DE2224872A1

DE2224872A1 - Vorrichtung zum Beschichten einer sich bewegenden Bahn oder eines Bandes mit einer oder mehreren Schichten aus stromungs fähigem Material

Info

Publication number: DE2224872A1
Application number: DE19722224872
Authority: DE
Inventors: Eugene Felix Binghamton N Y Berley (V St A)
Original assignee: GAF Corp , New York, NY (V St A )
Priority date: 1971-05-24
Filing date: 1972-05-20
Publication date: 1972-12-21
Also published as: BE783823A; IT955736B; FR2138977B1; FR2138977A1; JPS5418293B1; CA970555A; GB1389074A; CH540721A

Description

PATENTANWÄLTE

dr. W. Schalk · dipl.-ing. P. Wirth · dipl.-ing. g. Dannenberg DR. V. SCHMIED-KOWARZIK · DR. P. WEI NHOLD · DR. D. GUDEL

6 FRANKFURT AM MAW

OR. ESCHENHEIMER STRASSE 39

1.6. Mai 1972

PW/Ar ■ Case ?DN 475

GAP Corporation

1180 Avenue of the Americas

New York, N.Y. IOO36

USA

Vorrichtung zum Beschichten einer sich bewegenden Bahn oder eines Bandes mit einer oder mehreren Schichten aus strömungsfähigem Material.

Die Erfindung "bezieht sich auf die Technik des Beschichtens eines Blatts, einer Bahn oder eines sonstigen Trägers mit einem Material. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine Be-"S'chichtungs vor richtung zum "gieichmässigen Auftragen einer Überzugsschicht oder vorzugsweise mehrerer Schichten auf die Oberfläche einer sich" bewegenden "Bahn oder eines'Bandes öder ""Films,

Zum Stand der Technik gehört eine Vorrichtung zum Auftragen einer Mehrzahl voneinander getrennter Überzüge auf die Oberfläche eines sich bewegenden Bandes, und diese Vorrichtung gestattet es, alle Schichten auf das Band gleichzeitig aufzutragen und dennoch die Zuordnung der Schichten zueinander als Sinzelschichten nach ihrem Niederschlagen aufrechtzuerhalten.

Bei dieser Vorrichtung ist es nötig, ein als schmaler Strang linienartii; strömendes Ledium (ed.^e fluid material) fortlaufend in eine Schicht gegebener Dicke umzuformen, dann die so gebil-

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deten Schichten entlang je einer Oberfläche in Berührung miteinander zu bringen, bevor sie auf die Oberfläche der sich bewegenden Bahn oder des Bandes aufgetragen werden, und hierauf die in Verbindung miteinander stehenden Schichten einer Auftragstelle zuzuleiten, an der diese Schichten gleichzeitig auf die sich bewegende Bahn aufgetragen' werden, ohne dass sie sich merklich miteinander mischen oder eine Verschmutzung in der Grenzzone zwischen den Schichten eintritt.

Die diesen Zwecken dienenden üblichen Beschichtungsvorrichtungen sind allgemein als Geräte mit Kaskaden-Gleitbahn-Quelle und -Strang-pressung- bekannt,. Jf on vorrangiger _Be_deutung „war auf _d ie sein Gebiet, befriedigende Verfahren und Vorrichtungen für gleichmassige Verteilung der Beschichtungsmaterialien zu entwickeln und dadurch ein Endprodukt von hoher Güte zu erhalten.

Die Erfindung schafft eine Vorrichtung zur Formgebung eines Beschichtungsmaterials, das auf einer Seite der sich bewegenden Bahn des sich bewegenden Bandes oder sonstigen^. Trägers aufgetragen werden soll. Das Material wird in Strangform aus einem schlitzförmigen Materialverteilun^skanal ausgepresst, der zwischen zwei in Abstand voneinander befindlichen Bauteilen gebil-"He't ist, weiche "als "Führung oder"'führungen" für das Material bis zu einem Auslass oder je einem Auslass zusammenarbeiten, durch den hindurch es aus der Vorrichtung austritt. Dabei ist

-eine Verteilungskammer bzw. je eine Verteilun^skammer zur Zufuhr des Materials in den zugehörigen Verteilungsschlitz bzw. Verteiluncskanal vorgesehen, der seinerseits sich in Querrichtung erweitert und der ein schlitzförmiges Gebilde, das Unregclmässigkeiten der Strömung behebt,(sog. "healing slot") stromabwärts von der Kammer enthält und zur Verbesserung der Arbeitsweise der Vorrichtung dient.

Bei dem grundlegenden Verfahren, durch das fotografische flü.^c;oige Materialien auf einen Träger, z. B. ein Filmpapier oder anderes Trägermaterial, in Schichtform aufgetragen wird, verwcn-

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det man eine BeSchichtungsanlage, bei der - allgemein gesprochen die Verteilung- des Materials durch Strangpressung bewirkt wird. Eine solche Anlage besitzt in einer neuzeitlichen Ausführung gewisse grundlegende Arbeitscharakteristiken und Eigenschaftensowie gewisse Teile, die es erlauben, in einem einzigen Arbeitsgang nicht nur eine einzige Schicht, sondern auch eine Mehrzahl von flüssigen Schichten gleichmässig aufzutragen. Bei einer solchen als Kaskaden- oder Gleitbeschichtungsvorrichtung bekannten Vorrichtung wird eine Verteilungskammer in.Verbindung mit einem Verteilungsschlitz, Verteilungskanal oder einer düsenartigen Austrittsöffnuns verwendet.

Bei einer herkömmlichen, mit Kaskade arbeitenden BeSchichtungsvorrichtung hat in einem typischen Pail die Verteilungskammer eine Länge, die der Breite der aufzutragenden Schicht gleich ist, und ist der Querschnitt in der Grössenordnung von 1,61 bis

ρ
6,45 cm . Die länge des Verteilungskanals oder Schlitzes ist der Breite der aufzutragenden Schicht gleich, wobei die übrigen Abmessungen der Vorrichtung folgende sind: eine Länge der Strömungsbahn zwischen 6,"35 mm bis 91 »6 mm und eine..· Schlitzbreite oder Spaltbreite (Spaltdicke) von 0,051 bis 1,02 mm.

"Lediglich "zur Teranöchaulichung^sei die "folgende "Untersuchung von Bemessungsgrössen durchgeführt, um die Erfindung bess.er verständlich zu machen.

Die Fördergeschwindigkeit des Materials und die Spaltbreite des Schlitzes bestimmen gemeinsam die Dicke der aufgetragenen Schicht oder Schichten, die eine Funktion der dritten Potenz der Spaltbreite ist. Diese Beziehung wurde mathematisch deutlich gemacht und durch Laboratoriumsversuche bestätigt. Es folgt daraus, dass kleine Änderungen in der Spaltbreite des Schlitzes sehr wesentliche Veränderungen in der Dicke der Schicht in Querrichtung bewirken. Diese Veränderungen bringen ein Endprodukt geringerer Qualität mit sich. Zum Beispiel wurde gefunden, dass, wenn beim

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Betrieb der Vorrichtung ein 0,254 rnm-Schlitz oder Spalt verwendet wurde, eine Veränderung des Spalts um 0,025 ram 3 ^σ/ο Verände:- rung der Dicke der aufgetragenen Schicht mit sich bringt. Y/enn die Veränderung der Spaltbreite jedoch 0,05 mm beträgt, so ergibt sich eine Veränderung der aufgetragenen Schichtdicke um 6 $

Es wurde festgestellt, dass Veränderungen der Spaltbreite aus verschiedenen Gründen entstehen können, darunter die folgenden!

1. Die Krümmung und die Welligkeit der physikalischen Oberflächen, die den Spalt bilden, sind abhängig vorn Herstellungs

_ -verfahren., das auf die Oberfläche ^angewendet wurde.

2. Eine Verformung und Verzerrung der physikalischen Oberflächen, die den Spalt bilden, rühren von unaachgemässer Behandlung v/ährend der Herstellung, des Zusammenbaus und bei in Zeitabständen vorgenommenerReinigung her.

3. Insbesondere während lang andauernden Betriebs kann eine Ansammlung von abgesetztem und/oder erhärtetem Beschichtungsmaterial auftreten.

4. Spaltveränderungen treten auf, wenn flüchtige Materialteilchen und/oder Luftblasen im Spalt festgehalten werden.

Neue Merkmale der Erfindung ergeben sich insbesondere in den Ansprüchen. Jedoch ergibt sich das beste Verständnis der iOrfindung sowohl hinsichtlich ihrer Ausführung als auch hinsichtlich ihrer zusätzlichen Ziele und Vorteile aus der nachstehenden Beschreibung anhand der Zeichnungen, und zwar zeigen beispielsweise:

1 eine Seitenansicht zur Veransehaulichung der Erfindung bei der Anwendung auf eine mit Kaskade oder Gleitbahn erbeutenden Beschichtungsvorrichtung zum Auftragen oiner einzigen Schicht;

2 mehrere unterschiedliche AusfUhruiv;sformen für "zweite VerteilungHkamiriorn" genannte oekundiire Vorteil,un,':a-

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kammern im Querschnitt;

Eig. 3 ähnlich wie Pig. 1, teilweise im Schnitt, eine Seitenansicht zur Veranschaulichung der Erfindung in Anwendung auf eine Kaskaden-Beschichtungsvorriehtung zum Auftragen von zwei Schichten.

Die Erfindung bezieht sich auf eine besondere Bauart der Vorrichtung, die dafür eingerichtet ist, das Verfahren zum gleichmässigen Beschichten einer sich bewegenden Bahn oder eines sich bewegenden Bandes auszuführen. Allgemein gesprochen weist die Erfindung eine Materialzuführung in Verbindung mit einer primären —&d-er- ^1Ler-st-en" Querv-er-t-ei-lung-skammer "and -einen-Vert-eilungsschlitz bzw. einen Schlitzförmigen Verteilungskanal auf.

Dabei ist ein in Querrichtung zur Strömung erweiterter Abschnitt der Strömungsbahn oder jeweils von mehreren Strömungsbahnen, der eine sekundäre "zweite Verteilungskammer" oder einen sog. "Unregelmässigkeiten der Strömung behebenden Schlitz" bildet, stromabwärts von der zugehörigen ersten Verteilungsteammer vorgesehen. Dieser Schlitz verbessert die Verteilung des strangförmig ausgepressten Materials, das der Kammer in der Weise -zugeführt wird, dass das Material auf die eine Seite eines Bandes, einer fortlaufenden Bahn oder eines Bogens, z.B. eines Fotofilms,aufgetragen v/erden kann. "Die hierzu dienende Beschichtungsvorrichtung kann im übrigen in verschiedenen Ausführungsformen der Teile erstellt werden, die im allgemeinen als mit Kaskade, Gleitbahn, Materialquelle und Strangpressbeschichtungseinrichtung versehene Geräte bekannt sind.

Wie aus-der Zeichnung ersichtlich, läuft ein Träger bzw. Trägerband 1, dan beschichtet werden soll, um eine Stützrolle 2 herum und verlässt die dolle in der bei 3 dargestellten Form. Die Beschichtungsvorrichtung 4 ist mit einem Anschlusstutzen 5 zur Zuführung des Laterials einer Unterschicht, einer ersten Varteitf»kammer 6 zur Verteilung-in Verrichtung und einem schlitz-

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förmigen Verteilungskanal 7 versehen. Die in dieser Weise verteilte Unterschicht 8 aus Beschichtungsmaterial verlässt die Verteilungseinrichtung bei 9, s^ömt dann eine. Kaskade oder Gleitfläche lO^unc^legt sich auf den Träger 1 bei 11 auf, wobei die Fortbewegung des Trägers das Auftragen der Unterschicht als Überzug 12" bewirkt (Pig. 1). Nach Fig. 3 ist die Beschichtungs-, vorrichtung 4 mit einem Ansehlusstutzen 14 zur Zufuhr des Beechichtungsmaterials 17 für eine Oberschicht, einer ersten Verteilungskammer 15 für Querverteilung und einem schlitzförmigen Verteilungskanal 16 versehen. Das auf diese V/eise verteilte Beschiehtungsmaterial 17 für die Oberschicht vorlässt die Ver- . —ieiluHg-ee-iÄrich^ung-bei-i-S, -s-tr-ömt-eine Kaskade c-der -Gleitfläche 19 herab und trifft bei 20 auf das Unterschichtmaterial, wo es in schichtweiser Zuordnung - vom Träger 1 aus gesehen - über dem Unterschichtmaterial liegend mitgeführt v/ird, wobei beide Materialien sich im laminaren 3trömungszustand befinden und zur Auftragstellung 21 strömen, v/o das Oberschichtmaterial in der schichtweisen Zuordnung als Oberschicht 22 auf die Unterschicht aufgetragen wird. _r

Gemäss der Erfindung sind sekundäre bzw. "zweite" ,Verteilungskammern ^l''ig. 1 und 3) vorgesehen, die an der einen oder beiden Seiten jedes der Verteilungsschlitze 7 bzw. 16 angeordnet bzw. ausgebildet sein können, wobei diese Kammern jeweils eine beliebige Gestalt von verschiedenen Äusführungsformen haben können, -von denen -einige wenige in Fig. 2 dargestellt und mit A, B, C, D, E und P bezeichnet sind.

In Übereinstimmung mit der Erfindung hat sich herausgestellt, dass der Unregelmässigkeiten der Strömung behebende Schlitz I} als eine sekundäre oder zusätzliche Verteilungskammer arbeitet, in der der Staudruck des flüssigen Beschichttmgnmaterials, dor gerade unmittelbar stromaufwärts des Schlitzes 13 herrscht, in diesem Unregelmäßigkeiten behebenden Schlitz ("healing slot") in statischen Druck umgewandelt wird, und zwar auf Grund der

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bekannten Bernoullisehen Gleichung, die die Beziehungen zwischen Lage, statischem Druck und Staudruck für. ideal reibungslos strömende Medien bzw. flüssige Medien angibt.

Praktische Versuche zeigen, dass, wenn der Schlitz 13 sich dem Nennwert nach drei Viertel· der Länge des Strömungsweges des Verteilungsschlitzes 7 bzw. 16 stromabwärts von der Verteilung ^skammer 6 bzw.15 aus gerechnet befindet, diese Verteilung skammer 13 den günstigsten Einfluss auf die Qualität des beschichteten Erzeugnisses hat. Der schädliche Einfluss von Anomalien bzw. Unregelmässigkeiten der Verteilung, die zwischen der Verteilungskammer 6 bzw. 15 und dem Schlitz 13 in dem schlitzförmigen Kanal 7 bzw. 16 auftreten, hinsichtlich ihres schädlichen Einflusses auf den auf den Träger aufgebrachten Überzug auf ein Minimum herabgesetzt werden, was wesentlich zur Herabsetzung oder Vermeidung von Schlieren in dem beschichteten Erzeugnis und zur Verbesserung des Dickenprofils· der Beschichtung in Querrichtung beiträgt.

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Claims

PW/ks o GAF Corporation

Case FDN 473

Patent- bzw. Schutzansprüche

Vorrichtung zum Beschichten einer sich bewegenden Bahn oder eines Bands mit einer oder mehreren Schichten aus strömungsfähigem, vorzugsweise flüssigem Material, wobei in geringem Abstand voneinander und im wesentlichen parallel zueinander angeordnete, zusammenarbeitende Bauteile eine Führung oder Führungen ~ "für lias "stfomüng'sfaKige Haterial bilden und dafür eingerichtet sind, von einem erweiterten Kammer-Abschnitt der Strömungsbahn aus, der zu einer ersten, quer zu dieser Strömungsbahn liegenden Verteilungskammer für das Material ausgebildet ist, gespeist zu werden, dadurch gekennze ichnet , daß die Führung oder jede der Führungen (7 bzw. 16) mit einer oder mehreren zweiten Kammern (13) versehen ist, die ein bzw. mehrere quer zur Strömungsrichtung liegende Verteilungsorgane oder Verteilungsräume aufweisen, welche zwischen der ersten Kammer (6.bzw, 15) und einer Auslaßstelle (9 bzw. 18) angeordnet jslndj wobei die zweite..Kammer oder Kammern so .ausgebildet sind, daß jede das strömende Material sammelt, verteilt und daraus je eine gleichmäßige Schicht oder gleichmäßige Schichten aus dem Beschickungsmaterial formt, das so auf eine Seite der sich bewegenden Bahn (1) oder des sonstigen Trägerbandes aufbringbar ist.

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2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Kammer oder Kammern (13) jeweils-von der ersten Materialverteilungskammer (6 bzw. 15) ausgehend stromabwärts gerechnet - bei etwa drei Viertel des Strömungsweges der Führungskanäle (7 bzw. 16) in diesen Kanälen angeordnet ist bzw. sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Kammer (13) - stromabwärts von der ersten Verteilungskammer (6) aus gerechnet - 10 - 99% der Länge des Führungskanals (7) stromabwärts in diesem angeordnet ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch g e k e η η zeichnet , daß von mehreren zweiten Kammern (13) jeweils eine - stromabwärts von der ersten Verteilungskammer (6 bzw. 15) gerechnet - 10 - 99% der länge des Führungskanals (7 bzw. 16) stromabwärts in diesem angeordnet ist. *"

-Ber -Pat entanwalt

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