DE29710482U1

DE29710482U1 - Vorrichtung zum Behandeln einer Materialbahn

Info

Publication number: DE29710482U1
Application number: DE29710482U
Authority: DE
Original assignee: DRYTEC TROCKNUNGS und BEFEUCHT
Current assignee: Kurpisch Bernward-Josef De; Wahrmund Juergen De
Priority date: 1997-06-16
Filing date: 1997-06-16
Publication date: 1997-09-04
Anticipated expiration: 2007-06-17

Description

Vorrichtung zum Behandeln einer Materialbahn

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Behandeln einer Materialbahn, insbesondere zum Trocknen einer einseitig beschichteten Substratbahn, bei welcher Vorrichtung die Substratbahn über wenigstens eine Düsenanordnung geführt wird, durch die die unbeschichtete Seite der Materialbahn mit einem gasförmigen Medium beaufschlagbar ist. Die Erfindung betrifft insbesondere eine Vorrichtung zum Trocknen einer Substratbahn, so daß im folgenden überwiegend von Trocknen die Rede ist, ohne daß damit eine Beschränkung verbunden sein soll. Insbesondere ist es mit einer derartigen Vorrichtung auch möglich, nur einen Teil der Feuchte von der Materialbahn zu entfernen, um einen gewünschten Feuchtegrad einzustellen.

Zum Trocknen wird die Materialbahn im wesentlichen horizontal mit einer definierten Zugkraft und Transportgeschwindigkeit durch die Vorrichtung gezogen. Zum Führen und Abstützen der Materialbahn sind in der Regel Leitwalzen vorgesehen, auf denen die Bahn aufliegt. In der Vorrichtung wird ein beheiztes Gas, beispielsweise Luft, einseitig oder beidseitig auf die Materialbahn geleitet. Auch können zusätzliche Heizelemente vorgesehen werden. Durch die zugeführte Wärme wird die Materialbahn getrocknet. Selbstverständlich ist es auch möglich, daß die Materialbahn durch den zugeführten Gasstrom gekühlt wird.

Bei einseitig beschichteten Materialbahnen kann es in Abhängigkeit von den Eigenschaften der Beschichtung zweckmäßig oder sogar erforderlich sein, die Trocknungswärme nicht auf die feuchte Oberfläche, sondern von der nicht beschichteten Seite einzuleiten. Dadurch wird eine Hautbildung auf der Beschichtung vermieden, die ansonsten eine gleichmäßige Austrocknung verhindert. Beim

Trocknen von einseitig beschichteten Materialbahnen befindet sich die zu trocknende Seite in der Regel auf der oberen Seite, um einen Kontakt der feuchten Oberfläche mit den Leitwalzen zu vermeiden.

Aus der DE 40 12 176 Al ist eine Vorrichtung zum Trocknen einer einseitig beschichteten Materialbahn bekannt, bei der ein temperierter Gasstrom auf die unbeschichtete untere Seite der Materialbahn geleitet wird. Im einzelnen ist die Anordnung so getroffen, daß die Vorrichtung eine Vielzahl von Leitwalzen aufweist, an denen beidseitig Gasaustrittsdüsen mit jeweils entgegengesetzter Ausströmrichtung angeordnet sind. Dadurch soll bewirkt werden, daß unmittelbar vor und hinter der Leitwalze ein Unterdruck erzeugt wird, durch den sich die Materialbahn mit einem relativ großen Umschlingungswinkel an die Leitwalze legt. Durch die entgegengesetzten Gasströme zweier benachbarter Düsen entsteht jedoch ein Bereich mit aufeinander treffenden Gasströmen. Hierdurch können Turbulenzen entstehen, die zu einem unerwünschten Flattern der Materialbahn führen könnten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs geschilderten Art so auszubilden, daß eine gleichmäßige Bewegung der Bahn erreicht werden kann.

Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Düsenanordnung mit wenigstens einem Düsenkörper versehen ist, der sich auf seiner der Materialbahn zugekehrten Seite zumindest teilweise über die Breite der Materialbahn erstreckt und parallel zur Transportrichtung der Materialbahn einen ebenen und/oder einen in bezug auf die Materialbahn konkaven Verlauf aufweist, und daß in Transportrichtung vor dem Düsenkörper eine Düse angeordnet ist, aus der ein Gas in Transportrichtung in einem flachen Winkel zur Materialbahn derart ausströmt, daß durch die Gasströmung zwischen dem Düsenkörper und der Materialbahn ein gegenüber dem Umgebungsdruck niedrigerer Druck erzeugt

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wird, so daß die Materialbahn in Richtung auf den Düsenkörper gedrückt wird. Durch diese Anordnung wird erreicht, daß die Materialbahn in definierter Weise durch die Vorrichtung geführt wird. Die Gasströmung bewirkt einerseits eine Bewegung der Materialbahn in Richtung auf den Düsenkörper. Andererseits wird durch die Gasströmung zwischen dem Düsenkörper und der Materialbahn ein direkter Kontakt der einander zugewandten Oberflächen vermieden. Die Materialbahn kann somit auch ohne Leitwalzen vollkommen kontaktfrei durch den Trockner geführt werden, so daß ein Beschädigung der Oberflächen nicht zu befürchten ist. Durch eine entsprechende Auswahl der Strömungsgeschwindigkeit, der Transportgeschwindigkeit, des Gasdruckes und des Bahnzuges kann eine stationäre Strömung eingestellt werden, so daß die Bahn ohne Flatterbewegungen durch die Vorrichtung geführt werden kann.

Für weniger reißfeste Bahnen kann es jedoch zweckmäßig sein, wenn wenigstens zwei in Transportrichtung mit Abstand zueinander angeordnete Leitwalzen vorgesehen sind, zwischen denen wenigstens eine derartige Düsenanordnung angeordnet ist. Dadurch wird erreicht, daß sich die Materialbahn auf den Leitwalzen abstützen kann. Auch hier werden Flatterbewegungen, insbesondere des Randbereichs der Materialbahn durch eine entsprechende Auswahl der Strömungsgeschwindigkeit, der Transportgeschwindigkeit und des Gasdruckes vermieden.

Der obere Umfangspunkt der Leitwalzen liegt hierbei höher als der obere Punkt des Düsenkörpers. Durch den sich einstellenden Druckverlauf wird die Materialbahn zwischen den Leitwalzen in Richtung auf den Düsenkörper gedrückt, so ein relativ großer Umschiingungswinkel der Leitwalze bewirkt wird. Dies hat den Vorteil, daß die Leitwalze ohne daß eine Relativbewegung der sich berührenden Oberflächen durch die Materialbahn angetrieben werden kann. Es können somit Schleifspuren und andere Beschädigungen auch bei der

Behandlung von Materialbahnen mit empfindlichen Oberflächen vermieden werden.

Es kann aber auch zweckmäßig sein, wenn wenigstens eine Leitwalze angetrieben ist und die Umfangsgeschwindigkeit der Leitwalze der Transportgeschwindigkeit der Materialbahn entspricht. Dadurch können ebenfalls Relativbewegungen der sich berührenden Oberflächen vermieden werden.

Zum Einstellen einer definierten Gasströmung und zum Erzeugen des gegenüber dem Umgebungsdruck niedrigeren Druckes zwischen Düsenkörper und Materialbahn ist es erforderlich, daß das Gas in einem flachen Winkel relativ zur Materialbahn ausströmt. Es ist zweckmäßig, wenn der Gasstrom aus der Düse mit einem Winkel von kleiner als 30° relativ zur Materialbahn austritt. Dadurch wird erreicht, daß sich die gewünschte Strömung ohne die Bildung von Wirbeln zwischen dem Düsenkörper und der Materialbahn einstellt. Unter Umgebungsdruck soll hier der Druck über der Materialbahn auf deren der Düsenanordnung abgekehrten Seite verstanden werden. Dies ist in der Regel der atmosphärische Luftdruck.

Für stationäre Strömungen ist es ferner erforderlich, daß die Strömungsgeschwindigkeit des Gases beim Austritt aus der Düse größer als die Transportgeschwindigkeit der Materialbahn ist. Durch den Gasstrom wird die erforderliche Temperierung der Materialbahn bewirkt. Das Gas ist beispielsweise beheizt. Auch ist es möglich, daß das Gas gekühlt ist, um eine erhitzte Materialbahn abzukühlen. Das Gas kann beispielsweise Luft sein und im Kreislauf geführt werden.

Ferner kann vorgesehen werden, daß die Oberflächen der Leitwalzen temperiert, insbesondere beheizt sind. Dies hat den Vorteil, daß eine relativ große Wärmemenge in die Materialbahn eingeleitet werden kann, ohne daß zusätzliche Düsenanordnungen oder andere Heizelemente vorgesehen werden

müssen. Durch den relativ großen Umschlingungswinkel wird zudem eine ausreichende Wärmeübertragung gewährleistet.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert, deren einzige Figur das Schema der Führung der Materialbahn durch die erfindungsgemäße Vorrichtung zeigt. In der Zeichnung ist nur ein Abschnitt der Vorrichtung dargestellt.

Die in der Zeichnung dargestellte Vorrichtung 10 zum Trocknen einer Materialbahn 11 weist eine Vielzahl von Leitwalzen 12 auf, auf denen die Materialbahn durch die Vorrichtung gezogen wird. Die erforderliche Zugkraft wird durch eine nicht dargestellte Bahnabzugseinrichtung oder Wickeleinrichtung erzeugt, die die Materialbahn mit definierter Geschwindigkeit und Zugkraft in Transportrichtung 13 bewegt. Diese Transporteinrichtungen sind allgemein bekannt und bedürfen daher keiner weiteren Erläuterung.

Die Materialbahn 11 ist auf der Oberseite 14 einseitig beschichtet und wird von der Unterseite 15 durch eine Vielzahl von Düsenanordnungen IS mit einem Gasstrom beaufschlagt. Die vorstehende und folgende Beschreibung bezieht sich auf eine Trocknungsvorrichtung, bei welcher die Materialbahn horizontal ausgerichtet und deren Oberseite beschichtet ist. Die geometrischen Angaben beziehen sich ebenfalls auf eine solche Ausrichtung der Materialbahn. Selbstverständlich sind auch andere Ausrichtungen oder Anordnung der zu trocknenden Beschichtung möglich, und die geometrischen Angaben sind entsprechend zu übertragen.

Im einzelnen ist die Anordnung so getroffen, daß die Düsenanordnung 16 einen Düsenkörper 17 aufweist, der sich über die gesamte Breite der Materialbahn 11 senkrecht zur Zeichenebene erstreckt. Parallel zur Transportrichtung 13 ist der Düsenkörper 17 auf seiner der Materialbahn 11

zugekehrten Seite mit einer ebenen geschlossenen Oberfläche 18 versehen. In Transportrichtung 13 vor dem Düsenkörper 17 weist die Düsenanordnung 16 eine Düse 19 auf, durch die der Gasstrom auf die Unterseite 15 der Materialbahn geleitet wird. Die Düse 19 erstreckt sich in vorteilhafter Weise als Schlitzdüse zumindest über die gesamte Breite der Materialbahn. Es können aber auch mehrere Düsen und Düsenkörper quer zur Transportrichtung nebeneinander vorgesehen werden.

Die Düse 19 ist so ausgerichtet, daß der Gasstrom 2 0 in Transportrichtung in einem flachen Winkel &bgr; relativ zu der Materialbahn ausströmt. Der Winkel ist dabei so gewählt, daß sich eine Gasströmung im wesentlichen parallel zur Oberfläche 18 des Düsenkörpers 17 und der Materialbahn 11 einstellt. Der Winkel &bgr; ist vorzugsweise kleiner als 30°.

Auch durch den sich natürlich und zwangsläufig einstellenden Durchhang der Materialbahn 11 wird zwischen dem Düsenkörper 17 und der Materialbahn ein sich in Transportrichtung 13 verjüngender Kanal 21 gebildet, der sich im weiteren Verlauf in Richtung auf die nächste Leitwalze wieder erweitert. Aufgrund der bernoullischen Strömungsbedingungen stellt sich somit im mittleren Bereich 22, dem engsten Querschnitt des Kanals 21, ein gegenüber dem Umgebungsdruck niedrigerer Druck ein, so daß die Materialbahn 11 in Richtung auf den Düsenkörper 17 gedrückt wird. Dieser Effekt kann auch durch eine leicht gekrümmten konkaven Verlauf der Oberfläche 18 des Düsenkörpers 17 in bezug auf die Materialbahn 11, also einen in Richtung auf die Materialbahn gekrümmten Verlauf, erreicht werden.

Der obere Punkt 23 der Leitwalzen liegt höher als die Oberfläche 18 des Düsenkörpers 17. Dadurch wird erreicht, daß die Materialbahn mit einem relativ großen Umschlingungswinkel &agr; auf der Leitwalze 12 liegt. Die Leitwalze 12 wird ohne Relativbewegung zwischen der unteren Oberfläche 15 und der Umfangsflache der Leitwalze durch die

Materialbahn gedreht. Eine Beschädigung der Oberfläche wird somit vermieden. Es kann aber auch vorgesehen werden, daß eine oder mehrere Leitwalzen separat mit einer Umfangsgeschwindigkeit angetrieben werden, die der Transportgeschwindigkeit entspricht.

Es kann vorgesehen werden, daß die Düsenanordnung 16 so zwischen zwei benachbarten Leitwalzen 12 angeordnet ist, daß sich der mittlere Bereich der der Materialbahn 11 zugekehrten Oberfläche 18 des Düsenkörpers 17 im wesentlichen mittig zwischen den Leitwalzen befindet. Hierdurch kann aufgrund des nach unten gebogenen Verlaufs der Materialbahn ein sich in Transportrichtung 13 ausreichend verjüngender Kanal gebildet werden, der sich im weiteren Verlauf des Düsenkörpers 17 wieder erweitert. Damit kann die Bildung der gewünschten Strömung mit dem erforderlichen niedrigeren Druck im mittleren, engen Bereich 22 unterstützt werden. Im Falle eines konkaven Verlaufs der Oberfläche 18 in bezug auf die Materialbahn kann die Anordnung des höchsten Punktes des Düsenkörpers 17 mittig zwischen den Leitwalzen zweckmäßig sein.

Das auf die Materialbahn zu leitende Gas wird der Düse unter Druck durch einen Kanal 24 zugeführt, der sich in Richtung auf die Düse 19 verjüngt. Dadurch wird das Gas beschleunigt und erhält die erforderliche Geschwindigkeit. Hinter dem Düsenkörper 17 wird der Gasstrom 25 nach unten abgeführt. Das Gas kann beispielsweise Luft sein und vor dem Austritt aus der Düsenanordnung temperiert werden. Insbesondere kann ein Gaskreislauf vorgesehen werden, in dem das abgezogene Gas wieder aufbereitet, d. h. gekühlt oder erhitzt und/oder entfeuchtet wird.

Wie aus der Zeichnung ersichtlich, kann die Vorrichtung sehr einfach ausgebildet sein. Da sich der erforderliche gegenüber dem Umgebungsdruck niedrigere Druck lediglich aufgrund der Gasströmung zwischen dem Düsenkörper und der Materialbahn einstellt, sind weitere strömungstechnische

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Maßnahmen nicht erforderlich. Insbesondere müssen keine gesonderten Leitbleche oder geschlossene Gehäuse oder dergleichen vorgesehen werden, die die Unterseite der Materialbahn gegenüber dem Umgebungsdruck abschirmen. Die Trocknungsvorrichtung kann daher von unter vollkommen offen sein und nur die für die Kreislauf führung des Gasstromes benötigten Elemente aufweisen.

Es ist offensichtlich, daß mit einer derartigen Vorrichtung insbesondere einseitig beschichtete Materialbahnen getrocknet werden können, bei denen lediglich die unbeschichtete Unterseite mit Wärme zu beaufschlagen ist. Die Wärme wird vorzugsweise durch den Gasstrom zugeführt. Es ist aber auch möglich, die Leitwalzen zu temperieren oder zusätzliche Heizelemente vorzusehen. Ferner kann vorgesehen werden, die Oberseite der Materialbahn 11 mit Wärme zu beaufschlagen. Dies kann insbesondere in dem in Transportrichtung hinteren Bereich der Vorrichtung zweckmäßig sein, um eine vollständige Trocknung der Materialbahn zu bewirken.

Durch den niedrigeren Druck zwischen Düsenkörper 17 und Materialbahn 11 wird diese zwischen zwei Leitwalzen in definierter Weise nach unten gezogen, so daß sich ein gleichmäßiger Verlauf und eine gleichmäßige Bewegung der Materialbahn durch den Trockner ergibt. Ferner kann das anfängliche Einlegen der Materialbahn in den Trockner wesentlich erleichtert werden. Das vordere freie Ende der Materialbahn muß in den Trockner lediglich über die erste Düsenanordnung gelegt werden. Aufgrund der Gasströmung im wesentlichen parallel zur Transportrichtung wird sich die Materialbahn selbsttätig durch den Trockner hindurch bis zum Ende hindurch ziehen. Dort kann das freie Ende in üblicher Weise in die Bahnabzugseinrichtung eingespannt werden. Dies ist insbesondere unter Berücksichtigung der Tatsache vorteilhaft, daß die einzelnen Bauteile des Trockners relativ heiß sind und der Trockner häufig eine Länge von bis zu 50 m aufweist. Auf ein zusätzliches

Zugmittel zum Einlegen der Materialbahn kann damit verzichtet werden.

Bezuaszeichenliste

10 Vorrichtung

11 Materialbahn

12 Leitwalze

13 Transportrichtung

14 obere Oberfläche, Oberseite

15 untere Oberfläche, Unterseite

16 Düsenanordnung

17 Düsenkörper

18 Oberfläche

19 Düse

2 0 Gasstrom

21 Kanal

22 mittlerer Bereich

23 oberer Umfangspunkt

24 Kanal

25 Gasstrom ·

&agr; Umschlingungswinkel &bgr; Austrittswinkel

Claims

Vorrichtung zum Behandeln einer Materialbahn Ansprüche

1. Vorrichtung zum Behandeln einer Materialbahn (11), insbesondere zum Trocknen einer einseitig beschichteten Substratbahn, bei welcher Vorrichtung die Substratbahn über wenigstens eine Düsenanordnung geführt wird, durch die die unbeschichtete Seite (15) der Materialbahn mit einem gasförmigen Medium beaufschlagbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenanordnung (16) mit wenigstens einem Düsenkörper (17) , der sich auf seiner der Materialbahn zugekehrten Seite (18) zumindest teilweise über die Breite der Materialbahn erstreckt und parallel zur Transportrichtung (13) der Materialbahn einen ebenen und/oder einen in bezug auf die Materialbahn konkaven Verlauf aufweist, und mit einer in Transportrichtung vor dem Düsenkörper angeordneten Düse (19) versehen ist, aus der ein Gas in Transportrichtung in einem flachen Winkel (ß) zur Materialbahn derart ausströmt, daß durch die Gasströmung (2 0) zwischen dem Düsenkörper und der Materialbahn ein gegenüber dem Umgebungsdruck niedrigerer Druck erzeugt wird, so daß die Materialbahn in Richtung auf den Düsenkörper gedruckt wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei in Transportrichtung mit Abstand zueinander angeordnete Leitwalzen (12) vorgesehen sind, zwischen denen wenigstens eine Düsenanordnung (16) angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenanordnung (16) so zwischen zwei benachbarten Leitwalzen (12) angeordnet ist, daß sich der mittlere Bereich der der Materialbahn (11) zugekehrten Oberfläche (18) des Düsenkörpers (17) im wesentlichen mittig zwischen den Leitwalzen befindet.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Leitwalze angetrieben ist und die Umfangsgeschwindigkeit der Leitwalze der Transportgeschwindigkeit der Materialbahn entspricht.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasstrom aus der Düse mit einem Winkel (ß) von kleiner als 30° relativ zur Materialbahn austritt.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsgeschwindigkeit des Gases beim Austritt aus der Düse größer als die Transportgeschwindigkeit der Materialbahn ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas temperiert, insbesondere beheizt ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächen der Leitwalzen temperiert, insbesondere beheizt sind.