EP0003281B1 - Test installation for coating and drying of sheet material - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a test system for single or multiple coating and subsequent drying of paper or film webs with viscous liquids.
- a test system for single or multiple coating and subsequent drying of paper or film webs with viscous liquids.
- Such a system consists of at least one pourer for the liquids and a downstream nozzle dryer with inertia-free adjustability of the state variables of the dry air.
- German Auslegeschrift 1 962 089 describes a multiple sprinkler system that has a largely variable dry air flow. This system is intended for production. Because of its size, it would be uneconomical to use it for experimental purposes. There are limits to the size reduction because a certain minimum length is required for the dry sections. Therefore, the systems are still relatively large and expensive.
- DE-AS 2 246 798 describes a test casting machine for single or multiple coating and drying of paper or film webs.
- the web is guided in a loop, and the individual founders are brought up to the side with their stations for casting under the casting roll, the supply and measuring lines required in modern coating processes being movable and having to be moved with. This is a considerable disadvantage, especially when using multiple founders.
- test facility according to DE-AS 2 246 798 does not allow the area in which the web is guided around the casting roll to be blown uniformly and without gaps with dry air. With this system it is therefore not possible to have a defined, uninterrupted drying process that would allow conclusions to be drawn about the transfer on a production scale.
- Another disadvantage of this system is that constructive measures against harmful external influences (e.g. vibrations of the building), which can interfere with the coating process, can only be carried out with difficulty or with great effort.
- the entire machine can be set to vibration isolators, but this has the disadvantage that the system isolated from the floor contains many potential exciters (drive motors, metering, etc.).
- the foundry is automatically rinsed after the coating, the web loop being moved out of the foundry area.
- drying is carried out convectively or by radiation from the back of the web loop.
- the plant according to the present invention it was possible to achieve that all parameters which have an influence on the properties of the product, i.e. which determine the good temperature-time curve and the drying speed, can be displayed with narrow tolerances. A simulation of large manufacturing plants is therefore possible with sufficient accuracy and meaningfulness.
- the plant according to the present invention can be used to determine design and process data, which are essential for the design of large plants and to avoid bad investments, in a very cost and time-saving manner (labor costs, energy costs, material costs).
- the web 9 to be coated runs over 2 (or also several, e.g. diamond-shaped arranged) rollers 5, which in turn are fastened to a guide element 3. This rests on the console 7, which can be moved according to the arrow according to FIG. 2.
- the casters can also be arranged on a fixed rotary table.
- Figures 2 and 3 show on the guide element 3 laterally movable gripping tongs 12, which are lowered, grasp the caster at the gripping heads 13 provided for this purpose and pull against stops next to the casting roller. The exact positioning is done by stops.
- the web loop runs over the individual founders in a defined chronological order.
- the caster is lowered again.
- the coated web loop is accessible all around and in the area where the caster stood during the coating, a nozzle channel piece 14 is closed.
- the / web is now blown all around.
- Damping elements 6 are arranged between the movable bracket 7 and the guide element 3, which carries the rollers Sprue, ie if a caster 15 is lifted off the table 1 by the tongs 12, isolate the web loop and the caster from vibrations in relation to the machine and the room.
- elastic buffers 16 are also attached laterally (see FIG. 2).
- the guide element 3 can be provided with holes on the web sides through which air of a defined consistency is blown onto the web. In addition or alternatively, it is also possible to attach radiators for rear heating.
Description
Die Erfindung betrifft eine Versuchsanlage zur Einzeloder Mehrfachbeschichtung und anschließenden Trocknung von Papier- oder Folienbahnen mit viskosen Flüssigkeiten. Eine solche Anlage besteht aus mindestens einem Gießer für die Flüssigkeiten und einem nachgeschalteten Düsentrockner mit trägheitsloser Verstellbarkeit der Zustandsgrößen der Trochenluft.The invention relates to a test system for single or multiple coating and subsequent drying of paper or film webs with viscous liquids. Such a system consists of at least one pourer for the liquids and a downstream nozzle dryer with inertia-free adjustability of the state variables of the dry air.
Bei der Auslegung von Fabrikationsanlagen, z.B. zum Beschichten von Folien oder Platten und zum Trocknen dieser Güter, ist es von großer Bedeutung, vor der Planung einer Anlage die Beschichtungs- und Trocknungs-bedingungen zu kennen, bei denen optimale Ergebnisse für die Qualität des Produktes erwartet werden können.When designing manufacturing plants, e.g. For coating foils or plates and for drying these goods, it is very important to know the coating and drying conditions before planning a system, in which optimal results for the quality of the product can be expected.
Ferner ist es von großem Wert, wenn ein im Labormaßstab entwickeltes Produkt auch im kleinen Maßstab auf sein Verhalten unter später zu erwartenden Fabrikations-bedingungen geprüft werden bzw. auf diese Bedingungen abgestimmt werden kann. Die genauen Kenntnisse solcher Kenndaten sind um so wichtiger, je mehr die Qualität eines Produktes oder einer Substanz von den Fabrikationsbedingungen, z.B. von den Temperaturen während der Trocknung, der Feuchte, der Luftmenge usw. beeinflußt wird. Dies ist insbesondere bei photographischen Produkten in hohem Maße der Fall.It is also of great value if a product developed on a laboratory scale can also be tested on a small scale for its behavior under later expected manufacturing conditions or can be adapted to these conditions. The exact knowledge of such characteristics is all the more important, the more the quality of a product or a substance of the manufacturing conditions, e.g. is influenced by the temperatures during drying, the humidity, the amount of air, etc. This is particularly the case with photographic products.
In der deutschen Auslegeschrift 1 962 089 ist eine Mehrfachbegießanlage beschrieben, die eine weitgehend variable Trockenluftführung besitzt. Diese Anlage ist für die Produktion bestimmt. Wegen ihrer Größe wäre es unwirtschaftlich, wenn sie für Versuchszwecke benutzt würde. Eine Verkleinerung sind aber Grenzen gesetzt, weil für die Trockenabschnitte eine bestimmte Mindestlänge erforderlich ist. Daher sind die Anlagen auch dann noch relativ groß und kostspielig.The German Auslegeschrift 1 962 089 describes a multiple sprinkler system that has a largely variable dry air flow. This system is intended for production. Because of its size, it would be uneconomical to use it for experimental purposes. There are limits to the size reduction because a certain minimum length is required for the dry sections. Therefore, the systems are still relatively large and expensive.
In der DE-AS 2 246 798 ist eine Versuchsgießmaschine zur Einzel- oder Mehrfachbeschichtung und Trocknung von Papier- oder Folienbahnen beschrieben. Bei dieser Anlage wird die Bahn in eine Schleife geführt, und die einzelnen Gießer werden mit ihren Stationen zum Beguß seitlich unter die Gießwalze an die Bahn herangefahren, wobei die bei modernen Beschichtungsverfahren notwendigen Versorgungsund Meßleitungen beweglich sein und mit verfahren werden müssen. Dies ist insbesondere beim Einsatz von mehreren Gießern von erheblichem Nachteil.DE-AS 2 246 798 describes a test casting machine for single or multiple coating and drying of paper or film webs. In this system, the web is guided in a loop, and the individual founders are brought up to the side with their stations for casting under the casting roll, the supply and measuring lines required in modern coating processes being movable and having to be moved with. This is a considerable disadvantage, especially when using multiple founders.
Des weiteren läßt es die Versuchsanlage nach der DE-AS 2 246 798 nicht zu, in dem Bereich, in welchem die Bahn um die Gießwalze gelenkt wird, die Bahn gleichmäßig und lückenlos mit Trockenluft zu beblasen. Es ist also mit dieser Anlage keine definierte ununterbrochene Trocknung möglich, die Rückschlüsse für die Übertragung in einem Fabrikationsmaßstab ermöglichen würde.Furthermore, the test facility according to DE-AS 2 246 798 does not allow the area in which the web is guided around the casting roll to be blown uniformly and without gaps with dry air. With this system it is therefore not possible to have a defined, uninterrupted drying process that would allow conclusions to be drawn about the transfer on a production scale.
Ein weiterer Nachteil dieser Anlage ist es, daß konstruktive Maßnahmen gegen schädliche Einflüsse von außen her (z.B. Schwingungen des Gebäudes), die den Beschichtungsvorgang stören können, nur schwer bzw. mit großem Aufwand durchzuführen sind. Man kann zwar die ganze Maschine auf Schwingungsisolatoren setzen, das aber hat den Nachteil, daß in dem dann gegenüber dem Fußboden isolierten System noch viele potentielle Erreger mitenthalten sind (Antriebsmotore, Dosierungen u.a.).Another disadvantage of this system is that constructive measures against harmful external influences (e.g. vibrations of the building), which can interfere with the coating process, can only be carried out with difficulty or with great effort. The entire machine can be set to vibration isolators, but this has the disadvantage that the system isolated from the floor contains many potential exciters (drive motors, metering, etc.).
Von Nachteil bei dieser Anlage ist ferner, - wie sich in der Praxis herausstellt - daß die Bahnführung über eine Trommel mit verhältnismäßig großer Wärmekapazität bei gezielten Trocknungsversuchen das Ergebnis durch unkontrollierte thermische Einwirkungen von der Rückseite her in unerwünschter Weise erheblich beeinflussen kann.A disadvantage of this system is, as it turns out in practice, that the web guidance over a drum with a relatively large heat capacity can have an undesirable influence on the result due to uncontrolled thermal effects from the rear, with targeted drying attempts.
Außerdem ist bei einer Bahnführung nach Figur 1, DE-AS 2 246 798, das Auflegen der Bahnschleife, besonders wenn diese schon empfindliche Schichten enthält und wenn die Bedienung der Maschine aus wirtschaftlichen Gründen von einem Mann durchgeführt wird, ohne Beschädigung relativ schwierig.In addition, with a web guide according to FIG. 1, DE-AS 2 246 798, the laying on of the web loop, particularly if it already contains sensitive layers and if the operation of the machine is carried out by a man for economic reasons, is relatively difficult without damage.
Nachteilig ist auch, daß die Bahn, um eine gute Umschlingung der Gießwalze zu gewährleisten, über eine schichtseitige Scheibenwalze geführt werden muß. Die Erfahrung zeigt, daß dies besonders bei dünnen Folien nur bis zu einer relativ schmalen Breite möglich ist, ohne die Folie zu deformieren. Sollten z.B. für bestimmte Prüfzwecke größere Bahnbreiten benötigt werden, so ist das mit einer solchen Scheibenwalzenumlenkung nicht möglich. Der Ersatz dieser Walze, z.B. durch Air-bearing oder "Unterdruckwalzen" würde wiederum einen erheblich höheren technischen Aufwand erfordern und den Versuchsbetrieb erschweren.It is also disadvantageous that the web must be guided over a layer-side disc roller in order to ensure good winding around the casting roller. Experience shows that this is only possible up to a relatively narrow width, especially in the case of thin films, without deforming the film. If e.g. larger web widths are required for certain test purposes, this is not possible with such a disc roller deflection. The replacement of this roller, e.g. air-bearing or "vacuum rolls" would in turn require a considerably higher technical outlay and make the trial operation more difficult.
Zum Spülen müssen bei dieser Anlage die Gießer vom Tisch heruntergenommen werden. Die Zeit, die dazu erforderlich ist, ist unter Umständen schon zu lang, um mit Sicherheit innerhalb des Gießers alle Verunreinigungen noch herauswaschen zu können (moderne photographische Substanzen, z.B. Soforth- ärterlösungen, haben zum Teil die Eigenschaft, sehr schnell chemisch zu reagieren).With this system, the rinsers have to be removed from the table for rinsing. The time required for this may be too long to be able to safely wash out all impurities within the caster (modern photographic substances, e.g. instant hardener solutions, sometimes have the property of reacting very quickly chemically).
Als letzter Nachteil der Anlage hat sich herausgestellt, daß im Bereich der Umlenkungstrommel eine gezielte, zeitlich veränderliche Wärmeübertragung von der Rückseite her, z.B. durch Luftbeblasung, wie sie oft gewünscht wird, nicht möglich ist.The last disadvantage of the system has been found to be that a targeted, time-variable heat transfer from the rear, e.g. by air blowing, as is often desired, is not possible.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine einfache kompakte Versuchanlage zu schaffen, die die oben aufgeführten Nachteile nicht aufweist und es somit ermöglicht, sowohl die Beschichtungs- als auch die Trocknungsbedingungen entsprechend den Anforderungen in der Produktion mög!ichst vollständig zu simulieren und die sich optimal bezüglich Konstruktion, Betriebssicherheit, Bedienungsfreundlichkeit und der Qualität der zu erwartenden Versuchsergebnisse auszeichnet.It is the object of the invention to create a simple, compact test installation which does not have the disadvantages listed above and thus makes it possible to apply both the coating and the drying conditions according to the requirements in production, I can simulate it completely and it excels in terms of design, operational safety, ease of use and the quality of the expected test results.
Erfindungsgemäß wurde die Aufgabe dadurch gelöst, daß die als flache Schleife ausgebildete Bahn einschließlich ihrer Führungselemente über einen oder mehrere in eine ortsfeste Lage bringbare Gießer verfahren wird, die zum Beschichten jeweils in zeitlich definierter Folge angefahren werden, und daß die zu beschichtende Bahnschleife und der oder die Gießer während des Beschichtungsvorganges gekoppelt und schwingungsfrei gelagert sind. Weiterhin werden erfindungsgemäß nach der Beschichtung der oder die Gießer abgesenkt und an deren Stelle Düsenteilkanäle zur Beblasung der Bahnschleife angeklappt.According to the invention the object was achieved in that the web formed as a flat loop, including its guide elements, is moved over one or more casters which can be brought into a fixed position and which are approached for coating in a chronologically defined sequence, and in that the web loop to be coated and the or the casters are coupled during the coating process and are mounted free of vibrations. Furthermore, according to the invention, after the coating, the caster or casters are lowered and in their place nozzle subchannels are folded in to blow the web loop.
Gemäß einer besonders zweckmäßigen Ausführungsform setzt nach der Beschichtung eine automatische Spülung der Gießer ein, wobei die Bahnschleife aus dem Gießerbereich gefahren wird.According to a particularly expedient embodiment, the foundry is automatically rinsed after the coating, the web loop being moved out of the foundry area.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Trocknung von der Rückseite der Bahnschleife konvektiv oder durch Strahlung.In a preferred embodiment, drying is carried out convectively or by radiation from the back of the web loop.
Vorteilhafterweise weist die Bahnschleife keine schichtseitigen Umlenkelemente auf.The web loop advantageously has no deflection elements on the layer side.
Mit der Anlage gemäß vorliegender Erfindung konnte erreicht werden, daß alle Parameter, die Einfluß auf die Eigenschaften des Produktes haben, d.h. die die Gutstemperatur-Zeitkurve und die Trocknungsgeschwindigkeit mitbestimmen, mit engen Toleranzen dargestellt werden können. Eine Simulation großer Fabrikationsanlagen ist somit mit genügender Genauigkeit und Aussagekraft möglich. Darüber hinaus können mit der Anlage nach vorliegender Erfindung in sehr kosten- und zeitsparender Weise (Lohnkosten, Energiekosten, Materialkosten) Konstruktions- und Verfahrenskenndaten ermittelt werden, die für die Auslegung von Großanlagen unabdingbar sind und Fehlinvestitionen vermeiden.With the plant according to the present invention, it was possible to achieve that all parameters which have an influence on the properties of the product, i.e. which determine the good temperature-time curve and the drying speed, can be displayed with narrow tolerances. A simulation of large manufacturing plants is therefore possible with sufficient accuracy and meaningfulness. In addition, the plant according to the present invention can be used to determine design and process data, which are essential for the design of large plants and to avoid bad investments, in a very cost and time-saving manner (labor costs, energy costs, material costs).
Die Ermittlung solcher Kenndaten ist oft überhaupt nur mit einer solchen Simulationsanlage möglich, da Großanlagen in der gewünschten Art nicht vorhanden sind und der Bau solcher Anlagen für Versuchszwecke wegen der hohen Investitions- und Versuch-. skosten nicht vertretbar ist.The determination of such characteristic data is often only possible with such a simulation system, since large systems of the desired type are not available and the construction of such systems for trial purposes due to the high investment and trial costs. cost is not justifiable.
Auch die Optimierung von Prozessen bezüglich der Eigenschaften der Produkte durch Versuche an bestehenden Großanlagen wäre nicht möglich, weil die dadurch entstehenden Kosten viel zu hoch würden. Dies gilt vor allerTi dann; wenn zur Optimierung eines komplizierten modernen Produktes hunderte von Prozeßvarianten durchgespielt werden müssen.The optimization of processes with regard to the properties of the products through tests on existing large-scale plants would also not be possible because the resulting costs would be far too high. This is especially true then; when hundreds of process variants have to be run through to optimize a complicated modern product.
Es wird oft von Fachleuten bezweifelt, daß man bei verfahrenstechnischen Prozessen in ganz kleinem Maßstabe Kennwerte ermitteln kann, die dann auch für die Großproduktion Gültigkeit haben. Die Erfahrungen mit Anlagen gemäß vorliegender Erfindung zeigen jedoch, daß die Genauigkeit der Prozeßführung an diesen Anlagen genügt, um übertragbare Ergebnisse, sowohl bezüglich der physikalischen Parameter als auch bezüglich der Produkteigenschaften mit großer Sicherheit zu gewährleisten.It is often doubted by experts that it is possible to determine characteristic values on a very small scale in process engineering processes, which are then also valid for large-scale production. Experience with plants according to the present invention, however, shows that the accuracy of the process control on these plants is sufficient to ensure transferable results with great certainty, both with regard to the physical parameters and with regard to the product properties.
Im folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung anhand von Zeichnungen näher beschrieben.
- Figur 1 zeigt die Vorderansicht einer Versuchsanlage bei der die zu begießende Bahnschleife über mehrere Gießer gefahren werden kann.
- Figur 2 zeigt die Anordnung der Bahnführungselemente und eines Gießers von vorn.
Figur 3 zeigt die Anlage von der Seite.
- Figure 1 shows the front view of a test facility in which the web loop to be cast can be run over several casters.
- Figure 2 shows the arrangement of the web guide elements and a caster from the front.
- Figure 3 shows the system from the side.
Wie am besten in Figur 2 und 3 zu sehen, läuft die zu beschichtende Bahn 9 über 2 (oder auch mehrere, z.B. rautenförmig angeordnete) Walzen 5, die wiederum an einem Führungselement 3 befestigt sind. Dieses liegt auf der Konsole 7 auf, die entsprechend dem Pfeil nach Figur 2 verfahren werden kann.As can best be seen in FIGS. 2 and 3, the web 9 to be coated runs over 2 (or also several, e.g. diamond-shaped arranged)
Ähnlich einer Starrbettfräsmaschine, bei der ein oder mehrere Werkstücke ortsfest aufgespannt werden und bei denen dann der Fräskopf darüber hergefahren wird, sind der Gießertisch 1 und die darauf befindlichen Gießer 15 ortsfest, und die Bahnschleife wird über diesen Gießern hergefahren. Die Energie- und Meßleitungen für die Gießer sind demnach fest installiert.Similar to a rigid bed milling machine, in which one or more workpieces are clamped in a fixed position and in which the milling head is then moved over them, the foundry table 1 and the
Auch ist die Bedienung, vor allem, wenn im Dunkeln gearbeitet werden muß, einfach, da die Gießer an ein und derselben Stelle bleiben und leicht gefunden werden können. Außerdem ist. der Platzbedarf bei dieser Anordnung geringer, da der lange Tisch, wenn er fahrbar wäre, fast den doppelten Betrag seiner Länge an Platz beanspruchen würde.It is also easy to use, especially if you have to work in the dark, as the casters stay in the same place and are easy to find. Besides, is. the space requirement in this arrangement is less, since the long table, if it were mobile, would take up almost twice the length of its space.
Selbstverständlich können die Gießer auch auf einem feststehenden Rundtisch angeordnet sein.Of course, the casters can also be arranged on a fixed rotary table.
Figuren 2 und 3 zeigen an dem Führungselement 3 seitlich verfahrbare Greifzangen 12, die heruntergefahren werden, den Gießer an den dafür vorgesehenen Greifköpfen 13 fassen und gegen Anschläge neben der Gießwalze ziehen. Die genaue Positionierung erfolgt durch Anschläge. Um die Bahn nun in zeitlich definierter Folge zu beschichten, fährt die Bahnschleife in definierter zeitlicher Folge über die einzelnen Gießer. Sofort nach dem Beguß wird der Gießer jeweils wieder abgesenkt. Dadurch wird die beschichtete Bahnschleife rundherum zugänglich und in dem Bereich, wo während der Beschichtung der Gießer stand, wird ein Düsenkanalstück 14 zugeklappt. Dadurch wird nunmehr die / Bahn ringsherum beblasen. Zwischen der verfahrbaren Konsole 7 und dem Führungselement 3, das die Walzen trägt, sind Dämpfungselemente 6 angeordnet, die während des Begusses, d.h. wenn ein Gießer 15 durch die Zangen 12 vom Tisch 1 abgehoben ist, die Bahnschleife und den Gießer gegenüber Maschine und Raum gegen Schwingungen isolieren. Um beim seitlichen Verfahren ein durch Beschleunigungsvorgänge hervorgerufenes Pendeln des 'Transport-supports" zu vermeiden, sind noch seitlich elastische Puffer 16 angebracht (siehe Figur 2).Figures 2 and 3 show on the
Um im Bedarfsfalle auch rückseitig Wärme in die Bahn einbringen zu können, kann das Führungselement 3 zu den Bahnseiten hin mit Löchern versehen werden, durch die Luft von definierter Konsistenz auf die Bahn geblasen wird. Zusätzlich oder auch alternativ ist auch die Anbringung von Strahlern zur rückseitigen Erwärmung möglich.In order to be able to introduce heat into the web from the rear if necessary, the
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