DE102010029397A1 - Method for coating substrate, involves guiding substrate through tool generating liquid film, where tool is pivoted about predetermined angle around pivoting axis standing perpendicular to substrate surface - Google Patents
Method for coating substrate, involves guiding substrate through tool generating liquid film, where tool is pivoted about predetermined angle around pivoting axis standing perpendicular to substrate surface Download PDFInfo
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-
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- B05D1/00—Processes for applying liquids or other fluent materials
- B05D1/30—Processes for applying liquids or other fluent materials performed by gravity only, i.e. flow coating
- B05D1/305—Curtain coating
Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Beschichtung eines Substrats nach dem Oberbetriff der Patentansprüche 1 und 8.The invention relates to a method and a device for coating a substrate according to the preamble of
Ein solches Verfahren bzw. eine solche Vorrichtung sind beispielsweise aus der
Zur Überwindung dieses Nachteils ist aus der
Neben Schlitzdüsenwerkzeugen können zur Beschichtung eines Substrats mit einem Flüssigkeitsfilm auch sogenannte Gleitfilm-Werkzeuge bzw. Gleitfilm-Düsen verwendet werden. Dabei tritt die Flüssigkeit durch schlitzartige Öffnungen in einer schräg geneigten Fläche aus und bildet einen bis zur Oberfläche des Substrats reichenden vorhangartigen Flüssigkeitsfilm. Ferner ist es möglich, auf das Substrat aufgetragene Flüssigkeit mittels eines Rakelwerkzeugs bzw. einer Rakel abzuziehen, sodass auf der Substratoberfläche ein Flüssigkeitsfilm zurückbleibt.In addition to slot die tools, it is also possible to use so-called sliding-film tools or sliding-film nozzles for coating a substrate with a liquid film. In this case, the liquid exits through slit-like openings in an obliquely inclined surface and forms a curtain-like liquid film extending to the surface of the substrate. Furthermore, it is possible to draw off liquid applied to the substrate by means of a doctor blade or a doctor blade so that a liquid film remains on the substrate surface.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile nach dem Stand der Technik zu beseitigen. Es sollen insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung angegeben werden, mit denen einfach und schnell eine Breite eines mit einem Werkzeug auf einem Substrat erzeugten Flüssigkeitsfilms geändert werden kann. Nach einem weiteren Ziel der Erfindung soll eine Dicke des aufgetragenen Flüssigkeitsfilms auch bei einer Änderung seiner Breite im Wesentlichen konstant bleiben. Eine Vorrichtung zur Herstellung eines Flüssigkeitsfilms mit einer variablen Breite soll überdies möglichst einfach und kostengünstig aufgebaut sein.The object of the invention is to eliminate the disadvantages of the prior art. In particular, a method and a device are to be specified with which a width of a liquid film produced with a tool on a substrate can be changed easily and quickly. According to a further object of the invention, a thickness of the applied liquid film should remain substantially constant even if its width changes. A device for producing a liquid film with a variable width should also be constructed as simple and inexpensive as possible.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 8 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der Ansprüche 2 bis 7 und 9 bis 16.This object is solved by the features of
Nach Maßgabe der Erfindung ist vorgesehen, dass zur Veränderung einer Breite des auf das Substrat aufgetragenen Flüssigkeitsfilms das Werkzeug um einen vorgegebenen Winkel α um eine im Wesentlichen senkrecht zur Substratoberfläche stehende Schwenkachse verschwenkt wird.According to the invention, it is provided that for varying a width of the liquid film applied to the substrate, the tool is pivoted by a predetermined angle α about a pivot axis substantially perpendicular to the substrate surface.
Das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verschwenken des Werkzeugs kann relativ einfach und schnell durchgeführt werden. Zur Änderung der Breite eines Flüssigkeitsfilms ist es erfindungsgemäß insbesondere nicht erforderlich, das Werkzeug auszutauschen. Ferner kann ein Verschließen von Flüssigkeitskanälen zur Breiteneinstellung, mit all seinen Nachteilen, bei Schlitzdüsen- und Gleitfilmwerkzeugen vermieden werden.The inventively proposed pivoting of the tool can be relatively easily and quickly performed. To change the width of a liquid film, it is according to the invention in particular not necessary to replace the tool. Furthermore, closing of liquid channels for width adjustment, with all its disadvantages, can be avoided in slot die and slip film tools.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung ergibt sich der Winkel α aus der folgenden Beziehung:
Der Winkel α ist derjenige Winkel, welchen die Längskante der Schlitzdüse mit einer senkrecht zur Transportrichtung des Substrats verlaufenden Ebene bildet. Für den Fall, dass die Längskante der Schlitzdüse senkrecht zur Transportrichtung des Substrats steht, ist α = 0°. In diesem Fall gilt:
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird das Substrat bei der Herstellung des die erste Breite B1 aufweisenden Flüssigkeitsfilms mit einer ersten mittleren Geschwindigkeit transportiert, und nach dem Verschwenken des Werkzeugs wird das Substrat mit einer zweiten mittleren Geschwindigkeit, welche verschieden von der ersten mittleren Geschwindigkeit ist, transportiert. Dabei kann die zweite mittlere Geschwindigkeit größer als die erste mittlere Geschwindigkeit sein. Indem das Substrat bei verschwenktem Werkzeug schneller transportiert wird als bei senkrecht zur Transportrichtung stehendem Werkzeug, kann eine durch das Verschwenken bedingte Zunahme in der Dicke des Flüssigkeitsfilms kompensiert werden.According to an advantageous embodiment of the invention, the substrate is transported in the production of the first width B1 having liquid film at a first average speed, and after the pivoting of Tool, the substrate is transported at a second average speed, which is different from the first average speed. In this case, the second average speed may be greater than the first average speed. By transporting the substrate faster when the tool is swiveled than when the tool is perpendicular to the direction of transport, an increase in the thickness of the liquid film caused by the swiveling can be compensated for.
Nach dem Verschwenken kann an zwei verschiedenen Punkten ein Abstand des Werkzeugs von der Substratoberfläche gemessen und in Abhängigkeit des dabei erzielten Ergebnisses auf einen vorgegebenen Wert eingestellt werden. Zweckmäßigerweise befinden sich die beiden Punkte zur Messung des Abstands zwischen dem Werkzeug und dem Substrat im Bereich der beiden Enden des Werkzeugs. Es kann damit eine eventuell durch das Verschwenken bedingte Verkippung des Werkzeugs gegenüber der Substratoberfläche erkannt und ggf. kompensiert werden.After pivoting, a distance of the tool from the substrate surface can be measured at two different points and adjusted to a predetermined value depending on the result obtained. Conveniently, the two points for measuring the distance between the tool and the substrate in the region of the two ends of the tool. It can thus be detected and possibly compensated for any tilting of the tool relative to the substrate surface caused by the pivoting.
Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung wird eine Arretierung des Werkzeugs vor dem Verschwenken gelöst und das Werkzeug in einer verschwenkten Stellung wieder arretiert. Durch das Arretieren des Werkzeugs wird eine unbeabsichtigte Änderung des Winkels α während des Betriebs vermieden. Ferner kann durch die Arretierung sichergestellt werden, dass die Anordnung des Werkzeugs gegenüber der Substratoberfläche sich während des Betriebs nicht ändern. Unerwünschte Fluktuationen in der Dicke des auf die Substratoberfläche aufgetragenen Flüssigkeitsfilms können damit vermieden werden.According to a particularly advantageous embodiment, a locking of the tool is released prior to pivoting and locked the tool in a pivoted position again. By locking the tool, an unintentional change in the angle α during operation is avoided. Furthermore, it can be ensured by the lock that the arrangement of the tool relative to the substrate surface does not change during operation. Unwanted fluctuations in the thickness of the liquid film applied to the substrate surface can thus be avoided.
Bei dem Werkzeug kann es sich um ein Schlitzdüsenwerkzeug, ein Gleitfilmwerkzeug oder ein Rakelwerkzeug handeln. Mit der vorgeschlagenen Erfindung kann in vorteilhafter Weise erreicht werden, dass zur Verkleinerung der Breite des Flüssigkeitsfilms bei einem Schlitzdüsenwerkzeug eine Breite der Schlitzdüse unverändert gelassen werden kann. Infolge dessen bleiben auch die Druckverhältnisse der an der Schlitzdüse anstehenden Flüssigkeit unverändert. Der aus dem Schlitzdüsenwerkzeug austretende Flüssigkeitsfilm weist unabhängig vom Schwenkwinkel α über die gesamte Breite der Schlitzdüse hinweg stets dieselbe Dicke auf.The tool may be a slot die tool, a sliding film tool, or a squeegee tool. With the proposed invention can be achieved in an advantageous manner that a width of the slot nozzle can be left unchanged to reduce the width of the liquid film in a slot die tool. As a result, the pressure conditions of the liquid present at the slot nozzle remain unchanged. The fluid film emerging from the slot nozzle tool always has the same thickness independently of the pivot angle α over the entire width of the slot nozzle.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist das Schlitzdüsenwerkzeug bei der Herstellung des Flüssigkeitsfilms mit der ersten Breite B1 eine erste Schlitzweite auf, und die ersten Schlitzweite wird beim oder nach dem Verschwenken des Schlitzdüsenwerkzeugs auf eine von der ersten Schlitzweite verschiedene zweite Schlitzweite geändert. Vorteilhafterweise ist die zweite Schlitzweite kleiner als die erste Schlitzweite. Auch damit kann eine durch das Verschwenken des Schlitzdüsenwerkzeugs bedingte Zunahme der Dicke des auf das Substrat aufgetragenen Flüssigkeitsfilms kompensiert werden.According to a further advantageous embodiment of the invention, the slot nozzle tool in the preparation of the liquid film having the first width B1, a first slot width, and the first slot width is changed during or after the pivoting of the slot nozzle tool to a different from the first slot width second slot width. Advantageously, the second slot width is smaller than the first slot width. Also, this can be compensated for by the pivoting of the slot nozzle tool increase in the thickness of the liquid applied to the substrate liquid film.
Nach weiterer Maßgabe der Erfindung wird bei einer Vorrichtung zum Beschichten eines Substrats mit einem Flüssigkeitsfilm vorgeschlagen, dass eine Schwenkeinrichtung zum Verschwenken des Werkzeugs um einen vorgegebenen Winkel α um eine im Wesentlichen senkrecht zur Substratoberfläche stehende Schwenkachse vorgesehen ist, so dass eine Breite des auf die Substratoberfläche aufgetragenem Flüssigkeitsfilms änderbar ist.According to another aspect of the invention, in a device for coating a substrate with a liquid film, it is proposed that a pivoting device is provided for pivoting the tool by a predetermined angle α about a pivot axis substantially perpendicular to the substrate surface, so that a width of the substrate surface applied liquid film is changeable.
Mittels der Schwenkeinrichtung kann das Werkzeug beispielsweise manuell verschwenkt werden. Die Schwenkeinrichtung kann aber auch einen Spindelantrieb, ein Getriebe oder dgl. aufweisen, mit dem das Verschwenken des Werkzeugs manuell oder auch elektromotorisch erfolgen kann. Im Falle des Vorsehens einer elektromotorisch betriebenen Schwenkeinrichtung kann außerdem eine Steuerung vorgesehen sein, mit der ein Verschwenken des Werkzeugs auf vorgegebene Winkel α möglich ist.By means of the pivoting device, for example, the tool can be pivoted manually. However, the pivoting device can also have a spindle drive, a gear or the like., With the pivoting of the tool can be done manually or by electric motor. In the case of providing an electromotively operated pivoting device may also be provided a control, with the pivoting of the tool to predetermined angle α is possible.
Der Winkel α ergibt sich aus der folgenden Beziehung:
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann außerdem eine Steuer- oder Regeleinrichtung vorgesehen sein, mit der eine Transportgeschwindigkeit der Transporteinrichtung in Abhängigkeit des Winkels α geändert wird. Beispielsweise kann die Transportgeschwindigkeit im Falle eines Verschwenkens des Werkzeugs erhöht werden, so dass im Vergleich zum unverschwenkten Zustand des Werkzeugs eine Dicke des auf die Substratoberfläche aufgetragenen Flüssigkeitsfilms im Wesentlichen konstant bleibt.According to an advantageous embodiment of the invention may also be provided a control or regulating device with which a transport speed of the transport device is changed depending on the angle α. For example, the transport speed can be increased in the case of a pivoting of the tool, so that a thickness of the liquid film applied to the substrate surface remains substantially constant compared to the untwisted state of the tool.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist eine Messeinrichtung zum Messen eines Abstands zweier verschiedener Punkte des Werkzeugs von der Substratoberfläche vorgesehen. Bei der Messeinrichtung kann es sich um eine optische, akustische oder mechanische Messeinrichtung handeln. Insbesondere Laserabstandsmesseinrichtungen eignen sich zum Messen des Abstands des Schlitzdüsenwerkzeugs von der Substratoberfläche.According to a further embodiment of the invention, a measuring device is provided for measuring a distance of two different points of the tool from the substrate surface. The measuring device may be an optical, acoustic or mechanical measuring device. Especially Laser distance measuring devices are suitable for measuring the distance of the slot nozzle tool from the substrate surface.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist eine Abstandseinstelleinrichtung zum Einstellen des Abstands des Werkzeugs von der Substratoberfläche vorgesehen. Die Abstandseinstelleinrichtung kann ein Feingewinde aufweisen, welches eine Änderung des vertikalen Abstands des Werkzeugs zur Substratoberfläche ermöglicht. Ferner kann die Abstandseinstelleinrichtung auch ein Getriebe aufweisen, welches manuell oder elektromotorisch betreibbar ist. Sofern das Getriebe elektromotorisch angetrieben ist, kann eine Steuereinrichtung vorgesehen sein, mit der ein vorgegebener Abstand des Werkzeugs automatisch einstellbar ist. Die Steuereinrichtung kann auch eine Regeleinrichtung sein, welche mit der Abstandsmesseinrichtung gekoppelt ist, so dass der Abstand gemäß der von der Abstandsmesseinrichtung gelieferten Messwerte einstellbar ist.According to a further advantageous embodiment, a Abstandseinstelleinrichtung is provided for adjusting the distance of the tool from the substrate surface. The distance adjusting means may comprise a fine thread which allows a change in the vertical distance of the tool to the substrate surface. Further, the Abstandseinstelleinrichtung may also have a transmission which is manually or electrically operated. If the transmission is driven by an electric motor, a control device may be provided with which a predetermined distance of the tool is automatically adjustable. The control device may also be a control device, which is coupled to the distance measuring device, so that the distance can be set according to the measured values supplied by the distance measuring device.
Des Weiteren kann eine Arretiereinrichtung zum Arretieren des Werkzeugs vorgesehen sein. Eine solche Arretiereinrichtung ermöglicht beispielsweise eine reibschlüssige Fixierung des Werkzeugs unter dem gewünschten Winkel α und/oder dem gewünschten Abstand des Werkzeugs von der Substratoberfläche.Furthermore, a locking device may be provided for locking the tool. Such a locking device allows, for example, a frictional fixing of the tool at the desired angle α and / or the desired distance of the tool from the substrate surface.
Bei dem Werkzeug kann es sich um ein Schlitzdüsenwerkzeug, ein Gleitfilmwerkzeug oder ein Rakelwerkzeug handeln. Auch andere zur Herstellung eines Flüssigkeitsfilms auf einem Substrat geeignete Werkzeuge können im Zusammenhang mit der Erfindung verwendet werden.The tool may be a slot die tool, a sliding film tool, or a squeegee tool. Other tools suitable for making a liquid film on a substrate may also be used in the context of the invention.
Ferner kann das Schlitzdüsenwerkzeug eine Stelleinrichtung zur Einstellung einer Schlitzweite aufweisen. Die Steuer- oder Regeleinrichtung ist vorteilhafterweise mit der Stelleinrichtung zur Änderung der Einstellung der Schlitzweite verbunden. Damit kann im Falle eines Verschwenkens des Schlitzdüsenwerkzeugs in Abhängigkeit des Winkels α eine Schlitzweite beispielsweise verkleinert werden. Auch damit ist es möglich, eine durch das Verschwenken des Schlitzdüsenwerkzeugs bedingte Erhöhung einer Dicke des auf die Substratoberfläche aufgetragenen Flüssigkeitsfilms zu kompensieren.Furthermore, the slot nozzle tool can have an adjusting device for setting a slot width. The control or regulating device is advantageously connected to the adjusting device for changing the setting of the slot width. Thus, in the case of a pivoting of the slot nozzle tool as a function of the angle α, a slot width, for example, be reduced. This also makes it possible to compensate for an increase in the thickness of the liquid film applied to the substrate surface due to the pivoting of the slot nozzle tool.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:An embodiment of the invention will be explained in more detail with reference to the drawings. Show it:
Ein in den
Wie insbesondere aus der
Die Abstandseinstelleinrichtung
Die
Die Funktion der ersten Vorrichtung wird nunmehr anhand der
In
Zur Verringerung der Breite des aufzutragenden Flüssigkeitsfilms
Bei gleichbleibender Schlitzdüsenweite bewirkt ein Verschwenken des Schlitzdüsenwerkzeugs
Zum Verschwenken des Schlitzdüsenwerkzeugs
Die
Bei der in
Obwohl es in den Zeichnungen nicht gezeigt ist, kann die Abstandseinstelleinrichtung
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- SchlitzdüsenwerkzeugSlot nozzle tool
- 22
- Schlitzdüseslot
- 33
- Abstandseinstelleinrichtungdistance setting
- 44
- Stellschraubescrew
- 55
- Längskantelongitudinal edge
- 66
- SchwenkeinrichtungPivot means
- 77
- Achseaxis
- 88th
- Tragelementsupporting member
- 99
- Klemmschraubeclamping screw
- 1010
- Markierungmark
- 1111
- Substratsubstratum
- 12a, 12b12a, 12b
- Walzeroller
- 1313
- Antriebsbanddrive belt
- 1414
- Substratoberflächesubstrate surface
- 15 15
- Flüssigkeitsfilmliquid film
- 1616
- GleitfilmwerkzeugGleitfilmwerkzeug
- 1717
- Rakeldoctor
- B1B1
- erste Breitefirst width
- B2B2
- zweite Breitesecond width
- Ee
- Ebenelevel
- SS
- Schwenkachseswivel axis
- TT
- Transportrichtungtransport direction
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- EP 1600218 A1 [0002] EP 1600218 A1 [0002]
- US 4550681 [0003] US 4550681 [0003]
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- 2010-05-27 DE DE102010029397A patent/DE102010029397A1/en not_active Withdrawn
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |
Effective date: 20121201 |