DE3317998A1

DE3317998A1 - Beschichtungsvorrichtung

Info

Publication number: DE3317998A1
Application number: DE3317998A
Authority: DE
Inventors: Takashi Hino Tokyo Kageyama; Makoto Nagareyama Chiba Yoshida
Original assignee: Konishiroku Photo Industry Co Ltd Tokyo; Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1982-05-19
Filing date: 1983-05-18
Publication date: 1983-11-24
Also published as: JPS6345263B2; GB8312897D0; JPS58202075A; GB2120132B; US4748057A; GB2120132A

Description

Beschreibung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Verbesserung der sogenannten Fließbeschichtungsvorrichtung und insbesondere auf eine solche Vorrichtung dieser Art, bei der die Benetzungseigenschaft zwischen einem Band und der Beschichtungsflüssigkeit, insbesondere einer Flüssigkeit mit großer Viskosität, verbessert ist und bei der hierdurch eine gleichförmige Beschichtung erzielt werden kann.

In Figur 1 ist eine Fließbeschichtungsvorrichtung mit einer herkömmlichen Fließbeschichtungsmaschine und einer Stützwalze dargestellt. In dieser Figur bezeichnen 1 ein Band, 2 einen ersten Block der Beschichtungsvorrichtung, wobei dieser Block an seiner Spitze einen sich in der Breitenrichtung des Bandes 1 erstreckenden Rand 3 hat, 4 einen zweiten Block, der in der gleichen Weise wie der erste Block 2 gebildet ist und einen Rand 3' hat, und 5 einen Schlitz zwischen dem ersten Block 2 und dem zweiten Block 4, wobei die gesamte Menge der Beschichtungsflüssigkeit 6 von dem Schlitz 5 zu dem engen Spalt h gelangt und der Rand 3 nahezu parallel zu dem Band 1 verläuft. Beim Beschichten mit einer solchen Beschichtungsvorrichtung ist es bekannt, die Relation 'h = 2 hw¹ zu wählen, wobei die Dicke der Beschichtung hw beträgt.. Es ist auch bekannt, daß die Relation kaum von den physikalischen Eigenschaften (insbesondere der Viskosität) der Beschichtungsflüssigkeit und der Beschichtungsgeschwindigkeit abhängt. Wenn jedoch eine große Gleichförmigkeit der Beschichtung erforderlich ist, wie im Falle von fotografischem lichtempfindlichem Material oder von magnetischem Aufzeichnungsmaterial usw., besteht der Nachteil, daß die Position X, an der die Beschichtungsflüssigkeit 6 das Band 1 zuerst berührt (nachfolgend als 'Beschichtungsflüssigkeit-Kontaktlinie¹) bezeichnet, in der Breitenrichtung des Bandes 1 zickzackförmig ist, wenn die Viskosität der Beschichtungsf lüssigkeit 6 groß ist. Es besteht die Neigung zum Bilden von Streifendefekten (streak defects) in der Bewegungsrichtung des Bandes 1". Dieses wird durch eine unzureichende Benetzung zwischen der Beschichtungsflüssigkeit 6 und dem Band 1 begründet. Wenn diese Erscheinung bedeutend wird, ergeben sich Fehler inso-

weit, als sogenannte Beschichtungsdefekte in Form einer Kreuzbzw. Querlinie erzeugt werden, wobei sich benetzte und unbenetzte Abschnitte an der Oberfläche des Bandes 1 in dessen Querrich tung abwechseln. Ferner besteht eine Unzweckmäßigkeit darin, da die Dicke einer Schicht direkt von der Veränderung des Spaltes zwischen dem Rand 3 und dem Band 1 beeinflußt wird. Diese Verän derung wird veranlaßt durch unvermeidbare Gründe, wie beispiels weise durch eine Exzentrizität der Stützwalze (nicht dargestelltl durch eine Dickenveränderung des Bandes 1 und durch andere Anlässe, da die Dicke der Beschichtung durch die Relation *hw=h/2 gesteuert wird, wie es zuvor erwähnt wurde.

Nach einem intensiven Studium und einer Suche nach einer Lösung für die vorstehenden Probleme wurde im Rahmen der vorliegenden Erfindung festgestellt, daß das Problem der im Zusammenhang mit den früheren Artikeln erwähnten Beschichtungsmängel in einem gewissen Ausmaß durch Verbessern der Benetzungseigenschaft des Bandes oder durch Verbesserungsmittel für die Benetzungseigenschaf t gelöst werden können, wie durch ein Absenken der Oberflächenspannung der Flüssigkeit oder dergleichen. Ferner wurde festgestellt, daß das Problem der Beschichtungsmängel besonders bedeutend wird, wenn die Viskosität groß ist und eine große Be-Schichtungsgeschwindigkeit gewählt wird. Diese Tatsache basiert auf den folgenden Gründen.

Als erster Grund ist zu erwähnen, daß die Position der Beschichtungsflüssigkeit-Kontaktlinie durch die Benetzungseigenschaft der Bandoberfläche und durch die Oberflächenspannung der Flüssigkeit sowie ferner durch den Druck gesteuert bzw. beeinflußt wird, der durch den Strom der Beschichtungsflüssigkeit in dem Spalt zwischen dem Band und dem Rand erzeugt wird. Dieser Druck wirkt in der Weise, daß er die Kontaktlinie in der zu der Bewegungsrichtung des Bandes entgegengesetzten Richtung niederdrückt, und zwar entgegen der Kraft des Bandes, die Flüssigkeit in seiner Bewegungsrichtung wegzutragen. Somit wird die Position der Kontaktlinie durch das Ausgleichen dieser Kräfte festgesetzt. Wenn die Viskosität der Flüssigkeit oder die Beschichtungsgeschwindigkeit größer wird, steigt die Kraft bzw. Neigung des

Bandes", die Flüssigkeit wegzutragen, bis sis schließlich den erzeugten Druck übersteigt, wodurch die Balance bzw. der Ausgleich verlorengeht, was zu einer Zickzack-Form der Kontaktlinie in der Breitenrichtung und somit zu den oben erwähnten Beschichtungsmängeln führt.

Als zweiter Grund für Beschichtungsmängel ist zu erwähnen, daß Luft zu einem Eintreten in den Spalt zwischen dem zweiten Block der Beschichtungsvorrichtung und dem Band für das Hochgeschwindigkeitsbeschichten neigt, so daß hierdurch Streifenmängel (streak defects) auftreten dürften. Solche Mangel können gelöst werden, wenn der Spalt eliminiert wird. Ohne Spalt neigt jedoch das Band zu einem Beschädigen durch die Stützwalze und die Beschichtungsvorrichtung. Wenn Schmutz oder andere Teile vorhanden sind, reißt das Band. Deshalb kann der Spalt nicht entfallen.

Nach Untersuchung derartiger Fälle wurde im Rahmen der Erfindung festgestellt, daß alle vorgenannten Probleme erfindungsgemäß gelöst werden können, indem der durch den Strom der Beschichtungsflüssigkeit in dem Spalt zu erzeugende Druck vergrößert wird. Ferner wurde festgestellt, daß hierdurch das genannte Problem der Dickenveränderung der Beschichtung gelöst wird, womit die vorliegende Erfindung abgeschlossen ist.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung einer Fließbeschichtungsvorrichtung/ die eine gleichförmige Beschichtung auch dann ermöglicht, wenn eine Flüssigkeit großer Viskosität und ein Hochgeschwindigkeitsbeschichtungsvorgang vorliegen. Ferner soll es möglich sein, die Dicke der Beschichtung trotz einer Veränderung des Spaltes zwischen dem Band und dem Rand "konstant zu halten.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe zeichnet sich eine Extrusions- bzw. Fließbesch'ichtungsvorrichtung (extrusion coating apparatus) der im Oberbegriff von Anspruch 1 genannten Art erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen von Anspruch 1 aufgeführten Merkmale aus. Weitere Merkmale ergeben sich aus den UnteranSprüchen.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht es, die Benetzungseigen-

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schaft zwischen dem Band sowie der Beschichtungsflüssigkeit zu ! verbessern und eine gleichförmige Beschichtung auch dann zu er-j reichen, wenn eine Flüssigkeit großer Viskosität und eine große j Beschichtungsgeschwindigkeit vorliegen. Ferner kann die Dicke der. Beschichtung sogar dann konstant gehalten \tferden, wenn sich der Spalt zwischen dem Band und dem Rand ändert.

Die Erfindung wird nachfolgend an zeichnerisch dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 - in einem schematischen Teilschnitt eine herkömmliche Extrusions- bzw. Fließbeschichtungsvorrichtung,

Figur 2 - in einem schematischen Teilschnitt eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Beschichtungsvorrichtung,

Figur 3 - einen vergrößerten Teilschnitt aus Figur 2, Figur 4 - in einer graphischen Darstellung die Druckveränderung

der in Vorrichtung aus Figur 2 benutzten Beschichtungs-j

flüssigkeit, !

Figuren 5 und 6 - in schematischen Teilschnitten andere Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Beschichtungsvorrichtung und

Figur 7 - in einer schematischen Aufbaudarstellung eine bevor- j zugte Positionsbeziehung zwischen der Beschichtungsvor-j richtung und der Stützwalze nach der vorliegenden Er- | findung. |

• ■ I

Gemäß der Darstellung in Figur 7 weist die Strömungsrichtung der j Beschichtungsflüssigkeit in einem Schlitz 5 der erfindungsgemässen Beschichtungsvorrichtung zu dem Zentrum C einer Stützwalze

Gemäß Figur'3 hat sich der in der Breitenrichtung des Bandes 1 erstreckende Rand 3 an der Spitze eines ersten Blocks 2 der Beschichtungsvorrichtung zwei Zonen - eine A Zone {in der Zeichnung die obere linke Seite), die nach rechts abfällt {mit einem Neigungswinkel von 9 1), und eine B Zone (in der Zeichnung die obere rechte Seite), die zu der rechten Seite ansteigt {mit einem Neigungswinkel von θ 2). Deshalb ermöglicht es dieser Aufbau, daß der Spalt zwischen dem Rand 3 und dem Band 1 in der A Zone ab-COPV nimmt und in der B Zone ansteigt. Der Abschnitt 7, wo die A Zone

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in die B Zone übergeht, muß nicht in der Zeichnung dargestellt werden (es handelt sich um eine in der Breitenrichtung des Bandes 1 verlaufende gerade Linie), wobei es lediglich wichtig ist, daß die oben erwähnten geneigten Zonen vorhanden sind. Ferner kann die Höhe des Randes 3¹, der an der Spitze des zweiten Blokkes 4 gebildet ist und sich in der Breitenrichtung des Bandes erstreckt, der Höhe des Randes 3 des ersten Blockes 2 entsprechen oder unterschiedlich hierzu sein.

Die horizontalen Längen in der Vorbewegungsrichtung der Beschichtungsflüssigkeit in der A Zone und B Zone des vorgenannten ersten Blocks 2 (nachfolgend als 'horizontale Länge¹ bezeichnet) betragen 11 und 12, während eine horizontale Länge des Randes 3' des zu dem Band 1 parallelen Abschnitts 13 und die Höhendifferenz zwischen dem Rand 3 und dem Rand 3' k betragen. Hierbei sind im Rahmen einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung folgende Abmessungen bevorzugt: 11 =0,1 - 1 mm, 12 = 0,1 - 2 mm, 13 = 0,5 - 2 mm,-Θ1 = 2 - 60°, 92 = 2 - 60° und k=(+01) mm - (-0,1) mm. Ferner sind folgende Abmessungen noch mehr bevorzugt: 11 = 0,1 - 0,5 mm, 12 =0,1 - 1 mm, 13 = 0,5 - 1 mm, Θ1 = 5 - 30°, Θ2 = 5 - 10° und k = 0 mm - (-0,05) mm. Das negative Vorzeichen (-) für k bedeutet, daß der Rand 3' niedriger als der Rand 3 liegt. Die oben erwähnten Figuren beinhalten ein bevorzugtes Beispiel, und die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Figuren beschränkt.

Es wird nunmehr die Funktion der vorliegenden Erfindung im Zusammenhang mit dem vorgenannten Aufbau erläutert. Die Bereiche der bei der vorliegenden Erfindung anzuwendenden Beschichtungsflüssigkeit-Viskosität und der Beschichtungsgeschwindigkeit sind sehr 'weit. Der Effekt der vorliegenden Erfindung zeigt sich vor allem dann, wenn eine Beschichtungsflüssigkeit mit einer großen Viskosität benutzt wird, und es kann eine Viskosität von 500 Centipoise (nachfolgend als 'cp' bezeichnet) oder mehr angewendet werden. Es ist sogar möglich, eine Beschichtungsflüssigkeit mit 5000 - 10000 cp anzuwenden. Ferner zeigt die vorliegende Erfindung ihren Effekt besonders dann, wenn die·Beschichtungsgeschwindigkeit groß ist, und es sogar möglich, eine Beschichtungsgeschwindigkeit von 100 m/min oder mehr zu benutzen. COPY

Wenn die Beschichtungsflüssigkeit 6, wie oben erwähnt, von dem Schlitz 5 auf das Band 1 aufgebracht wird, ergibt sich in der A · Zone ein konvergierender Strom, und es wird ein Druck erzeugt. ; Aufgrund dieser Druckerzeugung kann die Kontaktlinie X in Pfeil-j richtung in Figur 3 niedergedrückt werden, wodurch die Benetzung^ kraft erzeugt wird. Die Kontaktlinie X kann in der Breitenrichtung gleichförmig gehalten werden. Wenn die Beschichtungsflüssigkeit 6 in die B Zone eintritt, ergibt sich ein divergierender Strom, und der Druck fällt ab. Figur 4 zeigt den Druckanstiegszustand in der Bewegungsrichtung in der A Zone und den Druckabfallzustand in der Bewegungsrichtung in der B Zone. In der Figur zeigt die Kurve I den Zustand, bei dem sich die obere Oberfläche des Bandes 1 in Figur 3 bei Ia befindet; entsprechendes zeigen die Kurve II für den Zustand Ha und die Kurve III für den Zustand IHa aus Figur 3.

Wenn das Band 1 bei Ia in Figur 3 angeordnet ist und eine der j Kurve I in Figur 4 entsprechende Druckänderung auftritt, wird j eine maximale Druckdifferenz ΔP1 erzeugt. Wenn der Spalt zwischen! dem Rand 3 und dem Band 1 verkleinert wird (wenn die Position des] Bandes 1 zu der Position Ha in Figur 3 verlagert wird), und zwar aufgrund einer Exzentrizität der Walze, einer Dickenveränderung des Bandes 1 oder dergleichen, wird die Menge der strömenden Beschichtungsflüssigkeit klein, und hierdurch wird auch die Dicke (hw) der Schicht klein. Andererseits verschiebt sich der Druck zu der Kurve II in Figur 4, und es wird die Druckdifferenz AP2 erzeugt. Somit ist Δ P2 größer als ΔΡ1, und die hieraus resultierende Druckdifferenz wird zu der Antriebskraft zum Vergrößern der Menge der strömenden Flüssigkeit. Dieses führt dazu, daß die Dicke (hw) der Schicht vergrößert und somit zu der Normaldicke (Position Ia in Figur 3) zurückgeführt wird. Wenn der Spalt andererseits vergrößert wird (wenn sich die Position des Bandes 1 zu der Position HIa in Figur 3 verändert), wird die Menge der strömenden Beschichtungsflüssigkeit groß, und deshalb neigt auch die Dicke (hw) der Schicht dazu, groß zu werden. Mittlerweile hat sich der. Druck zu der Kurve III in Figur 4 verändert, und es wird die Druckdifferenz ΛP3 erzeugt. Demnach ist P3 kleiner als £P1, und die Reduzierung der Druckdifferenz führt dazu, daß die

Strömungsgeschwindigkeit abnimmt. Hierdurch wird die Dicke (hw) COPY

der Schicht klein gemacht und auf die Normaldicke (Position Ia in Figur 3) zurückgestellt. Es ist die Eigenschaft der vorliegenden Erfindung, daß die Rückstellkraft im Sinne eines Zurückstellens auf die ursprüngliche Dicke wirkt, auch wenn der Spalt größer oder kleiner wird, wie es oben erwähnt wurde.

Die vorstehenden Ausführungen beinhalten ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, die nicht hierauf beschränkt ist und in verschiedenen Ausführungsformen verbessert werden kann. Beispielsweise können gemäß Figur 5 mehrere Paare vorgesehen sein, wobei jedes Paar aus einer A Zone, die einen konvergierenden Strom bildet, und einer B Zone besteht, die einen divergierenden Strom bildet. Ferner kann gemäß Figur 6 ein Aufbau vorhanden sein, dessen Anzahl von Paaren einer A Zone, die den konvergierenden Strom bildet, und einer B Zone, die den divergierenden Strom bildet, ein Paar übersteigt und dessen Hinterkante an der Seite in der Bewegungsrichtung des Bandes mit einem konvergierenden Strom endet. Ferner kann das Glied, das die Form des Randes hat, bei der vorliegenden Erfindung separat ausgebildet und an der Beschichtungs vorrichtung befestigt sein. Es folgen nunmehr bestimmte Beispiele.

Beispiel 1

(Spezifikationen der Beschichtungsvorrichtung) Durchmesser der Stützwalze = 150 nun

Dicke des Grundfilms = '15 ρκ 600 mm (Breite) 11 = 300 μ, 12 = 700 μπι, 13 = 1 mm

Schlitzbreite = 500 um, Θ1 = 13°, Θ2 = 8°

Mit Hilfe einer Beschichtungsvorrichtung mit den genannten Spezifikationen wurde eine magnetkorn-dispergierte Flüssigkeit mit einer Viskosität von 5000 cp für die Verwendung bei Magnetband mit einer Beschichtungsgeschwindigkeit von 200 m/min auf einen Grundfilm aufgebracht, so daß die Dicke (hd) der Beschichtung nach dem Trocknen 5 μπι betrug.

Nach dem Beschichten wurde über die gesamte Breite kein Streifendefekt {streak defect) festgestellt, und die Veränderung der

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Dicke (hd) der Schicht war nicht größer als - 2 %

Beispiel 2

(Spezifikationen der Beschichtungsvorrichtung) Durchmesser der Stützwalze = 200 ram
Dicke des Grundfilms =100 μΐη χ 300 mm (Breite) 11 = 12 = 500 um
Θ1 = Θ2 = 7°

Es wurde eine Beschichtungsflüssigkeit mit einer Viskosität von 1000-cp auf einen Grundfilm mit einer Beschichtungsgeschwindigkeit von 150 m/min aufgebracht, so daß die Dicke (hd) der Beschichtung nach dem Trocknen 3 μΐη betrug.

Nach dem Beschichten betrug die Veränderung der Dicke (hd) der Beschichtung nicht meh:
schichtung entspricht.

Beschichtung nicht mehr als - 1 %, was einer gleichförmigen Be-

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Claims

G 53 996 -su --· -· ·· · Konishiroku Photo Industry Co., Ltd., No. 26-2 Nishishinjuku 1-chome/ Shinjuku-ku, Tokyo, Japan Be sch ichtung svorrichtung Patentansprüche

1. FließbeSchichtungsvorrichtung mit einem von einer Stützwalze "*"" abgestützten sowie sich ständig bewegenden Band und einem Trichter, der an seiner Spitze einen sich in der Bandbreitenrichtung erstreckenden Schlitz und zwei diesen Schlitz bildende Ränder hat, wobei sich zwischen dem Band sowie den Rändern Spalte befinden und wobei die gesamte Menge an Beschichtungsf lüssigkeit in den Spalt an der sich in Bewegungsrichtung des Bandes befindlichen Seite geleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der den Spalt an dieser Seite bildende Rand (3) eine Form hat/ die ein Ausbilden zumindest eines Paares von Zonen (A, B) ermöglicht, bei denen ein konvergierender Strom und ein divergierender Strom aufeinanderfolgen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsrichtung der Beschichtungsflüssigkeit (6) in dem Schlitz (5) zu dem Zentrum der Stützwalze (8) für das Beschichten weist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hinterkante des Spaltes an dieser Seite mit einem konvergierenden Strom endet.