EP0341646B1 - Process and apparatus for drying a liquid layer deposited onto a moving carrier material - Google Patents
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- EP0341646B1 EP0341646B1 EP89108281A EP89108281A EP0341646B1 EP 0341646 B1 EP0341646 B1 EP 0341646B1 EP 89108281 A EP89108281 A EP 89108281A EP 89108281 A EP89108281 A EP 89108281A EP 0341646 B1 EP0341646 B1 EP 0341646B1
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- F26B21/00—Arrangements or duct systems, e.g. in combination with pallet boxes, for supplying and controlling air or gases for drying solid materials or objects
- F26B21/06—Controlling, e.g. regulating, parameters of gas supply
- F26B21/12—Velocity of flow; Quantity of flow, e.g. by varying fan speed, by modifying cross flow area
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- B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
- B05C—APPARATUS FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
- B05C9/00—Apparatus or plant for applying liquid or other fluent material to surfaces by means not covered by any preceding group, or in which the means of applying the liquid or other fluent material is not important
- B05C9/08—Apparatus or plant for applying liquid or other fluent material to surfaces by means not covered by any preceding group, or in which the means of applying the liquid or other fluent material is not important for applying liquid or other fluent material and performing an auxiliary operation
- B05C9/14—Apparatus or plant for applying liquid or other fluent material to surfaces by means not covered by any preceding group, or in which the means of applying the liquid or other fluent material is not important for applying liquid or other fluent material and performing an auxiliary operation the auxiliary operation involving heating or cooling
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- F26B13/10—Arrangements for feeding, heating or supporting materials; Controlling movement, tension or position of materials
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- F26B21/004—Nozzle assemblies; Air knives; Air distributors; Blow boxes
Definitions
- the invention relates to a method for drying a liquid layer which is applied to a carrier material moving through a drying zone and which contains vaporizable solvent components and non-vaporizable components, a gas flowing in the longitudinal direction of the carrier material parallel to the liquid layer and being accelerated in the direction of flow within the drying zone, and a device for drying a layer of liquid applied to a moving carrier material.
- US-A-3,183,605 describes such a method for drying a layer applied to a carrier material moved through a drying zone, the carrier material being a wire to which, for example, a plastic or enamel layer is applied, the vaporizable solvent components and non-vaporizable ones Contains components.
- the drying gas for the applied layer flows in the longitudinal direction of the wire transported through a drying channel parallel to the latter and is accelerated immediately after entering the drying channel in the flow direction in that the channel cover surface over a certain section which is significantly smaller than the total length of the Drying channel is inclined to the channel base.
- the coating gives the surfaces of the carrier materials special properties which are only present in the form after the drying process, as are desired for later use.
- An example of this is the coating of metal strips with light-sensitive layers, which are assembled into printing plates.
- the coating of metal strips or plastic films with substances in the form of a solvent-containing wet film, in the following liquid film referred to, and its subsequent drying thus represent a process that requires special systems to ensure the desired product quality of the layers.
- the process step of film drying is essential as the final process measure of the coating.
- drying liquid films on carrier materials it is customary to allow a heated gas, in particular air, to flow over the surface of the carrier materials to remove the solvent components from the film layer.
- the heated gas stream is brought into direct contact with the liquid film, which is applied in a uniform layer distribution on the carrier material, which passes through a drying device.
- the drying systems are equipped with devices which are intended to achieve a favorable or even distribution of the air flow over the liquid film. The aim is to achieve uniform drying across the entire width of the coated web.
- known drying systems have devices for minimizing disturbances in the air movements, which, in part due to turbulent flow movements, have a disadvantageous effect on the film surface and lead to mottling there.
- Difficulties in removing the dryer air from the drying room often consist in the fact that in the case of longitudinal nozzles or longitudinal slots arranged transversely to the direction of belt travel, a decrease in the nozzle outlet velocity occurs in the middle of the field due to the pressure drop in the lateral outflow and thus also affects the heat and mass transfer transversely to the direction of belt travel becomes. The consequence of this is an overdrying of the edges, which leads to undesired structuring of the dried films in many coating processes.
- pp. 290 to 294 therefore give suggestions for optimizing the design of the nozzle fields in slot nozzle dryers, which provide constant heat over the entire range of a dryer. and ensure mass transfer.
- mass transfer measurements in impingement flow from slot nozzle fields with different nozzle areas are empirically correlated in a wide range of external factors. The relationship found is used to determine optimal nozzle geometries with regard to the fan output per m2 of goods area. It is shown that a constant heat and mass transfer over the web width is achieved in that the nozzle slots have a continuously increasing slot width from the web edge to the center.
- slot nozzle fields are preferably used, in which the slots are arranged transversely to the running direction of the web.
- the observed overdrying of the edges in the slot nozzle dryers with outflow in the slot direction can be attributed to the distribution of the exit velocity along the slots.
- the outflow area should be as much as 3.5 times the nozzle exit area in order to obtain uniform drying over the width of the web.
- the dryer air is led from a vestibule via suitable inlet openings and flow deflectors into a calm space, from where part of the dryer air passes through a device arranged in close proximity to the liquid film to avoid stagnation point-like flows in the initial area of the dryer apparatus porous filter element on the web to be dried.
- the mode of operation of such drying is based on the fact that there is between the porous protective shield and the drying liquid film forms a calmed, but highly enriched, weak air flow, which is constantly renewed by exchange with the residual air flowing transversely over the porous medium and thus, due to the relatively short overall length, a predrying of the liquid film with reduced tendency to mottling is achieved .
- This type of drying is characterized by predominant diffusion of the solvent vapor / air mixture through the porous protective shield, which means that if there is almost no convective removal within the space between the belt and the protective shield, complete drying of the liquid film is only possible with very large dryer lengths or with the addition of subordinate auxiliary dryers.
- a particular disadvantage of drying devices used hitherto is that a sealing device which is compatible with the outside atmosphere must be created due to the solvent-laden air currents inside the drying room.
- a part of the required fresh air flows inwards through the finite sealing gap in the case of negative pressure conditions or a part of the solvent-laden air flows outwards in the case of overpressure conditions, whereby the flow in the sealing gap on the undried liquid film irreversible structures can be created.
- the object of the invention is to provide a method and an apparatus with which liquid layers applied to carrier materials can be dried in continuous operation in such a way that surface structures which interfere with the uniform distribution of the dried film layer and impair its desired properties, both for high and high also do not occur for low-viscosity layers of liquid.
- This object is achieved by a method of the type described above in such a way that the gas flows in the same direction or in the opposite direction to the direction of travel of the sheet-like support material along and parallel to the liquid layer and is accelerated in the direction of flow within the entire drying zone that the entry velocity v 1 of the gas flow is increased to a final speed v2, which is up to 1000 times the value of the entry speed v1 and that the speed distribution of the gas flow in the individual cross sections of the drying zone is set to be constant across the direction of travel of the carrier material.
- a sealing mat 36 is located in front of the channel inlet 27 of the drying channel 2.
- the channel cross sections are constant over the length of the drying channel 2. Because of the different permeability of the filter mats 26, a different amount of gas / air flows through the individual filter mat 26, which is indicated by the size of the curved arrows P1 to P5, which are assigned to the individual filter mats 26.
- the increase in the amount of gas / air supplied in the direction of the channel outlet results in an acceleration of the flow in the running direction of the carrier material band 33. This acceleration or this increase in speed of the flow towards the channel outlet is due to the increasing speed arrows v i , which are parallel to the carrier material band 33 are indicated.
- the gas / air-permeable channel cover surface 7 constructed from filter mats 26 is not horizontal, i.e. runs parallel to the channel base 3, but, like in the first and second embodiment of the drying device according to the invention, is inclined to the channel base 3.
- the channel cover surface 7 may also consist of filter mats of the same structure and consistency, but of different thicknesses, which are lined up, the thickness of the filter mats decreasing in the running direction of the carrier material band 33, i.e. in other words, the permeability of the filter mats increases in the direction of the channel outlet.
- the filter or filter mats are commercially available so-called laminar flow filters, such as those used in supply air filter systems in clean rooms.
- Such filter elements on the one hand filter dirt particles out of the gas / air flow and on the other hand ensure a very uniform laminar flow through the individual filter elements into the drying channel.
- the channel cover surface 7 can be made of impermeable material and there is no need to blow in a drying gas through the side wall, so that the inflow channels in the vertical side wall of the drying device 1 can be omitted.
- the carrier material strip 4 runs obliquely from top to bottom into a container 50 with the liquid to be applied, consisting of evaporable solvent components and non-evaporable components, and is turned around a deflection roller 51 vertically upward through the gap of squeeze rollers 52, 53 and between the suction boxes 37, 37 'Passed into the drying device.
- the carrier material strip 4 is coated on both sides with liquid, the excess of which is squeezed off in the gap between the squeezing rollers 52, 53.
- the carrier material strip 4 separates the two drying channels 2, 2 'from one another and emerges from the drying device between the two inflow boxes 39, 39'.
- the drying gas is blown over the filter mats or metal mesh or the like of the inflow boxes 39, 39 'into the drying channels 2, 2' in the flow directions B, B 'vertically downward, in the opposite direction to the running direction A of the carrier material strip 4.
- the circulating air line leads through a heat exchanger 57, in which the air flowing in the circulating air line is heated before it enters the inflow box 39 via a throttle valve 60.
- a perforated plate 68 is arranged in the interior of the vacuum chamber and ensures a uniform outflow of the extracted gas or the extracted air.
- the channel inlet 27 is closed at the bottom by a suction box 37.
- the gas flow accelerated in the direction of flow B enters the interior of the suction box 37 through a filter mat 47, a metal mesh or the like, in which a diagonally arranged, perforated baffle plate 49 may also be present.
- This baffle plate is not absolutely necessary and can also be omitted if there is no formation of vortices within the suction box 37.
- the remaining components of the drying device which correspond to the components of the embodiments of the drying device according to FIGS. 9 and 11A, are given the same reference numbers as in FIGS. 9 and 11A.
- a suction box 37 with a filter mat 47 In front of the channel inlet 27 of the drying channel 2 there is a suction box 37 with a filter mat 47.
- the channel cross sections are constant over the length of the drying channel 2. Because of the different permeability of the filter mats 26, a different amount of gas / air flows through the individual filter mat 26, which is indicated by the size of the curved arrows P1 to P4, which are assigned to the individual filter mats 26. Air or gas flows from above into the drying duct 2 via the inflow box 39 with the filter mat 48.
- the ninth embodiment shown in FIG. 12B is the same as the eighth embodiment except for the top surface.
- the top surface 7 of the ninth embodiment has constant permeability over the channel length. Since the gas volume flow supplied via the cover surface increases in the direction of the channel inlet even with a constant permeability of the cover surface, the flow is accelerated counter to the running direction of the carrier material strip 33.
- the inflow and suction boxes are sealed against the carrier tape 33 by means of labyrinth seals 40 and 38, respectively, and a vacuum chamber 41 provides negative pressure on the back of the carrier tape 33 in the region of the channel inlet in order to deflect the tape at the front of the tape 33 due to the flow prevent.
- the channel cover surface 7 can also consist of filter mats of the same structure and consistency, but of different thicknesses, which are lined up, the thickness of the filter mats decreasing counter to the running direction of the carrier material band 33, i.e. in other words, the permeability of the filter mats increases in the direction of the channel inlet.
- FIG. 13 shows a tenth embodiment of the drying device according to the invention in section, in which the channel cover surface 7 converges towards the vertical channel base surface 3 in the direction of the channel outlet.
- the channel cover surface 7 is permeable to gas / air and consists of a continuous filter, but can also be made of filter mats strung together, as shown in FIG. 12A.
- the carrier material strip 4 is guided around a deflection roller 35 which is opposite a slot die 34 in the 7 o'clock position with a small gap. Through the slot die 34, a liquid layer of vaporizable solvent components and non-vaporizable components is applied to the front of the carrier material strip 4, which runs vertically upwards through the duct inlet into the drying duct 2.
- the carrier material strip 4 runs over support rollers 6, which are arranged laterally at a short distance from the channel base 3.
- the channel inlet is closed by an inlet box 39 with a filter mat 48, and all or part of the drying gas flows through the inlet box 39 and the filter mat 48 in the direction of flow B upwards, in the same direction as the direction of travel A of the carrier material band 4, through the drying channel 2.
- the drying duct 2 is sealed at the duct inlet and at the duct outlet by means of lamella seals 40 and 38 or labyrinth seals as tightly as possible, but without streaking, against the moving carrier material strip 4.
- the lamella seals 38, 40 are located on the vertical outer walls of the suction box 37 and the inflow box 39, which face the carrier material band 4.
- the carrier material strip 4 emerging from the channel outlet is guided over a deflection roller 36 and directed from the vertical direction in an obliquely downward direction for further processing.
- the flow rate at the channel inlet is set so high that the influence of gravity is overcome by the flow rate of the drying gas. This happens in such a way that on Channel inlet of the drying gas by appropriate measures on the inflow box 39, such as attaching the filter mat 48 and a perforated plate 70 inside the inflow box, the drying gas flows in already laminar. This allows the solvent vapors to be discharged upwards at the required speed. This avoids the risk of blown structures occurring on the coated front side of the carrier material strip 4.
- This embodiment is used, for example, when applying a second layer S2 to a dried first layer S1 on the carrier material strip 4.
- the top of the upper run 65 is already provided with a dried first layer of liquid and is guided around by a revolving roller 63.
- a slot die 64 is arranged in the 11 o'clock position and at a short distance from the deflection roller 63.
- the second liquid layer becomes through the slot nozzle 64 applied to the dried first liquid layer on the carrier material tape 4.
- the second liquid layer runs through the drying channel 2, hanging on the underside of the horizontally guided lower run 66.
- the carrier material strip 4 is guided below and along a horizontal channel ceiling 72 of the drying channel 2.
- a channel bottom 71 of the drying channel 2 converges in the flow direction B of the drying gas.
- the channel inlet of the drying channel 2 for the carrier material band 4 has a lower height than the channel outlet which the vertically oriented inflow box 39, which has a filter mat 48, closes.
- the channel inlet is closed by the suction box 37 and its filter mat 47. Both the inflow and the suction box carry labyrinth seals on their horizontal upper sides, which seal the channel outlet and the channel inlet against the lower run 66 of the carrier material strip 4.
- This embodiment of the drying duct is comparable in its arrangement and mode of operation to the right half of the embodiment according to FIG. 10, if it is taken into account that the drying duct 2 is arranged horizontally and not vertically, as in the embodiment according to FIG. 10, and that it is the application and drying of a second layer on a first layer of the carrier material band.
- the solution of a light-sensitive polymer material in an organic solvent is uniformly applied to an aluminum web 4 of 0.1 mm thickness pretreated for offset printing purposes at a running speed of 8 m / min by an appropriate coating method.
- the solution has a dynamic viscosity of 1.4 mPas and the thickness of the liquid film is 27 ⁇ m.
- the aluminum web runs into a drying device 1 according to one of the embodiments according to FIGS. 1 to 4 or 6.
- the duct outlet height h2 in the duct outlet is 2 cm
- the duct inlet height h1 in the duct inlet is 30 cm.
- the duct cover surface 7 is inclined at an angle of 13.1 ° to the web plane.
- the circulating air blower 12 is not switched on and the throttle valve 13 is closed.
- the performance of the suction fan 9 is adjusted so that at the entrance of the drying duct 2 there is an air speed of v 1 equal to 0.3 m / sec.
- a layer with a cloudy or mottled structure is obtained. Thin and thick spots with a surface area of 5 to 20 mm in diameter are distributed irregularly over the entire surface. The densitometric measurement does not result in a uniform optical density, but its size fluctuates between 1.43 and 1.50 depending on the measurement location.
- the film is irradiated with UV light over a large area in a copier frame and then developed by briefly heating to 100 ° C.
- the resulting clouding of the film layer is uniform over the entire surface.
- a solution of a light-sensitive polymer material is uniformly applied to an aluminum web pretreated for offset printing purposes as a carrier material strip 4, with a thickness of 0.3 mm, at a belt speed of 15 m / min.
- the liquid film is 33 ⁇ m thick.
- the solution has a dynamic viscosity of 2.9 mPas.
- a drying device 1 as shown in FIG. 2 is used.
- the channel cover surface 7 is designed as a porous filter and inclined at an angle of 4.3 ° against the aluminum web or the carrier material strip 4.
- the circulating air blower 12 is in operation and the throttle valve 13 is open.
- the position of the throttle valve 14 is selected so that an air volume flow of 1000 m3 / h fresh air is sucked into the drying chamber 5.
- An equal amount of air is sucked out of the drying duct 2 by the suction fan 12, so that there is no accumulation of evaporated solvent in the drying air. Due to the exact setting of the air volume flow on the suction fan 12 achieved that the inflow velocity v1 is almost zero.
- the channel length of drying channel 2 is approx. 5.7 m.
- channel lengths of the drying channels of 10 to 12 m are used, whereby the channel length and the volume flow of the drying gas include depend on the throughput speed of the carrier material strip through the drying device.
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Trocknen einer auf einem durch eine Trocknungszone bewegten Trägermaterial aufgebrachten Flüssigkeitsschicht, die verdampfbare Lösungsmittelkomponenten und nichtverdampfbare Komponenten enthält, wobei ein Gas in Längsrichtung des Trägermaterial parallel zu der Flüssigkeitsschicht strömt und in Strömungsrichtung innerhalb der Trocknungszone beschleunigt wird, sowie eine Vorrichtung zum Trocknen einer auf einem bewegten Trägermaterial aufgebrachten Flüssigkeits schicht.The invention relates to a method for drying a liquid layer which is applied to a carrier material moving through a drying zone and which contains vaporizable solvent components and non-vaporizable components, a gas flowing in the longitudinal direction of the carrier material parallel to the liquid layer and being accelerated in the direction of flow within the drying zone, and a device for drying a layer of liquid applied to a moving carrier material.
Die US-A - 3,183,605 beschreibt ein derartiges Verfahren zum Trocknen einer auf einem durch eine Trocknungszone bewegten Trägermaterial aufgebrachten Schicht, wobei es sich bei dem Trägermaterial um einen Draht handelt, auf den beispielsweise eine Kunststoff- oder Emailleschicht aufgebracht wird, die verdampfbare Lösungsmittelkomponenten und nichtverdampfbare Komponenten enthält. Das Trocknungsgas für die aufgebrachte Schicht strömt in Längsrichtung des durch einen Trocknungskanal transportierten Drahtes parallel zu diesem und wird unmittelbar nach dem Eintritt in den Trocknungskanal in Strömungsrichtung dadurch beschleunigt, daß die Kanaldeckfläche über einen bestimmten Abschnitt, der wesentlich kleiner als die Gesamtlänge des Trocknungskanals ist, geneigt zu der Kanalgrundfläche verläuft.US-A-3,183,605 describes such a method for drying a layer applied to a carrier material moved through a drying zone, the carrier material being a wire to which, for example, a plastic or enamel layer is applied, the vaporizable solvent components and non-vaporizable ones Contains components. The drying gas for the applied layer flows in the longitudinal direction of the wire transported through a drying channel parallel to the latter and is accelerated immediately after entering the drying channel in the flow direction in that the channel cover surface over a certain section which is significantly smaller than the total length of the Drying channel is inclined to the channel base.
Bei der Trocknung großflächiger, bahnförmiger Güter, auf denen Flüssigkeitsschichten aufgetragen sind, werden unterschiedliche Trocknungsverfahren und Trocknungsvorrichtungen angewandt. Typische Trocknungsgüter sind beispielsweise Metall- oder Kunststoffbänder, auf denen Flüssigkeitsschichten aufgebracht sind, die in der Regel aus verdampfbaren Lösungsmtitelkomponenten, die während des Trocknungsprozesses aus dem Flüssigkeitsfilm entfernt werden, und aus nicht-verdampfbaren Komponenten bestehen, die nach der Trocknung auf dem Trägermaterial zurückbleiben.Different drying processes and drying devices are used for drying large, web-shaped goods on which layers of liquid are applied. Typical drying goods are, for example, metal or plastic belts, on which liquid layers are applied, which usually consist of evaporable solvent components that are removed from the liquid film during the drying process, and non-evaporable components that remain on the carrier material after drying.
Die Oberflächen der Trägermaterialien erhalten durch die Beschichtung spezielle Eigenschaften, die erst nach dem Trocknungsprozeß in der Form vorliegen, wie sie für die spätere Anwendung erwünscht sind. Als Beispiel hierzu kann die Beschichtung von Metallbändern mit lichtempfindlichen Schichten genannt werden, die zu Druckplatten konfektioniert werden. Die Beschichtung von Metallbändern oder Kunststoffolien mit Substanzen in Form eines lösungsmittelhaltigen Naßfilms, im folgenden Flüssigkeitsfilm bezeichnet, und dessen anschließende Trocknung stellen somit einen Vorgang dar, der besonderer Anlagen bedarf, um die gewünschte Produktqualität der Schichten sicherzustellen. Wesentlich ist hierbei der Verfahrensschritt der Filmtrocknung als abschließende Verfahrensmaßnahme der Beschichtung.The coating gives the surfaces of the carrier materials special properties which are only present in the form after the drying process, as are desired for later use. An example of this is the coating of metal strips with light-sensitive layers, which are assembled into printing plates. The coating of metal strips or plastic films with substances in the form of a solvent-containing wet film, in the following liquid film referred to, and its subsequent drying thus represent a process that requires special systems to ensure the desired product quality of the layers. The process step of film drying is essential as the final process measure of the coating.
Bei der Trocknung von Flüssigkeitsfilmen auf Trägermaterialien ist es üblich, ein erwärmtes Gas, insbesondere Luft, zum Entfernen der Lösungsmittelkomponenten aus der Filmschicht über die Oberfläche der Trägermaterialien strömen zu lassen. Dabei wird der aufgeheizte Gasstrom in direkten Kontakt mit dem Flüssigkeitsfilm gebracht, der in gleichmäßiger Schichtverteilung auf dem Trägermaterial aufgebracht ist, das eine Trocknungsvorrichtung durchläuft. Um eine schlieren- und melierfreie, getrocknete Filmoberfläche, d.h. eine gleichmäßige Verteilung der zurückbleibenden Komponenten sicherzustellen, werden die Trocknungsanlagen mit Einrichtungen ausgerüstet, die eine günstige bzw. gleichmäßige Verteilung der Luftströmung über dem Flüssigkeitsfilm bewirken sollen. Damit wird eine gleichmäßige Trocknung über die gesamte Breite der beschichteten Bahn angestrebt. Desweiteren weisen bekannte Trocknungsanlagen Einrichtungen zur Minimierung von Störungen der Luftbewegungen auf, die sich, teilweise aufgrund turbulenter Strömungsbewegungen, nachteilig auf die Filmoberfläche auswirken und dort zu Meliererscheinungen führen.When drying liquid films on carrier materials, it is customary to allow a heated gas, in particular air, to flow over the surface of the carrier materials to remove the solvent components from the film layer. The heated gas stream is brought into direct contact with the liquid film, which is applied in a uniform layer distribution on the carrier material, which passes through a drying device. For a streak-free and mottled, dried film surface, i.e. To ensure an even distribution of the remaining components, the drying systems are equipped with devices which are intended to achieve a favorable or even distribution of the air flow over the liquid film. The aim is to achieve uniform drying across the entire width of the coated web. Furthermore, known drying systems have devices for minimizing disturbances in the air movements, which, in part due to turbulent flow movements, have a disadvantageous effect on the film surface and lead to mottling there.
Eine übliche Bauweise einer solchen Trocknungsvorrichtung besteht gemäß dem US-Patent 3,012,335 darin, aus einem mit Trocknergas versorgten Gasraum, der über eine bestimmte Länge über der Beschichtungsbahn angeordnet ist, mittels einer Vielzahl von Schlitzen, Düsen, Löchern oder auch porösen Festkörpern den unmittelbaren Gasraum über dem zu trocknenden Flüssigkeitsfilm möglichst gleichmäßig mit Trocknergas zu versorgen. Das kontinuerlich beschichtete Band oder beschichtete Platten auf einem umlaufenden Transportband werden hierbei kontinuierlich und unter Abgabe von Lösungsmitteldampf an die Trocknerluft durch die Trocknungsvorrichtung hindurchgeführt. Hierbei kann die zugeführte Trocknerluft im offenen Kreislauf ständig erneuert bzw. die mit Lösungsmittel angereicherte Luft komplett abgeführt werden. Es kann auch ein Umluftverfahren mit teilweise erneuerter bzw. abgeführter Trocknerluft angewandt werden.A common design of such a drying device According to US Pat. No. 3,012,335, the immediate gas space above the liquid film to be dried is as uniform as possible from a gas space supplied with drying gas, which is arranged over a certain length above the coating web, by means of a plurality of slits, nozzles, holes or even porous solids to be supplied with dryer gas. The continuously coated belt or coated plates on a rotating conveyor belt are continuously passed through the drying device with the release of solvent vapor to the dryer air. The dryer air supplied can be constantly renewed in the open circuit or the air enriched with solvent can be completely removed. A circulating air process with partially renewed or discharged dryer air can also be used.
Schwierigkeiten bei der Abführung der Trocknerluft aus dem Trocknungsraum bestehen häufig darin, daß bei quer zur Bandlaufrichtung angeordneten Längsdüsen, oder Längsschlitzen, aufgrund des Druckgefälles bei seitlicher Abströmung, eine Verminderung der Düsenaustrittsgeschwindigkeit in Feldmitte auftritt und damit auch der Wärme- und Stoffübergang quer zur Bandlaufrichtung beeinflußt wird. Die Folge hiervon ist eine Randübertrocknung, die bei vielen Beschichtungsvorgängen zu unerwünschten Strukturierungen der getrockneten Filme führt.Difficulties in removing the dryer air from the drying room often consist in the fact that in the case of longitudinal nozzles or longitudinal slots arranged transversely to the direction of belt travel, a decrease in the nozzle outlet velocity occurs in the middle of the field due to the pressure drop in the lateral outflow and thus also affects the heat and mass transfer transversely to the direction of belt travel becomes. The consequence of this is an overdrying of the edges, which leads to undesired structuring of the dried films in many coating processes.
In der Fachzeitschrift "Chemie-Ingenieur-Technik", 42. Jahrgang, Heft 14 (1970), S. 927 bis 929, 43. Jahrgang, Heft 8 (1971), S. 516 bis 519 und 45. Jahrgang, Heft 5 (1973), S. 290 bis 294 werden deshalb Optimierungsvorschläge zur konstruktiven Gestaltung von Düsenfeldern in Schlitzdüsentrocknern gegeben, die über die gesamte Bandbreite eines Trockners einen konstanten Wärme- und Stoffübergang gewährleisten sollen. Zur Optimierung von Schlitzdüsentrocknern werden Stoffübergangsmessungen bei Prallströmung aus Schlitzdüsenfeldern mit unterschiedlichen Düsenflächen in einem weiten Bereich der äußeren Einflußgrößen empirisch korreliert. Die gefundene Beziehung wird dazu benutzt, optimale Düsengeometrien bezüglich der Ventilatorleistung pro m² Warenfläche zu ermitteln. Dabei zeigt sich, daß ein konstanter Wärme- und Stoffübergang über die Bahnbreite dadurch erzielt wird, daß die Düsenschlitze kontinuierlich vom Bahnrand zur Mitte hin zunehmende Schlitzweite aufweisen.In the trade journal "Chemie-Ingenieur-Technik", 42nd year, issue 14 (1970), pp. 927 to 929, 43rd year, Issue 8 (1971), pp. 516 to 519 and 45th volume, Issue 5 (1973), pp. 290 to 294 therefore give suggestions for optimizing the design of the nozzle fields in slot nozzle dryers, which provide constant heat over the entire range of a dryer. and ensure mass transfer. To optimize slot nozzle dryers, mass transfer measurements in impingement flow from slot nozzle fields with different nozzle areas are empirically correlated in a wide range of external factors. The relationship found is used to determine optimal nozzle geometries with regard to the fan output per m² of goods area. It is shown that a constant heat and mass transfer over the web width is achieved in that the nozzle slots have a continuously increasing slot width from the web edge to the center.
Beim Trocknen großflächiger Warenbahnen muß oftmals eine hohe Gleichmäßigkeit des Wärme- und Stoffübergangs über die Bahnbreite gefordert werden, um örtliche Übertrocknung und damit verbundene Qualitätsminderung zu vermeiden. In diesen Fällen werden vorzugsweise Schlitzdüsenfelder eingesetzt, in denen die Schlitze quer zur Laufrichtung der Bahn angeordnet sind. Die dabei beobachtete Randübertrocknung in den Schlitzdüsentrocknern mit Abströmung in Schlitzrichtung ist auf die Verteilung der Austrittsgeschwindigkeit längs der Schlitze zurückzuführen. Um diese Randübertrocknung zu vermeiden, folgt für Düsentrockner hieraus unter anderem, daß die Abströmfläche möglichst das 3,5-fache der Düsenaustrittsfläche betragen soll, um eine gleichmäßige Trocknung über die Breite der Warenbahn zu erhalten.When drying large-area webs, high uniformity of heat and mass transfer across the web width must often be required in order to avoid local over-drying and the associated reduction in quality. In these cases, slot nozzle fields are preferably used, in which the slots are arranged transversely to the running direction of the web. The observed overdrying of the edges in the slot nozzle dryers with outflow in the slot direction can be attributed to the distribution of the exit velocity along the slots. In order to avoid this overdrying of the edges, it follows, among other things, for nozzle dryers that the outflow area should be as much as 3.5 times the nozzle exit area in order to obtain uniform drying over the width of the web.
Es ist heute Stand der Technik, in Schwebetrocknern für Folien- oder Metallbänder mit Hilfe eines Tragluftdüsensystems berührungslos eine Oberflächenbehandlung vorzunehmen (Zeitschrift "gas wärme international", Band 24 (1975), Nr. 12, S. 527 bis 531). Es wird dabei die mit Lösungsmittel angereicherte Trocknerluft direkt in den Düsenfeldern wieder abgesaugt, um die unerwünschte Transversalströmung zu beseitigen. Dies ergibt sogenannte Düsentrockner bzw. Prallstrahltrockner, bei denen vor allem die staupunktähnliche Strömung einzelner Düsen nachteilig ist, die sowohl bei laminarer als auch bei turbulenter Strömungsform zu strömungsphysikalischen Instabilitäten neigt, die insbesondere beiniederviskosen Flüssigkeitsfilmen zwangsläufig zu irreversiblen Trocknungsstrukturen führen.It is state of the art today to carry out a surface treatment in suspension dryers for foil or metal strips with the aid of an air jet system without contact (magazine "gas warm international", Volume 24 (1975), No. 12, pp. 527 to 531). The dryer air, which is enriched with solvent, is sucked off directly in the nozzle fields in order to eliminate the undesired transverse flow. This results in so-called nozzle dryers or impingement jet dryers, in which the stagnation point-like flow of individual nozzles is disadvantageous, which tends to flow-physical instabilities in both laminar and turbulent flow forms, which inevitably lead to irreversible drying structures, particularly in the case of low-viscosity liquid films.
Zur Vermeidung von staupunktartigen Strömungen im Anfangsbereich der Trocknerapparatur wird nach der PCT-Anmeldung WO82/03450 die Trocknerluft aus einem Vorraum über geeignete Einlaßöffnungen und Strömungsabweiser in einen beruhigten Zwischenraum geführt, von dort aus gelangt ein Teil der Trocknerluft über ein in unmittelbarer Nähe zum Flüssigkeitsfilm angeordnetes poröses Filterelement auf die zu trocknende Bahn. Die Wirkungsweise einer solchen Trocknung beruht darauf, daß sich zwischen dem porösen Schutzschild und dem zu trocknenden Flüssigkeitsfilm eine beruhigte, an Lösungsmittel jedoch hoch angereicherte, schwache Luftströmung ausbildet, die durch Austausch mit der über dem porösen Medium transversal abströmenden Restluft ständig erneuert wird und somit, aufgrund der relativ kurzen Baulänge, eine Vortrocknung des Flüssigkeitsfilms mit verminderter Neigung zu Meliererscheinungen erzielt wird.According to PCT application WO82 / 03450, the dryer air is led from a vestibule via suitable inlet openings and flow deflectors into a calm space, from where part of the dryer air passes through a device arranged in close proximity to the liquid film to avoid stagnation point-like flows in the initial area of the dryer apparatus porous filter element on the web to be dried. The mode of operation of such drying is based on the fact that there is between the porous protective shield and the drying liquid film forms a calmed, but highly enriched, weak air flow, which is constantly renewed by exchange with the residual air flowing transversely over the porous medium and thus, due to the relatively short overall length, a predrying of the liquid film with reduced tendency to mottling is achieved .
Diese Art Trocknung ist gekennzeichnet durch überwiegende Diffusion des Lösungsmitteldampf/Luftgemisches durch den porösen Schutzschild, womit bei nahezu vollständig fehlendem konvektivem Abtransport innerhalb des Raumes zwischen Band und Schutzschild eine vollständige Austrocknung des Flüssigkeitsfilms nur bei sehr großen Trocknerlängen oder unter Hinzuschalten nachgeordneter Hilfstrockner möglich wird.This type of drying is characterized by predominant diffusion of the solvent vapor / air mixture through the porous protective shield, which means that if there is almost no convective removal within the space between the belt and the protective shield, complete drying of the liquid film is only possible with very large dryer lengths or with the addition of subordinate auxiliary dryers.
Ein besonderer Nachteil bisher eingesetzter Trocknungsvorrichtungen besteht darin, daß aufgrund der lösungsmittelbeladenen Luftströmungen innerhalb des Trocknerraumes eine mit der Außenatmosphäre verträgliche Abdichtungseinrichtung geschaffen werden muß. Je nach Größe des Absolutdruckes innerhalb des Trocknerraumes direkt über dem Flüssigkeitsfilm strömt bei Unterdruckverhältnissen entweder ein Teil der benötigten Frischluft über den endlichen Dichtungsspalt nach innen oder bei Überdruckverhältnissen ein Teil der lösungsmittelbeladenen Luft nach außen, wobei durch die Strömung im Dichtspalt auf dem ungetrockneten Flüssigkeitsfilm irreversible Strukturen erzeugt werden können.A particular disadvantage of drying devices used hitherto is that a sealing device which is compatible with the outside atmosphere must be created due to the solvent-laden air currents inside the drying room. Depending on the size of the absolute pressure inside the dryer room directly above the liquid film, either a part of the required fresh air flows inwards through the finite sealing gap in the case of negative pressure conditions or a part of the solvent-laden air flows outwards in the case of overpressure conditions, whereby the flow in the sealing gap on the undried liquid film irreversible structures can be created.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, mit denen auf Trägermaterialien aufgebrachte Flüssigkeitsschichten im Durchlaufbetrieb so getrocknet werden können, daß Oberflächenstrukturen, welche die gleichmäßige Verteilung der getrockneten Filmschicht stören und deren erwünschte Eigenschaften beeinträchtigen könnten, sowohl für hoch- als auch für niederviskose Flüssigkeitsschichten nicht auftreten.The object of the invention is to provide a method and an apparatus with which liquid layers applied to carrier materials can be dried in continuous operation in such a way that surface structures which interfere with the uniform distribution of the dried film layer and impair its desired properties, both for high and high also do not occur for low-viscosity layers of liquid.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art in der Weise gelöst, daß das Gas gleich- oder gegensinnig zur Laufrichtung des flächenhaften Trägermaterials entlang und parallel zu der Flüssigkeitsschicht strömt und in Strömungsrichtung innerhalb der gesamten Trocknungszone beschleunigt wird, daß die Eintrittsgeschwindigkeit v₁ der Gasströmung auf eine Endgeschwindigkeit v₂ gesteigert wird, die bis zu dem 1000-fachen Wert der Eintrittsgeschwindigkeit v₁ beträgt und daß die Geschwindigkeitsverteilung der Gasströmung in den einzelnen Querschnitten der Trocknungszone quer zur Laufrichtung des Trägermaterials konstant eingestellt wird.This object is achieved by a method of the type described above in such a way that the gas flows in the same direction or in the opposite direction to the direction of travel of the sheet-like support material along and parallel to the liquid layer and is accelerated in the direction of flow within the entire drying zone that the
In Ausgestaltung des Verfahrens ist das Gas erwärmt und wird der Gesamtgasstrom an einem Ende der Trocknungszone abgesaugt. Zweckmäßigerweise ist die Trocknungszone so ausgestaltet, daß im Eintrittsquerschnitt und in der Trocknungszone auftretende Störungen, wie Wirbel und Turbulenzen in der Gasströmung, durch die beschleunigte Gasströmung gedämpft und laminar werden. Dabei wird das Verfahren entweder in der Weise angewandt, daß die Durchströmung der Trocknungszone mit einem konstanten Gasvolumenstrom erfolgt, wobei der Querschnitt der Trocknungszone in Laufrichtung des Trägermaterials ständig verkleinert wird oder derart, daß der Gasvolumenstrom in Laufrichtung des Trägermaterials ständig erhöht wird, bei gleichbleibendem Querschnitt der Trocknungszone oder auch bei abnehmendem Querschnitt der Trocknungszone.In one embodiment of the method, the gas is heated and the total gas stream is drawn off at one end of the drying zone. The drying zone is expediently designed in such a way that disturbances occurring in the inlet cross section and in the drying zone, such as eddies and turbulence in the gas flow, are damped and laminar by the accelerated gas flow. The method is used either in such a way that the drying zone is flowed through with a constant gas volume flow, the cross-section of the drying zone in the running direction of the carrier material being continuously reduced, or in such a way that the gas volume flow is continuously increased in the running direction of the carrier material, with a constant cross section the drying zone or even if the cross section of the drying zone decreases.
Bei dem Verfahren werden die in die Trocknungszone eingebrachten Turbulenzen der Gasströmung durch die in Strömungsrichtung lokal beschleunigte Gasströmung unmittelbar gedämpft und eine weitgehend laminare Strömung erhalten.In the process, the turbulence of the gas flow introduced into the drying zone is immediately dampened by the gas flow locally accelerated in the flow direction and a largely laminar flow is obtained.
In weiterer Ausgestaltung des Verfahrens läuft das Trägermaterial senkrecht durch die Trocknungszone hindurch und trägt eine Seite des Trägermaterials eine Flüssigkeitschicht, die getrocknet wird.In a further embodiment of the method, the carrier material runs vertically through the drying zone and carries one side of the carrier material with a liquid layer which is dried.
Ebenso ist es möglich, daß das Trägermaterial beidseitig mit Flüssigkeitsschichten versehen ist und beide Seiten des Trägermaterials durch gegensinnig zur senkrechten Laufrichtung des Trägermaterial strömendes Trocknungsgas getrocknet werden. Das Trägermaterial kann auch mit auf seiner Unterseite aufgetragener Flüssigkeitsschicht horizontal oder schräg durch die Trocknungszone hindurchlaufen, wobei das Trocknungsgas unterhalb des Trägermaterials entlang der hängenden Flüssigkeitsschicht strömt.It is also possible that the carrier material is provided on both sides with liquid layers and both sides of the carrier material are dried by drying gas flowing in the opposite direction to the vertical running direction of the carrier material. The carrier material can also run horizontally or obliquely through the drying zone with the liquid layer applied to its underside, the drying gas flowing below the carrier material along the hanging liquid layer.
Dabei wird das Verfahren entweder in der Weise angewandt, daß die Durchströmung der Trocknungszone mit einem konstanten Gasvolumenstrom erfolgt, wobei der Querschnitt der Trocknungszone gegen die Laufrichtung des Trägermaterials ständig kleiner wird oder derart, daß der Gasvolumenstrom gegen die Laufrichtung des Trägermaterials ständig erhöht wird, bei gleichbleibendem Querschnitt der Trocknungszone oder auch bei ständig sich verminderndem Querschnitt der Trocknungszone.The method is used either in such a way that the drying zone is flowed through with a constant gas volume flow, the cross section of the drying zone becoming smaller and smaller in the direction of travel of the carrier material, or in such a way that the gas volume flow is continuously increased against the direction of travel of the carrier material constant cross section of the drying zone or even with a continuously decreasing cross section of the drying zone.
Bei dem Verfahren tritt beispielsweise das Trägermaterial unten durch den Trocknereinlaß in die Trocknungszone ein, verläßt diese oben durch den Trocknerauslaß und wird der von oben nach unten gerichtete Gesamtgasstrom nahe dem Trocknereinlaß abgesaugt.In the method, for example, the carrier material enters the drying zone at the bottom through the dryer inlet, leaves the drying zone at the top through the dryer outlet and the total gas stream directed downwards is sucked off near the dryer inlet.
Eine Vorrichtung zum Trocknen einer auf einem bewegten Trägermaterial aufgebrachten Flüssigkeitsschicht, die verdampfbare Lösungsmittelkomponenten und nichtverdampfbare Komponenten enthält, mit einem Trocknungskanal, aus Kanaldeck- und -grundfläche, durch den in Längsrichtung das Trägermaterial hindurchläuft, zeichnet sich dadurch aus, daß sich die Kanaldeckfläche gegenüber der Kanalgrundfläche über die Gesamtlänge des Trocknungskanals parallel bzw. geneigt erstreckt, daß die Kanaldeckfläche eine gasdurchlässige Fläche ist, durch die hindurch ein Trocknungsgasstrom auf das durchlaufende flächenhafte Trägermaterial gerichtet ist und daß die Stärke des Trocknungsgasstroms in Längsrichtung des Trockungskanals durch die variabel einstellbare Gasdurchlässigkeit der Kanaldeckfläche und/oder durch auf der Oberseite der Kanaldeckfläche angeordnete Dosiervorrichtungen für das zuzugebende Gas veränderbar ist.A device for drying a liquid layer applied to a moving carrier material, which contains vaporizable solvent components and non-vaporizable components, with a drying channel, made of channel top and bottom surface, through which the carrier material runs in the longitudinal direction, is characterized by the fact that the duct cover surface extends parallel or inclined relative to the duct base surface over the entire length of the drying duct, that the duct cover surface is a gas-permeable surface through which a drying gas flow is directed onto the continuous sheet-like carrier material and that the strength of the drying gas flow in The longitudinal direction of the drying channel can be changed by the variably adjustable gas permeability of the channel cover surface and / or by metering devices arranged on the top of the channel cover surface for the gas to be added.
In Weiterbildung dieser Vorrichtung verläuft der Trocknungskanal horizontal und ist die Kanaleinlaßhöhe des Trocknungskanals größer als die Kanalauslaßhöhe.In a further development of this device, the drying duct runs horizontally and the duct inlet height of the drying duct is greater than the duct outlet height.
Die weitere Ausgestaltung der Erfindung ergibt sich aus den Merkmalen der Patentansprüche 16 bis 30.The further embodiment of the invention results from the features of
Bei einer anderen Ausführungsform der Vorrichtung ist die Kanaleinlaßbreite des vertikalen Trocknungskanals kleiner als die Kanalauslaßbreite. Dabei ist der Kanaleinlaß der Bereich, in dem das Beschichtungsgut in den Kanal einläuft, wobei bei vertikalem Trocknungskanal der Kanaleinlaß oben oder unten sein kann.In another embodiment of the device, the channel inlet width of the vertical drying channel is smaller than the channel outlet width. The channel inlet is the area in which the coating material runs into the channel, the channel inlet being able to be at the top or bottom in the case of a vertical drying channel.
Die weitere Ausgestaltung der Erfindung ergibt sich aus den Merkmalen der Patentansprüche 32 bis 38.The further embodiment of the invention results from the features of
Mit der Erfindung werden die Vorteile erzielt, daß mit relativ einfachen Baumaßnahmen, die eine bestimmte Gasstromführung im Trocknungskanal bewirken, die gewünschte störungsfreie Trocknung nieder- und hochviskoser Flüssigkeitsschichten auf Trägermaterialien erreicht wird. Dabei wird die mittlere Geschwindigkeit der Gasströmung von einer Eintrittsgeschwindigkeit v₁ über die Länge des Trocknungskanals auf eine Austrittsgeschwindigkeit v₂, die wesentlich größer als v₁ ist, gesteigert. Die Geschwindigkeitsverteilung ist dabei in dem einzelnen Trocknungskanalquerschnitt konstant eingestellt, und die Geometrie des Trocknungskanals ist so ausgelegt, daß die im Eintrittsquerschnitt und im Trocknungskanal auftretenden Gasstörungen durch die Gasbeschleunigung ausgedämpft werden und daß der zur Trocknung notwendige Gesamtluftstrom am Ende des Trocknungskanals abgesaugt wird.With the invention, the advantages are achieved that with relatively simple construction measures that a certain gas flow in the drying channel cause the desired trouble-free drying of low and high viscosity liquid layers on carrier materials is achieved. The mean speed the gas flow from an inlet velocity v₁ over the length of the drying channel to an outlet velocity v₂, which is substantially greater than v₁, increased. The speed distribution is set constant in the individual drying channel cross-section, and the geometry of the drying channel is designed so that the gas disturbances occurring in the inlet cross-section and in the drying channel are dampened by the gas acceleration and that the total air flow required for drying is extracted at the end of the drying channel.
Der Gasstrom ist am Kanaleinlaß, wo die Flüssigkeitsschicht am empfindlichsten gegen Verblasungen ist, laminar. Dabei führt die hohe Strömungsgeschwindigkeit im Kanaleinlaßbereich zu einer raschen Abführung der Lösungsmittel. Die Flüssigkeitsschicht trocknet besonders schnell an und ist dann stabil gegen turbulente Strömungen, die am aufgeweiteten Kanalauslaß auftreten können. Bei einem Vertikalbandlauf des Tägermaterials von unten nach oben werden die schweren Lösungsmitteldämpfe durch den gegensinnigen Gasstrom in Richtung der Schwerkraft und nicht entgegengesetzt dazu abgeführt.The gas flow is laminar at the channel inlet where the liquid layer is most sensitive to blowing. The high flow velocity in the channel inlet area leads to a rapid removal of the solvents. The liquid layer dries particularly quickly and is then stable against turbulent currents that can occur at the widened channel outlet. When the carrier material runs vertically from bottom to top, the heavy solvent vapors are removed by the opposite gas flow in the direction of gravity and not in the opposite direction.
Es muß keine strömungsberuhigte Eingangszone eingestellt werden, und es spielt keine Rolle, ob im Bereich geringer Strömungsgeschwindigkeiten am weiten Kanalauslaß Turbulenzen auftreten oder nicht, da die Schicht dort bereits angetrocknet ist. Die Luftströmung kann stark beschleunigt werden und dadurch die Trocknerstrecke verkürzt werden. Der Wärmeübergang in der Trocknungszone wird u.a. durch die Gasgeschwindigkeit bestimmt. Bei gleichsinniger Gasströmung erfolgt die Bandanwärmung und damit die Trocknung näher am Kanalauslaß, bei gegensinniger Gasströmung näher am Kanaleinlaß der Trocknungszone.It is not necessary to set a flow-reduced entrance zone, and it does not matter whether or not turbulence occurs at the wide duct outlet in the region of low flow speeds, since the layer has already dried there. The air flow can be greatly accelerated, thereby shortening the dryer route will. The heat transfer in the drying zone is determined, among other things, by the gas velocity. If the gas flow is in the same direction, the belt is heated and thus it dries closer to the duct outlet, and in the opposite direction the gas is closer to the duct inlet of the drying zone.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
- Fig. 1 eine schematische Schnittansicht einer ersten Ausführungsform der Trocknungsvorrichtung nach der Erfindung,
- Fig. 2 eine schematische Schnittansicht einer zweiten Ausführungsform der Trocknungsvorrichtung nach der Erfindung, mit einem sich verengenden Trocknungskanal mit rechteckförmigem Querschnitt,
- Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie I - I der Trocknungsvorrichtung nach Fig. 2,
- Fig. 4A und 4B je eine perspektivische Ansicht eines Trocknungskanals mit trompetenförmiger Geometrie, der anstelle des Trocknungskanals mit rechteckförmigem Querschnitt in den Ausführungsformen
nach den Figuren 1bis 3, 9und 10 verwendet werden kann, - Fig. 5A eine Schnittansicht einer dritten Ausführungsform der Trocknungsvorrichtung mit veränderlicher Durchlässigkeit der Deckfläche, teilweise aufgebrochen, nach der Erfindung,
- Fig. 5B eine Schnittansicht einer vierten Ausführungsform der Erfindung, ähnlich Fig. 5A, mit konstanter Durchlässigkeit der Deckfläche,
- Fig. 6 eine fünfte Ausführungsform der Trocknungsvorrichtung nach der Erfindung im Schnitt,
- Fig. 7 ein Geschwindigkeitsprofil der Gasströmung in Abhängigkeit von der Kanallänge des Trocknungskanals,
- Fig. 8 ein Druckprofil, nämlich den statischen Unterdruck der Gasströmung gegenüber Atmosphärendruck, in Abhängigkeit von der Kanallänge des Trocknungskanals,
- Fig. 9 eine Schnittansicht einer sechsten Ausführungsform der Trocknungsvorrichtung für einseitige Trocknung des Trägermaterials, nach der Erfindung,
- Fig. 10 eine schematische Schnittansicht einer siebenten Ausführungsform der Trocknungsvorrichtung für beidseitige Trocknung des Trägermaterials nach der Erfindung, mit zwei sich verengenden Trocknungskanälen mit rechteckförmigem Querschnitt,
- Fig. 11A und 11B einen schematischen Detailausschnitt im Bereich des Kanaleinlasses einer Trocknungsvorrichtung, in der mit Unterdruck das Trägermaterial geführt wird, und eine schematische Schnittansicht im Bereich des Kanaleinlasses in leicht abgewandelter Ausführungsform gegenüber Fig. 11A,
- Fig. 12A eine Schnittansicht einer achten Ausführungsform der Trocknungsvorrichtung mit veränderlicher Durchlässigkeit der Deckfläche nach der Erfindung,
- Fig. 12B eine Schnittansicht einer neunten Ausführungsform der Erfindung, ähnlich Fig. 12A, mit konstanter Durchlässigkeit der Deckfläche,
- Fig. 13 eine zehnte Ausführungsform der Trocknungsvorrichtung nach der Erfindung, im Schnitt, bei der die Laufrichtung des Trägermaterialbandes und die Strömungsrichtung des Trocknungsgases gleichsinnig sind, und
- Fig. 14 eine schematische Schnittansicht einer elften Ausführungform mit horizontal geführtem Untertrum des Trägermaterialbandes, auf dem eine Flüssigkeitsschicht aufgebracht ist, die nach unten weist.
- 1 is a schematic sectional view of a first embodiment of the drying device according to the invention,
- 2 shows a schematic sectional view of a second embodiment of the drying device according to the invention, with a narrowing drying channel with a rectangular cross section,
- 3 shows a section along the line I - I of the drying device according to FIG. 2,
- 4A and 4B each show a perspective view of a drying duct with a trumpet-shaped geometry, which can be used instead of the drying duct with a rectangular cross section in the embodiments according to FIGS. 1 to 3, 9 and 10,
- 5A is a sectional view of a third embodiment of the drying device with variable permeability of the top surface, partially broken away, according to the invention,
- 5B is a sectional view of a fourth embodiment of the invention, similar to FIG. 5A, with constant permeability of the top surface,
- 6 shows a fifth embodiment of the drying device according to the invention in section,
- 7 shows a velocity profile of the gas flow as a function of the channel length of the drying channel,
- 8 shows a pressure profile, namely the static negative pressure of the gas flow against atmospheric pressure, as a function of the channel length of the drying channel,
- 9 is a sectional view of a sixth embodiment of the drying device for one-sided drying of the carrier material, according to the invention,
- Fig. 10 is a schematic sectional view of a seventh embodiment of the drying device for double-sided drying of the carrier material according to the invention, with two narrowing Drying channels with a rectangular cross-section,
- 11A and 11B show a schematic detail in the area of the channel inlet of a drying device, in which the carrier material is guided with negative pressure, and a schematic sectional view in the area of the channel inlet in a slightly modified embodiment compared to FIG. 11A,
- 12A is a sectional view of an eighth embodiment of the drying device with variable permeability of the top surface according to the invention,
- 12B is a sectional view of a ninth embodiment of the invention, similar to FIG. 12A, with constant permeability of the top surface,
- Fig. 13 shows a tenth embodiment of the drying device according to the invention, in section, in which the running direction of the carrier material band and the flow direction of the drying gas are in the same direction, and
- 14 shows a schematic sectional view of an eleventh embodiment with a horizontally guided lower run of the carrier material strip, on which a liquid layer is applied, which points downward.
In Figur 1 ist in schematischer Schnittansicht eine erste Ausführungsform einer Trocknungsvorrichtung 1 nach der Erfindung dargestellt. Ein Trägermaterialband 4, beispielsweise ein Metallband aus Aluminium oder ein Folienband, läuft an einer Breitschlitzdüse 34 vorbei, von der eine Flüssigkeitsschicht auf das Trägermaterialband 4 aufgetragen wird, die verdampfbare Lösungsmittelkomponenten und nichtverdampfbare Komponenten enthält. Das Trägermaterialband 4 wird um eine Umlenkrolle 35 herumgeführt und läuft durch einen Kanaleinlaß 27, der einen Einlaßquerschnitt A1 aufweist, in einen Trocknungskanal 2 ein. Dabei läuft das Trägermaterialband 4 im Trocknungskanal 2 sowie in einem an den Trocknungskanal 2 anschließenden Durchlaufkanal 20 auf Tragrollen 6, die versenkt in der horizontalen Kanalgrundfläche 3 bzw. im Kanalboden eingelassen sind. Die Trocknungsvorrichtung 1 kann auch als Trockner ausgebildet sein, in welchem das Trägermaterialband 4 über Lufttragedüsen freischwebend durch den Trocknungskanal 2 geführt ist und die Tragluft seitlich abgeführt wird.In Figure 1, a first embodiment of a
Eine Kanaldeckfläche 7 ist als gasdurchlässige Fläche ausgebildet, die gegenüber der horizontal verlaufenden Kanalgrundfläche 3 geneigt ist, wobei die Kanaleinlaßhöhe h1 des Kanaleinlasses 27 des Trocknungskanals 2 größer als die Kanalauslaßhöhe h2 des Kanalauslasses 28 ist, der einen Auslaßquerschnitt A2 aufweist. Die Kanaldeckfläche 7 ist zu der horizontalen Kanalgrundfläche 3 beispielsweise in einem Winkel gleich 3°9′ geneigt, wobei sich die durchlässige Kanaldeckfläche, beginnend an dem Kanaleinlaß 27, über die Gesamtlänge des Trocknungskanals 2 erstreckt.A
Oberhalb des Trocknungskanals 2 befindet sich ein Trocknungsraum 5, den eine Zwischenwand 10 von einer Gasaustauschkammer 15 trennt. In der Gasaustauschkammer 15 ist ein Gebläse 12 bzw. ein Ventilator angeordnet, dessen Gebläseausgang 16 gegen einen Wärmetauscher 17 in der Zwischenwand 10 gerichtet ist. In einer Bodenfläche 18 der Gasaustauschkammer 15 ist eine Öffnung vorhanden, in der eine Drosselvorrichtung, z.B. eine Drosselklappe 13 angeordnet ist, die um eine Horizontalachse verstellbar ist. Die Gasaustauschkammer 15 weist einen Gaseinlaß 19 auf, der an die Deckfläche der Gasaustauschkammer 15 anschließt und als Drosselvorrichtung eine Drosselklappe 14 enthält. Die Drosselvorrichtung kann unter anderem auch aus zwei gegeneinander verschiebbaren Lochblechen oder aus einer Lamellenblendenvorrichtung bestehen.Above the drying
Das Gebläse 12 ist ein zweiflutiges Umwälzgebläse mit Rückschaufeln, wobei der aus dem Gaseinlaß 19 den Rückschaufeln zugegebene Frischgasstrom in den Trocknungsraum 5 gefördert wird.The
Der Durchlaufkanal 20, der an den Trocknungskanal 2 anschließt, hat einen gleichbleibenden Querschnitt entsprechend dem Kanalauslaßquerschnitt A2 des Trocknungskanals. Die Unterseite der Bodenfläche 18 der Gasaustauschkammer 15 ist zugleich die Deckfläche des Durchlaufkanals. Oberhalb der Deckfläche des Durchlaufkanals, nach der Gasaustauschkammer 15, befindet sich ein Ventilator bzw. ein Sauggebläse 9, dessen Ansaugöffnung in der Deckfläche des Durchlaufkanals liegt. In einem Auslaß 11 des Sauggebläses 9 ist eine Drosselklappe 8 angeordnet.The
Die Kanaldeckfläche 7 besteht beispielsweise aus einem durchgehenden Filter mit konstanter Permeabilität.The
Figur 2 zeigt eine schematische Schnittansicht einer zweiten Ausführungsform der Trocknungsvorrichtung 1 nach der Erfindung, die gegenüber der ersten Ausführungsform auf der Oberseite der Kanaldeckfläche 7 zusätzliche Dosiereinrichtungen 21 für das zuzugebende Gas aufweist. Bei dem Gas handelt es sich im allgemeinen um erwärmte Luft. Der Trocknungskanal 2 ist ähnlich wie der Trocknungskanal der ersten Ausführungsform ausgebildet, mit einer horizontalen Kanalgrund- oder Bodenfläche 31 und einer dazu geneigten Kanaldeckfläche 7. Die Gas- bzw. Luftströmung im Einlaßquerschnitt A₁ des Kanaleinlasses hat eine Eintrittsgeschwindigkeit v₁ von nahezu Null, während die Austrittsgeschwindigkeit v₂ im Auslaßquerschnitt A₂ des Kanalauslasses bis zu 75 m/sec betragen kann. In Figur 2 ist aus Gründen der besseren Übersichtlichkeit das Sauggebläse, das in Figur 1 mit dem Bezugszeichen 9 belegt ist, nicht eingezeichnet, obwohl es, ebenso wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel, vorhanden ist.FIG. 2 shows a schematic sectional view of a second embodiment of the
Die Dosiereinrichtungen 21 bestehen aus Kästen mit zwei gegeneinander verschiebbaren Lochblenden 22, 23, deren Öffnungsquerschnitte einstellbar sind. Diese Lochblenden 22, 23 liegen entweder unmittelbar übereinander oder weisen, wie dargestellt, einen Abstand voneinander auf. Je nach der Einstellung der Öffnungsquerschnitte der Lochblenden 22, 23 (vgl. Fig.en 3A und 3B) ergeben sich unterschiedliche Durchlässigkeiten der einzelnen Kästen der Dosiereinrichtungen 21, so daß abschnittsweise, entsprechend den Längen der Kästen, unterschiedliche Luftmengen die Kanaldeckfläche 7 durchströmen. Somit ist es möglich, die in den Trocknungskanal 2 einströmende Gas- bzw. Luftmenge zusätzlich zu der sich ohne die Dosiereinrichtungen einstellenden unterschiedlichen Gasmengenverteilung über die Länge des Trocknungskanals 2 unterschiedlich zu regeln.The
Oberhalb des Trägermaterialbandes 4 in der Gasaustauschkammer 15 herrscht beispielsweise ein Unterdruck von 3,35 mbar gegenüber dem Atmosphärendruck, während am Gebläseausgang des Gebläses 12 ein Überdruck von 1,4 mbar vorhanden ist. Im Trocknungsraum 5 oberhalb der Dosiereinrichtungen 21 beträgt der Überdruck etwa 1,1 mbar.Above the
Die Bodenfläche 31 der Trocknungsvorrichtung weist mehrere Öffnungen 32 auf, von denen eine der Gasaustauschkammer 15 gegenüberliegt und mit dem gleichen Saugdruck bzw. Unterdruck beaufschlagt ist, wie er in der Gasaustauschkammer herrscht. Dadurch wird sichergestellt, daß das Trägerbandmaterial 4, das durch den Trocknungskanal 2 auf Tragrollen 6 hindurchläuft, von beiden Seiten mit dem gleichen Unterdruck beaufschlagt ist, so daß ein Abheben des Trägermaterialbandes 4 verhindert wird, wie es normalerweise in Richtung Gasaustauschkammer 15 auftritt, wenn nur in dieser Unterdruck herrscht.The
Die übrigen Öffnungen 32, die auch in den Seitenwänden, knapp oberhalb der Bodenfläche angeordnet sein können, ermöglichen ein Absaugen der in unmittelbarer Nähe der Seitenwände befindlichen Gasschichten.The remaining
Wie aus Figur 3 ersichtlich ist, die einen Schnitt entlang der Linie I - I der Trocknungsvorrichtung 1 nach Figur 2 darstellt, ist der Trocknungskanalquerschnitt rechteckförmig, wobei sich die Kanalhöhe in Richtung auf den Kanalauslaßquerschnitt A₂ linear verringert. Die Kanaldeckfläche 7 und die Dosiereinrichtungen 21 sind beispielsweise in den Seitenwänden 29, 30 des Trocknungskanals 2 eingelassen. In der Bodenfläche 31 ist eine der Öffnungen 32 zu erkennen.As can be seen from Figure 3, which represents a section along the line I - I of the
In den Figuren 4A und B ist perspektivisch je ein Trocknungskanal 2 dargestellt, der eine in Längsrichtung sich vom Kanaleinlaß zum Kanalauslaß verjüngende trompetenförmige Geometrie besitzt. Ein derartiger Trocknungskanal kann in den Ausführungsbeispielen nach den Figuren 1 bis 3, 9 und 10 anstelle der dort gezeigten Trocknungskanäle verwendet werden. Durch die sich verjüngende trompetenförmige Geometrie der Trocknungskanäle ist sichergestellt, daß es zu einer Beschleunigung des Luft- bzw. Gasstromes in Strömungsrichtung kommt. Der Trocknungskanal nach Fig. 4A hat eine gekrümmte Deckfläche und gekrümmte Seitenwände, während der Trocknungskanal nach Fig. 4B rechteckförmigen Querschnitt, d.h. senkrecht zur Bodenfläche ausgerichtete Seitenwände, jedoch eine gekrümmte Deckfläche besitzt.FIGS. 4A and B each show a perspective view of a drying
Die Beschleunigung der Strömung im Trocknungskanal kann durch zwei verschiedene Betriebsweisen oder auch durch eine Kombination dieser beiden Betriebsweisen erreicht werden. Bei der ersten Betriebsweise erfolgt die Durchströmung des Trocknungskanals 2 mit einem konstanten Luftvolumenstrom, der in allen Querschnitten des Trocknungskanals vorliegt, wobei die Querschnitte des Trocknungskanals in Bandlaufrichtung von dem Eintrittsquerschnitt A₁ auf den Auslaßquerschnitt A₂ ständig kleiner werden. Die längenabhängige Verminderung des Kanalquerschnitts ist so ausgeführt, daß in die Strömung eingebrachte Störungen ausgedämpft und die Strömung dadurch laminar wird. Dies geschieht in der Weise, daß z.B. über das Sauggebläse 9 bzw. den Ventilator bei geschlossenen Drosselvorrichtungen 13 und 14 der ersten Ausführungsform nach Figur 1 der zur Trocknung benötigte Gas- bzw. Luftvolumenstrom mit der Eintrittsgeschwindigkeit v₁ über den Kanaleinlaß 27 mit dem Einlaßquerschnitt A1 angesaugt und über die in Bandlaufrichtung geneigte Kanaldeckfläche 7 auf die Austrittsgeschwindigkeit v₂ am Kanalauslaß 28 mit dem Auslaßquerschnitt A₂ beschleunigt wird. Die Einstellung des ausreichenden Luftvolumenstroms erfolgt hierbei durch Drehzahlregelung des Sauggebläses 9 bzw. des Ventilators und bei drehzahlunabhängiger Betriebsweise durch Verstellen der Drosselklappe 8 im Auslaß 11 des Sauggebläses 9.The acceleration of the flow in the drying channel can be achieved by two different modes of operation or by a combination of these two modes of operation. In the first mode of operation, the flow through the drying
Bei der zweiten Betriebsweise geschieht die Zugabe des zum Trocknen notwendigen Gas- bzw. Luftvolumenstroms über geeignete Dosiereinrichtungen, die in der oder über der Kanaldeckfläche angebracht sind. Der Gas- bzw. Luftvolumenstrom im Trocknungskanal wird dabei in Bandlaufrichtung ständig erhöht oder so eingestellt, daß Störungen ausgedämpft werden und der Gas- bzw. Luftstrom in eine Laminarströmung übergeht. Hierzu wird bei den Ausführungsformen der Erfindung, wie sie in den Figuren 1 bis 5B dargestellt sind, wobei die Ausführungsformen nach den Figuren 5A und 5B noch näher beschrieben werden, der zur Trocknung benötigte Gas- bzw. Luftvolumenstrom in den Trocknungsraum 5 über das Gebläse 12 bzw. den Umwälzventilator mit Rückschaufeln bei geöffneten Drosselklappen 13 und 14 gefördert. Vom Trocknungsraum 5 strömt die Luft- bzw. Gasmenge über die Dosiereinrichtungen und die Kanaldeckfläche 7 in den Trocknungskanal 2 und wird in diesem auf die Austrittsgeschwindigkeit v₂ im Auslaßquerschnitt A₂ beschleunigt. Das Gebläse 9 bzw. der Ventilator ist hierbei so eingestellt, daß nur das über die Rückschaufeln des Gebläses 12 bzw. des Umwälzventilators zugegebene Gas aus dem Trocknungsraum 5 abgesaugt wird und die Restgasmenge ständig im Kreislauf gefördert wird. Dadurch wird erreicht, daß im Einlaßquerschnitt A₁ nahezu keine Strömung bzw. nur eine sehr geringe Strömung auftritt.In the second mode of operation, the gas or air volume flow required for drying is added via suitable metering devices which are attached in or above the duct cover surface. The gas or air volume flow in the drying channel is continuously increased in the belt running direction or adjusted so that disturbances are damped out and the gas or air flow changes into a laminar flow. For this purpose, in the embodiments of the invention as shown in FIGS. 1 to 5B, the embodiments according to FIGS. 5A and 5B being described in more detail, the gas or air volume flow required for drying into the drying
Bei den Ausführungsformen der Erfindung, wie sie in den Figuren 9 bis 12B dargestellt sind, wobei die Ausführungsformen nach den Figuren 12A und 12B noch näher beschrieben werden, wird der zur Trocknung benötigte Gas-bzw. Luftvolumenstrom über die Dosiereinrichtungen und die Kanaldeckfläche 7 und/oder den Kanalauslaß 28 in den Trocknungskanal 2 gefördert und in diesem auf die Austrittsgeschwindigkeit im Kanaleinlaßquerschnitt beschleunigt.In the embodiments of the invention, as shown in FIGS. 9 to 12B, the embodiments according to FIGS. 12A and 12B being described in more detail, the gas or. Air volume flow via the metering devices and the
Dadurch wird erreicht, daß im Kanaleinlaßquerschnitt die maximale Geschwindigkeit über die Länge des Trocknungskanals auftritt.This ensures that the maximum speed occurs over the length of the drying channel in the channel inlet cross section.
In der ersten Betriebsweise der Ausführungsformen nach den Fig. 1 bis 5B wird für einen optimalen Betrieb der Einlaßquerschnitt A₁ so groß ausgelegt, bzw. die Anfangsgeschwindigkeit v₁ so klein gehalten, daß auf dem zu trocknenden Flüssigkeitsfilm keinerlei Anfangsstöreffekte in Form von Melierungen oder großflächigen Verblasungen auftreten.In the first mode of operation of the embodiments according to FIGS. 1 to 5B, the
Im einfachsten Betriebsfall wird das beschichtete Trägermaterialband 4 in unmittelbarer Nähe der horizontalen Kanalgrundfläche 3 geführt und die Strömungsbeschleunigung durch die in Strömungsrichtung geradlinig geneigte Kanaldeckfläche 7 herbeigeführt. Die Form des Kanalquerschnitts ist rechteckförmig, und die Kanalhöhe verkleinert sich linear von der Kanaleinlaßhöhe h1 auf die Kanalauslaßhöhe h2. Der gleiche Effekt wird beispielsweise mit den in den Figuren 4A und B gezeigten trompetenförmigen Geometrien des Trocknungskanals 2 erzielt. Daneben sind noch andere Kanalgeometrien möglich, solange diese eine in Strömungsrichtung erforderliche Beschleunigung herbeiführen.In the simplest case of operation, the coated
In der ersten Betriebsweise nach den Ausführungsformen der Fig. 9 bis 12B wird das beschichtete Trägermaterialband 4 in unmittelbarer Nähe der vertikalen Kanalgrundfläche 3 geführt und die Strömungsbeschleunigung durch die in Strömungsrichtung zur Kanalgrundfläche konvergierende Kanaldeckfläche 7 herbeigeführt. Die Form des Kanalquerschnitts ist rechteckförmig, und die Kanalbreite verkleinert sich linear von der Kanalauslaßbreite b2 auf die Kanaleinlaßbreite b1. Der gleiche Effekt wird beispielsweise mit den in den Figuren 4A und B gezeigten trompetenförmigen Geometrien des Trocknungskanals 2 erzielt. Daneben sind noch andere Kanalgeometrien möglich, solange diese eine in Strömungsrichtung erforderliche Beschleunigung herbeiführen.In the first mode of operation according to the embodiments of FIGS. 9 to 12B, the coated
Bei der zweiten Betriebsweise ergeben sich insbesondere gute Trocknungsergebnisse, wenn bei rechteckförmigem Kanalquerschnitt die horizontal bzw. vertikal verlaufende Kanaldeckfläche 7 als durchgehendes, gasdurchlässiges Filter ausgelegt wird. Bei konstantem Kanalquerschnitt über die Länge des Trocknungskanals, d.h. mit anderen Worten, bei horizontal bzw. vertikal und parallel zur Kanalgrundfläche verlaufender Kanaldeckfläche stellt sich bei konstanter Filterpermeabilität längs des Trocknungskanals aufgrund des ansteigenden Gasmengenstroms von sich aus die gewünschte Beschleunigung der Strömung ein, die zusätzlich noch durch die sich ändernde Durchlässigkeit des durchgehenden Filters gesteuert werden kann. Die Kanaldeckfläche 7 muß nicht aus einem durchgehenden Filter bestehen, sondern kann vielmehr auch aus aneinandergereihten, gleichdicken Filtermatten 26 (vgl. Fig. 5A und 12A) mit unterschiedlicher Durchlässigkeit bestehen. Diese kann auch dadurch erreicht werden, daß die Filtermatten gleiche Konsistenz bzw. gleichen Aufbau besitzen, jedoch unterschiedliche Dicken aufweisen. Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Filtermatten mit gleicher Dicke, jedoch mit unterschiedlichem Aufbau bzw. unterschiedlicher Konsistenz auszugestalten.In the second mode of operation, good drying results are obtained in particular if the horizontal or vertical
Bei geneigter Kanaldeckfläche 7 wird der Gasmengenstrom und damit die Strömungsbeschleunigung durch die Neigung der Kanaldeckfläche bestimmt. Falls die geneigte Kanaldeckfläche 7 aus einem durchgehenden Filter oder aus Filtermatten besteht, besitzen diese zweckmäßigerweise gleichmäßigen Aufbau bzw. gleichmäßige Konsistenz und damit gleichbleibende Durchlässigkeit über die Länge des Trocknungskanals 2.If the
Die kombinierte Anwendung der ersten und zweiten Betriebsweise hat vor allem dann Vorteile, wenn bereits bei der Beschichtung, die in der Regel unmittelbar vor der Trocknungsvorrichtung 1 durch die Breitschlitzdüse 34 durchgeführt wird, freiwerdende Lösungsmitteldämpfe abgesaugt werden müssen.The combined use of the first and second modes of operation has advantages particularly when solvent vapors which have already been released have to be suctioned off during the coating, which is generally carried out immediately before the
Die beschleunigte Strömung sowohl bei der ersten als auch bei der zweiten Betriebsweise trägt offenbar in mehrfacher Weise zum schnellen Trocknen der Flüssigkeitsschicht und zur strukturfreien Oberflächenausgestaltung der beschichteten Trägermaterialbänder bei. Durchgeführte Untersuchungen zeigen, daß makroskopische Strömungsturbulenzen, die beispielsweise durch die Zugabestellen des Gas- bzw. Luftstromes erzeugt werden, im Trocknungskanal 2 bei richtiger Einstellung der ersten oder zweiten Betriebsweise so gedämpft werden, daß keine Störungen des Trocknungsvorganges unmittelbar nach den Zugabestellen mehr auftreten, d.h. die Strömung wird bereits in unmittelbarer Nähe des Entstehungsortes der Turbulenzen laminar. Beobachtungen zeigen, daß dies durch die herbeigeführte Beschleunigung der turbulenten Teilbereiche der Gas- bzw. Luftströmung bei gleichzeitiger Längsausrichtung bzw. Längsdeformation dieser turbulenten Bereiche erzwungen wird.The accelerated flow in both the first and the second mode of operation apparently contributes in several ways to the rapid drying of the liquid layer and to the structure-free surface design of the coated carrier material strips. Investigations carried out show that macroscopic flow turbulences, which are generated, for example, by the addition points of the gas or air flow, are damped in drying
Die beschleunigte Gas- bzw. Luftströmung verläuft in Bandnähe parallel zum Trägermaterialband und ist gleich- oder gegensinnig zu dessen Laufrichtung gerichtet, so daß durch die relativ zum Flüssigkeitsfilm immmer schneller werdende Gas-/Luftströmung und deren Grenzschichtströmung in der Nähe des Flüssigkeitsfilms die Diffusionswege des verdampfenden Lösungsmittels klein gehalten werden und somit bei hoher Endgeschwindigkeit der Gas-/Luftströmung, jedoch kleiner Trocknungskanallänge, ein großer Wärme- und Stoffübergang von der Flüssigkeitsschicht zu dem Trocknungsmedium ermöglicht wird.The accelerated gas or air flow runs near the belt parallel to the carrier material belt and is directed in the same direction or in the opposite direction to its direction of travel, so that the gas / air flow, which is getting faster and faster relative to the liquid film and its boundary layer flow in the vicinity of the liquid film, the diffusion paths of the evaporating Solvent are kept small and thus a large heat and mass transfer from the liquid layer to the drying medium is made possible at a high final velocity of the gas / air flow, but with a small drying channel length.
In einem konvergenten Trocknungskanal, bei Luftströmung von oben nach unten und gegensinnig zur Bandlaufrichtung, werden Schichten ohne Verblasungen erzeugt, wobei die Luftströmung und die Lösemitteldämpfe der Schwerkraft folgen.In a convergent drying channel, with air flow from top to bottom and in the opposite direction to the belt running direction, layers without blowing are created, whereby the air flow and the solvent vapors follow the force of gravity.
Die über die Breite des zu trocknenden, flüssigkeitsbeschichteten Trägermaterialbandes 4 vorliegende konstante Geschwindigkeit der Strömung ergibt eine sehr gleichmäßige Trocknung des Flüssigkeitsfilms quer zur Bahnlaufrichtung. Dies bedeutet, daß die Geschwindigkeitsverteilung der Gas-/Luftströmung in den einzelnen Querschnitten der Trocknungszone bzw. des Trocknungskanals quer zur Laufrichtung des Trägermaterialbandes konstant gehalten werden muß.The constant velocity of the flow across the width of the liquid-coated
Figur 5A zeigt eine schematische Schnittansicht einer dritten Ausführungsform der Trocknungsvorrichtung 1, bei der der Trocknungskanal 2 eine horizontal verlaufende Kanaldeckfläche 7 besitzt, die parallel zu der Kanalgrundfläche 3 verläuft. Die horizontale Kanaldeckfläche 7 besteht aus aneinandergereihten, gleichdicken Filtermatten 26, die unterschiedliche Durchlässigkeit für ein Gas bzw. Luft aufweisen. In Figur 5A ist die unterschiedliche Durchlässigkeit durch unterschiedlich starke Schraffuren der einzelnen Filtermatten 26 angedeutet, in der Weise, daß die Filtermatte nahe dem Kanaleinlaß stärker schraffiert ist, entsprechend ihrer geringeren Durchlässigkeit, und die Schraffuren der Filtermatten 26 in Richtung des Kanalauslasses abnehmen, um anzuzeigen, daß die Durchlässigkeit der Filtermatten in Laufrichtung des Trägermaterialbandes 33 zunimmt. Die übrigen Bauteile der Trocknungsvorrichtung, die mit den Bauteilen der ersten und zweiten Ausführungsform der Trocknungsvorrichtung übereinstimmen, sind mit den gleichen Bezugszahlen wie in den Figuren 1 bis 3 belegt. Vor dem Kanaleinlaß 27 des Trocknungskanals 2 befindet sich eine Abdichtmatte 36. Die Kanalquerschnitte sind über die Länge des Trocknungskanals 2 gleichbleibend. Wegen der unterschiedlichen Durchlässigkeiten der Filtermatten 26 strömt jeweils eine unterschiedliche Gas-/Luftmenge durch die einzelne Filtermatte 26, was durch die Größe der gebogenen Pfeile P₁ bis P₅, die den einzelnen Filtermatten 26 zugeordnet sind, angedeutet wird. Durch die in Richtung des Kanalaustritts erfolgte Zunahme der zugeführten Gas-/Luftmenge ergibt sich eine Beschleunigung der Strömung in Laufrichtung des Trägermaterialbandes 33. Diese Beschleunigung bzw. dieser Geschwindigkeitszuwachs der Strömung auf den Kanalauslaß hin ist durch die größer werdenden Geschwindigkeitspfeile vi, die parallel zu dem Trägermaterialband 33 eingezeichnet sind, angedeutet.FIG. 5A shows a schematic sectional view of a third embodiment of the
Die in Fig. 5B gezeigte vierte Ausführungsform stimmt, mit Ausnahme der Deckfläche, mit der dritten Ausführungsform überein. Die Deckfläche 7 der vierten Ausführungsform besitzt gleichbleibende Permeabilität über die Kanallänge. Da der über die Deckfläche zugeführte Gasmengenstrom in Richtung Auslaßquerschnitt auch bei konstanter Permeabilität der Deckfläche zunimmt, erfolgt eine Beschleunigung der Strömung in Laufrichtung des Trägermaterialbandes 33.The fourth embodiment shown in FIG. 5B is the same as the third embodiment except for the top surface. The
Selbstverständlich ist es auch möglich, daß die aus Filtermatten 26 aufgebaute gas-/luftdurchlässige Kanaldeckfläche 7 nicht horizontal, d.h. parallel zu der Kanalgrundfläche 3, verläuft, sondern, ebenso wie bei der ersten und zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Trocknungsvorrichtung, zu der Kanalgrundfläche 3 geneigt ist. Die Kanaldeckfläche 7 kann ferner aus aneinandergereihten Filtermatten gleicher Struktur und gleicher Konsistenz, jedoch unterschiedlicher Dicken, bestehen, wobei die Dicke der Filtermatten in Laufrichtung des Trägermaterialbandes 33 abnimmt, d.h. mit anderen Worten, die Durchlässigkeit der Filtermatten in Richtung des Kanalauslasses zunimmt.Of course, it is also possible that the gas / air-permeable
Bei dem Filter bzw. den Filtermatten handelt es sich um handelsübliche sogenannte Laminardurchflußfilter, wie sie beispielsweise in Zuluftfilteranlagen von Rein-Räumen eingesetzt werden. Derartige Filterelemente filtern einerseits Schmutzpartikel aus dem Gas-/Luftstrom heraus und sorgen andererseits für eine sehr gleichmäßige laminare Strömung durch die einzelnen Filterelemente hindurch in den Trocknungskanal hinein.The filter or filter mats are commercially available so-called laminar flow filters, such as those used in supply air filter systems in clean rooms. Such filter elements on the one hand filter dirt particles out of the gas / air flow and on the other hand ensure a very uniform laminar flow through the individual filter elements into the drying channel.
Figur 6 zeigt eine fünfte Ausführungsform der Trocknungsvorrichtung nach der Erfindung im Schnitt, bei der die Kanaldeckfläche 7 gegenüber der horizontalen Kanalgrundfläche 3 geneigt ist. Die Kanaldeckfläche 7 ist gas-/luftdurchlässig und besteht aus einem durchgehenden Filter kann aber auch aus aneinandergereihten Filtermatten gefertigt sein, wie sie in Figur 5A dargestellt sind. Oberhalb der Kanaldeckfläche 7 befinden sich Dosiereinrichtungen 24, die Lamellen 25 enthalten, welche zueinander verstellbar sind. Die einzelne Lamelle liegt parallel zu der Kanaldeckfläche 7 und ist entlang ihrer Längsachse verstellbar. Die Anordnung der Lamellen 25 und ihre Verstellbarkeit ist in etwa vergleichbar mit Sonnenblenden, die aus Lamellen aufgebaut sind und ist in Fig. 6 angedeutet, in der die Lamellen 25 nahe dem Einlaßquerschnitt A₁ parallel und nahe dem Auslaßquerschnitt A₂ senkrecht zur Deckfläche 7 dargestellt sind.FIG. 6 shows a fifth embodiment of the drying device according to the invention in section, in which the
Die übrigen Bauteile der fünften Ausführungsform stimmen mit den entsprechenden Bauteilen der ersten bis dritten Ausführungsform der Trocknungsvorrichtung überein, und ihre Beschreibung wird daher nicht wiederholt.The remaining components of the fifth embodiment are the same as the corresponding components of the first to third embodiments of the drying device, and their description will therefore not be repeated.
Die Figuren 7 und 8 zeigen ein Geschwindigkeitsprofil der Gas-/Luftströmung bzw. ein Druckprofil, nämlich den statischen Unterdruck der Strömung gegenüber dem Atmosphärendruck, jeweils in Abhängigkeit von der Kanallänge des Trocknungskanals. Der Verlauf des Geschwindigkeitsprofils ähnelt sehr stark dem Verlauf des Druckprofils über der Kanallänge. Bis zur Mitte der Kanallänge, die im vorliegenden Fall etwa 5,4 m beträgt, steigt die Geschwindigkeit der Strömung bzw. der Unterdruck in etwa linear mit der Kanallänge an, während in der zweiten Hälfte des Trocknungskanals ein starker exponentieller Anstieg dieser Größen auftritt.FIGS. 7 and 8 show a velocity profile of the gas / air flow or a pressure profile, namely the static negative pressure of the flow relative to the atmospheric pressure, in each case as a function of the channel length of the drying channel. The course of the speed profile is very similar to the course of the pressure profile over the channel length. Up to the middle of the channel length, which in the present case is approximately 5.4 m, the speed of the flow or the vacuum increases approximately linearly with the channel length, while in the second half of the drying channel a strong exponential increase of these variables occurs.
In Figur 9 ist in schematischer Schnittansicht eine sechste Ausführungsform der Trocknungsvorrichtung 1 nach der Erfindung dargestellt. Das Trägermaterialband 4, beispielsweise ein Metallband aus Aluminium oder ein Folienband, läuft an der Breitschlitzdüse 34 vorbei, von der eine Flüssigkeitsschicht auf das Trägermaterialband 4 aufgetragen wird, die verdampfbare Lösungsmittelkomponenten und nichtverdampfbare Komponenten enthält. Das Trägermaterialband 4 wird um die Umlenkrolle 35 herumgeführt und läuft senkrecht nach oben durch einen Kanaleinlaß 27, der eine Kanaleinlaßbreite b1 aufweist, in den Trocknungskanal 2 ein. Dabei läuft das Trägermaterialband 4 im Trocknungskanal 2 auf Tragrollen 6, die versenkt in der vertikalen Kanalgrundfläche 3 bzw. im Kanalboden eingelassen sind. Die Trocknungsvorrichtung 1 kann auch als Trockner ausgebildet sein, in welchem das Trägermaterialband 4 über Lufttragedüsen freischwebend geführt ist. Das Trägermaterialband kann im Kanaleinlaßbereich auch durch Unterdruck an dem Kanalboden anliegend und anschließend über Stützwalzen durch den Trocknungskanal 2 geführt werden.FIG. 9 shows a sixth embodiment of the
Die Kanaldeckfläche 7 ist als gasdurchlässige Fläche ausgebildet, die gegenüber der vertikal verlaufenden Kanalgrundfläche 3 geneigt ist, wobei die Kanaleinlaßbreite b1 des Kanaleinlasses 27 des Trocknungskanals 2 kleiner als die Kanalauslaßbreite b2 des Kanalauslasses 28 ist. Die Kanaldeckfläche 7 erstreckt sich beispielsweise, beginnend an dem Kanaleinlaß 27, über die Gesamtlänge des Trocknungskanals 2.The
Die Kanaldeckfläche 7 besteht aus einem durchgehenden Filter mit konstanter Permeabilität. Die Querschnitte des Trocknungskanals 2 sind rechteckförmig, wobei sich die Kanalbreite von dem Kanaleinlaß 27 nach oben hin linear auf die Kanalauslaßbreite b2 vergrößert. Seitlich von dem Trocknungskanal 2 befindet sich ein Luftraum 67 der Trocknungsvorrichtung 1. In der senkrechten Seitenwand des Luftraumes 67 sind Einströmkanäle 44, 45, 46 angeordnet, durch die Trocknungsgas, insbesondere erwärmte Luft, einströmt und durch die Kanaldeckfläche 7 in Richtung der Pfeile P in den Trocknungskanal 2 eintritt. Nach oben hin ist der Kanalauslaß 28 des Trocknungskanals 2 durch einen Einströmkasten 39 mit einer Filtermatte 48 abgeschlossen, durch den Trocknungsgas in Strömungsrichtung B nach unten, gegensinnig zur Laufrichtung A des Trägermaterialbandes 4, durch den Kanaleinlaß 27 in einen Absaugkasten 37 strömt, der den Kanaleinlaß nach unten hin abschließt. Der Absaugkasten 37 ist mit einer Filtermatte 47 und einem diagonal angeordneten gelochten Prallblech 49 ausgestattet, das eine Wirbelbildung in der Gasströmung verhindert. Ebenfalls kann der Einströmkasten 39 mit einem gelochten Prallblech 73 ausgestattet sein. Das Prallblech 49 kann auch weggelassen werden, falls die Filtermatte 47 allein dazu ausreicht, eine Wirbelbildung zu unterdrücken. Für den Fall, daß die über den Kanalauslaß eintretende Gasströmung im konvergenten Trocknungskanal 2 allein zum Trocknen ausreicht, kann die Kanaldeckfläche 7 aus undurchlässigem Material gefertigt werden, und das Einblasen eines Trocknungsgases durch die Seitenwand entfällt, so daß die Einströmkanäle in der senkrechten Seitenwand der Trocknungsvorrichtung 1 wegfallen können.The
Der Trocknungskanal 2 ist am Kanaleinlaß 27 und am Kanalauslaß 28 durch Lamellendichtungen 38 bzw. 40 oder Labyrinthdichtungen möglichst dicht gegen das bewegte Trägermaterialband 4 abgeschlossen. Die Lamellendichtungen 38 und 40 sind an den vertikalen Außenwänden des Absaugkastens 37 bzw. des Einströmkastens 39 angebracht, die dem Trägermaterialband 4 zugewandt sind. Am Kanaleinlaß 27 für das Trägermaterialband 4 wird das Trocknungsgas durch den Absaugkasten 37 hindurch abgezogen, wobei je nach Verengung des Kanalquerschnittes und der Menge des eingespeisten bzw. abgesaugten Trocknungsgases eine Geschwindigkeitssteigerung der Gasströmung von oben nach unten im Trocknungskanal 2 entsteht, die Turbulenzen unterdrückt. Das aus dem Kanalauslaß 28 austretende Trägermaterialband 4 wird durch eine Umlenkrolle 36 aus der Vertikalrichtung in eine bestimmte Richtung zur weiteren Verarbeitung geführt.The drying
Bei der zur Laufrichtung A des Trägermaterialbandes 4 gegensinnigen Strömung des Trocknungsgases zeigt sich, daß in dem nach unten konvergenten Trocknungskanal 2 die Flüssigkeitsschicht auf dem Trägermaterialband 4 ohne Verblasungen strukturfrei trocknet. Bei dieser Art von Trocknung folgen die Gasströmung und die von der Flüssigkeitsschicht herrührenden Lösungsmitteldämpfe der Schwerkraft. Die im Gegenlauf zum laminaren, nach unten beschleunigten Gasstrom getrocknete Schicht auf dem Trägermaterialband 4 zeigt keine Verblasungen, die unter Umständen durch infolge der Schwerkraft abgelöste und herabfallende Lösungsmitteldämpfe verursacht werden. Dies kann durch Stillstands-Versuche gezeigt werden, bei denen das mit der Flüssigkeitsschicht versehene Trägermaterialband 4 im Trocknungskanal 2 angehalten, und mit Hilfe von Strömungsprüfröhrchen gezeigt wird, daß Wirbel von Lösungsmitteldämpfen nicht auftreten.With the flow of the drying gas in the direction opposite to the running direction A of the
Fig. 10 zeigt eine schematische Schnittansicht einer siebenten Ausführungsform der Trocknungsvorrichtung für die beidseitige Trocknung des Trägermaterialbandes 4, das beispielsweise auf beiden Seiten eine Flüssigkeitsschicht trägt und senkrecht von unten nach oben durch die Trocknungsvorrichtung hindurchläuft. Die beiden Trocknungskanäle 2 und 2′ sind symmetrisch zur Senkrechten ausgebildet. In Figur 10 sind die außerhalb des Trocknungskanals 2 befindlichen Bauteile, die an den Einströmkasten 39 und den Absaugkasten 37 anschließen, dargestellt, während die gleichen, am rechten Trocknungskanal 2′ angeschlossenen Bauteile zur Vereinfachung der Zeichnung weggelassen wurden.10 shows a schematic sectional view of a seventh embodiment of the drying device for drying the
Das Trägermaterialband 4 läuft schräg von oben nach unten in einen Behälter 50 mit der aufzubringenden Flüssigkeit aus verdampfbaren Lösungsmittelkomponenten und nicht-verdampfbaren Komponenten ein und wird um eine Umlenkrolle 51 senkrecht nach oben durch den Spalt von Abquetschwalzen 52, 53 und zwischen den Absaugkästen 37, 37′ hindurch in die Trocknungsvorrichtung geführt.The
In dem Behälter 50 wird das Trägermaterialband 4 beidseitig mit Flüssigkeit beschichtet, deren Überschuß im Spalt zwischen den Abquetschwalzen 52, 53 abgequetscht wird. Selbstverständlich können auch andere bekannte Antragsverfahren zum beidseitigen Beschichten des Trägermaterialbandes 4 angewandt werden. Innerhalb der Trocknungsvorrichtung trennt das Trägermaterialband 4 die beiden Trocknungskanäle 2, 2′ voneinander und tritt zwischen den beiden Einströmkästen 39, 39′ aus der Trocknungsvorrichtung aus. Das Trocknungsgas wird über die Filtermatten bzw. Metallgewebe oder dergleichen der Einströmkästen 39, 39′ in die Trocknungskanäle 2, 2′ in die Strömungsrichtungen B, B′ vertikal nach unten, gegensinnig zur Laufrichtung A des Trägermaterialbandes 4, eingeblasen. Die Trocknungskanalquerschnitte verengen sich nach unten, wodurch es zu einer Beschleunigung der Trocknungsgasströme in Richtung der Kanaleinlässe kommt. Das Trocknungsgas wird durch die Filtermatten bzw. Metallgewebe der Absaugkästen 37, 37′, welche die Kanaleinlässe nach unten hin abschließen, abgesaugt. Das durch den linken Absaugkasten 37 abgesaugte Trocknungsgas strömt durch eine Umluftleitung 54, in der eine Drosselklappe 55 angeordnet ist, in einen Lüftungskasten 56. Der Lüftungskasten 56 besitzt eine Frischluftzuleitung, in der eine Drosselklappe 58 zum Regeln der zugeführten Frischluftmenge montiert ist. Die Frischluft strömt in Strömungsrichtung C in den Lüftungskasten 56. Desweiteren ist an dem Lüftungskasten 56 eine Abluftleitung angebracht, in der in Strömungsrichtung D verbrauchte Luft abgeführt wird. In dieser Abluftleitung befindet sich eine Drosselklappe 59 zum Regeln der abgeführten Luftmenge.In the
Von dem Lüftungskasten 56 führt die Umluftleitung durch einen Wärmetauscher 57 hindurch, in welchem die in der Umluftleitung strömende Luft erwärmt wird, bevor sie über eine Drosselklappe 60 in den Einströmkasten 39 eintritt.From the
Die aus dem Trocknungskanal 2′ über den Absaugkasten 37′ abströmende Luftmenge zirkuliert in der gleichen Weise, wie voranstehend beschrieben ist, durch die nicht gezeigten Bauteile für die Aufbereitung der Umluft und wird über den Einströmkasten 39′ in den Trocknungskanal 2′ zurückgeführt.The amount of air flowing out of the drying duct 2 'via the suction box 37' circulates in the same manner as described above, through the components for the treatment of the circulating air, not shown, and is returned via the inflow box 39 'into the drying duct 2'.
In Fig. 11A ist der Bereich des Kanaleinlasses 27 einer weiteren Ausführungsform der Erfindung im einzelnen dargestellt. Diese Ausführungsform entspricht im wesentlichen der Ausführungsform nach Fig. 9, mit dem Unterschied, daß das Trägermaterialband 4 nicht über Rollen läuft, die in der Kanalgrundfläche eingelassen sind, sondern die Rückseite des Trägermaterialbandes 4 im Absaugbereich des Kanaleinlasses mit Unterdruck beaufschlagt wird, wodurch sichergestellt wird, daß das Trägermaterialband nicht durch die an der Oberseite entstehende Gasströmung abgelenkt wird. Es liegt eine gegensinnige Trocknungsgasströmung zu der senkrecht nach oben gerichteten Laufrichtung des Trägermaterialbandes 4 vor. Im Absaugbereich befindet sich eine Unterdruckkammer 41, die beispielsweise durch eine poröse Platte 42 gegen die Rückseite des Trägermaterialbandes 4 hin geöffnet ist. Im Inneren der Unterdruckkammer ist ein Lochblech 68 angeordnet, das für ein gleichmäßiges Abströmen des abgesaugten Gases bzw. der abgesaugten Luft sorgt. Der Kanaleinlaß 27 ist, ebenso wie im Falle der Ausführungsform nach Fig. 9, durch einen Absaugkasten 37 nach unten hin abgeschlossen. Die in Strömungsrichtung B beschleunigte Gasströmung tritt durch eine Filtermatte 47, ein Metallgewebe oder dergleichen in das Innere des Absaugkastens 37 ein, in dem noch ein diagonal angeordnetes, gelochtes Prallblech 49 vorhanden sein kann. Dieses Prallblech ist nicht unbedingt erforderlich und kann auch weggelassen werden, falls es nicht zu Wirbelbildungen innerhalb des Absaugkastens 37 kommt. Zweck des Prallbleches 49 ist es nämlich, eine Wirbelbildung innerhalb des Absaugkastens 37 zu verhindern, damit eine über die gesamte Trocknerbreite gleichmäßige Absaugung gewährleistet ist. An der senkrechten Außenseite des Absaugkastens 37, zugewandt der Vorderseite des Trägermaterialbandes 4, ist eine Lamellendichtung 38 oder eine Labyrinthdichtung angeordnet, die den Kanaleinlaß möglichst dicht, jedoch berührungsfrei, gegen das bewegte Trägermaterialband 4 abschließt. In das Innere des Trocknungskanals wird, ebenso wie im Falle der Ausführungsform nach Fig. 9, durch die geneigte Kanaldeckfläche 7 Trocknungsgas bzw. Trocknungsluft eingespeist.11A shows the area of the
In Figur 11B ist der Absaugbereich einer Ausführungsform dargestellt, die weitgehend der Ausführungsform nach Fig. 11A entspricht, mit dem einzigen Unterschied, daß anstelle der Lamellendichtung eine Rakeldichtung 43 an der senkrechten Außenseite des Absaugkastens 37 angebracht ist und den Kanaleinlaß möglichst dicht gegen das Trägermaterialband 4 abschließt. An der Rückseite des Trägermaterialbandes 4 befindet sich wieder eine Unterdruckkammer 41, die eine Ablenkung des Trägermaterialbandes 4 durch die an der Oberseite entstehende Gasströmung verhindert.FIG. 11B shows the suction area of an embodiment which largely corresponds to the embodiment according to FIG. 11A, with the only difference that instead of the lamella seal, a
Figur 12A zeigt eine schematische Schnittansicht einer achten Ausführungsform der Trocknungsvorrichtung 1, bei der der Trocknungskanal 2 eine senkrecht verlaufende Kanaldeckfläche 7 besitzt, die parallel zu der senkrechten Kanalgrundfläche 3 verläuft. Die Kanaldeckfläche 7 besteht aus aneinandergereihten, gleichdicken Filtermatten 26, die unterschiedliche Durchlässigkeit für ein Gas bzw. Luft aufweisen. In Figur 12A ist die unterschiedliche Durchlässigkeit durch unterschiedlich starke Schraffuren der einzelnen Filtermatten 26 angedeutet, in der Weise, daß die Filtermatte nahe dem Kanalauslaß stärker schraffiert ist, entsprechend ihrer geringeren Durchlässigkeit, und die Schraffuren der Filtermatten 26 in Richtung des Kanaleinlasses abnehmen, um anzuzeigen, daß die Durchlässigkeit der Filtermatten entgegen der Laufrichtung A des Trägermaterialbandes 33 zunimmt. Die übrigen Bauteile der Trocknungsvorrichtung, die mit den Bauteilen der Ausführungsformen der Trocknungsvorrichtung nach den Fig. 9 und 11A übereinstimmen, sind mit den gleichen Bezugszahlen wie in den Figuren 9 und 11A belegt. Vor dem Kanaleinlaß 27 des Trocknungskanals 2 befindet sich ein Absaugkasten 37 mit einer Filtermatte 47. Die Kanalquerschnitte sind über die Länge des Trocknungskanals 2 gleichbleibend. Wegen der unterschiedlichen Durchlässigkeiten der Filtermatten 26 strömt jeweils eine unterschiedliche Gas-/Luftmenge durch die einzelne Filtermatte 26, was durch die Größe der gebogenen Pfeile P₁ bis P₄, die den einzelnen Filtermatten 26 zugeordnet sind, angedeutet wird. Über den Einströmkasten 39 mit der Filtermatte 48 strömt von oben Luft bzw. Gas in den Trocknungskanal 2. Durch die in Richtung des Kanaleinlasses erfolgte Zunahme der zugeführten Gas-/Luftmenge ergibt sich eine Beschleunigung der Strömung entgegen der Laufrichtung des Trägermaterialbandes 33. Diese Beschleunigung bzw. dieser Geschwindigkeitszuwachs der Strömung auf den Kanaleinlaß hin ist durch die größer werdenden Geschwindigkeitspfeile vi, die parallel zu dem Trägermaterialband 33 eingezeichnet sind, angedeutet. Die seitliche Zufuhr von Trocknungsgas bzw. Luft durch die Kanaldeckfläche 7 erfolgt über Einströmkanäle 61 der Trocknungsvorrichtung 1.FIG. 12A shows a schematic sectional view of an eighth embodiment of the
Die in Fig. 12B gezeigte neunte Ausführungsform stimmt, mit Ausnahme der Deckfläche, mit der achten Ausführungsform überein. Die Deckfläche 7 der neunten Ausführungsform besitzt gleichbleibende Permeabilität über die Kanallänge. Da der über die Deckfläche zugeführte Gasmengenstrom in Richtung Kanaleinlaß auch bei konstanter Permeabilität der Deckfläche zunimmt, erfolgt eine Beschleunigung der Strömung entgegen der Laufrichtung des Trägermaterialbandes 33.The ninth embodiment shown in FIG. 12B is the same as the eighth embodiment except for the top surface. The
Der Einström- und der Absaugkasten sind mittels Labyrinthdichtungen 40 bzw. 38 gegen das Trägermaterialband 33 abgedichtet, und eine Unterdruckkammer 41 sorgt für Unterdruck auf der Rückseite des Trägermaterialbandes 33 im Bereich des Kanaleinlasses, um eine Bandablenkung an der Vorderseite des Bandes 33 durch die Strömung zu verhindern.The inflow and suction boxes are sealed against the
Die Kanaldeckfläche 7 kann ferner aus aneinandergereihten Filtermatten gleicher Struktur und gleicher Konsistenz, jedoch unterschiedlicher Dicken, bestehen, wobei die Dicke der Filtermatten entgegen der Laufrichtung des Trägermaterialbandes 33 abnimmt, d.h. mit anderen Worten, die Durchlässigkeit der Filtermatten in Richtung des Kanaleinlasses zunimmt.The
Figur 13 zeigt eine zehnte Ausführungsform der Trocknungsvorrichtung nach der Erfindung im Schnitt, bei der die Kanaldeckfläche 7 gegen die vertikale Kanalgrundfläche 3 in Richtung Kanalauslaß konvergiert. Die Kanaldeckfläche 7 ist gas-/luftdurchlässig und besteht aus einem durchgehenden Filter, kann aber auch aus aneinandergereihten Filtermatten gefertigt sein, wie sie in Figur 12A dargestellt sind.FIG. 13 shows a tenth embodiment of the drying device according to the invention in section, in which the
Der Kanaleinlaß des Trocknungskanals 2 ist größer als der Kanalauslaß. Die Querschnitte des Trocknungskanals 2 sind rechteckförmig, wobei sich die Kanalbreite von dem Kanaleinlaß nach oben hin linear auf die Breite des Kanalauslasses verkleinert. Seitlich von dem Trocknungskanal befindet sich ein Luftraum 69 der Trocknungsvorrichtung. In der senkrechten Seitenwand des Luftraumes 69 sind Einströmkanäle 62 angeordnet, durch die Trocknungsgas, beispielsweise erwärmte Luft, einströmt und durch die Kanaldeckfläche 7 in Richtung der Pfeile P1 bis P4 in den Trocknungskanal 2 eintritt. Die zunehmende Größe der Pfeile P1 bis P4 zeigt an, daß die Strömung des Trocknungsgases innerhalb des Trocknungskanals 2 von unten nach oben hin zunimmt, das heißt mit anderen Worten, daß die Strömungsgeschwindigkeit in Richtung Kanalauslaß anwächst.The channel inlet of the drying
Das Trägermaterialband 4 ist um eine Umlenkrolle 35 herumgeführt, der eine Breitschlitzdüse 34 in 7-Uhr-Stellung mit geringem Spalt gegenüberliegt. Durch die Breitschlitzdüse 34 wird eine Flüssigkeitsschicht aus verdampfbaren Lösungsmittelkomponenten und nicht-verdampfbaren Komponenten auf die Vorderseite des Trägermaterialbandes 4 aufgetragen, das senkrecht nach oben durch den Kanaleinlaß in den Trocknungskanal 2 einläuft. Dabei läuft das Trägermaterialband 4 über Tragrollen 6, die seitlich im geringen Abstand von der Kanalgrundfläche 3 angeordnet sind.The
Der Kanaleinlaß ist durch einen Einströmkasten 39 mit einer Filtermatte 48 abgeschlossen, und das gesamte oder ein Teil des Trocknungsgases strömt durch den Einströmkasten 39 und die Filtermatte 48 in Strömungsrichtung B nach oben, gleichsinnig zur Laufrichtung A des Trägermaterialbandes 4, durch den Trocknungskanal 2.The channel inlet is closed by an
Den Kanalauslaß schließt ein Absaugkasten 37 mit einer Filtermatte 47 ab, durch welche das Trocknungsgas abgesaugt wird.The duct outlet is closed by a
Der Trocknungskanal 2 ist am Kanaleinlaß und am Kanalauslaß durch Lamellendichtungen 40 bzw. 38 bzw. Labyrinthdichtungen möglichst dicht, jedoch ohne zu streifen, gegen das bewegte Trägermaterialband 4 abgeschlossen. Die Lamellendichtungen 38, 40 befinden sich an den senkrechten Außenwänden des Absaugkastens 37 bzw. des Einströmkastens 39, die dem Trägermaterialband 4 zugewandt sind.The drying
Das aus dem Kanalauslaß austretende Trägermaterialband 4 wird über eine Umlenkrolle 36 geführt und aus der Senkrechtrichtung in eine schräg nach unten verlaufende Richtung zur weiteren Verarbeitung gelenkt.The
Bei der zur Laufrichtung A des Trägermaterialbandes 4 gleichsinnigen Strömung des Trocknungsgases wird erreicht, daß am Kanaleinlaß des Senkrechttrockners eine Laminarströmung mit einer Mindestgeschwindigkeit erzeugt werden muß, die das Herabfallen der aus der Flüssigkeitsschicht auf dem Trägermaterialband 4 austretenden Lösemitteldämpfe verhindert. Um die Lösemitteldämpfe in Laufrichtung des Trägermaterialbandes 4 mitzuführen, wird die Strömungsgeschwindigkeit am Kanaleinlaß so hoch eingestellt, daß der Schwerkrafteinfluß durch die Strömungsgeschwindigkeit des Trocknungsgases überwunden wird. Dies geschieht in der Weise, daß am Kanaleinlaß des Trocknungsgases durch entsprechende Maßnahmen am Einströmkasten 39, wie das Anbringen der Filtermatte 48 und eines Lochblechs 70 im Inneren des Einströmkastens, das Trocknungsgas schon laminar einströmt. Dadurch können dann die Lösemitteldämpfe mit der erforderlichen Geschwindigkeit nach oben abgeführt werden. Dadurch wird die Gefahr des Auftretens von Verblasungsstrukturen an der beschichteten Vorderseite des Trägermaterialbandes 4 vermieden.With the flow of the drying gas in the same direction as the running direction A of the
Bei der elften Ausführungsform der Erfindung nach Figur 14 verlaufen der Trocknungskanal 2, ein Obertrum 65 und ein Untertrum 66 des Trägermaterialbandes 4 horizontal. Bei dieser Ausführungsform ist die Strömungsrichtung B des Trocknungsgases, das durch den Einströmkasten 39 in den Trocknungskanal 2 einströmt und durch den Absaugkasten 37 abströmt, gegensinnig zu der Laufrichtung A des Untertrums des Trägermaterialbandes 4 durch den Trocknungskanal 2, und die Strömung wird in Strömungsrichtung B beschleunigt.In the eleventh embodiment of the invention according to FIG. 14, the drying
Diese Ausführungsform wird beispielsweise beim Aufbringen einer zweiten Schicht S2 auf eine getrocknete erste Schicht S1 auf dem Trägermaterialband 4 eingesetzt. Beispielsweise ist die Oberseite des Obertrums 65 schon mit einer getrockneten ersten Flüssigkeitsschicht versehen und wird über eine Umlaufrolle 63 herumgeführt. Eine Breitschlitzdüse 64 ist in der 11-Uhr-Stellung und in geringem Abstand zu der Umlenkrolle 63 angeordnet. Durch die Breitschlitzdüse 64 wird die zweite Flüssigkeitsschicht auf die getrocknete erste Flüssigkeitsschicht auf dem Trägermaterialband 4 appliziert. Die zweite Flüssigkeitsschicht durchläuft, hängend an der Unterseite des horizontal geführten Untertrums 66, den Trocknungskanal 2. Das Trägermaterialband 4 wird unterhalb und entlang einer horizontalen Kanaldecke 72 des Trocknungskanals 2 geführt. Ein Kanalboden 71 des Trocknungskanals 2 konvergiert in Strömungsrichtung B des Trocknungsgases. Der Kanaleinlaß des Trocknungskanals 2 für das Trägermaterialband 4 besitzt eine geringere Höhe als der Kanalauslaß, den der vertikal ausgerichtete Einströmkasten 39, der eine Filtermatte 48 aufweist, abschließt. Der Kanaleinlaß wird von dem Absaugkasten 37 und dessen Filtermatte 47 abgeschlossen. Sowohl der Einström- als auch der Absaugkasten tragen auf ihren horizontalen Oberseiten Labyrinthdichtungen, die den Kanalauslaß und den Kanaleinlaß gegen das Untertrum 66 des Trägermaterialbandes 4 abdichten.This embodiment is used, for example, when applying a second layer S2 to a dried first layer S1 on the
Diese Ausführungsform des Trocknungskanals ist in ihrer Anordnung und Wirkungsweise vergleichbar mit der rechten Hälfte der Ausführungsform nach Figur 10, wenn in Betracht gezogen wird, daß der Trocknungskanal 2 horizontal und nicht vertikal, wie bei der Ausführungsform nach Figur 10, angeordnet ist, und daß es sich um das Aufbringen und Trocknen einer zweiten Schicht auf einer ersten Schicht des Trägermaterialbandes handelt.This embodiment of the drying duct is comparable in its arrangement and mode of operation to the right half of the embodiment according to FIG. 10, if it is taken into account that the drying
Im folgenden werden drei Ausführungsbeispiele und zwei Vergleichsbeispiele von Trägermaterialbahnen angeführt, auf denen zu trocknende Flüssigkeitsschichten aufgebracht sind.Three exemplary embodiments and two comparative examples of carrier material webs are given below, on which layers of liquid to be dried are applied.
Auf eine für Offsetdruck-Zwecke vorbehandelte Aluminiumbahn 4 von 0,1 mm Dicke wird bei einer Laufgeschwindigkeit von 8 m/min der Aluminiumbahn 4 die Lösung eines lichtempfindlichen Polymermaterials in einem organischen Lösungsmittel durch ein geeignetes Beschichtungsverfahren gleichmäßig aufgetragen. Die Lösung hat eine dynamische Viskosität von 1,4 mPas, und die Dicke des Flüssigkeitsfilms beträgt 27 µm.The solution of a light-sensitive polymer material in an organic solvent is uniformly applied to an
Unmittelbar nach der Breitschlitzdüse 34 läuft die Aluminiumbahn in eine Trocknungsvorrichtung 1 gemäß einer der Ausführungsformen gemäß den Figuren 1 bis 4 oder 6 ein. Die Kanalauslaßhöhe h2 im Kanalauslaß beträgt 2 cm, die Kanaleinlaßhöhe h1 im Kanaleinlaß ist 30 cm. Bei einer Gesamtlänge des Trocknungskanals 2 von 1,2 m ist die Kanaldeckfläche 7 gegen die Bahnebene in einem Winkel von 13,1° geneigt. Das Umluftgebläse 12 ist nicht eingeschaltet und die Drosselklappe 13 geschlossen. Die Leistung des Sauggebläses 9 wird so eingestellt, daß am Eingang des Trocknungskanals 2 eine Luftgeschwindigkeit von v₁ gleich 0,3 m/sec herrscht. Daraus resultiert im Auslaußquerschnitt A2 des Trocknungskanals 2 eine Luftgeschwindigkeit von v₂ gleich 4,5 m/sec. Zum vollständigen Entfernen von Lösungsmittelresten aus dem nahezu getrockneten Flüssigkeitsfilm auf der Aluminiumbahn 4 ist ein Düsentrockner entsprechend dem Stand der Technik nachgeschaltet, bei dem die Luftströmung im allgemeinen stark turbulent ist.Immediately after the slot die 34, the aluminum web runs into a
Die erhaltene fotoempfindliche Schicht der Aluminiumbahn 4, die anschließend zu Druckplatten konfektioniert wird, ist sehr gleichmäßig in ihrer Dicke und in ihrem optischen Erscheinungsbild. Mit einem Auflichtdensitometer wird auf der gesamten beschichteten Plattenfläche eine einheitliche optische Dichte von 1,47 gemessen.The photosensitive layer of the
Die Versuchsdurchführung entspricht im großen und ganzen derjenigen des Ausführungsbeispiels 1, jedoch ist in der Trocknungsvorrichtung 1 das Sauggebläse 9 nicht eingeschaltet, so daß die beschichtete Aluminiumbahn 4 beim Durchlauf durch den ersten Trocknungsbereich nur durch Verdunsten eines kleinen Teils der Lösungsmittel geringfügig angetrocknet wird. Die eigentliche Trocknung des Flüssigkeitsfilms erfolgt in dem nachgeschalteten Düsentrockner.The experiment is largely the same as that of
Es wird eine Schicht mit einer wolkigen bzw. melierten Struktur erhalten. Dünn- und Dickstellen mit einer Flächenausdehnung von 5 bis 20 mm Durchmesser sind dabei unregelmäßig über die Gesamtfläche verteilt. Die densitometrische Messung ergibt keine einheitliche optische Dichte, diese schwankt vielmehr in ihrer Größe je nach Meßort zwischen 1,43 und 1,50.A layer with a cloudy or mottled structure is obtained. Thin and thick spots with a surface area of 5 to 20 mm in diameter are distributed irregularly over the entire surface. The densitometric measurement does not result in a uniform optical density, but its size fluctuates between 1.43 and 1.50 depending on the measurement location.
Auf eine Polyesterfolie von 125 µm Dicke wird durch ein geeignetes Beschichtungsverfahren eine Vesikularfilmlösung, gelöst in einem organischen Lösungsmittel, aufgetragen. Die Beschichtungsgeschwindigkeit beträgt 5 m/min. Die Lösung hat eine dynamische Viskosität von 5,5 mPas, die Dicke des aufgetragenen Flüssigkeitsfilms ist 40 µm. Der Flüssigkeitsfilm wird in gleicher Weise, wie dies anhand des Ausführungsbeispiels 1 beschrieben ist, getrocknet.A vesicular film solution, dissolved in an organic solvent, is applied to a polyester film 125 μm thick by a suitable coating process. The coating speed is 5 m / min. The solution has a dynamic viscosity of 5.5 mPas, the thickness of the applied liquid film is 40 µm. The liquid film is dried in the same way as described with reference to
Zum Prüfen der Gleichmäßigkeit der Schicht wird der Film großflächig in einem Kopierrahmen mit UV-Licht bestrahlt und anschließend durch kurzes Erwärmen auf 100 °C entwickelt. Die dadurch bewirkte Eintrübung der Filmschicht ist über die gesamte Fläche gleichmäßig.To check the uniformity of the layer, the film is irradiated with UV light over a large area in a copier frame and then developed by briefly heating to 100 ° C. The resulting clouding of the film layer is uniform over the entire surface.
Die Beschichtung und die Trocknung verlaufen ähnlich wie bei dem Ausführungsbeispiel 2, davon abweichend ist jedoch in der Trocknungsvorrichtung 1 das Sauggebläse 9 nicht eingeschaltet. Die eigentliche Trocknung des Flüssigkeitsfilms erfolgt wie im Vergleichsbeispiel 1 erst in dem nachgeschalteten Düsentrockner.The coating and the drying process are similar to those in the
Nach der UV-Belichtung und thermischen Entwicklung bei 120 °C zeigt sich im Durchlicht eine wolkige Struktur des Vesikularfilms auf der Polyesterfolie. Dabei sind Dünn- und Dickstellen von 5 bis 20 mm Durchmesser unregelmäßig über die Fläche verteilt.After UV exposure and thermal development at 120 ° C, a cloudy structure of the vesicular film on the polyester film appears in transmitted light. Are Thin and thick spots from 5 to 20 mm in diameter distributed irregularly over the surface.
Auf eine für Offsetdruck-Zwecke vorbehandelte Aluminiumbahn als Trägermaterialband 4, mit einer Dicke von 0,3 mm, wird bei einer Bandgeschwindigkeit von 15 m/min eine Lösung eines lichtempfindlichen Polymermaterials gleichmäßig aufgetragen.A solution of a light-sensitive polymer material is uniformly applied to an aluminum web pretreated for offset printing purposes as a
Der Flüssigkeitsfilm ist 33 µm dick. Die Lösung hat eine dynamische Viskosität von 2,9 mPas.The liquid film is 33 µm thick. The solution has a dynamic viscosity of 2.9 mPas.
Es wird eine Trocknungsvorrichtung 1, wie in Figur 2 gezeigt, verwendet. Die Kanaleinlaßhöhe h1 beträgt 0,5 m und die Kanalauslaßhöhe h2 = 0,1 m. Die Kanaldeckfläche 7 ist als poröses Filter ausgebildet und gegen die Aluminiumbahn bzw. das Trägermaterialband 4 in einem Winkel von 4,3° geneigt.A
Das Umluftgebläse 12 ist in Betrieb und die Drosselklappe 13 geöffnet. Die Stellung der Drosselklappe 14 wird so gewählt, daß ein Luftvolumenstrom von 1000 m³/h Frischluft in den Trocknungsraum 5 angesaugt wird. Eine gleichgroße Luftmenge wird durch das Sauggebläse 12 aus dem Trocknungskanal 2 abgesaugt, so daß es nicht zu einer Anreicherung von verdampftem Lösungsmittel in der Trocknungsluft kommen kann. Durch die exakte Einstellung des Luftvolumenstroms an dem Sauggebläse 12 wird erreicht, daß die Einströmgeschwindigkeit v₁ nahezu Null ist. Die Kanallänge des Trocknungskanals 2 beträgt ca. 5,7 m.The circulating
Auf der so getrockneten Aluminiumbahnoberfläche sind keine Dick- und Dünnstellen zu erkennen. Die in Remission gemessene optische Dichte ist über die Gesamtfläche konstant.No thick and thin spots can be seen on the dried aluminum web surface. The optical density measured in remission is constant over the entire area.
In der Praxis wird mit Kanallängen der Trocknungskanäle von 10 bis 12 m gearbeitet, wobei die Kanallänge und der Volumenstrom des Trocknungsgases u.a. von der Durchlaufgeschwindigkeit des Trägermaterialbandes durch die Trocknungsvorrichtung abhängen.In practice, channel lengths of the drying channels of 10 to 12 m are used, whereby the channel length and the volume flow of the drying gas include depend on the throughput speed of the carrier material strip through the drying device.
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