EP0584674A2 - Device for generating a vacuum - Google Patents

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EP0584674A2
EP0584674A2 EP93112999A EP93112999A EP0584674A2 EP 0584674 A2 EP0584674 A2 EP 0584674A2 EP 93112999 A EP93112999 A EP 93112999A EP 93112999 A EP93112999 A EP 93112999A EP 0584674 A2 EP0584674 A2 EP 0584674A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
coating
vacuum
nozzle
carrier material
channel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP93112999A
Other languages
German (de)
French (fr)
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EP0584674A3 (en
EP0584674B1 (en
Inventor
Uwe Dipl.-Ing. Gartmann
Hermann Idstein
Günter Dr. Hultzsch
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Agfa Gevaert AG
Original Assignee
Hoechst AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hoechst AG filed Critical Hoechst AG
Publication of EP0584674A2 publication Critical patent/EP0584674A2/en
Publication of EP0584674A3 publication Critical patent/EP0584674A3/en
Application granted granted Critical
Publication of EP0584674B1 publication Critical patent/EP0584674B1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03C—PHOTOSENSITIVE MATERIALS FOR PHOTOGRAPHIC PURPOSES; PHOTOGRAPHIC PROCESSES, e.g. CINE, X-RAY, COLOUR, STEREO-PHOTOGRAPHIC PROCESSES; AUXILIARY PROCESSES IN PHOTOGRAPHY
    • G03C1/00—Photosensitive materials
    • G03C1/74—Applying photosensitive compositions to the base; Drying processes therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C—APPARATUS FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C5/00—Apparatus in which liquid or other fluent material is projected, poured or allowed to flow on to the surface of the work
    • B05C5/02—Apparatus in which liquid or other fluent material is projected, poured or allowed to flow on to the surface of the work the liquid or other fluent material being discharged through an outlet orifice by pressure, e.g. from an outlet device in contact or almost in contact, with the work
    • B05C5/0254—Coating heads with slot-shaped outlet
    • B05C5/0266—Coating heads with slot-shaped outlet adjustable in length, e.g. for coating webs of different width

Definitions

  • the invention relates to a device for generating a negative pressure on an application layer on a web-shaped carrier material, which is guided over a rotating coating roller, with a pressure chamber located inside the device, which opens into an outlet channel for a pressure medium near the carrier material, and with a coating nozzle for the application of the application layer on the carrier material in a coating gap.
  • an extrusion coating device for applying a coating solution to a strip material moving over a roller is known, with a draw-off nozzle which has an inclined draw-off surface, the angle between the draw-off surface and the axis of the extrusion slot being an obtuse angle.
  • the extrusion coating device is equipped with a vacuum box which is intended to reduce the air entrained at a higher belt speed of the belt material in order not to destroy the contact of the meniscus of the coating solution with the belt.
  • the vacuum is generated with a vacuum pump, not described in more detail, outside the vacuum box. The shape and sealing of the vacuum box is not described in detail.
  • the coating facilities own one vacuum box each, which is connected to a drainage line to discharge excess coating solution.
  • the coating device with the vacuum box and the dryer is in an overpressure chamber.
  • the vacuum box of the coating device has a connection to the outside air, the cross section of this connection being adjustable so that the differential pressure at the meniscus of the coating solution can be set.
  • the device described in DE-A-33 09 343 for applying at least one pouring layer to a moving, web-shaped support has a rotating casting roller guiding the support.
  • a caster is located near the casting roll, separated only by a gap.
  • a suction device with a housing has a vacuum chamber which extends from the gap to a partition and a suction chamber which extends from the partition to an end wall.
  • the partition and / or the end wall are adjustable in the circumferential direction.
  • the vacuum chamber and the suction chamber are connected to each other via a bypass.
  • By moving the partition and / or end wall the volumes of the vacuum and suction chamber are changed. Together with the bypass and the gaps towards the coating belt, these volumes form a pneumatic oscillation system.
  • resonance frequencies can be changed and the damping can be changed by varying the bypass.
  • In the vacuum chamber there is a rotating air roller, which is a source of interference for the uniformity of the coating.
  • Document EP-B - 0 168 986 describes a sliding film coating with negative pressure when the coating solution is applied tangentially.
  • the sliding film flows downwards on a vertical wall and reaches the strip to be coated via a gap.
  • the tape is deflected by a roller so that the coating film lies tangentially on the tape.
  • the gap is connected to a vacuum chamber so that the coating can be influenced.
  • a defined negative pressure or a defined positive pressure can be applied via a switching unit.
  • the negative pressure supports the coating, the positive pressure leads to an immediate interruption of the coating.
  • the pressure chamber is located in the immediate vicinity of the coating gap between the front end of the slideway surface and a coating roller over which the web material is guided.
  • the coating gap is at a location with respect to the coating roller such that the supported web material moves downward at that location and the material to be coated also moves downward.
  • the pressure chamber is arranged above the coating gap, and the angle between the lowest section of the slideway and the tangent to the coating roller in the region of the coating gap is between 170 ° and 180 °.
  • the vacuum space is protected against normal pressure in the area of the coating roller and the strip material by one or more narrow gaps or separated by adjacent seals.
  • the adjacent seals can cause wear or surface defects in the coating roller or the strip material.
  • the gap seals allow larger amounts of air to enter the vacuum box, so that they have to be removed via the vacuum generation system. These high amounts of air entering change depending on the width and thickness of the strip material, so that the vacuum or the gap seal must be readjusted.
  • the air quantities are also the cause of turbulence and vibrations, which can affect the coating meniscus, ie the application bead of the coating solution.
  • the object of the invention is to design a coil coating system with a device for generating a vacuum so that it is equipped without the usual vacuum box and generates a vacuum that is largely free of vibrations and cross-flow.
  • This object is achieved in such a way that the outlet channel running over the entire width of the carrier material moving upwards is arranged at a distance and below the coating gap and a suction zone, that a diffuser part extends the outlet channel downwards and that a vacuum channel extends the suction zone connects to the diffuser part of the outlet duct.
  • the wall of the vacuum channel is formed on the one hand by the moving carrier material and on the other hand by a nozzle wall which is held in place by means of magnets which are embedded in an upper part of the device.
  • the nozzle wall runs vertically downwards and is flat.
  • a narrowing distribution channel leads from the pressure chamber to a Laval nozzle, which extends over the entire coating width of the carrier material, and connects to the narrowest cross section of the Laval nozzle, the diffuser part of the outlet channel.
  • the advantage of the invention is that the negative pressure is generated directly or at the point where there is a direct need, as a result of which longer distances and thus vibrating air columns are avoided.
  • Another advantage of the invention includes in that no sealing is required and thus instabilities are avoided, so that interference is excluded.
  • Another advantage is that the cleaning of the device according to the invention, compared to known systems, is easy to accomplish due to the simple construction.
  • the principle of a device 1 for generating a vacuum at an application layer 5 is explained with reference to FIG. 1.
  • the generation of negative pressure is based on the principle of the known water or steam jet pump.
  • Compressed air is passed through a channel of the device 1 in the direction of arrow A and emerges from a Laval nozzle 15 along the circumference of a coating roller 3.
  • the Laval nozzle 15 is designed in such a way that only one half of the complete nozzle is used, this half being spatially divided so that a slot-shaped cross section is formed in the nozzle, which extends over the application width of the carrier material 4 on the coating roller 3.
  • the plane of symmetry of the Laval nozzle 15 coincides with the inner wall of the device 1, which lies opposite the circumferential surface of the coating roller 3.
  • the compressed air emerging from the Laval nozzle 15 exerts a suction or negative pressure above the Laval nozzle 15 on the meniscus of the application layer 5 or on the application layer as such.
  • FIG. 2 shows in perspective the device 1 for generating negative pressure on a coating roller 3, via which the carrier material 4 to be coated is led.
  • the device 1 is supplied with compressed air via a distributor unit 23.
  • compressed air is fed symmetrically from the distributor unit 23 via inflow openings 13 and 22 of the device 1.
  • Slidable seals 27 serve to limit the outlet width of the compressed air.
  • the coating nozzle 2 is not shown.
  • the device 1 according to the invention on a coating roller 3 is shown in section.
  • the carrier material 4 for example a plastic, paper or metal strip, is guided over the coating roller 3.
  • An arrow 6 indicates the running direction of the carrier material 4, which moves upward over the circumference of the coating roller 3.
  • the coating nozzle 2 is located above the device 1, so that the application layer 5, which emerges from the coating nozzle 2, is guided away from the device 1.
  • the upper part 7 and the lower part 8 are connected to one another by screws 11.
  • the nozzle wall 9 is held by magnets 10, which are embedded in the upper part 7.
  • a pressure chamber 24 which has two mutually opposite inflow openings 13, 22 via which compressed air is fed in symmetrically, as was described with reference to FIG becomes.
  • the pressure chamber is pressurized with compressed air from 2.5 to 3.8 bar.
  • the inflow opening 13 is indicated in the cross section of the lower part 8.
  • the compressed air supplied flows from the pressure chamber 24 through a distribution channel 14, which narrows upwards, to the Laval nozzle 15, which extends over the entire coating width.
  • the Laval nozzle 15 is delimited by the lower part of the nozzle wall 9 and by the inner wall 26 of the lower part 8 of the device 1. This inner wall 26 is inclined to the vertical and diverges downwards.
  • the displaceable seals 27 are present in the distributor channel 14, which are indicated schematically by dashed lines in FIG. 3 and which adapt the length of the gap of the Laval nozzle 15 to the coating width on the carrier material 4.
  • the displaceable seals 27 cover the inflow of compressed air to the Laval nozzle 15.
  • a narrow cross section 16 of the Laval nozzle 15 is followed by a short diffuser part 20 and an outlet duct 19, in which the outgoing compressed air from the Laval nozzle 15 mixes with the air from a vacuum duct 18 and with the air molecules carried in by the carrier material 4.
  • the outlet channel 19 is arranged at a distance and below the coating gap 25 of the coating nozzle 2.
  • the diffuser part 20 merges into the outlet channel 19, which widens downwards.
  • the vacuum channel 18 connects the outlet channel 19 with a suction zone 17 near the meniscus of the application layer 5, which the latter during Forms transition from the gap of the coating nozzle 2 to the carrier material 4.
  • the wall of the vacuum channel 18 is formed on the one hand by the moving carrier material 4 and on the other hand by the nozzle wall 9.
  • the cross section of the Laval nozzle 15 increases in the direction of the diffuser part 20 of the outlet channel 19.
  • the nozzle wall 9 runs vertically downwards and is flat, while the inner wall 26 of the lower part 8 of the device 1, as already mentioned above, runs obliquely to the vertical and diverged downwards.
  • In the upper part 7 of the device 1 there is a measuring channel 21 for measuring the negative pressure prevailing in the negative pressure channel 18, which is generally up to 7 mbar.
  • the negative pressure which arises in the outlet channel 19 acts on the suction zone 17 in the area of the meniscus of the application layer 5 via the negative pressure channel 18. This stabilizes the coating and only enables coating with application layers that have a low wet film weight.
  • the compressed air fed into the device 1 emerges in such a way that a negative pressure is created laterally from the outlet point and a flow is thereby exerted on an air layer which adheres to the carrier layer 4.
  • the pressure chamber can be subdivided into individually segmented distributor chambers, which can then optionally be pressurized with compressed air, so that the length of the nozzle gap of the Laval nozzle can in fact be adapted to the respective coating width present.
  • the device 1 can be used not only to generate a negative pressure on a carrier layer 4, but also to remove air cushions when rolling up tapes or plastic films. It is also possible to expose the compressed air fed in to an AC corona discharge, which leads to ionization of the compressed air, which then unloads the carrier material 4, which is moved upward, before the application layer 5 is applied.

Abstract

A device 1 for generating a vacuum at a layer applied to a substrate 5 in web form which is guided over a coating roller 3 is supplied symmetrically with compressed air via two opposite, end-located inflow openings 13, 22. This compressed air is fed symmetrically to the device 1 via a distributor unit 23. This compressed air emerges via a so-called Laval nozzle and, above this Laval nozzle, generates a vacuum which acts on the meniscus of the applied layer between the slit of the coating nozzle and the substrate 4. Provided in the device 1 are displaceable seals 27 which make it possible to adapt the width of the nozzle to the width over which the substrate 4 is to be coated.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Unterdrucks an einer Antragsschicht auf einem bahnförmigen Trägermaterial, das über eine rotierende Beschichtungswalze geführt ist, mit einer im Inneren der Vorrichtung liegenden Druckkammer, die in einen Austrittkanal für ein Druckmedium nahe dem Trägermaterial mündet, und mit einer Beschichtungsdüse für das Auftragen der Antragsschicht auf das Trägermaterial in einem Beschichtungsspalt.The invention relates to a device for generating a negative pressure on an application layer on a web-shaped carrier material, which is guided over a rotating coating roller, with a pressure chamber located inside the device, which opens into an outlet channel for a pressure medium near the carrier material, and with a coating nozzle for the application of the application layer on the carrier material in a coating gap.

Aus dem US-Patent 4,445,458 ist eine Extrusionsbeschichtungsvorrichtung für das Aufbringen einer Beschichtungslösung auf ein sich über eine Walze bewegendes Bandmaterial bekannt, mit einer Abzugsdüse, die eine schräge Abzugsfläche aufweist, wobei der Winkel zwischen der Abzugsfläche und der Achse des Extrusionsschlitzes ein stumpfer Winkel ist. Die Extrusionsbeschichtungsvorrichtung ist mit einem Unterdruckkasten ausgerüstet, der die bei größerer Bandgeschwindigkeit des Bandmaterials mitgeschleppte Luft reduzieren soll, um den Kontakt des Meniskus der Beschichtungslösung zum Band nicht zu zerstören. Der Unterdruck wird mit einer nicht näher beschriebenen Unterdruckpumpe außerhalb des Unterdruckkastens erzeugt. Die Form und die Abdichtung des Unterdruckkastens ist nicht näher beschrieben.From US Pat. No. 4,445,458 an extrusion coating device for applying a coating solution to a strip material moving over a roller is known, with a draw-off nozzle which has an inclined draw-off surface, the angle between the draw-off surface and the axis of the extrusion slot being an obtuse angle. The extrusion coating device is equipped with a vacuum box which is intended to reduce the air entrained at a higher belt speed of the belt material in order not to destroy the contact of the meniscus of the coating solution with the belt. The vacuum is generated with a vacuum pump, not described in more detail, outside the vacuum box. The shape and sealing of the vacuum box is not described in detail.

In dem US-Patent 2,681,294 sind Verfahren zur Beschichtung von Bandmaterialien beschrieben. Es handelt sich um zwei Ausführungsformen der Gleitfilmbeschichtung. Die Beschichtungseinrichtungen besitzen jeweils einen Unterdruckkasten, der mit einer Drainageleitung verbunden ist, um überschüssige Beschichtungslösung abzuleiten. Bei einer Ausführungsform befindet sich die Beschichtungseinrichtung mit dem Unterdruckkasten und dem Trockner in einer überdruckkammer. Der Unterdruckkasten der Beschichtungseinrichtung hat eine Verbindung zur Außenluft, wobei der Querschnitt dieser Verbindung regelbar ist, so daß der Differenzdruck am Meniskus der Beschichtungslösung einstellbar ist.Methods for coating strip materials are described in US Pat. No. 2,681,294. There are two embodiments of the sliding film coating. The coating facilities own one vacuum box each, which is connected to a drainage line to discharge excess coating solution. In one embodiment, the coating device with the vacuum box and the dryer is in an overpressure chamber. The vacuum box of the coating device has a connection to the outside air, the cross section of this connection being adjustable so that the differential pressure at the meniscus of the coating solution can be set.

Die in der DE-A - 33 09 343 beschriebene Vorrichtung zum Auftragen mindestens einer Gießschicht auf eine sich bewegende, bahnförmige Unterlage besitzt eine die Unterlage führende, rotierende Gießwalze. Ein Gießer ist, nur durch einen Spalt getrennt, nahe der Gießwalze angeordnet. Eine Saugvorrichtung mit einem Gehäuse weist eine vom Spalt bis zu einer Trennwand sich erstreckende Unterdruckkammer und eine sich von der Trennwand bis zu einer Endwand erstreckende Absaugkammer auf. Die Trennwand und/oder die Endwand sind in Umfangsrichtung verstellbar. Die Unterdruckkammer und die Absaugkammer sind über einen Bypass miteinander verbunden. Durch das Verschieben der Trenn- und/oder Endwand werden die Volumina der Unterdruck- und der Absaugkammer geändert. Diese Volumina bilden zusammen mit dem Bypass und den Spalten zum Beschichtungsband hin ein pneumatisches Schwingsystem. Durch Verändern der Volumina können Resonanzfrequenzen geändert und durch Variation des Bypasses die Dämpfung verändert werden. In der Unterdruckkammer befindet sich eine rotierende Luftwalze, die eine Störungsquelle für die Gleichmäßigkeit der Beschichtung darstellt.The device described in DE-A-33 09 343 for applying at least one pouring layer to a moving, web-shaped support has a rotating casting roller guiding the support. A caster is located near the casting roll, separated only by a gap. A suction device with a housing has a vacuum chamber which extends from the gap to a partition and a suction chamber which extends from the partition to an end wall. The partition and / or the end wall are adjustable in the circumferential direction. The vacuum chamber and the suction chamber are connected to each other via a bypass. By moving the partition and / or end wall, the volumes of the vacuum and suction chamber are changed. Together with the bypass and the gaps towards the coating belt, these volumes form a pneumatic oscillation system. By changing the volume, resonance frequencies can be changed and the damping can be changed by varying the bypass. In the vacuum chamber there is a rotating air roller, which is a source of interference for the uniformity of the coating.

In dem Dokument EP-B - 0 168 986 ist eine Gleitfilmbeschichtung mit Unterdruck bei tangentialem Antrag der Beschichtungslösung beschrieben. Der Gleitfilm fließt an einer senkrechten Wand nach unten und gelangt über einen Spalt auf das zu beschichtende Band. Das Band wird an dieser Stelle so über eine Walze umgelenkt, daß der Beschichtungsfilm sich tangential an das Band anlegt. Der Spalt ist mit einer Unterdruckkammer verbunden, so daß die Beschichtung beeinflußt werden kann. Über eine Schalteinheit kann ein definierter Unterdruck oder ein definierter Überdruck angelegt werden. Der Unterdruck unterstützt die Beschichtung, der Überdruck führt zu einer sofortigen Unterbrechung der Beschichtung. Die Druckkammer liegt in unmittelbarer Nähe des Beschichtungsspalts zwischen dem vorderen Ende der Gleitbahnfläche und einer Beschichtungswalze, über die das Bahnmaterial geführt ist. Der Beschichtungsspalt liegt an einer Stelle bezüglich der Beschichtungswalze derart, daß das gestützte Bahnmaterial sich in Richtung nach unten an dieser Stelle bewegt und das zu beschichtende Material sich ebenfalls in die Richtung nach unten bewegt. Die Druckkammer ist oberhalb des Beschichtungsspaltes angeordnet, und der Winkel zwischen dem untersten Abschnitt der Gleitbahn und der Tangente an die Beschichtungswalze im Bereich des Beschichtungsspaltes liegt zwischen 170° und 180°.Document EP-B - 0 168 986 describes a sliding film coating with negative pressure when the coating solution is applied tangentially. The sliding film flows downwards on a vertical wall and reaches the strip to be coated via a gap. At this point, the tape is deflected by a roller so that the coating film lies tangentially on the tape. The gap is connected to a vacuum chamber so that the coating can be influenced. A defined negative pressure or a defined positive pressure can be applied via a switching unit. The negative pressure supports the coating, the positive pressure leads to an immediate interruption of the coating. The pressure chamber is located in the immediate vicinity of the coating gap between the front end of the slideway surface and a coating roller over which the web material is guided. The coating gap is at a location with respect to the coating roller such that the supported web material moves downward at that location and the material to be coated also moves downward. The pressure chamber is arranged above the coating gap, and the angle between the lowest section of the slideway and the tangent to the coating roller in the region of the coating gap is between 170 ° and 180 °.

Bei den bekannten Unterdrucksystemen zur Beschichtung bewegter Bahnen wird der Unterdruckraum gegen Normaldruck im Bereich der Beschichtungswalze und des Bandmaterials durch einen oder mehrere enge Spalte oder durch anliegende Dichtungen abgetrennt. Die anliegenden Dichtungen können zum Verschleiß oder zu Oberflächendefekten der Beschichtungswalze oder des Bandmaterials führen. Die Spaltabdichtungen lassen - je nach Spaltweite - größere Luftmengen in den Unterdruckkasten eintreten, so daß diese über das Unterdruckerzeugungssystem entfernt werden müssen. Diese eintretenden hohen Luftmengen ändern sich, je nach Breite und Dicke des Bandmaterials, so daß der Unterdruck bzw. die Spaltabdichtung jeweils neu eingestellt werden müssen. Die Luftmengen sind darüberhinaus die Ursache von Turbulenzen und Schwingungen, die den Beschichtungsmeniskus, d.h. den Antragswulst der Beschichtungslösung, beeinträchtigen können.In the known vacuum systems for coating moving webs, the vacuum space is protected against normal pressure in the area of the coating roller and the strip material by one or more narrow gaps or separated by adjacent seals. The adjacent seals can cause wear or surface defects in the coating roller or the strip material. Depending on the gap width, the gap seals allow larger amounts of air to enter the vacuum box, so that they have to be removed via the vacuum generation system. These high amounts of air entering change depending on the width and thickness of the strip material, so that the vacuum or the gap seal must be readjusted. The air quantities are also the cause of turbulence and vibrations, which can affect the coating meniscus, ie the application bead of the coating solution.

Bei den bekannten Systemen der Unterdruckbeschichtung besteht die Gefahr, daß Beschichtungslösung im Fall von Instabilitäten in das Unterdrucksystem abgesaugt wird. Durch Austrocknen der Lösung entstehen Lackfahnen, die in Schwingung geraten können, was wiederum zu Pulsationen in dem Unterdruckkasten bzw. am Beschichtungsmeniskus führt.In the known systems of vacuum coating, there is a risk that coating solution is sucked into the vacuum system in the event of instabilities. When the solution dries out, plugs of paint are formed which can vibrate, which in turn leads to pulsations in the vacuum box or on the coating meniscus.

An den bekannten Beschichtungsanlagen mit einer Breitschlitzdüse lassen sich hohe Bandgeschwindigkeiten bei gleichzeitig dünnen Antragsschichten nur mit angelegtem Unterdruck erreichen. Der Unterdruck wirkt dabei von der Seite des noch unbeschichteten Bandes auf den Antragsfilm zwischen dem Düsenaustritt und dem Band. Die Erzeugung des Unterdrucks erfolgt im allgemeinen getrennt vom Beschichtungsbereich über eine oder mehrere Einspritzdüsen. Die aus dem Unterdruckkasten abzusaugende Luft wird über Schläuche zu den Einspritzdüsen geleitet. Bei höherem Unterdruck bricht der Antragsfilm zwischen der Breitschlitzdüse und dem Band auf und kann erst wieder bei niedrigen Bandgeschwindigkeiten geschlossen werden. Ursache für das Aufbrechen sind Schwingungen im Unterdruckkasten und den Absaugleitungen, sowie Querströmungen, die durch Falschluft hervorgerufen werden.In the known coating systems with a slot die, high belt speeds with thin application layers can only be achieved with the vacuum applied. The negative pressure acts from the side of the as yet uncoated strip on the application film between the nozzle outlet and the strip. The vacuum is generally generated separately from the coating area via one or more injection nozzles. The one from the vacuum box Air to be extracted is routed through hoses to the injection nozzles. If the vacuum is higher, the application film breaks between the slot die and the belt and can only be closed again at low belt speeds. The cause of the breakup are vibrations in the vacuum box and the suction lines, as well as cross currents caused by incorrect air.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Bandbeschichtungsanlage mit einer Vorrichtung zum Erzeugen eines Unterdrucks so auszugestalten, daß sie ohne den üblichen Unterdruckkasten ausgestattet ist und einen weitgehend schwingungs- und querströmungsfreien Unterdruck erzeugt.The object of the invention is to design a coil coating system with a device for generating a vacuum so that it is equipped without the usual vacuum box and generates a vacuum that is largely free of vibrations and cross-flow.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß in der Weise gelöst, daß der über die gesamte Breite des in Richtung nach oben bewegten Trägermaterials verlaufende Austrittskanal im Abstand und unterhalb des Beschichtungsspaltes und einer Saugzone angeordnet ist, daß ein Diffusorteil den Austrittskanal nach unten erweitert und daß ein Unterdruckkanal die Saugzone mit dem Diffusorteil des Austrittkanals verbindet.This object is achieved in such a way that the outlet channel running over the entire width of the carrier material moving upwards is arranged at a distance and below the coating gap and a suction zone, that a diffuser part extends the outlet channel downwards and that a vacuum channel extends the suction zone connects to the diffuser part of the outlet duct.

In Ausgestaltung der Erfindung ist die Wandung des Unterdruckkanals einerseits von dem bewegten Trägermaterial und andererseits von einer Düsenwand gebildet, die mit Hilfe von Magneten festgehalten ist, die in einem Oberteil der Vorrichtung eingelassen sind. Die Düsenwand verläuft dabei senkrecht nach unten und ist eben ausgebildet.In an embodiment of the invention, the wall of the vacuum channel is formed on the one hand by the moving carrier material and on the other hand by a nozzle wall which is held in place by means of magnets which are embedded in an upper part of the device. The nozzle wall runs vertically downwards and is flat.

In Weitergestaltung der Erfindung führt von der Druckkammer ein sich verengender Verteilerkanal zu einer Lavaldüse, die sich über die gesamte Beschichtungsbreite des Trägermaterials erstreckt, und schließt an den engsten Querschnitt der Lavaldüse der Diffusorteil des Austrittkanals an.In a further development of the invention, a narrowing distribution channel leads from the pressure chamber to a Laval nozzle, which extends over the entire coating width of the carrier material, and connects to the narrowest cross section of the Laval nozzle, the diffuser part of the outlet channel.

Die weitere Ausgestaltung der Erfindung ergibt sich aus den Merkmalen der Patentansprüche 5 bis 11.The further embodiment of the invention results from the features of claims 5 to 11.

Mit der Erfindung wird der Vorteil erzielt, daß der Unterdruck direkt oder an der Stelle erzeugt wird, wo unmittelbar der Bedarf besteht, wodurch längere Wege und damit schwingende Luftsäulen vermieden werden. Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt u.a. darin, daß keine Abdichtung erforderlich ist und damit Instabilitäten vermieden werden, so daß Störungen ausgeschlossen sind. Von Vorteil ist auch, daß die Reinigung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, im Vergleich zu bekannten Systemen, aufgrund der einfachen Bauweise leicht zu bewerkstelligen ist.The advantage of the invention is that the negative pressure is generated directly or at the point where there is a direct need, as a result of which longer distances and thus vibrating air columns are avoided. Another advantage of the invention includes in that no sealing is required and thus instabilities are avoided, so that interference is excluded. Another advantage is that the cleaning of the device according to the invention, compared to known systems, is easy to accomplish due to the simple construction.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1
eine schematische Schnittansicht einer Beschichtungsanlage, anhand der das Prinzip der Unterdruckerzeugung beschrieben wird,
Fig. 2
eine perspektivische Ansicht einer Vorrichtung zur Erzeugung eines Unterdrucks an einer Beschichtungswalze, sowie die Druckluftversorgung der Vorrichtung, und
Fig. 3
eine Schnittansicht der Vorrichtung nach der Erfindung an einer Beschichtungswalze.
The invention is explained in more detail below with reference to the drawings. Show it:
Fig. 1
1 shows a schematic sectional view of a coating system, on the basis of which the principle of negative pressure generation is described,
Fig. 2
a perspective view of a device for generating a negative pressure on a coating roller, and the compressed air supply to the device, and
Fig. 3
a sectional view of the device according to the invention on a coating roller.

Anhand von Figur 1 wird das Prinzip einer Vorrichtung 1 zur Erzeugung eines Unterdrucks an einer Antragsschicht 5 erläutert. Der Unterdruckerzeugung liegt das Prinzip der an sich bekannten Wasser- oder Dampfstrahlpumpe zugrunde. Durch einen Kanal der Vorrichtung 1 wird Druckluft in Richtung des Pfeils A durchgeleitet und tritt aus einer Lavaldüse 15 entlang dem Umfang einer Beschichtungswalze 3 aus. Oberhalb der Vorrichtung 1 befindet sich eine Beschichtungsdüse 2, aus deren Beschichtungsspalt die Antragsschicht 5, die im Beschichtungsspalt einen Meniskus bildet, auf ein Trägermaterial 4 aufgetragen wird, das über die Beschichtungswalze 3 nach oben geführt ist. Die Lavaldüse 15 ist derart gestaltet, daß nur eine Hälfte der vollständigen Düse genutzt wird, wobei diese genutzte Hälfte räumlich so geteilt ist, daß ein schlitzförmiger Querschnitt in der Düse entsteht, der sich über die Antragsbreite des Trägermaterials 4 auf der Beschichtungswalze 3 erstreckt. Die Symmetrieebene der Lavaldüse 15 fällt mit der Innenwand der Vorrichtung 1, die der Umfangsfläche der Beschichtungswalze 3 gegenüberliegt, zusammen. Durch die aus der Lavaldüse 15 austretende Druckluft wird ein Sog bzw. Unterdruck oberhalb der Lavaldüse 15 auf den Meniskus der Antragsschicht 5 bzw. auf die Antragsschicht als solche ausgeübt.The principle of a device 1 for generating a vacuum at an application layer 5 is explained with reference to FIG. 1. The generation of negative pressure is based on the principle of the known water or steam jet pump. Compressed air is passed through a channel of the device 1 in the direction of arrow A and emerges from a Laval nozzle 15 along the circumference of a coating roller 3. Above the device 1 there is a coating nozzle 2, from the coating gap of which the application layer 5, which forms a meniscus in the coating gap, is applied to a carrier material 4, which is guided upwards over the coating roller 3. The Laval nozzle 15 is designed in such a way that only one half of the complete nozzle is used, this half being spatially divided so that a slot-shaped cross section is formed in the nozzle, which extends over the application width of the carrier material 4 on the coating roller 3. The plane of symmetry of the Laval nozzle 15 coincides with the inner wall of the device 1, which lies opposite the circumferential surface of the coating roller 3. The compressed air emerging from the Laval nozzle 15 exerts a suction or negative pressure above the Laval nozzle 15 on the meniscus of the application layer 5 or on the application layer as such.

Figur 2 zeigt perspektivisch die Vorrichtung 1 zur Unterdruckerzeugung an einer Beschichtungswalze 3, über die das zu beschichtende Trägermaterial 4 geführt ist. Die Versorgung der Vorrichtung 1 mit Druckluft erfolgt über eine Verteilereinheit 23. Hierzu wird symmetrisch von der Verteilereinheit 23 Druckluft über Einströmöffnungen 13 und 22 der Vorrichtung 1 eingespeist. Verschiebbare Abdichtungen 27 dienen der Begrenzung der Austrittsbreite der Druckluft. Aus Gründen der besseren Übersichtlichkeit ist die Beschichtungsdüse 2 nicht dargestellt.FIG. 2 shows in perspective the device 1 for generating negative pressure on a coating roller 3, via which the carrier material 4 to be coated is led. The device 1 is supplied with compressed air via a distributor unit 23. For this purpose, compressed air is fed symmetrically from the distributor unit 23 via inflow openings 13 and 22 of the device 1. Slidable seals 27 serve to limit the outlet width of the compressed air. For reasons of better clarity, the coating nozzle 2 is not shown.

In Figur 3 ist die Vorrichtung 1 nach der Erfindung an einer Beschichtungswalze 3 im Schnitt dargestellt. Das Trägermaterial 4, beispielsweise ein Kunststoff-, Papier- oder Metallband, wird über die Beschichtungswalze 3 geführt. Ein Pfeil 6 zeigt die Laufrichtung des Trägermaterials 4 an, das sich über den Umfang der Beschichtungswalze 3 nach oben bewegt. Die Beschichtungsdüse 2 befindet sich oberhalb der Vorrichtung 1, so daß die Antragsschicht 5, die aus der Beschichtungsdüse 2 austritt, von der Vorrichtung 1 weggeführt wird. Die Vorrichtung 1, die gewissermaßen eine Unterdruckdüse darstellt, besteht aus einem Unterteil 8, einem Oberteil 7 und einer Düsenwand 9.In Figure 3, the device 1 according to the invention on a coating roller 3 is shown in section. The carrier material 4, for example a plastic, paper or metal strip, is guided over the coating roller 3. An arrow 6 indicates the running direction of the carrier material 4, which moves upward over the circumference of the coating roller 3. The coating nozzle 2 is located above the device 1, so that the application layer 5, which emerges from the coating nozzle 2, is guided away from the device 1. The device 1, which to a certain extent represents a vacuum nozzle, consists of a lower part 8, an upper part 7 and a nozzle wall 9.

Das Oberteil 7 und das Unterteil 8 sind durch Schrauben 11 miteinander verbunden. Die Düsenwand 9 wird von Magneten 10, die in dem Oberteil 7 eingelassen sind, festgehalten.The upper part 7 and the lower part 8 are connected to one another by screws 11. The nozzle wall 9 is held by magnets 10, which are embedded in the upper part 7.

Im Inneren der Vorrichtung 1, d.h. im Unterteil 8, befindet sich eine Druckkammer 24, die zwei einander gegenüberliegende stirnseitige Einströmöffnungen 13, 22 aufweist, über die, wie anhand von Figur 2 beschrieben wurde, symmetrisch Druckluft eingespeist wird. Die Druckkammer wird mit Druckluft von 2,5 bis 3,8 bar beaufschlagt. In Figur 3 ist die Einströmöffnung 13 im Querschnitt des Unterteils 8 angedeutet. Die zugeführte Druckluft strömt von der Druckkammer 24 durch einen Verteilerkanal 14, der sich nach oben hin verengt, zu der Lavaldüse 15, die sich über die gesamte Beschichtungsbreite erstreckt. Die Lavaldüse 15 wird von dem unteren Stück der Düsenwand 9 und von der Innenwand 26 des Unterteils 8 der Vorrichtung 1 begrenzt. Diese Innenwand 26 ist geneigt zu der Vertikalen und divergiert nach unten.In the interior of the device 1, ie in the lower part 8, there is a pressure chamber 24 which has two mutually opposite inflow openings 13, 22 via which compressed air is fed in symmetrically, as was described with reference to FIG becomes. The pressure chamber is pressurized with compressed air from 2.5 to 3.8 bar. In Figure 3, the inflow opening 13 is indicated in the cross section of the lower part 8. The compressed air supplied flows from the pressure chamber 24 through a distribution channel 14, which narrows upwards, to the Laval nozzle 15, which extends over the entire coating width. The Laval nozzle 15 is delimited by the lower part of the nozzle wall 9 and by the inner wall 26 of the lower part 8 of the device 1. This inner wall 26 is inclined to the vertical and diverges downwards.

In dem Verteilerkanal 14 sind die verschiebbaren Abdichtungen 27 vorhanden, die schematisch in Figur 3 gestrichelt angedeutet sind, und die die Länge des Spaltes der Lavaldüse 15 der Beschichtungsbreite auf dem Trägermaterial 4 anpassen. Die verschiebbaren Abdichtungen 27 decken den Zustrom von Druckluft zur Lavaldüse 15 ab.The displaceable seals 27 are present in the distributor channel 14, which are indicated schematically by dashed lines in FIG. 3 and which adapt the length of the gap of the Laval nozzle 15 to the coating width on the carrier material 4. The displaceable seals 27 cover the inflow of compressed air to the Laval nozzle 15.

An einen engsten Querschnitt 16 der Lavaldüse 15 schließen ein kurzer Diffusorteil 20 und ein Austrittskanal 19 an, in welchem sich die ausströmende Druckluft aus der Lavaldüse 15 mit der Luft aus einem Unterdruckkanal 18 sowie mit den von dem Trägermaterial 4 eingeschleppten Luftmolekülen vermischt. Der Austrittkanal 19 ist im Abstand und unterhalb des Beschichtungsspaltes 25 der Beschichtungsdüse 2 angeordnet. Der Diffusorteil 20 geht in den Austrittkanal 19 über, der sich nach unten erweitert. Der Unterdruckkanal 18 verbindet den Austrittkanal 19 mit einer Saugzone 17 nahe dem Meniskus der Antragsschicht 5, den diese beim Übergang aus dem Spalt der Beschichtungsdüse 2 auf das Trägermaterial 4 bildet.A narrow cross section 16 of the Laval nozzle 15 is followed by a short diffuser part 20 and an outlet duct 19, in which the outgoing compressed air from the Laval nozzle 15 mixes with the air from a vacuum duct 18 and with the air molecules carried in by the carrier material 4. The outlet channel 19 is arranged at a distance and below the coating gap 25 of the coating nozzle 2. The diffuser part 20 merges into the outlet channel 19, which widens downwards. The vacuum channel 18 connects the outlet channel 19 with a suction zone 17 near the meniscus of the application layer 5, which the latter during Forms transition from the gap of the coating nozzle 2 to the carrier material 4.

Die Wandung des Unterdruckkanals 18 wird einerseits von dem bewegten Trägermaterial 4 und andererseits von dem Düsenwand 9 gebildet.The wall of the vacuum channel 18 is formed on the one hand by the moving carrier material 4 and on the other hand by the nozzle wall 9.

Der Querschnitt der Lavaldüse 15 vergrößert sich in Richtung auf den Diffusorteil 20 des Austrittkanals 19. Die Düsenwand 9 verläuft senkrecht nach unten und ist eben ausgebildet, während die Innenwand 26 des Unterteils 8 der Vorrichtung 1, wie schon voranstehend erwähnt wurde, schräg zur Vertikalen verläuft und nach unten hin divergiert. Im Oberteil 7 der Vorrichtung 1 befindet sich ein Meßkanal 21 zur Messung des im Unterdruckkanal 18 herrschenden Unterdrucks, der im allgemeinen bis 7 mbar beträgt. Der im Austrittkanal 19 entstehende Unterdruck wirkt über den Unterdruckkanal 18 auf die Saugzone 17 im Bereich des Meniskus der Antragsschicht 5 ein. Hierdurch wird die Beschichtung stabilisiert und erst das Beschichten mit Antragsschichten, die ein niedriges Naßfilmgewicht besitzen, ermöglicht.The cross section of the Laval nozzle 15 increases in the direction of the diffuser part 20 of the outlet channel 19. The nozzle wall 9 runs vertically downwards and is flat, while the inner wall 26 of the lower part 8 of the device 1, as already mentioned above, runs obliquely to the vertical and diverged downwards. In the upper part 7 of the device 1 there is a measuring channel 21 for measuring the negative pressure prevailing in the negative pressure channel 18, which is generally up to 7 mbar. The negative pressure which arises in the outlet channel 19 acts on the suction zone 17 in the area of the meniscus of the application layer 5 via the negative pressure channel 18. This stabilizes the coating and only enables coating with application layers that have a low wet film weight.

Zwischen der Beschichtungsdüse 2 und der Vorrichtung 1 befindet sich eine Dichtung 12, die Störungen durch einströmende Luft weitgehend verhindert.Between the coating nozzle 2 and the device 1 there is a seal 12 which largely prevents disturbances caused by inflowing air.

Die in die Vorrichtung 1 eingespeiste Druckluft tritt in einer Weise aus, daß seitlich von der Austrittstelle ein Unterdruck entsteht und dadurch eine Strömung auf eine Luftschicht ausgeübt wird, die an der Trägerschicht 4 anhaftet.The compressed air fed into the device 1 emerges in such a way that a negative pressure is created laterally from the outlet point and a flow is thereby exerted on an air layer which adheres to the carrier layer 4.

Obgleich dies nicht dargestellt ist, kann die Druckkammer in einzeln segmentierte Verteilerkammern unterteilt sein, die dann wahlweise mit Druckluft beaufschlagt werden können, so daß faktisch die Länge des Düsenspalts der Lavaldüse an die jeweilige vorliegende Beschichtungsbreite angepaßt werden kann.Although this is not shown, the pressure chamber can be subdivided into individually segmented distributor chambers, which can then optionally be pressurized with compressed air, so that the length of the nozzle gap of the Laval nozzle can in fact be adapted to the respective coating width present.

Die Vorrichtung 1 kann nicht nur zur Erzeugung eines Unterdruckes an einer Trägerschicht 4 eingesetzt werden, sondern auch zum Entfernen von Luftpolstern beim Aufrollen von Bändern oder Kunststoffolien angewandt werden. Ebenso ist es möglich, die eingespeiste Druckluft einer Wechselstromkoronaentladung auszusetzen, wodurch es zu einer Ionisation der Druckluft kommt, die dann das nach oben bewegte Trägermaterial 4 vor dem Aufbringen der Antragsschicht 5 entlädt.The device 1 can be used not only to generate a negative pressure on a carrier layer 4, but also to remove air cushions when rolling up tapes or plastic films. It is also possible to expose the compressed air fed in to an AC corona discharge, which leads to ionization of the compressed air, which then unloads the carrier material 4, which is moved upward, before the application layer 5 is applied.

Claims (11)

Vorrichtung zum Erzeugen eines Unterdrucks an einer Antragsschicht auf einem bahnförmigen Trägermaterial, das über eine rotierende Beschichtungswalze geführt ist, mit einer im Inneren der Vorrichtung liegenden Druckkammer, die in einen Austrittkanal für ein Druckmedium nahe dem Trägermaterial mündet, und mit einer Beschichtungsdüse für das Auftragen der Antragsschicht auf das Trägermaterial in einem Beschichtungsspalt, dadurch gekennzeichnet, daß der über die gesamte Breite des in Richtung nach oben bewegten Trägermaterials (4) verlaufende Austrittkanal (19) im Abstand und unterhalb des Beschichtungsspaltes (25) und einer Saugzone (17) angeordnet ist, daß ein Diffusorteil (20) den Austrittkanal (19) nach unten erweitert und daß ein Unterdruckkanal (18) die Saugzone (17) mit dem Diffusorteil des Austrittkanals (19) verbindet.Device for generating a vacuum on an application layer on a web-shaped carrier material, which is guided over a rotating coating roller, with a pressure chamber located inside the device, which opens into an outlet channel for a pressure medium near the carrier material, and with a coating nozzle for the application of the Application layer on the carrier material in a coating gap, characterized in that the outlet channel (19) running over the entire width of the carrier material (4) moving upwards is arranged at a distance and below the coating gap (25) and a suction zone (17), that a diffuser part (20) extends the outlet duct (19) downwards and that a vacuum duct (18) connects the suction zone (17) to the diffuser part of the outlet duct (19). Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandung des Unterdruckkanals (18) einerseits von dem bewegten Trägermaterial (4) und andererseits von einer Düsenwand (9) gebildet ist, die mit Hilfe von Magneten (10) festgehalten ist, die in einem Oberteil (7) der Vorrichtung (1) eingelassen sind.Device according to Claim 1, characterized in that the wall of the vacuum channel (18) is formed on the one hand by the moving carrier material (4) and on the other hand by a nozzle wall (9) which is held in place by means of magnets (10) which are held in an upper part (7) of the device (1) are embedded. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenwand (9) senkrecht nach unten verläuft und eben ausgebildet ist.Device according to claim 2, characterized in that the nozzle wall (9) extends vertically downwards and is flat. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß von der Druckkammer (24) ein sich verengender Verteilerkanal (14) zu einer Lavaldüse (15) führt, die sich über die gesamte Beschichtungsbreite des Trägermaterials (4) erstreckt und daß an den engsten Querschnitt (16) der Lavaldüse (15) der Diffusorteil (20) des Austrittkanals (19) anschließt.Apparatus according to claim 1, characterized in that a narrowing distribution channel (14) leads from the pressure chamber (24) to a Laval nozzle (15) which extends over the entire coating width of the carrier material (4) and in that the narrowest cross section (16 ) the Laval nozzle (15) the diffuser part (20) of the outlet channel (19) connects. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckkammer (24) mit Druckluft von 2,5 bis 3,8 bar beaufschlagt ist.Device according to claim 1, characterized in that the pressure chamber (24) is pressurized with compressed air of 2.5 to 3.8 bar. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Querschnitt der Lavaldüse (15) in Richtung auf den Diffusorteil (20) des Austrittkanals (19) vergrößert.Apparatus according to claim 4, characterized in that the cross section of the Laval nozzle (15) increases in the direction of the diffuser part (20) of the outlet channel (19). Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Unterdruckdüse aus einem Oberteil (7) und einem Unterteil (8) aufweist, die lösbar miteinander verbunden sind und daß der Oberteil (7) einen Meßkanal (21) zur Anzeige des im Unterdruckkanal (18) herrschenden Unterdrucks enthält.Device according to one or more of claims 1 to 6, characterized in that it has a vacuum nozzle comprising an upper part (7) and a lower part (8) which are detachably connected to one another and in that the upper part (7) has a measuring channel (21) for Display of the negative pressure prevailing in the vacuum channel (18) contains. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verteilereinheit (23) die Druckluft symmetrisch in die Druckkammer (24) über die einander gegenüberliegenden, stirnseitigen Einströmöffnungen (13, 22) einspeist.Apparatus according to claim 5, characterized in that a distributor unit (23) feeds the compressed air symmetrically into the pressure chamber (24) via the opposing end inflow openings (13, 22). Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Beschichtungsdüse (2) und der Vorrichtung (1) eine Dichtung (12) angeordnet ist.Device according to claim 1, characterized in that between the coating nozzle (2) and the device (1) a seal (12) is arranged. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Unterdruck im Unterdruckkanal (18) bis 7 mbar beträgt.Device according to claim 7, characterized in that the vacuum in the vacuum channel (18) is up to 7 mbar. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Verteilerkanal (14) verschiebbare Abdichtungen (27) vorhanden sind, die die Länge des Spaltes der Lavaldüse (15) der Beschichtungsbreite auf dem Trägermaterial (4) anpassen.Apparatus according to claim 4, characterized in that there are displaceable seals (27) in the distribution channel (14) which adapt the length of the gap of the Laval nozzle (15) to the coating width on the carrier material (4).
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