INTERMITTENT  COATING  

BACKGROUND  

•  We.ng  –  Surface  energy  modifica=on  

•  Pump  Control  –  Valve  control  (=ming)  –  Physical  movement  (=ming)  

•  Physical  Posi=on  –  Liquid  (vapor)  adsorp=on  

•  Distance  •  Roughness  •  Concentra=on  

INTRODUCTION  

•  Con=nuous  •  Discrete  Panel  

•  Process  limita=ons  – Head  – Tail  – Line  speed  – Start/stop  phenomenon  

PATENTS  

•  US  4,938,994    – Edward  Choinski  (1990)  

•  Flow  control  •  Mechanical  movement  

PATENTS  

•  US  5,360,629      – Thomas  Milbourn  and  Jerry  Barth  (1994)  

•  Con=nuous  web  •  3-­‐way  valve  

–  Time  limita=on  

•  Mul=ple  sta=ons  

PATENTS  

•  US  5,824,156        – Watanabe  et  al  (1998)  

•  Con=nuous  web  •  Internal  shut-­‐off  bar  

SPECIFICATIONS  •  Coat  width  =  340  mm  •  Coat  length  =  680  mm  •  Intermibent  coa=ng  capability  required  up  to  10  mpm  (30  

mpm  in  further  study)  with  maximum  3  mm  tail  allowed  •  Crossweb  varia=on  tolerance  based  off  weight  (5  +/-­‐0.15  

mg/cm2).  •  Required  coa=ng  speed:  at  least  10  mpm  for  a  slurry  with  

loading  of  6  mg/cm2  and  50  solid  %  •  Coa=ng  edge  quality  to  match  crossweb  coa=ng  varia=on  

capability  •  Tension  control  improvement  to  match  downweb  coa=ng  

varia=on  capability  based  off  weight  (5  +/-­‐0.15  mg/cm2)  

SPECIFICATIONS  •  Head  &  Tail  development  

–  Crossweb  caliper  control  –  Velocity  gradient  –  Pressure  gradient  –  Volumetric  flow  

•  Edge  effects  –  Surface  tension  –  Film  stretching  –  Die  swell  

•  Patch  control  –  Computer  control  and  programming  (die  posi=oner,  valve  and  web  control)  

–  Electrical  response  (valve  and  physical  movement)  

EXPERIMENTAL  

•  Anode  – Water-­‐based  (shear  thinning)  – Copper  substrate  

•  Cathode  – NMP-­‐based  (shear  thinning)  – Aluminum  substrate  

EXPERIMENTAL  

•  Slot  die  setup  – Offset  =  0  – Lip  face  (upstream  and  downstream)  =  762  micron  (0.030  inch)  

– Shim  thickness  =  500  micron  (20  mil)  – Coa=ng  gap  =  25  micron  (1  mil)  – Coa=ng  width  =  340  mm  (13.38  inch)  

RESULTS  

•  Simula=on  feedback  –  Pressure  –  Velocity  –  Volumetric  flow  – Mass  flow  

•  Tension  and  compression  –  Flow  stability  –  Stagna=on  zones  – Die  swell  

RESULTS  •  Line  speed  increase  

–  Parallellism  worsens  •  We.ng  •  Reac=on  =me  

•  Pressure  increase  –  Fluid  velocity  increase  –  Measure  and  balance  around  valve  

•  Edge  effects  –  Stresses  (surface  tension,  film  stretching  or  die  swell)  –  Draw  ra=o  (substrate  speed/fluid  speed)  –  Slot  die  design  and  simula=on  

•  Air  –  Excessive  fluid  flow  

CONCLUSION  •  10  mpm  acceptable  applica=on  speed  •  Best  setup  (reduced  head/tail,  reduced  edge  bead  and  improved  parallel  edge)  –  Flow  control  – Mechanical  movement  

•  FUTURE  –  Increased  line  speed  (30  mpm  +)  –  Alterna=ve  technologies  – Mul=ple  sta=ons  –  Surface  modifica=on  effect  –  Vacuum  effect