CH682256A5

CH682256A5 -

Info

Publication number: CH682256A5
Application number: CH1768/91A
Authority: CH
Inventors: Emin Onur; Georg Johnke
Original assignee: Pagendarm Gmbh
Priority date: 1990-07-24
Filing date: 1991-06-13
Publication date: 1993-08-13
Also published as: GB2246423A; FR2665248A1; GB2246423B; DE4023442A1; US5212877A; GB9115476D0; JPH04281180A

Description

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Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Trocknen einer beschichteten Substratbahn durch Austreiben eines Lösungsmittels aus der Beschich-tung innerhalb einer Inertgasatmosphäre.

Die Erfindung betrifft ausserdem eine Vorrichtung zum Trocknen einer beschichteten Substratbahn mit einem durch ein Inertgas zum Austreiben eines Lösungsmittels aus der Beschichtung beaufschlagbaren Bahntrockner.

Mit Verfahren und Vorrichtungen der eingangs bezeichneten Gattung werden durch konvektive Trocknung in Düsentrocknern Bahnen aus hochempfindlichem Material bzw. Bahnen mit empfindlicher Beschichtung, wie Klebern oder dergl., und insbesondere Magnetbänder getrocknet.

Insbesondere bei Magnetbandbeschichtungen ist die erzielbare, qualitätsbestimmende Oberflä-chenrauhtiefe entscheidend abhängig von den den Trocknungsvorgang begleitenden Zustandsgrös-sen (Druck, Temperatur, Geschwindigkeit) des das Lösungsmittel aus der Beschichtung austreibenden, aufnehmenden und abführenden Gases.

Als Inertgas kommt üblicherweise Stickstoff mit weniger als 1% Sauerstoffanteil zum Einsatz, um einer Explosionsgefahr bei der Lösungsmittelanreicherung zu begegnen.

Die verwendeten Düsentrockner können je nach der Art des zu trocknenden Substrates ausgebildet sein. Bei besonders leichtem Bahnmaterial, wie Magnetbändern, ist ein die Bahn beidseitig mittels Gasdüsen beaufschlagender Schwebetrockner von Vorteil. Schwereres Bahnmaterial hingegen kann beispielsweise von Rollenführungen gestützt und einseitig durch Gasdüsen beaufschlagt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Trocknungsvorgang in wirtschaftlicher und technischer Hinsicht weiter zu verbessern und zu ver-gleichmässigen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass das Inertgas auf eine maximale Trocknungstemperatur aufgeheizt, in das stromabwärtige Ende der Trocknungsstrecke eingeleitet und im Gegenstrom zur Substratbahn derart geführt wird, dass es in einem wenig unterhalb der Sättigungsgrenze gehaltenen Zustand am Anfang der Trocknungsstrecke abgeleitet wird.

Die Einhaltung dieses Zustandes des Trocknungsgases wird nach einem weiteren Vorschlag dadurch unterstützt, dass das Inertgas während der Gegenstromtrocknung von der höheren Trocknungstemperatur am Ende der Trocknungsstrecke auf eine niedrigere Trocknungstemperatur am Anfang der Trocknungsstrecke abgekühlt wird. Um diese Verfahrensweise sicher beherrschen und gezielt über die gesamte Trocknungsstrecke zur Einwirkung auf das Substrat nutzen zu können, wird ausserdem vorgeschlagen, dass das Inertgas stufenweise aus der Trocknungsstrecke abgeleitet, jeweils auf eine definierte niedrigere Trocknungstemperatur rückgekühlt und in die Trocknungsstrecke zurückgeleitet wird. Der Trocknungsvorgang innerhalb eines definierten Abschnittes der Trocknungsstrecke wird nach einem zusätzlichen

Vorschlag am besten dadurch beherrscht, dass die jeweilige Trocknungstemperatur über einen zugeordneten Teilbereich der Trocknungsstrecke konstant gehalten wird.

Eine exakte Einstellung bzw. eine kontinuierliche Nachregulierung des Trocknungsprozesses unter exakter Einhaltung der vorgegebenen Parameter wird nach einer Weiterbildung dadurch erreicht, dass der Beladungszustand des mit dem Lösungsmittel angereicherten Inertgases nach dem Verlassen des Anfangs der Trocknungsstrecke gemessen und in Abhängigkeit davon der Mengenstrom des Inertgases auf einen annähernd die Sättigungsgrenze einhaltenden Zustand geregelt wird.

Mit Rücksicht auf die sich im Verlauf des Trocknungsprozesses einstellenden unterschiedlichen Empfindlichkeiten der Substratbahn bzw. des Be-schichtungsmittels ist ausserdem vorgesehen, dass das Inertgas mit einer vom Ende bis zum Anfang der Trocknungsstrecke abnehmenden Strömungsgeschwindigkeit geführt ist. Eine erhebliche Energieeinsparung lässt sich ausserdem dadurch erzielen, dass das Inertgas in einem geschlossenen Umluftsystem geführt ist.

Die Vorrichtung zur Ausführung des eingangs bezeichneten Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass dem mit einem Eintritt und einem Austritt für die Substratbahn versehenen Bahntrockner austrittseitig eine mit einer Heizeinrichtung ausgestattete Gegenstromzuführung für das Inertgas zugeordnet ist.

Ein kontrollierter Temperaturverlauf bzw. eine definierte Temperatureinstellung des Inertgases während seines Gegenstromdurchtritts durch den Bahntrockner ist nach einer Ausgestaltung am besten dadurch gewährleistet, dass der Bahntrockner mit parallel geschalteten Gegenstromführungen des Inertgases verbunden ist, in die Kühleinrichtungen integriert sind.

Im Hinblick auf das jeweils verwendete Bahnmaterial der Substratbahn bzw. das verwendete spezifische Beschichtungsmittel ist ein kontrolliert ablaufender Trocknungsprozess am einfachsten dadurch einstellbar oder auch kontinuierlich regelbar, wenn in einer rückführenden Sammelleitung des Inertgases sowie in den parallel geschalteten Gegenstromführungen des Inertgases Mengenstrom-regler vorgesehen sind.

Ein energiesparender Trocknungsprozess ist nach einer Weiterbildung dadurch gewährleistet, dass die Gegenstromgasführung als in sich geschlossenes Umluftsystem ausgebildet ist.

In einem zusätzlichen Vorschlag ist der Gegen-stromtrockner in mehrere, in Förderrichtung der Substratbahn aufeinanderfolgende Sektionen aufgeteilt, von denen wenigstens die stromauf erste Sektion auf wenig oberhalb der Gastemperatur vorwärmbar ist, womit eine Kondensation des Lösungsmittels an den Wänden des Bahntrockners verhindert wird.

Der mit der Erfindung erzielte Vorteil besteht darin, dass über die Länge der Trocknungsstrecke eine gleichmässigere, der Empfindlichkeit des Be-schichtungsmittels angemessenere Lösungsmittelentfernung und damit Trocknung des Beschich-

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tungsmittels erzielt wird. Das sich im Gegenstrom anreichernde inertgas hat zu Beginn des Trocknungsprozesses in der Eintrittszone des Trockners bei relativ niedriger Gastemperatur einen derart hohen Beladungszustand durch das aufgenommene Lösungsmittel in der Nähe der Sättigungsgrenze, dass der dadurch entstehende geringe Partialdruck die Geschwindigkeit des Lösungsmittelaustritts aus der Beschichtung auf ein dessen Oberfläche schonendes Mass reduziert. Dem sich auf diese Weise zu Beginn des Trocknungsprozesses sanft verfestigenden Beschichtungsmittel wird im weiteren Verlauf des Trocknungsprozesses bei zunehmendem Partialdruck sowie Temperatur des Inertgases die Restfeuchtigkeit mit in diesem Bereich zuträglichen höheren Ausgasungsgeschwindigkeiten des Lösungsmittels entzogen. Insgesamt wird mit geringerem Energieeinsatz und hoher Durchsatzleistung des Trockners eine qualitativ verbesserte Oberflächengüte der Substratbahn erzielt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Die Zeichnung zeigt ein in einer schematischen Ansicht dargestellten Bahntrockner.

Die durch Pfeile 1 in ihrer Förderrichtung durch den als Düsentrockner ausgebildeten Bahntrockner angedeutete Substratbahn wird über eine einen Eintritt bildende Walzenschleuse 2 in ein Auftragswerk 3 des Bahntrockners eingeführt, in welcher ein ein Lösungsmittel enthaltendes flüssiges Beschichtungsmittel auf die Substratbahn aufgebracht wird. Dieses Lösungsmittel muss anschliessend in einem Trocknungsprozess wieder ausgetrieben werden, um die Beschichtung zu verfestigen. Hierzu wird die Substratbahn durch zahlreiche aufeinanderfolgende Kammern 4 des Bahntrockners geführt, unterseitig und oberseitig auf an sich bekannte, nicht gezeigte Weise durch Düsen mit vorgewärmtem Inertgas beaufschlagt und dabei in der Schwebe gehalten und getrocknet. Die Substratbahn 1 verlässt den Bahntrockner über eine einen Austritt bildende Walzenschleuse 6.

Das zur Trocknung verwendete Inertgas wird in einem geschlossenen Umluftsystem im durch eine Pfeilstrecke 7 gekennzeichneten Gegenstrom zur Förderrichtung der Substratbahn 1 durch den Bahntrockner geleitet. Das Inertgas wird hierbei von einer als Kondensatabscheider ausgebildeten Gasquelle 8 über einen Wärmetauscher 9 in den Bahnaustrittsbereich des Bahntrockners eingeleitet. Der Wärmetauscher 9 heizt das Inertgas auf eine maximale Trocknungstemperatur, im vorliegenden Fall auf 90°C auf, welche in der letzten Sektion 11 des in vier Sektionen 11 bis 14 unterteilten Bahntrockners wirksam werden.

Jede Sektion 11 bis 14 setzt sich aus vier Trocknungskammern 4 zusammen, in denen ober- und unterseitige wechselweise in Förderrichtung versetzte Düsen die Substratbahn 1 schwebend halten und beaufschlagen. Innerhalb der Sektionen 11 bis 14 wird die jeweilige Gastemperatur konstant gehalten. Die im Bereich der letzten Sektion 11 am Ende des Bahntrockners noch verbliebene geringe Restfeuchte der Substratbahn bzw. deren Beschichtung kann durch den im ungesättigten Anfangszustand mit hoher Temperatur und hohem Partialdruck befindlichen Inertgasstrom besonders gut entfernt werden.

Vor dem Eintritt des Inertgases in die nächstfolgenden Sektionen 12 bis 14 wird es stufenweise abgekühlt, im vorliegenden Ausführungsbeispiel auf 70 bzw. 50 bzw. 40°C. Hierzu wird es vor dem Eintritt in die jeweils nächste Sektion 12 bzw. 13 bzw. 14 über parallel geschaltete Gegenstromführungen 16 bzw. 17 bzw. 18 geleitet, in denen jeweils ein Wärmetauscher 19 bzw. 21 bzw. 22 für die entsprechende Rückkühlung sorgt. Die zum Anfang des Trocknungsprozesses der Substratbahn 1 auf diese Weise abnehmende Temperatur und der zunehmende Beladungszustand des Inertgases mit dem aufgenommenen Lösungsmittel bewirken einen abnehmenden Partialdruck AP bis gegen Null im Bereich der ersten Sektion 14, in der das Inertgas in einem Zustand kurz unterhalb seiner Sättigungsgrenze gehalten wird. In diesem Zustand bewirkt das Inertgas eine relativ sanfte Ausgasung des Lösungsmittels aus der noch wenig verfestigten Beschichtung der Substratbahn, deren Oberfläche dadurch schonend behandelt wird, was sich im Sinne einer geringeren Oberflächenrauhigkeit positiv auswirkt. In einer zur Gasquelle 8 rückführenden Sammelleitung 23 des Inertgases ist ein Mengenstromregler 24 vorgesehen, mit dessen Hilfe der rückfliessende Inertgasstrom so einstellbar ist, dass sein Beladungszustand am Anfang der Trocknungsstrecke kurz unterhalb der Sättigungsgrenze gehalten wird. In den Gegenstromführungen 16 sind weitere Mengenstromregler 26 vorgesehen, um die entsprechend abgestuften, niedrigeren Beladungszustän-de des Inertgases in den Sektionen 11 bis 14 halten zu können. Im dargestellten Ausführungsbeispiel variiert die Grösse der Kammern 4 in den einzelnen Sektionen 11 bis 14, was aus den unterschiedlichen Düsenabmessungen resultiert, wodurch eine möglichst gleichmässige Beaufschlagung (Wellenform) der Substratbahn 1 über die Länge der Trocknungsstrecke erreicht werden soll.

Weiterhin ist vorgesehen und nicht dargestellt, die Wandungen der ersten Sektion 14 des Bahntrockners zu beheizen, um eine Kondensation des Lösungsmittels zu verhindern.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Trocknen einer beschichteten Substratbahn durch Austreiben eines Lösungsmittels aus der Beschichtung innerhalb einer Inertgasatmosphäre, dadurch gekennzeichnet, dass das Inertgas auf eine maximale Trocknungstemperatur aufgeheizt, in das stromabwärtige Ende der Trocknungsstrecke eingeleitet und im Gegenstrom zur Substratbahn derart geführt wird, dass es in einem wenig unterhalb der Sättigungsgrenze gehaltenen Zustand am Anfang der Trocknungsstrecke abgeleitet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Inertgas während der Gegen-stromtrocknung von der höheren Trocknungstemperatur am Ende der Trocknungsstrecke auf eine

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niedrigere Trocknungstemperatur am Anfang der Trocknungsstrecke abgekühlt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Inertgas stufenweise aus der Trocknungsstrecke abgeleitet, jeweils auf eine definierte niedrigere Trocknungstemperatur rückgekühlt und in die Trocknungsstrecke zurückgeleitet wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Trocknungstemperatur über einen zugeordneten Teilbereich der Trocknungsstrecke konstant gehalten wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Beladungszustand des mit dem Lösungsmittel angereicherten Inertgases nach dem Verlassen des Anfangs der Trocknungsstrecke gemessen und in Abhängigkeit davon der Mengenstrom des Inertgases auf einen annähernd die Sättigungsgrenze einhaltenden Zustand geregelt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Inertgas mit einer vom Ende bis zum Anfang der Trocknungsstrecke abnehmenden Strömungsgeschwindigkeit geführt ist.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Inertgas in einem geschlossenen Umluftsystem geführt ist.

8. Vorrichtung zum Trocknen einer beschichteten Substratbahn nach Anspruch 1 mit einem durch ein Inertgas zum Austreiben eines Lösungsmittels aus der Beschichtung beaufschlagbaren Bahntrockner, dadurch gekennzeichnet, dass dem mit einem Eintritt und einem Austritt für die Substratbahn (1) versehenen Bahntrockner austrittsseitig eine mit einer Heizeinrichtung (9) ausgestattete Gegen-stromzuführung (7) für das Inertgas zugeordnet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Bahntrockner mit parallel geschalteten Gegenstromführungen (16) des Inertgases verbunden ist, in die Kühleinrichtungen (19 bis 22) integriert sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass in einer rückführenden Sammelleitung (23) des Inertgases sowie in den parallel geschalteten Gegenstromführungen (16) des Inertgases Mengenstromregler (24 bzw. 26) vorgesehen sind.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis

10, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenstrom-gasführung (7) als in sich geschlossenes Umluftsystem ausgebildet ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis

11, dadurch gekennzeichnet, dass der Gegenstrom-trockner in mehrere in Förderrichtung der Substratbahn (1) aufeinanderfolgende Sektionen (11 bis 14) aufgeteilt ist, von denen wenigstens die stromauf erste Sektion (14) auf wenig oberhalb der Gastemperatur vorwärmbar ist.

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