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Title:
CURTAIN COATER
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2018/153429
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a curtain coater (1), preferably for producing thin and homogeneous coatings on web-like materials, particularly preferably for intermittent coating, wherein coater jaws (2, 3) in the form of two solid blocks are arranged on both sides at a small distance from each other, and wherein the free ends of the coater jaws are each in the form of a pouring lip (4, 5) and between them form the coater gap (6) through which the material for coating exits and falls onto the web (8) to be coated. In order that clean edges can be produced even when the coating liquid has low viscosity and an extremely short reaction time, it should be possible to increase the volume of the coater gap temporarily, in a uniform manner along the entire coater gap, by means of at least one correspondingly provided actuating element. To this end, at least one coater jaw is weakened by a slot-like cut-out at a small distance in front of the pouring lip in such a manner that the portion of said coater jaw which lies in front of said cut-out on the pouring lip side can be swung open slightly through a small angular range by a correspondingly provided actuating element.

Inventors:
PANKRATZ ALEXANDER (DE)
CRONE KLAUS PETER (DE)
Application Number:
PCT/EP2017/053897
Publication Date:
August 30, 2018
Filing Date:
February 21, 2017
Export Citation:
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Assignee:
COATEMA COATING MACHINERY GMBH (DE)
International Classes:
B05C5/02
Domestic Patent References:
WO2012170713A12012-12-13
Foreign References:
DE19855751A12000-06-08
DE10129250A12002-06-20
US6001179A1999-12-14
EP1010472A22000-06-21
JP2006239664A2006-09-14
JPH06142591A1994-05-24
DE10358220A12005-07-07
Other References:
None
Attorney, Agent or Firm:
DR. STARK & PARTNER PATENTANWÄLTE MBB (DE)
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Claims:
Ansprüche Schlitzgießer (1 ), vorzugsweise zur Herstellung von dünnen und homogenen Beschichtungen auf bahnförmigen Materialien, besonders bevorzugt zur intermittierenden Beschichtung, wobei zwei massive Blöcke als beiderseitige Gießerbacken (2, 3) in einem geringen Abstand zueinander angeordnete sind, und wobei die freien Enden der Gießerbacken (2, 3) jeweils als Gießlippe (4, 5) ausgebildet sind und zwischen sich den Gießerspalt (6) bilden, durch den das Material (7) zur Beschichtung austritt und auf die zu beschichtende Bahn (8) gelangt, dadurch gekennzeichnet, dass das Volumen des Gießerspaltes (6) entlang des gesamten Gießerspaltes (6) einheitlich durch wenigstens ein entsprechend vorgesehenes Betätigungselement (1 1 ) vorübergehend vergrößerbar ist, indem zumindest eine Gießerbacke (2, 3) in einem geringen Abstand vor der Gießlippe (4, 5) durch eine schlitzförmige Aussparung (10) derart ge- schwächt ist, dass der vor dieser Aussparung (10) liegende, gießlippenseitige Teilbereich (14) dieser Gießerbacke durch ein entsprechend vorgesehenes Betätigungselement (1 1 ) leicht um einen geringen Winkelbereich aufklappbar ist.

2. Schlitzgießer (1 ) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass beide Gießerbacken (2, 3) jeweils in einem geringen Abstand vor der entsprechenden Gießlippe (4, 5) durch je eine schlitzförmige Aussparung (10) derart geschwächt sind, dass die jeweils vor dieser Aussparung liegenden, gießlippenseitigen Teilbereiche (14) der beiden Gießerbacken (2, 3) durch entsprechend vorgesehene Betätigungselemente (1 1 ) jeweils leicht um je einen geringen Winkelbereich aufklappbar sind. 3_. Schlitzgießer (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkelbereich, um den die eine Gießerbacke (2, 3) bzw. beide Gießerbacken (2, 3) zusammen aufklappbar sind, in etwa 0,1 ° bis 0,2° beträgt.

4^ Schlitzgießer (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkelbereich, um den die eine Gießerbacke (2, 3) bzw. beide Gießerbacken (2, 3) zusammen aufklappbar sind, derart ausgebildet ist, dass eine Änderung des Abstands zwischen den Gießerlippen (4, 5) um ca. 30 μηι bis 80 μηι, vorzugsweise ca. 50 μηι, erzielbar ist.

5_. Schlitzgießer (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Betätigungselement (1 1 ) einen moto- rischen Antrieb, einen Pneumatik- oder Hydraulikzylinder oder einen elektromagnetischen Antrieb umfasst.

6_. Schlitzgießer (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Betätigungselement (1 1 ) einen Piezoantneb (12) umfasst. ~L Schlitzgießer (1 ) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Piezoantrieb (12) über Zuganker (13) direkt oder indirekt auf den vor der entsprechenden Aussparung (10) liegenden, gieß- lippenseitigen Teilbereich (14) der entsprechenden Gießerbacke (2, 3) wirkend ausgebildet ist. 8_. Schlitzgießer (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Piezoantrieb (12) derart ausgebildet ist, dass er bei der für die beabsichtigte Volumenvergrößerung des Gießerspaltes (6) maximal erforderlichen Auslenkung noch wenigstens 60 % Kraftreserven aufweist.

9^ Schlitzgießer (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Piezoantrieb (12) derart ausgebildet ist, dass die erforderliche Auslenkung innerhalb von wenigen Millisekunden, vorzugsweise weniger als 100 ms, besonders bevorzugt weniger als 10 ms, bewirkbar ist.

10. Schlitzgießer (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das durch das zumindest eine Betätigungselement (1 1 ) bewirkbare Aufklappen gegen die elastische Rückstellkraft des Materials der Gießerbacke (2, 3) erfolgt. XV Schlitzgießer (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuereinheit für die Steuerung des Auf- und Zu- klappens des jeweiligen Teilbereichs (14) der zumindest einen Gießerbacke (2, 3), vorzugsweise koordiniert mit der Steuerung anderer Prozessparameter, vorgesehen ist.

Description:
Schlitzgießer

Die Erfindung betrifft einen Schlitzgießer, vorzugsweise zur Herstellung von dünnen und homogenen Beschichtungen auf bahnförmigen Materialien, besonders bevorzugt zur intermittierenden Beschichtung, wobei zwei massive Blöcke als beiderseitige Gießerbacken in einem geringen Abstand zueinander angeordnet sind, und wobei die freien Enden der Gießerbacken jeweils als Gießlippe ausgebildet sind und zwischen sich den Gießerspalt bilden, durch den das Material zur Beschichtung austritt und auf die zu beschichtende Bahn gelangt.

Aus der Praxis sind Schlitzgießer, die auch als Breitschlitzdüse oder englisch "Slot Die" bezeichnet werden, als Werkzeuge zur Herstellung üblicherweise dünner (typischerweise 0,1 bis 100 μηι) und homogener Beschichtungen auf bahnförmigen Materialien bekannt.

Dabei besteht ein Schlitzgießer im Wesentlichen aus zwei massiven Blöcken, welche in einem geringen Abstand zueinander angeordnet sind. Der Abstand beträgt typischerweise 10 bis 200 μηι, in Sonderfällen auch bis zu einigen mm.

Zwischen diesen beiden Blöcken ist der Schlitz gebildet, welcher durch eine entsprechende Konstruktion nur nach unten bleibt. Zudem ist in einem Block eine Verteilerkammer (englisch "manifold") ausgespart, welche mittels einer Öffnung mit der Beschichtungsflüssigkeit befüllt wird. Unter Druck wird dann die Beschichtungsflüssigkeit durch den Schlitz nach unten herausgedrückt und gelangt durch den Schlitz auf die zu beschichtende Bahn. Die Schichtdicke auf der Bahn wird dabei durch die Pumpleistung, die Bahngeschwindigkeit und Beschichtungsbreite bestimmt.

Mit üblichen Schlitzgießern lassen sich Beschichtungen mit Längsstreifen mit bekannten Methoden, wie z. B. kammförmigen Masken, in befriedigender Qualität relativ einfach herstellen. Dabei blockiert die kammförmige Maske den Flüssigkeitsstrom in den Leerstellen zwischen den beabsichtigten Beschich- tungsstreifen, ansonsten wird der kontinuierliche Beschichtungsvorgang jedoch nicht behindert und erzeugt somit die streifenförmige Beschichtung. Eine Beschichtung mit Querstreifen ist nicht so einfach möglich, da in Bahnrichtung an jeder Kante des Streifens ein Start bzw. Stopp des Beschichtungs- prozesses erforderlich ist. Eine Querstreifenbeschichtung wird aus diesem Grunde auch als intermittierendes Beschichten (englisch "intermittent coating") bezeichnet. Dabei besteht die wesentliche Schwierigkeit darin, den Meniskus bzw. Vorhang der Beschichtungsflüssigkeit beim Start extrem schnell zu stabilisieren bzw. beim Stopp definiert zu unterbrechen, da ansonsten keine sauberen Kanten der Streifen erzielt werden.

Es sind insoweit verschiedene Methoden des intermittierenden Beschichtens bekannt. So kann beispielsweise die Pumpe entsprechend an- und ausgeschaltet und ggf. im Rücklauf betrieben werden, wodurch bei luftfrei gefülltem Gießer der Flüssigkeitsstrom im gesamten Gießer insoweit gestartet bzw. gestoppt wird und mit einem kurzzeitigen Rücklauf sogar ein begrenztes Absaugen von Beschichtungsflüssigkeit (suck back) möglich ist. Auch kann durch ein entsprechendes An- und Abfahren des Schlitzgießers eine Unterbrechung der Beschichtung erreicht werden.

Alternativ kann auch eine Umleitung oder ein Stopp der Beschichtungsflüssigkeit erfolgen. Mit geeigneter zeitlicher Steuerung funktionieren derartige Verfahren noch zufriedenstellend, wenn die Viskosität der Beschichtungsflüssigkeit ausreichend hoch ist, wie z. B. bei der intermittierenden Beschichtung mit Batteriepasten.

Nachteilig hierbei ist, dass bei niedrigen Viskositäten (<1 bis 50 mPas) und zu hohen Beschichtungsgeschwindigkeiten keine sauberen Ergebnisse mehr erreicht werden. Wenn die Viskosität zu niedrig ist, dann reißt der Meniskus nicht definiert auf, sondern bildet unsaubere wellige oder zackige Ränder.

Insoweit können auch einige m/min schon eine zu hohe Beschichtungsge- schwindigkeit sein, da der Meniskus, um hinreichend scharfe Kanten zu erzeu- gen, innerhalb von wenigen ms aufgebaut bzw. unterbrochen werden soll, da die Reaktionszeit der vorbekannten Verfahren eher bei einigen 100 ms liegt.

Aufgabe der Erfindung ist es, die vorgenannten Nachteile zu vermeiden und einen Schlitzgießer anzugeben, mit dem auch bei niedriger Viskosität der Beschichtungsflüssigkeit mit extrem kurzer Reaktionszeit saubere Kanten er- zeugbar sind.

Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Schlitzgießer dadurch gelöst, dass das Volumen des Gießerspaltes entlang des gesamten Gießerspaltes einheitlich durch wenigstens ein entsprechend vorgesehenes Betätigungselement vorübergehend vergrößerbar ist, indem zumindest eine Gießerbacke in einem geringen Abstand vor der Gießlippe durch eine schlitzförmige Aussparung derart geschwächt ist, dass der vor dieser Aussparung liegende, gießlip- penseitige Teilbereich dieser Gießerbacke durch ein entsprechend vorgesehenes Betätigungselement leicht um einen geringen Winkelbereich aufklappbar ist. Somit kann das Volumen des Gießspalts in einem begrenzten Umfang vergrößert werden und kann somit eine zusätzliche Menge an Beschichtungsflüssigkeit aufnehmen. Die Begrenzungsflächen des Gießspates, welche durch die jeweiligen Gießerbacken bzw. Teilbereiche hiervon gebildet sind, weisen dabei keinerlei Unterbrechungen oder Kanten auf, wie sie bei einem mehrteiligen Aufbau zwangsweise resultieren würden.

Vorzugsweise können beide Gießerbacken jeweils in einem geringen Abstand vor der entsprechenden Gießlippe durch je eine schlitzförmige Aussparung derart geschwächt sein, dass die jeweils vor dieser Aussparung liegenden, gießlippenseitigen Teilbereiche der beiden Gießerbacken durch entsprechend vorgesehene Betätigungselemente jeweils leicht um je einen geringen Winkelbereich aufklappbar sind. Damit kann die Auslenkung der jeweils einzelnen Gießerbacke auf die Hälfte reduziert werden gegenüber einer Ausgestaltung, bei der nur eine Gießerbacke teilweise aufklappbar ist. Hierdurch reduziert auch eine geringere Materialbelastung, was zu verringerten Ermüdungserscheinungen führt.

Zudem kann auch eine separate Ansteuerung der einzelnen Gießerbacken erfolgen, ohne dass an den sonstigen Parametern des Aufklappens etwas geän- dert wird.

Erfindungsgemäß kann der Winkelbereich, um den die eine Gießerbacke bzw. beide Gießerbacken zusammen aufklappbar sind, in etwa 0,1 ° bis 0,2° betragen.

Auch kann der Winkelbereich, um den die eine Gießerbacke bzw. beide Gie- ßerbacken zusammen aufklappbar sind, derart ausgebildet sein, dass eine Änderung des Abstands zwischen den Gießerlippen um ca. 30 μηι bis 80 μηι, vorzugsweise ca. 50 μηι, erzielbar ist.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung kann zumindest ein Betätigungselement einen motorischen Antrieb, einen Pneumatik- oder Hyd- raulikzylinder oder einen elektromagnetischen Antrieb umfassen.

Auch kann zumindest ein Betätigungselement einen Piezoantrieb umfassen. Dabei kann zumindest ein Piezoantrieb über Zuganker direkt oder indirekt auf den vor der entsprechenden Aussparung liegenden, gießlippenseitigen Teilbereich der entsprechenden Gießerbacke wirkend ausgebildet sein.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung kann der Piezoan- trieb derart ausgebildet sein, dass er bei der für die beabsichtigte Volumenvergrößerung des Gießerspaltes maximal erforderlichen Auslenkung noch wenigstens 60 % Kraftreserven aufweist.

Auch kann der Piezoantrieb derart ausgebildet sein, dass die erforderliche Auslenkung innerhalb von wenigen Millisekunden, vorzugsweise weniger als 100 ms, besonders bevorzugt weniger als 10 ms, bewirkbar ist.

Vorzugsweise kann das durch das zumindest eine Betätigungselement bewirkbare Aufklappen gegen die elastische Rückstellkraft des Materials der Gießerbacke erfolgen.

Erfindungsgemäß kann eine Steuereinheit für die Steuerung des Auf- und Zu- klappens des jeweiligen Teilbereichs der zumindest einen Gießerbacke, vorzugsweise koordiniert mit der Steuerung anderer Prozessparameter, vorgesehen sein.

Im Folgenden wird ein in der Zeichnung dargestelltes Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert. Es zeigen: Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Schlitzgießer in einem typischen Anwendungsfall,

Fig. 2 den Gegenstand nach Fig. 1 in isolierter Darstellung,

Fig. 3 den Gegenstand nach Fig. 2 in schematisierter Darstellung während einer Beschichtungsphase und Fig. 4 den Gegenstand nach Fig. 2 in schematisierter Darstellung während einer Beschichtungspause.

In allen Figuren werden für gleiche bzw. gleichartige Bauteile übereinstimmende Bezugszeichen verwendet. Fig. 1 zeigt einen Schlitzgießer 1 , der vorzugsweise zur Herstellung von dünnen und homogenen Beschichtungen auf bahnförmigen Materialien eingesetzt wird.

Dabei umfasst der Schlitzgießer 1 zwei massive Blöcke als beiderseitige Gießerbacken 2, 3, die in einem geringen Abstand zueinander angeordnet sind. Die freien Enden der Gießerbacken 2, 3 sind jeweils als Gießlippe 4, 5 ausgebildet und bilden zwischen sich den Gießerspalt 6, durch den das Material 7 zur Beschichtung austritt und auf die zu beschichtende Bahn 8 gelangt. Diese kann beispielsweise um eine Walze 9 herumgeführt sein.

Wie insbesondere aus den Figuren 3 und 4 ersichtlich ist, ist die in den Dar- Stellungen oberseitig vorgesehene Gießerbacke 2 in einem geringen Abstand vor der 4 Gießlippe durch eine schlitzförmige Aussparung 10 derart geschwächt, dass der vor dieser Aussparung 10 liegende, gießlippenseitige Teilbereich 14 dieser Gießerbacke 2 durch ein entsprechend vorgesehenes Betätigungselement 1 1 leicht um einen geringen Winkelbereich aufklappbar ist. Hierdurch kann das Volumen des Gießerspaltes 6 entlang des gesamten Gießerspaltes 6 einheitlich vorübergehend vergrößert werden (vgl. Fig. 4), so dass die Beschichtung unterbrochen wird und damit ein intermittierendes beschichten möglich ist.

Wie insbesondere in Fig. 2 gezeigt, umfasst das Betätigungselement 1 1 einen Piezoantrieb 12, der über Zuganker 13 auf den vor der entsprechenden Aussparung 10 liegenden, gießlippenseitigen Teilbereich 14 der Gießerbacke 2 wirkend ausgebildet ist.