(57)【要約】本発明は、基板（３）の基板表面に塗布された気化性液体を含む流体膜（Ｆ）を乾燥させる方法であって、乾燥装置（７）を介して搬送方向（Ｔ）に沿って基板（３）を搬送デバイス（５）の搬送面（６）上で搬送するステップと、搬送方向（Ｔ）に連続して配置された複数の熱源（１３）によって液体を気化させるステップであって、熱源（１３）の各々が基板表面に向き合って０．１ｍｍ〜１５．０ｍｍの距離（δＧ）に配置された加熱面（Ｇ）を有するステップと、２つの連続する加熱面（Ｇ）の間の排出口（１９）を通して気化した液体を排出するステップとを含む方法に関する。
2015528886.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板（３）の基板表面に塗布された、気化性液体を含む流体膜（Ｆ）を乾燥させる方法であって、
乾燥アセンブリ（７）を介して搬送方向（Ｔ）に沿って基板（３）を搬送デバイス（５）の搬送面（６）上で搬送するステップと、
前記搬送方向（Ｔ）に連続して配置された幾つかの熱源（１３）によって前記液体を気化させるステップであって、前記熱源（１３）の各々が、前記基板表面に向き合って０．１ｍｍ〜１５．０ｍｍの距離（δＧ）をおいて配置された加熱面（Ｇ）を有するステップと、
２つの連続する加熱面（Ｇ）の間に提供された排出口（１９）を通して前記気化した液体を排出するステップと、
を含む方法。
【請求項２】
２つの連続する加熱面（Ｇ）の間に提供された供給口（２０）を通して搬送ガスが供給される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記搬送ガスが、交互に配置された排出口（１９）と供給口（２０）とによって前記搬送方向（Ｔ）に交互に排出され、供給される、請求項１〜２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４】
前記搬送ガスが、供給口（２０）を通して１〜１０ｍ／ｓの速度で供給される、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記搬送ガスが、供給される前に、５０℃〜３００℃、好ましくは１００℃〜２５０℃の温度まで加熱される、請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
使用される前記搬送ガスが、空気（Ｌ）、窒素又は二酸化炭素である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記加熱面（Ｇ）の第１の温度ＴＧが、前記流体膜（Ｆ）の界面温度ＴＩに応じて制御される、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記第１の温度ＴＧが、５０℃〜２００℃の範囲内、好ましくは８０℃〜１５０℃の範囲内に制御される、請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記加熱面（Ｇ）の熱が、実質的に直接の熱伝導によって前記流体膜（Ｆ）へ搬送される、請求項１〜８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
前記搬送面（６，１８）が、別の熱源によって加熱される、請求項１〜９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
前記別の熱源によって生成される前記搬送面（６，１８）の第２の温度ＴＨが、前記界面温度ＴＩに応じて制御される、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
前記第２の温度ＴＨが以下の関係、すなわち
ＴＨ＝ＴＩ＋ΔＴ、但し、
ＴＩは、５℃〜４０℃の範囲内にあり、
ΔＴは、２〜３０℃、好ましくは５〜１０℃の範囲内にある
関係が満たされるように制御される、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
前記基板（３）に対向する前記加熱面（Ｇ）が、前記基板表面に向き合って０．２ｍｍ〜１０．０ｍｍの距離（δＧ）をおいて配置された、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
前記第２の温度ＴＨが、常に前記第１の温度ＴＧより低くなるように制御される、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
前記第１の温度ＴＧと前記第２の温度ＴＨとの間の温度差が、所定の温度差プロファイルが前記搬送方向（５）に沿って設定されるように制御される、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１６】
電気加熱源が、熱源（１３）として使用される、請求項１〜１５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１７】
熱交換器が、熱源（１３）として使用される、請求項１〜１６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１８】
少なくとも１つの回転可能な円筒（５）が搬送デバイスとして使用され、その外側面が搬送面（６）を形成する、請求項１〜１７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１９】
基板（３）の基板表面に塗布された、気化性液体を含む流体膜（Ｆ）を乾燥させるデバイスであって、
搬送方向（Ｔ）に沿って前記基板（３）を搬送面（６）上で搬送する搬送デバイス（５）と、
前記基板（３）に向き合って前記搬送方向（Ｔ）に連続して配置された複数の熱源（１３）であって、前記熱源（１３）の各々が、前記基板表面に向き合って０．１〜１５．０ｍｍの距離（δＧ）をおいて配置された加熱面（Ｇ）を有する複数の熱源（１３）と、
前記気化した液体（Ｆ）を排出するために、２つの連続する加熱面（Ｇ）の間に提供された排出口（１９）を備える、前記気化した液体を排出するアセンブリ（１４）と、
を備えるデバイス。
【請求項２０】
搬送ガスを供給するアセンブリが提供され、前記搬送ガスを供給する２つの連続する加熱面（Ｇ）の間に提供された供給口（２０）を備える、請求項１９に記載のデバイス。
【請求項２１】
前記排出口（１９）と供給口（２０）が、前記搬送方向（Ｔ）に連続して配置された加熱面（Ｇ）の間に交互に提供された、請求項１９又は２０に記載のデバイス。
【請求項２２】
前記搬送ガスが、前記供給口（２０）を通して前記供給アセンブリによって１〜１０ｍ／ｓの速度で供給される、請求項１９〜２１のいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項２３】
前記搬送ガスを５０℃〜３００℃、好ましくは１５０℃〜２５０℃の温度まで加熱する加熱器が提供された、請求項１９〜２２のいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項２４】
前記排出デバイスが、前記搬送方向（Ｔ）に連続して配置された複数のモジュール（Ｍ）から形成され、前記モジュール（Ｍ）の各々が、２つの加熱面（Ｇ）と、その間に提供され、排出路（２１）の上流に配置された排出口（１９）とを有する、請求項１９〜２２のいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項２５】
２つの連続するモジュール（Ｍ）が、前記供給口（２０）がその間に形成されるように配置された、請求項１９〜２４のいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項２６】
前記搬送ガスを供給する供給路及びファンが、前記供給口（２０）の上流に提供された、請求項１９〜２５のいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項２７】
前記搬送面（６）を加熱する別の熱源が提供された、請求項１９〜２６のいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項２８】
前記流体膜（Ｆ）の界面温度ＴＩに応じて前記加熱面（Ｇ）によって生成される第１の温度ＴＧを制御する第１の制御アセンブリが提供された、請求項１９〜２７のいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項２９】
前記界面温度ＴＩに応じて前記搬送面（６）の第２の温度ＴＨを制御する第２の制御デバイスが提供された、請求項１９〜２８のいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項３０】
前記第１の温度ＴＧと前記第２の温度ＴＨとの間の温度差が、所定の温度差プロファイルが前記搬送方向（Ｔ）に沿って設定されるように前記第１及び／又は第２の制御アセンブリによって制御される、請求項１９〜２９のいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項３１】
前記搬送デバイス（５）を取り囲むハウジング（１）を不燃性ガス、好ましくは窒素又は二酸化炭素雰囲気で洗浄するアセンブリが提供された、請求項１９〜３０のいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項３２】
前記基板（３）に対向する前記加熱面（Ｇ）が、前記基板表面に向き合って０．２ｍｍ〜１０．０ｍｍの距離をおいて配置された、請求項１９〜２１のいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項３３】
前記熱源（１３）が、電気熱源である、請求項１９〜３２のいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項３４】
前記熱源（１３）が、熱交換器である、請求項１９〜３３のいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項３５】
前記搬送デバイスが、前記外側面が前記搬送面（６）を形成する回転可能なドラム（５）を備える、請求項１９〜３２のいずれか１項に記載のデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板表面に塗布された、気化性液体を含む流体膜を乾燥させる方法及びデバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術によれば、ウエブ材料の表面をコーティングすることは公知である。ウエブ材料は、例えば、紙、プラスチックフィルム、織物又は金属ストリップであってもよい。表面をコーティングするために、気化性液体と気化不可能な成分とを含む流体膜が塗布される。流体膜は、気化性液体の気化によって固化する。このプロセスを流体層の乾燥と呼ぶ。
【０００３】
流体膜を固化又は乾燥させるために、例えば、ドイツ特許ＤＥ  ３９  ２７  ６２７  Ａ１号明細書から、基板の下面と流体膜を有する反対側の上面の両方を高温の搬送ガスのフローに曝露することは公知である。そのようなフローを上面に誘導するため、搬送方向に連続して配置された第１及び第２のフィルタプレートが提供される。給気が第２のフィルタプレートによって供給される。蒸気と溶媒とで濃縮された排気が、第１及び第２のフィルタプレートによって排出される。フィルタプレートを提供することは、比較的遅いフロー速度に寄与し、給気及び排気は実質的に層状に流れる。それ故、流体膜の表面の斑点の兆候は回避される。
【０００４】
国際公開ＷＯ８２／０３４５０号明細書から、流体膜の上方に一定の距離をおいて提供された分配プレートによって給気を供給することが知られている。分配プレートの効果によって、搬送ガスのフローが流体層上方の領域で減速される。乱流が回避される。しかしながら、流体膜から流出する液体の蒸気は、特に迅速に排出できるわけではない。この乾燥方法は、特に効率的というわけではない。
【０００５】
従来技術によって知られる乾燥方法の場合、搬送ガスの大量のフローが必要であり、その後フローを複雑な方法で浄化及び／又は再生しなければならない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の１つの目的は、従来技術の欠点を克服することである。具体的には、斑点の兆候を回避しながら基板に塗布された流体膜を乾燥させることができ、エネルギー効率を改善した方法及びデバイスを明らかにする必要がある。本発明の別の目的によれば、気化した液体を排出するのに必要な搬送ガスの量をできる限り少なく保つ必要がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的は、請求項１及び１９の特徴によって達成される。本発明の好都合な実施形態を請求項２〜１８及び２０〜３５の特徴に示す。
【０００８】
本発明によれば、基板の基板表面に塗布された、気化性液体を含む流体膜を乾燥させる方法であって、
乾燥アセンブリを介して搬送方向に沿って基板を搬送デバイスの搬送面上で搬送するステップと、
搬送方向に連続して配置された幾つかの熱源によって液体を気化させるステップであって、熱源の各々が基板表面に向き合って０．１ｍｍ〜１５．０ｍｍの距離をおいて配置された加熱面を有するステップと、
２つの連続する加熱面の間に提供された第１の排出口を通して気化した液体を排出するステップと、
を含む方法が提案される。
【０００９】
提案される方法の場合、従来技術とは対照的に、液体は基板に向き合って提供された熱源によって気化する。熱源の加熱面は基板表面に向き合ってわずか０．１ｍｍ〜１５．０ｍｍの距離をおいて配置されているため、本発明の方法では熱は実質的に直接の熱伝導によって流体膜に供給される。その結果、流体膜は有利には加熱面に対向する流体膜の界面を起点に基板表面の方向に加熱される。上記熱が基板表面で実質的に吸収される熱放射による熱の入射とは対照的に、本発明の方法によって液体の特に効率的で一様な気化が達成される。
【００１０】
本発明の別の概念によれば、熱は、搬送方向に連続して配置された複数の加熱面によって基板上に入射され、気化した液体を排出する第１の排出口が２つの連続的加熱面の間に提供される。したがって、気化した液体又は気化中の液体を吸収する搬送ガスを、加熱面、搬送面及び搬送方向に延びる側壁によって形成される乾燥路から特に迅速に排出することができる。本発明で提案される方法を用いて、最大２０ｇ／ｍ２ｓの乾燥速度が達成できる。これは、従来技術で公知の方法で達成可能な乾燥速度の約１０倍に相当する。搬送ガスの必要量は、１００分の１まで低減できる。搬送ガスを過熱し浄化する費用は大幅に削減できる。提案される方法によって、基板の基板表面に塗布された流体膜を特に効率的に乾燥させることができる。
【００１１】
本発明の有利な実施形態によれば、２つの連続する加熱面の間に提供された供給口を通して搬送ガスを供給することが提案される。搬送ガスは、有利には、交互に配置された排出口と供給口とによって搬送方向に交互に排出され、供給される。
【００１２】
供給口は、具体的には、搬送ガスが搬送方向に実質的に平行な方向に乾燥路に供給されるように形成される。それ故、乾燥路内の層流の形成を支援し得る。供給口は、有利には、それによって第１のスロットへ誘導されるフローが搬送方向に延びるように形成される。しかしながら、搬送方向と反対の方向に向かうフローが供給口から排出口まで形成されるように供給口を形成してもよい。
【００１３】
排出口と供給口との間の距離は有利には２０〜１００ｍｍ、好ましくは４０〜７０ｍｍである。
【００１４】
搬送ガスは、供給口を通して１〜１０ｍ／ｓの速度で供給できる。搬送ガスは、排出口を通して１〜１０ｍ／ｓの別の速度で排出できる。
【００１５】
本発明の別の有利な実施形態によれば、搬送ガスは、供給される前に、５０℃〜３００℃、好ましくは１００℃〜２５０℃の温度に加熱される。搬送ガスの相対湿度は、５０％未満、有利には３０％未満である。このために、搬送ガスは、有利には供給口に供給される前に乾燥される。搬送ガスは、好都合には、乾燥後にのみ加熱される。
【００１６】
有利な実施形態によれば、加熱面の第１の温度ＴＧは、流体膜の界面温度ＴＩに応じて制御される。ここで、界面から放出された流体蒸気の必要な搬送が確保されるように第１の温度ＴＧが設定される。
【００１７】
熱は、有利には、実質的に直接の熱伝導によって加熱面から流体膜へ搬送される。流体膜の加熱面と界面との間の距離は短く、加熱面は界面の上方に配置されているため、搬送ガス内に対流はほとんど発生しない。同様に、分子の運動によって搬送ガス内に含まれる熱も「直接の熱伝導」と同様に流体膜へ搬送される。加熱面から放射された熱放射線は基板及び／又は基板表面によって実質的に吸収される。熱放射線は、そこから流体膜へ搬送される。
【００１８】
第１の温度ＴＧは、好都合には、５０℃〜２００℃の範囲内、好ましくは８０℃〜１５０℃の範囲内に制御される。
【００１９】
別の有利な実施形態によれば、搬送面は別の熱源によって加熱される。別の熱源によって生成される搬送面の第２の温度ＴＨは、界面温度ＴＩに応じて制御される。ここで、第２の温度ＴＨは、具体的には、以下の関係が満たされるように制御することができる。
ＴＨ＝ＴＩ＋ΔＴ、但し、
ＴＩは、１０℃〜５０℃の範囲内にあり、
ΔＴは、１０℃〜４０℃、好ましくは２０℃〜３０℃の範囲内にある。
【００２０】
液体が気化するために、搬送面は冷却される。気化した液体の質量のフローを増加させるために、搬送面は別の熱源によって第２の温度ＴＨまで加熱される。ここで、第２の温度ＴＨは、界面温度ＴＩを超えるように設定される。次に、有利には、界面温度ＴＩと第２の温度ＴＨとの差分ΔＴが２℃〜３０℃の範囲内にあるときに、気化した液体の特に大きい質量のフローが達成される。
【００２１】
空気又は不燃性ガスを搬送ガスとして使用できる。液体の気化は、好都合には、不燃性ガス雰囲気内、好ましくは窒素又は二酸化炭素雰囲気内で実行される。乾燥アセンブリ内で気化した可燃性液体の発火は安全且つ確実に回避できる。
【００２２】
別の特に有利な実施形態によれば、基板に対向する加熱面は基板表面に向き合って０．２ｍｍ〜１０．０ｍｍ、好ましくは０．２ｍｍ〜５．０ｍｍの距離をおいて配置される。加熱面と基板表面との間の提案される短い距離によって、流体膜の特に均一な加熱、したがって、液体の一様の気化が可能になる。ここで、言うまでもなく、流体膜の厚さは、上記距離よりも短くなるように選択される。例えば、流体膜は、５μｍ〜３００μｍ、好ましくは１０μｍ〜１００μｍの範囲内の厚さを有してもよい。
【００２３】
別の有利な実施形態によれば、第２の温度ＴＨは、常に第１の温度ＴＧより低くなるように制御される。第１の温度ＴＧと第２の温度ＴＨとの間の温度差は、所定の温度差プロファイルが搬送方向に沿って設定されるように具体的に制御することができる。第１の温度ＴＧと第２の温度ＴＨとの間の温度勾配又は温度差は所定の形で搬送方向に沿って変化してもよい。したがって、気化する液体の量は搬送方向に低減するという事実が考慮される。温度勾配の変化は、第１の温度ＴＧ及び／又は第２の温度ＴＨの適切な制御によって、又は界面から加熱面までの距離を変化させることで実施できる。
【００２４】
電気加熱源、好ましくは、抵抗発熱体を備えた加熱源は、好都合には、熱源として使用される。ここで、例えば、抵抗発熱体を格子状に配置してもよい。また、少なくとも１つの熱交換器を熱源として使用することも可能である。そのような熱交換器は、モータ車両のラジエータと同様に、液体が通過できるように形成することができる。搬送方向に複数の熱交換器を順に提供し、熱交換器の各々の間に空隙を提供することができる。空隙があることで、気化した液体を流体膜の表面から排出することができる。
【００２５】
本発明の別の有利な実施形態によれば、回転可能なドラムの外側面が搬送面を形成する少なくとも１つの回転可能なドラムを搬送デバイスとして使用される。そのような搬送デバイスは、比較的小型に形成できる。また、デバイスは、流体膜を塗布するスロットダイツールと組み合わせてもよい。回転可能なドラムを搬送デバイスとして使用する場合、熱源はドラムの外側面に対応する形で形成される。すなわち、加熱面は外側面から所定の短い距離をおいて配置される。例えば、ドラムの内部に別の熱源が配置される。別の熱源によって、搬送面は基板に対向する搬送デバイスの下面から、好ましくは直接の熱伝導によって加熱される。例えば、搬送面を抵抗発熱体によって電気的に加熱することができる。そのような電気的加熱によって、搬送面の温度の特に簡単な制御が可能になる。
【００２６】
本発明の別の条項によれば、基板の基板表面に塗布された、気化性液体を含む流体膜を乾燥させるデバイスであって、
搬送方向に沿って基板を搬送面上で搬送する搬送デバイスと、
基板に向き合って搬送方向に連続して配置された複数の熱源であって、その各々が基板表面に向き合って０．１ｍｍ〜１５．０ｍｍの距離をおいて配置された加熱面を有する複数の熱源と、
気化した液体を排出するアセンブリであって、気化した液体を排出するために２つの連続する加熱面の間に提供された排出口を備えるアセンブリと、
を備えるデバイスが提案される。
【００２７】
提案されるデバイスによって、基板に塗布された流体膜の効率的な乾燥が可能になる。ここで、液体は基板に向き合って提供された幾つかの熱源によって気化される。熱源の加熱面は、従来技術とは対照的に、基板表面からわずか０．１〜１５．０ｍｍ、好ましくは０．２〜１０．０ｍｍの距離に配置される。２つの連続する加熱面の間に排出口が提供される。排出口は気化した液体を排出するアセンブリの一部である。したがって、気化した液体を乾燥路から迅速に排出することができる。提案されるデバイスによって、基板の基板表面に塗布された流体膜の効率的な乾燥が可能になる。
【００２８】
本発明の有利な実施形態によれば、搬送ガスを供給するために、２つの連続する加熱面の間に提供された供給口を備える搬送ガスを供給するアセンブリが提供される。排出口と供給口は、有利には、搬送方向に配置された加熱面の間に交互に提供される。排出口と供給口との間の距離は、例えば、１０ｍｍ〜１００ｍｍ、好ましくは３０ｍｍ〜７０ｍｍである。排出口及び供給口の提案される交互の配置によって、気化した液体の効率的な排出が可能になる。
【００２９】
別の有利な実施形態によれば、搬送ガスが供給口を通して供給アセンブリによって１〜１０ｍ／ｓの速度で供給される。ここで、供給口は、好都合には、搬送ガスが搬送方向に実質的に平行な方向に乾燥路に供給されるように形成される。搬送ガスは、搬送方向と搬送方向とは逆の方向の両方に乾燥路に供給することができる。
【００３０】
搬送ガスを１５０℃〜３００℃、好ましくは１００℃〜２５０℃の温度まで加熱する加熱器を提供できる。搬送ガスを加熱するアセンブリを、搬送ガスを乾燥させるアセンブリと組み合わせてもよい。本発明によって提案される加熱面と基板との間の短い距離によって、必要な搬送ガスの量はわずかである。加熱器及びオプションとして提供される乾燥デバイスは、従来技術で公知のデバイスと比較してコスト効率が高い。
【００３１】
本発明の特に有利な実施形態によれば、排出アセンブリは、搬送方向に連続して配置された複数のモジュールから形成され、該モジュールの各々は、２つの加熱面と、排出される搬送ガスのフロー方向に基づいて、排出路の上流に配置された介在する排出口とを有する。モジュール方式の設計によって、搬送方向の長さが異なる乾燥アセンブリを有するデバイスの簡単で効率的な製造が可能になる。さらに、提案されるデバイスは容易に修理できる。例えば、加熱面が障害になった場合、当該モジュールを迅速且つ容易に交換できる。
【００３２】
有利には、供給口がその間に形成されるように、２つの連続するモジュールが配置される。このために、対応するスペーサ及び／又は２つの連続するモジュールを接続できる接続デバイスを、モジュール上に提供して供給口を形成できる。
【００３３】
別の有利な実施形態によれば、供給される搬送ガスのフロー方向に基づいて、搬送ガスを供給する供給路及びファンが供給口の上流に提供される。すべての供給口は、好都合には、共通の供給路に接続される。
【００３４】
有利な実施形態によれば、搬送面を加熱する別の熱源が提供される。別の熱源は、好都合には、基板に対向する搬送デバイスの「下面」に提供される。例えば、この別の熱源は、抵抗加熱器であってもよい。
【００３５】
別の有利な実施形態によれば、流体膜の界面温度ＴＩに応じて加熱面によって生成される第１の温度ＴＧを制御する第１の制御アセンブリが提供される。制御変数、具体的には加熱面の第１の温度ＴＧは、界面温度ＴＩに依存する、参照変数を形成する所定のアルゴリズムに従って設定される。ここで、第１の温度ＴＧは、例えば、界面温度ＴＩと第１の温度ＴＧとの間に所定の温度勾配が形成されるように制御することができる。
【００３６】
さらに、有利には、界面温度ＴＩに応じて搬送面の第２の温度ＴＨを制御する第２の制御アセンブリが提供される。この場合、界面温度ＴＩは参照変数として測定される。測定された界面温度ＴＩに応じて、第２の温度ＴＨは制御アセンブリによって設定又は更新される。ここで、第２の温度ＴＨは、好都合には、所定の界面温度ＴＩが実質的に一定に保たれるように設定又は更新される。
【００３７】
第１の温度ＴＧと第２の温度ＴＨは、例えば従来の熱電対によって測定できる。界面温度ＴＩは、非接触式に、例えば、赤外線測定ユニットによって検出できる。
【００３８】
また、第１の制御アセンブリは省略できる。この場合、第１の温度ＴＧは一定に保たれる。第１及び第２の制御アセンブリを結合することもできる。第１の温度ＴＧと第２の温度ＴＨとの間の温度勾配は、搬送面と加熱面との間の所定の温度差プロファイルが搬送方向に沿って設定されるように、別の所定のアルゴリズムに従って制御することができる。
【００３９】
デバイスの有利な実施形態に関して、本方法の実施形態を説明する。本方法に関して説明する実施形態の特徴はまた、同様にデバイスの実施形態を形成する。
【００４０】
下記の図面に基づいて、本発明について以下に詳述する。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】式で使用する変数を説明する概略図である。
【図２】所定の搬送面温度におけるガス温度の関数である界面温度を示す図である。
【図３】所定のガス温度における搬送面温度の関数である界面温度を示す図である。
【図４】所定の搬送面温度におけるガス温度の関数である質量拡散速度を示す図である。
【図５】所定のガス温度における搬送面温度の関数である質量拡散速度を示す図である。
【図６】所定の搬送面温度におけるガス温度の関数である乾燥期間を示す図である。
【図７】所定のガス温度における搬送面温度の関数である乾燥期間を示す図である。
【図８】乾燥デバイスの例示的実施形態の概略断面図である。
【図９】図８の概略の詳細図である。
【図１０】乾燥デバイスの別の例示的実施形態の概略断面図である。
【図１１】加熱面と基板表面との間の距離の関数である搬送ガスの速度を示す図である。
【図１２】加熱面と基板表面との間の距離の関数である搬送ガスの濃度を示す図である。
【図１３】加熱面と基板表面との間の距離の関数である搬送ガスの温度を示す図である。
【図１４】別の乾燥デバイスのモジュールの概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
本発明の方法の理論的原理について、温度による拡散質量移動の一次元方程式に基づいて以下に簡単に説明する。
【００４３】
以下の式で使用する変数は、図１から実質的に明らかである。
【００４４】
流体膜の界面上方の空隙内の温度勾配は以下に規定される気相のエネルギー方程式を満たす。
【数１】
2015528886.tif 000003
【００４５】
この拡散方程式を解くと、以下の一般解が得られる。
【数２】
2015528886.tif 000004
但し、ｃ１及びｃ２は２つの未定義の積分定数を表す。これらは、適切な境界条件を介して決定できる。これらの境界条件は以下の通りである。
【数３】
2015528886.tif 000005
ｃ１及びｃ２に従って上記方程式を境界条件を用いて解くと、以下のように気相内の温度プロファイルを指定できるようにするこれらの変数の値が得られる。
【数４】
2015528886.tif 000006
【００４６】
ｙ＝０についてＴ＝Ｔ１が得られる。界面温度ＴＩ、すなわち、流体膜の自由表面の温度は以下のように計算される。
【数５】
2015528886.tif 000007
【００４７】
単位面積当たりの質量拡散速度は自由表面での温度勾配に基づいて以下のように計算される。
【数６】
2015528886.tif 000008
【００４８】
コーティングされる材料の乾燥時間は以下のように計算される。
【数７】
2015528886.tif 000009
【００４９】
上記の一組の方程式によって、一次元拡散熱伝達の問題と、関連する質量放出及び質量移動の問題の解析的な解が得られる。
【００５０】
以下に記載する境界条件を用いて、特に、気化した液体の質量拡散速度と乾燥時間とを計算した。計算は以下の仮定に基づいて実行した。
Ｈ＝３００μｍ、ｈ＝１０μｍ、δＧ＝３００μｍ
ｆ＝０．２、ＴＧ＝３５０Ｋ、ＴＨ＝２９５Ｋ
【００５１】
以下の材料特性は温度変化に関わらず一定であると仮定した。
μＧ＝１．８×１０−５ｋｇ／（ｍｓ）、λＧ＝０．０２４Ｗ／（ｍＫ）、ＣＰ＝１．０１２ＫＪ／（ＫｇＫ）
λＬ＝０．６Ｗ／（ｍＫ）、ρＬ＝１０００ｋｇ／ｍ３、ΔｈＬＨ＝２２６０ＫＪ／Ｋｇ
λＳ＝０．１２Ｗ／（ｍＫ）
【００５２】
流体膜の乾燥は、特に、搬送面上の第２の温度ＴＨのチェックと、熱源の第１の温度ＴＧとによって決定される。熱源は、気相に面する流体膜の界面から距離δＧをおいて装着される。
【００５３】
図２は、熱源又は気相の第１の温度ＴＧの関数である界面温度ＴＩを示す。図３は、搬送面の温度ＴＨの関数である界面温度ＴＩを示す。
【００５４】
特に図３〜図５から分かるように、質量拡散速度は、第１の温度ＴＧの上昇によって達成できる。また、第２の温度ＴＨの上昇によって質量拡散速度が低減することも分かる。
【００５５】
特に図６及び図７から分かるように、第２の温度ＴＨに低い値を選択し、第１の温度ＴＧに高い値を選択するときに、乾燥時間の短縮を達成できる。ここで、ＴＩを制御できるように温度ＴＧとＴＨの両方を調整してもよい。例えば、ＴＩは室温に保ってもよい。
【００５６】
図８は、乾燥デバイスの例示的実施形態の概略断面図を示す。コーティング対象となる基板３を収容する収納ドラム２がハウジング１内に位置する。基板３は、第１のテンションローラ４ａ、４ｂを介して搬送胴５上に案内される。搬送胴５の外側面すなわち搬送面６は一部、好ましくは１８０°〜２７０°の角度にわたって、乾燥アセンブリ７に囲まれる。乾燥アセンブリ７の上流には、基板３に流体膜Ｆを塗布するために参照符号８で示されるスロットダイツールが提供される。乾燥アセンブリ７の下流には少なくとも１つの別のテンションローラ９が位置し、基板３は上記テンションローラ９を介して円筒１０上に巻かれる。参照符号１１は、乾燥アセンブリ７の下流、スロットダイツール８の上流に配置されたドラム洗浄ドラムを示す。
【００５７】
乾燥アセンブリ７は、別のハウジング１２を有する。別のハウジング１２は吸引アセンブリ１４を備え、それによって、流体膜Ｆから放出された液体蒸気が吸引される。
【００５８】
図９では、熱源１３が、例えば抵抗発熱線で形成されている。熱源１３の加熱面Ｇは、流体膜Ｆの界面Ｉに対向して、例えば０．１ｍｍ〜１．０ｍｍの距離δＧをおいて配置されている。界面Ｉに実質的に平行に移動する搬送ガスのフロー方向は、矢印Ｓによって示されている。
【００５９】
図８に示す本発明のデバイスは、具体的には小型である。搬送ドラム５の代わりに、複数の搬送ドラム５を使用してもよい。それ故、乾燥部分を拡大でき、それによって、比較的厚い流体膜Ｆの乾燥も可能である。
【００６０】
図１０は、本発明の拡散乾燥装置の別の例示的実施形態、すなわち別の乾燥アセンブリ１５の概略断面図を示す。基板３はここでもまた、収納ドラム２上に収容され、従動ドラム１６を介して搬送される。参照符号８はここでもまた、基板３に流体膜Ｆを塗布するスロットダイツールを示し、上記ツールは別の乾燥アセンブリ１５の上流に配置されている。
【００６１】
別の乾燥アセンブリ１５は、搬送方向Ｔに連続的に配置された複数の発熱体１７を備えており、上記発熱体１７は板状の抵抗発熱体であってもよい。発熱体１７の加熱面Ｇは、基板表面から２〜１０ｍｍの距離δＧをおいて配置される。参照符号１８は別の搬送面を示す。別の搬送面１８は加熱が可能であってもよい。具体的には、別の搬送面１８に沿って所定の加熱プロファイルを調整することができる。別の搬送面１８を冷却してもよい。
【００６２】
発熱体１７の間に排出口１９と供給口２０が交互に提供されている。排出口１９及び／又は供給口２０は、好都合には、スロット状に形成される。具体的には、供給口２０は、フロー案内アセンブリ（図示せず）を備えてもよい。フロー案内アセンブリは、搬送ガスが界面Ｉに実質的に平行な方向に乾燥路に供給されるように形成される。
【００６３】
本発明の方法の場合、流体膜は拡散だけでなく乾燥路内の搬送ガスの対流によっても乾燥される。図１１は、様々な圧力勾配Ａについての、加熱面と基板表面との間の距離Ｙ＊（無次元）の関数である速度Ｕ＊（無次元）を示す。搬送面は無次元速度Ｕ＊＝１で右側へ移動するものとする。圧力勾配Ａ＝０の場合、加熱面の領域でフロー速度０が生成される。フロー速度は、搬送面の方向に値「１」まで直線的に増加する。圧力勾配の増加と共に、すなわち、搬送ガスのフロー速度の搬送方向の増加と共に、フロー速度が増加する。フロー速度は、加熱面と搬送面との間の距離の約半分で最大になる。
【００６４】
図１２は、加熱面と基板表面との間の距離の関数である搬送ガスの濃度を示す。濃度は、基板表面からの距離が減少するにつれて、気化した液体の含有量が増加するために減少する。
【００６５】
図１３は、加熱面と基板表面との間の距離の関数である搬送ガスの温度を示し、搬送ガスの乾燥路への進入温度は約４７５Ｋである。図１３から分かるように、この例での温度は、基板表面の領域では約３２０Ｋの値まで低減する。
【００６６】
図１４は、別の乾燥デバイスの概略部分断面図を示す。各々の例で２つの連続する発熱体１７がモジュールＭの一部である。２つの加熱面Ｇの間にスロットの形状の排出口１９が提供され、排出路２１に通じている。モジュールＭの排出路２１は、湿った搬送ガスを乾燥装置（図示せず）へ供給する排出収集路（図示せず）に通じている。
【００６７】
搬送ガス、例えば空気Ｌを供給する供給口２０が各々の場合で、搬送方向Ｔに順に配置された２つのモジュールの間に形成されている。また、供給口２０はスロット状に形成される。供給口２０のスロット幅は、排出口１９のスロット幅より大きい。供給口２０のスロット幅は、好都合には、排出口１９のスロット幅の２倍、好ましくは３〜５倍である。
【符号の説明】
【００６８】
１  ハウジング
２  収納筒
３  基板
４ａ，４ｂ  テンションローラ
５  搬送胴
６  搬送面
７  乾燥アセンブリ
８  スロットダイツール
９  別のテンションローラ
１０  ドラム
１１  ドラム洗浄デバイス
１２  別のハウジング
１３  熱源
１４  吸引アセンブリ
１５  別の乾燥アセンブリ
１６  従動ドラム
１７  発熱体
１８  別の搬送面
１９  排出口
２０  供給口
２１  排出路
δＧ  距離
Ｆ  流体膜
Ｇ  加熱面
Ｉ  界面
Ｌ  空気
Ｍ  モジュール
Ｓ  フロー方向
Ｔ  搬送方向
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【国際調査報告】
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