DE2426743A1

DE2426743A1 - Vorrichtung zum beschichten von papieroder folienbahnen

Info

Publication number: DE2426743A1
Application number: DE19742426743
Authority: DE
Inventors: Hans Dipl Ing Frenken; Josef Friedsam; Georg Dipl Ing Schindler; Wolfgang Dipl Ing Schweicher
Original assignee: Agfa Gevaert AG
Current assignee: Agfa Gevaert AG
Priority date: 1974-06-01
Filing date: 1974-06-01
Publication date: 1975-12-18
Also published as: BE829287A; FR2275800A1; JPS516015A

Description

AG FA-G EVAERT AG

3f. M₉? 1974

PATENTABTH₁LUNa.

i LEVERKUSEN Xi/VS

Vorrichtung zum Besch.ich.ten von Papier- oder iOlienbahnen

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Beschichten von Papier- oder Folienbahnen mit einer flüssigen Dispersion oder Lösung, insbesondere mit einer temperierten Gelatine-Silber-Halogenid-Emulsion für photografische Zwecke. Bei einer derartigen Vorrichtung wird die Papier- oder Polienbahn kontinuierlich durch einen Gießerraum geführt und dort mit der Gießlösung benetzt. Um eine saubere Beschichtung zu erzielen und zur Einstellung der endgültigen Schichtstärke befindet sich in Bahnlaufrichtung gesehen hinter dem Gießerraum ein Rakel, was sich quer über die gesamte Bahnbreite erstreckt. Die von dem Rakel abgestreifte überschüssige Emulsion wird zur Vermeidung von Verlusten in den Gießerraum zurückgeführt. Als; Rakel wird häufig eine sogenannte Luftbürste verwendet.

Derartige Gießvorrichtungen sind z. B. . in der britischen Patentschrift 904 986 und 901 683 beschrieben. Eine modernere Ausführung ist durch das deutsche Patent 1 577 722 bekanntgeworden. Als Luftrakel dient hier ein tangentialer, der Laufrichtung der Bahn entgegengesetzter Luftstrom.

Die Temperatur der photografischen Emulsion im Gießerraum beträgt ca. 40°. Da sich die durc.h das Rakel abgestreifte Emulsion (insbesondere bei Luftrakeln) stark abkühlt, muß für eine Temperierung gesorgt werden, weil sonst bei der Rückführung der abgekühlten Emulsion in den Gießerraum eine zu starke Temperaturerniedrigung eintreten würde. Es wurde nun gefunden, daß die Temperierung der photografischen Emulsion bei derartigen, mit einem Rücklauf versehenen Gießern, ein kritisches Problem darstellt. Es hat sich nämlich herausgestellt, daß typische Gießfehler, z. B. Streifen, durch Viskositätsänderungen entstehen, die durch die Temperierung im Gießerrücklauf verursacht werden können. Da ein Teil der

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Emulsion über den Rücklauf ständig im Kreislauf geführt wird, erhöht sich auch die Verweilzeit für einen Teil der Emulsion im Gießer. Die längere Verweilzeit wirkt sich bei photografischen Emulsionen, denen starke Härtungsmittel zugesetzt sind, -unter Umständen ungünstig aus. Die Härtungsreaktion kann in diesem Pail schon im Gießerraum einsetzen und wird durch die Aufheizung im Gießerrücklauf noch beschleunigt. Eine vorzeitige Härtung würde zu starken Viskositätserhöhungen führen, die zu schwerwiegenden Gießfehlern Anlaß geben.

Ausgehend von dieser Erkenntnis wurden Wärmeaustauscher entwickelt, die ganz speziell auf das vorliegende Problem zugeschnitten sind. Es wurde gefunden, daß man unter Verwendung von Rücklaufgießern bei der Herstellung photografischer Materialien zu einwandfreien Schichtqualitäten gelangt, wenn in die Rückführungsleitung für die überschüssige Emulsion ein mit einem Heizmittel beschickter Wärmeaustauscher geschaltet ist, dessen Wärmedurchgangswerte im Bereich von 250 - 900 kcal/m h C liegen und dessen Heizmitteltemperatur max. um 3° C über der Temperatur der Emulsion im Gießerraum liegt.

Die hohen Wärmeübergangswerte und die niedrige Temperaturdifferenz zwischen Heizmittel und Emulsion stehen in engem Zusammenhang. Kleinere k-Werte machen eine höhere Temperaturdifferenz erforderlich. Durch die Einhaltung einer derart geringen Temperaturdifferenz im Wärmeaustauscher konnte die Qualität der gießfertigen photografischen Emulsion überraschend gesteigert werden. Gießfehler, die auf Viskositätsunterschiede infolge thermischer Schichtungen in der photografischen Emulsion zurückgehen, konnten ausgeschaltet werden.

Gemäß" einer bevorzugten Ausführung der Erfindung besteht der Wärmeaustauscher aus einer Vielzahl parallel geschalteter Spalte, die von der photografischen Emulsion durchströmt werden und deren Außenwände mit dem Heizmittel in Kontakt stehen. Entsprechend einer alternativen Ausführung ist der Wärmeaustauscher als zylindrisches Gefäß mit einem Einlauf am oberen Rand und einem Auslauf am Boden des Gefäßes ausgebildet. Die

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Wände des zylindrischen Gefäßes sind mit einem inneren und einem äußeren Heizmantel versehen, wobei der Zwischenraum zwischen den Heizmänteln als Emulsionszulauf dient.

Diese Wärmeaustauscher haben sich für die Temperierung photografiseher Emulsionen bei Rücklaufgießern besonders gut bewährt. Neben der Erfüllung der oben aufgestellten Forderungen zeichnen sie sich darüber hinaus durch eine kurze Verweilzeit und ein geringes Füllvolumen aus. Eine kurze Verweilzeit ist ebenfalls im Hinblick auf eine geringe thermische Belastung wünschenswert. Weitere Vorteile sind die geringen Druckverluste und die kompakte Bauweise. Die neuen Wärmeaustauscher sind auch in einfacher Weise zerlegbar, so daß sie leicht gereinigt werden können. Die leichte Reinigungsmöglichkeit ist bei der Herstellung verschiedenartiger photografischer Materialien mit ein und derselben Apparatur von besonderer Bedeutung.

Im folgenden wird; die Erfindung anhand von Zeichnungen und Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 ein Schema für den Emulsionskreislauf an einem Rücklaufgießer;

Fig. 2 einen Wärmeaustauscher mit vielen parallel geschalteten Spalten (Kurzrohrwärmeaustauscher);

Fig. 3 den Kurzrohrwärmeaustauscher der Fig. 2 in halb geöffnetem Zustand;

Fig. 4 ein zylindrisches Wärmeaustauschergefäß mit Doppelheizmantel (Rücklauftemperiergefäß);

Fig. 5 das Rücklauftemperiergefäß gem. Fig. 4 in teilweise zerlegtem Zustand;

Fig. 6 eine Diagramm für die wärmetechnischen Daten des

Kurzrohr-Wärmeaustauschers und Fig. 7 ein Diagramm der wärmetechnischen Daten für das

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Rücklauftemperiergefäß gem. Pig. 4 und 5 .

Gem. Pig. 1 wird die Papier- oder Polienbahn 1 im Gießer 2 mit einer photografischen Gelatine-Silber-Halogenid-Emulsion beschichtet. Er besteht im wesentlichen aus der Gießwalze 3, dem Gießerblock 4, der mit der Gießwalze 3 einen Spalt 5 einschließt (Gießerraura). Die Emulsion wird dem Gießraum 5 von unten her durch einen Kanal 6 zugeführt. In Bahnlaufrichtung gesehen befindet sich hinter dem Gießerraum 5 ein Luftrakel, das durch eine tangentiale Luftströmung entgegen der Laufbahnrichtung zwischen einem Lineal 7 und der beschichteten Bahn 1 gebildet wird. Die durch die tangentiale Luftströmung abgeblasene überschüssige Emulsion läuft an der Vorderfläche des Gießerblockes ab und wird über die am Boden des Behälters 8 angeschlossene Leitung 9 (vorderer Rücklauf) in das Temperiergefäß bzw. den Wärmeaustauscher 10 abgeführt. Der Gießer besitzt in diesem Pail nicht nur an seiner Vorderseite, sondern auch an seiner Rückseite einen Rücklauf , da ein Teil der in den Gießerraum 5 gepumpten Emulsion auch entgegen der Bahnlaufrichtung fließt und über die Rückseite des Gießerblockes abläuft. Die nach rückwärts austretende Emulsion wird durch die Leitung 11 (hinterer Rücklauf) ins Temperiergefäß geführt. Das Temperiergefäß 10 steht einerseits mit dem Vorratsgefäß 12 für die gießfertige Emulsion und andererseits über eine Dosierpumpe 13 mit dem Gießraum 5 des Gießers 2 in Verbindung.

Die Emulsion wird aus dem Rücklauftemperiergefäß 10 von der Umwälzpumpe 13 angesaugt und dem Gießer 2 zugeführt. Hier füllt sie den Gießerraum 5 und benetzt die über die Gießerwalze 3 transportierte Unterlage 1. Dabei teilt sie sich zunächst in zwei Teilströme auf. Der erste Teilstrom fließt gegen die Laufrichtung der Unterlage 1 als hinterer Rücklauf sofort zum Rücklauftemperiergefäß 10. Bei einer Vorlauftemperatur der Emulsion von 40 C am Eintritt in den Gießerraum kühlt sich der hintere Rücklauf auf ca. 39° C ab. Der zweite Emulsionsteilstrom wird von der laufenden Unterlage durch den Gießraum transportiert und am Lineal 7 durch

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den tangential .entgegengerichteten Luftstrom wiederum in zwei Teilströme aufgespalten. Davon wird ein Teilstrora als an der Unterlage gleichmäßig haftende Schicht mit derselben abgeführt. Die verbleibende Emulsion fließt als vorderer Rücklauf ebenfalls zum Rücklauftemperiergefäß 10. Der vordere Rücklauf wird durch die tangentiale Luftströmung (Raumlufttemperatur) von 40° C auf 36° G abgekühlt. Die von der Unterlage 1 abgeführte Emulsion wird laufend aus dem Vorratskessel 12 ersetzt. Im Idealfall beträgt hier die Temperatur 4-0° G.

Bei durchschnittlichen Fabrikationsbedingungen gilt folgende Mengen- und Wärmebilanz:

Emulsionsvorlauf 15 l/min; Temperatur 40° Cj hinterer Rücklauf 8 l/rain; Temperatur 39° C; vorderer Rücklauf 5 1/mia: Temperatur 36° C; Erischzulauf 2 l/min; Temperatur 40° C.

Bei homogener Mischung ergibt sich mit diesen Bedingungen im Rücklauftemperiergefäß 10 eine Mischtemperatur von ca.

38° G. Im Kreislauf befinden sich ca. 60 1 Emulsion. Die Umwälzmenge beträgt 15 l/min.

Bei den bisher verwendeten kommerziellen Wärmeaustauschern konnten wegen der geringen Strömungsgeschwindigkeit der Emulsion (ca. 0,0035 ra/sec.) nur kleine K-Werte (Wärmeübergangswerte) erreicht werden. Um den oben angegebenen Temperaturverlust von2° C (40° C ./. 38° G) zu kompensieren, waren im Wärmeaustauscher 48 - 52° C erforderlich. Die aus diesen Bedingungen resultierende große Temperaturdifferenz führte dazu, daß sich z. B. bei Unterbrechungen des Gießvorganges die Eraulsionstemperatur der Temperatur des Heizmediums anglieh und dadurch thermisch zu stark belastet- wurde. Als Folge davon wurde beim Wiederanfahren des Grießvorganges so lange Ausschuß fabriziert, bis die Emulsionstemperatur die erforderlichen 40° G im Vorlauf erreichte.

Bei der neuen Torrn der Wärmeaustauscher entfällt diese Fehlerquelle. Die Temperaturdifferenz zwischen Heizmittel und · Emulsion kann hier auf Grund der hohen K-Werte auf 2 - 3° C

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herabgesetzt werden. Die beiden beschriebenen alternativen Wärmeaustauscher haben darüber hinaus den Vorteil geringer Druckverluste. Außerdem sind sie kompakt aufgebaut und leicht zu reinigen.

Wird an Stelle des Rücklauftemperiergefäßes 10 (Einzeldarstellung gem. Pig. 4 und 5 ) der Kurzrohrwärmeaustauscher gem. den Pig. 2 und 3 eingesetzt, so wird dieser in die Zuführungsleitung zwischen Umwälzpumpe 13 und Gießer eingebaut (14). An Stelle des Rücklauftemperiergefäßes 10 genügt dann ein einfacher Auffangbehälter.

Im folgenden wird der Aufbau der Wärmeaustauscher gem. den Pig. 2-5 und ihre wärmetechnischen Daten gem. den Diagrammen , Pig. 6 .-7 , näher beschrieben. Der Kurzrohr-Wärmeaustauscher gem. Pig. 2 und 3 besteht aus einem relativ kurzen Rohr 15, in dem strömungstechnisch eine Vielzahl von Spalten 16 einander parallelgeschaltet ist. Die Spaltwände sind von beiden.Seiten her temperiert. Zu diesem Zweck wird das Heizmittel (Wasser) in zwei getrennten Kreisläufen durch den Wärmeaustauscher geführt. Der eine Heizstrom (Wassereingang 17 und Wasserausgang 18) beheizt jeweils die Außenwand eines Spaltes 16, während der andere Teilstrom (Wassereingang 19, Wasserausgang 20) jeweils die Innenwände zweier benachbarter Spalte 16 temperiert. Die Teilströme der Wasserkreisläufe 17, 18 bzw. 19, 20, sind jeweils alle untereinander parallelgeschaltet. Die zu temperierende Emulsion wird bei 21 zugeführt und bei 22 abgeführt.

Der Wärmeaustauscher ist so ausgeführt, daß er zu Reinigungszwecken in zwei Teile zerlegt werden kann (s. Pig. 3). Der untere Teil 23 enthält die Bauelemente für den Wasserkreislauf 19, 20, mit der angedeuteten Umkehrströmung zwischen zwei Spalten 16 (s. Pig. 2). Am oberen Teil 24 (s. Pig. 3) sind die Außenwände 25 der Spalte 16 angebracht. Der Wärmeaustauscher wird mit Hilfe eines Deckels 26 (Dichtung 27 ) und der Spannklammer 28 geschlossen.

Die wärmetechnischen Daten für dieses System sind aus dem

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Diagramm der Pig. 6 zu entnehmen. Als Ordinate ist hier der Emulsionsdurchsatz in Litern/min, als Abszisse die Wärmeleistung in kcal/min aufgetragen. D_as Diagramm enthält ferner als Parameter das zu ersetzende Temperaturdefizit At und die Viskosität \ der Emulsion. Bei einem Emulsionsdurchsatz von 15 l/min, einem Temperaturdefizit von 3° C, muß unter den auf der rechten Seite des Diagrammes angegebenen Bedingungen eine Wärmeleistung von 45 kcal/min aufgewendet werden, um dieses Temperaturdefizit zu kompensieren.

Das Rücklauftemperiergefäß gem. Pig. 4 (2. Variante des Wärmeaustauschers) besteht im Prinzip aus zwei ineinandergeschalteten zylindrischen Gefäßen 29 und 30, die einen konzentrischen Spalt 31 einschließen. Durch diesen Spalt 31 wird die zu temperierende Emulsion über den Eingang 32 zugeführt. Die Emulsion fließt dann über den oberen Rand 33 des inneren Gefäßes 29 und sammelt sich in dem Behälter 34. Die Wände des inneren 29 und des äußeren Gefäßes 30 werden durch das Temperierwasser beheizt. Zu diesem Zweck wird das Temperierwasser an dem Anschluß 35 in zwei Teilströme 36 und aufgeteilt. Der eine Teilstrom 36 wird durch ein Rohr 38 zum Boden des Behälters 34 geführt und strömt dann durch die hohle Wand des inneren Behälters 29 nach oben zurück. Am oberen Rand des Gefäßes 34 wird der Temperierwasserteilstrom 36 in einem ringförmigen Rohr 39 gesammelt und über die Rohrstücke 40 von dem Ring 42 mit.dem Ausgang 43 abgeführt. Der andere Teilstrom 37 beheizt die Wand des äußeren Gefäßes 30. Er strömt vom Boden her durch die Wand nach oben, wird in dem ringförmigen Rohr 41 gesammelt und fließt über den Ausgang 44 ab. Durch die beschriebene Aufteilung der Heizmittelströme wird eine sehr gute Temperierung der Emulsion erreicht.

Die temperierte Emulsion wird am Boden des Gefäßes 34 über einen Anschlußstutzen 45 abgeführt. Der Anschluß 45 steht über die Dosierpumpe 13 (Pig. 1) mit dem Gießer 2 direkt in Verbindung.

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Der Wärmeaustauscher gem. Pig. 4 tat so konstruiert, daß das innere Gefäß zu Reinigungszwecken herausgenommen werden kann (s. Pig. 5). Zu diesem Zweck besitzt der Emulsionsauslauf 45 eine konische Passung 46, 47. Aus dem gleichen Grunde ist die Zuführung für den Heizmittelteilstrom 36 mit einer Muffe 48 versehen. Zum Verschließen des Rücklauftemperiergefäßes dient ähnlich wie bei dem Kurzrohrwärmeaustauscher der Pig. 2 und 3 eine Spannklammer 49.

Die wärmetechnischen Daten für das Rücklauftemperiergefäß sind aus dem Diagramm der Pig. 7 zu. entnehmen. Zur Erläuterung wird auf die entsprechenden Erklärungen bei Pig. 6 verwiesen. Das Diagramm der Pig. 7 ist hierzu analog.

Das zuletzt beschriebene Rücklauftemperiergefäß besitzt gegenüber dem Kurzrohrwärmeaustauscher gem. Pig. 2 und 3 den Vorteil, daß kein zusätzlicher Auffangbehälter für den vorderen und hinteren Rücklauf erforderlich ist. Das Rücklauftemperiergefäß hat gleichzeitig eine Speicherfunktion.

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Claims

Patentansprüche;

M. ^Vorrichtung zum Beschichten von Papier- oder !Folienbahnen mit einer temperierten Gelatine-Silber-Halogenid-Emulsion zur Herstellung photografischer Materialien durch kontinuierliche Benetzung der Bahn in einem Gießerraum, mit einem Rakel zur Einstellung der endgültigen Schichtstärke und einer Rückführung der überschüssigen Emulsion in den Gießerraum, dadurch gekennzeichnet, daß in den Rückführungskreislauf ein mit einem Heizmittel beschickter Wärmeaustauscher (1O),(14), geschaltet ist, dessen Wärmedurchgangswerte K im Bereich von 250 Kcal/m h ⁰O liegen und dessen Heizmitteltemperatur max. um 3° C über der Temperatur der Emulsion im Gießerraum liegt.
2.) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeaustauscher (14) aus einer Vielzahl parallel geschalteter Spalte (1.6) besteht, die von der Emulsion durchströmt sind und deren Außen- und Innenwände mit dem Heizmittel in Kontakt stehen.
3.) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeaustauscher. (10 )aus einem zylindrischen Gefäß (54) mit einem Überlauf am oberen Rand (33) und einem Auslauf (4S) am Boden des Gefäßes (34) besteht, dessen Wände mit einem inneren (29) und einem äußeren Heizmantel (30 )versehen sind, wobei der Zwischenraum zwischen den Heizmänteln (29) und (5|0)als Emulsionszulauf ausgebildet ist. ;

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