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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beschichtung eines Trägermaterials mit einer Kunststofflösung oder-dispersion und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Es ist bereits bekannt (USA-Patentschrift Nr. 2, 918, 393), beim Beschichten einer Folienbahn aus regenerierter Zellulose mit einer wässerigen Dispersion einer zur Erzeugung eines feuchtigkeitsfesten Überzugs geeigneten Substanz im Interesse der Aufrechterhaltung einer unveränderlichen Zusammensetzung des Beschichtungsmittels einen Kreislauf des letzteren durchzuführen und die beschichtete Folienbahn zum Erstarrenlassen des Überzugs über eine sich an die Beschichtungsvorrichtung anschliessende, grosse Trommel zu führen. Dieses bekannte Verfahren führt bei seiner Anwendung auf viele Beschichtungsmittel leicht zu der Schwierigkeit, dass sich beim Trocknen des Beschichtungsmittels eine oberflächliche Haut bildet, unter der das Beschichtungsmittel flüssig bzw. pastos bleibt.
Infolgedessen neigt eine in dieser Weise aufgebrachte Beschichtung bei der weiteren Verarbeitung oder Benutzung des beschichteten Trägermaterials infolge Aufbrechens oder Ablösens der getrockneten Haut und Freilegung des darunter befindlichen, nicht festen Schichtmaterials zum Abschmieren bzw. zum mindestens stellenweisen Verlust seiner Gleichmässigkeit, so dass das so beschichtete Trägermaterial die ihm zugedachte Zwecke nicht mehr befriedigend zu erfüllen vermag.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Mängel der bekannten Verfahren zur Beschichtung eines Trägermaterials mit einer Kunststofflösung oder-dispersion zu vermeiden und dafür zu sorgen, dass selbst bei hohen Arbeitsgeschwindigkeiten eine bis auf die Oberfläche des Trägermaterials durchgehende Erstarrung der Schicht im Anschluss an den Beschichtungsvorgang ohne jede Hautbildung gewährleistet wird.
Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die Kunststofflösung oder-dispersion kontinuierlich auf eine Seite des Trägermaterials aufgebracht wird, worauf die andere Seite des Trägermaterials erwärmt und durch Zuführen von Wärme zur Trägerschicht sowie Lenken eines Luftstroms über diese Schicht gleichmässig getrocknet wird.
Das Verfahren wird bevorzugt in der Weise durchgeführt, dass vor dem Erwärmen der Schicht die andere Seite des Trägermaterials auf eine Temperatur von 77 bis 930C erwärmt wird.
Eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung, die eine Auftragwalze mit einer Zuführvorrichtung für die Kunststofflösung oder-dispersion sowie eine Trommel zur Abstützung des Trägermaterials aufweist, ist in der Weise ausgebildet, dass eine an der Auftragwalze vorzugsweise unter Druck anliegende Walze vorgesehen ist und in der Trommel eine Heizvorrichtung sowie über der Trommel, diese mindestens teilweise kranzförmig umgebend, Strahlungsheizkörper und die Strahlungsheizkörper umschliessende Luftzu-und-abführeinrichtungen angeordnet sind, und dass gegebenenfalls Strahlungsheizkörper zwischen der Auftragwalze und der Trommel an der dieser zugewandten Seite des Trägermaterials angeordnet sind.
Dabei ist es im Interesse einer besonders guten Abstützung des Trägermaterials und zwecks Reflexion wenigstens eines Teils der durch dieses hindurchgehenden Wärme zweckmässig, wenn die Trommel eine polierte Oberfläche aufweist.
Für die Durchführung des Verfahrens hat es sich bewährt, wenn die Strahlungsheizkörper eine Infrarotstrahlung mit einer Wellenlänge in der Grössenordnung von 3, 2jU aufweisen.
Zwecks guter Ausnutzung der Oberfläche der Trommel empfiehlt es sich, dass der erste Strahlungsheizkörper über der Berührungslinie des zugeführten Trägermaterials mit der Trommel angeordnet ist.
Die Erfindung wird in der nachstehenden Beschreibung an Hand von in den Zeichnungen zum Teil schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen der zur Durchführung des Verfahrens geeigneten Vorrichtung näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen : Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Ausführungsform der Vorrichtung ; Fig. 2 eine Seitenansicht der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung ; Fig. 3 eine teilgeschnittene, abgebrochene Seitenansicht der in Fig. 2 gezeigten Vorrichtung ; Fig. 4 eine Hinteransicht eines Teils der in den Fig. 1 und 2 gezeigten Vorrichtung ; Fig. 5 und 6 Querschnitte nach den Linien 5-5 und 6-6 in Fig. l ; Fig. 7 einen Querschnitt nach der Linie 7-7 in Fig. 2 und Fig. 8 einen Querschnitt nach der Linie 8-8 in Fig. 1.
Die oben erwähnte Aufgabe wird erfindungsgemäss durch einen verbesserten Heizprozess gelöst, der die Freisetzung der Dämpfe von der Basis der Schicht aus gewährleistet und diese Dämpfe nach aussen treibt, so dass die Schicht in ihrer gesamten Tiefenausdehnung gleichmässig getrocknet wird. Darüber hinaus kann die Schicht auf ein aus einer Kunststoffbahn bestehendes Trägermaterial aufgebracht und bei Geschwindigkeiten in der Grössenordnung von 122 bis 244 m/min und selbst bei noch höheren Geschwindigkeiten getrocknet werden, u. zw. ohne dass lange Trockenwege erforderlich sind, welche übermässig viel Raum einnehmen sowie eine ständige und sorgfältige Wartung verlangen.
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, insbesondere auf die Fig. l, 2 und 4 bis 8, die ein
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--10-- bezeichneteBeschichtungsvorrichtung bilden, und von da mit der Auftragwalze--15--in Kontakt gebracht. Die auf das Trägermaterial aufzubringende Beschichtungsflüssigkeit ist in einem Behälter --16-- enthalten, und die Auftragwalze--15--, die als Tiefdruckformzylinder ausgebildet sein kann, taucht zumindest teilweise in die Beschichtungsflüssigkeit ein. Eine geeignete Abstreichvorrichtung-17-entfernt die überschüssige Flüssigkeit,
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Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel drücken mehrere Spiralfedern --20-- die Stützwalze --19-- nach unten, obwohl natürlich auch andere elastische Mittel verwendet werden können.
Die Walzen-13, 14,15, 18 und 19-sind in geeigneter Weise auf die übliche Art im Rahmen --21-- gelagert.
Sobald die Schicht aufgebracht ist, läuft das Trägermaterial in einem Winkel nach oben zu einer grossen, mit gesteuerter Wärmezufuhr arbeitenden, oberflächenpolierten Trommel --22--, die zumindest teilweise von Luftzu-und abführeinrichtungen-23-umgeben ist. In manchen Fällen ist es erwünscht, das Trägermaterial
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12--,--25, 26 und 27-abgeführt, die vorzugsweise gekühlt werden, um die Temperatur des beschichteten Trägermaterials annähernd auf Zimmertemperatur zu reduzieren.
Die Trommel --22-- wird von zwei Horizontalträgern--28 und 29-- getragen, die auf mehreren senkrechten Stützen --30-- ruhen. Bei diesem Ausführungsbeispiel besteht die Trommel--22--aus einem Hohlzylinder --31--, der von zwei Gruppen rohrförmiger Speichen-32 und 33-gehalten wird, deren
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Undichtheiten zu verhindern.
Die Trommel ist mittels zweier Lager--35--gelagert, die in die Enden der Welle -34-- greifen und von den horizontalen Rahmenträgern--28 und 29--getragen werden. Ein Flüssigkeitseinlass--36--für die Zuführung von Wasser oder einem andern geeigneten Heizmedium in die Trommel erstreckt sich in das linke Ende der Welle --34--, wie aus Fig. 7 ersichtlich, und ist mit einem O-Ring versehen, um zwischen dem
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der Welle ist, wie aus Fig. 7 ersichtlich, dem Wassereinlass --36-- ähnlich, insofern als es sich in die Welle - hinein erstreckt und durch einen O-Ring --42-- abgedichtet ist. Das Wasser wird durch den Ablasskanal --43-- abgelassen, der mit dem Ablassschlauch--44--in Verbindung steht.
Das rechte Ende der Welle --34-- weist ferner, wie aus Fig. 7 ersichtlich, ein Kettenrad --45-- auf, um die Trommel anzutreiben, wie später in Verbindung mit Fig. 4 näher erläutert werden wird.
Da es wichtig ist, dass die Heizflüssigkeit durch die Kammer --31'-- zirkuliert, ist die Welle-34- mit einer Sperrwand--34'--versehen, um die einströmende Flüssigkeit zwangsläufig durch die röhrenförmigen Speichen --32-- und in die den Hohlzylinder --31-- zu leiten. Die ausströmende Flüssigkeit fliesst dann durch die röhrenförmigen Speichen--33--, durch die Welle--34--und von da nach aussen durch den Ablasskanal --43--.
Bei dem Ausführungsbeispiel der Erfindung wurde festgestellt, dass Wasser als ausgezeichnetes Temperaturkontrollmedium dient, da es erwünscht ist, die Temperatur des Trägermaterials --12-- unter dem Siedepunkt des Wassers zu halten, u. zw. vorzugsweise im Bereich von 77 bis 93 C. Natürlich können auch andere Flüssigkeiten in ähnlicher Weise verwendet und geeignete Temperaturkontrollvorrichtungen benutzt werden, um die richtige Flüssigkeitstemperatur aufrechtzuerhalten.
Die Antriebsmittel für die verschiedenen Walzen und die Trommel sind in Fig. 4 dargestellt. Die Hauptantriebsvorrichtung besteht aus einem Elektromotor-46-, der über ein Kettenrad --47-- und eine Kette --48-- mit einer Welle --49-- verbunden ist, die ferner ein Kettenrad --50-- und ein Stirnrad --51--trägt.
Das Stirnrad-51-kämmt mit einem auf der Welle --15'-- der Auftragwalze --15-- sitzenden
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ein Kettenrad --60-- und eine Kette --61-- an, wobei die letztere ausserdem noch von Kettenrädern --62 und 63--getragen wird. Die Welle --25'-- trägt ein Stirnrad--64--, das mit einem von der Welle --26'-- der Walze --26-- getragenen Stirnrad --64-- in Eingriff steht. Das Stirnrad --65-- wieder
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derselben Umfangsgeschwindigkeit angetrieben.
Die Luftzu-und-abführeinrichtung--23--umgibt bei diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung etwas
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der--75-- zugeführt. Dieser Aufbau ist in den Fig. 1 und 5 mit grösserer Deutlichkeit dargestellt. Die Ausströmleitungen --71 und 73-- sind im wesentlichen übereinstimmend ausgebildet, und die Leitung
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über Öffnungen-76--mit jedem der Gehäuse-68-in Verbindung. Die Leitungen-71 und 73-sind durch eine gemeinsame Leitung-77--, wie in Fig. 1 gezeigt, verbunden, die wieder mit einem Einlass eines Zentrifugalgebläses--78--gekoppelt ist.
Die gesamte Luftzu-und-abführeinrichtung--23--wird von Rahmenelementen--79, 80 und 81-gehalten, wobei die Rahmenelemente--81--jeweils zwei Rollen--82 und 83--tragen, die sich gegen horizontale Schienen--84 und 85-- legen können, welche von den horizontalen Trägern --28 und 29--
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und -abführeinrichtung --23-- aufWalzen--13 und 14--zugeführt und gelangt dann zwischen die Auftragwalze --15-- und die mit ihr zusammenarbeitende Walze--18--. Die beschichtete Bahn bewegt sich dann nach oben auf die Trommel --22--, worauf sie unter den Strahlungsheizkörpern--67--vorbeiläuft, welche die Schicht erwärmen und die Flüssigkeit verdunsten lassen.
Diese Dämpfe werden dann durch die Zirkulation der durch die Leitung - 72-- zugeführten Luft entfernt und durch die Leitungen-71 und 73--abgeführt. Wenn das Trägermaterial bei niedrigen Geschwindigkeiten verarbeitet wird, brauchen nur bestimmte der
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der Strahlungswärme ausgesetzt werden. Bei Verwendung eines Trägermaterials, das Polyvinylidenchlorid enthält, welches in annähernd vier Teilen Methyläthylketon gelöst ist, wobei die Lösung annähernd 20% Feststoffe enthält, kann eine Verarbeitungsgeschwindigkeit von 122 bis 244 m/min aufrechterhalten werden, wenn die Strahlungsheizkörper --67-- sich von der Oberfläche des beschichteten Trägermaterials in einem Abstand von annähernd 2, 5 cm befinden. Die Verarbeitungsgeschwindigkeit ist eine Funktion der Schichtdicke.
Die Strahlungsheizkörper sind vorzugsweise so ausgebildet, dass sie Strahlungsenergie mit der Wellenlänge von 3, 2,H aussenden. In der Praxis wurde festgestellt, dass jeder Heizkörper annähernd 11 bis 12 KW Energie abstrahlen muss, da ein Teil dieser Energie durch die über die Heizkörper strömende Luft absorbiert wird. Die Dicke der auf das Trägermaterial aufgebrachten Flüssigkeitsschicht beträgt bei Verwendung von Polyvinylidenchlorid in Lösung am Anfang etwa 0, 010 mm, und die der resultierenden getrockneten Schicht liegt in der Grössenordnung von 0, 003 mm.
Durch Erhöhung der Anzahl der zum Trocknen der Schicht verwendeten Strahlungsheizkörper --67-- und durch Vergrössern des Durchmessers der Trommel ist es möglich, die Verarbeitungsgeschwindigkeit wesentlich zu steigern, so dass sich Geschwindigkeiten von über 244 m/min erzielen lassen. Eine Hautbildung oder Oberflächentrocknung der Schicht wird dadurch wirksam verhindert, dass die
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Trägermaterials oder der Kunststoffbahn erstrecken und von einem Halter --87-- getragen werden, der wieder an dem die Auftragwalze tragenden Rahmen --21-- befestigt ist. Ausserdem wird von dem Halter-87-
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benachbarten Schichtteile genügend erwärmt, um die Verdunstung der Lösung bzw. des Wassers einzuleiten ; die Dämpfe bewegen sich ungehindert durch die äusseren Teile der Schicht hindurch.
Durch sorgfältig Steuerung der Wellenlänge der von den Strahlungsheizkörpern--67--ausgesandten Ultrarotstrahlung wird die Verdunstung der Flüssigkeit von den inneren Teilen der Schicht beschleunigt, und die erhitzte Luft wirkt hauptsächlich in der Weise, dass sie den freigesetzten Dampf von der Schichtoberfläche abführt. Auf diese Weise wird ein völliges und gleichmässiges Trocknen bei hohen Geschwindigkeiten erzielt. Bei diesem Ausführungsbeispiel der Vorrichtung beträgt der Durchmesser der Trommel --22-- annähernd 183 cm, und die Schicht ist völlig trocken, wenn weniger als 3, 66 m über die Oberfläche der Trommel gelaufen sind.
Das fertige Laminat wird dann von der Trommel --22-- durch die Walzen-25, 26 und 27-entfernt, von denen jede vorzugsweise hohl ist und durch den Umlauf eines Kühlmittels durch entsprechende Einlass und Ausströmleitungen --25a, 26a und 27a--gekühlt wird. Diese Walzen bringen die Temperatur des Laminats annähernd auf Zimmertemperatur, so dass es dann zur weiteren Verarbeitung bereit ist.
Ein geändertes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. 3 gezeigt. In dieser Zeichnung sind die Elemente, die mit den Elementen der vorhergehenden Zeichnungen übereinstimmen, durch dieselben Bezugsziffern bezeichnet. In den meisten Fällen ist es erfindungsgemäss erwünscht, eine hinreichende Erwärmung
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Trommel geführt werden, so dass es sich etwa 60 bis 700 vor dem ersten Strahlungsheizkörper-67-gegen die Trommel legt. Dadurch wird die Notwendigkeit der Anbringung der Heizvorrichtung --24-- vermieden.
Die Schicht wird auf das Trägermaterial --12-- in der vorbeschriebenen Weise durch die Auftragwalze - -15-- und die Walze --18-- aufgebracht, wobei die Auftragwalze in das Flüssigkeitsbad--16-- eintaucht. Falls erwünscht, kann das Trägermaterial dann über eine Glättwalze--90--laufen, die sich mit
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Polymid-, Polypropylengrundlage od. dgl., zu beschichten.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Beschichtung eines Trägermaterials mit einer Kunststofflösung oder-dispersion,
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Trägermaterials aufgebracht wird, worauf die andere Seite des Trägermaterials erwärmt und durch Zuführen von Wärme zur Trägerschicht sowie Lenken eines Luftstromes über diese Schicht gleichmässig getrocknet wird.
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