-
Gebiet der
Erfindung
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung
zur Vorhangbeschichtung eines endlosen bewegten Substrats mit einer
oder mehreren gleichzeitig aufgebrachten Lagen eines flüssigen Beschichtungsmaterials
und insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Vorhangbeschichtung
mit einer Vorhangkantenführung
zur Stabilisierung eines Beschichtungsvorhangs.
-
Hintergrund
der Erfindung
-
Hauptsächlich auf
dem Gebiet der Herstellung von fotografischen Papieren oder beschichteten Folien
sind Vorhangbeschichtungsverfahren und -vorrichtungen weithin bekannt
und in Gebrauch. Typischerweise wird eine endlose Bahn oder Blätter kontinuierlich
unter einem Beschichtungsbehälter entlang
bewegt. Eine oder mehrere flüssige
Zusammensetzungen werden von einer Behälteranordnung in Form eines
flüssigen
Vorhangs bereitgestellt.
-
Für die Herstellung
von fotografischen Papieren werden flüssige Zusammensetzungen von
relativ geringer Viskosität
verwendet, im Allgemeinen von weniger als 150 cP (Centipoise), meist
in einem Bereich von 5 bis etwa 100 cP.
-
Die
Herstellung von fotografischen Papieren ist eine enorm schwierige
Kunst, die eine extrem genaue Überwachung
erfordert. Die praktische Verwendung der Vorhangbeschichtung bringt
eine Anzahl von Schwierigkeiten mit sich, die eine Notwendigkeit einer
extrem gleichmäßigen Beschichtung
einerseits und eine Notwendigkeit zur Beschichtung von Substraten
in Form einer endlosen Bahn bei hohen Geschwindigkeiten andererseits
mit sich bringt.
-
Eine
Anzahl von Problemen, die mit der Vorhangbeschichtung zusammenhängen, wurden
im Stand der Technik angesprochen und eine Vielzahl von Vorschlägen wurde
gemacht, um solche Probleme zu überwinden.
-
Neben
dem Erhalt eines frei fallenden Vorhangs mit gleichmäßigen Vorhangeigenschaften über seine
Breite quer zu der Bewegungsrichtung des Substrats ist eines der
am meisten angesprochenen Probleme zur Beschichtung bei Geschwindigkeiten
oberhalb von etwa 150 m/min die Verlagerung oder Deformation des
Vorhangs durch die Luft, die infolge von Reibung mit dem nicht beschichteten
Substrat mitgeführt
wird. Diese Luft wird mit dem sich bewegenden Substrat mitgeführt bis
zu der Beschichtungsstelle, die die Stelle angibt, an der die Beschichtungsflüssigkeit
zuerst das Substrat berührt.
Bei der Vorhangbeschichtung hat dieser Ort die Form einer Linie über das
Substrat und wird als die dynamische Benetzungslinie bezeichnet.
Das Gebiet nahe des Substrats, in dem die Luft sich infolge der
Reibung in Bewegung befindet, wird als Grenzschicht bezeichnet.
-
Es
wurde ferner als wichtig angesehen, die Kantenbereiche des frei
fallenden Vorhangs zu stabilisieren, um ein Einschnüren des
Vorhangs infolge der Oberflächenspannung
der Beschichtungsflüssigkeit
zu vermeiden.
-
Ein
weiterer Nachteil, der mit einem ungeführten Vorhang verbunden ist,
ist die Bildung von Kantenbereichen auf dem beschichteten Band mit
einer größeren Beschichtungsdicke
als der Rest des Bandes, was im Allgemeinen ungewünscht ist
und dazu führt,
dass die Kantenbereiche der Beschichtungslage oder des Bandes entfernt
oder abgeschnitten werden und entsorgt werden müssen, da eine gleichmäßige Beschichtung
normalerweise erforderlich ist, um die erwarteten Qualitätsstandards
zu erfüllen.
-
Daher
wurden zahlreiche Ansätze
gemacht, um die Nachteile zu überwinden
und die Beschichtungsleistung bei der Vorhangbeschichtung von Substraten
zu verbessern.
-
Eines
der Probleme, die mit der Führung
der Vorhangkante verbunden ist, ist beschrieben zum Beispiel in
US 5,895,687 von Kondo et
al., das von dem sogenannten "Teekanneneffekt" oder "Teekannenphänomen" herrührt. Das
Teetopfphänomen kann
beobachtet werden bei einer Beschichtungslösung, die entlang einer Gleitfläche eines
Beschichtungsbehälters
oder einem Mundstück
fließt
und kurz davor steht, von der Kante oder einer Lippe des Beschichtungsbehälters zu
fallen: Der Vorhang der Beschichtungsflüssigkeit fällt nicht in vertikaler Richtung herunter
infolge einer Fließgeschwindigkeitsvariation der
Beschichtungslösung über ihre
Dicke, und verursacht dadurch dazu, dass der Vorhang mit einer Krümmung hin
zu dem Behälter
fällt.
-
Kondo
et al. schlagen eine Kantenführungseinrichtung
für den
Beschichtungsvorhang vor, bei der die Kantenführung eine gekrümmte Querschnittsfläche, vorzugsweise
in der Form entsprechend dem Teekannenphänomen aufweist. Auch wenn in
US 5,895,684 anerkannt wird,
dass eine übliche
flache Kantenführung
eine Vorhanglage stabilisiert, wird als nachteilig beschrieben,
dass eine dicke Kantenlage auf dem beschichteten Substrat infolge
einer vergrößerten Berührungsfläche zwischen
der flachen Kantenführung
und der Beschichtungsflüssigkeit
verursacht wird.
-
Unter
Bezug auf die offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 99668/1989
wird erwähnt,
dass die Bereitstellung von Seitenlösungen, die in den Kantenbereichen
des Vorhangs fließen,
nachteilig wären,
weil die Seitenlösungen
in an jedem Endabschnitt des Vorhangs akkumuliert würden, was
zu einer exzessiv dicken Lage an beiden Kanten des beschichteten
Substrats führen
würde.
-
Um
das letztgenannte Problem zu vermeiden, offenbart die
EP 0 740 197 A1 eine Kantenführung für einen
Beschichtungsvorhang mit einem Dosierschlitz an der Oberseite und
im Bereich der Kante der Lippe des Beschichtungsbehälters zur
Bereitstellung eines Seitenflusses zur Verringerung von Störungen des
frei fallenden Beschichtungsvorhangs infolge eines inhomogenen Geschwindigkeitsprofils über die
Breite des Vorhangs. Bezüglich
trockener Kantenführungen
wird über
ein Problem berichtet, das die Fallgeschwindigkeit des Vorhangs
in den Kantenbereichen, die die Kantenführungen berühren, gegen Null tendiert in
Folge der Reibung und Adhäsion
der Vorhangkante an der Kantenführung. Dementsprechend
wird eine inhomogene Beschichtung erhalten auf dem Substratband
im Bereich der Vorhangkante und es wurde häufig im Stand der Technik vorgeschlagen,
einen Beschichtungsvorhang zu verwenden, der breiter ist, als das
zu beschichtende Substrat und dadurch eine überschüssige Beschichtungslösung bereitzustellen.
Natürlich
ist ein solcher Ansatz ökonomisch
unattraktiv, da ein Teil der Beschichtungslösung verloren geht und die
Einrichtungen verschmutzt werden und daher häufige Unterbrechungen des Herstellungsprozesses
für Reinigungsarbeiten
nötig sind.
-
Die
Vorrichtungen, die in der
EP
0 740 197 A1 vorgeschlagen sind, umfassen zusätzlich zu
einer Benetzungskantenführung
eine Abtrenneinrichtung und eine Absaugeinrichtung an der Unterseite
der Kantenführung,
die den äußersten
Teil des Kantenbereiches des Vorhanges, der mit einem Seitenstrom,
der kontaminiert ist, der Wasser oder eine wässrige Zusammensetzung enthalten
kann, abzutrennen. Die äußersten
Kantenbereiche und der Seitenstrom wird durch eine Absaugeinrichtung
an der Unterseite der Kantenführung
entfernt.
-
Weiterhin
ist aus der
DE 197
35 588 A1 bekannt, einen Beschichtungsvorhang aus einer Schlitzdüse zu einem
Kantenführungselement
auszugeben, das integral mit der Schlitzdüsen gebildet, aber gegenüber dieser
zu rückgesetzt
ist, und die weiter einen Auslass für einen Seitenstrom der Beschichtungsflüssigkeit
an der Oberseite der Kantenführung
aufweist, die einen zusätzlichen
Strom an Beschichtungsflüssigkeit
auf der Oberfläche
der Kantenführung
bereitstellt, bereitzustellen. Die Neigung der Kantenführung führt dazu,
dass der fallende Vorhang an der Unterseite der Kantenführung nahe
der Benetzungslinie schmaler ist.
-
Weiterhin
wird vorgeschlagen, eine Kühlflüssigkeit
durch das Innere der Kantenführung
zu führen,
so dass die Kantenführung
bei einer Temperatur von ungefähr
15°C unter
der Temperatur der Beschichtungsflüssigkeit gehalten wird. Diese
Maßnahme
wird vorgeschlagen, um zu verhindern, dass die Beschichtungszusammensetzung
auf der Oberfläche der
Kantenführung
aushärtet.
Der Kantenbereich des Vorhangs wird durch eine Abtrennvorrichtung
abgetrennt und abgeführt.
In einer Ausführungsform
wird vorgeschlagen, die Oberfläche
der Abtrennvorrichtung zu krümmen,
die in Berührung
mit den übrigen Vorhangabschnitten
steht, um den Vorhang unterhalb der Abtrennvorrichtung zu erweitern,
um die Bildung von Kantenbereichen auf dem beschichteten Substrat
mit einer gegenüber
dem Rest des beschichteten Substrats unterschiedlichen Dicke zu vermeiden.
-
Die
Offenbarung der
US 5,763,013 von
Devine et al. bezieht sich auf das Problem, dass die früher vorgeschlagene
Anordnung zur Entfernung der Kantenbereiche des Vorhangs durch Abtrennvorrichtungen
und eine Unterdruckquelle zum Absaugen der abgetrennten Kantenbereichsflüssigkeit
ein weiteres Problem bezüglich
der Zuverlässigkeit
des Herstellungsverfahrens mit sich bringt infolge der Aushärtung, die
eine zumindest teilweise Verstopfung der Unterdruckkanäle verursacht.
Hierzu wird berichtet, dass dies besondere Probleme bereitet, wenn
die Beschichtungszusammensetzung ein härtendes Polymer, wie zum Beispiel
Knochengelatine, aufweist und die Kontaktflächen der Unterdruckeinrichtung Temperaturen
unter Umgebungstemperaturen aufweisen. Devine schlägt daher
die Zugabe einer zusätzlichen
Spülflüssigkeit
direkt zu der Absaugeinrichtung vor, so dass die Flüssigkeit
von dem Kantenbereich des Vorhangs zuverlässig von der Abtrennvorrichtung
entfernt wird.
-
Die
EP 0 907 103 A1 schlägt vor,
eine Vorhangkantenführungseinrichtung
enthaltend eine poröse
Lage und eine Einrichtung zur Bereitstellung einer Schmierflüssigkeit,
die in Verbindung mit einer porösen
Lage angeordnet ist, vorzusehen, so dass die Schmierflüssigkeit über nahezu
die volle Länge der
Kantenführungseinrichtung
bereitgestellt wird. Insbesondere wird vorgeschlagen, die Flüssigkeit entlang
der Führungskante
mit einer Geschwindigkeit bereitzustellen, die dieselbe ist, wie
die Fallgeschwindigkeit des Vorhangs an der entsprechenden Stelle
entlang der Führungskante.
Für den
unteren Bereich der Kantenführung
wird vorgeschlagen, dass dieser ein festes Material umfasst, das
leicht benetzt ist und eine Oberfläche hat, die in Richtung auf
die Vorhangkante um 1° bis
5° in Richtung
auf die Mitte des Vorhangs geneigt ist und einen Absaugschlitz an dem äußersten
unteren Ende aufweist, mit einer Sammelkante, die über die
Oberfläche
in Richtung auf den Vorhang hinaussteht, um die Entfernung der Schmierflüssigkeit
und der äußersten
Kantenbereiche des Beschichtungsvorhangs zu erleichtern.
-
Die
US 5,906,865 , Ellermeier
et al., berichtet über
einen Bruch des Beschichtungsvorhangs als vorherrschendem Begrenzungsfaktor
in Bezug auf die Beschichtungsgeschwindigkeit und kontinuierlichem
Betrieb eines Vorhangbeschichters. Das Benetzen der Kantenführungen
oder Vorhanghalter mit einer Hilfsflüssigkeit wird als die am meisten
vorgeschlagene Maßnahme
zur Bewältigung
des Problems berichtet, das von Turbulenzen in der Nähe der Vorhangkante
herrührt.
Trenneinrichtungen oder Abtrenneinrichtungen, die häufig vorgeschlagen
werden, umfassen im Wesentlichen eine flache einseitig gehalterte
Klinge. Diese Klinge steht von einem Unterdruckgehäuse vor
und unterbricht den freien Fall des Vorhangs in unmittelbarer Nähe und parallel
zu dem zu beschichtenden Substrat. Diese Unterbrechung erfolgt kurz
bevor der Vorhang auftrifft. Die Klingen müssen dünn und scharf sein. Entsprechend einer
Anzahl von Vorschlägen
sind diese ferner auf ihrer Oberseite mit einer Reinigungsflüssigkeit
benetzt. Der Strom der Reinigungsflüssigkeit wäscht die Flüssigkeit der Vorhangkanten
aus dem Beschichtungsbereich. Wenn die Vorhangkanten eine Gelatinelösung enthalten,
wird nur ein Teil der wertvollen Beschichtungslösung verloren, jedoch können sich
Verkrustungen auf der Kante der Klinge während langer Betriebszyklen
ansammeln. Dies wird durch Gelatinereste verursacht. Dadurch wird
die Klinge stumpf. Eine stumpfe Klinge kann nicht zufriedenstellend
eine raupenförmige
Beschichtung der Kante vermeiden. Eines der Probleme, die mit der
Klinge verbunden sind, ist ein Strom, der an der Oberfläche oder
an der Unterseite der Klinge anhaftet, der im Allgemeinen instabil
ist. Grundsätzlich
bildet die einseitig gehalterte scharfkantige Klinge eine ständig präsente Gefahr
für Bediener.
Die Reinigung der Klingen kann zu Verletzungen führen und die dünnen Klingen können leicht
verbogen und beschädigt
werden, was zu Unterbrechungen in dem Beschichtungsprozess führt, infolge
sowohl von Reinigungs- als auch Reparaturmaßnahmen.
-
Die
US 5,906,865 schlägt das Abtrennen
der Kantenbereiche des Vorhangs zusammen mit einer Benetzungsflüssigkeit
vor, die auf einer vorzugsweise flachen Kantenführung verwendet wird, die durch einen
freien Strahl einer Separationsflüssigkeit, wie Wasser, abgetrennt
wird und wobei der abgetrennte Kantenbereich des Vorhangs und alle
Hilfsflüssigkeiten,
die auf der Kantenführung
verwendet werden, durch eine starke Unterdruckquelle abgesaugt werden,
bevor der Vorhang das zu beschichtende Substrat erreicht.
-
Es
wird hervorgehoben, dass die Strahltrennvorrichtung keinem Verschleiß unterliegt
und keine Gefahr für
Personal besteht, das arbeitet, wenn der Beschichtungsprozess unterbrochen
ist.
-
Gemäß der
EP 0 567 071 A1 umfasst
ein Vorhangbeschichtungsverfahren mit einem Rampenbehälter die
Bereitstellung einer Hilfsflüssigkeit,
um die Ungleichmäßigkeit
der Beschichtungsdicke zu eliminieren, die in beiden Kantenbereichen
eines Beschichtungsfilms erzeugt wird, die gebildet wird durch das
Auftreffen eines frei fallenden Beschichtungsfilms auf ein kontinuierlich
laufendes Band. Die Hilfsflüssigkeit
läuft von
einer Stelle in einem Abstand von nicht mehr als 10 mm von einer
Grenzlinie zwischen Führungsklingen
und Kantenführungen
in eine Richtung auf die Führungsplatten.
Die Menge des Stroms der Hilfsflüssigkeit,
die auf jede der Führungsklingen läuft, beträgt nicht
mehr als 10 cm
3/min. Eine Führungsklinge
entsprechend dieses Standes der Technik hat eine Neigung in einem
Winkel von θ =
10° bis 80° bzgl. einer
Gleitfläche,
um eine Hilfsflüssigkeit auf
die Seite des Beschichtungsfilms auf einer Gleitfläche laufen
zu lassen. Die Oberflächenspannung der
Hilfsflüssigkeit
ist größer als
die des Beschichtungsfilms, so dass die Hilfsflüssigkeit nicht zu der Mitte
eines Beschichtungsfilms gezogen wird und dadurch den Beschichtungsfilm
instabil macht. Gemäß einem
Beispiel dieses Dokuments hat die Hilfsflüssigkeit eine Viskosität von 2
cP (Centipoise), eine Oberflächenspannung
von 37 Dyne/cm und wird in einer Menge von 4 cm
3/min
abgegeben. Die Hilfsflüssigkeit
läuft auf
die obere Oberfläche
der Führungsklinge
an einer Stelle, die in einem Abstand von nicht mehr als 10 mm in
Richtung von einer Grenzlinie zwischen der Führungsklinge und der Kantenführung liegt.
-
Gemäß der
EP 0 649 054 A1 wird
eine streifenförmige
interne Kantenmethode und eine Vorrichtung offenbart zur Vorhangbeschichtung
einer Unterlage mit einer oder mehreren Lagen der flüssigen Beschichtungszusammensetzung
unter Verwendung von Streifen der flüssigen Beschichtungszusammensetzungen,
die an den Kanten eines frei fallenden Vorhangs gebildet werden,
wobei die Streifen durch Kantenführungen
geführt
werden, die so positioniert sind, dass ein unbeschichteter Rand
der Unterlage an jeder Kante der Unterlage verbleibt. Die Flüssigkeit
wird von den Kanten des frei fallenden Vorhangs nahe dem Auftreffpunkt
auf der Unterlage entfernt. Die Vorrichtung und das Verfahren wird
insbesondere verwendet zur Vorhangbeschichtung bei besonders niedrigen
Strömungsraten
bezogen auf die Breite. Die Vorrichtung umfasst Spülvorrichtungen
zur Ausgabe einer Flüssigkeit
von den Kantenführungen, um
einen Benetzungskontakt mit den Streifen zu erhalten. Die Streifenzusammensetzung
ist im Wesentlichen eine wässrige
Gelatinelösung
mit geeigneten Oberflächenbehandlungsmitteln,
die zugesetzt sind, um die Oberflächenspannung des Streifens
auszugleichen mit einer Oberseite auf unteren Lagen des Vorhangs.
Verdickungsmittel können
ebenfalls verwendet werden. Die Streifenviskosität liegt optimal im Bereich
von 1 bis 30 cP (Centipoise), insbesondere 5 bis 20 cP. Die Flussrate
der Streifen ist größer als
das mögliche
Minimum, um einen stabilen Vorhang entlang der Kantenführungen
zu erreichen. Die Breite des Streifens beträgt wenigstens 3 bis 10 mm.
Ein Luftraum zwischen den Streifen von wenigstens 5 mm wird gebildet,
bevor sich der Streifen mit dem Hauptkörper des Vorhangs vereinigt.
Der Streifen wird durch eine Vertiefung und eine Schlitzanordnung
gebildet, bei der der Streifen eine geneigte Oberfläche herunterfließt, bevor
er sich mit dem Hauptkörper
des Vorhangs vereinigt. Einrichtungen zur Bildung des Streifens
können
am Kantenstück des
Behälters
angeordnet sein. Solch ein Streifen kann hergestellt werden, enthaltend
einen Einlass und einen abwärts
gerichteten Zumessungsschlitz zur Bildung des Streifens. Der Zumessungsschlitz gibt
die Streifenzusammensetzungen an oder nahe der Lippe des Behälters ab.
Ferner kann der Streifen entlang der Kantenführung durch eine Schmierflüssigkeit
geführt
werden, die durch einen Auslass und eine Rampe eingeführt wird.
Die Streifenflüssigkeit, die
vorzugsweise Wasser ist, wird durch einen anderen Kanal bereitgestellt.
Der Volumenstrom des Streifens beträgt insbesondere ungefähr 1,6 cm
3/cm·s und
die Streifenviskosität
beträgt
8 cP. Die Oberflächen
des Streifens sollten abgekantet werden vor der Zusammenführung mit
dem Hauptkörper
des Vorhangs, da anderenfalls der Anschluss zwischen dem Streifen
und dem Hauptkörper
des Vorhangs signifikant von der Vertikalen abweicht, wenn der Volumenstrom
des Streifens erhöht
wird.
-
Die
EP 0 850 696 A2 betrifft
ein Verfahren zur Vorhangbeschichtung unter Verwendung einer Hilfslösung zur
Stabilisierung des Vorhangs. Die Hilfslösung dient zum Fließen entlang
der Kantenführungen mit
einem Volumenstrom zwischen 0,3 cm
3/min
und 3,0 cm
3/min von jeder Seite der Lösungseinspritzeinrichtung.
Der Wert der Oberflächenspannung
der Hilfsflüssigkeit
ist größer als
oder gleich des minimalen Wertes der Oberflächenspannung der Beschichtungslösung, um
eine Vermischung der Hilfslösung und
der Beschichtungslösung
auf ein Minimum zu begrenzen. Die Viskosität der Hilfsflüssigkeit
ist geringer als die der Beschichtungslösung. Die Hilfslösung ist
entweder eine Gelatinelösung
mit nicht mehr als 3 Gew.-% oder Wasser. Die Vorrichtung umfasst Gleitplatten
mit Einspritzauslässen,
die die Hilfslösung
liefern, die entlang zu einer Grenze in der Nähe der Seitenplatten fließt. Ein
Volumenstrom der Hilfslösung
erhöht
auf bis zu 3 cm
3/min macht die Kraft, mit
der der Vorhang schrumpft, geringfügig kleiner, jedoch wenn die
Menge der Hilfslösung
3 cm
3/min überschreitet, verschwindet
die Veränderung
des Vorhangs, und zeigt einfach die eingedickte Wasserschicht der
Hilfslösung.
In der
EP 0 850 696
A2 ist ausgeführt,
dass je mehr eine Einspritzöffnung
für die Hilfslösung an
der stromabwärtigen
Seite des Vorhangs angeordnet ist, desto geringer ein Effekt ist, wenn
die Einspritzöffnung
an einer Lippe an dem stromaufseitigen Ende des Vorhangs oder an
einer Stelle oberhalb angeordnet ist, ist der Effekt größer, und
wo die Höhe
zur Bereitstellung dieselbe ist, wie für die Beschichtungslösung, ist
der Effekt maximal. Eine exzellente Beschichtung mit weniger ungleichmäßigen Bereichen
kann durchgeführt
werden unter Verwendung einer Hilfslösung mit einer Gelatinekonzentration
von nicht mehr als 3% oder Wasser.
-
Gemäß der
EP 0 930 530 A2 wird
eine Vorhangsbeschichtungsmethode und eine Vorrichtung zur Beschichtung
bei hohen Geschwindigkeiten ohne Un gleichmäßigkeit für die Bildung gleichmäßiger Beschichtungen
in mehrlagigen Beschichtungen beschrieben, die eine Mittellinie
von Auslässen
für eine Abgabe
einer Hilfsflüssigkeit
umfasst, die in eine Richtung geneigt ist, in die die Beschichtungslösung herunterfließt. Ein
Winkel zwischen der Mittelline der Auslässe und einer horizontalen
Linie liegt innerhalb von 30°.
Die Auslässe
haben eine kreisförmige
Querschnittsfläche
von 0,4 bis 1,5 mm Durchmesser. Die Menge der Hilfslösung, die
aus jedem Auslass abgegeben wird, beträgt 3 bis 8 cm
3/min.
Ein Paar der Auslässe
zur Abgabe der Hilfslösung
ist in der Position entlang einer jeden Kantenseite des frei fallenden Vorhangs
und in einem festen Abstand stromabwärts von einer Behälterlippe
angeordnet. Der feste Abstand beträgt zwischen 0,1 und 1,5 mm.
Ein Druck der Hilfslösungsquelle
wird in einer Breitenrichtung des frei fallenden Vorhangs aufgebracht.
Als Hilfslösung
kann Wasser verwendet werden oder Wasser und Methanol oder eine
Lösung
enthaltend Wasser, Methanol und Gelatine.
-
Die
US 5,976,251 offenbart Kantenführungen
für Vorhangsbeschichtungsvorrichtungen
und Abgabegeräte
und ein Schmiermittel zur Verwendung mit einem Vorhangbeschichter.
Eine Zweidrahtkantenführung
wird versorgt mit einer Schmierflüssigkeit ohne Bildung einer
stehenden Welle in der Vorhangsbeschichtung zur Vermeidung von Ungleichmäßigkeiten.
Die Schmier- und
Spülflüssigkeit wird
durch eine gerade horizontale Leitung mit konstanter Querschnittsfläche bereitgestellt,
mit einer Achse, die in einer Ebene parallel zu der des Vorhangs
liegt. Der Auslass der Leitung steht in geringfügigem Kontakt mit den Doppeldrähten. Die
Breite der Auslassöffnungen
beträgt
von etwa 2 bis 4 mm. Ein Bereich ist vorgesehen, umgebend den Auslass für Schmierflüssigkeit,
der im Wesentlichen in einer vertikalen Ebene rechtwinkelig zu einer
Behälterlippe liegt,
sich abwärts
verjüngt
und die etwa 1 cm von der Behälterlippe
endet. Der Volumenstrom der Schmierflüssigkeit kann zwischen 0,3
und 0,5 cm
2/s variieren und die Schmierflüssigkeit
kann Wasser oder eine Lösung
für die
Beschichtungszusammensetzung sein.
-
Obwohl
viele Annäherungen
im Stand der Technik gemacht wurden, um die Nachteile und Probleme
bei der Verwendung eines Vorhangbeschichtungsverfahrens zu überwinden,
insbesondere bei hohen Beschichtungsgeschwindigkeiten, bestehen weiter
Nachteile, die die Qualität
und Kosteneffektivität
von Vorhangsbeschichtungsverfahren betreffen, insbesondere mit Hochgeschwindigkeitsvorhangbeschichtungen
einer kontinuierlichen Papierbahn.
-
Zusammenfassung
der Erfindung
-
Es
ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung
zur Vorhangbeschichtung bereitzustellen, insbesondere zur Hochgeschwindigkeitsvorhangbeschichtung
einers endlosen Papierbahnsubstrats, mit einer Behälteranordnung
zur Bereitstellung eines oder mehrerer flüssiger Beschichtungsmaterialien
in Form eines frei fallenden Vorhangs, der an einer dynamischen
Benetzungslinie auf das Substrat auftrifft, wobei Kantenführungselemente
an beiden Seiten angeordnet sind und wobei jedes Element wenigstens
eine Kontaktfläche
auf seiner Oberfläche
aufweist, die zu dem Vorhang gerichtet ist, wobei die Kontaktfläche eine
Vielzahl von Nuten und Rippen aufweist, die sich entlang der Länge des
Kantenführungselements
erstrecken.
-
Kurz
gesagt, diese und andere Merkmale, Ziele und Vorteile werden erhalten
durch die Bereitstellung eines Verfahrens zur Vorhangbeschichtung eines
bewegten Substrats, wie einer Papierbahn, wobei ein Substrat sich
unter einer Behälteranordnung bewegt,
die eine oder mehrere flüssige
Beschichtungsmaterialien in Form eines frei fallenden Vorhangs bereitstellt,
der auf das Substrat an einer dynamischen Benetzungslinie auftrifft,
wobei verbesserte Kantenführungselemente
verwendet werden zur Vermeidung der Bildung von stehenden Wellen
innerhalb des Beschichtungsvorhangs und eine störungsfreie Bereitstellung einer
Hilfsflüssigkeit sowie
einer praktisch vollständigen
Entfernung der Hilfsflüssigkeit
erlaubt bei gleichzeitiger Vermeidung des Zusetzens der Kantenführungen.
Weitere Verbesserungen, die durch die Seiten- und Vorhangkantenführungen
gemäß der Erfindung
erhalten werden, sind eine erhöhte
Fallgeschwindigkeit entlang der Vorhangkantenführung, die Vermeidung von Benetzungsstörungen in
dem Kantenbereich der Luftmitführung
des Beschichtungsfilms, die Vermeidung von Beschichtungsfilmungleichmäßigkeiten,
die durch den Marangoni-Effekt verursacht werden (ein Gradient der Oberflächenspannung
von gering zu hoch verschiebt das Material) und die Verringerung
des Teekannen-Effekts (ein gebogener Rückzug des flüssigen Vorhangs,
der wesentlich von der vertikalen Richtung abweicht), bezogen auf
die Kantenführung
bei mehrlagiger Beschichtung.
-
In
einer bevorzugten Ausführungsform
der Beschichtung hat jede Kantenführung für einen Vorhangbeschichter
wenigstens eine Kontaktfläche
von seiner Oberfläche,
die in Richtung einen Beschichtungsvorhang gerichtet ist, wobei
die Kontaktfläche eine
Vielzahl von Nuten und Rippen aufweist, die sich entlang der Länge der
Kantenführung
erstrecken, um die Benetzungseigenschaften zu verbessern.
-
Mit
den Nuten und Rippen kann der Beschichtungsvorhang gleichmäßiger gehalten
und besser in einer geraden und direkten Linie über die Breite des Vorhangs
in einer Richtung quer zu der Bewegung der Bahn gehalten werden,
ohne wellenförmige
Bewegungen zu machen.
-
Bevorzugter
ist die rippenförmige
Fläche
wenigstens 10 mm breit und/oder die Nuten sind in einem Abstand
von etwa 0,5 mm voneinander angeordnet, während die Oberseiten der Rippen
in einem Abstand von ungefähr
0,5 mm voneinander angeordnet sind. Vorzugsweise sind die wesentlichen
Teile der Oberflächen,
die eine Nut bilden, zueinander geneigt in einem Winkel von etwa
90°.
-
In
bevorzugten Ausführungsformen
sind Vorsprünge
in der Nähe
der rippenförmigen
Berührungsfläche an beiden
Seiten quer zu der Länge
der Kantenführung
angeordnet und weiter sind vorspringende Oberflächenbereiche angeordnet auf
den Vorsprüngen,
wobei die vorspringenden Oberflächenbereiche
im Wesentlichen poliert sind. Die polierten vorspringenden Oberflächenbereiche
begrenzen die Benetzungsfläche
für eine
Hilfsflüssigkeit
und/oder vermeiden, dass die vorstehenden Oberflächenbereiche durch irgendeine
Flüssigkeit
benetzt werden, und dadurch das Risiko von Spritzern und damit Störungen des
Beschichtungsvorhangs verringert wird.
-
In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsart
weist die Kantenführung
eine Absaugöffnung
auf, vorzugsweise in Form eines Schlitzes oder einer Rücksprunganordnung,
so dicht wie möglich
zu dem unteren Ende der Kantenführung
und gleichmäßig integriert
in die Kontaktfläche
zum Abzug der Benetzungs- oder Hilfsflüssigkeit, vorzugsweise angeordnet
am unteren Ende in dichter Nähe
zu der Substratbahn.
-
In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
ist jedes der Kantenführungselemente
konstruiert, um einteilig mit der Kantenführung einer Behälterrampe
eines Vorhangbeschichters ausgebildet zu sein, so dass die Oberflächen aller
Kantenführungen konstruiert
sind, um in Kontakt mit dem Beschichtungsfilm und/oder irgendeiner
Hilfsflüssigkeit
zu stehen, zueinander passen, im Wesentlichen ohne Vorsprünge oder
Rücksprünge, die
den Fluss des Beschichtungsfilms und/oder der Hilfsflüssigkeit
stören könnten, und
dadurch Turbulenzen in den Flüssigkeiten
hervorrufen können.
-
Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
-
1 ist
eine schematische Übersicht
und zeigt allgemein eine Vorhangbeschichteranordnung, wie sie aus
dem Stand der Technik bekannt ist;
-
2 ist
eine perspektivische Ansicht einer Vorhangbeschichterkantenführungsanordnung
für den
Beschichtungsvorhang;
-
3 ist
eine teilweise Seitenansicht der Kantenführung aus 2 mit
Blick auf die Seite der gerippten Flächen;
-
4 ist
eine Untersicht der Kantenführung, die
die Absaugöffnung
zeigt;
-
5 ist
eine perspektivische Teilansicht des unteren Endes der Kantenführung aus 4; und
-
6 ist
eine vergrößerte Ansicht
der Einzelheit X aus 4, die die Eigenheit der rippenförmigen Kontaktfläche zeigt.
-
Detaillierte
Beschreibung der Erfindung
-
1 zeigt
die wesentlichen Teile eines Vorhangbeschichters, wie er aus dem
Stand der Technik bekannt ist und im Allgemeinen mit einem verbesserten
Verfahren und Vorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung verwendet wird. Ein üblicher
Vorhangbeschichter hat Einrichtungen, vorzugsweise in Form einer
(nicht dargestellten) Gegenwalze, für den Transport von separaten
Blättern
oder einer endlosen Bahn 12 als zu beschichtendem Substrat.
Die Bahn 12, die ein Papier umfassen kann, wird entlang der
Gegenwalze durch den Vorhangbeschichter gefördert.
-
Eine
Behältereinrichtung 14 ist
im Wesentlichen oberhalb der Gegenwalze angeordnet. Verschiedene
Formen solcher Behältereinrichtungen 14 sind
bekannt, im Allgemeinen stellen diese einen Vorhang 16 einer
Beschichtungsflüssigkeit 18 bereit,
der frei über
eine Distanz fällt,
nachdem er über
eine Kante oder andere geeignete Einrichtungen befördert wurde.
Der Beschichtungsvorhang 16 wird in Richtung auf das Substrat 12 durch
Schwerkraft bewegt und trifft auf das Substrat 12 entlang
einer Linie im Wesentlichen quer zu der Bewegungsrichtung des Substrats 12 auf.
Die Linie befindet sich im Allgemeinen unterhalb der Kante, bewegt
sich jedoch relativ zu der Substratbahn 12, wenn sich diese
in Bewegung befindet, und wird daher als dynamische Benetzungslinie
bezeichnet.
-
Der
Beschichtungsfilm 18, der mehrere verschiedene Lagen einer
Flüssigkeit
umfassen kann, wird über
eine, oder im Fall eines mehrlagigen Beschichtungsfilms 18 über mehrere,
schlitzartige Öffnungen 10 auf
eine sog. Rampe oder Gleitbahn 20 des Beschichtungsbehälters 14 geleitet.
-
Für die Zwecke
dieser Anmeldung wird der Bereich des Beschichtungsfilms 18,
der in einer Richtung auf die Substratbahn 12 gerichtet
ist, als stromabwärts
bezeichnet, während
der Beschichtungsfilm 18 in Richtung auf den Schlitz 10 als
stromaufwärts bezeichnet
wird.
-
Die
Rampenbreite ist begrenzt durch Rampenseitenführungen 22, die im
Wesentlichen die Breite des Beschichtungsfilms 18 bestimmen.
Stromabwärts
von den Rampenkantenführungen 22 und
im Wesentlichen entlang der Entfernung, über die der Beschichtungsvorhang
frei fällt,
sind Vorhangkantenführungen 24 vorgesehen,
um den Beschichtungsvorhang 16 zu halten, bis er auf die
Substratbahn 12 auftrifft.
-
Bezug
nehmend auf 2, umfasst eine Vorhangkantenführung 24 einen
Befestigungsteil 26 zum glatten Anpassen an die entsprechende
Rampenkantenführung 22.
Vorzugsweise ist der Verbindungsbereich, der mit 28 bezeichnet
ist, so gebildet, dass er glatt mit der Behälterseitenführung 22 passt, so
dass die Oberflächen
beider Kantenführungen 22 und 24 eine
ebene Verbindung bilden, ohne Vorsprünge oder Rücksprünge, die den Fluss des Beschichtungsfilms
und/oder irgendeiner Hilfsflüssigkeit stören können, so
dass jede Turbulenz in den Flüssigkeiten
vermieden wird, die zu Streifen oder ähnlichem in der Beschichtung
auf der Bahn 12 führen können.
-
Jeder
Rücksprung,
der in den Rampenseitenführungen 22 und/oder
den Vorhangseitenführungen 24 vorgesehen
ist zur Bereitstellung einer Hilfsflüssigkeit zwischen den Kantenführungen 22 und 24 und
dem Beschichtungsfilm 18 laufen in eine rippenförmige Kontaktfläche 30 der
Kantenführung 24.
Die gerippte Kontaktfläche 30 hat
eine Vielzahl von Nuten 32 und Rippen 34, wie
aus der vergrößerten Ansicht
in 6 zu sehen ist, die entlang der Vorhangkantenführung 24 angeordnet
sind. Die Berührungsfläche 30 dient
zur Führung
und zum Halten des Beschichtungsvorhangs 16 während des
freien Falls in Richtung auf das Substrat 12 und dient
daher dazu, den Vorhang 16 so gleichmäßig wie möglich zu halten.
-
Das
untere Ende 40 der Vorhangkantenführung 24 kann gebildet
werden in einem Winkel unterschiedlich zum rechten Winkel bezüglich der
Längserstreckung
der Vorhangkantenführung 24,
wie in 3 dargestellt ist, um der Oberfläche der
Substratbahn zu entsprechen, wo die endlose Bahn 12 zu
der Horizontalen im Bereich der dynamischen Benetzungslinie geneigt
ist.
-
In
einer vorzugsweisen Ausführungsform
ist der rippenförmige
Bereich 30 wenigstens 10 mm breit, bevorzugter etwa 12
mm breit. Es wurde herausgefunden, dass eine Einrichtung mit Nuten 32,
die in einem Abstand voneinander von ungefähr 0,5 mm angeordnet sind und
eine Oberseite der Rippen 34, die in einem Abstand voneinander
von ungefähr
0,5 mm angeordnet sind, eine exzellente Benetzungsleistung erbringen,
so dass jede Geschwindigkeitsdifferenz zwischen der Vorhangkante,
die durch die Kantenführung 24 geführt wird,
und der Mitte des Vorhangs 16 minimiert ist und daher die
Beschichtungsqualität
verbessert ist. Es wurde weiter gefunden, dass die Anordnung der
wesentlichen Teile der Oberflächen,
die eine Nut 32 bilden, in einem Winkel von ungefähr 90° zueinander
eine exzellente Leistung zeigen.
-
Vorsprünge 36 sind
angeordnet benachbart zu den rippenförmigen Kontaktflächen 30 zur
Begrenzung der Benetzungsfläche
der Beschichtungsflüssigkeit
oder jeder Hilfsflüssigkeit
auf die Kontaktfläche 30.
Vorzugsweise sind vorspringende Oberflächenbereiche 38 auf
den Vorsprüngen 36 glänzend poliert,
um zu verhindern, dass die Oberflächenbereiche 38 benetzt
werden entweder durch die Hilfsflüssigkeit oder die Beschichtungsflüssigkeit 18,
und daher das Risiko von Spritzern verringert wird, die Einschläge in den
Beschichtungsvorhang 16 und daher Streifen in dem beschichteten
Band 12 verursachen können.
-
An
dem untersten Ende 40 der Vorhangkantenführung 24,
wie in den 4 und 5 dargestellt,
ist ein Rücksprung 42 angeordnet,
um einen Absaugschlitz zu bilden, der mit einem Kanal 44 verbunden
ist, der eine Öffnung 46 zum
Anschluss an eine Unterdruckeinrichtung zum Absaugen von jeder Hilfsflüssigkeit,
die die Kontaktfläche 30 herunter läuft.
-
Der
Absaugschlitz oder Rücksprung 42 erstreckt
sich über
die volle Breite der Kontaktfläche 30.
Für optimale
Beschichtungsleistung ist die Absaugöffnung 42 in unmittelbarer
Nähe zu
der Substratbahn 12 angeordnet. Der Absaugrücksprung 42 ist glatt
in die Kontaktfläche 30 integriert,
ohne Vorsprünge
oder Rücksprünge oder
dergleichen, um die Hilfsflüssigkeit
nahezu komplett abzusaugen. Gewindelöcher 50 können vorgesehen
werden zur Befestigung einer Abdeckplatte zur Bildung des Absaugschlitzes 42 mit
einer Öffnung
von etwa 0,1 bis etwa 1 mm.
-
Soweit
diese Erfindung beschrieben wurde in Bezug auf eine bevorzugte Ausführungsform,
kann die vorliegende Erfindung weiter modifiziert werden innerhalb
des Geistes und des Bereiches dieser Offenbarung. Es ist daher beabsichtigt,
dass diese Anmeldung alle Variationen, Anwendungen oder Anpassungen
der Erfindung unter Verwendung ihrer allgemeinen Prinzipien abdecken
soll. Weiterhin ist beabsichtigt, dass diese Anmeldung vorgesehen
ist, um alle solche Abwandlungen von der vorliegenden Offenbarung
abzudecken, die innerhalb der bekannten oder üblichen Praxis auf dem Fachgebiet
liegen, auf das sich die Erfindung bezieht und die in die Grenzen der
auf diese Anmeldung gerichteten Ansprüche fallen.