DE102005063563B3 - Device for removing volatile media from sheet materials has wall of cylinder provided at least in outer region with porous material which is heatable - Google Patents

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Dr. Pretorius Carsten
Stefan Weisshaar
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Dr. Mähr Ulrich
Manfred Gottlöber
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    • F26B3/347—Electromagnetic heating, e.g. induction heating or heating using microwave energy

Abstract

The device for removing volatile media from sheet materials (15), with at least one rotatable hollow cylinder (10), over the casing of which the sheet material is guided in a partially wrapped around manner, has the wall (11) of the cylinder provided at least in its outer region with a porous material which is heatable. The porous material may be designed as a self-supporting unit which forms the cylinder casing or may be applied as a coating. An independent claim is included for a method for removing volatile media from sheet materials.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Entfernen flüchtiger Medien von Bahnmaterialien mit wenigstens einem drehbaren, Hohlzylinder, über dessen Zylindermantel das Bahnmaterial den Hohlzylinder teilweise umschlingend führbar ist, wobei ein poröses Material, welches die Wandung des Hohlzylinders wenigstens in ihrem äußeren Bereich aufweist, mittels einer eine Mehrzahl elektromagnetischer Strahler umfassenden Heizquelle aufheizbar ist,
und die Heizquelle auf einem im Inneren des Hohlzylinders gelegenen Stator angeordnet ist, der sich über den überwiegenden Teil der Länge des Hohlzylinders und koaxial zu diesem erstreckt, wobei die achsparallel erstreckten elektromagnetischen Strahler um seinen Umfang verteilt sind und ihre auf die Innenseite des Zylindermantels gerichtete Strahlung von diesem wenigstens teilweise absorbierbar ist.The invention relates to a device for removing volatile media from web materials with at least one rotatable, hollow cylinder, over the cylinder jacket, the web material is partially wrapped around the hollow cylinder, wherein a porous material, which has the wall of the hollow cylinder at least in its outer region, means a heating source comprising a plurality of electromagnetic radiators can be heated,
and the heating source is disposed on a stator located in the interior of the hollow cylinder, which extends over the majority of the length of the hollow cylinder and coaxial therewith, the axially parallel extending electromagnetic emitters are distributed around its circumference and its directed to the inside of the cylinder jacket radiation from this at least partially absorbable.

Derartige Vorrichtungen sind aus der DE 103 24 616 A1 bekannt.Such devices are from the DE 103 24 616 A1 known.

Unter Bahnmaterialien sollen poröse und nichtporöse bahnförmige Materialien, wie Filtrationsmembranen für Nano-, Ultra-, Mikro- und Makrofiltrationen, Membranadsorber für die Trennung und Reinigung von Stoffen, Folien für Filme und Polymerelektrolytmembranen für Brennstoffzellen verstanden werden. Sie bestehen in der Regel aus organischen Polymeren.Railway materials are to be understood as meaning porous and non-porous web-shaped materials, such as filtration membranes for nano-, ultra-, micro- and macro-filtrations, membrane adsorbers for the separation and purification of substances, films for films and polymer electrolyte membranes for fuel cells. They are usually made of organic polymers.

Aus der DE 39 07 481 C2 ist eine Trockenvorrichtung zur Trocknung mittels eines Trockensiebes in einer Papiermaschine bekannt. Die Trockenvorrichtung umfasst einen im Wesentlichen zweiteiligen Trockenzylinder. Als bewegliches Teil des Trockenzylinders ist eine perforierte Hohltrommel vorgesehen, die motorisch angetrieben um einen Stator rotiert. Als Stator dient ein mehrteiliger, perforierter Hohlkörper, durch den Warmluft über die Länge der Hohltrommel verteilt und gegen deren Innenwand geblasen wird. Hierdurch heizt sich der Trommelmantel ebenso wie das ihn umschlingende Bahnmaterial auf. Die in dem Bahnmaterial enthaltene Flüssigkeit, d. h. das zuvor von dem Trockensieb aus einer feuchten Papierbahn aufgenommene Lösungsmittel, wird wenigstens teilweise verdampft. Aufgrund der Perforierung des Trommelmantels durchdringt die Warmluft den Trommelmantel sowie das diesen umschlingende Trockensieb und unterstützt dadurch die Lösungsmittelentfernung. Eine derartige Trockenvorrichtung, bzw. das entsprechende, mit einer solchen Vorrichtung durchführbare Trockenverfahren sind nur zur Trocknung gasdurchlässigen Bahnmaterials geeignet. Die Heizung erfolgt ausschließlich durch Wärmekonvektion, die durch den Warmluftstrom durch den Stator, die Hohltrommel und das Bahnmaterial erzeugt wird. Bei seinem Weg durch das Bahnmaterial heizt der Warmluftstrom dieses auf und wird anschließend zusammen mit der aufgenommen Flüssigkeit nach außen abtransportiert.From the DE 39 07 481 C2 is a drying device for drying by means of a drying wire in a paper machine known. The drying device comprises a substantially two-part drying cylinder. As a moving part of the drying cylinder, a perforated hollow drum is provided, which is driven by a motor rotating about a stator. The stator is a multi-part, perforated hollow body, is distributed by the hot air over the length of the hollow drum and blown against the inner wall. As a result, the drum shell heats up as well as the web material wrapping around it. The liquid contained in the web material, ie the solvent previously taken up by the dryer fabric from a wet paper web, is at least partially evaporated. Due to the perforation of the drum shell, the hot air penetrates the drum shell and the drying wire wrapped around it, thereby assisting solvent removal. Such a drying device, or the corresponding, be carried out with such a device dry process are suitable only for drying gas-permeable sheet material. The heating takes place exclusively by heat convection, which is generated by the warm air flow through the stator, the hollow drum and the web material. On its way through the web material of the hot air flow heats this and is then transported together with the liquid absorbed to the outside.

Es gibt jedoch viele Anwendungsbereiche, bei denen die Notwendigkeit zur Trocknung gasundurchlässigen porösen Bahnmaterials oder nichtporösen, d. h. im Wesentlichen gasdichten Materials erforderlich ist. Dies ist beispielsweise bei der Herstellung und Veredlung von porösen oder nichtporösen Filtrationsmembranen und von Membranadsorbern, sowie von nichtporösen Folien, die beispielsweise als Polymermembranen in Brennstoffzellen verwendet werden, der Fall. Die Poren von Filtrationsmembranen und Membranadsorbern sind beispielsweise durch den Herstellungsprozess oder durch Nachbehandlungsverfahren zu ihrer Veredlung mit flüssigen Medien gefüllt, welche eine Konvektion von Gasen durch die Poren hindurch zumindest solange verhindern, bis diese Medien durch langsame Verdunstung entfernt oder durch Druckdifferenzen von mehreren bar ausgeblasen sind.However, there are many applications where the need to dry gas impermeable porous web material or nonporous, d. H. essentially gas-tight material is required. This is the case, for example, in the production and refinement of porous or nonporous filtration membranes and membrane adsorbers, as well as nonporous films, which are used for example as polymer membranes in fuel cells. The pores of filtration membranes and membrane adsorbers are filled, for example by the manufacturing process or by aftertreatment process for their treatment with liquid media, which prevent convection of gases through the pores at least until these media are removed by slow evaporation or blown by pressure differences of several bar ,

Polymerfolien werden als sogenannte Polymerelektrolytmembranen in PEM-Brennstoffzellen eingesetzt, die zwar gut protonenleitfähig, jedoch gas- und flüssigkeitsdicht sein müssen. Bei der Herstellung von Polymermembranen und Polymerfolien wird üblicherweise ein in organischen Lösungsmitteln gelöstes Polymer, gegebenenfalls unter Zusatz weiterer flüssiger Medien, als Gießlösung auf einen Träger aufgebracht und vorverfestigt. Die Verfestigung erfolgt entweder durch Verdunstung der flüssigen Medien oder durch Entzug der Lösungsmittel in einem aus Nichtlösemitteln bestehenden Fällbad. Oft schließen sich Nachbehandlungsschritte in flüssigen Medien zur weiteren Veredlung der Membranen und Folien an. Abschließend erfolgt üblicherweise ein Trocknungsvorgang zur weiteren Reduzierung oder vollständigen Entfernung der flüssigen Medien an.Polymer films are used as so-called polymer electrolyte membranes in PEM fuel cells, which indeed have good proton conductivity, but must be gas and liquid-tight. In the production of polymer membranes and polymer films, a polymer dissolved in organic solvents, if appropriate with the addition of further liquid media, is usually applied to a carrier as casting solution and preconsolidated. The solidification takes place either by evaporation of the liquid media or by removal of the solvents in a coagulation bath consisting of non-solvents. Often, post-treatment steps in liquid media follow to further refine the membranes and films. Finally, a drying process is usually carried out to further reduce or completely remove the liquid media.

Der Begriff ”Trocknung” ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung weit zu verstehen und umfasst jede Art der Entfernung von flüchtigen Medien aus oder von dem Bahnmaterial, wobei nicht nur das reine Austreiben von Flüssigkeit und Verdunstungsprozesse, die zu einer Verringerung des Flüssigkeitsgehaltes des zu trocknenden Materials führen, sondern ggf. auch wärmeinduzierte chemische Reaktionen, die zu einer Veränderung des Bahnmaterials selbst führen, eingeschlossen sein sollen.The term "drying" is to be understood in the context of the present invention and includes any type of removal of volatile media from or from the web material, not only the pure expulsion of liquid and evaporation processes, resulting in a reduction of the liquid content of the material to be dried but possibly also heat-induced chemical reactions that lead to a change in the web material itself should be included.

Für die Trocknung einer gas- bzw. flüssigkeitsdichten Polymermembran sind, wie erwähnt, die bekannte Vorrichtung und das bekannte Verfahren nicht geeignet, da sie eine Gasdurchlässigkeit des Bahnmaterials notwendig voraussetzen. Beim Versuch, ein nicht-poröses Bahnmaterial auf diese Weise zu trocknen, wäre keine Abführung des Warmluftstroms gegeben. Auch würde sich Flüssigkeit zwischen Trommelmantel und Bahnmaterial sammeln, was zu Blasen und anderen Unebenheiten im Bahnmaterial führen würde. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass bei porösen Bahnmaterialien, welche beispielsweise in einem Nachbehandlungsprozess mit zum Beispiel Netzmitteln behandelt wurden, sich diese Netzmittel nicht gleichmäßig über die gesamte Oberfläche der Poren verteilen. Durch einen Trocknungsprozess, bei dem lediglich an einer Oberfläche des Bahnmaterials die flüchtigen Medien austreten, scheiden sich die Netzmittel mit einem Konzentrationsgradienten in Richtung dieser Oberfläche ab, was zu unerwünschten inhomogenen Eigenschaften des Bahnmaterials führt.For the drying of a gas- or liquid-tight polymer membrane, as mentioned, the known device and the known method are not suitable because they presuppose a gas permeability of the web material necessary. Attempting to dry a non-porous web material in this manner would not remove any hot air flow. Also, would be liquid collect between drum shell and web material, which would lead to blisters and other unevenness in the web material. Another disadvantage is that with porous web materials which have been treated, for example, in a post-treatment process with, for example, wetting agents, these wetting agents do not distribute evenly over the entire surface of the pores. By means of a drying process in which the volatile media emerge only on one surface of the web material, the wetting agents deposit with a concentration gradient in the direction of this surface, which leads to undesirable inhomogeneous properties of the web material.

Aus der oben genannten, gattungsbildenden Druckschrift ist eine innen mit Wärmestrahlern bestückte Trocknungstrommel bekannt mit einem Zylindermantel bekannt, der eine Vielzahl von Bohrungen aufweist. Zwischen den Bohrungen kann sich nach innen aus dem Bahnmaterial austretende Flüssigkeit stauen und Blasen bilden. Im Bereich der Borungen können hingegen vergleichsweise große Flüssigkeitsmengen schnell durch den Zylindermantel hindurchtreten und das Zylinderinnere und insbesondere die Wärmestrahler verschmutzen. Für flüssigkeitsundurchlässiges Bahnmaterial ist diese Vorrichtung daher nicht geeignet.From the above, generic document a inside equipped with heat radiators drying drum is known with a cylinder jacket, which has a plurality of holes. Between the bores, liquid escaping inwardly from the web material can accumulate and form bubbles. In the area of the bungs, on the other hand, comparatively large quantities of liquid can pass quickly through the cylinder jacket and pollute the interior of the cylinder and, in particular, the heat radiators. For liquid-impermeable web material, this device is therefore not suitable.

Aus der US 2 209 759 A ist eine Trocknungsvorrichtung mit einem porösen Zylindermantel bekannt, bei der Flüssigkeit mittels einer Saugvorrichtung aus dem Bahnmaterial abgesaugt wird.From the US 2,209,759 A is a drying device with a porous cylinder jacket is known in which liquid is sucked by means of a suction device from the web material.

Aus der DE 198 50 760 A1 ist eine Trocknungsvorrichtung mit geschlitztem Zylindermantel bekannt.From the DE 198 50 760 A1 a slotted cylinder jacket drying apparatus is known.

Aus der DE 2 039 052 A ist eine Trocknungsvorrichtung für Papier bekannt, die einen dichten, beheizten Hohlzylinder mit einer porösen Beschichtung aus Sintermaterial aufweist.From the DE 2 039 052 A For example, a paper drying apparatus is known which has a dense, heated hollow cylinder with a porous coating of sintered material.

Aus der DE 689 23 898 T2 ist eine Trocknungsvorrichtung mit einem keramisch beschichteten Zylinder bekannt, dessen Beschichtung elektrisch leitend und nach Art einer Induktionsheizung heizbar ist.From the DE 689 23 898 T2 is a drying device with a ceramic coated cylinder known, the coating is electrically conductive and heatable in the manner of an induction heater.

Aus der EP 0 631 098 B1 ist ein Durchlauftrockner für plattenförmiges Stückgut offenbart, bei dem beschichtete Leiterplatten linear durch einen Luftstrom zur Abführung verdunstenden Lösungsmittels geführt werden. Zur Unterstützung des Trocknungsvorgangs werden die Leiterplatten von Infrarotstrahlern direkt bestrahlt. Nachteilig bei dieser Vorrichtung ist zum einen der große Bauraum, der bei linearer Führung flüssigkeitsgesättigten Bahnmaterials erforderlich wäre. Zudem besteht bei brennbaren Lösungsmitteln die Gefahr, dass sich die entweichenden Lösungsmitteldämpfe an den Infrarotstrahlern entzünden.From the EP 0 631 098 B1 discloses a continuous dryer for plate-shaped cargo, in which coated printed circuit boards are guided linearly by an air flow to dissipate evaporating solvent. To support the drying process, the printed circuit boards are directly irradiated by infrared radiators. A disadvantage of this device, on the one hand, the large space that would be required for linear guidance liquid-saturated web material. In addition, with combustible solvents there is the danger that ignite the escaping solvent vapors at the infrared radiators.

In der EP 0 922 138 B1 wird eine Trocknungsvorrichtung und ein Trocknungsverfahren für Papierbahnen vorgeschlagen, bei dem die Papierbahnen auf einem Trockensieb über Walzen geführt werden. Zur Trocknung des Papiers werden Abzugshauben vorgeschlagen, die die Walzen bereichsweise umgreifen. Auch diese bekannte Technik basiert auf Wärmekonvektion und weist die oben bereits erläuterten Nachteile auf.In the EP 0 922 138 B1 For example, there is proposed a drying device and a drying method for paper webs, in which the paper webs are guided over rollers on a drying wire. For drying the paper hoods are proposed, which surround the rollers in areas. This known technique is also based on heat convection and has the disadvantages already explained above.

Analoges gilt für die Papiertrocknungsvorrichtungen gemäß DE 39 14 761 A1 und DE 32 13 118 C2 .The same applies to the paper drying devices according to DE 39 14 761 A1 and DE 32 13 118 C2 ,

Aus der DE 198 50 760 A1 ist eine Vorrichtung zur Trocknung von Papier- oder Kartonbahnen offenbart, die eine perforierte Umlenkrolle umschlingen, wobei im Zwickel der Umschlingung eine Absaugvorrichtung angeordnet ist, aus der Materialbahn in das Innere der Umlenkrolle eingetretene Feuchtigkeit aus absaugt.From the DE 198 50 760 A1 discloses a device for drying paper or board webs, which wrap around a perforated deflection roller, wherein in the gusset of the wrap a suction device is arranged, sucks out of the material web into the interior of the guide pulley moisture.

Aus der DE 199 29 520 A1 ist eine ist eine Vorrichtung zur Trocknung von Papier-, Karton- oder Tissuebahnen offenbart, die einen mehrschichtig aufgebauten Zylinder umschlingen, wobei im Zwickel der Umschlingung ein auf den äußeren Zylindermantel gerichteter Heizstrahler angeordnet ist.From the DE 199 29 520 A1 is a is a device for drying paper, cardboard or tissue webs revealed, which wrap around a multi-layered cylinder, wherein in the gusset of the wrap around a directed on the outer cylinder jacket radiant heater is arranged.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine gattungsgemäße Vorrichtung derart weiterzubilden, dass auch flüssigkeitsundurchlässiges Bahnmaterial effizient getrocknet werden kann.It is the object of the present invention to develop a generic device in such a way that even liquid-impermeable web material can be dried efficiently.

Diese Aufgabe wird in Verbindung mit dem Oberbegriff des Anspruchs 1 dadurch gelöst, das poröse Material als eine schwammartige Struktur mit Poren einer Porengröße zwischen 1 und 400 μm ausgebildet ist und den Zylindermantel selbsttragend ausbildet oder als Beschichtung auf dem Zylindermantel aufgebracht ist.This object is achieved in conjunction with the preamble of claim 1, characterized in that the porous material is formed as a sponge-like structure with pores having a pore size between 1 and 400 microns and forms the cylinder shell self-supporting or applied as a coating on the cylinder jacket.

Es wurde überraschenderweise gefunden, dass beim Einsatz einer erfindungsgemäßen Vorrichtung die zu entfernenden flüchtigen Medien nicht nur über diejenige Oberfläche des Bahnmaterials, die der Wandung des Zylinders abgewandt ist, durch Wärmeeinwirkung des Zylinders entweichen, sondern dass auch über diejenige Oberfläche des Bahnmaterials, die an der Wandung des Zylinders anliegt, eine erhebliche Menge an zu entfernenden flüchtigen Medien in flüssiger Form und/oder gasförmig abgeführt wird und die Bildung unerwünschter Gasblasen innerhalb des Bahnmaterials und zwischen dem Bahnmaterial und der Zylinderwandung vermieden wird und sich kein unerwünschter Konzentrationsgradient von Stoffen innerhalb des Bahnmaterials ausbildet. Das zur Wandung des Zylinders hin austretende Medium wird von dem porösen Material aufgenommen und gehalten. Durch die Zugspannung, unter der das Bahnmaterial z. B. während eines Trocknungsschrittes im Rahmen seiner Herstellung gehalten und über den Hohlzylinder geführt wird, wird ein homogenes Bahnmaterial ohne Verwerfungen erhalten.It has surprisingly been found that when using a device according to the invention, the volatile media to be removed not only escape over that surface of the web material, which faces away from the wall of the cylinder, by the action of heat of the cylinder, but that also over that surface of the web material, at the Wall of the cylinder is applied, a significant amount of volatile media to be removed is removed in liquid form and / or gaseous and the formation of undesirable gas bubbles within the web material and between the web material and the cylinder wall is avoided and no undesirable concentration gradient of substances within the web material formed. The medium exiting towards the wall of the cylinder is taken up and held by the porous material. Due to the tensile stress under which the web material z. B. held during a drying step in the context of its production and is guided over the hollow cylinder, a homogeneous sheet material without warping is obtained.

Merkmale besonders bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.Features of particularly preferred embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.

So kann das poröse Material etwa als Beschichtung auf einem den Trommelmantel bildenden Träger aufgebracht sein, der seinerseits beispielsweise eine geschlossene oder perforierte Trommel z. B. aus Stahl sein kann. Alternativ kann die poröse Struktur als selbsttragende, den Trommelmantel bildende Einheit ausgestaltet sein. Als brauchbare Materialien für beide Varianten haben sich Metallschaum sowie offenporige Keramik, bevorzugt mit einer Porengröße im Bereich zwischen 5 Mikrometern und 50 Mikrometern und insbesondere in einer Schichtdicke zwischen 2 Millimetern und 10 Millimetern erwiesen.For example, the porous material can be applied as a coating on a support forming the drum shell, which in turn, for example, a closed or perforated drum z. B. can be made of steel. Alternatively, the porous structure may be configured as a self-supporting, the drum shell forming unit. As useful materials for both variants, metal foam and open-cell ceramic, preferably with a pore size in the range between 5 micrometers and 50 micrometers and in particular in a layer thickness between 2 millimeters and 10 millimeters have been found.

Um einerseits eine Erschöpfung der Aufnahmekapazität der porösen Schicht während des Trocknungsverfahrens zu vermeiden und andererseits die Schichtdicke des porösen Materials möglichst gering halten zu können, ist bei einer günstigen Weiterbildung der Erfindung eine Absaugvorrichtung zur Erzeugung eines Unterdrucks außerhalb des Hohlzylinders in einem bei Betrieb der Trocknungsvorrichtung nicht von dem Bahnmaterial umschlungenen Winkelbereich des Hohlzylinders vorgesehen. Mittels einer solchen Absaugvorrichtung kann in der porösen Schicht aufgenommenes Medium zum Zylinderäußeren hin aus der porösen Schicht abgesaugt werden.On the one hand to avoid exhaustion of the absorption capacity of the porous layer during the drying process and on the other hand to keep the layer thickness of the porous material as low as possible, is in a favorable development of the invention, a suction device for generating a negative pressure outside of the hollow cylinder in one operation of the drying device provided by the web material wrapped angle range of the hollow cylinder. By means of such a suction device, medium taken up in the porous layer can be sucked out of the porous layer towards the outside of the cylinder.

Alternativ kann bei Ausführungsformen, bei denen das poröse Material selbsttragend ausgestaltet ist und den Zylindermantel bildet, eine Absaugvorrichtung zur Erzeugung eines Unterdrucks im Inneren des Hohlzylinders vorgesehen sein. Auf diese Weise kann in der porösen Schicht aufgenommene Flüssigkeit zum Zylinderinneren hin abgesaugt werden. Diese Variante ist besonders bauraumsparend.Alternatively, in embodiments in which the porous material is self-supporting and forms the cylinder jacket, a suction device for generating a negative pressure in the interior of the hollow cylinder may be provided. In this way, liquid absorbed in the porous layer can be sucked towards the interior of the cylinder. This variant is particularly space-saving.

Ein Vorteil der Erfindung ist die Bereitstellung der Möglichkeit zur indirekten Aufheizung des Zylindermantels durch elektromagnetische Strahlungsenergie. Die Übertragung von Energie mittels Strahlung hat im Vergleich zum konvektiven Wärmeübertrag den Vorteil der leichten und unkomplizierten Kopplung bewegter und unbewegter Teile der Vorrichtung. So kann der elektromagnetische Strahler, der in der Regel fest verdrahtete elektrische Anschlüsse benötigen wird, in bzw. an einem gehäusefesten Stator angebracht sein, während seine Heizleistung im Wesentlichen einen bewegten Teil, nämlich das Innere des Zylindermantels, trifft. Auf diese Weise kann das Bahnmaterial über die Aufheizung des Trommelmantels geheizt werden, ohne dass die Notwendigkeit der Gasdurchlässigkeit bestünde. Auch besteht bei dieser Ausgestaltung nicht die Gefahr der Entzündung von Lösungsmitteldämpfen an Heizelementen, wie etwa bei direkter Bestrahlung des Bahnmaterials. Zudem kann die für die Trocknung von Bahnmaterial besonders vorteilhafte Bahnführung über Trocknungszylinder erfolgen, was gegenüber einer Linearführung, wie sie aus dem oben diskutierten Stand der Technik bekannt ist, entscheidende Bauraumvorteile hat.An advantage of the invention is the provision of the possibility for indirect heating of the cylinder jacket by electromagnetic radiation energy. The transmission of energy by means of radiation has the advantage of easy and uncomplicated coupling of moving and stationary parts of the device compared to convective heat transfer. Thus, the electromagnetic emitter, which will usually require hard-wired electrical connections, be mounted in or on a housing-fixed stator, while its heating power substantially a moving part, namely the interior of the cylinder jacket hits. In this way, the web material can be heated by heating the drum shell without the need for gas permeability. Also, in this embodiment, there is no risk of ignition of solvent vapors on heating elements, such as direct irradiation of the web material. In addition, the web guide, which is particularly advantageous for the drying of web material, can take place via drying cylinders, which has decisive space advantages over a linear guide, as is known from the prior art discussed above.

Günstigerweise liegt die von dem elektromagnetischen Strahler abgegebene Strahlung im Wesentlichen im infraroten Spektralbereich. Das bedeutet, dass unmittelbar Wärmestrahlung erzeugt wird, die von der Innenseite des Zylindermantels absorbiert werden kann. Zur Optimierung der Absorption ist diese Innenseite vorzugsweise geschwärzt oder brüniert. Alternativ können selbstverständlich auch andere Spektralbereiche verwendet werden, sofern die Innenseite des Trommelmantels entsprechend absorptiv ausgestaltet ist. Beispiele hierfür wären Mikrowellen- oder optische Strahlung.Conveniently, the radiation emitted by the electromagnetic radiator is substantially in the infrared spectral range. This means that direct thermal radiation is generated, which can be absorbed by the inside of the cylinder jacket. To optimize absorption, this inside is preferably blackened or burnished. Alternatively, of course, other spectral ranges can be used, provided that the inside of the drum shell is designed to be correspondingly absorptive. Examples of this would be microwave or optical radiation.

Um eine gleichmäßige Aufheizung der Zylinderwandung zu gewährleisten, ist vorzugsweise vorgesehen, dass sich der Stator über den überwiegenden Teil der Länge des Hohlzylinders und koaxial zu dieser erstreckt und dass um seinen Umfang eine Mehrzahl jeweils achsparallel erstreckter Strahler verteilt ist. Die Verwendung achsparalleler Strahler, die sich über die wesentliche Länge des Hohlzylinders erstrecken, sorgt für eine gleichmäßige Aufheizung entlang der Zylinderlänge. Die Strahlerverteilung um den Umfang des Stators verhindert eine lokale Abkühlung des Zylindermantels während einer Umdrehung.In order to ensure a uniform heating of the cylinder wall, it is preferably provided that the stator extends over the predominant part of the length of the hollow cylinder and coaxially to this and that a plurality of axially parallel extending radiator is distributed around its circumference. The use of axially parallel radiators, which extend over the essential length of the hollow cylinder, ensures a uniform heating along the cylinder length. The radiator distribution around the circumference of the stator prevents local cooling of the cylinder jacket during one revolution.

Als besonders günstig wurde erkannt, die Strahler jeweils paarweise anzuordnen. Dies dient der Minimierung der erforderlichen elektrischen Anschlüsse und gewährleistet eine zusätzliche Sicherheit beim Ausfall einzelner Strahler.It has been found to be particularly favorable to arrange the radiators in pairs. This serves to minimize the required electrical connections and ensures additional security in the event of failure of individual emitters.

Zusätzlich kann die Heizquelle auch einen Heizleiter umfassen, der vorzugsweise auf der Innenseite des Zylindermantels oder eingebettet in diesen verläuft. Für den Fall, dass das poröse Material selbst elektrisch leitend ist, kann es unmittelbar als Heizleiter wirken, wenn elektrischer Strom an das poröse Material angelegt wird.In addition, the heating source may also include a heating conductor, which preferably extends on the inside of the cylinder jacket or embedded in this. In the event that the porous material itself is electrically conductive, it can act directly as a heating conductor when electrical current is applied to the porous material.

Günstigerweise weist die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Mehrzahl achsparallel angeordneter Trockenzylinder auf, von denen vorzugsweise wenigstens einige in der senkrecht zu ihren Zylinderachsen liegenden Ebene verschiebbar sind. Auf diese Weise kann die Trocknung durch Verwendung mehrerer Trockenzylinder auf geringem Bauraum besonders effizient durchgeführt werden, wobei der Umschlingungsgrad jedes Trockenzylinders durch die relative Stellung zu seinen Nachbarzylindern bestimmbar ist.Conveniently, the device according to the invention has a plurality of axially parallel arranged drying cylinder, of which preferably at least some in the perpendicular to their Cylinder axes lying plane are displaced. In this way, the drying can be carried out particularly efficiently by using a plurality of drying cylinders in a small space, wherein the Umschlingungsgrad each drying cylinder can be determined by the relative position to its adjacent cylinders.

Zur Optimierung des Trocknungsprozesses kann im Rahmen des Trocknungsverfahrens vorgesehen sein, dass die Heizleistung der Heizquelle während des Trocknungsprozesses mehrfach variiert wird. Insbesondere bei einer geringen Wärmekapazität der Zylinderwandung können diese Variationen sehr schell angesteuert werden, so dass auch komplexe Verfahrensprotokolle realisiert werden können.To optimize the drying process can be provided in the context of the drying process that the heating power of the heat source is varied several times during the drying process. Especially with a low heat capacity of the cylinder wall, these variations can be controlled very quickly, so that even complex process protocols can be realized.

Die erfindungsgemäße Trocknungsvorrichtung und das mit dieser durchführbare Trocknungsverfahren ermöglichen ein verbessertes Herstellungsverfahren für Bahnmaterialien, das insbesondere zu Bahnmaterialien mit geringerem Restgehalt an Lösungsmitteln oder anderen flüchtigen Medien führt, als dies bislang möglich ist.The drying device according to the invention and the drying method that can be carried out with it make possible an improved production method for web materials, which in particular leads to web materials with a lower residual content of solvents or other volatile media than hitherto possible.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden, speziellen Beschreibung und den Zeichnungen, in denenFurther features of the invention will become apparent from the following specific description and the drawings, in which

1: eine schematische Querschnittsansicht eines erfindungsgemäßen Trockenzylinders zeigt; 1 : shows a schematic cross-sectional view of a drying cylinder according to the invention;

2: eine schematische Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Trockenzylinders mit geschnittenem Mantel zeigt; 2 : shows a schematic side view of a drying cylinder according to the invention with a cut jacket;

3: eine Anordnung von sechs erfindungsgemäßen Trockenzylindern zeigt. 3 : shows an arrangement of six drying cylinders according to the invention.

1 zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines erfindungsgemäßen Trockenzylinders 10. Der Trockenzylinder 10 umfasst eine Trommel 11, die gemäß dem Richtungspfeil 12 um einen Stator 13 rotierbar ist. Der Antrieb kann als motorischer, vorzugsweise elektromotorischer Direktantrieb oder als indirekter Antrieb, beispielsweise über einen Zahnriemen, einen Keilriemen eine Kette etc., ausgeführt sein. Der Antrieb ist in 1 nicht dargestellt. 1 shows a schematic cross-sectional view of a drying cylinder according to the invention 10 , The drying cylinder 10 includes a drum 11 that according to the directional arrow 12 around a stator 13 is rotatable. The drive can be designed as a motor-driven, preferably electromotive, direct drive or as an indirect drive, for example via a toothed belt, a V-belt, a chain, etc. The drive is in 1 not shown.

Über den Umfang des vorzugsweise hohlzylindrischen Stators ist eine Mehrzahl von Infrarot-(IR-)Strahlerpaaren 14a–14h äquidistant angeordnet. Bei Betrieb rotiert der Trommelmantel 11 gemäß dem Rotationspfeil 12, wodurch ein zu trocknendes Bahnmaterial 15, welches in 1 nur ausschnittsweise gezeigt ist und den Trommelmantel 11 bereichsweise umschlingt, entsprechend transportiert wird. Die IR-Strahler heizen dabei den Trommelmantel 11 durch Strahlungswärme von seiner Innenseite her auf. Je nach Auslegung der Strahler, der Leistungszuführung und des Abstandes zum Trommelmantel können sehr hohe Oberflächentemperaturen des Trommelmantels 11 erreicht werden, beispielsweise bis zu 600°C. Ist die Innenseite des Trommelmantels 11 geeignet ausgebildet, beispielsweise geschwärzt oder brüniert, wird der überwiegende Teil der Wärmestrahlung absorbiert, so dass eine schnelle und effiziente Aufheizung möglich ist. Aufgrund der relativ geringen Gesamtwärmekapazität des Systems etwa im Vergleich zu flüssigkeitsbeheizten Vorrichtungen, ist es möglich, mit der Vorrichtung gemäß 1 auch komplexe Temperaturprofile mit vergleichsweise kurzen charakteristischen Zeiten zu realisieren.Over the circumference of the preferably hollow cylindrical stator is a plurality of infrared (IR) emitter pairs 14a - 14h arranged equidistantly. During operation, the drum shell rotates 11 according to the rotation arrow 12 , resulting in a sheet material to be dried 15 which is in 1 only partially shown and the drum shell 11 partially wrapped around, is transported accordingly. The IR emitters heat the drum shell 11 due to radiant heat from its inside. Depending on the design of the spotlight, the power supply and the distance to the drum shell can very high surface temperatures of the drum shell 11 be achieved, for example, up to 600 ° C. Is the inside of the drum shell 11 suitably formed, for example, blackened or burnished, the vast majority of the heat radiation is absorbed, so that a quick and efficient heating is possible. Due to the relatively low overall heat capacity of the system, as compared to liquid-heated devices, it is possible with the device according to 1 to realize even complex temperature profiles with comparatively short characteristic times.

Der Trommelmantel 11 ist vorzugsweise aus einem porösen Material ausgebildet oder zumindest auf seiner Außenseite mit einem porösen Material beschichtet. Dies hat den Vorteil, dass aufgrund der Aufheizung aus dem Bahnmaterial 15 beim Trockenvorgang austretendes Lösungsmittel von der schwammartigen, porösen Struktur des Trommelmantels 11 aufgenommen werden kann. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist daher auch geeignet, flüssigkeitsdichte Bahnmaterialien 15 zu trocknen, ohne dass zum Trommelmantel hin austretendes Lösungsmittel Blasen oder andere Unebenheiten ausbilden würde, die zu einer ungleichmäßigen Struktur des Bahnmaterials führen würden. Insbesondere eine freitragende Struktur aus Metallschaum oder offenporiger Keramik kommt als geeignetes Material für den Trommelmantel 11 in Frage.The drum shell 11 is preferably formed of a porous material or at least coated on its outside with a porous material. This has the advantage that due to the heating of the web material 15 Drying agent escaping from the spongy, porous structure of the drum shell 11 can be included. The device according to the invention is therefore also suitable for liquid-tight web materials 15 drying, without the solvent escaping to the drum shell would form bubbles or other unevenness, which would lead to an uneven structure of the web material. In particular, a self-supporting structure made of metal foam or open-cell ceramic comes as a suitable material for the drum shell 11 in question.

Bei der in 1 dargestellten Ausführungsform ist zusätzlich eine Abzugshaube 16 vorgesehen, die in einem Bereich des Trockenzylinders 10 angeordnet ist, der nicht von dem Bahnmaterial 15 umschlungen ist. Durch die Trockenhaube 16, die außerhalb und in naher Nachbarschaft zu dem Trommelmantel 11 einen Unterdruck erzeugt, kann Lösungsmittel, welches sich in der porösen Schicht des Trommelmantels 11 abgelagert hat, abgesaugt und entfernt werden. Die Aufnahmekapazität der porösen Struktur des Trommelmantels 11 bleibt somit auch während eines längeren Trocknungsprozesses erhalten.At the in 1 embodiment shown is additionally an extractor hood 16 provided in an area of the drying cylinder 10 is arranged, which is not from the web material 15 is entwined. Through the drying hood 16 that are outside and in close proximity to the drum mantle 11 generates a negative pressure, solvent can be found in the porous layer of the drum shell 11 has been deposited, sucked off and removed. The absorption capacity of the porous structure of the drum shell 11 thus remains even during a longer drying process.

Bei der dargestellten Ausführungsform können zwei Gruppen von Strahlerpaaren unterschieden werden. Bei einer ersten Gruppe 14a–e handelt es sich um diejenigen Strahlerpaare, die unmittelbar zur Heizung desjenigen Trommelmantelbereichs, der von dem Bahnmaterial umschlungen sein kann, benötigt werden. Die zweite Gruppe umfasst die Strahlerpaare 14f–h, die zur unmittelbaren Trocknung des Bahnmaterials 15 nicht beitragen, da sie einen Trommelmantelbereich aufheizen, der nicht von dem Bahnmaterial 15 umschlungen wird. Auf solche Strahler könnte grundsätzlich verzichtet werden. Es hat sich jedoch, insbesondere bei der gezeigten Ausführungsform mit Abzugshaube 16, als besonders günstig erwiesen, auch im Bereich der Abzugshaube 16 den Trommelmantel 11 aufzuheizen, damit ein möglichst großer Teil des in der porösen Struktur des Trommelmantels aufgenommenen Lösungsmittels verdampft wird und somit leichter über die Abzugshaube 16 abführbar ist.In the illustrated embodiment, two groups of radiator pairs can be distinguished. For a first group 14a -E are those radiator pairs that are needed directly to heat the drum shell area that may be wrapped by the sheet material. The second group includes the emitter pairs 14f -H, for immediate drying of the web material 15 not contribute, since they heat a drum shell area, which is not from the web material 15 is entwined. In principle, such radiators could be dispensed with. It has, however, especially in the illustrated embodiment with extractor hood 16 , proved to be particularly favorable, even in the range of the hood 16 the drum jacket 11 to heat, so that as much of the absorbed in the porous structure of the drum shell solvent is evaporated and thus easier on the hood 16 is deductible.

2 zeigt schematisch den Trockenzylinder 10 von 1 in einer Seitenansicht, wobei der Trommelmantel 11 im Mittelbereich aufgebrochen ist. In diesem Bereich sind der Stator 13 und die Strahlerpaare 14d–f erkennbar. Der Stator 13 und die Strahlerpaare 14d–f erstrecken sich im Wesentlichen über die gesamte Länge des Trockenzylinders. 2 schematically shows the drying cylinder 10 from 1 in a side view, wherein the drum shell 11 broken up in the middle area. In this area are the stator 13 and the emitter pairs 14d -F recognizable. The stator 13 and the emitter pairs 14d -F extend substantially over the entire length of the drying cylinder.

An seinem einen Ende ist der Trommelmantel 11 in einer Gehäusewand 17 drehbar gelagert und mit einem Zahnrad 18 verbunden, in welches ein Triebrad 19 eines nicht dargestellten Elektromotors eingreift.At its one end is the drum shell 11 in a housing wall 17 rotatably mounted and with a gear 18 connected, in which a drive wheel 19 engages an electric motor, not shown.

3 zeigt eine beispielhafte Anordnung von sechs in Reihe geschalteten Trockenzylindern 10a–f, über die das zu trocknende Bahnmaterial 15 geführt wird. Jeder Trockenzylinder 10 ist mit einer Abzugshaube 16a–f ausgestattet. Bezüglich der Funktion der einzelnen Trockenzylinder 10a–f wird auf die obigen Erläuterungen zu 1 und 2 verwiesen. Um den Umschlingungsbereich, d. h. denjenigen Bereich eines jeden Trockenzylinders, in dem das Bahnmaterial 15 am Trommelmantel anliegt, variieren zu können, sind bei der Ausführungsform gemäß 3 die Trockenzylinder 10a–f vertikal, d. h. senkrecht zur Hauptführungsrichtung des Bahnmaterials 15 und parallel zu ihrer Anordnungsebene gegeneinander verschiebbar, wie durch die Doppelpfeile 20a–f angedeutet. Der gleiche Effekt könnte selbstverständlich erreicht werden, wenn nur jeder zweite Trockenzylinder, d. h. die Trockenzylinder 10a–c oder die Trockenzylinder 10d–f, verschiebbar wären. 3 shows an exemplary arrangement of six series-connected drying cylinders 10a -F, over which the web material to be dried 15 to be led. Every drying cylinder 10 is with a fume hood 16a -F equipped. Regarding the function of the individual drying cylinders 10a -F will refer to the above explanations 1 and 2 directed. Around the wrapping area, ie the area of each drying cylinder in which the web material 15 applied to the drum shell to be able to vary, are in the embodiment according to 3 the drying cylinders 10a -F vertically, ie perpendicular to the main direction of the web material 15 and slidable against each other parallel to their arrangement plane, as by the double arrows 20a -F indicated. Of course, the same effect could be achieved if only every other drying cylinder, ie the drying cylinders 10a -C or the drying cylinders 10d -F, would be displaceable.

Natürlich stellt die geschilderte Ausführungsform des Trockungsverfahrens lediglich ein spezielles Ausführungsbeispiel dar. Je nach Einsatzziel kann der Fachmann selbstverständlich die genannten Parameter variieren. Auch die dargestellten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Trocknungsvorrichtung sind lediglich als illustrative Beispiele zu verstehen. Insbesondere Zahl und Anordnung der Trockenzylinder, Zahl und Anordnung der Strahler, Spektralbereich der Strahler, die Lösungsmittelabführung und die Materialwahl unterliegen selbstverständlich der fachmännischen Gestaltung im konkreten Einzelfall und in Anschauung der geplanten Anwendung.Of course, the described embodiment of the drying process is only a special embodiment. Depending on the intended use, the expert can of course vary the mentioned parameters. The illustrated embodiments of the drying device according to the invention are to be understood as illustrative examples. In particular, the number and arrangement of the drying cylinder, number and arrangement of the radiator, spectral range of the radiator, the solvent removal and the choice of materials are of course the expert's design in a specific case and in view of the planned application.

Claims (10)

Vorrichtung zum Entfernen flüchtiger Medien von Bahnmaterialien (15) mit wenigstens einem drehbaren, Hohlzylinder (10), über dessen Zylindermantel (11) das Bahnmaterial (15) den Hohlzylinder (10) teilweise umschlingend führbar ist, wobei ein poröses Material, welches die Wandung des Hohlzylinders (10) wenigstens in ihrem äußeren Bereich aufweist, mittels einer eine Mehrzahl elektromagnetischer Strahler (14a–h) umfassenden Heizquelle aufheizbar ist, und die Heizquelle auf einem im Inneren des Hohlzylinders gelegenen Stator (13) angeordnet ist, der sich über den überwiegenden Teil der Länge des Hohlzylinders (10) und koaxial zu diesem erstreckt, wobei die achsparallel erstreckten elektromagnetischen Strahler (14a–h) um seinen Umfang verteilt sind und ihre auf die Innenseite des Zylindermantels (11) gerichtete Strahlung von diesem wenigstens teilweise absorbierbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das poröse Material als eine schwammartige Struktur mit Poren einer Porengröße zwischen 1 und 400 μm ausgebildet ist und den Zylindermantel (11) selbsttragend ausbildet oder als Beschichtung auf dem Zylindermantel aufgebracht ist.Apparatus for removing volatile media from web materials ( 15 ) with at least one rotatable, hollow cylinder ( 10 ), over whose cylinder jacket ( 11 ) the web material ( 15 ) the hollow cylinder ( 10 ) is partly umschlingend feasible, wherein a porous material which the wall of the hollow cylinder ( 10 ) at least in its outer region, by means of a plurality of electromagnetic radiators ( 14a -H) heatable, and the heat source on a located inside the hollow cylinder stator ( 13 ), which extends over the major part of the length of the hollow cylinder ( 10 ) and extending coaxially thereto, wherein the axially parallel extending electromagnetic radiation ( 14a -H) are distributed around its circumference and their on the inside of the cylinder jacket ( 11 ) is at least partially absorbable radiation of this, characterized in that the porous material is formed as a spongy structure with pores having a pore size between 1 and 400 microns and the cylinder jacket ( 11 ) self-supporting forms or is applied as a coating on the cylinder jacket. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der das poröse Material als Beschichtung tragende Zylindermantel geschlossen oder perforiert ist.Apparatus according to claim 1, characterized in that the porous material carrying the coating as a cylinder jacket is closed or perforated. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahler (14a–h) jeweils paarweise angeordnet sind.Device according to claim 1, characterized in that the radiators ( 14a -H) are arranged in pairs. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlung im Wesentlichen im infraroten Spektralbereich liegt.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the radiation is substantially in the infrared spectral range. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass das poröse Material ein Metallschaum oder eine offenporige Keramik ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the porous material is a metal foam or an open-cell ceramic. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtdicke des porösen Materials im Bereich zwischen 2 mm und 10 mm liegt.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the layer thickness of the porous material is in the range between 2 mm and 10 mm. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Absaugvorrichtung (16) zur Erzeugung eines Unterdrucks außerhalb des Hohlzylinders (10) in einem bei Betrieb der Vorrichtung nicht von dem Bahnmaterial (15) umschlungenen Winkelbereich des Hohlzylinders (10) vorgesehen ist, sodass in dem porösen Material aufgenommenes flüchtiges Medium zum Zylinderäußeren hin abführbar ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that a suction device ( 16 ) for generating a negative pressure outside the hollow cylinder ( 10 ) in an operation of the device not from the web material ( 15 ) wrapped angle range of the hollow cylinder ( 10 ) is provided so that in the porous Material recorded volatile medium to the outside of the cylinder is dissipated. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Absaugvorrichtung zur Erzeugung eines Unterdrucks im Inneren des Zylindermantels vorgesehen ist, sodass in dem porösen Material aufgenommenes flüchtiges Medium zum Zylinderinneren hin abführbar ist.Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that a suction device is provided for generating a negative pressure in the interior of the cylinder jacket, so that in the porous material recorded volatile medium to the cylinder interior can be discharged. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl achsparallel angeordneter Hohlzylinder (10a–f) vorgesehen ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that a plurality of axially parallel arranged hollow cylinder ( 10a -F) is provided. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einige der Mehrzahl achsparalleler Hohlzylinder (10a–f) in der senkrecht zu ihren Zylinderachsen liegenden Ebene verschiebbar sind.Apparatus according to claim 9, characterized in that at least some of the plurality of axially parallel hollow cylinder ( 10a -F) are displaceable in the plane perpendicular to their cylinder axes plane.
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