DE3733031C2 - Beschichtungsvorrichtung zum Beschichten einer laufenden Bahn - Google Patents
Beschichtungsvorrichtung zum Beschichten einer laufenden BahnInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Beschichtungsvorrichtung
zum Beschichten einer laufenden Bahn.
Der hier verwendete Ausdruck "Bahn" umfaßt eine Vielzahl von Trägern, insbesondere Folien
oder Bahnen, die aus einem Harzfilm, aus Papier, aus
mit Polyolefin beschichtetem Papier, Metall, wie Aluminium,
oder dgl. bestehen. Außerdem können Träger dieses Typs eine
Substrierschicht (Haftschicht) oder dgl. aufweisen.
Die Träger dieses Typs werden mit verschiedenen Arten von
Schichten beschichtet, beispielsweise
mit magnetischen Schichten, photographischen
lichtempfindlichen Schichten
oder dgl., zur Ausbildung eines Magnetbandes, verschiedener
Arten photographischer Filme und Papier oder
dgl.
In den letzten Jahren wurden magnetische Aufzeichnungsmedien
mit einer hohen Aufzeichungsdichte und in Form
eines dünnen Films entwickelt, wobei sich die Struktur der
magnetischen Schichten von einer Monoschichtstruktur zu einer
Mehrschichtstruktur verschoben hat.
Träger, die mit Substrierschichten oder dgl. versehen sind,
haben den Vorteil, daß die Träger fest an den magnetischen
Schichten der Unterlagenschichten haften. Außerdem bieten
Medien mit einer Mehrzahl von magnetischen Aufzeichnungsschichten
den Vorteil, daß das magnetische Datenspeicherungsvermögen
deutlich verbessert ist im Vergleich zu Medien mit
einer einzigen magnetischen Aufzeichnungsschicht.
Daher sind in den letzten Jahren Strukturen aus Mehrfachschichten,
wie z. B. zwei Schichten oder vier Schichten, sehr
erwünscht.
Andererseits wurde bisher eine Mehrschichtenstruktur erzielt
durch Wiederholung des Beschichtungs- und Trocknungsvorganges
Schicht für Schicht. Das Verfahren hat jedoch
den Nachteil, daß der Produktionswirkungsgrad gering ist,
weil das Beschichten und Trocknen wiederholt werden muß.
Außerdem hat es den Nachteil, daß häufig unerwünschte Modulierungs
signale auftreten als Folge einer Ungleichmäßigkeit
der magnetischen Aufzeichnungselemente an der Grenzfläche
zwischen den Auftragsschichten.
Daher ist ein Verfahren, mit dessen Hilfe es möglich ist,
gleichzeitig mehrere Schichten aufzubringen und zu trocknen
unter Anwendung eines einzigen Beschichtungs- und
Trocknungsvorganges, sehr erwünscht. Es ist jedoch ohne
weiteres ersichtlich, daß einige konventionelle Beschichtungs
verfahren, wie z. B. das Walzenbeschichtungsverfahren,
das Gravierbeschichtungsverfahren und eine Kombination aus
einer Rakelbeschichtung und einer Walzen- oder Extrusions
beschichtung, die bisher hauptsächlich für die Herstellung
magnetischer Aufzeichnungsmedien verwendet wurden, für die
gleichzeitige Bildung von mehreren Schichten ungeeignet sind.
Andererseits wurde bereits ein Gleitbeschichtungsverfahren,
bei dem Schlitze verwendet werden, als ein Mehrschichten-
Beschichtungsverfahren zur Herstellung lichtempfindlicher
photographischer Materialien vorgeschlagen. In der japanischen
Patentpublikation 56-12 937 (1981) ist ein Mehr
schichten-Beschichtungsverfahren für magnetische Auf
zeichnungsmaterialien beschrieben, bei dem auf einen
Träger eine Schicht dadurch aufgebracht wird, daß man sie entlang
einer Gleitoberfläche eines Gleittrichters fließen läßt.
Diese Gleitbeschichtungsverfahren sind jedoch für die Herstellung
magnetischer Aufzeichnungsmedien ungeeignet, weil
die zu verwendende Beschichtungszusammensetzung eine hochviskose
und aggregative in einem organischen Lösungsmittel
dispergierte Flüssigkeit ist, die leicht trocknet und für
den Hochgeschwindigkeits-Auftrag ungeeignet ist.
Es sind auch bereits ferner verschiedene Extrusions-Beschichtungsverfahren
vorgeschlagen worden, die meisten dieser
Verfahren sind jedoch nur für die Monoschicht-Beschichtung
geeignet.
Andererseits ist in der offengelegten japanischen Patentanmeldung
58-109 162 (1983) ein Mehrschichten-Beschichtungsverfahren
beschrieben, bei dem ein Extrusionsbeschichtungskopf
verwendet wird, der auf einen Träger gepreßt wird.
Die Struktur des in dieser japanischen Offenlegungsschrift
beschriebenen Beschichtungskopfes ist jedoch
zur Lösung der obengenannten Probleme nicht ausreichend.
Bei dem Verfahren treten noch viele Probleme auf, wobei
Beschichtungsstörungen, wie z. B. eine streifenartige Unregel
mäßigkeit, eine Dickenunregelmäßigkeit und dgl.,
häufig auftreten, wenn mehrere magnetische Aufzeichnungsschichten
erzeugt werden. Außerdem ist beispielsweise in
der offengelegten japanischen Patentanmeldung 60-238 179
(1985) ein Beschichtungskopf beschrieben, bei dem eine
R-förmige Rakel verwendet wird. Es ist bekannt,
daß die obengenannten Probleme in bezug auf eine streifen
förmige Unregelmäßigkeit und dgl. bis zu einem gewissen
Grade durch die R-förmige Struktur eliminiert werden können.
Bei dem in der offengelegten japanischen Patentanmel
dung 60-238 179 (1985) beschriebenen Verfahren handelt es
sich jedoch nicht um ein solches Mehrschichten-Beschichtungs
verfahren, wie es Gegenstand der vorliegenden Erfindung
ist, sondern nur um ein Monoschichten-Beschichtungsverfahren.
Allgemein gilt, daß der Beschichtungsmechanismus
bei dem Verfahren zur gleichzeitigen Aufbringung mehrerer
Schichten verhältnismäßig kompliziert ist, verglichen
mit demjenigen des Monoschichten-Beschichtungsverfahrens.
Daher ist bisher auch keine Vorrichtung bekannt, mit deren
Hilfe das gleichzeitige Mehrschichten-Beschichtungsverfahren
wirksam durchgeführt werden kann.
Als ein Verfahren, bei dem ein Beschichtungskopf vom Extru
sions-Typ verwendet wird, ist in der japanischen Patent
publikation 49-29 944 (1974) und in der offengelegten japanischen
Patentanmeldung 50-138 036 (1975) ein Mehrschichten-
Beschichtungsverfahren beschrieben. Nach den Angaben
in der japanischen Patentpublikation 49-29 944 (1974)
ist die Rakelfläche eben ausgebildet.
Dabei tritt noch immer das Problem streifenförmiger
Unregelmäßigkeiten und einer Dickenunregelmäßigkeit
auf, so daß die hierdurch hergestellten Produkte in bezug
auf ihre Oberflächenqualität kaum zu gebrauchen
sind. Daher ist in der offengelegten japanischen Patentanmeldung
50-138 036 (1975) die Rakel weiter verbessert
und weist eine gekrümmte Oberfläche auf.
Darin ist jedoch nichts über
gleichzeitiges Mehrschichten-Beschichten angegeben.
Zusammenfassend ergibt sich daraus, daß bisher keine wirksame
Methode bekannt ist, wie eine erste
Schicht aufgebracht wird und wie eine zweite Schicht aufgebracht
wird, ohne einen nachteiligen Einfluß auf die erste
Schicht zu haben.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Beschichtungsvorrichtung
zu schaffen, die bei hoher Beschichtungsgeschwindigkeit
den Auftrag mehrerer Schichten
ermöglicht, ohne Unregelmäßigkeiten beim Auftrag der
Schichten zu verursachen.
Diese Aufgabe wird bei einer Beschichtungsvorrichtung erfindungsgemäß
gelöst durch einen Extrusionskopf, der in
Bahnlaufrichtung gesehen aufweist: eine Überlaufleiste,
eine erste Rakel, und dazwischen einen ersten Schlitz für
den Auftrag einer ersten Schicht auf die laufende Bahn,
und eine zweite Rakel, und dazwischen einen zweiten
Schlitz für den Auftrag einer zweiten Schicht, wobei sowohl
die erste als auch die zweite Rakel eine der Bahn zugekehrte
konvexe Rakelfläche aufweist und der Krümmungsradius
R1 der ersten Rakel und der Krümmungsradius R2 der
zweiten Rakel den folgenden Beziehungen genügen:
-3 mm R2 - R1 15 mm, R1 2 mm und R2 2 mm.
-3 mm R2 - R1 15 mm, R1 2 mm und R2 2 mm.
Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand
der Unteransprüche.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen
der Erfindung und zugehöriger Zeichnungen näher
erläutert. In diesen zeigt
Fig. 1 eine teilweise geschnittene perspektivische Ansicht
eines Extruders in einer Vorrichtung gemäß
einer Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 2, 3 und 4 Schnittansichten entlang der Linie B-B der
Fig. 1;
Fig. 5 eine perspektivische Ansicht einer Modifikation des
Systems zur Zuführung der Beschichtungszusammensetzungen
zu dem in Fig. 1 dargestellten Extruder;
und
Fig. 6 eine Schnittansicht, die eine Modifikation der
Schlitze zeigt.
Die Fig. 1, 2 und 3 erläutern eine Ausführungsform der Erfindung,
bei der ein Extruder 1 unterteilt werden kann in
ein Flüssigkeitszuführungssystem 2, einen Taschenabschnitt
(Behälterabschnitt) 3a und 3b, einen Schlitzabschnitt 4a
und 4b, einen Rakelabschnitt 5 und 6 und einen
Überlaufleistenabschnitt 7, die nachstehend näher beschrieben
werden.
Das Flüssigkeitszuführungssystem 2 umfaßt
Pumpeneinrichtungen (nicht dargestellt), die außerhalb
eines Körpers des Extruders 1 angeordnet sind, um das
genau dosierte Zuführen des Beschichtungsmaterials
C₁ und C₂ kontinuierlich zu ermöglichen.
Rohrleitungseinrichtungen stehen mit den Pumpeinrichtungen
über zwei Taschen (Behälter) 3a und 3b in Verbindung, die
so angeordnet sind, daß sie den Körper des Extruders 1 in
Richtung der Breite eines sich bewegenden Trägers W durchqueren.
Jede der beiden Taschen 3a und 3b ist eine Art Flüssigkeitsreservoir,
das in der Schnittansicht, wie in Fig. 1
gezeigt, eine im wesentlichen kreisförmige Gestalt hat
und das sich im wesentlichen mit gleichem Querschnitt
über die Breite des Trägers W erstreckt.
Die wirksame Länge der Erstreckung wird im allgemeinen so
bestimmt, daß sie gleich oder etwas größer ist als die
Breite der Beschichtung.
Der Innendurchmesser jeder der Taschen 3a und 3b wird im
allgemeinen so festgelegt, daß er innerhalb eines Bereiches
von 3 bis 100 mm liegt. Wie in der Fig. 1 dargestellt,
sind die einander gegenüberliegenden offenen Enden der
Taschen jeweils durch Abschirmungsplatten 8 und 9 ver
schlossen, die an den entgegengesetzten Enden des Extruders
1 befestigt sind.
Das Flüssigkeitszuführungssystem 2, das die Rohrleitungs
elemente umfaßt, steht mit kurzen Rohrleitungen 10a und
10b in Verbindung, die sich ab der Abschirmungsplatte 8 so
erstrecken, daß die Taschen 3a und 3b durch die Rohrleitungen
10a und 10b mit dem Beschichtungsmaterial C₁
und C₂ gefüllt werden. Als Ergebnis können die
Schichten C₁ und C₂ mit einem einheitlichen
Flüssigkeitsdruck durch die Schlitze 4a und 4b, die
nachstehend näher beschrieben werden, auf den Träger W ausgepreßt
werden.
Die Schlitze 4a und 4b sind verhältnismäßig enge Durch
flußwege, die den Körper des Extruders 1 von den Taschen
3a und 3b bis zu dem Träger W durchqueren unter Bildung
von Öffnungen mit den jeweiligen Breiten d und e von 0,01
bis 3 mm. Diese Öffnungen verlaufen in Richtung der Breite
des Trägers W auf die gleiche Weise wie vorstehend für
die Taschen 3a und 3b beschrieben. Die Öffnungslänge jedes
der Schlitze 4a und 4b in Richtung der Breite des Trägers
W ist so gestaltet, daß sie im wesentlichen gleich
der Breite der Beschichtung ist.
Die Länge des Durchflußweges jedes der Schlitze 4a und 4b
in Richtung auf den Träger W kann eingestellt
werden unter Berücksichtigung der Bedingungen,
wie z. B. des Flüssigkeitsgehaltes, der physikalischen
Eigenschaften, der Zuführungsströmungsrate, des Zuführungs
flüssigkeitsdruckes und dgl., der Beschichtungszusammensetzungen
C₁ und C₂. Es wird angestrebt,
daß die Schichten C₁ und
C₂ laminar aus den Taschen 3a und 3b mit einheitlichen
Strömungsraten und einem einheitlichen Flüssigkeitsdruck
in Richtung der Breite des Trägers W ausfließen.
Die Schneidenoberfläche jeder der beiden Rakeln 5
und 6 ist so geformt, daß sie in der Schnittansicht entlang
der Richtung der Bewegung des Trägers W eine Krümmung aufweist.
Die Krümmung ist konvex, d. h. sie erstreckt sich in
Richtung auf den Träger W. Die Radien der Krümmung R₁ und
R₂ der Schneidenoberfläche der jeweiligen Rakeln 5
und 6 genügen den Bedingungen:
R₁ 2 mm
R₂ 2 mm und
-3 mm R₂ - R₁ 15 mm
R₂ 2 mm und
-3 mm R₂ - R₁ 15 mm
Jede der jeweiligen Breiten b und c der Rakeln 5
und 6 (betrachtet entlang der Richtung der Bewegung des
Trägers W) beträgt 0,1 bis 10 mm, vorzugsweise 0,5 bis
5 mm. Die Breiten b und c können un
abhängig von den Krümmungsradien R₁ und R₂ festgelegt werden.
Obgleich die Fig. 2 den Fall zeigt, bei dem das Zentrum
in jedem der Krümmungsradien R₁ und R₂ im Innern jeder
der ersten und zweiten Rakeln 5 und 6 angeordnet
ist, ist es selbstverständlich, daß die vorliegende
Erfindung auf diese spezifische Ausführungsform nicht
beschränkt ist, sondern daß die Position der Krümmungs
zentren ausgewählt werden können zur Bestimmung
der relativen Positionen der Schneidenoberflächen,
solange die folgenden Bedingungen erfüllt sind.
Wie in der Fig. 4 dargestellt, steht Θ₁ für den Neigungswinkel
der Überlaufleiste; Θ₂ steht für den
Winkel zwischen der Verlängerung der Überlaufleiste
und einer ersten Tangente M an die Schneidenoberfläche
der ersten Rakel 5 ab der Spitze x, die
ein Schlitzaustrittsende der Überlaufleiste
ist; und Θ₃ steht für den Winkel zwischen der Verlängerung
der ersten Tangente M und der zweiten Tangente L an die
Schneidenoberfläche der zweiten Rakel 6 ab der
Spitze y, die eine Schlitzverlängerung der Schneidenoberfläche
der ersten Rakel 5 ist. Der Winkel Θ₁ liegt
innerhalb eines Bereiches von 0,5° <Θ₁35°, vorzugsweise von
5°Θ₁25°. Der Winkel Θ₂ liegt innerhalb eines Bereiches
von 0°<Θ₂ 20°, vorzugsweise von 2°Θ₂15°. Der Winkel
Θ₃ liegt innerhalb eines Bereiches von 0°<Θ₃20°,
vorzugsweise von 1°Θ₃15°.
Obgleich die Fig. 1 bis 4 den Fall zeigen, bei dem die
Schneidenoberfläche der Überlaufleiste 7
eben ist, ist es selbstverständlich, daß die
Erfindung nicht auf die spezifische Ausführungsform beschränkt
ist, sondern daß die Schneidenoberfläche der
Überlaufleiste durch Kombination einer
Vielzahl von Ebenen oder als gekrümmte
Oberfläche mit einem vorgegebenen Krümmungsradius gebildet werden kann.
Außerdem können beide Zwischenräume f und g in den Schlitzaustrittsenden,
wie in Fig. 3 gezeigt, irgendeinen
Wert innerhalb eines Bereiches von -300 µm bis +300µm
haben.
Mindestens die oberen Enden der Überlaufleiste und
der Rakeln 5 und 6 sind ferner aus einem harten
Material, beispielsweise aus einem (nicht-magnetischen oder
magnetischen) Hartmetall oder Keramik mit einer Härte von
etwa 45° nach der Rockwell-Härteskala, gefertigt.
Bei der gezeigten Vorrichtung ist der Träger W, der
durch die im wesentlichen konstante Zugspannung zwischen den
sich bewegenden Führungseinrichtungen, wie z. B. Führungswalzen
oder dgl., gespannt ist,
leicht gekrümmt entlang der Schneidenoberfläche
der Rakeln 5 und 6 und der Überlaufleiste
7 durch die Extruder-Trägereinrichtung (nicht dargestellt).
Wenn die Schichten C₁ und C₂ aus dem
Flüssigkeitszuführungssystem 2
zugeführt werden, passieren die Schichten
C₁ und C₂ nacheinander die Taschen 3a und 3b
und die Schlitze 4a und 4b und werden von den Austrittsenden
der Schlitze 4a und 4b bei einheitlichen Strömungsraten
und -drücken über die Breite des
Trägers W auf diesen extrudiert.
Die Schicht C₁ (untere Schicht), die
vom Austrittsende des Schlitzes 4a extrudiert wird,
der in bezug auf die Bewegungsrichtung
des Trägers W stromaufwärts angeordnet ist, läuft geringfügig über
die Schneidenoberfläche der Überlaufleiste 7, die dem
Träger W gegenüberliegt. Dadurch entsteht eine Art
Perle zwischen dem Träger W und der Schneidenoberfläche,
so daß die Schicht C₁ sich entlang
der Oberfläche des Trägers W so bewegt, daß sie zwischen
der Schneidenoberfläche der ersten Rakel 5 und dem
Träger W verteilt wird. Andererseits wird die
Schicht C₂ (obere Schicht), die vom Austrittsende
des Schlitzes 4b extrudiert wird, der an der
Abstromseite in bezug auf die Bewegungsrichtung des Trä
gers W angeordnet ist, zwischen der Schicht
C₁ und der Schneidenoberfläche der zweiten Rakel
6 verteilt. Als Ergebnis wird die
Schicht C₂ auf die Schicht C₁
aufgebracht.
Wenn die obengenannte Bewegung der Schichten
C₁ und C₂ kontinuierlich aufrechterhalten wird,
wird selbstverständlich die Oberfläche des Trägers W in einem
vorgegebenen Abstand von den Oberflächen
der ersten und zweiten Rakel 5 und 6
gehalten. Der dazwischenliegende Raum wird von den
die Schichten C₁ und C₂ ausgefüllt.
Der Abstand wird festgelegt in Abhängigkeit von
Bedingungen, beispielsweise der Zugspannung des Trägers W,
dem Abstand zwischen dem Träger W und dem Extruder 1, der
Zuführungsrate (Flüssigkeitsdruck) für die
Schichten C₁ und C₂, der Laufgeschwindigkeit des
Trägers W und dgl. Insbesondere kann der erforderliche Abstand,
d. h. die erforderliche Dicke des Überzugsfilms,
leicht und genau erzielt werden, indem man lediglich die
Zuführungsmengen der Schichten C₁ und
C₂ ändert.
Wenn die Rakeln 5 und 6 so vorgesehen sind, daß
sie die obengenannten Bedingungen auf die vorstehend beschriebene
Weise für den Extruder 1
erfüllen, können die Schichten
schnell und glatt, laminar und gleichzeitig auf den
Träger W aufgebracht werden, ohne daß eine Erhöhung der
Scherspannung auftritt und ohne daß Mängel, wie z. B. eine
streifenförmige Unregelmäßigkeit, eine Dickenunregelmäßigkeit
und dgl. in dem Überzugsfilm auftreten.
Beim Vergleich der Krümmungsradien R₁ und R₂ bei Betrachtung
der Beschichtungsraten der Schichten
C₁ und C₂ muß eine beträchtliche Menge
Beschichtungsmaterial durch die zweite Rakel
6 aufgebracht werden, wenn die Schicht
C₂, verglichen mit der Schicht C₁, groß ist.
Daher
muß R₂ größer sein als R₁. Vorzugweise wird die Breite c
der zweiten Rakelschneide 6 entsprechend der Beziehung von
R₁ und R₂ festgelegt.
Wenn dagegen die Schicht C₂ in einer
ausreichend niedrigen Rate, verglichen mit derjenigen der
Schicht C₁, zugeführt wird, kann der
Krümmungsradius R₁ gleich dem Krümmungsradius R₂ gemacht
werden. R₁ kann auch größer als R₂ sein oder er kann
kleiner als R₂ sein, vorzugsweise wird jedoch die Differenz
zwischen R₁ und R₂ ausreichend klein gemacht.
Die Fig. 5 zeigt ein zentrales Zuführungsverfahren, bei
dem ein Paar kurze Einlaß-Rohrleitungen 12a und 12b und
zwei Paare kurze Auslaß-Rohrleitungen 10a und 10b und 11a
und 11b so befestigt sind, daß sie in den Mittelabschnitten
und den Endabschnitten der Taschen 3a und 3b angeordnet
sind, um dadurch die Schichten
C₁ und C₂ durch die kurzen Einlaßrohrleitungen 12a und 12b
zuzuführen.
Es ist klar, daß die Beschichtungsvorrichtung
nicht beschränkt
ist auf die beschriebenen spezifischen Ausführungsformen,
sondern daß diese Ausführungsformen
auch in Kombination verwendet werden können. Außerdem ist
es klar, daß die Gestalt jeder der Taschen 3a und 3b nicht
auf die obengenannte kreisförmige Form beschränkt ist,
sondern daß sie auch anders geformt sein können wie
ein Quadrat oder ein Schiffsboden, solange in Richtung der
Breite ein einheitlicher Flüssigkeitsdruck erzielt werden
kann. Obgleich die Ausführungsformen den Fall zeigen, bei
dem die Schlitze 4a und 4b parallel zueinander und im wesentlichen
senkrecht zum Träger W angeordnet sind,
können die Schlitze auch gegeneinander geneigt sein
wie aus der Fig. 6 ersichtlich.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung, wie sie vorstehend anhand einer Ausführungsform beschrieben
worden ist, weist die folgenden neuen Effekte auf:
Der erfindungsgemäße Extruder 1 ist so gestaltet, daß gleichzeitig mindestens zwei Schichten auf einen Träger aufgebracht werden können. Jede der zum Aufbringen der Schichten verwendeten Rakeln ist so geformt, daß sie eine gekrümmte Oberfläche hat, die sich in Richtung auf den Träger erstreckt. Die Beziehung zwischen den Krümmungsradien der jeweiligen Rakeloberflächen und die Beziehung in bezug auf die Position der Oberflächen werden so eingestellt, daß sie den obengenannten Bedingungen genügen. Eine Erhöhung der Scherspannung während der Beschichtung kann daher verhindert werden, so daß es möglich ist, die Schichten glatt aufeinander aufzubringen. Außerdem können Unregelmäßigkeiten, wie z. B. streifenförmige Unregelmäßigkeiten und/oder Dickenunregelmäßigkeiten, in dem Überzugsfilm verhindert werden. Auf diese Weise kann leicht eine hochqualitative Mehrschichten-Herstellung schnell und ohne Fehler an der Grenzfläche zwischen den Überzugsschichten erzielt werden.
Der erfindungsgemäße Extruder 1 ist so gestaltet, daß gleichzeitig mindestens zwei Schichten auf einen Träger aufgebracht werden können. Jede der zum Aufbringen der Schichten verwendeten Rakeln ist so geformt, daß sie eine gekrümmte Oberfläche hat, die sich in Richtung auf den Träger erstreckt. Die Beziehung zwischen den Krümmungsradien der jeweiligen Rakeloberflächen und die Beziehung in bezug auf die Position der Oberflächen werden so eingestellt, daß sie den obengenannten Bedingungen genügen. Eine Erhöhung der Scherspannung während der Beschichtung kann daher verhindert werden, so daß es möglich ist, die Schichten glatt aufeinander aufzubringen. Außerdem können Unregelmäßigkeiten, wie z. B. streifenförmige Unregelmäßigkeiten und/oder Dickenunregelmäßigkeiten, in dem Überzugsfilm verhindert werden. Auf diese Weise kann leicht eine hochqualitative Mehrschichten-Herstellung schnell und ohne Fehler an der Grenzfläche zwischen den Überzugsschichten erzielt werden.
In den folgenden Beispielen werden die Effekte der erfindungsgemäßen
Vorrichtung näher erläutert.
Als erste Schicht (untere Schicht) wurde eine Beschichtungs
zusammensetzung, wie sie in der folgenden Tabelle I
angegeben ist (entsprechend der in Fig. 1 dargestellten
Beschichtungszusammensetzung C₁) verwendet und als
zweite Schicht (obere Schicht) wurde eine
Beschichtungszusammensetzung, wie sie in der folgenden
Tabelle II angegeben ist (entsprechen der in der Fig. 1
dargestellten Beschichtungszusammensetzung C₂) verwendet.
Beschichtungszusammensetzung der ersten Schicht | |
Ruß (MICT, mittlere Teilchengröße 250 µm) | |
200 Gew.-Teile | |
Polyurethanharz (Handelsname Nippollan-7304 der Firma Nippon Polyurethane Co., Ltd.) | 80 Gew.-Teile |
Phenoxyharz (Handelsname PKH-1 der Firma Union Carbide Corp.) | 35 Gew.-Teile |
Kupferoleat | 1 Gew.-Teil |
Methylethylketon | 500 Gew.-Teile |
Beschichtungszusammensetzung der zweiten Schicht | |
Co-enthaltendes magnetisches Eisenoxid (SBET: 35 m²/g) | |
100 Gew.-Teile | |
Nitrocellulose | 10 Gew.-Teile |
Polyurethanharz (Handelsname Nippollan-2304 der Firma Nippon Polyurethane Co., Ltd.) | 8 Gew.-Teile |
Polyisocyanat | 8 Gew.-Teile |
Cr₂O₅ | 2 Gew.-Teile |
Ruß (mittlere Teilchengröße 20 µm) | 2 Gew.-Teile |
Stearinsäure | 1 Gew.-Teil |
Butylstearat | 1 Gew.-Teil |
Methylethylketon | 300 Gew.-Teile |
Die Viskosität jeder der in den Tabellen I und II angegebenen
Beschichtungszusammensetzungen wurde bestimmt.
Die Viskosität der Beschichtungszusammensetzung C₁ für
die untere Schicht betrug 0,2 Poise (0,02 Pa·s) bei einer
Scherrate von 1·10⁴s-1. Die Viskosität der Beschichtungs
zusammensetzung C₂ der oberen Schicht betrug 0,3 Poise
(0,03 Pa·s) bei einer Scherrate von 1·10⁴s-1.
1. Träger
Material: Polyethylenterephthalatfilm
Breite: 400 mm
Dicke: 75 µm
Zugkraft in dem beschichteten Teil: 20 kp/500 mm
Laufgeschwindigkeit des Trägers: 100 m/min
Material: Polyethylenterephthalatfilm
Breite: 400 mm
Dicke: 75 µm
Zugkraft in dem beschichteten Teil: 20 kp/500 mm
Laufgeschwindigkeit des Trägers: 100 m/min
Die Beschichtungsmenge in bezug auf die magnetische Be
schichtungszusammensetzung für die untere Schicht betrug
15 cm³/m² und die Beschichtungsmenge derselben für die
obere Schicht betrug 10 cm³/m².
2. Es wurde der erfindungsgemäße Extruder verwendet.
Der Krümmungsradius R₁ der Schneidenoberfläche der ersten
Rakel wurde 6 mm gewählt. Die Beschichtungsbedingungen
wurden festgelegt unter Änderung des Krümmungsradius
R₂ der Schneidenoberfläche der zweiten Rakel.
Die erzielten Ergebnisse waren wie in der folgenden Tabelle III
angegeben, wobei das Symbol ○ den erfolgreichen
normalen Auftrag der zweiten Schicht darstellt, das Symbol
X-1 den Mißerfolg beim normalen Auftrag darstellt
wegen des Überlaufs der Schichten
auf die Überlaufleiste und das Symbol X-2 den Mißerfolg
beim normalen Auftrag darstellt wegen des Einmischens von
Luft in die obere Schicht.
Die Beschichtungszusammensetzung für die untere Schicht
und für die obere Schicht wurden auf die gleiche Weise
wie in Beispiel 1 hergestellt. Der Träger wurde auf die
gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt. Die Beschichtungsmenge
für die untere Schicht betrug 5 cm³/m² und die
Beschichtungsmenge für die obere Schicht betrug 10 cm³/m².
Der Krümmungsradius R₁ der Schneidenoberfläche der ersten
Rakel wurde auf 4 mm eingestellt. Die Beschichtungsbedingungen
wurden beurteilt unter Änderung des Krümmungsradius
R₂ der Schneidenoberfläche der zweiten Rakel.
Die Ergebnisse der Beurteilung sind in der Tabelle IV angegeben,
in der die Symbole ○, und X-1 und X-2 die gleichen
Bewertungen darstellen, wie sie oben für die Tabelle III
definiert worden sind.
Die Beschichtungszusammensetzungen für die untere Schicht
und für die obere Schicht wurden auf die gleiche Weise
wie in Beispiel 1 hergestellt. Der Träger wurde auf die
gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt. Die Beschichtungsmenge
für die untere Schicht betrug 30 cm³/m² und
die Beschichtungsmenge für die obere Schicht betrug
5 cm³/m². Der Krümmungsradius R₁ der Schneidenoberfläche
der ersten Rakel wurde auf 10 mm festgelegt. Die
Beschichtungsbedingungen wurden bewertet unter Änderung
des Krümmungsradius R₂ der Schneidenoberfläche der zweiten
Rakel. Die Ergebnisse der Bewertung sind in der folgenden
Tabelle V angegeben, in der die Symbole ○, X-1 und
X-2 die gleichen Bewertungen darstellen wie sie in bezug
auf die Tabelle III definiert worden sind.
Die obengenannten Beispiele wurden bewertet unter Änderung
der Krümmungsradien R₁ und R₂ der jeweiligen Schneidenoberflächen
in den Fällen, in denen die Beschichtungsmengen für
die obere Schicht und die untere Schicht auf typische Werte
eingestellt wurden. Aus den Ergebnissen geht hervor,
daß eine gute Beschichtung in den Fällen erzielt werden
kann, in denen R₁ und R₂ der Beziehung genügen:
-3 mm R₂ - R₁ 18 mm
für verschiedene Werte der Beschichtungsmengen für die obere
Schicht und die untere Schicht.
In den folgenden Beispielen wird die Verwendung von Be
schichtungszusammensetzungen beschrieben, die von den vorstehend
beschriebenen Beschichtungszusammensetzungen verschieden
sind.
Als untere Schicht wurde die in der nachstehenden Tabelle
VI angegebene Beschichtungszusammensetzung verwendet, und
als obere Schicht wurde die in der Tabelle II angegebene
Beschichtungszusammensetzung verwendet. Der Träger war
15 µm dick und die übrigen Bedingungen wurden auf die
gleiche Weise wie in Beispiel 1 definiert eingestellt.
Die Beschichtungsmenge für die untere Schicht betrug
8 cm³/m², und die Beschichtungsmenge für die obere Schicht
betrug 20 cm³/m². Der Krümmungsradius R₁ der ersten Rakel
wurde auf 6 mm eingestellt. Die Beschichtungsbedingungen
wurden bewertet, während der Krümmungsradius R₂
der zweiten Rakel geändert wurde. Die Ergebnisse
der Bewertung sind in der folgenden Tabelle VII angegeben,
in der die Symbole ○, X-1 und X-2 die gleichen Bedeutungen
haben wie sie oben in bezug auf Beispiel 1 angegeben worden
sind.
Die Viskosität der Beschichtungszusammensetzung, wie sie
in der nachstehenden Tabelle VI angegeben ist, wurde mit
einem Vismetron gemessen, wobei eine Viskosität von 1,3 cP
(1,3 mPa·s) erhalten wurde.
Methylethylketon | |
100 Gew.-Teile | |
Toluol | 100 Gew.-Teile |
Nitrocellulose | 5 Gew.-Teile |
Als obere Schicht wurde die in der folgenden Tabelle VIII
angegebene Beschichtungszusammensetzung verwendet. Die
Beschichtungszusammensetzung wurde auf die gleiche Weise
wie diejenige der Tabelle VIII hergestellt, wobei diesmal
jedoch die Reduktionskraft oder Koerzitivkraft (Hc) von
Co-γ-FeOx (des magnetischen Materials) in der Tabelle VIII
in 700 Oe geändert wurde, und dieses magnetische Material
wurde als untere Schicht verwendet. Die Dicke des Trägers
betrug 10 µm. Die Zugspannung in dem beschichteten Teil
betrug 10 kp/500 mm. Die Beschichtungsmenge für die untere
Schicht betrug 20 cm³/m², und die Beschichtungsmenge
für die obere Schicht betrug 25 cm³/m². Die übrigen Beschichtungsbedingungen
wurden auf die gleiche Weise wie
in Beispiel 1 eingestellt.
Die Viskosität jeder der Beschichtungszusammensetzungen
wurde gemessen. Die Viskosität der Beschichtungszusammensetzung
für die untere Schicht betrug 0,3 Poise (0,03 Pa·s)
bei einer Scherrate von 1·10⁴s-1. Die Viskosität der Beschichtungszusammensetzung
für die obere Schicht betrug
0,3 Poise (0,03 Pa·s) bei einer Scherrate von 1·10⁴s-1.
Unter den obengenannten Bedingungen wurden die Ergebnisse
der Beschichtung mit R₁ = 12 mm bewertet, während R₂ geändert
wurde, so daß R₂ verschiedene Werte hatte. Die Bewertungsergebnisse
sind in der folgenden Tabelle IX angegeben,
in der die Symbole ○, X-1 und X-2 die gleichen Bewertungen
darstellen, wie sie in bezug auf Beispiel 1 definiert
worden sind.
Co-γ-FeOx (Hc=700 Oe) | |
100 Gew.-Teile | |
Vinylchlorid/Acetat/Vinylalkohol-Copolymer (92 : 3 : 5, Polymerisationsgrad 400) | 20 Gew.-Teile |
Polyesterpolyurethan (Molekulargewicht 50 000) | 5 Gew.-Teile |
Ölsäure (industrielle Qualität) | 2 Gew.-Teile |
Dimethylpolysiloxan (Polymerisationsgrad 60) | 0,2 Gew.-Teile |
Ruß (Teilchengröße 10 µm) | 1,0 Gew.-Teil |
α-Al₂O₃ (Teilchengröße 0,5 µm) | 1,0 Gew.-Teil |
Methylethylketon | 200 Gew.-Teile |
Cyclohexan | 50 Gew.-Teile |
Aus den Beispielen 4 und 5 geht hervor, daß eine gute Beschichtung
erhalten werden kann, wenn R₁ und R₂ der Beziehung
-3 mm R₂ - R₁ 15 mm genügen, trotz Änderung der
Beschichtungszusammensetzungen für die obere Schicht und
die untere Schicht.
In den obengenannten Beispielen sind die bevorzugten Werte
für R₁ und R₂ erläutert, die relativen Positionen der ersten
Rakel 5 und der zweiten Rakel 6 sind jedoch
nicht angegeben. Es wird aber angenommen, daß die relativen
Positionen der Rakel in einem gewissen Umfange
Beschränkungen unterliegen. Nachstehend werden die
relativen Positionen von R₁ und R₂ untersucht.
Die in Tabelle I angegebene Beschichtungszusammensetzung
wurde als untere Schicht verwendet. Die in der Tabelle II
angegebene Beschichtungszusammensetzung wurde als obere
Schicht verwendet. Die Beschichtungsmenge für die untere
Schicht betrug 15 cm³/m² und die Beschichtungsmenge für
die obere Schicht betrug 10 cm³/m². Der Träger mit einer
Breite von 400 mm und einer Dicke von 75 µm wurde aus Poly
ethylenterephthalat hergestellt. Die Zugspannung in dem
beschichteten Teil betrug 20 kp/500 mm. Die Laufgeschwindigkeit
des Trägers betrug 200 m/min. Die Beschichtungsbedingungen
wurden bewertet, wobei R₁ und R₂ jeweils bei
6 mm bzw. 8 mm gehalten wurden und die Winkel Θ₁, Θ₂ und
Θ₃ sind diejenigen der Fig. 4. Die Ergebnisse der Bewertung
sind in der Tabelle X angegeben, in der das Symbol @
ausgezeichnete Beschichtungsbedingungen darstellt,
das Symbol ○ so gute Beschichtungsbedingungen darstellt,
so daß beim praktischen Auftrag keine Schwierigkeiten
auftraten, das Symbol *-1 einen Mißerfolg beim Auftrag der
unteren Schicht darstellt und das Symbol *-2 einen Mißerfolg
beim Auftragen der oberen Schicht darstellt.
Aus der Tabelle X geht hervor, daß die Winkel Θ₁, Θ₂ und
Θ₃, welche die relativen Positionen der ersten und zweiten
Rakel darstellen, der Bedingung genügen:
0,5°<Θ₁35°; 0°<Θ₂25°; und 0°<Θ₃20° bei der praktischen Anwendung. Für besondere vorteilhafte Auf tragsergebnisse müssen die Winkel insbesondere der folgenden Beziehung genügen:
0,5°<Θ₁35°; 0°<Θ₂25°; und 0°<Θ₃20° bei der praktischen Anwendung. Für besondere vorteilhafte Auf tragsergebnisse müssen die Winkel insbesondere der folgenden Beziehung genügen:
5°Θ₁20°; 2°Θ₂15°;
1°Θ₃15°.
Claims (5)
1. Beschichtungsvorrichtung zum Beschichten einer laufenden
Bahn, gekennzeichnet durch einen Extrusionskopf (1), der in
Bahnlaufrichtung gesehen aufweist:
eine Überlaufleiste (7),
eine erste Rakel (5), und dazwischen einen ersten Schlitz (4a) für den Auftrag einer ersten Schicht auf die laufende Bahn, und
eine zweite Rakel (6), und dazwischen einen zweiten Schlitz (4b) für den Auftrag einer zweiten Schicht,
wobei sowohl die erste als auch die zweite Rakel (5, 6) eine der Bahn (W) zugekehrte konvexe Rakelfläche aufweist und der Krümmungsradius R₁ der ersten Rakel (5) und der Krümmungsradius R₂ der zweiten Rakel (6) den folgenden Beziehungen genügen: -3 mm R₂ - R₁ 15 mm,
R₁ 2 mm, und
R₂ 2 mm.
eine Überlaufleiste (7),
eine erste Rakel (5), und dazwischen einen ersten Schlitz (4a) für den Auftrag einer ersten Schicht auf die laufende Bahn, und
eine zweite Rakel (6), und dazwischen einen zweiten Schlitz (4b) für den Auftrag einer zweiten Schicht,
wobei sowohl die erste als auch die zweite Rakel (5, 6) eine der Bahn (W) zugekehrte konvexe Rakelfläche aufweist und der Krümmungsradius R₁ der ersten Rakel (5) und der Krümmungsradius R₂ der zweiten Rakel (6) den folgenden Beziehungen genügen: -3 mm R₂ - R₁ 15 mm,
R₁ 2 mm, und
R₂ 2 mm.
2. Beschichtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß jede der Rakeln (5, 6) eine Breite innerhalb
eines Bereiches von 0,1 bis 10 mm hat.
3. Beschichtungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
gekennzeichnet durch Winkel Θ₁, Θ₂ und Θ₃, welche wie folgt
definiert sind:
Θ₁ ist der Winkel zwischen der der Bahn (W) zugekehrten Fläche der Überlaufleiste (7) und einer Ebene (K), die im rechten Winkel zu der Begrenzungswand des Schlitzes (4a) verläuft,
Θ₂ ist der Winkel zwischen der der Bahn (W) zugekehrten Fläche der Überlaufleiste (7) und einer Tangentialebene (M) an die konvexe Fläche der Rakel (5), die durch die Begrenzungskante (X) der der Bahn (W) zugekehrten Fläche der Überlaufleiste (7) verläuft,
Θ₃ ist der Winkel zwischen der Tangentialebene (M) und einer Tangentialebene (L) an die konvexe Fläche der Rakel (6), die durch die Begrenzungskante (Y) der konvexen Fläche der Rakel (5) verläuft.
Θ₁ ist der Winkel zwischen der der Bahn (W) zugekehrten Fläche der Überlaufleiste (7) und einer Ebene (K), die im rechten Winkel zu der Begrenzungswand des Schlitzes (4a) verläuft,
Θ₂ ist der Winkel zwischen der der Bahn (W) zugekehrten Fläche der Überlaufleiste (7) und einer Tangentialebene (M) an die konvexe Fläche der Rakel (5), die durch die Begrenzungskante (X) der der Bahn (W) zugekehrten Fläche der Überlaufleiste (7) verläuft,
Θ₃ ist der Winkel zwischen der Tangentialebene (M) und einer Tangentialebene (L) an die konvexe Fläche der Rakel (6), die durch die Begrenzungskante (Y) der konvexen Fläche der Rakel (5) verläuft.
4. Beschichtungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch
gekennzeichnet, daß
0,5° < Θ₁ 35°,
0° < Θ₂ 25° und
0° < Θ₃ 20°.
0° < Θ₂ 25° und
0° < Θ₃ 20°.
5. Beschichtungsvorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche
1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß für den Auftrag jeder
weiteren Schicht eine weitere Rakel vorgesehen ist.
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