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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Walzenlagerungsvorrichtung für eine Walze eines Auswaschbades zur Polymerfolienherstellung, ein Auswaschbad für die Herstellung von Polymerfolie, insbesondere von Membranfolie, wie Batterie-Separator-Folie und ein System zum Auswaschen von Öl aus einer Polymerfolie.
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Hintergrund
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Bei der Herstellung von poröser bzw. porenhaltiger Folie, wie beispielsweise Membranfolie, insbesondere Batterie-Separator-Folie (BSF-Folie) wird ein Kunststoff, beispielsweise Polyethylen (PE), mit einem Öl, beispielsweise Weißöl, vermischt und zu einer Folie extrudiert.
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Diese Folie wird üblicherweise in weiteren Arbeitsschritten verstreckt. Diese Verstreckung erfolgt in der Regel in Längsrichtung und in Breitenrichtung. Um eine offene Porenstruktur zu erhalten, was für eine BSF-Folie essentiell ist, wird das Öl nach dem Verstrecken, in einem Auswaschbad mit Hilfe von Lösungsmittel aus der Folie ausgewaschen.
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Das Lösungsmittel kann nach dem Auswaschbad mit Hilfe von Heizwalze(n) in einer Folientrocknungseinheit verdampft werden. Ebenso ist es bekannt, Folien mit Belüftungsdüsen, beispielsweise in einem Schwebetrockner oder Ofen zu trocknen. Die unterschiedlichen Trocknungsverfahren können auch miteinander kombiniert werden. So ist es möglich, die lösungsmittelhaltige Folie über Heizwalze(n) zu führen und anschließend oder zuvor durch einen Schwebetrockner und/oder Ofen zu leiten.
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Somit erhält man eine poröse bzw. porenhaltige Folie. Diese Folie kann in einem Stromspeicher, beispielsweise einem Lithium-Ionen- Akku, die Anode von der Katode trennen und das Wandern von Ionen zulassen.
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Herkömmliche Auswaschbäder umfassen ein Edelstahlbecken mit integrierten Walzen. Diese Walzen dienen zum Umlenken der Folie in den Bädern und/oder zum Fördern der Folie. Als Lösungsmittel befindet sich in den Auswaschbecken meist Dichlormethan (DCM) oder Hexan. Je nach Anlage kann die Anzahl der Auswaschbecken variieren. Dies ist abhängig von der notwendigen Verweilzeit der Folie in den Becken zum Auswaschen des Öls.
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Die verwendeten Lösungsmittel, wie DCM, sind in der Regel gesundheitsgefährdend und sehr aggressiv gegenüber Werkstoffen. Insbesondere können die Lösungsmittel, wie beispielsweise Hexan, dazu neigen leicht entzündliche Dampf-Luft-Gemische zu bilden, sodass eine erhöhte Explosionsgefahr besteht. Um die Explosionsgefahr und die Umweltbelastung möglichst gering zu halten, müssen Maßnahmen getroffen werden, dass so wenig wie möglich Lösungsmittel und/oder dessen Dämpfe aus den Auswaschbecken entweichen kann. Die Anzahl der Öffnungen in den Auswaschbecken wird daher möglichst geringgehalten und entweichende Dämpfe werden unter großem Aufwand abgesaugt.
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Das Problem bei bisherigen Auswaschbädern besteht darin, dass die Lagerung der angetriebenen bzw. nicht angetriebenen Walzen durch das Lösungsmittel angegriffen wird, sofern die Lagerung im Auswaschbecken verbaut ist. Da das Lösungsmittel selbst keine Schmierwirkung besitzt und die Lagerwerkstoffe angreift, fallen die Lager nach einer Weile mit Lagerschaden aus, sodass die Lager häufig gewechselt werden müssen. Ein Lagertausch ist sehr aufwendig, da die Auswaschbäder abgelassen und die Walzen ausgebaut werden müssen.
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Es ist bekannt, Keramiklager zu verwenden, die gegenüber den Lösungsmitteln beständiger sind. Jedoch sind Keramiklager stoßanfällig und neigen zum Brechen. Auch hier sind die Standzeiten der Lager daher nur kurz.
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Um die Lager vor dem Lösungsmittel zu schützen ist es auch bekannt, die Lagerung außerhalb der Auswaschbecken der Auswaschbäder anzuordnen. Die notwendigen Durchbrüche im dem Auswaschbecken müssen in diesem Fall aufwändig abgedichtet werden, um das Austreten von Lösungsmittel zu verhindern.
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Die vorliegende Erfindung stellt sich daher die Aufgabe die vorbekannten Lagerungen und Auswaschbäder zu verbessern, sodass die Standzeit der Lager erhöht und der Austritt von Lösungsmittel verringert werden kann.
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Beschreibung der Erfindung
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Die Aufgabe wird gelöst durch eine Walzenlagerungsvorrichtung, durch ein Auswaschbad, durch ein System zum Auswaschen von Öl aus einer Polymerfolie sowie durch ein Verfahren zum Lagern einer Walze in einem Auswaschbad für die Herstellung von Polymerfolie, wie dies in den unabhängigen Ansprüchen beansprucht ist. Weitere Aspekte der Erfindung sind in den Unteransprüchen genannt.
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Insbesondere wird die Aufgabe durch eine Walzenlagerungsvorrichtung für eine Walze eines Auswaschbades zur Polymerfolienherstellung gelöst. Diese Walzenlagerungsvorrichtung umfasst ein Lagergehäuse, wobei das Lagergehäuse zumindest ein erstes Gehäuseteil und ein zweites Gehäuseteil umfasst.
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Beispielsweise kann das erste Gehäuseteil einen Lagersitz zur Aufnahme eines Lagers (Gleitlager, Wälzlager, ...) umfassen. Der zweite Gehäuseteil kann beispielsweise ein Lagerdeckel sein, der das Lager in axialer Richtung (z) sichert. Zudem kann das Lagergehäuse auch mehrteilig aufgebaut sein und neben dem ersten und zweiten Gehäuseteil noch weitere Gehäuseteile umfassen.
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Das erste Gehäuseteil und das zweite Gehäuseteil bilden eine Schmiermittelkapsel. Sofern das Lagergehäuse mehrteilig aufgebaut ist, können auch weitere Gehäuseteile die Schmiermittelkapsel mitbilden.
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Die Walzenlagerungsvorrichtung umfasst zudem ein Lager, welches in dem Lagergehäuse innerhalb der Schmiermittelkapsel gehalten wird. Insbesondere wird das Lager so in der Schmiermittelkapsel gehalten, dass das Lager durch Schmiermittel, welches in der Schmiermittelkapsel vorhanden ist geschmiert wird.
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Das Lager ist dazu eingerichtet eine Walze, insbesondere eine Folienumlenkwalze zu lagern, wobei die Walze eine angetriebene oder eine nicht-angetriebene Walze sein kann. Zur vollständigen Lagerung einer Walze werden typischerweise zwei Walzenlagerungsvorrichtungen genutzt. Das Lager kann ein Gleitlager, ein Wälzlager, oder dergleichen sein. Zudem kann das Lager zur Aufnahme von radialen und/oder axialen Kräften ausgebildet sein. Es ist ebenso möglich, dass das Lagergehäuse mehrere Lager aufnimmt, wie ein Axiallager und ein Radiallager.
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Durch die Anordnung des Lagers in der Schmiermittelkapsel kann die Schmierung des Lagers sichergestellt werden. Eine Schmiermittelzuführleitung steht mit der Schmiermittelkapsel in Verbindung, um Schmiermittel mit Überdruck an die Schmiermittelkapsel bereitzustellen. Die Schmiermittelzuführleitung kann beispielsweise eine Bohrung durch zumindest eines der Gehäuseteile umfassen.
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Das Anordnen des/der Lager in der Schmiermittelkapsel erlaubt es die Walzenlagerungsvorrichtung und insbesondere die Lager innerhalb eines Auswaschbeckens, welches mit Lösungsmittel gefüllt ist bereitzustellen. Somit sind für das Lagern der Walze(n) keine Durchbrüche in den Auswaschbecken der Auswaschbäder notwendig. Das unerwünschte Entweichen von Lösungsmittel kann so effektiv vermieden werden.
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Über die Schmiermittelzuführleitung wird die Schmiermittelkapsel mit Überdruck mit Schmiermittel versorgt. Insbesondere kann das Schmiermittel Weißöl umfassen, oder aus Weißöl bestehen. Die unter Überdruck stehende Schmiermittelkapsel verhindert, dass Lösungsmittel (wie DCM, oder Hexan) in das Innere des Lagergehäuses, insbesondere in die Schmiermittelkapsel eintritt und dort beispielsweise Schmiermittel auswäscht. Mithin kann verhindert werden, dass die Lager durch das Lösungsmittel angegriffen werden. Somit wird die Standzeit der Lager erhöht.
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Sollte Schmiermittel, wie Weißöl, durch den Überdruck aus dem Lagergehäuse austreten und sich mit dem Lösungsmittel vermischen, ist dies unkritisch. Denn aus der Folie wird Öl, wie beispielsweise Weißöl, das auch als Schmiermittel genutzt werden kann, ausgewaschen. In dem Lösungsmittel ist mithin ohnehin Schmiermittel bzw. Öl vorhanden. Der Eintrag von Schmiermittel in das Lösungsmittel ist daher unproblematisch.
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Weißöle, wie sie in der Folienherstellung verwendet werden, umfassen oder bestehen in der Regel aus Paraffinölen. Paraffinöle bestehen aus gesättigten Kohlenwasserstoffen und sind beispielsweise Destillate aus Erdöl (Mineralöl). Als besonders vorteilhaft hat sich herausgestellt, dass als Schmiermittel ein Öl verwendet wird, welches dem Öltyp der Polymerfolie entspricht. Wird die Polymerfolie beispielsweise unter Verwendung von Weißöl hergestellt, so kann die Schmierung der Lager ebenfalls mit Weißöl erfolgen.
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Die Walzenlagerungsvorrichtung kann weiterhin eine Schmiermittelzuführeinrichtung umfassen, welche mit der Schmiermittelzuführleitung in Verbindung steht, und welche dazu eingerichtet ist Schmiermittel mit einem definierten Überdruck an die Schmiermittelkapsel bereitzustellen. Der definierte Überdruck kann in Abhängigkeit des Lösungsmittels gewählt werden. Insbesondere wird der definierte Überdruck in Abhängigkeit der Dichte des verwendeten Lösungsmittels, der Einbauhöhe der Walzenlagerung im Auswaschbecken und/oder der Viskosität des verwendeten Schmiermittels gewählt.
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Die Walzenlagerungsvorrichtung (insbesondere die Schmiermittelzuführeinrichtung) kann dazu eingerichtet sein, das Schmiermittel an die Schmiermittelkapsel mit einem Überdruck von 0,2 bis 1,0 bar bereitzustellen. Es hat sich gezeigt, dass ein Überdruck (verglichen zum Umgebungsdruck der Walzenlagerungsvorrichtung im Auswaschbecken) von zumindest 0,2 bar, bevorzugt zumindest 0,5 bar, besonders bevorzugt von zumindest 0,7 bar und insbesondere bevorzugt von zumindest 1,0 bar effektiv das Eindringen von Lösungsmittel verhindert. Insbesondere kann der definierte Überdruck in einem Bereich von 0,2 bis 1 bar liegen.
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Das Einstellen des definierten Überdruckes kann beispielsweise mittels einer Pumpe der Schmiermittelzuführeinrichtung erfolgen. Diese Pumpe kann beispielsweise einen gesteuerten bzw. geregelten Servomotor umfassen. Durch das Ansteuern/Regeln des Servomotors kann der gewünschte Überdruck eingestellt werden. Hierzu können unterschiedliche Sensoren, wie Drucksensoren, Füllstandsensoren sowie Ventile genutzt werden. Dies ermöglicht neben der Einstellung des Überdrucks auch das automatisiere Nachfüllen von Lösungsmittel. Alternativ kann der definierte Überdruck über einen Membranspeicher der Schmiermittelzuführeinrichtung eingestellt werden.
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Die Schmiermittelzuführeinrichtung ist typischerweise außerhalb eines Auswaschbeckens angeordnet und führt das Schmiermittel von einer Schmiermittelquelle zu der Schmiermittelzuführleitung und sodann zur Schmiermittelkapsel. Die Schmiermittelzuführeinrichtung kann dazu eingerichtet sein, mehrere Walzenlagerungsvorrichtungen mit Schmiermittel zu versorgen. Beispielsweise können die Walzenlagerungsvorrichtungen die einer Walze zugeordnet sind der gleichen Schmiermittelzuführeinrichtung zugeordnet sein, bzw. deren Schmiermittelzuführleitungen mit dieser Schmiermittelzuführeinrichtung in Verbindung stehen. Ebenso kann eine Schmiermittelzuführeinrichtung Walzenlagerungsvorrichtungen mehrerer Walzen mit Schmiermittel versorgen. Diese Walzen können in einem Auswaschbecken oder unterschiedlichen Auswaschbecken angeordnet sein.
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Die Schmiermittelzuführeinrichtung kann ferner dazu eingerichtet sein den definierten Überdruck zu regeln. Dies erlaubt den Überdruck in der Schmiermittelkapsel trotz einer auftretenden Leckage aufrechtzuerhalten. Ein defektes Dichtungselement des Lagergehäuses führt somit nicht unmittelbar zum Ausfall der Lagerung. Mithin kann die Standzeit weiter erhöht werden.
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Die Regelung des Überdrucks kann so gestaltet sein, dass der Überdruck in jeder Walzenlagerungsvorrichtung separat geregelt wird. Alternativ ist es auch möglich, dass der Überdruck mehrerer Walzenlagerungsvorrichtungen gemeinsam geregelt wird. Dazu können die jeweiligen Zuführleitungen über einen Verteiler fluidisch mit der Schmiermittelzuführeinrichtung verbunden sein. Sodann kann der Überdruck im Verteiler geregelt werden. Ebenso ist es möglich, ein Schmiermittelausgabedruck der Schmiermittelzuführeinrichtung auf einen definierten Soll-Druck zu steuern oder zu regeln.
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Die Walzenlagerungsvorrichtung kann weiterhin ein Dichtungselement umfassen, welches das Lagergehäuse und insbesondere die Schmiermittelkapsel gegen eine gelagerte Walze dichtet. Das Dichtungselement kann beispielweise ein Wellendichtring sein. Das Dichtungselement reduziert oder verhindert so den Austritt von Schmiermittel aus der unter Überdruck stehenden Schmiermittelkapsel. Zudem wird durch das Dichtungselement auch das Eindringen von Lösungsmittel in die Schmiermittelkapsel verhindert.
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Die Walzenlagerungsvorrichtung kann auch mehrere Dichtungselemente umfassen. Dies ist insbesondere bei der Lagerung von angetriebenen und/oder sensorüberwachten Walzen vorteilhaft, deren Walzenzapfen durch das Lagergehäuse dringt. Beispielsweise angetriebene Walzen umfassen typischerweise einen Walzenzapfen, der sowohl der Lagerung der Walze als auch dem Antrieb der Walze dient. Solche Walzenzapfen durchdringen typischerweise das Lagergehäuse. Ein solcher Walzenzapfen hat somit ein, der eigentlichen Walze zugewandtes Ende (Walzenseitenende) und ein Ende (Antriebsseitenende), an dem ein Antriebselement (Kupplung, Motor, ...) angreift. Sensorüberwachte Walzen weisen beispielsweise am Walzenzapfen einen Sensor auf, der an einem Sensorende, welches dem Walzenseitenende gegenüberliegt, angeordnet sein kann. So kann unmittelbar am Walzenzapfen ein Sensor, wie beispielsweise ein Drehwinkelgeber angebracht werden.
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Zwischen diesen Enden (Walzenseitenende und Antriebsende bzw. Walzenseitenende und Sensorende) liegt die Lagerfläche des Walzenzapfens. In diesem Fall kann ein erstes Dichtungselement dem Walzenseitenende zugeordnet sein und das Lagergehäuse (insbesondere die Schmiermittelkapsel) auf dieser Seite dichten. Ein zweites Dichtungselement kann auf der gegenüberliegenden Seite angeordnet sein und das Lagergehäuse (insbesondere die Schmiermittelkapsel) auf dieser Seite dichten.
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Diese Anordnung ermöglicht, dass die Walzenlagerungsvorrichtung als Durchführung aus einem Auswaschbecken genutzt wird, die verhindert, dass Lösungsmittel austritt. Da das Lösungsmittel nicht in die Schmiermittelkapsel eindringt, kann es auch nicht durch die Walzenlagerungsvorrichtung aus dem Auswaschbecken austreten. Wird die Walzenlagerungsvorrichtung als Durchführung aus einem Auswaschbecken genutzt, können die ersten und zweiten Dichtelemente so gestaltet werden, dass Schmiermittel allenfalls auf der Walzenseite, d.h. im Auswaschbecken austritt. Dies kann beispielsweise durch die geeignete Wahl des Anpressdrucks der Dichtungselemente an die Walze (bzw. an den entsprechenden Walzenzapfen) erreicht werden.
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Soll die Walzenlagerungsvorrichtung für angetriebenen und/oder sensorüberwachten Walzen innerhalb eines Auswaschbeckens eingesetzt werden, so ist dies auch möglich. Denn am Antriebsseitenende kann beispielsweise eine Kupplung, wie eine Magnetkupplung angeordnet werden, die das Antreiben der Walze von außerhalb eines Auswaschbeckens ermöglicht. Hierzu wird ein Antrieb bereitgestellt, der eine komplementäre Magnetkupplung umfasst. Mittels der Magnetkupplung kann die durch die Walzenlagerungsvorrichtung gelagerte Walze dann von außerhalb des Auswaschbeckens angetrieben werden.
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Die Walzenlagerungsvorrichtung kann zudem eine Justiereinrichtung, wie beispielsweise eine oder mehrere Justierschrauben umfassen. Diese Justiereinrichtung kann es ermöglichen eine Achslage einer gelagerten Walze in zumindest einer Richtung einzustellen. Insbesondere kann die radiale (x, y) und/oder axiale (z) Ausrichtung der gelagerten Walze bzw. des Lagers eingestellt werden. Dies ermöglicht es zum Beispiel Magnetkupplungen ideal auszurichten und/oder den Rundlauf der gelagerten Walzen zu optimieren.
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Die Walzenlagerungsvorrichtung kann weiterhin einen Montageadapter umfassen. Dieser Montageadapter trägt das Lagergehäuse und eine Antriebsaufnahme in der Art, dass eine Antriebsachse eines Antriebs und eine Rotationsachse des Lagers im Wesentlichen koaxial ausgerichtet sind. Dies vereinfacht die Installation des Antriebs, beispielsweise eines Elektromotors, eines Servomotors, eines Hydraulikmotors oder eines Pneumatikmotors.
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Der Montageadapter kann weiterhin einen Montageflansch umfassen, welcher dazu dient, den Montageadapter an einem Auswaschbecken zu fixieren. Der Montageflansch kann zum Ein- oder Anschrauben und/oder zum Anschweißen ausgebildet sein. Beispielsweise kann ein Auswaschbecken eine Öffnung zur Einführung einer Walze aufweisen. In diese Öffnung wird der Montageadapter mit dem Montageflansch eingesetzt und fixiert. Das Anschweißen des Montageflansches führt zu einer dauerhaft dichten Verbindung. Das Ein- oder Anschrauben hat den Vorteil, dass der Montageadapter abmontiert werden und so die Walze einfach getauscht werden kann.
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Insbesondere kann der Montageflansch zwischen dem Lagergehäuse und der Antriebsaufnahme angeordnet sein und das Lagergehäuse und die Antriebsaufnahme in der Art trennen, dass wenn der Montageadapter an einem Auswaschbecken fixiert ist, das Lagergehäuse in dem Auswaschbecken und die Antriebsaufnahme außerhalb des Auswaschbeckens angeordnet ist. Ein entsprechender Antrieb wäre sodann ebenfalls außerhalb des Auswaschbeckens angeordnet. Über eine Magnetkupplung kann die Walze dann angetrieben werden, wobei der Montageflansch zwischen einer Antriebsseite und einer Abtriebsseite der Magnetkupplung angeordnet ist. Somit ist kein Durchbruch im Auswaschbecken zum Antreiben der Walze erforderlich.
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Die Aufgabe wird weiterhin durch ein Auswaschbad für die Herstellung von Polymerfolie, insbesondere von Batterie-Separator-Folie, gelöst. Das Auswaschbad umfasst zumindest eine Walzenlagerungsvorrichtung, wie sie vorstehend beschrieben ist. Zudem umfasst das erfindungsgemäße Auswaschbad zumindest ein Auswaschbecken für die Aufnahme von Lösungsmittel, wobei die Walzenlagerungsvorrichtung jedenfalls teilweise in dem Auswaschbecken angeordnet ist. Insbesondere das Lagergehäuse kommt mit dem Lösungsmittel in Kontakt, wenn das Auswaschbecken ordnungsgemäß mit Lösungsmittel befüllt ist.
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Die Schmiermittelzuführleitung der Walzenlagerungsvorrichtung ist so angeordnet, um das Schmiermittel von einer Schmiermittelquelle außerhalb des Auswaschbeckens an die Schmiermittelkapsel der zumindest einen Walzenlagerungsvorrichtung zu leiten. Dieses Auswaschbad kann die oben aufgezeigten Vorteile erreichen.
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Das Auswaschbecken ist zur Aufnahme von Lösungsmittel eingerichtet, welches beispielsweise Dichlormethan (DCM) oder Hexan umfasst. Dichlormethan oder Hexan sind zum Auswaschen von Weißöl aus Polymerfolien bevorzugt, um poröse BSF-Folien herzustellen. Durch die Verwendung der beschriebenen Walzenlagerungsvorrichtung kann der Austritt von DCM und Hexan effektiv vermieden werden und zugleich eine langlebige Lagerung der Walzen erreicht werden.
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Das Auswaschbad kann weiterhin zumindest eine Walze umfassen, wobei die Walze durch die Walzenlagerungsvorrichtung (oder zwei Walzenlagerungsvorrichtungen) gelagert ist. Die Walze kann zum Umlenken einer Polymerfolie im Auswaschbecken eingerichtet sein. Insbesondere kann das Auswaschbad eine Vielzahl von Walzen umfassen, um eine Polymerfolie mehrfach im Auswaschbecken umzulenken. Die Verweildauer der Polymerfolie im Auswaschbecken kann so erhöht werden.
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Zumindest eine der Walzen kann eine angetriebene Walze sein. Dieser angetriebenen Walze kann ein Antrieb (z.B. ein Elektromotor, ein Servomotor, ein Hydraulikmotor, ein Pneumatikmotor, oder dergleichen) unmittelbar zugeordnet sein. Die Zuordnung kann beispielsweise mittels einer Magnetkupplung erfolgen. Diese unmittelbare Zuordnung erlaubt es, die angetriebenen Walzen jeweils individuell anzusteuern. Somit kann vermieden werden, dass die Polymerfolie gedehnt wird, oder unerwünscht verläuft.
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Der Antrieb, welcher der angetriebenen Walzen zugeordnet ist kann außerhalb des Auswaschbeckens bzw. außerhalb der Auswaschbecken angeordnet sein. Er kommt mithin nicht mit dem Lösungsmittel, welches in dem/den Auswaschbecken aufgenommen ist in Kontakt.
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Insbesondere kann das Auswaschbad eine Vielzahl von Walzen umfassen, die so in einem Auswaschbecken angeordnet sind, dass sie vollständig mit Lösungsmittel bedeckt werden.
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Dies verhindert, dass die Polymerfolie während des Durchgangs durch das Auswaschbecken aus dem Lösungsmittel herausläuft und stellt ein schnelles und effektives Auswaschen sicher. Zudem kann das Auswaschbecken somit einfach verschlossen werden, sodass auch der Austritt von Lösungsmittel bzw. Lösungsmitteldämpfen weiter reduziert werden kann.
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Die Walze(n) dienen zum Umlenken einer Polymerfolie in einem Auswaschbad. Eine solche Walze umfasst typischerweise einen Walzenkörper und zwei Walzenzapfen. Der Walzenkörper umfasst eine Lauffläche, die im Betrieb der Walze mit der Polymerfolie in Kontakt kommt, um diese Umzulenken. Zumindest einem Walzenzapfen der Walze ist eine Walzenlagerungsvorrichtung zugeordnet, um die Walze zu lagern. Insbesondere können auch beiden Walzenzapfen je eine Walzenlagerungsvorrichtung zugeordnet sein. Mit der so gestalten Walze lassen sich die oben beschriebenen Vorteile realisieren.
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Die Aufgabe wird zudem durch ein System zum Auswaschen von Öl aus einer Polymerfolie gelöst. Das erfindungsgemäße System umfasst eine Einlaufeinheit zum Zuführen einer ölhaltigen Polymerfolie, zumindest ein Auswaschbad wie oben beschrieben, zum zumindest teilweisen Auswaschen des Öls aus der Polymerfolie, und eine Auslaufeinheit zum Ausführen der ausgewaschenen Polymerfolie aus dem System. Mit dem System können die oben beschrieben Vorteile erreicht werden. Insbesondere können die Standzeit der Lager erhöht und der Austritt von Lösungsmittel reduziert werden.
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Das System kann weiterhin eine Folientrocknungseinheit umfassen, welche der Auslaufeinheit vorgeschalten ist. Hierdurch kann vermieden werden, dass lösungsmittelbehaftete Folie, und somit Lösungsmittel, das System verlässt.
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Das vorteilhafte Lagern einer Walze in einem Auswaschbad für die Herstellung von Polymerfolie erfolgt beispielsweise wie nachstehend beschrieben:
- Bereitstellen einer erfindungsgemäßen Walzenlagerungsvorrichtung.
- Lagern einer Walze in der Walzenlagerungsvorrichtung; und
- Ansteuern einer Schmiermittelzuführeinrichtung, so dass ein definierter Überdruck in der Schmiermittelkapsel aufrechterhalten wird. Durch das Verfahren kann die Standzeit der Lager deutlich verlängert werden.
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Kurzbeschreibung der Figuren
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Die beigefügten Figuren zeigen Aspekte der vorliegenden Erfindung. Insbesondere zeigt
- 1A eine schematische Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Walzenlagerungsvorrichtung;
- 1B eine schematische Schnittdarstellung einer weiteren erfindungsgemäßen Walzenlagerungsvorrichtung;
- 2 schematische Darstellung einer Walze, welche mittels der Walzenlagerungsvorrichtungen aus 1A und 1B gelagert wird;
- 3 eine schematische Darstellung einer angetriebenen Walze;
- 4 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Walzenlagerungsvorrichtung mit einem Montageadapter;
- 5 eine schematische Darstellung eines Lagergehäuses mit Justiereinrichtung;
- 6 eine schematische Darstellung eines Auswaschbades mit einer Vielzahl von Walzen;
- 7 eine schematische Darstellung eines Systems zum Auswaschen von Öl aus einer Polymerfolie, und
- 8 ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens.
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Ausführliche Beschreibung der Figuren
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Insbesondere zeigt 1A eine schematische Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Walzenlagerungsvorrichtung 10 für eine Walze 210 eines Auswaschbades (nicht gezeigt) zur Polymerfolienherstellung. Die Walzenlagerungsvorrichtung 10 umfasst ein Lagergehäuse 12, wobei das Lagergehäuse 12 in der gezeigten Ausführungsform ein erstes Gehäuseteil 12a und ein zweites Gehäuseteil 12b umfasst. Das erste Gehäuseteil 12a umfasst einen Lagersitz für ein Lager 16. Das zweite Gehäuseteil 12b ist ein aufgeschraubter Lagerdeckel und sichert das Lager 16 axial.
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Das erste Gehäuseteil 12a und das zweite Gehäuseteil 12b bilden eine Schmiermittelkapsel 14. In dieser Schmiermittelkapsel 14 wird das Lager 16 (ein Gleit-, oder Wälzlager) gehalten und geschmiert. Eine Schmiermittelzuführleitung 18, welche mit der Schmiermittelkapsel 14 in Verbindung steht, stellt Schmiermittel, beispielsweise Weißöl, mit Überdruck an die Schmiermittelkapsel 14 bereit. Die unter Überdruck (ca. 0,2 bis 1.0 bar Überdruck) stehende Schmiermittelkapsel 14 verhindert, dass Lösungsmittel in das Innere des Lagergehäuses 12, insbesondere in die Schmiermittelkapsel 14 eintritt. Mithin kann verhindert werden, dass das Lager 16 durch Lösungsmittel angegriffen wird.
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Die gezeigte Walzenlagerungsvorrichtung 10 umfasst weiterhin ein erstes Dichtungselement 13a und ein zweites Dichtungselement 13b. Die Dichtungselemente 13a, 13b dichten das Lagergehäuse 12 und insbesondere die Schmiermittelkapsel 14 gegen eine gelagerte Walze 210 bzw. deren Walzenzapfen 212.
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Wie gezeigt dringt der Walzenzapfen 212 durch das Lagergehäuse 12 und dient sowohl der Lagerung der Walze 210 als auch dem Antrieb der Walze 210. Das erste Dichtungselement 13a ist einem Walzenseitenende des Walzenzapfens zugeordnet und dichtet das Lagergehäuse 12 (insbesondere die Schmiermittelkapsel 14) auf dieser Seite. Das zweites Dichtungselement 13b ist auf der gegenüberliegenden Seite angeordnet und dichtet das Lagergehäuse 12 am Antriebsseitenende des Walzenzapfens 212.
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1B zeigt eine schematische Schnittdarstellung einer weiteren erfindungsgemäßen Walzenlagerungsvorrichtung 10'. Diese Walzenlagerungsvorrichtung 10` unterscheidet sich von der Walzenlagerungsvorrichtung 10 aus 1A im Wesentlichen durch den Aufbau des Lagergehäuses 12'. Das Lagergehäuse 12' umfasst in der gezeigten Ausführungsform ein erstes Gehäuseteil 12a', ein zweites Gehäuseteil 12b` sowie ein drittes Gehäuseteil 12c'. Das erste Gehäuseteil 12a' umfasst einen Lagersitz für ein Lager 16` (Wälz- oder Gleitlager). Das zweite Gehäuseteil 12b' ist ein aufgeschraubter Lagerdeckel und sichert das Lager 16` axial. Das dritte Gehäuseteil umfasst die Schmiermittelzuführleitung 18'.
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Hier bilden das erste Gehäuseteil 12a', das zweite Gehäuseteil 12b' und das dritte Gehäuseteil 12c` eine Schmiermittelkapsel 14'. In dieser Schmiermittelkapsel 14' wird das Lager 16` gehalten. Über die Schmiermittelzuführleitung 18', welche mit der Schmiermittelkapsel 14` in Verbindung steht kann Schmiermittel, beispielsweise Weißöl, mit Überdruck an die Schmiermittelkapsel 14' bereitgestellt werden. Die unter Überdruck stehende Schmiermittelkapsel 14' verhindert auch hier, dass Lösungsmittel (wie DCM, oder Hexan) in das Innere des Lagergehäuses 12', insbesondere in die Schmiermittelkapsel 14' eintritt. Mithin kann verhindert werden, dass das Lager 16' durch Lösungsmittel angegriffen wird.
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Die gezeigte Walzenlagerungsvorrichtung 10 umfasst weiterhin ein Dichtungselement 13', welches das Lagergehäuse 12' und insbesondere die Schmiermittelkapsel 14' gegen eine gelagerte Walze 210 bzw. deren Walzenzapfen 214 dichtet.
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2 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Walze, welche mittels der Walzenlagerungsvorrichtungen 10, 10' aus 1A und 1B gelagert wird. Die Walzenlagerungsvorrichtung 10 lagert die Walze 210, bzw. deren Walzenzapfen 212 und die Walzenlagerungsvorrichtung 10` lagert die Walze 210 am gegenüberliegenden Ende, bzw. am Walzenzapfen 214.
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3 zeigt eine schematische Darstellung einer angetriebenen Walze 210. Von der Walze 210 ist nur ein Ausschnitt dargestellt. Die Walzenlagerungsvorrichtung 10 lagert die Walze 210, bzw. deren Walzenzapfen 212. An dem Antriebsseitenende des Walzenzapfen 212 ist eine Magnetkupplung 24a angeordnet. Diese Magnetkupplung 24a ist mit einer komplementären Magnetkupplung (s. 4, Bezugszeichen 24b) gekoppelt. Die komplementäre Magnetkupplung ist mit dem Antrieb 20 verbunden.
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Wie gezeigt, ist die Walze 210 mitsamt der Walzenlagerungsvorrichtung 10 innerhalb eines Auswaschbeckens 60 eines Auswaschbades angeordnet und mit Lösungsmittel bedeckt. Der Antrieb sowie die komplementäre Magnetkupplung sind außerhalb des Auswaschbeckens 60 angeordnet und kommen so nicht mit dem Lösungsmittel in Berührung. Um die Walze 210 anzutreiben, treibt der Antrieb 20 (beispielsweise ein Elektromotor, ein Servomotor, ein Hydraulikmotor, ein Pneumatikmotor, oder dergleichen) die komplementäre Magnetkupplung an. Über die magnetische Kopplung der komplementären Magnetkupplung mit der Magnetkupplung 24a kann die Antriebsenergie auf die angetriebene Walze 210 über die Wandung des Auswaschbeckens 60 übertragen werden. Ein Durchbruch im Auswaschbecken 60 ist nicht erforderlich.
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Die Walzenlagerungsvorrichtung 10 umfasst zudem eine Justiereinrichtung 30, welche es ermöglicht eine Achslage der gelagerten Walze 210 in zumindest einer Richtung einzustellen. Beispielsweise kann die Achslage in zumindest einer radialen Richtung x, y und/oder in axialer Richtung z eingestellt werden.
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4 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Walzenlagerungsvorrichtung 10 mit einem Montageadapter 40. Der Montageadapter 40 trägt das Lagergehäuse 12 und eine Antriebsaufnahme 42, in der Art, dass eine Antriebsachse 52 und eine Rotationsachse 56 des Lagers 16 im Wesentlichen koaxial zueinander ausgerichtet sind.
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Der Montageadapter 40 weist weiterhin einen Montageflansch 46 auf. Dieser dient dazu, den Montageadapter 40 an einem Auswaschbecken 60 zu fixieren. Der Montageflansch 46 ist hier zwischen dem Lagergehäuse 12 und der Antriebsaufnahme 42 angeordnet und trennt das Lagergehäuse 12 und die Antriebsaufnahme 42, sodass das Lagergehäuse 12 in dem Auswaschbecken 60 und die Antriebsaufnahme 42 außerhalb des Auswaschbeckens 60 angeordnet sind. Der hier dargestellte Montageflansch 46 ist an eine Wandung des Auswaschbeckens 60 angeschweißt. Das Anschweißen des Montageflansches 46 führt zu einer dauerhaft dichten Verbindung.
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An dem Walzenzapfen 212 der Walze 210 ist eine Magnetkupplung 24a angeordnet. Diese Magnetkupplung 24a ist mit einer komplementären Magnetkupplung 24b gekoppelt. So kann Antriebsenergie des Antriebs 20 über den Montageflansch hinweg zur Walze 210 übertragen werden.
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5 zeigt ein Lagergehäuse 12 mit einer Justiereinrichtung 30, die es ermöglicht die Achslage der gelagerten Walze 210 in zumindest einer Richtung einzustellen. Die gezeigte Justiereinrichtung 30 umfasst mehrere Justierschrauben 32, 34, 36. Mittels der Justierschrauben 32, 34 kann die Achslage in x-Richtung eingestellt werden. Die Justierschraube 36 ermöglicht die Einstellung der Achslage in y-Richtung, sodass die Achslage in radialer Richtung eingestellt werden kann. Dies ermöglicht es zum Beispiel Magnetkupplungen ideal auszurichten und/oder den Rundlauf der gelagerten Walzen zu optimieren.
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6 ist eine schematische Darstellung eines Auswaschbades 200 mit einer Vielzahl von Walzen 210. Das Auswaschbad ist für die Herstellung von Polymerfolie 80, insbesondere von Batterie-Separator-Folie eingerichtet. Das Auswaschbad 200 umfasst zumindest ein Auswaschbecken 60, 62 (hier zwei), welche je für die Aufnahme von Lösungsmittel 90 eingerichtet sind.
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Die Walzen 210 sind teilweise in den Auswaschbecken 60, 62 angeordnet und vollständig mit Lösungsmittel bedeckt. Die Walzen dienen zum Umlenken der Polymerfolie 80. Je nach Laufgeschwindigkeit der Polymerfolie und die Anzahl der Umlenkungen kann die Verweilzeit der Polymerfolie 80 im Lösungsmittel 90 und mithin die Auswaschzeit bestimmt werden.
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Jedenfalls die Walzen 210, welche im Auswaschbecken 60, 62 angeordnet sind, sind mittels zumindest einer zuvor beschriebenen Walzenlagerungsvorrichtung (hier nicht gezeigt) gelagert. Über die jeweiligen Schmiermittelzuführleitungen wird das Schmiermittel von einer Schmiermittelquelle außerhalb der Auswaschbecken 60,62 an die jeweiligen Schmiermittelkapseln 14 der Walzenlagerungsvorrichtungen zugeleitet. Eine Schmiermittelzuführeinrichtung 180 steht mit den Schmiermittelzuführleitung(en) und einer Schmiermittelquelle in Verbindung und stellt Schmiermittel mit einem definierten Überdruck an die jeweiligen Schmiermittelkapseln bereit.
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Das Auswaschbecken /die Auswaschbecken 60, 62 sind beispielsweise Edelstahlbecken. Als solche sind sie zur Aufnahme von Lösungsmittel eingerichtet, welches Dichlormethan (DCM) oder Hexan umfassen kann.
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Die Walzen 210, welche im Auswaschbecken 60, 62 angeordnet sind, sind hier angetriebene Walzen. Jeder Walze 210 ist ein Antrieb 20, M, zugeordnet, sodass die Rotationsgeschwindigkeit jeder Walze 210 separat eingestellt und/oder geregelt werden kann.
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7 zeigt eine schematische Darstellung eines Systems 1 zum Auswaschen von Öl aus einer Polymerfolie 80. Das System umfasst eine Einlaufeinheit 100, zum Zuführen einer ölhaltigen Polymerfolie. In einem Auswaschbad 200 des Systems 1 wird das Öl aus der Polymerfolie ausgewaschen. Das gezeigte Auswaschbad 200 umfasst drei Auswaschbecken 60, 62, 64. Im Auswaschbad 200 wird die Polymerfolie umgelenkt und durch die mit Lösungsmittel befüllten Auswaschbecken 60, 62, 64 geleitet. Dies erfolgt mittels Walzen, die durch zumindest eine erfindungsgemäße Walzenlagerungsvorrichtung gelagert werden. Nach dem Auswaschbad 200 wird die gewaschene Polymerfolie 80 durch eine Folientrocknungseinheit 300 geleitet. Hier wird das restliche Lösungsmittel verdampft, bevor die Polymerfolie 80 durch eine Auslaufeinheit 400 aus dem System 1 ausgeführt wird.
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8 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens 1000. In Schritt 1100 wird eine Walzenlagerungsvorrichtung bereitgestellt und in Schritt 1200 eine Walze in der Walzenlagerungsvorrichtung gelagert. Im Anschluss (Schritt 1300) wird eine Schmiermittelzuführeinrichtung so angesteuert, dass ein definierter Überdruck in der Schmiermittelkapsel 14 der Walzenlagerungsvorrichtung aufrechterhalten wird.
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Bezugszeichenliste
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- 10, 10'
- Walzenlagerungsvorrichtung
- 12
- Lagergehäuse
- 12a, 12a'
- erstes Gehäuseteil
- 12b, 12b`
- zweites Gehäuseteil
- 12c`
- drittes Gehäuseteil
- 13'
- Dichtungselement
- 13a
- erstes Dichtungselement
- 13b
- zweites Dichtungselement
- 14, 14`
- Schmiermittelkapsel
- 16, 16'
- Lager
- 18, 18`
- Schmiermittelzuführleitung
- 20
- Antrieb
- 24a
- Magnetkupplung
- 24b
- komplementäre Magnetkupplung
- 30
- Justiereinrichtung
- 32, 34
- Justierschrauben
- 36
- Justierschraube
- 40
- Montageadapter
- 42
- Antriebsaufnahme
- 46
- Montageflansch
- 52
- Antriebsachse
- 56
- Rotationsachse
- 180
- Schmiermittelzuführeinrichtung
- 60, 62, 64
- Auswaschbecken
- 80
- Polymerfolie
- 90
- Lösungsmittel
- 100
- Einlaufeinheit
- 200
- Auswaschbad
- 210
- Walze
- 212
- Walzenzapfen (Antriebsseite)
- 214
- Walzenzapfen
- 300
- Folientrocknungseinheit
- 400
- Auslaufeinheit
- 1000
- Verfahren
- 1100
- Bereitstellen der Walzenlagerungsvorrichtung
- 1200
- Lagern der Walze
- 1300
- Ansteuern einer Schmiermittelzuführeinrichtung
- x, y
- radiale Richtungen
- Z
- axiale Richtung
