DE6930188U

DE6930188U - Vorrichtung zum beschichten eines bewegten schichttraegers

Info

Publication number: DE6930188U
Application number: DE19696930188
Authority: DE
Original assignee: Eastman Kodak Co
Current assignee: Eastman Kodak Co
Priority date: 1968-07-31
Filing date: 1969-07-29
Publication date: 1969-11-27
Also published as: BE727407A; GB1282044A; FR2000001A1

Description

Eastman Kodak Company, Rochester, Staat New York, Vereinigte Staaten von Amerika

Vorrichtung zum Beschichten eines bewegten Schichtträgers

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Beschichten eines bewegten Schichtträgers, wobei eine Gießeinrichtung zum Zuführen eines bandförmigen Stroms flüssigen Beschichtungsmaterials zum Schichtträger sowie eine mit einer Absaugeeinrichtung verbundene, gegen den Schichtträger hin offene, in Bewegungsrichtung desselben vor der Gießeinrichtung angeordnete und an diese angrenzende Absaugekammer vorgesehen sind.

Eine Vorrichtung der obengenannten Art ist in der USA-Patentschrift 2 681 294 beschrieben. In der Absaugekammer wird bei der bekannten Vorrichtung während des Betriebs ein Unterdruck aufrecht erhalten. Durch die sich hierdurch ergebende , an den beiden Seiten des bandförmigen Stroms des Beschichtungsmaterials angreifende Druckdifferenz, die das Anlegen des Bandes des Beschichtungsmaterials an den Schichtträger unterstützt, läßt sich die Arbeitsgeschwindigkeit der Vorrichtung steigern und es können dünnere Schichten mit Erfolg auf den Schichtträger

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aufbeschichtet werden. Hierbei wird mittels einer geeigneten Unterdruckquelle, die mit der Absaugekammer verbunden ist, ein Unterdruck zwischen ungefähr 0,25 und 12,7 cm Wasseisäule auf der Seite des bandförmigen, den Abstand zwischen der Gießeinrichtung und der Schichtträgeroberfläche überbrückenden Stroms des Beschichtungsmaterials aufrecht erhalten, die der der Gießeinrichtung zulaufenden Schichtträgeroberfläche benachbart ist.

Bei der bekannten Vorric htung tritt der Nachteil auf, daß, insbesondere, wenn ein Papierband als Schichtträger beschichtet werden soll, eine kritische Arbeitsgeschwindigkeit auftritt, die nicht überschritten werden kann und bei der der Strom des Beschichtungsmaterials zwischen der Gießeinrichtung und der Schichtträgeroberfläche unruhig wird. Diese kritische Geschwindigkeit hängt von mehreren Paktoren ab, beispielsweise von den genauen Eigenschaften der zu beschichtenden Bandoberfläche und den physikalischen und chemischen Eigenschaften des Beschichtungsmaterials. Bei der ϊ kritischen Arbeitsgeschwindigkeit wird der den Abstand zwi- · sehen der Gießeinrichtung der Schichtträgeroberfläche überbrückende Flüssigkeitsstrom nicht völlig unterbrochen, er beginnt jedoch unregelmäßig zu schwingen, wodurch eine starke Ungleichförmigkeit in der Beschichtung und häufig in dieser eingeschlossene Luftblasen hervorgerufen werden. Die genauen Ursachen dieses unerwünschten Effekts sind nicht mit Sicherheit bekannt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung der in Rede stehenden Art zu schaffen, bei der über die kritische Arbeitsgeschwindigkeit der bekannten Vorrichtung hinausgehend um mindestens 50 % höhere Arbeitsgeschwindig- > keiten erreichbar sind, ohne daß die Beschichtung ungleich-

formig wird oder daß die Gefahr besteht, daß Luftblasen in der Schicht eingeschlossen werden.

Gemäß der Erfindung ist diese Aufgabe ausgehend von einer Vorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß innerhalb der Absaugekammer eine Saugeinrichtung zum Absaugen der Luftgrenzschicht von der der Gießeinrichtung zulaufenden Oberfläche des Schichtträgers vorgesehen ist. Es hat sich gezeigt, daß die Arbeitsgeschwindigkeit im Vergleich zu bekannten Vorrichtungen um 50 % und mehr gesteigert werden kann, wenn, wie dies bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung bewirkt wird, die laminare Luftschicht, die von der Oberfläche des zu beschichtenden Schichtträgers mitgeführt wird, unmittelbar vor dem Zuführen eines betreffenden Oberflächenbereichs des Schichtträgers zur Gießeinrichtung in de™ betreffenden Oberflächenabschnitt abgesaugt wird.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen im einzelnen erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematisiert und teils aufgebrochen und aufgeschnitten dargestellte Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung und

Fig. 2 einen stark vergrößerten Teilschnitt durch ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel.

In Flg. 1 ist eine erfindungsgemäße Beschichtungsvorrlchtung dargestellt, die eine Beschichtungswalze 10 aufweist, deren Oberfläche ein Band W eines zu beschichtenden Schichtträgers trägt und die durch einen nicht dargestellten Antrieb gleich-

iin einem Drehsinn antreibbar ist, wie er förmig durch Pfeile angegeben ist. In einem Abstand von

12 angeordnet der Oberfläche des Bandes W ist eine Gießeinrichtung', die einen senkrechten Gießschlitz 13 aufweist, der sich quer über die Breite des Bandes W erstreckt, wobei die Länge des Schlitzes gleich der Breite des zu beschichtenden Bandes W ist. Flüssiges Beschichtungsmaterial L, das durch eine nicht dargestellte Pumpe dauernd in einen Hohlraum 15 der Gießeinrichtung hineingefördert wird, wird als ziemlich gleichförmiger dünner Strom S aus dem Schlitz 13 heraus vergossen. Der Strom S fließt dann durch den Einfluß der Schwerkraft an einer geneigt verlaufenden Fläche 16 abwärts. Beim durch die Schwerkraft bewirkten Herabfließen des Stromes S längs der Fläche 16 nimmt die Gleichförmige keit des Stroms 16 hinsichtlich seiner Stärke zu, bis das Beschichtungsmaterial L in einem freien, nicht unterstützten Strom 18 den Zwischenraum zwischen einer Lippe 19 der Gießeinrichtung 12 und der Oberfläche des Bandes W überbrückt. V/ie in Fig. 1 gezeigt, bildet der Strom 18 eine Raupe, die sich über die ganze Breite des Bandes W erstreckt. In Berührung mit dieser Raupe bewegt sich das Band W an der Raupe vorbei und nimmt dabei eine gleichmäßig dünne Schicht C des Beschichtungsmaterials L durch kapillarische Anziehung mit. Die Raupe des Beschichtungsmaterials kann zu Beginn dadurch gebildet werden, daß man entweder vorübergehend Beschichtungsmaterial im Überschuß aus der Gießeinrichtung 12 herauspumpt oder daß man anfänglich die Gießeinrichtung so eng an das Band heranbewegt, daß sich die Raupe bildet, und man die Gießeinrichtung dann so weit wieder vom Band entfernt, bis sich die gewünschte Ausdehnung · der Raupe gebildet hat. Nach Bildung der Raupe des Beschichtungsmaterials wird die konstant fördernde Pumpe, die das Beschichtungsmaterial der Gießeinrichtung zuführt, so eingestellt, daß ebenso viel Beschichtungsmaterial der Raupe zugeführt wird, als aus der Raupe vom Band W mitgenommen wird.

Um zu verhindern, daß. die Raupe mit dem Band V/ mitbewegt und unterbrochen wird, ist es üblich, wie in der USA-Patsntschrift 2 681 29*J beschrieben ist, den Druck auf der Seite des Stroms 18 oder der Raupe zu verringern, der das Band zugeführt wird. Zu diesem Zweck ist eine Absaugekammer 20 vor dem Strom 18 des den Zwischenraum zwischen der Gießeinrichtung und der Oberfläche des Bandes V/ überbrükkenden Beschichtungsmaterlals angeordnet. Die Kammer 1st an ihrer Oberseite offen und sonst allseitig geschlossen. Bei 21 ist die Kammer an der Gießeinrichtung 12 befestigt und ein Teil einer Wand 22 der Gießeinrichtung, an der die Kammer 20 befestigt ist, bildet ein Teil der Stirnwand der Kammer 20. Eine zweite Stirnwand 23 der Kammer 20 endet bei 2k in einem Abstand von dem zu beschichtenden Band W. Dieser Abstand beträgt bei einem Ausführungsbeispiel an der Zulaufseite des Bandes 0,381 mm. Daher bildet die Walze 10 und/oder das Band V/, das von dieser getragen wird, praktisch die obere Begrenzung der Absaugkammer 20. Die Kammer 20 ist mit einer Rohrleitung 25 verbunden, die zu einer nicht dargestellten Unterdruckquelle führt, um den Druck in der Kammer 20 zu erniedrigen. Ein Ventil V ist in der Rohrleitung 25 vorgesehen, um den in der Kammer 20 erzeugten Unterdruck steuern zu können.

Wie in dem bereits oben erwähnten USA-Patent gezeigt ist, kann in der Kammer 20 ein Unterdruck aufrecht erhalten werden, dessen Größe, abhängig von der Arbeltsgeschwindigkeit beim Beschichten und/oder der Viskosität des Beschlchtungsmaterials zwischen 0,25 und 12,7 cm Wassersäule beträgt, um den Strom oder die Raupe des Beschichtungsmaterials stabil zu halten, so daß die Raupe nicht mit dem Band wegbewegt und unterbrochen wird.

Soweit die Vorrichtung bis hier beschrieben wurde, 1st sie bekannt und innerhalb bestimmter Grenzen mit Vorteil anzu-

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wenden, soweit nicht die Arbeitsgeschwindigkeit über ein bestimmtes Maß gesteigert oder die Stärke der erzeugten Beschichtung über ein Mindestmaß verringert wird. Es hat sich jetzt doch gezeigt, daß eine kritische höchste Arbeitsgeschwindigkeit vorhanden ist, bei deren Überschreitung die Raupe oder der Strom 18 des Beschlchtungsmaterlals L unregelmäßig zu schwingen beginnt, wobei manchmal außerdem Luftblasen in der abgelegten Schicht eingeschlossen werden. Auf den ersten Blick könnte es so erscheinen, als ob diese Schwierigkeit dadurch überwunden werden könnte, indem man lediglich den Unterdruck innerhalb der Absaugekammer 20 erhöht. Ein diesbezüglicher Versuch zeigte jedoch, daß dies nicht zum Erfolg führte, da der Strom 18 in die Absaugekammer 20 hineingesaugt und durchbrochen wurde, bevor sich eine Erhöhung der kritischen Arbeitsgeschwindigkeit einstellt e.Es zeigte sich daher, daß eine oberste Grenze der Druckdifferenz vorhanden ist, die an den beiden Seiten des Stroms 18 oder der Raupe des Beschichtungsmaterials aufrecht erhalten werden kann, wenn kein Hineinsaugen der Raupe in die Absaugekammer 20, wobei die Raupe unterbrochen wird, stattfinden soll.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird die kritsche Arbeitsgeschwindigkeit um 50 % und mehr dadurch gangehoben, daß durch eine Saugeinrichtung die Oberfläche des Bandes W unmittelbar vor der Beschichtungsstelle abgesaugt wird. Zu diesem Zweck ist ein Saugmesser 30 innerhalb der Absaugekammer 20 vorgesehen, die ihrerseits vcn üblichem Aufbau ist. Wie dies dargestellt ist, weist das Saugmesser 30 einenengen Saugschlitz 31 auf, der -dem Band W eng benachbart ist und der sich über die ganze Breite der Gießeinrichtung erstreckt. Über einen geeigneten Verteiler 33 ist der Schlitz 31 mit einer Saugeinrichtung verbunden, deren Wirkung unabhängig von dem in der Kammer 20 herrschenden Unterdruck ist.

Wie in Fig. 1 gezeigt, kann ein mit dem Verteiler 33 verbundenes Rohr 26 mit einer nicht dargestellten Saugeinrichtung verbunden sein, die von der Unterdruckquelle für die Kammer 20 gesondert ist. Der Schlitz 31 kann von der Oberfläche des Bandes V/ einen Abstand von 0,762 mm aufweisen. Vorzugsweise verläuft der Teil der Außenwandung des Verteilers 33,durch die sich der Schlitz 31 erstreckt, konzentrisch zu der Walze 10, um beste Absaugewirkung zu gewährleisten.

In Fig. 1 ist das Saugmesser 30 Innerhalb einer üblich aufgebauten Saugkammer 20 angeordnet dargestellt. Die Anordnung des Saugmessers 30 relativ zu dem Strom 18 ist jedoch nicht kritisch, solange das Saugmesser 30 entweder innerhalb der Saugkammer 20 angeordnet ist oder die hintere Stirnwand 23 der Saugkammer 20 bildet. Es hat sich gezeigt, daß das Saugmesser sich über die ganze Breite der Gießeinrichtung erstrecken muß, auch wenn nur ein Teil der vorhandenen Breite der Gießeinrichtung zum Beschichten genutzt wird.

Beispiel I

Bei diesem Beispiel wurde das Saugmesser 30 so angebracht, daß es die hintere Stirnwand 23 der Kammer 20 bildete und der Schlitz 31 war so angeordnet, daß er einen Abstand von 0,508 mm von dem zu beschichtenden Band VJ hatte. Der Schlitz 31.selbst war 0,762 mm breit und erstreckte sich über die ganze Breite einer 38,1 cm breiten Gießeinrichtung 12, obgleich das zu beschichtende Band lediglich die zentralen 12,7 cm der Gießeinrichtung einnahm. Die Stärke des Bandes W betrug 0,254 mm. Demgemäß betrug der Abstand zwischen dem Saugmesser 30 und den Stellen der Walze 10, an denen

kein Band anlag, 0,762 mm. Bei einer Kombination aus eine.-n Beschichtungsmaterial in Form einer lichtempfindlichen Silberhalid-Dispersion mit einer Viskosität von 10 cp und einem Band auf Papierbasis konnte die kritische Arbeitsgeschwindigkeit auf einen Wert zwischen 36,6 und 39,6 m/min angehoben werden, wohingegen bei Verwendung einer üblichen Vorrichtung, die lediglich eine Absaugekammer ohne zusätzliches Saugmesser aufweist, eine kritische Arbeitsgeschwindigkeit von 24,Jj Hs 27,4 m/min, beobachtet wurde. Beim Beispiel wurde vom Saugmesser 30 30,6 m /Std. Luft abgesaugt, wobei der Unterdruck im Verteiler 33 55,88 cm betrug.

Beispiel II

Bei diesem Beispiel wurde das gleiche Beschichtungsmaterial und ein Papierband benutzt. Der Abstand zwischen dem Saugmesser 30 und dem Papierband wurde auf 0,762 mm vergrößert (1,016 mm von der Walze 10). Die kritische Geschwindigkeit erhöhte sich auf denselben Wert wie bei Beispiel I.

Beispiel III

Die Breite des Schlitzes 31 des Saugmessers 30 wurde auf 1,27 mm vergrößert. Hierdurch stieg die kritische Arbeitsgeschwi .Jigkeit auf einen Wert zwischen 45,7 und 48,8 m/irfn. an. Hierbei saugte das Saugmeeser 37,4 m /Std. Luft bei einem Unterdruck im Verteiler 33 von 43,18 cm Wassersäule ab.

Es zeigte sich, daß das Saugmesser 30 stärker wirksam wird, wenn die Schlitzbreite vergrößert wird. Dies wird vermutlich dadurch hervorgerufen, daß eine gerößere Luftmenge hierbei abgeführt wird. Wird jedoch die Breite des Schlitzes 31 über den Wert von 1,27 mm hinaus vergrößert, dann fällt der Wirkungsgrad einer Vorrichtung, die so ausgelegt ist,

wie es hier besprochen wird, merklich ab, wofür eine Erklärung derzeit noch nicht bekannt ist. Es sei erwähnt, daß der Abstand zwischen Saugmesser 30 und dem Band V/ zwischen 0,508 mm und 0,762 mm variiert werden kann, ohne die Funktion zu beeinträchtigen. Abstände, die außerhalb dieses angegebenen Bereichs liegen, wurden nicht untersucht.

Es scheint, daß der Luftdurchsatz der wichtigste Parameter ist,da bei einer gegebenen Schlitzgröße des Saugmessers die kritische Arbeitsgeschwindigkeit absinkt, wenn der Luftdurchsatz verringert wird. Innerhalb experimenteller Fehlergrenzen besteht eine direkte Beziehung zwischen dem Prozentsatz des Anstiegs der kritischen Arbeitsgeschwindigkeit und dem Luftdurchsatz. Diese Beziehung© wurde in Versuchen innerhalb eines Bereichs zwischen 17 und 37,^ m /Std. festgestellt.

V/enn bandförmiges Material gefördert wird, dann wird bekanntlich eine laminare Luftgrenzschicht mit dem Band bewegt und bei zunehmender Transportgeschwindigkeit des Bandes wird die Luftrnenge größer, die mit dem Band mitbewegt wird. Das Volumen dieser laminaren Luftschicht hängt außerdem von den Oberflächeneigenschaften des Bandes ab, das beschichtet werden soll, nimmt beispielsweise mit zunehmender Rauhheit der Bandoberfläche zu. Aus diesem Grund führt ein Papierband

eine stärkere Luftgrenzschicht bei einer gegebenen Transmit sich
Portgeschwindigkeit'als eine Kunststoffolie , da das Papier eine rauhere Oberfläche hat. Es wird angenommen, "daß" diese Luftgrenzschicht bei den üblichen Eeschichtunpsvorrichtungen gegen die Raupe oder gegen den Strom 18 bewegt wird, wobei dies verstärkt wird durch den in den Bereich des Unterdrucks unmittelbar vor der Beschichtungsstelle einströmender Luftstrom. Vermutlich tritt, wenn der so unmittelbar unterhalb der Raupe erzeugte Druck ausreichend

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groß ist, eine Instabilität der Raupe e'in. Der genaue Druckpegel, der mit der Beschichtungsgeschv.'indigkeit zunimmt und Instabilitüt des Beschichtungsstroms bewirkt, hängt von einer Vielzahl von Eigenschaften des zu beschichtenden Bandes und des Beschichtungsmaterials ab, beispielsweise der Rauhheit der Oberfläche des Bandes, der Viskosität des Beschichtungsmaterials, den Benetzungseignnr.eh-'fter sowohl des Beschichtungsmaterials als auch des Bandes usv;. Die Funktion des Saugmessers besteht darin, den zur Beschicbtungsstelle hin gerichteten Fluß der sich zusammen mit dem Band bewegenden Grenzschicht auszuschalten oder stark zu verringern. Dadurch wird nicht nur die Möglichkeit geringer, daß Luft unter der aufgebrachten Schicht eingeschlossen wird, sondern es wird zusätzlich der unmittelbar unterhalb der Beschichtungsraupe herrschende Luftdruck oder der an der Berührungsstelle zwischen dem Beschichtunp-.smaterial herrschende Luftdruck verringert. Da das Saugmesser eng benachbart der Bandoberfläche angeordnet ist, wird die Luft in erster Linie von der Oberfläche des Bandes abgesaugt und es wird augenscheinlich dadurch keine besondere Wirkung hinsichtlich einer Druckreduzierung in der Absaugekammer 20 als Ganzes hervorgerufen. Soweit eine Tendenz dahingehend vorhanden sein sollte, daß durch "das Saugmesser der Druck in der Absaugekammer 20 so weit abgesenkt werden sollte, daß die Raupe oder der Strom 18 des Beschichtungsmaterials unterbrochen werden könnte, dann könnte dieser Erscheinung dadurch begegnet werden, daß man das Ventil V in -der- zur Saugkammer führenden Rohrleitung so einstellt, daß in der Kammer der gewünschte Unterdruck, beispielsweise ein Unterdruck von 2,5*1 mm bis 12,7 cm Wassersäule aufrecht erhalten wird.

In Fig. 1 1st eine Gießeinrichtung der Art dargestellt, bei der eine Flüssigkeitsschicht des Beschichtungsmaterials

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zwischen der Gießeinrichtung und der Oberfläche des zu beschichtenden Bandes überbrückt. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist jedoch nicht auf die Verwendung einer derartigen Gießeinrichtung beschränkt. Beispielsweise könnte die Gießeinrichtung in der Art einer Extruderdüse ausgebildet sein, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist, wo ein Strom flüssigen Beschichtungsmaterials L' unter Druck aus einem Gießschlitz 60 herausgefördert wird, der zwischen zwei im gegenseitigen Abstand angeordneten Lippen öl und 62 einer Gießeinlichtung gebildet wird, die im Abstand von einem zu beschichtenden Band V," angeordnet ist, das an der Gießeinrichtung vorbeiläuft und in Berührung mit einer Beschichtungswalze 10' ist. In diesem Fall hat der Strom des den Zwischenraum zwischen der Gießeinrichtung und der Oberfläche des Bandes überbrückenden Beschichtungsmaterials die Form eines Bandes 18', an dessen beiden Seiten auf Grund des Vorhandenseins einer Absaugekammer 20' verschieden große Drücke angreifen. Im Hinblick auf die vorliegende Erfiv.dung ist es ohne Bedeutung , welche Form der Strom des flüssigen Beschichtungsmaterials hat, der den Zwischenraum zwischen der Gießeinrichtung und der Bandoberfläche überbrückt, solange dieser -Strom nur dauernd aufrecht erhalten bleibt. Daher soll, soweit in der Beschreibung und den Schutzansprüchen die Flüssigkeitsmenge zwischen der Gießeinrichtung und der Bandoberfläche als Strom oder Raupe bezeichnet wird, unter diesem Ausdruck eine Flüssigkeitsmenge beliebiger Form verstanden werden, beispielsweise eine Raupe oder ein bandförmiger Flüssigkeitstropfen, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist,oder ein Flüssigkeitsband, wie dies in Flg. 2 dargestellt ist oder dergleichen.

Claims

S G h u t ζ a η s ρ r W c h e,

1. Vorrichtung zum Beschichten eines bev/egten Schichtträgers, wobei eine Gießeinrichtung zum Zuführen eines bandförmigen Stroms flüssigen Beschichtunpsmaterials zum Schichtträger sowie eine mit einer Absaugeeinrichtung verbundene, gegen den Schichtträger hin offene, in Beviegungsrichtung desselben vor der Gießeinrichtung angeordnete und an diese angrenzende Absaugekammer vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, da.¹J innerhalb der Absaugekammer (20) eine Saugeinrichtung (30) zum Absaugen der Luftgrenzschicht von der der Gießeinrichtung (12) zulaufenden Oberfläche des Schichtträgers (VJ) vorgesehen 1st.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, c'aß die Saugeinrichtung (30) einen in kleinem Abstand von der Oberfläche des Schichtträgers (W) mündenden, sich über dessen ganze Breite erstreckenden Schlitz (31) aufweist, der mit einer Unterdruckquelle zum Absenken des im Schlitz (31) herrschenden Druckes verbunden ist.

3. VorrJcntung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitz (31) über ein Verteilergefäß (33) mit der Unterdruckquelle in Verbindung steht.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stärke des Schlitzes (31) so groß gewählt ist, daß die Unterdruckquelle zwischen 17 m und 38 m Luft pro Stunde durch den Schlitz (3D absaugt.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stärke des Schlitzes (31) weniger

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als 1,27 mm beträgt.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen der Mündung des Schlitzes (31) und der Oberfläche des Schichtträgers (W) zv/ischen 0,5 mm und 0,762 mm beträgt.