorwärmbereich und einen Haupt -Trocknungsbereich und/oder einen Haupt-Trocknungsbereich und einen Temperaturhaltebereich konfiguriert werden. The above-mentioned profile of non-constant power density over the length and/or width of the irradiation zone can also be controllable, for example by providing means for power control of some or all NIR radiation sources or mechanical adjustment means for variably adjusting the height of the radiation sources above the carrier. In this way, the irradiation zone in particular can be flexibly configured into a preheating area and a main drying area and/or a main drying area and a temperature maintenance area.
Zur Realisierung der erwähnten Behandlungstemperatur-Haltezone kann auch ein separater Behandlungsabschnitt in der Trocknungsanordnung vorgesehen sein, der insbesondere als Heißlufttrockner bzw. als Tunnelofenabschnitt konstruiert ist. In order to implement the treatment temperature maintenance zone mentioned, a separate treatment section can also be provided in the drying arrangement, which is constructed in particular as a hot-air dryer or as a tunnel oven section.
Vorteile und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich im Übrigen aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und Aspekten, teilweise anhand von Figuren. Es zeigen: Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung in Art eines Längsschnittes, Other advantages and expediencies of the invention result from the following description of exemplary embodiments and aspects, partly with the aid of figures. Show it: 1 shows a schematic representation of an embodiment of the arrangement according to the invention in the form of a longitudinal section,
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des NIR- Trockners 1A nach Fig. 1, FIG. 2 shows a schematic representation of an embodiment of the NIR dryer 1A according to FIG. 1,
Fig. 3A-3C Schnittdarstellungen zweier Module von Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Trocknungsanlage bzw. eine schematische Ausschnittdarstellung eines der beiden Module, 3A-3C sectional views of two modules of embodiments of the drying system according to the invention or a schematic detail view of one of the two modules,
Fig. 4A und 4B perspektivische Ansichten des in Fig. 3A gezeigten Moduls aus zwei verschiedenen Blickwinkeln und Figures 4A and 4B are perspective views of the module shown in Figure 3A from two different angles and
Fig. 5 eine perspektivische Darstellung des aus mehreren Modulen gebildeten Trocknungs-Abschnitts einer erfindungsgemäßen Trocknungsanlage. 5 shows a perspective view of the drying section of a drying system according to the invention, which is formed from a plurality of modules.
Fig. 1 zeigt das Konzept einer Trocknungsanlage 1 für funktional beschichtete Träger 2, die im fertigen Zustand als Batterie- oder Brennstoffzellenelektrode dienen sollen. Bei dem Träger kann es sich um eine quasi-endlose AI- oder Cu- Folie handeln, die in einem (hier nicht gezeigten) Beschichter mittels eines Rakelsystems oder einer Breitschlitzdüse mit einer viskosen Paste 2a auf Wasserbasis oder Basis eines organischen Lösungsmittels mit einem typischen Festkörperanteil zwischen 50% und 70% beschichtet wurde. 1 shows the concept of a drying system 1 for functionally coated carriers 2, which are intended to serve as battery or fuel cell electrodes in the finished state. The carrier can be a quasi-endless Al or Cu foil that is coated in a coater (not shown here) using a doctor blade system or a sheet die with a viscous paste 2a based on water or based on an organic solvent with a typical solids content between 50% and 70% was coated.
Die Dicke der Trägerfolie kann im Bereich zwischen 5 und 15 pm und die Nass- Schichtdicke der viskosen Paste im Bereich zwischen 10 und 1.000 pm liegen. In der dargestellten Ausführung ist die Beschichtung einseitig auf die Oberseite des Trägers aufgebracht, es können jedoch in aufeinanderfolgenden Beschichtungs und Trocknungsphasen auch beidseitig beschichtete Batteriekomponenten hergestellt werden. Anstelle von Metallfolien können grundsätzlich auch Polymerfolien (z. B. PET-Folien) mit deutlich größerer Dicke (z. B. zwischen 100 und 150 pm) als Träger Einsatz finden. The thickness of the carrier foil can be in the range between 5 and 15 μm and the wet layer thickness of the viscous paste in the range between 10 and 1000 μm. In the illustrated embodiment, the coating is applied to one side of the upper side of the carrier, but battery components coated on both sides can also be produced in successive coating and drying phases. In principle, instead of metal foils, polymer foils (eg PET foils) with a significantly greater thickness (eg between 100 and 150 μm) can also be used as carriers.
Zur Trocknung der Beschichtungen auf dem Träger umfasst die Trocknungsanlage 1 einen NIR-Trockner 1A mit beidseits des Trägers 2 angeordneten (hier nicht gezeigten) NIR-Strahlern und integrierter Warmluftventilation, die durch die Pfeile Vi und Vo symbolisiert ist. Der NIR-Trockner 1A hat ein variabel einstellbares Temperaturprofil, welches durch entsprechende Leistungssteller der NIR-Trockner realisiert wird, und auch der Warmluftstrom ist einstellbar. In Förderrichtung des Trägers 2 stromabwärts des NIR-Trockners 1A schließt sich an diesen direkt ein Heißlufttrockner 1B an, der ebenfalls eine Warmluftventilation Vi/Vo mit variabel einstellbarer Luftmenge aufweist. To dry the coatings on the carrier, the drying system 1 comprises an NIR dryer 1A with arranged on both sides of the carrier 2 (not here shown) NIR radiators and integrated warm air ventilation, which is symbolized by the arrows Vi and Vo. The NIR dryer 1A has a variably adjustable temperature profile, which is realized by the corresponding power controller of the NIR dryer, and the flow of warm air is also adjustable. Downstream of the NIR dryer 1A in the conveying direction of the carrier 2, a hot-air dryer 1B is directly connected to it, which also has a hot-air ventilation Vi/Vo with a variably adjustable air volume.
Bei einer Gesamt-Anlagenlänge von einigen Metern, die aus Platzgründen als vorteilhaft angesehen wird, und mit einem NIR-Trockner, der mit handelsüblichen NIR-Strahlern mit zugeordnetem Reflektor bestückt ist, lässt sich unter Beachtung der Qualitätsanforderungen an den Trocknungsprozess ein Trocknungsprozess realisieren, der hinsichtlich Platzbedarf und Durchsatz gegenüber bekannten Trocknungsanlagen bereits deutliche Vorteile bis zu 50% bietet. With a total system length of a few meters, which is considered advantageous for reasons of space, and with an NIR dryer that is equipped with commercially available NIR emitters with an associated reflector, a drying process can be implemented that takes into account the quality requirements for the drying process in terms of space requirements and throughput already offers clear advantages of up to 50% compared to known drying systems.
Fig. 2 zeigt beispielhaft in Art eines Funktions-Blockschaltbildes wesentliche Komponenten eines NIR-Trockners 1A gemäß Fig. 1. Die Figur ist als Prinzipskizze zu verstehen und soll nicht den tatsächlichen mechanischen Aufbau des NIR- Trockners zeigen. Zur Vereinfachung sind lediglich die Funktionskomponenten oberhalb des Trägers 2 dargestellt. Entsprechende Komponenten können auch unterhalb des Trägers vorgesehen sein; es sind aber auch Ausführungen der erfindungsgemäßen Anordnung sinnvoll, bei denen entsprechende Mittel ausschließlich auf einer (der beschichteten) Seite des Trägers vorgesehen sind. FIG. 2 shows the essential components of an NIR dryer 1A according to FIG. 1 in the form of a functional block diagram. The figure is to be understood as a basic sketch and is not intended to show the actual mechanical structure of the NIR dryer. For the sake of simplicity, only the functional components above the carrier 2 are shown. Corresponding components can also be provided below the carrier; however, embodiments of the arrangement according to the invention are also useful in which corresponding means are provided exclusively on one (the coated) side of the carrier.
Der NIR-Trockner 1A umfasst mehrere NIR-Strahler 11 mit jeweils zugeordnetem Reflektor 12, die einzeln mit jeweils einem Steuerausgang einer Leistungssteuereinheit 13 verbunden sind. Über die Leistungssteuereinheit 13 kann somit die Bestrahlungsleistung jedes einzelnen NIR-Strahlers 11 separat eingestellt und somit ein vorbestimmtes Leistungsdichteprofil der NIR-Strahlung auf dem Träger 2 über die Länge des NIR-Trockners 1 realisiert werden. The NIR dryer 1A comprises a plurality of NIR emitters 11, each with an associated reflector 12, which are each connected individually to a control output of a power control unit 13. The radiation power of each individual NIR emitter 11 can thus be set separately via the power control unit 13 and a predetermined power density profile of the NIR radiation on the carrier 2 over the length of the NIR dryer 1 can thus be implemented.
Über einen Prozesslufteinlass 14 wird eine über eine Luftmengenregeleinheit 20 steuerbare Menge an Prozessluft am Ausgang des NIR-Trockners 1A auf den beschichteten Träger eingeblasen, und über einen Abluftauslass 16 wird die erwärmte Abluft, die Lösemittelbestandteile der Beschichtung 2a aufgenommen hat, zu einer Wärmetauscher- und Filtereinheit 17 aktiv abgesaugt. In der Wärmetauscher- und Filtereinheit 17 wird der Abluft des NIR-Trockners überschüssige Wärme entzogen und zur externen Verwendung bereitgestellt, und es werden die Lösemittelbestandteile umweltschonend ausgefiltert und ggfs rezykliert. Via a process air inlet 14, an amount of process air that can be controlled via an air volume control unit 20 is blown onto the coated carrier at the outlet of the NIR dryer 1A, and via an exhaust air outlet 16, the heated exhaust air, which has absorbed the solvent components of the coating 2a, is conveyed to a heat exchanger and Filter unit 17 actively aspirated. In the In the heat exchanger and filter unit 17, excess heat is removed from the exhaust air of the NIR dryer and made available for external use, and the solvent components are filtered out in an environmentally friendly manner and, if necessary, recycled.
Stromaufwärts der Luftmengenregeleinheit 15 befinden sich in einem durch ein Zuluftgebläse 15 erzeugten Luftstrom eine Zuluft -Temperatureinstelleinheit 18 und eine Zuluft-Geschwindigkeitseinstelleinheit 19, mit denen Temperatur und Geschwindigkeit des den beschichteten Träger beaufschlagenden Luftstroms voreingestellt werden können. In einer Abwandlung können diese Größen auch in Abhängigkeit von am Träger oder in der NIR-Bestrahlungszone erfassten Parameterwerten dynamisch gesteuert werden. A supply air temperature setting unit 18 and a supply air speed setting unit 19 are located upstream of the air volume control unit 15 in an air flow generated by a supply air fan 15, with which temperature and speed of the air flow acting on the coated carrier can be preset. In a modification, these variables can also be controlled dynamically as a function of parameter values recorded on the carrier or in the NIR irradiation zone.
In der hier gezeigten Ausführung ist eine dynamische Steuerung lediglich für die Luftmenge vorgesehen. Hierzu ist die Luftmengenregeleinheit 20 eingangsseitig mit einem Datenausgang der Leistungssteuereinheit 13 der NIR-Strahler 11 sowie mit einem über der Oberfläche des Trägers 2 innerhalb der NIR-Bestrahlungszone angeordneten T-Sensor 21 verbunden. Die Steuerung bzw. Regelung der Luftmenge erfolgt in Abhängigkeit von der eingestellten Leistung der NIR-Strahler (und somit der durch diese erzeugten Strahlungsdichte auf der Trägeroberfläche) sowie von der auf der Trägeroberfläche erfassten Temperatur derart, dass ein optimaler Massenstrom zur Abführung der verdampften flüchtigen Beschichtungs- Bestandteile von der Oberfläche der Beschichtung gewährleistet ist. In the embodiment shown here, dynamic control is only provided for the air volume. For this purpose, the air volume control unit 20 is connected on the input side to a data output of the power control unit 13 of the NIR emitters 11 and to a T-sensor 21 arranged above the surface of the carrier 2 within the NIR irradiation zone. The amount of air is controlled or regulated depending on the set power of the NIR emitters (and thus the radiation density generated by them on the carrier surface) and the temperature recorded on the carrier surface in such a way that an optimal mass flow for removing the evaporated volatile coating - Components from the surface of the coating is guaranteed.
Fig. 3A zeigt in einer schematischen Längsschnittdarstellung den Innenaufbau eines NIR-Trocknermoduls für den Einsatz bei der Herstellung von Batterieanoden, Fig. 3B zeigt eine entsprechende Längsschnittdarstellung eines NIR-Trocknermoduls für den Einsatz bei der Herstellung von Batteriekathoden, und Fig. 3C zeigt eine schematische Ausschnittdarstellung des NIR-Strahlerteils des Moduls aus Fig. 3A. Die gezeigten konstruktiven Ausführungen sind auf spezielle Träger-/Beschichtungs-Konstellationen angepasst und können für andere Trocknungsaufgaben im Rahmen der vorliegenden Erfindung hinsichtlich der Anzahl und Anordnung der NIR-Strahler, der Aufteilung des Modulinnenraums und anderer Aspekte modifiziert. Gleiche oder funktionsgleiche Teile wie in Fig. 1 und 2 sind mit den gleichen Bezugsziffern wie dort bezeichnet und werden hier ggfs nicht weiter erläutert. Im Mittelteil beider NIR-Trocknermodule 1A gemäß Fig. 3A oder Fig. 3B ist eine Mehrzahl von langgestreckt stabförmigen Flalogenstrahlern 11 unterhalb eines gemeinsamen Reflektors 12 derart angeordnet, dass sie auf einen unter dem NIR- Trocknermodul 1A durchlaufenden beschichteten Träger 2 fokussierte NIR- Strahlung mit hoher Leistungsdichte einstrahlen. Die NIR-Strahler 11 mit dem Reflektor 12 sitzen am unteren, zu beschichteten Träger 2 zugewandten Ende eines Modul-Innengehäuses 22, welches (in den Figuren nicht einzeln bezeichnet) einen Lufteinlass, Luftleiteinrichtungen und einen Luftauslass zum Einlass eines inneren Kühlluftstromes ZI, zu dessen geeigneter Führung um die NIR-Strahler herum und zur Abführung der durch die Strahler erhitzten Kühlluft AI aufweist. Fig. 3A shows a schematic longitudinal sectional view of the internal structure of an NIR dryer module for use in the manufacture of battery anodes, Fig. 3B shows a corresponding longitudinal sectional view of an NIR dryer module for use in the manufacture of battery cathodes, and Fig. 3C shows a schematic Sectional representation of the NIR radiator part of the module from FIG. 3A. The structural designs shown are adapted to special carrier/coating constellations and can be modified for other drying tasks within the scope of the present invention with regard to the number and arrangement of the NIR emitters, the division of the module interior and other aspects. Parts that are the same or have the same function as in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numbers as there and may not be explained further here. In the central part of both NIR dryer modules 1A according to Fig. 3A or Fig. 3B, a plurality of elongated rod-shaped flaloge emitters 11 are arranged below a common reflector 12 in such a way that they focus NIR radiation on a coated carrier 2 passing under the NIR dryer module 1A radiate high power density. The NIR emitters 11 with the reflector 12 are located on the lower end of a module inner housing 22 facing the coated carrier 2, which (not individually designated in the figures) has an air inlet, air guiding devices and an air outlet for the inlet of an inner cooling air flow ZI, to its having suitable guidance around the NIR radiators and for discharging the cooling air AI heated by the radiators.
Das untere Ende des Innenmoduls 22 ist durch eine Glas- bzw. Quarzglasscheibe 22a verschlossen, so dass die im Inneren des Innenmoduls zirkulierende Kühlluft nicht auf die Oberfläche des durchlaufenden Trägers 2 gelangt und keine von diesem abdampfenden Beschichtungsbestandteile in das Innere des Innenmoduls gelangen können. Der Abschluss der sehr heißen Halogenstrahler 11 gegenüber der lösemittelhaltigen Atmosphäre über dem beschichteten Träger 2, in Verbindung mit der Innenkühlung sowohl der Halogenstrahler 11 als auch der Glasscheibe 22a, sorgt dafür, dass der NIR-Trockner in der in Rede stehenden Anwendung allen Anforderungen des Explosionsschutzes genügt. The lower end of the inner module 22 is closed by a glass or quartz glass pane 22a so that the cooling air circulating inside the inner module does not reach the surface of the carrier 2 passing through and no coating components evaporating from it can get into the interior of the inner module. The closure of the very hot halogen emitters 11 from the solvent-containing atmosphere above the coated carrier 2, in conjunction with the internal cooling of both the halogen emitters 11 and the glass pane 22a, ensures that the NIR dryer in the application in question meets all explosion protection requirements enough.
An der - in Förderrichtung gesehen - Vorderfläche des Innengehäuses 22 ist ein Prozessluft-Zuführungskanal 23 angeordnet, über den eine gesteuerte bzw. geregelte Menge von Prozess-Zuluft ZP mit vorbestimmter Temperatur und Geschwindigkeit auf die beschichtete Oberfläche des Trägers 2 eingeblasen wird. An der Rückfläche des Innengehäuses 22 ist ein Abluftkanal 24 angeordnet, über den die Prozessluft nach laminarem Überstreichen des Trägers und Aufnahme der aus diesem verdampften Beschichtungs-Bestandteile aktiv von der Trägeroberfläche abgesaugt und als Prozess-Abluft AP durch den Auslass 16 abgeführt wird. A process air supply duct 23 is arranged on the front surface of the inner housing 22—seen in the conveying direction—through which a controlled or regulated amount of process supply air ZP is blown onto the coated surface of the carrier 2 at a predetermined temperature and speed. An exhaust air duct 24 is arranged on the rear surface of the inner housing 22, via which the process air is actively sucked off the carrier surface after laminar sweeping over the carrier and absorption of the coating components evaporated from it and discharged through the outlet 16 as process exhaust air AP.
Den beschriebenen grundsätzlichen Aufbau haben die NIR-Trocknermodule für den Einsatz bei der Batterieanodenherstellung (Fig. 3A) bzw. der Batteriekathodenherstellung (Fig. 3B) gemeinsam. Die Module unterscheiden sich lediglich in der Anzahl der darin enthaltenen NIR-Strahler und der Raumaufteilung des inneren Aufbaus. Fig. 3C verdeutlicht schematisch, dass bei der Ausführung nach Fig. 3B (von oben auf den Träger gesehen) 7 Flalogenstrahler 11 mit leichtem seitlichem Versatz aufeinanderfolgender Strahler in Breitenrichtung des durchlaufenden Trägers in Reihe angeordnet sind, so dass die gesamte Breite des Trägers mit relativ kurzen Standard-Strahlern homogen bestrahlt werden kann. Neben dem vorteilhaften Einsatz von Standard-Strahlern lässt sich mit dieser Anordnung, bei separater Ansteuerung mindestens der beiden äußeren Strahler, ggf. aber auch jedes einzelnen Strahlers, eine differenzierte Einstellung der Strahlungsdichte im NIR- Strahlungsfeld über die Breite des Trägers erreichen. Flierdurch lassen sich Inhomogenitäten des Trägers und/oder der Beschichtung in den Randbereichen oder auch in einem mittleren Bereich im Trocknungsprozess berücksichtigen. The NIR dryer modules for use in the production of battery anodes (FIG. 3A) or the production of battery cathodes (FIG. 3B) have the described basic structure in common. The modules only differ in the number of NIR emitters they contain and the layout of the internal structure. 3C shows schematically that in the embodiment according to FIG short standard radiators can be irradiated homogeneously. In addition to the advantageous use of standard radiators, a differentiated adjustment of the radiation density in the NIR radiation field across the width of the carrier can be achieved with this arrangement with separate control of at least the two outer radiators, but possibly also each individual radiator. In this way, inhomogeneities in the carrier and/or the coating in the edge areas or also in a central area in the drying process can be taken into account.
Fig. 4A und 4B zeigen zwei perspektivische Ansichten eines Trocknungsanlagen- Segments IC einer Trocknungsanlage 1, welches aus vier NIR-Trocknermodulen 1A der in Fig. 3A gezeigten Art gebildet ist. Die vier NIR-Trocknermodule 1A haben jeweils einen gemeinsamen Kühlluft -Verteilerkasten 25 und Abluft- Sammelkasten 26 für die Kühlluft der NIR-Emitter (Innenluft) und auch einen gemeinsamen Zuluft-Verteilerkasten 27 und Abluft-Sammelkasten 28 für die auf den beschichteten Träger eingeblasene bzw. von diesem abgesaugte Prozessluft. 4A and 4B show two perspective views of a drying system segment IC of a drying system 1, which is formed from four NIR dryer modules 1A of the type shown in FIG. 3A. The four NIR dryer modules 1A each have a common cooling air distribution box 25 and exhaust air collection box 26 for the cooling air of the NIR emitters (internal air) and also a common supply air distribution box 27 and exhaust air collection box 28 for the blown or exhaust air onto the coated carrier .process air extracted from this.
Fig. 5 zeigt eine Ausführung der Trocknungsanlage 1 mit 6 in Förderrichtung des beschichteten Trägers 2 aneinandergereihten Trockner-Segmenten IC der in Fig. 4A und 4B gezeigten Art. 5 shows an embodiment of the drying system 1 with 6 dryer segments IC of the type shown in FIGS. 4A and 4B arranged in a row in the conveying direction of the coated carrier 2.
Als NIR-Strahler kommen in einer erfindungsgemäßen Anordnung vor allem seit Langem bei Trocknungsaufgaben bewährte und kostengünstige stabförmige Flalogenstrahler in Betracht. Grundsätzlich kann eine NIR-Bestrahlungszone aber auch durch anders geformte Strahler oder durch ein LED-Array mit entsprechend leistungsstarken IR-LEDs realisiert werden. Beide Ausführungen sind dem Fachmann vertraut und bedürfen daher hier keiner weiteren Erläuterung. In an arrangement according to the invention, rod-shaped flame emitters that have been tried and tested for a long time in particular can be used as NIR emitters. In principle, however, an NIR irradiation zone can also be implemented using emitters of a different shape or using an LED array with correspondingly powerful IR LEDs. Both versions are familiar to the person skilled in the art and therefore require no further explanation here.
Als Reflektoren kommen sowohl einzelne Reflektoren, die jeweils mit einem Strahler baulich vereinigt sind, als auch integrierte Reflektoranordnungen in Betracht, die mehreren Strahlern zugeordnet sind. Auch in solchen zusammenhängenden Reflektorbaugruppen sind unterschiedliche Reflektorgeometrien für die jeweiligen Strahler (wie in Fig. 3 skizzenartig dargestellt) realisierbar. Both individual reflectors, which are structurally combined with a radiator, and also integrated reflector arrangements, which are assigned to a plurality of radiators, can be used as reflectors. Also in such coherent reflector assemblies are different Reflector geometries for the respective radiators (as shown in sketch form in FIG. 3) can be implemented.
Anordnungen der in den Figuren gezeigten Art, ggfs anwendungsspezifisch modifiziert, sind auch zur Fierstellung von Produkten aus dem Bereich der „printed electronics" einsetzbar. Dort handelt es sich bei den Trägern beispielsweise um Papier- oder Kunststofffolien, die je nach Materialspezifik nicht über Grenztemperaturen in einem Bereich zwischen etwa 80 °C und 140 °C erhitzt werden dürfen, und bei den Beschichtungen kann es sich - je nach Funktion der entsprechenden Komponente - um leitfähige Tinten, Pasten oder auch Pulver handeln. Die thermische Behandlung zielt demnach auf eine Verdunstung von Wasser bzw. Lösungsmitteln, ein Sintern der Paste, ein Aufschmelzen und ggfs. Sintern eines Pulvers und ggfs auch auf die Flerbeiführung thermochemischer Reaktionen und von Phasentransformationen in der Beschichtung ab. Arrangements of the type shown in the figures, possibly modified to suit the specific application, can also be used to create products from the field of "printed electronics". There the carriers are, for example, paper or plastic films which, depending on the specific material, do not exceed limit temperatures in between about 80 °C and 140 °C, and the coatings can be conductive inks, pastes or even powders, depending on the function of the component concerned or solvents, sintering of the paste, melting and possibly sintering of a powder and possibly also on the Flerbeiführung thermochemical reactions and phase transformations in the coating.
Auch bei diesen Prozessen bietet nach den Untersuchungen der Erfinder die Nutzung einer NIR-Bestrahlungszone eine wesentliche Beschleunigung und somit die Möglichkeit einer gravierenden Erhöhung des Durchsatzes und/oder Reduzierung der Baulänge eines entsprechenden Trockners. According to the inventors' investigations, the use of an NIR irradiation zone also offers a significant acceleration in these processes and thus the possibility of a serious increase in the throughput and/or reduction of the overall length of a corresponding dryer.
Die Ausführung ist nicht auf die oben erläuterten Beispiele und hervorgehobenen Aspekte beschränkt, sondern ebenso in einer Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen des Bereichs der anhängenden Ansprüche liegen. The embodiment is not limited to the examples explained above and aspects highlighted, but also possible in a large number of modifications, which are within the scope of the appended claims.

Claims

ANSPRÜCHE EXPECTATIONS
1. Verfahren zur Herstellung einer Komponente einer elektrischen Batterie oder Brennstoffzelle auf einem flexiblen flächigen oder dreidimensionalen Träger durch im Wesentlichen ganzflächiges Aufbringen eines flüssigen oder pastösen Ausgangsmaterials für eine elektrische Funktionsschicht und anschließendes Trocknen, Sintern und/oder Vernetzen des Ausgangsmaterials auf dem Träger, wobei der Schritt des Trocknens, Sinterns und/oder Vernetzens eine kurzzeitige oberflächliche Bestrahlung des beschichteten Trägers mit Strahlung im Bereich des nahen Infrarot einschließt, deren Amplitudenmaximum im Wellenlängenbereich zwischen 800 nm und 1.500 nm und deren Leistungsdichte auf der Oberfläche des Trägers im Bereich zwischen 50 kW/m2 und 1.000 kW/m2 liegt, wobei der beschichtete Träger im Bereich der NIR-Bestrahlungszone mit einem Luftstrom auf der oder jeder beschichteten Oberfläche des Trägers beaufschlagt wird, welcher durch aktives Aufblasen von Luft auf die Oberfläche und gleichzeitiges aktives Absaugen der Abluft konfiguriert wird, wobei eine Steuerung des Luftstromes in Abhängigkeit von der in der NIR- Bestrahlungszone eingestellten Strahlungs-Leistungsdichte und/oder Temperatur auf der Beschichtungsoberfläche und/oder von Materialparametern der Beschichtung erfolgt. 1. A method for producing a component of an electric battery or fuel cell on a flexible flat or three-dimensional carrier by essentially applying a liquid or pasty starting material for an electrical functional layer to the entire surface and subsequent drying, sintering and/or crosslinking of the starting material on the carrier, wherein the Step of drying, sintering and/or crosslinking includes brief superficial irradiation of the coated carrier with radiation in the near infrared range, the maximum amplitude of which is in the wavelength range between 800 nm and 1,500 nm and the power density of which on the surface of the carrier is in the range between 50 kW/m 2 and 1,000 kW/m 2 , with the coated carrier being subjected to an air stream on the or each coated surface of the carrier in the area of the NIR irradiation zone, which is activated by actively blowing air onto the surface and simultaneously ac tive extraction of the exhaust air is configured, with the air flow being controlled as a function of the radiation power density set in the NIR irradiation zone and/or temperature on the coating surface and/or of material parameters of the coating.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Steuerung des die Oberfläche der Beschichtung überstreichenden Luftstroms eine Voreinstellung der Luftgeschwindigkeit und -temperatur in Abhängigkeit von der Dicke und Materialparametern der Beschichtung und des Trägers sowie eine aktive Steuerung oder Regelung der Luftmenge mit kurzer Zeitkonstante umfasst. 2. The method according to claim 1, wherein the control of the air flow over the surface of the coating comprises a presetting of the air speed and temperature depending on the thickness and material parameters of the coating and the carrier as well as an active control or regulation of the air quantity with a short time constant.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei es sich bei dem Träger um einen temperaturempfindlichen und/oder sehr dünnen Träger handelt und die Leistungsdichte und Einwirkungsdauer der nahen Infrarotstrahlung derart eingestellt wird, dass die Temperatur nicht über eine kritische Temperatur, insbesondere nicht über eine Temperatur im Bereich zwischen 100 °C und 200 °C, ansteigt. 3. The method according to claim 1 or 2, wherein the carrier is a temperature-sensitive and/or very thin carrier and the power density and duration of action of the near infrared radiation is adjusted in such a way that the temperature does not exceed a critical temperature, especially not above a temperature in the range between 100°C and 200°C.
4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei eine aktive Steuerung der Leistungsdichte der Strahlung im Bereich des nahen Infrarot in Verknüpfung mit einer aktiven Steuerung des die Oberfläche beaufschlagenden Luftstroms in Abhängigkeit von der auf der Oberfläche gemessenen Temperatur ausgeführt wird, wenn sich die gemessene Temperatur in einem vorbestimmten Maße an die materialkritische Temperatur annähert. 4. The method according to claim 3, wherein an active control of the power density of the near-infrared radiation is carried out in combination with an active control of the air flow impinging on the surface as a function of the temperature measured on the surface when the measured temperature is in a predetermined dimensions of the material-critical temperature approximates.
5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Einwirkungsdauer der nahen Infrarotstrahlung im Bereich zwischen 1 s und 20 s, insbesondere zwischen 3 s und 10 s, gewählt wird. 5. The method according to any one of the preceding claims, wherein the exposure time of the near infrared radiation is selected in the range between 1 s and 20 s, in particular between 3 s and 10 s.
6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Beaufschlagung mit naher Infrarotstrahlung innerhalb einer NIR- Bestrahlungszone mit einem vorbestimmten Profil nicht-konstanter Leistungsdichte durchgeführt wird und insbesondere das Strahlungsdichteprofil in der Bestrahlungszone im Ansprechen auf Materialeigenschaften des Trägers und/oder des Ausgangsmaterials einstellbar ist. 6. The method according to any one of the preceding claims, wherein the exposure to near infrared radiation is carried out within a NIR irradiation zone with a predetermined profile of non-constant power density and in particular the radiation density profile in the irradiation zone is adjustable in response to material properties of the carrier and/or the starting material .
7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei als Träger eine Polymerfolie mit einer Dicke im Bereich zwischen 5 pm und 200 pm oder eine Metallfolie mit einer Dicke im Bereich zwischen 5 pm und 15 pm und als Beschichtung eine viskose Paste auf Wasserbasis oder Basis eines organischen Lösungsmittels eingesetzt wird, die in der Regel einen Binder enthält und die eine Ausgangs-Dicke im Bereich zwischen 10 und 1.000 pm und einen Festkörperanteil im Bereich zwischen 40% und 80% hat und wobei zum Trocknen, Sintern und/oder Vernetzen nahe Infrarotstrahlung mit einer Leistungsdichte im Bereich zwischen 50 und 200 kW/m2, insbesondere zwischen 70 und 150 kW/m2 eingesetzt wird. 7. The method according to any one of the preceding claims, wherein the carrier is a polymer film with a thickness in the range between 5 μm and 200 μm or a metal foil with a thickness in the range between 5 μm and 15 μm and the coating is a viscous water-based paste or a organic solvent is used, which usually contains a binder and which has an initial thickness in the range between 10 and 1,000 μm and a solids content in the range between 40% and 80% and wherein for drying, sintering and/or crosslinking near infrared radiation is used a power density in the range between 50 and 200 kW/m 2 , in particular between 70 and 150 kW/m 2 .
8. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche, umfassend 8. Arrangement for carrying out the method according to any one of the preceding claims, comprising
- Fördermittel zum Fördern des flexiblen flächigen Trägers durch die Anordnung, - Funding means for conveying the flexible planar carrier through the arrangement,
- Beschichtungsmittel zum Beschichten des flächigen Trägers mit dem Ausgangsmaterial, insbesondere während des Förderns des Trägers,- Coating means for coating the flat carrier with the starting material, in particular during the conveying of the carrier,
- Mittel zum Trocknen, Sintern und/oder Vernetzen der Ausgangsmaterialschicht auf dem Träger, insbesondere während des Förderns des Trägers, die mindestens eine Strahlungsquelle für Strahlung im Bereich des nahen Infrarot einschließen, deren Amplitudenmaximum im Wellenlängenbereich zwischen 800 nm und 1.500 nm und die derart einstellbar sind, dass ihre Leistungsdichte auf der Oberfläche des Trägers im Bereich zwischen 50 kW/m2 und 1.000 kW/m2 liegt, wobei der NIR-Bestrahlungszone Mittel zur Führung eines Luftstroms über die oder jede beschichtete Oberfläche des Trägers zugeordnet sind, welche Mittel zum aktiven Aufblasen von Luft auf die Oberfläche und Absaugmittel zum Absaugen der aufgeblasenen Luft von der Oberfläche sowie Steuermittel zur Steuerung des Luftstromes in Abhängigkeit von der in der NIR-Bestrahlungszone eingestellten Strahlungs-Leistungsdichte und/oder Temperatur auf der Oberfläche und/oder von Materialparametern der Beschichtung aufweisen. - Means for drying, sintering and/or cross-linking the starting material layer on the support, in particular during the conveyance of the support, which include at least one radiation source for radiation in the near infrared range, the amplitude maximum of which is in the wavelength range between 800 nm and 1,500 nm and which can be adjusted in this way are that their power density on the surface of the support is in the range between 50 kW/m 2 and 1,000 kW/m 2 , the NIR irradiation zone being associated with means for guiding an air flow over the or each coated surface of the support, which means for active blowing of air onto the surface and suction means for sucking the blown air off the surface and control means for controlling the air flow depending on the radiation power density set in the NIR irradiation zone and/or temperature on the surface and/or material parameters of the coating exhibit.
9. Anordnung nach Anspruch 8, wobei die Mittel zum Trocknen, Sintern und/oder Vernetzen eine Mehrzahl von NIR-Strahlungsquellen einschließen, die in einer NIR-Bestrahlungszone derart angeordnet und/oder steuerbar sind, dass innerhalb der Bestrahlungszone auf der Oberfläche der Ausgangsmaterialschicht ein vorbestimmtes Profil nicht-konstanter Leistungsdichte erzeugbar ist. 9. Arrangement according to claim 8, wherein the means for drying, sintering and/or crosslinking include a plurality of NIR radiation sources which are arranged and/or controllable in a NIR irradiation zone such that within the irradiation zone on the surface of the starting material layer predetermined profile of non-constant power density can be generated.
10. Anordnung nach Anspruch 8 oder 9, wobei die Steuermittel zur Steuerung des Luftstromes eingangsseitig mit einem Leistungssteller der NIR- Strahlungsquellen und/oder einem Temperatursensor zur Erfassung der Oberflächentemperatur der Beschichtung verbunden sind und Mittel zur Leistungssteuerung von Gebläseeinrichtungen zur Erzeugung des auf die Oberfläche gerichteten Luftstromes und zum Absaugen des Luftstromes von der Oberfläche und/oder Drosselmittel zur Drosselung der Luftmenge aufweisen. 10. Arrangement according to claim 8 or 9, wherein the control means for controlling the air flow are connected on the input side to a power controller of the NIR radiation sources and/or a temperature sensor for detecting the surface temperature of the coating and means for controlling the power of fan devices to generate the Have surface directed air flow and for sucking the air flow from the surface and / or throttle means for throttling the amount of air.
11. Anordnung nach Anspruch 9 oder 10, wobei die NIR-Strahlungsquellen und die Mittel zur Führung eines Luftstroms in einem Trockner-Modul integriert sind. 11. Arrangement according to claim 9 or 10, wherein the NIR radiation sources and the means for guiding an air flow are integrated in a dryer module.
12. Anordnung nach Anspruch 11, wobei die NIR-Strahlungsquellen in einem mittleren Bereich des Trockner-Moduls hinter einer Glasscheibe platziert sind und den NIR-Strahlungsquellen eine innere Luftkühlung zugeordnet ist, deren Luftstrom von dem die Oberfläche des beschichteten Trägers überstreichenden Luftstrom durch die Glasscheibe getrennt ist, und separate Steuermittel zur Steuerung des inneren Luftstroms vorgesehen sind. 12. Arrangement according to claim 11, wherein the NIR radiation sources are placed in a central area of the dryer module behind a glass pane and the NIR radiation sources are assigned an internal air cooling system, the air flow of which is derived from the air flow sweeping over the surface of the coated carrier through the glass pane is separate, and separate control means are provided for controlling the internal airflow.
13. Anordnung nach Anspruch 11 oder 12, welche eine Mehrzahl von in Förderrichtung und/oder in Breitenrichtung des beschichteten Trägers aneinander gereihten Trockner-Modulen umfasst, denen jeweils separate Steuermittel zur Steuerung der NIR-Strahlungsquellen und Steuermittel zur Steuerung des Luftstromes zugeordnet sind. 13. Arrangement according to claim 11 or 12, which comprises a plurality of dryer modules lined up in the conveying direction and/or in the width direction of the coated carrier, each of which is assigned separate control means for controlling the NIR radiation sources and control means for controlling the air flow.
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