-
Diese
Erfindung bezieht sich allgemein auf eine Vorrichtung zur Tauchbeschichtung
von Trommeln und auf ein Verfahren zum Tauchbeschichten von Trommeln,
wobei die Beschichtungen frei von Streifen sind.
-
Wenngleich
hervorragende Tonerbilder mit vielschichtigen Fotoaufnehmern erhalten
werden können, wurde
herausgefunden, dass in dem Maße
wie fortschrittlichere, schnellere elektrofotografische Kopierer,
Vervielfältiger
und Drucker entwickelt wurden, eine größere Nachfrage nach Kopierqualität besteht.
-
Typischerweise
wird bei einem Tauchbeschichtungsverfahren eine Beschichtungslösung oder
Dispersion auf eine Trommel angewandt. Dispersionen umfassen üblicherweise
verschiedene Komponenten, welche auf ein Substrat angewandt werden,
um eine ladungserzeugende Schicht auszubilden. Die Dispersion kann jedoch
einen Fotoaufnehmer mit einer einzigen Schicht ausbilden anstelle
von nur einer ladungserzeugenden Schicht. Diese Beschichtungsdispersionen
umfassen üblicherweise
zwei Phasen wie etwa feste Pigmentpartikel in einer Lösung eines
filmbildenden Binders, welcher in einem Lösungsmittel gelöst ist.
Diese Mischung bildet eine nicht ideale Dispersion. Bei einer idealen
Beschichtungsmischung bleibt die Viskosität konstant, unabhängig von
dem Ausmaß von
Scherung, welche auf die Beschichtungsmischung angewandt wird. Bei
nicht idealen Beschichtungszusammensetzungen wie etwa Dispersionen
neigt die Viskosität
rasch mit Scherung geringer zu werden. Änderungen in der Viskosität beeinflussen
die Beschichtungsdicke der abgeschiedenen Beschichtung. Es wurde
gefunden, dass während
eines Tauchbeschichtungsvorgangs Streifen in der angewandten Beschichtung
auftreten können.
Diese Streifen sind mit dem bloßen
Augen sichtbar und sind unerwünscht
aus Gründen
des Erscheinungsbildes und der Funktion. Beispielsweise können Streifen
Druckauslöschungen
in dem endgültigen
Tonerbild auf einer bedruckten Kopie erzeugen, wobei die Auslöschungen
in der Form den Streifendefekten auf dem Fotoaufnehmer entsprechen.
Diese Streifen können
in jeder der Schichten auftreten, welche auf eine elektrofotografische
bilderzeugende Einheit angewandt werden, sie sind jedoch insbesondere
ausgeprägt
in einer ladungserzeugenden Schicht. Die Streifen können entlang
der Länge
einer Trommel oder eines Teils der Länge einer Trommel verlaufen.
Die Streifen erscheinen als hellere Streifen in einem dunklen Hintergrund
oder als dunkle Streifen in einem helleren Hintergrund. Weiterhin
können
diese Streifen verzweigt sein. Ein typischer Streifen hat typischerweise
eine Breite zwischen ungefähr
0,2 Mikrometer und ungefähr
1 Mikrometer. Das Aussehen dieser Streifen wird oft als "Marmorierung" bezeichnet.
-
EP-A-0
314 497 offenbart eine Vorrichtung zur Tauchbeschichtung einer Trommel,
wobei die Trommel eine zu beschichtende zylindrische äußere Oberfläche, ein
oberes Ende und ein unteres Ende aufweist, wobei die Vorrichtung
einen Beschichtungskessel mit einem Boden, einer offenen Oberseite
und einer zylindrisch geformten vertikalen inneren Wand mit einem
Durchmesser größer als
der Durchmesser der Trommel, einen Einlass an dem Boden des Kessels,
durch welchen fließende
Beschichtungsflüssigkeit
in den Kessel eingebracht wird, und einen Einsatz (Unterteilung)
in dem Kessel umfasst, wobei der Einsatz geeignet ist, die zylindrische äußere Oberfläche der
Trommel zu umgeben, wenn die zu beschichtende Trommel in die Beschichtungsflüssigkeit
eingetaucht oder von dieser entfernt wird. Hierdurch wird das Vorkommen
eines turbulenten Flusses der Beschichtungsflüssigkeit in der Umgebung der
Trommel während
des Eintauchens oder des Entfernens der Trommel vermindert oder
verhindert. Wenn die Trommel in einer stationären Position ist (nach dem
Eintauchen und vor dem Entfernen) besteht im Wesentlichen keine
fließende
Bewegung in der Umgebung der Oberfläche der Trommel, während Flüssigkeit
zwischen der äußeren Oberfläche des
Einsatzes und der zylindrisch geformten vertikalen inneren Wand
des Beschichtungskessels fließt.
-
Es
ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung zur Tauchbeschichtung
einer Trommel bereitzustellen, wobei laminate Bewegung des Beschichtungsmaterials
um die äußere Oberfläche der
zu beschichtenden Trommel aufrechterhalten wird, während die
Trommel in das flüssige
Beschichtungsmaterial eingetaucht wird.
-
Diese
Aufgabe wird durch die erfindungsgemäße Vorrichtung des Anspruchs
1 gelöst.
-
Es
wird ebenso ein Tauchbeschichtungsverfahren, welches die beschriebene
Vorrichtung anwendet, bereitgestellt.
-
1 ist eine schematische
Seitenansicht eines Beschichtungskessels.
-
2 ist eine schematische
Seitenansicht des Beschichtungskessels gemäß 1, welcher ein Trommelsubstrat enthält, welches
einen geringen äußeren Durchmesser
in Bezug auf den Innendurchmesser des Beschichtungskessels aufweist.
-
3 ist eine schematische
Seitenansicht des Beschichtungskessels gemäß 1, welcher ein Trommelsubstrat enthält, welches
einen Außendurchmesser
aufweist, welcher nur geringfügig
geringer ist der Innendurchmesser des Beschichtungskessels.
-
4 ist eine schematische
Seitenansicht des Beschichtungskessels gemäß 1, in Kombination mit einem Einsatz,
Stempel, und einem Trommelsubstrat, welches einen Außendurchmesser
aufweist, welcher nur geringfügig
geringer ist als der Innendurchmesser des Einsatzes.
-
5 ist eine schematische
Draufsicht der in 4 gezeigten
Kombination.
-
6 ist eine schematische
Seitenansicht eines Beschichtungskessels mit einem Boden und einem Einsatz.
-
7 ist eine schematische
Draufsicht auf den Bodeneinsatz der 6.
-
8 ist ein schematischer
seitlicher Querschnitt des Bodeneinsatzes der 7.
-
9 ist eine schematische
Verdeutlichung eines Beschichtungssystems dieser Erfindung.
-
10 ist eine schematische
Seitenansicht der in 9 gezeigten
Abzweigung.
-
11 ist eine schematische
Endansicht auf die in 10 gezeigte
Verzweigung.
-
Mit
Bezug auf 1 wird ein
flüssiges
Beschichtungsmaterial 10 in einem Beschichtungskessel 12 mit einem
Zuführungsrohr 14,
einem Boden 16 in der Form eines umge kehrten Trichters,
eine vertikale zylindrische Wand 18 und eine obere Kante 20 aufweist.
Wie durch die Pfeile angezeigt, gelangt das Beschichtungsmaterial 10 durch
das Zuführungsrohr 14 in
den Beschichtungskessel 12, fließt nach oben entlang einer
Wand 15 in Form eines umgekehrten Trichters und nach oben
parallel zu der vertikalen zylindrischen Wand 18 und fließt über die
obere Kante 20 des Kessels 12. Das Beschichtungsmaterial,
welches über
die obere Kante 20 fließt, wird in einem Auffangtank 22 (teilweise
durch gestrichelte Linien gezeigt) aufgefangen.
-
Gemäß 2 wird ein hohles, zylindrisches
Trommelsubstrat 23 gezeigt, welches nahezu vollständig in
das flüssige
Beschichtungsmaterial 10 eingetaucht ist. Das Trommelsubstrat 23 weist
einen äußeren Durchmesser
auf, welcher relativ klein ist verglichen mit dem inneren Durchmesser
der vertikalen zylindrischen Wand 18 des Beschichtungskessels 12.
Mit anderen Worten ist der radiale Abstand zwischen der äußeren Oberfläche des
hohlen, zylindrischen Trommelsubstrats 23 und der inneren
Oberfläche
der vertikalen zylindrischen Wand 18 des Beschichtungskessels 12 sehr
groß.
Dies kann beispielsweise vorkommen, wenn ein Beschichtungsbetrieb
von der Beschichtung von Trommeln mit großem Durchmesser auf die Beschichtung
von Trommeln mit kleinem Durchmesser ohne Wechseln des Beschichtungskessels
umgestellt wird. Das Trommelsubstrat 23 wird von einem
herkömmlichen
Stempel 25 gehalten, welcher die innere Oberfläche des
Trommelsubstrats 23 greift. Der Stempel 25 fungiert
ebenso als ein luftdichter Abschluss, um Luft in dem Inneren des Trommelsubstrats 23 einzuschließen, wenn
das Trommelsubstrat 23 in das Bad des flüssigen Beschichtungsmaterials 10,
welches in dem Kessel 12 enthalten ist, eingetaucht wird.
Beim Tauchbeschichten verhindert Luft, welche in dem unteren inneren
Raum des hohlen Trommelsubstrats 23 eingeschlossen ist,
dass flüssiges
Beschichtungsmaterial eintritt und sich auf der inneren Oberfläche des
Substrats 23 und dem unteren Ende des Stempels 25 ablagert. Üblicherweise
wird ein schmaler endabschließender
Streifen um die Oberkante des Trommelsubstrats 23 nicht
in das Bad des Beschichtungsmaterials 10 eingetaucht und
bleibt unbeschichtet. Wie bei der Technik des Tauchbeschichtens
bekannt, ist der Stempel 25 mit einer herkömmlichen
Transporteinrichtung verbunden, welche das Trommelsubstrat 23 in
das Bad des flüssigen
Beschichtungsmaterials 10 absenkt und nachfolgend das Trommelsubstrat 23 aus
dem Bad des flüssigen
Beschichtungsmaterials 10 hebt. Ein Beispiel für eine Trommeltransporteinrichtung
in einem Tauchbeschichtungssystem ist in US-A-4,620,996 verdeutlicht.
Nachfolgend auf das Herausziehen aus dem Bad des flüs sigen Beschichtungsmaterials 10 trägt das Trommelsubstrat 23 eine
dünne Beschichtung
des Materials (nicht gezeigt) von dem Bad 10.
-
In 3 ist ein System gemäß der Erfindung
verdeutlicht mit einem hohlen, zylindrischen Trommelsubstrat 24,
welches nahezu vollständig
in dem flüssigen
Beschichtungsmaterial 10 untergetaucht ist. Das hohle,
zylindrische Trommelsubstrat 24 weist einen äußeren Durchmesser
auf, welcher nur geringfügig
kleiner als der innere Durchmesser des Beschichtungskessels 12 ist.
Daher ist der radiale Abstand zwischen der äußeren Oberfläche des
hohlen, zylindrischen Trommelsubstrats 24 und der inneren
Oberfläche
oder Wand des Beschichtungskessels 12 extrem klein. Das Trommelsubstrat 24 sollte
im Wesentlichen konzentrisch mit der inneren Oberfläche der
vertikalen zylindrischen Wand 18 des Beschichtungskessels 12 während des
Beschichtungsprozesses der Erfindung sein. Es ist kritisch, dass
der radiale Abstand zwischen der inneren Oberfläche der vertikalen zylindrischen
Wand 18 des Beschichtungskessels 12 und der äußeren Oberfläche des hohlen,
zylindrischen Trommelsubstrats 24 während des Beschichtungsprozesses
zwischen ungefähr
2 Millimeter und ungefähr
9 Millimeter beträgt,
um in geeigneter Weise Streifen und Ungleichmäßigkeit in der endgültigen Beschichtung
zu vermeiden. Vorzugsweise beträgt
der radiale Abstand zwischen ungefähr 4,5 Millimeter und ungefähr 8,5 Millimeter.
Optimale Beschichtungsschichten werden mit einem axialen Abstand
zwischen ungefähr
5,5 Millimeter und ungefähr
7,5 Millimeter erreicht. Da der Ausdruck "radialer Abstand" sich auf den Abstand zwischen der äußeren Oberfläche des
zylindrischen Trommelsubstrats 23 und der inneren Oberfläche der
vertikalen zylindrischen Wand 18 des Beschichtungskessels 12 nur
auf einer Seite der Trommel entlang einer imaginären Radiuslinie bezieht, ist
der "durchmesserbezogene
Abstand" zweimal
die Größe des "radialen Abstands", weil der durchmesserbezogene
Abstand die Abstände
auf beiden Seiten des zylindrischen Trommelsubstrats 23,
gemessen entlang einer imaginären
Durchmesserlinie, einschließt.
Daher ist der Durchmesserabstand zwischen ungefähr 4 Millimeter und ungefähr 18 Millimeter.
Im Beispiel 1 von US-A-4,620,996 ist der radiale Abstand der Trommel
zu der Wand des Beschichtungskessels 1 Zentimeter oder 10 Millimeter.
Im Beispiel 2 von US-A-4,620 996 ist der radiale Abstand der Trommel
zu der Wand des Beschichtungskessels 10 Millimeter. Diese radialen
Abstände
sind ungefähr
11 Prozent größer als
der maximale radiale Abstand von 9 Millimeter, wie er in dem Beschichtungssystem
der Erfindung verwendet wird.
-
4 verdeutlicht den in 1 gezeigten Beschichtungskessel
in Kombination mit einem ringförmigen
Einsatz 30 und einem hohlen, zylindrischen Trommelsubstrat 26,
welches einen relativ kleinen äußeren Durchmesser,
verglichen mit dem inneren Durchmesser des Beschichtungskessels 12 aufweist.
Das Trommelsubstrat 26 wird von einem herkömmlichen
Stempel 28 gehalten, welcher die Innenfläche des
Trommelsubstrats 26 greift. Wenn Trommeln von kleinem Durchmesser
in Beschichtungskesseln, welche sehr große innere Durchmesser aufweisen,
tauchbeschichtet werden sollen, ermöglicht das Einbringen des ringförmigen Einsatzes 30 in
den Innenraum des Beschichtungskessels 12, einen kritischen
Abstand zwischen der äußeren Oberfläche des
Trommelsubstrats 26 und der inneren Oberfläche 32 der
vertikalen Wand 33 zu erreichten. Die vertikale Wand 32 ist
beabstandet von, angrenzend zu und parallel zu der äußeren Oberfläche des
Trommelsubstrats 26. Der Einsatz 30 kann aufnehmende
Aussparungen 34 und 36 aufweisen, welche elastomerische Dichtringe 38 und 40 jeweils
aufnehmen. Die Dichtringe 38 und 40 können jede
passende Form aufweisen. Es werden jedoch elastomerische "O"-Ringe bevorzugt. Wenn gewünscht, können zusätzliche
aufnehmende Aussparungen und Dichtringe (nicht gezeigt) verwendet
werden. Die Dichtringe 38 und 40 verhindern, dass
Beschichtungsmaterial zwischen den Einsatz 30 und die angrenzende
Wand des Flüssigbeschichtungskessels 10 eintritt
und zirkuliert. Der Einsatz 30 umfasst einen Haupteinsatzkörper 41 und
eine Einsatzhülse 42.
Da Beschichtungskessel 12 normalerweise aus geschweißtem plattenförmigen Metall
ausgebildet wird, ist die Wand 33 üblicherweise nicht perfekt
gerade. Beispielsweise kann die Wand 33 eine geringfügig wellig
geformte innere Oberfläche 32 aufweisen,
welche die Ausbildung eines laminaren Flusses des Beschichtungsmaterials
zwischen der inneren Oberfläche 32 und
der äußeren Oberfläche des
Trommelsubstrats 26 behindern kann. Durch die Verwendung
von federnden elastomerischen Dichtringen 38 und 40,
welche in den aufnehmenden Aussparungen 34 und 36 aufgenommen
sind, welche sich umfangweise um den äußeren Umfang des Einsatzes 30 herum
nahe der Oberkanten und an dem Boden desselben erstrecken, kann
die Ausrichtung des Einsatzes 30 in dem Beschichtungskessel 12 mit
einer nicht perfekt geformten Wand 33 leichter erzielt
werden aufgrund sich ausgleichender Deformation der federnden elastomerischen
Dichtringe 38 und 40. Ebenso wirken die elastomerischen
Dichtringe 38 und 40 als ein Dämpfer, um weiterhin den Einsatz 30 von
externen Vibrationsquellen zu isolieren. Jedes passende Dämpfungs-
und Dichtmaterial kann für
die Dichtringe 38 und 40 verwendet werden. Typischerweise
kön nen
die Materialien für
Dichtringe beispielsweise Naturgummi, Neopren, Butylgummi, Nitrilgummi,
Siliconelastomer, Viton, Teflon und Ähnliches einschließen. Wenn
gewünscht, können zusätzliche
Dichtringe zwischen dem oberen Ring 38 und dem unteren
Ring 40 verwendet werden. Der Widerstand zum Einsetzen
und Entfernen des Einsatzes von dem Beschichtungskessel 12 nimmt
jedoch mit der Anzahl der Ringe zu. Anstelle der in 4 verdeutlichten Konfiguration mit "O"-Ringen können die Dichtringe jedwelchen
anderen passenden Querschnitt aufweisen. Typische Querschnitte schließen beispielsweise
kreisförmig,
oval, quadratisch, oktogonal, sternförmig und Ähnliches ein. Vorzugsweise
sind die Dichtringe federnd und haben einen Durometerwert zwischen
ungefähr
30 und ungefähr
100. Jeder Dichtring sollte eine ausreichende Dicke aufweisen, so
dass dieser teilweise zusammengepresst wird, wenn der Einsatz 30 in den
Beschichtungskessel 12 eingebracht wird. Daher weist jeder
Dichtring 38 und 40 eine Dicke auf, welche größer ist
als die Tiefe der aufnehmenden Aussparungen 34 und 36 jeweils,
welche die äußere Oberfläche des Einsatzes 30 umschreiben.
Die aufnehmenden Aussparungen 34 und 36 können jede
passende Querschnittsform aufweisen, wie etwa beispielsweise quadratisch,
rechteckig, "V", "U", halbkreisförmig und Ähnliches. Eine Aussparung mit
einem quadratisch geformten Querschnitt weist typischerweise eine
Breite zwischen 0,2 Millimeter und ungefähr 1 Millimeter und eine Tiefe
von ungefähr
0,2 Mikrometer und ungefähr
1 Millimeter auf. Die aufnehmenden Aussparungen 38 und 40 sind
vorzugsweise groß genug,
um den Dichtring während
der Installation des Einsatzes, nach dem Einbringen des Einsatzes
und während
des Entfernens desselben von dem Beschichtungskessel 12 aufzunehmen.
Wenn keine Dichtungsringe in dem Einsatzkörper eingesetzt werden, kann
das flüssige
Beschichtungsmaterial 10 zwischen dem Einsatz und den Wänden des
Beschichtungskessels fließen
und unerwünschte
Ablagerungen von Beschichtungsmaterial 10 auf der äußeren Oberfläche des Einsatzes 30 und
der Innenoberfläche 32 des
Beschichtungskessels 12 ablagern. Diese Ablagerungen sind während der
Reinigungsprozesse, welche dem Entfernen des Einsatzes aus dem Beschichtungskessel 12 folgen,
zu entfernen.
-
Der
Hauptkörper
des Einsatzes 41 kann jedes passende Material umfassen.
Vorzugsweise ist der Einsatzkörper
aus einem Kunststoff, Metall oder zusammengesetztem Material hergestellt.
Typische Kunststoffe schließen
beispielsweise ein Polytetrafluorethylen, Nylon, Polycarbonate,
Polyester, UHMW-Polyethylen oder Polypropylen, und Ähnliche
und Zusammensetzungen derselben ein. Typische Metalle schließen beispielsweise rostfreien
Stahl, Aluminium, Aluminiumlegierungen und Ähnliche und Zusammensetzungen
derselben ein. Der Haupteinsatzkörper 41 kann
fest, schaumgefüllt
oder hohl oder Ähnliches
sein. Ein hohler Einsatzkörper wird
bevorzugt, um das Gewicht zu verringern und Material zu sparen.
Der Haupteinsatzkörper
kann durch jede passende Einrichtung hergestellt sein, wie etwa
Gussformen, Maschinenbearbeitung, Abformen und Ähnliches. Das für den Haupteinsatzkörper 41 verwendete
Material sollte nicht durch die Materialien, welche für die Beschichtung
der Trommel 26 verwendet werden, beeinträchtigt werden.
-
Vorzugsweise
erstreckt sich das obere Ende der Einsatzhülse 42 über die
Oberkantenfläche 44 des Haupteinsatzkörpers 41.
Dieser Überstand
der Hülse 42 ist
vorzugsweise dünn,
um die Beschichtung, welche auf der Oberfläche des Trommelsubstrats 26 ausgebildet
wird, von Welligkeit zu trennen, welche in dem großen Volumen
des Beschichtungsmaterials auf der Oberkantenfläche 44 ausgebildet
werden, welcher von der Hülse 42 wegfließt. Der Überstand
der Hülse 42 erleichtert
ebenso die Ausrichtung der oberen Fläche der Hülse 42 mit der oberen
Fläche
von anderen ähnlichen
Hülsen
von anderen Beschichtungskesseln in demselben Beschichtungssystem,
so dass das Ausmaß an Überfluss
aus der Hülse 42 im
Wesentlichen dasselbe ist für alle ähnlichen
Hülsen
in demselben Beschichtungssystem. Die Einsatzhülse 42 kann jedes
passende Material umfassen, wie etwa Metall oder Kunststoff. Die
Hülse 42 umfasst
vorzugsweise ein Metall, weil dieses einfach hergestellt werden
kann, um eine glatte, langlebige Oberfläche auszubilden, wie etwa durch
Maschinenbearbeitung, um die Ausrichtung der Oberseite der Hülse 42 mit
den Oberseiten anderen Hülsen
in dem gleichen Beschichtungssystem zu erleichtern, und einen laminaren
Fluss von Beschichtungsmaterial 10, wenn dieses aus der
Hülse 42 überläuft, zu
fördern.
Wenn eine Vielzahl von Beschichtungskesseln in einem Tauchbeschichtungssystem
verwendet werden, ist es wichtig, dass der Überfluss des Beschichtungsmaterials über das Wehr
von jedem Beschichtungskessel im Wesentlichen derselbe ist, weil
dieses im Wesentlichen einen gleichmäßigen Fluss von Beschichtungsmaterial
in dem Innenraum der individuellen Behälter untereinander aufrechterhalten
wird. Die Verwendung einer Einsatzhülse erleichtert die Ausrichtung
der Oberseiten von jeder Hülse
auf demselben Niveau wie die anderen Hülsen in dem Beschichtungssystem,
so dass der Fluss des flüssigen
Beschichtungsmaterials sanft und gleichmäßig um die Außenseite
jeder Trommel stattfindet. Wenngleich die Einsatzhülse 42 weggelassen
werden kann, werden Beschichtungen von überlegener Qualität er reicht, wenn
die Hülse 42 in
einem Einsatz verwendet wird. Ohne die Hülse 42 erzeugt die
ebene Oberkantenfläche 44 des
Haupteinsatzkörpers 41 einen
relativ großen
Flüssigkeitsraum
des überfließenden Beschichtungsmaterials 10,
welcher eher anfällig
ist für
die Ausbildung von Welligkeit , welche durch Quellen von Vibrationsenergie
erzeugt werden. Insbesondere erzeugen Vibrationsstörungen Wellen
sehr ähnlich
zu den ringgeformten Wellen, welche sich ausbilden, wenn ein Kieselstein
auf eine ruhige Fläche
eines Weihers fallengelassen wird. Diese Wellen breiten sich in
zwei Richtungen aus. Eine zu dem Substrat, welches gerade aus dem
Beschichtungsbad herausgezogen wird und die andere Welle zu der
Kante des Beschichtungskessels, von welcher das Beschichtungsmaterial überfließt. Die
Wellen schlagen und deformieren die äußere Oberfläche der Beschichtung, welche
auf der Trommel 26 getragen wird, während die Trommel 26 aus
dem Bad des Beschichtungsmaterials 10 herausgezogen wird.
Die Deformationen auf der Beschichtung, welche durch die Wellen
verursacht werden, können
immer noch beobachtet werden, selbst nachdem die Beschichtung ausgetrocknet
wurde. Der Überstand
des dünnen
oberen Endes der Hülse 42 über die
Oberkantenfläche 44 des
Haupteinsatzkörpers 41 vermindert
die Badfläche
des Beschichtungsmaterials, wenn dieses über die Oberkante 45 des oberen
Endes der Hülse 42 überfließt, wodurch
die für
die Wellenbildung verfügbare
Fläche
verringert wird und unterstützt
ebenso die Trennung des Trommelsubstrats 26 von dem großen Bad
von flüssigem
Beschichtungsmaterial, welches entlang der Oberkantenfläche 44 des
Haupteinsatzkörpers 41 fließt.
-
Wenn
keine Hülse 42 und
keine Dichtringe 38 und 40 mit dem Haupteinsatzkörper 41 angewandt
werden, kann das flüssige
Beschichtungsmaterial 10 zwischen den Einsatz und die Wände des
Beschichtungskessels fließen
und in den Hauptbeschichtungsstrom an der Oberseite des Kessels
wieder aufgenommen werden, so dass Wellen erzeugt werden, welche
sich in dem flüssigen
Beschichtungsmaterial 10, welches entlang der Oberkantenfläche 44 des
Haupteinsatzkörpers 41 fließt, ausbilden.
Beim Fehlen eines Überstandes
des dünnen
oberen Endes der Hülse 42 über die
Oberkantenfläche 44 können einige
dieser Wellen sich zu dem Substrat 26 fortbewegen, welches
aus dem Bad des Beschichtungsmaterials 10 herausgezogen
wird. Wie vorstehend beschrieben, können diese Wellen die äußere Oberfläche der
Beschichtung, welche auf der Trommel 26 getragen wird,
berühren
und deformieren, während
die Trommel 26 aus dem Bad des Beschichtungsmaterials 10 herausgezogen
wird, so dass Deformationen in der Be schichtung erzeugt werden,
welche immer noch festgestellt werden können, selbst wenn die Beschichtung
getrocknet wurde. Wenngleich die Verwendung einer Hülse 42 und
der Dichtringe 38 und 40 bevorzugt werden, wenn
ein ringförmiger
Einsatz 30 verwendet wird, können sie weggelassen werden
mit nicht wünschenswerten
Ergebnissen.
-
Mit
Bezug auf die 5 wird
eine Draufsicht auf das Beschichtungssystem der 4 gezeigt. Der Stempel 28 trägt das hohle,
zylindrische Trommelsubstrat 26 in dem flüssigen Beschichtungsmaterial 10.
Beabstandet von dem hohlen zylindrischen Trommelsubstrat 26 ist
eine Einsatzhülse 42 des
ringförmigen
Einsatzes 30 vorhanden. Der Einsatz 30 wird gut
passend in dem Beschichtungskessel 12 durch elastomerische Dichtringe
aufgenommen, wobei nur der eingesetzte Dichtring 38 sichtbar
ist.
-
In
den 6, 7 und 8 wird
ein Bodeneinsatz 46 verdeutlicht, welcher in den Beschichtungskessel 48 eingesetzt
wird, welcher einen relativ flachen Boden 59 und eine vertikale
Wand 51 aufweist. Der Bodeneinsatz 46 unterstützt dabei,
die Turbulenz in Form von Eddy-Wellen zu vermeiden, welche sich
in dem Strom des fließenden
flüssigen
Beschichtungsmaterials (nicht gezeigt) entwickeln können, wenn
dasselbe in den Beschichtungskessel 48 durch die Zuführung 49 eintritt
und sich abrupt über
den relativ flachen Boden 50 ausbreitet. Der Bodeneinsatz 46 weist
einen Boden 52 und vertikale Seiten 53 auf, welche
die Form der angrenzenden inneren Oberfläche des Bodens und der vertikalen
Wand 51 des Beschichtungskessel 48 jeweils anpassen. Die
vertikale Seite 51 des Bodeneinsatzes 46 enthält aufnehmende
Aussparungen 54 und 55, welche elastomerische
Dichtringe 56 und 57 jeweils aufnehmen. Wenn gewünscht, können zusätzliche
aufnehmenden Aussparungen elastomerische Dichtringe (nicht gezeigt)
verwendet werden. Die Dichtringe 56 und 57 verhindern, dass
Beschichtungsmaterial zwischen den Einsatz 46 und die angrenzende
innere Oberfläche
des Bodens 50 eintreten und dazwischen zirkulieren und
halten den Bodeneinsatz 46 in der Stellung am Boden des
Beschichtungskessels 48. Der Bodeneinsatz 46 wiest
eine obere Fläche 59 auf,
welche die Form eines umgekehrten Konus aufweist. Diese konische
Form erzwingt, dass das flüssige
Beschichtungsmaterial sich graduell nach außen, weg von der vertikalen
Achse des Kessels 48 ausbreitet, wenn dasselbe in den Raum
zwischen dem zu beschichtenden Substrat (nicht gezeigt) und der
vertikalen Wand 51 des Beschichtungskessels einfließt. Um den
Einsatz 46 zu installieren, kann man denselben einfach
nach unten auf den Boden des Kessels 46 schieben.
-
Wenn
ein Bodeneinsatz 46 verwendet wird, sollte das Gebiet in
dem Kessel 48 zur Tauchbeschichtung unterhalb dem Trommelsubstrat
(nicht gezeigt) an dem Punkt des tiefsten Eintauchens des Substrats
in das Beschichtungsmaterial ausreichend groß sein, um eine unmäßige Behinderung
des Flusses zu vermeiden, und unerwünschte Turbulenzen in dem Beschichtungsmaterial
zu vermeiden, wenn das Beschichtungsmaterial nach oben fließt zwischen
der äußeren Oberfläche der
Trommel und der inneren Oberfläche
des Beschichtungskessels 48 oder der inneren Oberfläche eines
Beschichtungskesseleinsatzes (nicht gezeigt). Da die relativen Größen der
Trommel, des Beschichtungskessels und des Zuführungsrohres und die Rate des
Flusses des Beschichtungsmaterials die gewünschte Größe des Gebietes in dem Tauchbeschichtungskessel 48 unterhalb
dem Trommelsubstrat (nicht gezeigt) an dem Punkt des tiefsten Eintauchens
des Trommelsubstrats beeinflussen, sind einige Experimente wünschenswert,
um einen laminaren Fluss des Beschichtungsmaterials in diesem Gebiet
zu erreichen. Wenn beispielsweise der Durchmesser des Zuführungsrohres 49,
welcher das Beschichtungsmaterial in den Boden des Beschichtungskessels 48 einbringt,
zu eng ist verglichen mit dem Durchmesser des Beschichtungskessels 48 nahe
dem Boden 50 des Beschichtungskessels 48, wird
daher die Geschwindigkeitsänderung
des Beschichtungsmaterials von dem Zuführungsrohr 49 in den
unteren Abschnitt des Beschichtungskessels 48 zu abrupt
sein, der laminate Fluss beeinträchtigt
werden und Defekte in der auf die Trommel angewandten Beschichtung
auftreten werden. Insbesondere, wenn das Zuführungsrohr 49 einen Durchmesser
von ungefähr
1/2 Inch (12 Millimeter) und der Boden des Beschichtungskessels 48 einen
Durchmesser von ungefähr
5 Inch (12,5 Zentimeter) aufweist, wird die plötzliche Abnahme in der Geschwindigkeit des
Beschichtungsmaterials die laminare Strömung unterbrechen und Beschichtungsdefekte
in der endgültigen
Trommelbeschichtung verursachen. Dies findet statt von ungefähr 1/4 :
1 bis ungefähr
1 : 1. Anstatt den oben beschriebenen Einsatz anzuwenden, können abrupte Änderungen
im Durchmesser der Einrichtung zur Begrenzung des Beschichtungsmaterials,
wenn dieses in den Boden eines Beschichtungskessels zugeführt wird,
ebenso durch das Einbringen eines trichterförmigen Einlasses am Boden des
Beschichtungskessels vermieden werden, wenn der Kessel anfänglich hergestellt
wird, siehe z.B. 1.
Die Trichterform kann beispielsweise erreicht werden durch Schweißen eines
trichterförmigen
Bodens an die vertikalen Wände
des Beschichtungskessels. Ein flacher Boden ist immer schädlich für die aufgeführten Ziele.
Es ist bemerkenswert, dass sogar ein flach angewinkelter Boden immer
Eddy-Strömungen
verursachen wird, welche sich in Rücksprüngen einer scharten Ecke ausbilden
und diese Eddy-Strömungen
werden Defekte auf der Beschichtungsoberfläche ausbilden. Um diese Vorkommnisse
zu vermeiden ist es notwendig, einen großen Winkel aufrechtzuerhalten, wo
sich der Boden mit den Seiten trifft. Der optimale Winkel ist 180
Grad. Ein bevorzugter Winkel ist zwischen ungefähr 135 Grad und ungefähr 160 Grad
und ein minimaler Winkel ist ungefähr 120 Grad. Der Ausdruck "laminarer Fluss", wie er hier verwendet
wird, wird typischerweise so verstanden, einen Fluss einer Flüssigkeit
zu repräsentieren,
in welcher die Strömung überall in
allen Bezugsebenen in derselben Richtung und parallel zu der Oberfläche des
Rohres und der Behälterwände stattfindet.
Diese Strömung
ist sanft, gleichmäßig und
vollständig
ohne Turbulenz in irgendeinem Bezugsgebiet oder Betrachtungsgebiet,
d.h. "stromlinienförmig".
-
Ein
Beschichtungssystem, welches acht Beschichtungskessel verwendet,
ist in den 9, 10 und 11 gezeigt, wobei nur die Beschichtungskessel 60, 62, 64 und 66 zu
sehen sind. Flüssiges
Beschichtungsmaterial wird zu diesen Beschichtungskesseln durch
die Versorgungsleitungen 68, 70, 72 und 74 jeweils
angeliefert, welche wiederum über
die Winkelanpassungen 78, 80, 82 und 84 jeweils
(die anderen vier Versorgungsleitungen und Winkelanpassungen sind
in den 7 und 8 nicht ersichtlich) mit
der Versorgungsverteilung 86 verbunden. Wenn das Beschichtungsmaterial
(nicht gezeigt) aus den Beschichtungskesseln in den Sammelbehälter 88 (gezeigt
durch gestrichelte Linien) überläuft, fließt dasselbe
durch Schwerkraft (es kann zusätzlich eine
Pumpe eingesetzt werden) zu dem Vorratsbehälter 90. Von dem Vorratsbehälter 90 wird
das flüssige
Beschichtungsmaterial durch eine passende Pumpe 92 durch
ein Niederdruckfilter 94 in den schrägflächigen Einlass 96 der
Verzweigung 86 gepumpt. Alle Biegungen in den Leitungen
zwischen dem Reservoir 90 und dem Beschichtungskessel sollten
einen großen
Krümmungsradius
aufweisen, um eine laminare Strömung
des flüssigen
Beschichtungsmaterials vor dem Eintritt in die Beschichtungskessel
aufrechtzuerhalten. Es ist ebenso wichtig, dass das flüssige Beschichtungsmaterial,
welches zu den Tauchbeschichtungskesseln 60, 62, 64 und 66 angeliefert
wird, in laminarer Strömung
gehalten wird, vor dem Eintritt in jeden Beschichtungskessel, um eine
laminare Strömung
innerhalb jedes Beschichtungskessels sicherzustellen, um die Bildung
von Defekten an der aufgebrachten Beschichtung zu vermeiden. Alle
Versorgungsleitungen 98 und 99 von dem Vorratsbehälter 90 weisen
vorzugsweise glatte und elektropolierte innere Oberflä chen auf.
Daher sollten beispielsweise die inneren Oberflächen eines jeden Beschichtungskessels
und der Versorgungsleitungen 68, 70, 72 und 74, der
Winkelstücke 78, 80, 82 und 84 und
der Verzweigung 86 glatt und frei von Graten sein. Ebenso
sollte die ganze Verrohrung keine schnellen Änderungen der Richtung oder
der Geschwindigkeit auf das flüssige
Beschichtungsmaterial beaufschlagen, insbesondere die Verzweigung,
welche das flüssige
Beschichtungsmaterial zu den einzelnen Beschichtungskesseln ohne
eine Änderung
in der relativen Geschwindigkeit anliefert. Es ist daher beispielsweise
wichtig, dass die Versorgungsleitungen 68, 70, 72 und 74 zu
der Versorgungsverzweigung 86, die Verzweigung selbst und
die Verbindungsleitungen zwischen der Verzweigung und jedem Beschichtungskessel 60, 62, 64 und 66 im
Wesentlichen denselben Durchmesser aufweisen, um eine laminare Strömung aufrechtzuerhalten,
selbst wenn eine Geschwindigkeitsänderung stattfinden wird, wenn
das Beschichtungsmaterial von der Hauptversorgungsleitung 98 zu
der Verzweigung übertragen
wird. Alle Biegungen in den Leitungen zwischen dem Vorratsbehälter 90 für Beschichtungsmaterial
und dem Boden von jedem der Beschichtungskessel 60, 62, 64 und 66 sollte
einen großen
Ablenkradius aufweisen. Allgemein sollte der Biegeradius in jeder
Leitung von dem Vorratsbehälter 90 zu
der Pumpe 92 einen Radius von mindestens ungefähr 2 Inch
(5 Zentimeter) aufweisen. Alle Biegungen in den Leitungen, welche
die Pumpe 92 und das Filter 94 zu der Verzweigung 86 verbinden,
sollten einen Radius von mindestens ungefähr 6 Inch (15 Zentimeter) aufweisen.
Vorzugsweise sollten alle Biegungen in den Verbindungsleitungen
zwischen der Verzweigung 86 und dem Boden von jedem Beschichtungskessel 60, 62, 64 und 66 einen
Radius von mindestens 8 Inch (20 Zentimeter) aufweisen.
Im Allgemeinen sollte die Querschnittsfläche der Verzweigung 86 ungefähr gleich
der Summe der Querschnittsflächen
von jeder der Verbindungsleitungen (Durchlasskanäle) zwischen der Verzweigung
und dem Boden von jedem Beschichtungskessel sein. Auf diese Weise
sollten alle Abzweige glatte und graduelle Übergänge aufweisen mit absolut keiner
abrupten Änderung
in der Richtung. Ebenso sollten abrupte Einengungen, welche die
Strömung
des flüssigen
Beschichtungsmaterials in dem Anliefersystem für flüssiges Beschichtungsmaterial
zwischen dem Behälter 90 und
dem Boden von jedem Beschichtungskessel 60, 62, 64 und 66 vermieden
werden. Daher sollten beispielsweise alle Ventile, welche in dem
Beschichtungssystem verwendet werden, frei von jeglichen Komponenten
sein, welche den Fluss des Beschichtungsmaterials während des
Beschichtungsbetriebs behindern. Bevorzugte Ventile, welche die
Strömung
nicht behindern, wenn sie geöffnet
sind, schließen
beispielsweise Kugelventile und Ke gelventile ein, welche im offenen
Zustand exakt denselben inneren Querschnitt bereitstellen, wie die
ankommende und ausgehende Verbindungsleitung. Unerwünschte Ventile,
welche dazu neigen, den Fluss selbst in geöffnetem Zustand zu behindern,
schließen
beispielsweise Klappenventile, Verschlussventile, Nadelventile und Ähnliche
ein.
-
Es
ist ebenso wichtig, dass andere Einrichtungen vermieden werden,
welche einen großen
Druckabfall erzeugen könnten
und die laminare Strömung
unterbrechen könnten,
wie etwa herkömmliche
Filter, Instrumente, einschließlich
Viskosimeter und Temperaturfühler,
welche sich in dem Strömungsweg
der Flüssigkeit
erstrecken, und Ähnliches.
Es kann jedoch ein Filter 94 mit geringem Rückwärtsdruck
in der Hauptversorgungsleitung 98 zwischen der Verteilung
und der Pumpe für
Beschichtungsmaterial verwendet werden. Das Filter 98 mit
geringem Rückwärtsdruck
sollte einen Druckabfall von weniger als ungefähr 2 Pounds per square Inch (0,14
Kilogramm pro Quadratzentimeter) beaufschlagen. Typischerweise umfassen
Filter mit geringem Rückwärtsdruck
eine zusammengesetzte Filtermembrane, welche einem extensiv gefalteten
Blatt gleicht, das eine offene Bohrung umgibt. Das Beschichtungsmaterial,
welches durch ein Filter dieses Typs gepumpt wird, unterliegt im
Wesentlichen einem Druckabfall gleich Null, wegen der übergroßen, für Filterung
verfügbaren
Fläche.
-
Im
Allgemeinen beträgt
der Druck in dem flüssigen
Beschichtungsmaterial zwischen der Pumpe 92 und dem Boden
von jedem Beschichtungskessel weniger als ungefähr 1 Pound per square Inch
(0,07 Kilogramm pro Quadratzentimeter) während des Beschichtungszyklus.
Es ist wichtig, dass der Druck in allen Richtungen in dem flüssigen Beschichtungsmaterial
gleich groß ist,
um eine laminare Strömung
in der Verzweigung und in den Leitungen zu erzielen, welche die
Verzweigung 86 mit dem Boden jedes Beschichtungskessels
verbinden.
-
Das
Tauchbeschichtungssystem dieser Erfindung transportiert flüssiges Beschichtungsmaterial
und rezirkuliert dasselbe, während
das Beschichtungsmaterial von verschiedenen Energieeingaben oder
Verlusten isoliert wird, um eine einheitlich gleichmäßige und
defektfreie Beschichtung herzustellen. Daher sollten z.B. alle Wärmequellen
und Vibrationsquellen von dem flüssigen
Beschichtungsmaterial isoliert werden. Beispielsweise sind Pumpmotoren,
welche Wärme
während
des Betriebes erzeugen, wie etwa Zahnradpumpen, zu vermeiden, weil
diese eine Anhäufung
von Pigmentpartikeln und eine Trennung der Dispersion in der flüssigen Beschichtungszusammensetzung
bewirken können,
wie etwa Beschichtungen für
ladungserzeugende Schichten. Die Pumpe für flüssiges Beschichtungsmaterial
stellt vorzugsweise eine gleichförmige
Lieferung der Beschichtungsflüssigkeit
zu einer Verzweigung und zu jedem Beschichtungskessel bereit, ohne
irgendeine wesentliche Wärmeenergie
zu dem fließenden
Flüssigbeschichtungsmaterial
zu beaufschlagen. Die Pumpe sollte eine Pumpe mit niedriger Scherung
sein. Typischerweise schließen
Pumpen mit niedriger Scherung beispielsweise Sinuspumpen, Spindelpumpen,
Zentrifugalpumpen, öllose
Diaphragmapumpen (Acetal, Teflon) ein. Ebenso eingeschlossen sind
zwei oder drei kleine Pumpen, welche nicht in Phase miteinander
laufen, wie etwa peristaltische Pumpen, Sinuspumpen, Spindelpumpen,
Zentrifugalpumpen, öllose
Diaphragmapumpen (Acetal, Teflon) und Ähnliche. Wenngleich weniger
wünschenswert
kann eine Pumpe mit hoher Scherung, wie etwa eine Zahnradpumpe,
verwendet werden, wenn dieselbe weit stromabwärts von der Verzweigung angeordnet ist
und ausreichende Filter zwischen der hohen Scherung und der Verzweigung
zwischengeschaltet sind, um agglomerierte Materialien zu entfernen.
-
Die
Isolation von Vibration kann durch Montage der Beschichtungskessel,
der Verzweigung, der Versorgungsleitungen und Ähnlichem auf einer vibrationsabsorbierenden
Einrichtung, wie etwa Gummiklötzen, Federn
und elastomerische Elemente unterstützt werden.
-
Wärmetauscher
können
verwendet werden, um große Änderungen
in der Temperatur des flüssigen Beschichtungsmaterials
zu verhindern. Daher sollte die gesamte Fluktuation oder Variation
in der Temperatur der Beschichtungsflüssigkeit in der Verzweigung,
den Versorgungsleitungen zwischen der Verzweigung und dem Boden
des Beschichtungskessels und in jedem Beschichtungskessel bei einem
Pegel von weniger als ungefähr
2°C gehalten
werden. Temperaturfluktuationen in dem flüssigen Beschichtungsmaterial,
größer als ungefähr 2°C, neigen
dazu, die Ausbildung von Streifen in der aufgebrachten Beschichtung
zu bewirken, insbesondere bei Ladungserzeugungsschichten. Optimale
Ergebnisse würden
erreicht, wenn die gesamte Änderung
in der Temperatur des flüssigen
Beschichtungsmaterials unterhalb ungefähr 0,5°C gehalten wird. Wenn Temperaturfluktuationen
3°C erreichen,
ist das flüssige
Beschichtungsmaterial vollkommen unbefriedigend zur Ausbildung von
gleichmäßig abgelagerten
Beschichtungen. Die Einhaltung von Temperaturfluktuationen, kleiner
als ungefähr
2°C, kann
beispiels weise erreicht werden mit Beschichtungskabine und Wassermäntel, welche
den Beschichtungskessel, die Versorgungsleitung, die Pumpe, Filter
oder Ähnliches
umgeben, wobei die Temperatur derselben unter Verwendung von herkömmlichen
Temperaturtühlern
und Rückkopplungseinrichtungen
computergesteuert werden kann. Die Luftbewegung in der Beschichtungsumgebung
muss ebenso auf weniger als 1 °C Änderungen
geregelt werden und direkte Luftströmungen an der nassen Oberfläche oder frisch
beschichteten Teilen sollte abgeleitet werden mittels eines Schildes
oder einer Eingangsöffnung,
welche die Luftströmung
geeignet auflöst,
so dass dieselbe nicht auf irgendeine nassbeschichtete Oberfläche einfällt oder
diese deformiert.
-
Zufriedenstellende
Ergebnisse werden erzielt mit einer Aufwärtsgeschwindigkeit des flüssigen Beschichtungsmaterials
von zwischen ungefähr
15 Millimeter pro Minute und ungefähr 300 Millimeter pro Minute zwischen
der äußeren Oberfläche der
Trommel und der vertikalen inneren Wand des Beschichtungskessels. Vorzugsweise
wird die Aufwärtsgeschwindigkeit
zwischen ungefähr
100 Millimeter pro Minute und ungefähr 200 Millimeter pro Minute
gehalten. Diese Geschwindigkeit wird im Mittelpunkt von d.h. mittig
zwischen dem Raum zwischen der inneren Kesseloberfläche und
der äußeren Oberfläche der
zu beschichtenden Trommel gemessen, wenn die Trommel aus der flüssigen Beschichtungsmischung
gezogen wird. Wenngleich die Geschwindigkeit des flüssigen Beschichtungsmaterials
nahe der inneren Oberfläche
des Beschichtungskessels und der äußeren Oberfläche der
Trommel geringer sind als die Geschwindigkeit in der Mitte des Raumes
zwischen der Trommel und der Kesselwand, ist die Strömung des
Beschichtungsmaterials laminar. Offensichtlicherweise schneidet
die Mitte des Zwischenraumes zwischen der Trommel und der Kesselwand
eine imaginäre
gekrümmte,
zylindrisch geformte Ebene, welche koaxial mit der Trommel und der
angrenzenden inneren Oberfläche
des Beschichtungskessels ist.
-
Probe I
-
Ein
fotoleitendes bilderzeugendes Element wurde unter Verwendung eines
Beschichtungskessels aus rostfreiem Stahl, ähnlich zu dem in 1 verdeutlichten Beschichtungskessels,
beschichtet. Der Beschichtungskessel hatte einen zylindrisch geformten
oberen Abschnitt mit einem Innendurchmesser von 110 Zentimeter und
eine vertikale Wand von 435 Zentimeter. Der zylindrisch geformte
obere Abschnitt hatte eine Wanddi cke von ungefähr 2 Millimeter. Der untere
Abschnitt des Beschichtungskessels hatte die Form eines umgekehrten
Konus. Der oberste Teil des umgekehrten Konusabschnittes hatte einen
Durchmesser, welcher gleich dem Durchmesser des zylindrisch geformten
Abschnittes ist. Der unterste Abschnitt des umgekehrten Konusabschnittes
enthielt eine Öffnung
mit einem Innendurchmesser von 10 Millimeter. Diese Öffnung war
mit einem Zuführungsrohr
mit einem Innendurchmesser von 10 Millimeter verbunden. Die Steigung
des umgekehrten Konus betrug 45 Grad, gemessen von einer imaginären horizontalen
Ebene, welche die Öffnung
schneidet. Flüssiges
Beschichtungsmaterial wurde von einem Vorratsbehälter für flüssiges Beschichtungsmaterial
zu dem Zuführungsrohr
mittels einer MICRO-Pumpe (Modell GM-8, erhältlich von Siewert Co.) gepumpt,
welche das Beschichtungsmaterial durch ein PALL-Filter (Modell AB1Y070,
erhältlich
von Prosco Products Co.) und durch eine Verzweigung zu dem Zuführungsrohr
in einem System ähnlich
zu demjenigen pumpt, welches in den 9, 10 und 11 gezeigt ist. Der Druckabfall über das
Filter betrug 5 Pounds per square Inch (351,5 Gramm pro Quadratzentimeter).
Es waren fünf
90 Grad Biegungen in der Verrohrung zwischen der Pumpe und dem Boden
des Beschichtungskessels vorhanden. Alle Biegungen in der Verrohrung
hatten einen Krümmungsradius
von 0 bis 20 Zentimeter. Die Oberseite des Beschichtungskessels
war offen. Das Beschichtungsmaterial floss von dem Boden des Beschichtungskessels
durch den zylindrisch geformten oberen Abschnitt und lief über die
obere Kante des zylindrisch geformten oberen Abschnittes des Beschichtungskessels.
Das Beschichtungsmaterial, welches die Oberkante des Beschichtungskessels überfloss,
wurde in einen Sammelbehälter aufgefangen
und zu dem Vorratsbehälter
rezirkuliert. Ein Wassermantel wurde um den Sammel/Rezirkulationsbehälter verwendet,
um die Temperatur der Beschichtungslösung innerhalb ungefähr 3°C der mittleren Temperatur
von 18°C
halten. Ebenso wurde eine Beschichtungskammer, welche das gesamte
Beschichtungssystem enthielt, bei einer Temperatur von 18°C gehalten.
-
Ein
Trommelsubstrat aus Aluminium mit einer Dicke von 1 Millimeter und
einem äußeren Durchmesser von
40 Zentimeter und einer Länge
von 238 Zentimeter wurde bereitgestellt, welche bereits eine Beschichtung einer
Ladungsblockierungsschicht aus Siloxan mit einer Dicke von 100 Nanometer
aufwies. Diese beschichtete Trommel wurde durch Eintauchen der gesamten
Trommel bis auf 5 Millimeter an den oberen Rand derselben in ein
Bad von Beschichtungsmaterial, welches in dem Beschichtungskessel
vorhanden war, tauchbeschichtet. Die Trommel wurde unter Verwendung
eines herkömmlichen Stempels
und Fördersystems
transportiert. Der Stempel war im Eingriff mit der inneren Oberfläche des
oberen Teils der Trommel und hat die Trommel koaxial mit dem zylindrisch
geformten oberen Abschnitt des Beschichtungskessels ausgerichtet.
Der radiale Zwischenraum zwischen der äußeren Oberfläche der
Trommel und der angrenzenden inneren Oberfläche des Beschichtungskessels
war 35 Millimeter. Das flüssige
Beschichtungsmaterialumfasste eine fotogenerierende Schicht (CGL),
welche 5,0 Gew.-% Titanylphthalocyanin und Chlorindiumphthalocyanin
Pigmentpartikel mit Polyvinylbutyral (B79, erhältlich von Monsanto Co.) Binder
mit 95 Prozent n-Butylacetat als Lösungsmittel enthielt. Die Pigmentpartikel
wiesen eine mittlere Partikelgröße von ungefähr 0,2 Mikrometer
auf. Dieses flüssige Beschichtungsmaterial
hatte eine Viskosität
von 10 Centipoise. Das Pigment zu Binder-Gewichtsverhältnis war 64
: 36. Die Geschwindigkeit des Beschichtungsmaterials, wenn es zwischen
der äußeren Oberfläche des
untergetauchten Abschnittes der Trommel und der angrenzenden vertikalen
inneren Wand des Beschichtungskessels floss, war ungefähr 27,2
Millimeter pro Minute, wobei die Geschwindigkeit auf dem halben
Weg zwischen der äußeren Oberfläche der
Trommel und der angrenzenden vertikalen inneren Wand des Kessels
gemessen wurde. Die Trommel wurde aus dem Beschichtungsbad mit einer
Rate von 185 Millimeter pro Minute herausgezogen. Die resultierende
Beschichtung wurde bei 135°C
für 5 Minuten
in einem Umluftofen getrocknet, um eine trockene Dicke der fotogenerierenden
Schicht von ungefähr
0,2 Mikrometer auszubilden.
-
Diese
fotogenerierende Schicht wurde mit einer Ladungstransportschicht überschichtet.
Das Beschichtungsmaterial für
die Ladungstransportschicht enthielt eine Lösung von 25 Gew.-% Feststoffen
von einem Arylamin, lochtransportierenden Molekül, Poly(4,4'-diphenyl-1,1'-cyclohexancarbonat)[PCZ-200,
erhältlich
von Mitsubishi Gas Chemical] und 75 Gew.-% Monochlorobenzen. Diese
Lösung
wurde auf die fotogenerierende Schicht durch Tauchbeschichtung aufgebracht,
um eine Beschichtung auszubilden, welche mit dem Trocknen eine Dicke
von 24 Mikrometer hatte. Das Tauchbeschichten wurde mit einem Beschichtungskessel aus
rostfreiem Stahl ausgeführt,
welcher identisch ist zu dem Beschichtungskessel, der vorstehend
für die
Anwendung der Ladeerzeugungsschicht verwendet wurde, durchgeführt. Der
Beschichtungskessel hatte einen zylinderförmigen oberen Abschnitt mit
einem Durchmesser von 110 Zentimeter und eine vertikale Wand von
2 Zentimeter. Der untere Abschnitt des Beschichtungskessels hatte
die Form eines umgekehrten Konus. Der oberste Teil des umgekehrten
Konusabschnittes hatte einen Durchmesser des zylinderförmigen oberen
Abschnittes. Der unterste Teil des umgekehrten Konusabschnittes
enthielt eine Öffnung
mit einem Durchmesser von 10 Millimeter. Diese Öffnung war mit einem Zuführungsrohr
mit einem Durchmesser von 10 Millimeter verbunden. Das flüssige Beschichtungsmaterial
wurde von einem Vorratsbehälter
für flüssiges Beschichtungsmaterial
zu dem Zuführungsrohr
mittels einer MIC-RO-Pumpe
(Modell GM-8, erhältlich
von Siewert Co.) gepumpt, welche das Beschichtungsmaterial durch
ein PALL-Filter (Modell AB1Y070, erhältlich von Prosco Products Co.)
und eine Verzweigung zu dem Zuführungsrohr
in einem System gepumpt, welches ähnlich zu demjenigen der 9, 10 und 11 ist,
gepumpt. Es waren vier Biegungen in der Verrohrung zwischen der
Pumpe und dem Bogen des Beschichtungskessels vorhanden. Alle Biegungen
in der Verrohrung hatten einen Krümmungsdurchmesser von 0 bis
20 Zentimeter. Die Oberseite des Beschichtungskessels war offen.
Das Beschichtungsmaterial strömte
von dem Boden des Beschichtungskessels durch den zylinderförmigen oberen
Abschnitt und floss über
die Oberkante des zylinderförmigen
oberen Abschnitt des zylinderförmigen
Kessels. Das überfließende Belichtungsmaterial
wurde in einem Auffangbehälter
aufgefangen und zu dem Versorgungsbehälter zurückgeführt. Während des Beschichtungsvorgangs
war die Feuchtigkeit gleich oder kleiner als 15 Prozent. Die Fotoaufnehmereinrichtung
mit den obigen Schichten wurde bei 135°C in einem Umluftofen für 45 Minuten
ausgeheizt und nachfolgend auf Zimmertemperatur abgekühlt.
-
Dieser
Kontrollfotoaufnehmer wurde untersucht und es wurde herausgefunden,
dass dieser sichtbare Streifen in der angewandten Beschichtung aufweist.
Der Fotoaufnehmer wurde ebenso verwendet, um Kopien in einem Xerox
4213 (Trademark) Drucker zu drucken. Es wurde ebenso festgestellt,
dass die elektrofotografischen Kopien, welche mit diesem Fotoaufnehmer
hergestellt wurden, durch Streifen gekennzeichnet waren, welche
scheinbar an der Oberkante anfingen und sich zu der Unterkante ausdehnten,
manchmal sich teilend oder aufspaltend in zwei oder mehr Streifen
oder leer erscheinende Gebiete als diese sich nach unten fortsetzten.
Jede Trommel hatte einen oder mehrere und sie zeigten sich auf entsprechenden
Kopien als Auslöschungen
oder Gebiete, welche nicht schwarz drucken, da sie keinen Toner
aufnehmen.
-
Probe II
-
Die
Abläufe
zur Herstellung eines Fotoaufnehmers, wie er in Probe I beschrieben
wurde, wurden wiederholt, um ein weiteres Teststück auszubilden, mit der Ausnahme,
dass das Lösungsmittel
für die
ladungserzeugende Schicht n-Butylacetat war anstelle von Cyclohexanon.
Nachdem alle Beschichtungen aufgebracht waren und der Fotoaufnehmer
bei 135°C
in einem Umluftofen für
5 Minuten ausgeheizt und auf Raumtemperatur abgekühlt war,
wurde dieser Kontrollfotoaufnehmer, wie für Probe I beschrieben, getestet.
Dieser Kontrollfotoaufnehmer enthielt schwerwiegende, sichtbare
Streifen in den angewandten Beschichtungen. Die hergestellten Kopien
wurden untersucht und es wurde gefunden, dass diese schwerwiegende,
sichtbare Streifen in den angewandten Beschichtungen enthielten.
Es wurde ebenso gefunden, dass die elektrofotografischen Kopien,
welche mit diesem Fotoaufnehmer hergestellt wurden, durch Streifen
gekennzeichnet waren, welche scheinbar an dem oberen Ende begannen
und sich zu dem unteren Ende erstrecken, sich teilten oder aufspalteten
in zwei oder mehr Streifen oder leere Gebiete aufwiesen, wenn sich
diese nach unten fortsetzten. Jede Trommel wies eine oder mehrere
auf und sie zeigten sich auf den entsprechenden Kopien als Auslöschungen oder
Gebiete, welche nicht schwarz drucken würden, da sie keinen Toner aufnehmen
würden.
-
Probe III
-
Die
Abläufe
für die
Herstellung eines Fotoaufnehmers, wie in Probe I beschrieben, wurden
wiederholt, um ein weiteres Teststück auszubilden, mit Ausnahme,
dass der Beschichtungskessel durch einen weiteren Beschichtungskessel
aus rostfreiem Stahl ersetzt wurde, welcher eine Form aufwies, welche ähnlich zu
dem in 1 gezeigten Beschichtungskessel
war, jedoch einen zylinderförmigen
oberen Abschnitt mit einem Durchmesser von 55 Zentimeter und einer
vertikalen Wand von 435 Zentimeter aufwies. Die unter Verwendung einer
identischen Trommel aus Aluminium mit 40 Zentimeter Durchmesser
hergestellte Probe wurde auf dieselbe Weise, wie in den Proben I
und II beschrieben, untersucht. Dieser Probefotoaufnehmer war frei
von Streifen in der Beschichtung und verhielt sich gut bei einem
Maschinentest, welcher identisch zu dem in Probe I beschriebenen
Maschinentest war. Wenn die Vorgänge
für die
Proben I, II und III wiederholt wurden, um 30 Fotoaufnehmer für jeden
Prozess herzustellen und diese wie in Proben I und II zu prüfen, wurde
gefunden, dass 100 Prozent der Fotoaufnehmer, welche mit den Prozessen
der Proben I und II hergestellt wurden, unakzeptable Defekte enthielten,
wohingegen alle Fotoaufnehmer, welche gemäß der Prozedur der Probe III
hergestellt wurden, frei von Defekten war.
-
Probe IV
-
Die
Abläufe
für die
Herstellung eines in Probe I beschriebenen Fotoaufnehmers wurden
wiederholt, um ein weiteres Testexemplar auszubilden, mit Ausnahme,
dass ein ringförmiger
Einsatz ähnlich
zu dem in 4 verdeutlichten
Einsatz, zu dem Innenraum des Beschichtungskessel hinzugefügt wurde.
Der Einsatz hatte einen äußeren Durchmesser,
welcher um 2 Millimeter kleiner war als der Innendurchmesser des
Beschichtungskessels. Der ringförmige
Einsatz hatte ebenso eine vertikal ausgelegte zylindrisch geformte Öffnung,
welche den Innendurchmessers des Beschichtungskessels von 110 Millimeter
auf 55 Millimeter reduzierte. Ein Paar von Teflon-gekapselten Neopren-'O"-Ringen
mit einer Dicke von 5 Millimeter wurden in aufnehmenden Aussparungen
auf dem Umfang nahe der Oberseite und dem Boden des ringförmigen Einsatzes angeordnet.
Jede der aufnehmenden Aussparungen hatte eine Tiefe von 3 Millimeter
und eine Breite von 5 Millimeter. Die "O"-Ringe
wurden beim Einsetzen des Einsatzes in den Beschichtungskessel zusammengepresst
und verhinderten eine Strömung
von Beschichtungsmaterial zwischen dem Einsatz und der angrenzenden
Wand des Beschichtungskessels.
-
Ein
Trommelsubstrat aus Aluminium mit einer Dicke von 1 Millimeter,
einem Außendurchmesser
von 40 Zentimeter und einer Länge
von 340 Millimeter wurde bereitgestellt, welche bereits eine 100
Nanometer Beschichtung einer Ladungsblockierungsschicht aus Siloxan
aufwies. Diese beschichtete Trommel wurde wie in Probe I tauchbeschichtet
mit Ausnahme, dass der radiale Abstand zwischen der äußeren Oberfläche der Trommel
und der angrenzenden inneren Oberfläche des Beschichtungskessels
7,5 Millimeter betrug, das flüssige
Beschichtungsmaterial eine Viskosität von 8 Centipoise aufwies,
und die Geschwindigkeit des Beschichtungsmaterials als dieses zwischen
der äußeren Oberfläche des
untergetauchten Abschnittes der Trommel und der angrenzenden vertikalen
inneren Wand des Beschichtungskessels von ungefähr 27 Millimeter pro Minute
betrug, wobei die Geschwindigkeit auf halbem Weg zwischen der äußeren Oberfläche der
Trommel und der angrenzenden vertikalen inneren Wand des Kessels
gemessen wird. Die Strömung
des Beschichtungsmaterials zwischen der äußeren Ober fläche des
untergetauchten Abschnittes der Trommel und der angrenzenden vertikalen
inneren Wand des Beschichtungskessel war laminar. Die laminate Strömung wurde
durch Beobachtung des Aussehens der Strömung an der Oberseite des Beschichtungskessels
festgestellt. Die Trommel wurde aus dem Beschichtungsbad mit einer
Rate von 185 Millimeter pro Minute herausgezogen. Die resultierende Beschichtung
wurde für
5 Minuten bei 135°C
in einem Umluftofen getrocknet, um eine trockene fotoerzeugende
Schicht mit einer Dicke von ungefähr 0,2 Mikrometer auszubilden.
-
Es
wurden sehr erhebliche Unterschiede zwischen den in Probe I erhaltenen
Ergebnissen und den mit dem Einsatz erhaltenen Ergebnissen beobachtet.
Ein Vergleich der Ergebnisse ist in Tabelle A nachstehend gezeigt:
-
-
Die
Tabelle A belegt eindeutig, dass der Einsatz die Streifen verhindert,
obwohl die Streifenbildung in Abwesenheit des Einsatzes erheblich
war.
-
Probe V
-
- (1) Eine fotoleitende bilderzeugende Einrichtung
wurde unter Verwendung eines Beschichtungskessels aus rostfreiem
Stahl, ähnlich
zu dem in 1 verdeutlichten
Kessel, tauchbeschichtet. Der Beschichtungskessel hatte einen zylindrisch
geformten oberen Abschnitt mit einem Innendurchmesser von 110 Zentimeter und
eine vertikale Wand von 435 Zentimeter. Der zylindrisch geformte
obere Abschnitt hatte eine Wanddicke von ungefähr 2 Millimeter. Der untere
Abschnitt des Beschichtungskessels hatte die Form eines umgekehrten
Konus. Der oberste Abschnitt des umgekehrten Konusabschnittes hatte
einen Durchmesser, welcher gleich dem Durchmesser des zylindrisch
geformten oberen Abschnittes ist. Der unterste Teil des umgekehrten
Konusabschnitt enthielt eine Öffnung
mit einem Innendurchmesser von 35 Millimeter. Diese Öffnung war
mit einem Zuführungsrohr
mit einem Innendurchmesser von 35 Millimeter verbunden. Die Steigung
des umgekehrten Ko nus war 45 Grad, gemessen von einer imaginären horizontalen
Ebene, welche die Öffnung
schneidet. Flüssiges
Beschichtungsmaterial wurde von einem Vorratsbehälter für flüssiges Beschichtungsmaterial
zu dem Zuführungsrohr
mittels einer MICRO-Pumpe (Modell GM-8, erhältlich von Siewert Co.) gepumpt,
welche das Beschichtungsmaterial durch eine Verzweigung zu dem Zuführungsrohr in
einem System pumpt, welches ähnlich
zu den in den 9, 10 und 11 gezeigten Systemen ist. Es war nur
eine 10 Zentimeter Biegung in der Verrohrung zwischen der Pumpe
und dem Boden des Beschichtungskessels. Die Oberseite des Beschichtungskessels
war offen. Das Beschichtungsmaterial floss durch den Beschichtungskessel
und wurde in derselben Weise, wie in Probe I beschrieben, aufgefangen.
- (2) Ein Trommelsubstrat aus Aluminium, welches mit einer Ladungsblockierungsschicht
aus Siloxan vorbeschichtet war, wurde mit einer Ladungserzeugungsschicht,
wie in Probe I beschrieben, tauchbeschichtet.
Es wurde ein
kleiner Wärmeaustauscher
vom Schalen- und Rohrtyp in die Zuführungsleitung angrenzend zu
dem Boden des Beschichtungskessels und an dem Eingang zu der Verzweigung
angebracht. Es wurde eine Trommel in den Beschichtungskessel, wie
oben beschrieben, eingetaucht. Die resultierende Beschichtung war
frei von Streifen, was belegte, dass das Vorhandensein des Wärmetauschers
in der Leitung von sich aus keine Streifen in der Beschichtung erzeugte.
Als nächstes
wurde der Wärmeaustauscher
mit einer Warmwasserquelle verbunden. Es wurde ein Thermometer in
den Beschichtungskessel eingetaucht und es wurde dem warmen Wasser
ermöglicht,
durch den Wärmeaustauscher
zu fließen,
wodurch eine Erwärmung
der Beschichtungslösung
eintrat, als diese in den Boden des Beschichtungskessels einfloss.
Genau in dem Moment, in welchem die erwärmte Lösung den Beschichtungskessel
erreichte, was durch das Thermometer angezeigt wurde, wurde eine
Trommel in den Beschichtungskessel, wie oben beschrieben, eingetaucht.
Die Temperatur der Beschichtungslösung stieg um 3°C an, während die
Trommel untergetaucht war. Die resultierende Beschichtung war mit
Streifen bedeckt, was belegte, dass das Zuführen von Wärme durch den Wärmetauscher
zu der Lösung
Streifen in der Beschichtung erzeugt. Es wurde eine weitere Trommel
unmittelbar danach in den Beschichtungskessel, wie vorste hend beschrieben,
eingetaucht. Zu diesem Zeitpunkt war die Temperatur um 5°C in dem
Beschichtungskessel angestiegen. Diese Beschichtung war vollständig mit
vielfachen Streifen bedeckt. Dieses Beschichtungsmaterial kann nicht
durch irgendwelche heiße
Einrichtungen fließen,
oder eine plötzliche
Temperaturänderung
auf dem Weg zum Beschichtungskessel erfahren, ohne dass gravierende
Ausfälle
in der Beschichtung ausgebildet werden.
-
Probe VI
-
- (1) Eine fotoleitende bilderzeugende Einrichtung
wurde unter Verwendung eines Beschichtungskessels aus rostfreiem
Stahl, wie in Probe V beschrieben, tauchbeschichtet.
- (2) Eine Aluminiumtrommel wurde, wie in Probe V beschrieben,
beschichtet.
Ein kleiner Wärmeaustauscher
vom Schalen- und Rohrtyp wurde in die Zuführungsleitung angrenzend zu dem
Boden des Beschichtungskessels und an dem Eingang zu der Verzweigung
angebracht. Es wurde eine Trommel wie vorstehend beschrieben in
den Beschichtungskessel getaucht. Die resultierende Beschichtung
war frei von Streifen, was belegte, dass das Vorhandensein des Wärmeaustauschers
in der Leitung an sich keine Streifen in der Beschichtung erzeugte.
Als nächstes
wurde die Pumpgeschwindigkeit, welche eingestellt war, um eine Strömungsrate
von 27 Millimeter pro Minute nach oben in dem Beschichtungskessel
zu bewirken, variiert, um höhere
Rückführungsraten
durch das gesamte System, wie vorstehend beschrieben, zu erzeugen.
Die Pumpe wurde eingestellt, so dass eine Strömungsrate von 35 Millimeter
pro Minute nach oben in dem Kessel erzeugt wurde. Es wurde eine
Trommel in den Beschichtungskessel wie vorstehend beschrieben eingetaucht.
Die resultierende Beschichtung war mit Streifen bedeckt, was belegte,
dass das Entstehen von Streifen nicht nur mit Behinderungen in der
Leitung als solches zu tun hat, sondern ebenso mit der Strömungsrate
durch und um diese Hindernisse herum in Beziehung stand. Da die Strömungsrate
hier unmittelbar proportional zu der Scherungsrate ist, erzeugte
der nicht eingreifende Wärmetauscher
plötzlich
Defekte, als der Fluss durch denselben von dem minimal gewünschten
Pegel vergrößert wird.
-
Probe VII
-
Die
experimentellen Abläufe,
welche in den Absätzen
1, 2 und 3 der vorstehenden Proben V und VI beschrieben wurden,
wurden wiederholt, mit der Ausnahme, dass eine Einrichtung zu dem
Boden des Beschichtungskessels, wie in den Proben V und VI vorstehend
beschrieben, hinzugenommen wurde. Diese Einrichtung ist in den 6, 7 und 8 gezeigt.
Diese Einrichtung wird nachfolgend als ein "Vortex Brecher" bezeichnet. Diese Einrichtung hat,
wenn sie in diesem Experiment angewandt wurde, die Wirkung, dass
sie einen Satz von 1 Millimeter dicken, kreuzförmigen Blechen in die Öffnung an
dem Boden des Beschichtungskessels einbrachte, welche parallel zu
der Strömungsrichtung
der Lösung
sind. Ebenso wurde der Einlass zu dem Boden des Beschichtungskessels
von dem Zuführungsrohr
mit einem Durchmesser von 35 Millimeter auf einen 10 Millimeter
Durchmesser reduziert. Zusätzlich
wurde der Bodenwinkel des Konus des Beschichtungskessels durch diese
Einrichtung auf einen Schnitt von 45 Grad mit den Wänden des
Beschichtungskessels angepasst. Diese Einrichtung wurde durch zwei
O-Ringe aus TEFLON gekapselten Gummi an Ort und Stelle gehalten, welche
ebenso dazu dienten, die Strömung
der Lösung
einzig auf die Strömung
durch die Öffnung
mit dem kreuzförmigen
Blech zu beschränken.
Diese Einrichtung wurde aus rostfreiem Stahl hergestellt, könnte aber alternativer
Weise aus Teflon, Nylon, Aluminium oder anderen passenden Materialien
hergestellt werden. Alle Bedingungen dieses Systems wurden vor dem
Einsetzen des "Vortex-Brechers", wie vorstehend
beschrieben, eingestellt, so dass eine Beschichtungsoberfläche auf
der Trommel erzeugt würde,
welche frei von allen Defekten war. Daraufhin wurde eine Trommel
in den Beschichtungskessel wie vorstehend beschrieben mit dem "Vortex-Brecher" an Ort und Stelle
in den Beschichtungskessel eingetaucht. Diese Beschichtung war vollständig mit
Vielfachstreifen bedeckt. Dieser Versuch belegte, dass zwei wesentliche
Parameter die Qualität
der Beschichtungsoberfläche
bestimmen. Erstens wird das flüssige
Beschichtungsmaterial keine plötzliche Änderung in
der Geschwindigkeit zulassen, da die Einrichtung die Wirkung hatte,
dass das Beschichtungsmaterial einer plötzlichen Zunahme der Geschwindigkeit
unterzogen wurde, als dieses durch die kleinere Öffnung, welche durch die Einrichtung
bereitgestellt wurde, durchtrat und daraufhin wiederum eine plötzliche
Abnahme in der Geschwindigkeit erfuhr, als diese sich in den Boden
des Beschichtungskessels öffnet.
Das Beschichtungsmaterial erfährt
diese plötzliche
Geschwindigkeitsänderungen
als Scherungsfaktoren. Die Beschichtung auf der Trommel zeigt daraufhin
vielfache Streifen. Zweitens verträgt das Beschichtungsmaterial
keine Hindernisse in dem Strömungsweg,
wie dieses durch die kreuzförmigen
Bleche in dem "Vortex-Brecher" bereitgestellt werden.
Diese Hindernisse erzeugen ebenso eine plötzliche Änderung in der Geschwindigkeit,
da das Beschichtungsmaterial seine Geschwindigkeit und Richtung ändern muss,
während
es um das Hindernis herumschließt.
Das flüssige
Beschichtungsmaterial "sieht" diese Änderungen
als eine plötzliche
Zunahme in den Scherungsfaktoren und die Beschichtung auf der Trommel
zeigt daraufhin vielfache Streifendeffekte.
-
Probe VIII
-
Die
in den Absätzen
1, 2 und 3 für
die vorstehenden Proben V, VI und VII beschriebenen Versuchsabläufe wurden
wiederholt, mit der Ausnahme, dass eine Einrichtung an dem Boden
des Beschichtungskessels am Ende der Ellbogen-förmigen Verzweigung hinzugefügt wurde,
wo derselbe normalerweise mit der Zuführungsleitung für die Lösung verbunden
wäre. Diese
Einrichtung war normalerweise ein Kugelventil, welches typischerweise
in einem Verteilungssystem für
Flüssigkeit
zu finden ist und üblicherweise
als Absperreinrichtung oder alternativ als Drosseleinrichtung verwendet
wird, wenn dieses in einer teilweise geschlossenen Position verwendet
wird. Dieses Kugelventil ist nur in der Weise speziell, dass dasselbe
spezifiziert war, in der vollständig
geöffneten
Position, derart, dass, wenn dieses vollständig geöffnet ist, der Strömungsweg
weder kleiner noch größer im Querschnitt
ist als die einkommende oder ausgehende Verbindungsleitung. Alle
Bedingungen des Systems wurden vor der Hinzunahme des Kugelventils,
wie vorstehend aufgeführt,
eingestellt, so dass eine Beschichtungsoberfläche auf der Trommel erzeugt
wurde, welche frei von allen Defekten war. Es wurde daraufhin eine
Trommel wie vorstehend beschrieben in den Beschichtungskessel getaucht,
wobei das Kugelventil in dem Beschichtungskessel angebracht war.
Diese Beschichtung war vollständig
frei von Defekten. Dieses Ergebnis belegt, dass das "Kugelventil" als solches keinerlei
Wirkungen einbrachte, welche Defekte in der beschichteten Oberfläche verursachen.
Daraufhin wurde eine Trommel in den Beschichtungskessel wie vorstehend
beschrieben eingetaucht, wobei das Kugelventil unterhalb des Beschichtungskessels
angebracht war und das Ventil auf eine teilweise geschlossene Stellung
eingestellt war, was eine 75 %ige Einschränkung der normalen Strömung darstellte.
Daraufhin wurde die Trommel in den Beschichtungskessel wie vorstehend
beschrieben, eingetaucht, wo bei das Kugelventil in dem Beschichtungskessel
angebracht war. Diese Beschichtung auf der Trommel war vollständig mit
vielfachen Streifen bedeckt. Dieser Versuch belegte, dass Behinderungen,
welche durch Einschränkungen
eines teilweise geschlossenen Ventils bereitgestellt werden, bereits
ausreichend waren, um die notwendige Scherung zu erzeugen, um zu
verursachen, dass das Beschichtungsmaterial Streifen zeigte, welche
Defekte in der Trommelbeschichtung und nachfolgend auf der Kopie,
welche mit der beschichteten Trommel hergestellt wurde, verursachte.
-
Probe IX
-
Die
vorstehend in den Paragraf 1, 2 und 3 für die vorstehenden Proben VI,
VII, und VIII beschriebenen Versuchsabläufe wurden wiederholt mit der
Ausnahme, dass alle zusätzlichen
Einrichtungen von allen früheren
Versuchen aus dem System entfernt wurden. Alle Bedingungen des Beschichtungssystems
wurden, wie vorstehend beschrieben, eingestellt, um eine Beschichtungsoberfläche auf
der Trommel zu erzeugen, welche frei von allen Defekten war. Daher
war das Tauchbeschichtungssystem soweit wie möglich aufgebaut, um eine beschichtete
Trommel zu liefern, welche frei von allen Streifen oder Defekten
ist. Es wurden einige Trommeln eingetaucht und untersucht und für frei von
allen Defekten befunden.
-
Als
nächstes
wurden vier Hindernisse um den Umfang an der Oberseite des Beschichtungskessels geschaffen,
um die normalerweise gleichförmige
Strömung
der Lösung über die
Kante des Beschichtungskessels zu behindern. Diese Hindernisse bestanden
aus vier Stücken
aus Aluminiumfolie, welche über
die Kante gefaltet waren, so dass kleine Dämme an vier gleichmäßig beabstandeten
Stellen um die Kante herum bereitgestellt wurden. Jeder Damm war
ein Inch breit. Als nachfolgend Trommeln in diesem Kessel tauchbeschichtet wurden,
zeigten die Oberflächen
Streifendefekte, welche auf der Oberfläche der Trommel unmittelbar
gegenüberliegend
und die Positionen der Dämme
darstellend, angeordnet waren. Die Dämme wurden jeweils einer zu
einer Zeit entfernt und Trommeln wurden für jede nachfolgende Konfiguration
beschichtet. In jedem Fall stellten die Streifendefekte die Position
der übrigen
Dämme dar.
Es wurde ebenso gefunden, dass die Streifenformation unabhängig von
der Pumpgeschwindigkeit oder Beschichtungskessel-Geschwindigkeit
war. Der Defekt war auf der Beschichtung immer vorhanden, wenn ein
Damm oder eine nicht gleichförmige
Strömung an
der Ober fläche
vorhanden war. Diese wurden "positionsgebundene
Streifen" bezeichnet.
Die relative Intensität
der "positionsgebundenen
Streifen" stand
mit der Pumpgeschwindigkeit oder der Oberflächenströmungsgeschwindigkeit in Beziehung,
sie wurden jedoch immer beobachtet, wenn eine Diskontinuität der Strömung an
der Oberfläche
bestand. Daher muss die Oberkantenfläche des Beschichtungskessels
immer glatt, eben und gleichförmig
sein. Ebenso muss der einkommende Fluss der Lösung sanft und laminar sein,
um ein gleichförmiges Überfließen bereitzustellen.
