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Gießanordnung mit flexibler kbstreiffolie Die Erfindung betrifft
eine Anordnung zum Beschichten bandförmiger Schichtträger. .
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Die bekannten Verfahren, um bewegte Folien und Papierbahnen oder ähnliche
Materialien mit flüssigen Medien zu beschichten, gliedern sich praktisch in zwei
Gruppen. Zur ersten gehört die Vielzahl der mechanisch wirkenden Mittel, wie Rakel,
Antragswalzen, Druckwalzen, Extruder usw., bei denen die Schichtdicke zwangsweise
durch" die Abmessungen der Apparatur festgelegt wird. Diese Vorrichtungen erfordern
einen hohen technischen Aufwand und hohe Anforderungen an die Genauigkeit der schichtbildenden
Elemente, zumal es sich meist um sehr dünne Aufträge von nur wenigen tausendstel
Millimetern handelt.
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Zur zweiten Gruppe kann man die Verfahren rechnen, bei denen die Viskosität
der Flüssigkeit mitwirkt und der Einfluß durch die Vorrichtung nicht so kritisch
ist, weil die wirksam werdenden
Kräfte mehr- elastischer Natur
sind: Tauchverfahren und Abwandlungen davon, Luftbürsten und elastische Abstreifer.
Da die wirksamen Kräfte relativ schwach sind, war es nach diesen Methoden bisher
nicht möglich, Flüssigkeiten mit hoher Viskosität und gleichzeitig hoher Geschwindigkeit
zu verarbeiten. Teilweise ist die Gleichmäßigkeit der Begußdicke mangelhaft, da
die Vorrichtungen selbst zu labil sind oder die Gleichmäßigkeit der Schichtdicke
sehr stark von Fehlstellen im Schichtträger abhängig ist. Dies gilt z. B. für die
in der französischen Patentschrift 1 348 ?_16 beschriebene Anordnung, wo eine Art
Rakel aus elastischem Material benutzt wird. Die mit dieser Anordnung erhaltenen
Schichten entsprechen, insbesondere bei hohen Anforderungen an die Gleichmäßigkeit
der Schichtdicke, nicht den Erfordernissen der Praxis. Der Erfindung liegt die Aufgabe
zugrunde, eine Gießanordnung zu entwickeln, die bei hohen Gießgeschwindigkeiten
Schichten gleichmäßiger Dicke herzustellen erlaubt.
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Es wurde nun gefunden, daß eine ausgezeichnete Einheitlichkeit der
Schichtdicke bei hoher Gießgeschwindigkeit durch eine Gießanordnung erreicht wird,
bei der zunächst die Gießflüssigkeit an den bandförmigen Schichtträger, z. B. durch
Tauchen, angetragen wird und der Schichtträger dann um eine Umlenkrolle geführt
wird, wobei der Schichtträger einen Überschuß an Gießflüssigkeit mitführt. Die erfindungsgemäße
lunordnung ist charakterisiert durch die Kombination der starren oder bewegten Umlenkrolle
mit einer teilweise gekrümmten, flexiblen Abstreiffolie, die tangential an der Umlenkrolle
anliegt
und sich dann der Krümmung der Umlenkrolle entsprechend an diese anlegt, aber noch
endet, bevor der bewegte and beschichtete bandförmige Schichtträger die Umlenkrolle
in gerader, gestreckter Form verläßt.
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Die flexible Abstreiffolie wird dabei bei der einfachsten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Anordnung lediglich durch die Adhäsionskräfte der Schicht
der Gießflüssigkeit auf dem sich fortbewegenden Schichtträger an diese angedrückt,
so daß sich eine bestimmte Schichtdicke einstellt. Diese einfachste Ausführungsform
ist brauchbar für Gießflüssigkeiten geringer Viskosität bis zu etwa 10 cp. Die Schichtdicke
hängt bei gleicher Viskosität dabei in erster Linie von der Geschwindigkeit des
Schichtträgers ab, mit der dieser die Umlenkrolle verläßt.
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Zur näheren Erläuterung der Erfindung sei auf die Figuren 1 bis 6
verwiesen.
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In Fig. 1 ist die oben beschriebene einfachste Ausführungsform der
Erfindung dargestellt. Die Fig. 2 bis 6 betreffen bevorzugte Ausführungsformen,
die zusätzliche apparative Elemente enthalten.
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In Fig. 1 ist der bandförmige Schichtträger mit (1) bezeichnet. (2)
stellt die starre oder bewegte Umlenkrolle dar. (3) ist die in einer Gießwanne befindliche
Gießflüssigkeit und (4) die flexible Abstreiffolie. Letztere besteht aus dem geraden
tangential anliegenden Teil-und dem gekrümmten Teil, der
endet,
bevor der abgehende Schichtträger geradlinig weitergeführt wird.
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Für die Einheitlichkeit der Schichtdicke ist der zuletzt genannte
Umstand besonders wichtig. Ist die Abstreiffolie so lang, daß sie in den geradlinig
verlaufenden Teil des die Umlenkrolle verlassenden beschichteten Schichtträgers
hineinragt, so wirken sich Fehlstellen des Schichtträgers) wie Längsfalten oder
Staubteilchen zwischen Umlenkrolle und Schichtträger, insbesondere bei Schichtträgern
geringer Schichtdicke, wieder außerordentlich störend aus. Wie oben bereits angedeutet
wurde, stellen dünne Folien, insbesondere bei Dicken unter 50 /u, in der Gießtechnik
ein besonderes Problem dar. Die Schwierigkeiten beim Beguß derartiger Träger beruhen
insbesondere darauf, daß durch die Zugspannung an der Begußstelle häufig Falten
entstehen, die die Qualität der aufgegossenen Schicht sofort erheblich beeinträchtigen.
Gleiches gilt für Unebenheiten der Umlenkrolle, verursacht z. B. durch Staubteilchen.
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Diese auch bei der einfachsten Ausführungeform der erfindungsgemäßen
Gießanordnung unter ungünstigen Umständen noch auftretenden Schwierigkeiten werden
durch die in Fig. 2 dargestellte Anordnung vermieden. Diese Anordnung unterscheidet
sich von der in Fig. 1 dargestellten Grundanordnung in erster Linie dadurch, daß
die Umlenkrolle (2) starr gelagert ist und durch zusätzliche apparative Elemente
dafÜr gesorgt wird, daß zwischen der starren Umlenkrolle und der
Rückseite
des bandförmigen Schichtträgers (1) ein Flüssigkeitsfilm oder ein luftpolster angeordnet
wird, auf dem der bandförmige Schichtträger gleitet. Hierdurch wirken sich Unebenheiten
der Walze oder Falten des Schichtträgers nicht mehr störend aus. In Fig. 2 ist schematisch
gezeigt, wie ein Flüssigkeitsfilm zwischen der Umlenkrolle und dem Schichtträger
erzeugt werden kann. Die Wanne (7) enthält eine Flüssigkeit, die mittels eines Tuches,
das die Flüssigkeit durch Kapillarkräfte hochsaugt, als dünner Film auf die Rückseite
des Schichtträgers getragen wird. Die Führungswalze (6) dient lediglich zur Erleichterung
des Antragens dieses Flüssigkeitsfilmes. Für das Funktionieren der erfindungsgemäßen
Anordnung ist ein einwandfreies Arbeiten der flexiblen Abstreiffolie von entscheidender
Bedeutung. Zunächst wird für diese Folie selbstverständlich ein Material verwendet
werden, das von der Gießflüssigkeit möglichst wenig angegriffen oder angequollen
oder gar gelöst wird. Bei der Auswahl des Materials für die Abstreiffolie ist ferner
darauf zu achten, daß die Neigung der Gießflüssigkeit, besonders an den ganten der
Abstreiffolie anzutrocknen und dabei fest haftende Verkrustungen zu bilden, unterdrückt
ist. Durch derartige Abacheidungen können leicht störende Streifen in der Schicht
erzeugt werden. Geeignet sind insbesondere Folien aus chemisch inerten Kunststoffen,
wie Polymerisate aus halogenierten, vorzugsweise fluorierten und insbesondere perfluorierten
Vinylmonomeren,
oder Copolymere-dieser Produkte, wie vorzugsweise
z.- B. ropolymere von Tetrafluoräthylen und Ilexafluor-",r-rl,ylf2r,. Das zuletzt
genannte Copolymere hat eine ausreichende Flastizitat und eine ausgezeichnete Chetnikalienbeständigkeit.
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Die Schichtdicke der Abstreiffolie kann in weiten Grenzen schwanken.
Sie hängt in erster Linie von den mechanischen Eigenschaften des Materials,.insbesondere
der Flexibilität, ab. Im allgemeinen haben-sich Poliendicken von 100.bis 200_/u
als geeignet erwiesen.
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Insbesondere bei größeren Breiten des bandförmigen Schichtträgers
von etwa mehr als 1-m ist die Qualität der aufgegossenen Schicht in steigendem Maße
von der Qualität der . Abstreiffolie abhängig. Selbst geringfügige Aufnahme von
Lösungsmitteln führt zu Quellungen, und störenden Verwerfungen der Abstreiffolie.
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Um diese Schwierigkeiten zu vermeiden, hat es sich als vorteilhaft
erwiesen, den auf dem gekrümmten feil der Umlenkrolle anliegenden Teil der Abstreiffolie
einer seitlichen Spannung auszusetzen. Durch diese Spannung werden Verformungen
ausgeglichen und es wird einer eventuellen Quellung entgegengewirkt. Die Dehnung
muß noch im elastischen Bereich der Folie liegen und muß selbstverständlich stärker
sein als eine evtl. Dimensionsänderung durch Quellung. Wie stark die Spannung sein
kann, hängt selbstverständlich von den diesbezüglichen Eigegschaften'der Abstreiffolie
ab. hei geeigneten copolymereng z.B. den oben genannten perfl.izorierten Copol.,meren
kann sogar ' die durch die seitliche Spannung verursachte Dehnung bis etwa 2 betragen,
ohne daß eine plastische Verformung auftritt.
Wie bereits oben dargelegt
wurde, ist die in Fig:. 1 dargestellte einfachste Form der erfindungsgemäßen Anordnung
bei niedrig viskosen Flüssigkeiten im Prinzip ohne Schwierigkeiten geeignet. ,Hei
hohen Gießgeschwindigkeiten von .z. B: mehr als 10 m Minute, höheren Viskositäten
der Gießflüssigkeit, wie z. D. von pigmenthaltigen GießflÜssigkeiten, oder bei relativ
geringen Schichtdicken befriedigt diese einfache Anordnung jedoch nicht mehr. In
diesen Fällen kann die Wirkung der Anordnung erheblich verbessert werden, wenn von
oben auf den gekrümmten Teil der Abstreiffoli,e ein zusätzlicher Druck ausgeübt
wird. Dieser Druck soll möglichst gleichmäßig nur auf die Teile der Abstreiffolie
wirken, die auf der Umlenkrolle anliegen.
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Eine mögliche ist in Fig. 3 dargestellt. Danach wird auf dem gekrümmten
Teil der Abstreiffolie.mittels einer Andruckvorrichtung,. bestehend aus-einer auf
einem Rahmen gespannten weiteren Folie (8) ein gleichmäßiger Andruck erreicht: Die
Andruckvorrichtung ist in Fig. 4 im Querschnitt näher ausgeführt. Sie besteht aus
der eigentlichen Andruckfolie (8),denRahmenteilen (9) und dem aus einem Balken und
einer Spannschraube;bestehenden Spannelement (10).Die Andruckfol.i.cist befestigt
an dem unteren Teil des linken Rahmens.
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(9) und dem unteren Teil des(10). Durch Betätigen der Spannschraube
des Spannelementes (10) kann die Andruckfolie gestrafft und dadurch der Andruck
verändert werden.
Der Flächendruck kann beliebig variert werden.
Im allgemeinen reichen. Drucke zwischen 5 g und 1 kg /cm2 aus. Durch diese Ausführungsform
der Erfindung ist es möglich, Gießflüssigkeiten mit Viskositäten zwischen 50 und
4.000 cp bei Gießgeschwindigkeiten zwischen etwa 10 und 50 m / Minute zu vergießen.
Dabei kann die Schichtdicke der flüssigen Schicht beliebig eingestellt werden, z.
B. im Bereich zwischen 30 und 3.000 /u..
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Bei Verwendung des in deal Fig.. 3 und 4. dargestellten Andruckelementes
wird der Andruck gegen die Abstreiffolie durch Bewegung des Rahmens in Richtung
Umlenkrolle eingestellt.
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Selbst bei höheren Begußbreiten lassen sich hiermit außerordentlieh
gleichmäßige Schichtdicken erreichen, die um nicht mehr als . 2 yi schwanken.
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Als Materialien für- die Andruckfolien sind im Prinzip die gleichen
wie die für-die Abstreiffolien-geeignet, z. B: 25 bis 50 /u starke Folien. Da die
Andruckfolie nicht mehr in Berührung mit der Gießflüssigkeit kommt-, hat man jedoch
eine größere Auswahl geeigneter Materialien. ::s können z.B. auch Folien aus Polyestern,
insbesondere aus verstrecktem Polyäthylenterephtalät mit Dicken von etwa 6 bis 12
/u oder elastische Gewebe verschiedenster-Art, sogenannte Elastomergewebejverwendet
werden: Besitzen die Gießflüssigkeiten eire relativ hohe Viskosität, z. B. einige
Tausend cp, sind hohe Drucke auf den gekrümmten Teil der.Abstreiffolie auszuüben.
Diese können 1 kg / cm 2
und mehr betragen. Es ist dabei besonders
darauf zu achten, daß dieser Druck auf die gesamte Begußbreite möglichst gleichmäßig
wirkt. Dabei hat es sich sls vorteilhaft herausgestellt, für das Andrücken Flächenelemente
aus gummiähnlichem Material., insbesondere geschäumten elastischen@Stoffen, d. h.
soggenanntem Schaumgummi, zu verwenden.
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Eine mögliche Ausführungsform für ein solches Andruckelement ist in
Fig. 5 :dargestellt. Die Schaumgummifläche ist mit (14) gekennzeichnet. Sie ist
auf der Unterlage (15) befestigt. Beides ist über die seitlichen Führungen (11),
die gleichzeitig als hager fite die Achse der Umlenkrolle (2) dienen können, mittels
der'Spannachrauben (12) an die Schleppe (4) andruckbar. Die Spannschraube in der
Mitte wird durch den Bügel (1-3) geführt, um ein Durchbiegen der Schaumgummiunterlage
(15) in der Mitte zu vermeiden. Bei hohen Anforderungen können zusätzlich kleine
Druckschrauben (16) betätigt werden, die in die Schaumgummiunterlage (15) eingelassen
sind. Sie dienen der Feinregulierung.
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Bei hohen Geßgeschwindigkeitenund gleichzeitiger hoher. Viskosität
der Gießflüssigkeit entstehen in der erfindungsgemäßen Vorrichtung relativ hohe
Staudrucke in dem Raum, der von dem geraden Teil der Abstreiffolie und der Umlenkrolle
gebildet wird. Dieser Raum ist in Fig. 6 mit (17) gekennzeichnet. Der Staudruck
wirkt auf diesen. Teil der Abstreiffolie und führt zu Deformationen der Folie. Hierdurch
entstehen Dickeschwankungen der aufgetragenen Schicht. Diese Stauung kann in einfacher
Weise dadurch unterbunden
werden, daß der geradlinige Teil der
Abstreiffolie von hinten gestützt wird, so daß die durch den Staudruck auftretende
Kraft durch den Gegendruck auf der anderen Seite der Abstreiffolie kompensiert wird.
Eine mögliche Ausführungsform ist in Fig. 6 dargestellt, wo hinter der Abstreiffolie
(4) eine weitere elastische Folie oder ein elastisches Tuch (18) die Abstreiffolie
stützt. Selbstverständlich können die Abstreiffolie und das Stützelement (18) zu
einer einzigen Einheit verbunden werden. Ebenso" kann das in Fig. 3 dargestellte
Andruckelement so ausgeführt sein, daß dadurch gleichzeitig- die Funktion des Stützelementes
von Fig. 6 mit übernommen wird. Durch die mechanischen Eigenschaften, wie Elastizität,
Stärke und Dehnung des Stützelementes (18) wird die Schichtdicke beeinflußt. .lies
kann in bekannter Weise auch kontinuierlich während des Begießvorgangs geregelt
werden, etwa durch ein Dickenmeßgerät, das die Begußdicke kontrolliert und gleichzeitig
die Spannung bzw. den Andruck korrigiert. Für das Stützelement (18) eignen sich
hochelastische Materialien, wie Folien aus elastischen Kunststoffgeweben oder Plätten
aus Gummi oder den weiter oben für die Andruckfolie (8) oder die Abstreiffolie (4)
angegebenen Kunststoffen.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist vorzugsweise für de-Herstellung
pigmenthaltiger Schichten geeignet: Sie hat sich besondere bewährt für die Herstellung
magnetisierbarer Schichten, die in einem Bindemittel dispergiert ferromagnetische
Partikel,
z. B. ferromagnetische Eisenoxyde oder Chromoxyd, enthalten.
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Die erheblichen Vorteile der erfindungsgemäßen Anordnung sind im folgenden
noch einmal zusammengestellt: Es können Flüssigkeiten in einem weiten Viskositätsbereich
z.B: von 50 bi$ 4:000 cp verarbeitet werden: Die Begießgeechwindgkeit kann bis 50
m / Minute und höher ohne Einfluh auf die Qualität verändert werden.
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Die Begußbreite kann über 100 umbetragen. Auch bei noch größeren Breiten
treten keine Schwierigkeiten auf.
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Bei pigmentierten Begießflüs®igkeiten, z. B. pigmentierten Zacken,:
wird das Pigment in dem engen Spalt, der zwischen bewegter Folie und Schleppe
gebildet: wird, noch einmal intensiv dspergert, so daß die Schicht sehr homogen
wird. Die Begußdi.eke kann unabhängig von der Viskosität der, Flüssigkeit und des
Begießgeschwindigkeit-in weitem Bereich geändert werden. Es können flüssige Aufträge
zwischen 30 bis 3.000 /u erhalten werden. Die Dicke kann während des Begußes insgesamt
und auch automatisch nachreguliert- werden.
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Die Gleichmäßigkeit über die Begußbreite kann örtlich oder auch in
größeren Bezirken nachreguliert werden. Es werden . Glechmäßigkeiten mit einer Toleranz
von maximal ± 2 "
erhalten. Es können Polienstärken sehr unterschiedlicher
Dicke, zwischen z: B. 8 bis 175 /u, beachichtet werden. Da die Abstreiffolie elastisch
angedrückt wird, hat die Stärke des Schichtträgers praktisch keinen Einfluß auf
die Begußdicke. Alleine die Einstellung des Andruckes ist maßgebend für die Dicke.
Verformungen des Schichtträgers haben praktisch keinen Einfluß auf die Qualität
und Gleichmäßigkeit. Verdickte Stellen der Folie, z: B. Klebestellen, laufen ohne
Störung und ohne Wartung durch die Vorrichtung. Der elastische Andruck gibt vorübergehend
entsprechend nach. Die Schichtträger werden bis zu ihrem äußersten Rand begossen
und ausgenutzt. '