EP0414125B1

EP0414125B1 - Vorrichtung zum Trocknen einer auf einem bewegten Trägermaterial aufgebrachten Flüssigkeitsschicht

Info

Publication number: EP0414125B1
Application number: EP90115682A
Authority: EP
Inventors: Reinhard Dipl.-Ing. Nies; Horst Faust; Günter Dr. Dipl.-Chem. Hultzsch
Original assignee: Hoechst AG
Current assignee: Hoechst AG
Priority date: 1989-08-22
Filing date: 1990-08-16
Publication date: 1994-12-21
Anticipated expiration: 2010-08-16
Also published as: JPH0398673A; DE59008062D1; US5147690A; EP0414125A2; DE3927627A1; EP0414125A3

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Trocknen einer auf einem bewegten Trägermaterial aufgebrachten Flüssigkeitsschicht, die verdampfbare Lösungsmittelkomponenten und Feststoffkomponenten enthält, mittels eines erwärmten Trocknungsgases bzw. erwärmter Trocknungsluft, bei der unterhalb und oberhalb eines bewegten Trägermaterials je ein Gas - bzw. Luftzufuhrsystem angeordnet ist, das Trägermaterial frei schwebend entlang einer Bahn auf einem von dem unteren Gas- bzw. Luftzufuhrsystem erzeugten Tragpolster durch die Trocknungszone führt.
Eine derartige Vorrichtung ist zum Beispiel aus der US-A- 3 599 301 bekannt.
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 Lösungskomponenten, die während des Trocknungsprozesses aus dem Flüssigkeitsfilm entfernt werden, und aus nicht-verdampfbaren Komponenten bestehen, die nach der Trocknung auf dem Trägermaterial zurückbleiben.
Aus der US-A - 3,559,301 sind Trocknungsvorrichtungen mit unterem und oberem Luftzufuhrsystem bekannt, die jeweils Düsen aufweisen, die eine Luftzufuhr unter Vermeidung von Schichtverblasungen nicht gewährleisten können. Beim Luftaustritt aus diesen Düsen kommt es im allgemeinen zu einer turbulenten und nicht zu einer laminaren Luftströmung, so daß eine Luftzufuhr zu der zu trocknenden Flüssigkeitsschicht unter Vermeidung von Schichtverblasungen nicht sichergestellt ist.
In der US-A - 3,577,653 ist eine Trocknungsvorrichtung beschrieben, die einen leicht gekrümmten Verlauf des Trocknungstunnels besitzt, in dem ein zu trocknendes Band durch Druckluft gegen seine Unterseite getragen und geführt wird. Der gekrümmte Durchlauf des Bandes verhindert ein seitliches Auswandern des Bandes, so daß es in seiner zentralen Lage gegenüber dem Trocknungstunnel gehalten werden kann. Die nach oben über die Bandkanten hinweg strömende Luft sichert die zentrale Lage des Bandes. Die Trocknungsluft streicht in Laufrichtung und oberhalb des Bandes hinweg. Da entlang den Bandkanten zwei zueinander senkrecht verlaufende Luftströmungen aufeinandertreffen, kommt es in diesem Bereich zu Turbulenzen, die zu Schichtverblasungen führen können.
In der GB-A-847 548 ist eine Trocknungsvorrichtung beschrieben, bei der eine Wärmeaustauscherkammer von einer Wärmeaustauscherwand aus porösem Material, wie gesintertem Metall oder einer Metall-Keramikverbindung, in Richtung des zu trocknenden Bandes abgeschlossen ist. Das Band läuft in geringem Abstand über die Wärmeaustauscherwand, die von einer mit Dampf beaufschlagten Spule beheizt ist. In die Wärmeaustauscherkammer wird Heißluft eingeblasen, die durch die Poren der Wärmeaustauscherwand hindurchströmt und einen Luftfilm nächst dem Band ausformt, auf dem das bewegte Band schwebt. Es erfolgt eine hohe gleichmäßige Wärmeübertragung, mit Ausnahme entlang den Bandkanten, auf das Band.
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.
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.
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 kontinuierlich 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.
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 der Mitte von Düsenfeldern von Schlitzdüsentrocknern 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.
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.
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.
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 bei niederviskosen Flüssigkeitsfilmen zwangsläufig zu irreversiblen Trocknungsstrukturen führen.
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 Flüssigkeitsfilmes 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.
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.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 so weiterzuentwickeln, daß ein Lösungsmittel einer Flüssigkeitsschicht auf einem bewegten Trägermaterial in einem ersten Trocknungsschritt so rasch und ausreichend verdampft, daß die Flüssigkeitsschicht gegen Verblasungen in einem nachfolgenden Trocknungsschritt unempfindlich ist.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zum Trocknen einer auf einem bewegten Trägermaterial aufgebrachten Flüssigkeitsschicht gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 in der Weise gelöst, daß eine Antragseinrichtung auf das Trägermaterial eine Flüssigkeitsschicht aufträgt, daß das obere Gas- bzw. Luftzufuhrsystem in Abschnitte für zugeführtes Gas und Abgas bzw. die Zu- und Abluft unterteilt ist, daß jeder Abschnitt aus zwei Filterplatten aus mit Poren versehenem Material besteht, zwischen denen ein Spalt vorhanden ist, und daß das obere Gas- bzw. Luftzufuhrsystem eine größere Arbeitsbreite als das untere Gas- bzw. Luftzufuhrsystem aufweist.
In Weiterbildung der Vorrichtung weist das untere Gas- bzw. Luftzufuhrsystem quer zur Laufrichtung des Trägermaterials angeordnete Schlitze für die Gas- bzw. Luftzufuhr und Rücksaugkanäle für die Gas- bzw. Luftabfuhr auf und wechseln die Schlitze und die Rücksaugkanäle einander ab, um das Gas bzw. die Luft, das bzw. die aus den links und rechts von einem Rücksaugkanal angeordneten Schlitzen austritt, zwischen dem Trägermaterial und der Oberseite des Gas- bzw. Luftzufuhrsystems in den Rücksaugkanal abzuführen.
Die weitere Ausgestaltung der Vorrichtung nach der Erfindung ergibt sich aus den Merkmalen der Patentansprüche 3 bis 10.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1: schematisch einen Längsschnitt einer ersten Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung, mit waagerechter Trägermaterialbahn,
Fig. 2: schematisch einen Längsschnitt einer zweiten Ausführungsform der Vorrichtung, ähnlich der ersten Ausführungsform, jedoch mit gekrümmt verlaufender Trägermaterialbahn,
Fig. 3: einen Querschnitt durch die erste Ausführungsform nach Figur 1, entlang der Linie I-I,
Fig. 4: schematisch einen Längsschnitt durch das untere Gas- bzw. Luftzufuhrsystem einer dritten Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung,
Fig. 5: einen Längsschnitt durch das untere Gas- bzw. Luftzufuhrsystem einer vierten Ausführungsform der Vorrichtung, mit gekrümmter anstelle waagerechter Bahnführung des Trägermaterials,
Fig. 6: schematisch einen Längsschnitt durch das untere Gas- bzw. Luftzufuhrsystem einer fünften Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung,
Fig. 7: schematisch einen Längsschnitt durch das untere Gas- bzw. Luftzufuhrsystem einer sechsten Ausführungsform der Vorrichtung, ähnlich der Figur 6, mit gekrümmter anstelle waagerechter Trägermaterialbahn, und
Fig. 8: den Zusammenhang zwischen dem Bandzug Z auf die Trägermaterialbahn und dem Auflagedruck P der Trägermaterialbahn auf das Gas- bzw. Lufttragepolster bzw. den Zusammenhang zwischen der Laufgeschwindigkeit der Trägermaterialbahn und dem Auflagedruck P.

In Figur 1 ist schematisch ein Längsschnitt einer ersten Ausführungsform einer Vorrichtung 1 nach der Erfindung dargestellt. Ein Trägermaterial 2 ist um eine Walze 13 herumgeführt und läuft horizontal durch die Vorrichtung 1 bis zu einer weiteren Walze 13, um die das Trägermaterial 2 aus der Horizontallage in eine Vertikallage umgelenkt wird. Im Bereich der ersten Walze 13 befindet sich eine Antragseinrichtung 5, beispielsweise eine Breitschlitzdüse, durch die eine Flüssigkeitsschicht 3 auf das Trägermaterial 2 aufgetragen wird. Die Flüssigkeitsschicht 3 enthält verdampfbare Lösungsmittelkomponenten und Feststoffkomponenten, die beispielsweise lichtempfindlich sind. Die Erfindung wird anhand einer Vorrichtung beschrieben, in der eine Flüssigkeitsschicht getrocknet wird, deren Feststoffkomponenten licht- bzw. fotoempfindliche Massen sind, die auf einem Metallband kontinuierlich aufgetragen und getrocknet werden. Jedoch ist die Erfindung keineswegs auf lichtempfindliche Schichten beschränkt, sondern kann vielmehr auch zum Trocknen anderer Flüssigkeitsschichten eingesetzt werden, die empfindlich gegen Verblasungen durch Luft- oder Gasströmungen sind. Desweiteren können anstelle von Metallbändern ebenso Folien-, Papierbänder oder dergl. das Trägermaterial bilden.
Die Antragseinrichtung 5 ist beispielsweise in 9-Uhr-Stellung nahe der ersten Walze 13 angeordnet. Das Trägermaterial 2 mit der darauf befindlichen Flüssigkeitsschicht 3 wird entlang einer horizontal verlaufenden Trägermaterialbahn 24 durch die Vorrichtung 1 geführt. Unterhalb und oberhalb der Trägermaterialbahn 24 befindet sich jeweils ein Luft- bzw. Gaszufuhrsystem 11 bzw. 12. Das untere Gas- bzw. Luftzufuhrsystem 11 weist eine geringere Breite als das obere Gas- bzw. Luftzufuhrsystem 12 auf. Wenn weiterhin von den Luftabfuhr- und Luftzufuhrsystemen allein die Rede ist, so schließen diese Begriffe stellvertretend auch Gasabfuhr- und Gaszufuhrsysteme, beispielsweise für Inertgase, ein. Beide Luftzufuhrsysteme sind jeweils in nicht näher bezeichneten Gehäusen untergebracht. Das Trägermaterial 2 wird freischwebend durch eine Trocknungszone 21 der Vorrichtung 1 entlang der Trägermaterialbahn 24 mittels eines Lufttragepolsters geführt, das von dem unteren Luftzufuhrsystem 11 erzeugt wird. Hierzu weist das untere Luftzufuhrsystem 11 quer zur Laufrichtung des Trägermaterials 2 angeordnete Schlitze 14 auf, durch die Zuluft 8 gegen die Unterseite des Trägermaterials 2 anströmt. Diese Zuluft 8 des unteren Luftzufuhrsystems 11 ist im allgemeinen Heißluft. Neben den Schlitzen 14 befinden sich Rücksaugkanäle 15 in der Oberseite des Luftzufuhrsystems 11, durch welche die Ablauft 16 abgesaugt wird. Die Schlitze 14 und die Rücksaugkanäle 15 sind abwechselnd angeordnet, so daß die Zuluft 8 aus den links und rechts von einem Rücksaugkanal 15 befindlichen Schlitzen 14 zwischen der Unterseite des Trägermaterials 2 und der Oberseite des Luftzufuhrsystems 11 entlang der Unterseite des Trägermaterials in Richtung des zugehörigen Rücksaugkanals 15 strömt. Dadurch kommt es zu einer rückseitigen Aufheizung des beschichteten Trägermaterials 2 mit Heißluft, durch welche die notwendige Trocknungsenergie zugeführt wird, die zu einem schnellen Verdampfen des größten Anteils der Lösungsmittelkomponenten führt. Die auf der Oberseite der Trägermaterialbahn 24 bzw. der Oberseite des beschichteten Trägermaterials 2 entstehenden Lösungsmitteldämpfe werden durch das obere Luftzufuhrsystem 12 abtransportiert. Dieses ist in Abschnitte 7 für die Zuluft 9 und die Abluft 6 unterteilt, bei der es sich um die mit Dämpfen der Lösungsmittelkomponenten angereicherte Rückströmluft handelt. Jeder Abschnitt 7 besteht aus zwei Filterplatten 4 aus einem mit Poren versehenen Material, wobei zwischen diesen beiden Filterplatten 4 ein Spalt 22 offengelassen ist. Die Zuluft 9 wird durch Leitbleche 23 auf das beschichtete Trägermaterial 2 gelenkt und über die Oberfläche der Trägermaterialbahn 24 als Abluft bzw. Rückströmluft 6 zurückgeführt. Die Leitbleche 23 sind auf der Unterseite der Abschnitte 7 leicht nach innen gekrümmt und paarweise angeordnet, wobei sie mit den Seitenkanten der Filterplatten 4 eines Abschnitts 7 abschließen. Oberhalb der Filterplatten 4 sind die Leitbleche senkrecht angeordnet. Die Vorrichtung 1 arbeitet nach dem Prinzip der rückseitigen Aufheizung des beschichteten Trägermaterials 2 mit Heißluft und schichtseitigem Abstransport der Dämpfe der Lösungsmittelkomponenten mit schichtschonender Luftführung auf der Oberseite des Trägermaterials 2. Die Trocknung ist dann abgeschlossen, wenn ausreichend Lösungsmittelkomponenten verdampft sind, so daß die auf dem Trägermaterial 2 zurückbleibenden Feststoffkomponenten eine Schicht bilden, die bei einer nachfolgenden Trocknung gegen Verblasung durch Gas- bzw. Luftströmungen weitgehend unempfindlich geworden ist. Selbstverständlich kann anstelle von Luft auch ein sonstiges Gas, wie beispielsweise Stickstoff, zur Trocknung verwendet werden.
Entsprechend der gewünschten Trocknungsgeschwindigkeit werden beliebig viele Abschnitte 7 im oberen Luftzufuhrsystem 12 vorgesehen, über welche Zuluft zugeführt wird und Abluft abströmt. Die durch die porigen Materialien der Filterplatten 4 strömende Zu- und Abluft ist laminar und gleichmäßig, wobei die Differenzgeschwindigkeit zwischen dem beschichteten Trägermaterial 2 und der Zuluft 9 von der Antragseinrichtung 5 bis zum Ende der Vortrocknungszone 21 weniger als 0,25 m/sec beträgt. Dadurch wird sichergestellt, daß es zu keiner Schichtverblasung der Flüssigkeitsschicht 3 kommt. Die mit den Dämpfen der Lösungsmittelkomponenten angereicherte Rückström- bzw. Abluft 6 wird durch das obere Luftzufuhrsystem 12 beispielsweise einem nicht gezeigten Kondensor für die Lösungsmittelkomponentendämpfe zugeführt, in welchem die Dämpfe zu den flüssigen Lösungsmittelkomponenten kondensieren und entweder wieder aufgearbeitet oder nach entsprechender Behandlung in umweltschonende Produkte für die Deponierung aufgespaltet werden können.
Da die Arbeitsbreite des oberen Luftzufuhrsystems 12 immer größer als die Arbeitsbreite des unteren Luftzufuhrsystems 11 und somit auch größer als die größte Trägermaterialbreite ist, wird eine ungestörte Luftbewegung über dem beschichteten Trägermaterial 2 erhalten. Die spezielle Ausgestaltung des unteren Luftzufuhrsystems 11 mit den Schlitzen 14 und den Rücksaugkanälen 15 gewährleistet einen ruhigen und vibrationsfreien Bandlauf des beschichteten Trägermaterials 2 entlang der Trägermaterialbahn 24.
Bei der in Figur 2 schematisch gezeigten zweiten Ausführungsform der Vorrichtung 1 verläuft die Trägermaterialbahn 25 in einem Bogen mit geringer Krümmung. Die Luftzufuhrsysteme 11 und 12 sind gleichfalls gekrümmt und im Abstand zu der gekrümmten Trägermaterialbahn 25 angeordnet. Alle übrigen Baueinheiten dieser zweiten Ausführungsform entsprechen weitgehend den Bauteilen der ersten Ausführungsform und werden daher nicht nochmals beschrieben.
Die in Figur 3 gezeigte Querschnittsdarstellung entlang der Linie I-I der Figur 1 läßt erkennen, daß die beiden Luftzufuhrsysteme 11 und 12 gegeneinander offen ausgebildet sind und nur durch eine Trennwand 27 mit einer Öffnung 26 und das beschichtete Trägermaterial 2 über der Öffnung 26 voneinander getrennt sind. Die Zuluft 8 des unteren Luftzufuhrsystems 11 wird durch das mit der Flüssigkeitsschicht 3 beschichtete Trägermaterial 2 und durch seitliche Abdeckbleche 10 daran gehindert, direkt in die Oberluftzone 19 einzuströmen. Die geringen Mengen an Luft, die seitlich und an den Rändern des Trägermaterials 2 und den Abdeckblechen 10 als Überschußluft 20 aus einer Unterluftzone 28 in die Oberluftzone 19 einströmen, werden von der Abluft bzw. Rückstromluft 6 des oberen Luftzufuhrsystems 12 abtransportiert. Umgekehrt gilt, daß Überschußluft des oberen Luftzufuhrsystems von der Abluft des unteren Luftzufuhrsystems abgeführt wird.
Die in den Figuren 4 und 5 gezeigten unteren Luftzufuhrsysteme einer dritten und vierten Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung unterscheiden sich nur dadurch, daß bei der dritten Ausführungsform das Trägermaterial 2 entlang einer ebenen waagerechten Trägermaterialbahn 24 geführt ist und bei der vierten Ausführungsform die Trägermaterialbahn 25 und ebenso das untere Luftzufuhrsystem 11 leicht gebogen sind. Sowohl bei der dritten als auch bei der vierten Ausführungsform umfaßt das Luftzufuhrsystem 11 eine Anzahl von zylindrischen Körpern 17, die in Querrichtung zur Trägermaterialbahn 24 bzw. 25, mit Abstand zueinander, angeordnet sind. Durch die Spalte zwischen den zylindrischen Körpern 17 hindurch kann die Zuluft 8 zu- bzw. die Abluft 16 abströmen. Bei der vierten Ausführungsform nach Figur 5 sind die zylindrischen Körper 17, mit Abstand zueinander, entlang einem Bogen angeordnet, der die gleiche Krümmung wie die Trägermaterialbahn 25 hat. Die zylindrischen Körper 17 werden durch die zuströmende, heiße Zuluft 8 erwärmt, wodurch sich ein derartiges Luftzufuhrsystem 11 durch eine besonders gute und gleichmäßige Aufheizung des Trägermaterials 2 auszeichnet.
Figur 6 zeigt ein unteres Luftzufuhrsystem 11 einer fünften Ausführungsform der Vorrichtung, das Lufteinströmplatten 18 aus porigem Material umfaßt. Die Trägermaterialbahn 24 verläuft eben und waagerecht, ebenso ist das Luftzufuhrsystem 11 waagerecht ausgebildet. Die Zuluft 8 des Luftzufuhrsystems 11 tritt durch den porigen Werkstoff der ebenen Lufteinströmplatten 18 in Richtung zur Unterseite des Trägermaterials 2 aus und strömt als Abluft 16 in Rücksaugkanälen 15 ab, die zwischen den Platten 18 und an den Außenkanten der Platten vorhanden sind. Die Rücksaugkanäle 15 sind zwischen den Einströmzonen quer zur Laufrichtung der Trägermaterialbahn 24 angeordnet. Die sechste Ausführungsform des unteren Luftzufuhrsystems 11 nach Figur 7 unterscheidet sich von der Figur 6 nur dadurch, daß das Luftzufuhrsystem und ebenso die Trägermaterialbahn 25 leicht gebogen sind. Das Luftzufuhrsystem 11 weist dementsprechend gekrümmte Lufteinströmplatten 29 auf, die die gleiche Krümmung wie die Trägermaterialbahn 25 besitzen. Die Lufteinströmplatten 29 sind im Abstand voneinander angeordnet, und die Abluft 16 strömt durch Rücksaugkanäle 15 ab, die zwischen den Platten 29 sowie an den Außenkanten der Platten angebracht sind.
Die zu den unteren Luftzufuhrsystemen 11 nach den Figuren 4 bis 7 gehörenden oberen Luftzufuhrsysteme 12 gleichen dem oberen Luftzufuhrsystem 12 nach Figur 1 bzw. Figur 2 und sind daher nicht nochmals dargestellt. Die hier beschriebenen unteren Luftzufuhrsysteme 11 arbeiten mit einem Lufttragepolster ohne mechanische Stützelemente für die Unterseite des Trägermaterialbandes. Bei horizontaler Bahnführung ist eine genaue Abstimmung der Luftströmungsverhältnisse über und unter der Trägermaterialbahn notwendig, um zu einem ruhigen und vibrationsfreien Bandlauf zu kommen. Die gebogene oder gekrümmte Bahnführung des Trägermaterialbandes zeigt eine bessere Bahnstabilisierung als die horizontale Bahnführung und führt ohne großen Aufwand zu vibrationsfreiem und ruhigem Lauf des Trägermaterialbandes.
Figur 8 zeigt den graphischen Zusammenhang zwischen der Auflagekraft P des Bandes auf dem Tragluftpolster, dem Bandzug Z und der Luftgeschwindigkeit v der Zuluft, die gegen die Unterseite des Trägermaterialbandes, bei leicht gekrümmter Trägermaterialbahn, anströmt. Für das Kräftegleichgewicht eines Bandes auf leicht gekrümmter Führungsbahn mit Tragluftpolster gilt die Beziehung: $P = \frac{2 x Z}{DB}$

mit der Auflagekraft P (N/m²) des Bandes auf dem Luftpolster, dem gedachten Durchmesser D (m) der gekrümmten Trägermaterialbahn, dem Bandzug Z = B x S x K, mit der Bahnbreite B (m), der Bahndicke S (m) und dem spezifischen Bandzug K (N/mm²), üblicherweise ≈ 10 N/mm², unter Vernachlässigung des Gewichtes des Trägermaterialbandes.
Dem Auflagedruck P des Trägermaterialbandes muß mit mindestens der gleichen Kraft das Tragluftpolster der Zuluft des unteren Luftzufuhrsystems entgegenwirken, um den Kontakt zwischen dem Trägermaterialband und der Oberseite des unteren Luftzuführungssystems zu vermeiden. Die Tragluft strömt unter dem Trägermaterialband in die Rücksaugkanäle, wie voranstehend beschrieben wurde. Dies geschieht mit der dem pneumatischen Druck des Tragluftpolsters entsprechenden Luftgeschwindigkeit v, für welche die Bernoulli-Gleichung gilt: $v = \sqrt{\frac{2}{ρ} x p}$

mit der Luftgeschwindigkeit v (m/s) und der Dichte der Luft ρ (kg/m³). Die Abströmgeschwindigkeit der rückseitigen Abluft 16 bestimmt zusammen mit der Lufttemperatur die Schnelligkeit der Banderwärmung bzw. die Schnelligkeit der Verdampfung der Lösungsmittelkomponenten der Flüssigkeitsschicht. Ist beispielsweise die Auflagekraft des Trägermaterialbandes gleich P1, so ergibt sich aus dem Diagramm der Figur 8 die zugehörige Mindestabströmgeschwindigkeit v1 der Abluft 16 des unteren Luftzufuhrsystems 12. Aus der Beziehung für die Auflagekraft P ergibt sich, daß diese von der Bandbreite B unabhängig ist und nur von der Banddicke S, dem spezifischen Bandzug K und dem Durchmesser D der gekrümmten Trägermaterialbahn 25 abhängt. Für unterschiedlich dicke Schichtträgerbänder, die mit annähernd gleichem spezifischen Bandzug K entlang der Trägermaterialbahn 25 geführt werden, ergibt sich eine Proportionalität zwischen der Auflagekraft P, dem Bandzug Z, der Banddicke S und dem Quadrat der Luftgeschwindigkeit v², wobei diese Größen annähernd proportional der notwendigen Trocknungszeit sind. Mit anderen Worten bedeutet dies, daß die Trocknungszeiten im wesentlichen von der Banddicke S abhängen.
Figur 8 zeigt einen linearen Zusammenhang zwischen dem Bandzug Z und der Auflagekraft P, mit den Parametern D₁ und D₂ gleich den Durchmessern unterschiedlich gekrümmter Trägerschichtbahnen 25. Bei gleicher Auflagekraft P₁ muß, mit größer werdendem Durchmesser D₁ > D₂, der Bandzug Z₁ größer Z₂ gewählt werden. Mit anderen Worten bedeutet dies, daß, je stärker die Krümmung bzw. je kleiner D ist, umso stabiler ist die Bandführung bei kleiner Auflagekraft bzw. kleiner Luftgeschwindigkeit v.
Bei den üblichen Beschichtungen mit Flüssigresist sind im allgemeinen mehr als zwei Drittel der Trocknungsenergie für das Aufheizen des beispielsweise 0,3 mm dicken Aluminiumbandes erforderlich, und nur der Rest der Trocknungsenergie steht für die Verdampfung der Lösungsmittelkomponenten zur Verfügung. Durch die Erfindung wird der Vorteil erzielt, daß durch die rückseitige Aufheizung des Aluminiumbandes bzw. des Trägermaterialbandes weit mehr Trocknungsenergie für die Verdampfung der Lösungsmittelkomponenten aufgebracht wird als bei den herkömmlichen Trocknungsvorrichtungen.
Bei den meisten Flüssigresistbeschichtungen ist die Verblasungsunempfindlichkeit erst gewährleistet, wenn bereits ca. 70 % der Lösungsmittelkomponenten aus der Flüssigresistschicht verdampft sind.
Sind die Abluftgeschwindigkeit v1 und die Banddicke S bekannt, so läßt sich überschlägig die erforderliche Trocknungsenergie berechnen.
Das Trägermaterial kann bei sämtlichen Vorrichtungen auch abgestützt, d.h. nicht freischwebend, geführt sein.

Claims

Vorrichtung zum Trocknen einer auf einem bewegten Trägermaterial (2) aufgebrachten Flüssigkeitsschicht (3), die verdampfbare Lösungsmittelkomponenten und Feststoffkomponenten enthält, mittels eines erwärmten Trocknungsgases bzw. erwärmter Trocknungsluft, bei der unterhalb und oberhalb des bewegten Trägermaterials je ein Gas- bzw. Luftzufuhrsystem (11, 12) angeordnet ist, das Trägermaterial (2) frei schwebend entlang einer Bahn auf einem von dem unteren Gas- bzw. Luftzufuhrsystem (11) erzeugten Tragepolster durch die Trocknungszone (21) führt, dadurch gekennzeichnet, daß eine Antragseinrichtung (5) auf das Trägermaterial die Flüssigkeitsschicht (3) aufträgt, daß das obere Gas- bzw. Luftzufuhrsystem (12) in Abschnitte (7) für zugeführtes Gas und Abgas bzw. die Zu- und Abluft unterteilt ist, daß jeder Abschnitt (7) aus zwei Filterplatten (4) aus mit Poren versehenem Material besteht, zwischen denen ein Spalt (22) vorhanden ist, und daß das obere Gas- bzw. Luftzufuhrsystem (12) eine größere Arbeitsbreite als das untere Gas-bzw. Luftzufuhrsystem (11) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das untere Gas- bzw. Luftzufuhrsystem (11) quer zur Laufrichtung des Trägermaterials (2) angeordnete Schlitze (14) für die Gas- bzw. Luftzufuhr und Rücksaugkanäle (15) für die Gas- bzw. Luftabfuhr aufweist und daß die Schlitze (14) und die Rücksaugkanäle (15) einander abwechseln, um das Gas bzw. die Luft, das bzw. die aus den links und rechts von einem Rücksaugkanal angeordneten Schlitzen austritt, zwischen dem Trägermaterial (2) und der Oberseite des Gas- bzw. Luftzufuhrsystems (11) in den Rücksaugkanal abzuführen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im oberen Gas- bzw. Luftzufuhrsystem (12) das Gas bzw. die Zuluft (9) durch Leitbleche (23) auf das Trägermaterial (2) gelenkt und über die Trägermaterialbahn als Rückstromluft (6) bzw. -gas zurückgeführt wird, und daß die Leitbleche (23) paarweise an der Unterseite, mit den. Seitenkanten der Filterplatten (4) eines Abschnittes (7) abschließend, angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gas- bzw. Luftzufuhrsysteme (11, 12) eben sind und im Abstand zu der ebenen, horizontalen Trägermaterialbahn (24) angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gas- bzw. Luftzufuhrsysteme (11, 12) gekrümmt, im Abstand zu der entsprechend gekrümmten Trägermaterialbahn (25), angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Gas- bzw. Luftzufuhrsysteme (11, 12) gegeneinander offen ausgebildet sind und daß unterhalb der Trägermaterialbahn (24; 25) Abdeckbleche (10) seitlich an einer Öffnung (26) einer Trennwand (27) zwischen der Unterluft- bzw. Untergaszone (16) und der Oberluft- bzw. Obergaszone (19) angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das untere, ebene Gas- bzw. Luftzufuhrsystem (11) eine Anzahl von zylindrischen Körpern (17) umfaßt, die in Querrichtung zur Trägermaterialbahn (24) mit Abstand zueinander angeordnet sind und daß das Gas bzw. die Zuluft (8) und das Abgas bzw. die Abluft (16) zwischen den zylindrischen Körpern (17) hindurch zu- bzw. abströmen.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß im unteren, gekrümmten Gas- bzw. Luftzufuhrsystem (11) eine Anzahl von zylindrischen Körpern (17), mit Abstand zueinander, entlang einem Bogen angeordnet sind, der die gleiche Krümmung wie die Trägermaterialbahn (25) hat, und daß die zu- und abströmenden Gase bzw. die Zuluft (8) und die Abluft (16) zwischen den zylindrischen Körpern (17) hindurch zu- bzw. abströmen.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das untere, ebene Gas- bzw. Luftzufuhrsystem (11) Gas- bzw. Lufteinströmplatten (18) aus porigem Material umfaßt, durch die hindurch das Gas bzw. die Zuluft (8) einströmt, daß die Gas- bzw. Lufteinströmplatten eben und im Abstand voneinander angeordnet sind und daß das Abgas bzw. die Abluft (16) in Rücksaugkanälen (15) zwischen den Platten hindurch sowie an den Außenkanten der Platten vorbei abströmt.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das untere, gekrümmte Gas- bzw. Luftzufuhrsystem (11) gekrümmte Gas- bzw. Lufteinströmplatten (29) aufweist, deren Krümmung gleich derjenigen der Trägermaterialbahn (25) ist, daß die Gas- bzw. Lufteinströmplatten (29) im Abstand voneinander angeordnet sind und daß das Abgas bzw. die Abluft (16) in Rücksaugkanälen (15) zwischen den Platten hindurch sowie an den Außenkanten der Platten vorbei abströmt.