Versuchsanlage zur Beschichtung und Trocknung von bandförmigem Material

Abstract

 Die Erfindung betrifft eine Versuchsanlage zur Beschichtung und Trocknung von Materialbahnen (9) mit viskosen Lösungen. Die als flache Schleife ausgebildete Bahn (9) wird hierbei mit ihren Führungselementen (5) an ortsfest installierte Gießeinrichtungen (15) verfahren und schwingungsfrei gekoppelt.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Versuchanlage zur Einzel- oder Mehrfachbeschichtung und anschließenden Trocknung von Papier- oder Folienbahnen mit viskosen Lösungen. Eine solche Anlage besteht aus mindestens einem Gießer und einem nachgeschalteten Düsentrockner.

[0002] Bei der Auslegung von Fabrikationsanlagen, z.B. zum Beschichten von Folien oder Platten und zum Trocknen dieser Güter ist es von großer Bedeutung, vor der Planung einer Anlage die Beschichtungs- und Trocknungsbedingungen zu kennen, bei denen optimale Ergebnisse für die Qualität des Produktes erwartet werden können.

[0003] Ferner ist es von großem Wert, wenn ein im Labormaßstab entwickeltes Produkt auch im kleinen Maßstab auf sein _Verhalten unter später zu erwartenden Fabrikationsbedingungen geprüft werden kann bzw. auf diese Bedingungen abgestimmt werden kann. Die genauen Kenntnisse solcher Kenndaten sind um so wichtiger, je mehr die Qualität eines Produktes oder einer Substanz von den Fabrikationsbedingungen, z.B. von den Temperaturen während der Trocknung, der Feuchte, der Luftmenge usw. beeinflußt wird. Dies ist insbesondere bei photographischen Produkten in hohem Maße der Fall.

[0004] In der deutschen Auslegeschrift 1 962 089 ist eine Mehrfachbegießanlage beschrieben, die eine weitgehend variable Trockenluftführung besitzt. Diese Anlage ist für die Produktion bestimmt. Wegen ihrer Größe wäre es unwirtschaftlich, wenn sie für Vers-ichszwecke benutzt würde. Einer Verkleinerung sind aber Grenzen gesetzt, weil für die Trockenabschnitte eine bestimmte Mindestlänge erforderlich ist. Daher sind die Anlagen auch dann noch relativ groß und kostspielig.

[0005] In der DT-AS 2 246 789 ist eine Versuchsgießmaschine zur Einzel- oder Mehrfachbeschichtung und Trocknung von Papier-oder Folienbahnen beschrieben. Bei dieser Anlage wird die Bahn in eine Schleife geführt und die einzelnen Gießer mit ihren Stationen zum Beguß seitlich unter die Gießwalze an die Bahn herangefahren, wobei die bei modernen Beschichtungsverfahren notwendigen Versorgungs- und Meßleitungen beweglich sein und mit verfahren werden müssen. Dies ist insbesondere beim Einsatz von mehreren Gießern von erheblichem Nachteil.

[0006] Des weiteren läßt es die Versuchsanlage nach der DT-AS 2 246 789 nicht zu, in dem Bereich, in welchem die Bahn um die Gießwalze gelenkt wird, die Bahn gleichmäßig und lückenlos mit Trockenluft zu beblasen. Es ist also mit dieser Anlage keine definierte ununterbrochene Trocknung möglich, die Rückschlüsse für die Übertragung in einen Fabrikationsmaßstab ermöglichen würde.

[0007] Ein weiterer Nachteil dieser Anlage ist es, daß konstruktive Maßnahmen gegen schädliche Einflüsse von außen her (z.B. Schwingungen des Gebäudes), die den Beschichtungsvorgang stören können, nur schwer bzw. mit großem Aufwand durchzuführen sind. Man kann zwar die ganze Maschine auf Schwingungsisolatoren setzen, das aber hat den Nachteil, daß in dem dann gegenüber dem Fußboden isolierten System noch viele potentielle Erreger mitenthalten sind (Antriebsmotore, Dosierungen u.a.).

[0008] Von Nachteil bei dieser Anlage ist ferner, - wie sich in der Praxis herausstellt - daß die Bahnführung über eine Trommel mit verhältnismäßig großer Wärmekapazität bei gezielten Trocknungsversuchen das Ergebnis durch unkontrcllierte thermische Einwirkungen von der Rückseite her in unerwünschter Weise erheblich beeinflussen kann.

[0009] Außerdem ist bei einer Bahnführung nach Figur 1, DT-AS 2 246 789, das Auflegen der Bahnschleife, besonders wenn diese schon empfindliche Schichten enthält und wenn die Bedienung der Maschine aus wirtschaftlichen Gründen von einem Mann durchgeführt wird, ohne Beschädigung relativ schwierig.

[0010] Nachteilig ist auch, daß die Bahn, um eine gute Umschlingung der Gießwalze zu gewährleisten, über eine schichtseitige Scheibenwalze geführt werden muß. Die Erfahrung zeigt, daß dies besonders bei dünnen Folien nur bis zu einer relativ schmalen Breite möglich ist, ohne die Folie zu deformieren. Sollten z.B. für bestimmte Prüfzwecke größere Bahnbreiten benötigt werden, so ist das mit einer solchen Scheibenwalzenumlenkung nicht möglich. Der Ersatz dieser Walze, z.B. durch Air-bearing oder "Unterdruckwalzen" würde wiederum einen erheblich höheren technischen Aufwand erfordern und den Versuchsbetrieb erschweren.

[0011] Zum Spülen müssen bei dieser Anlage die Gießer vom Tisch heruntergenommen werden. Die Zeit, die dazu erforderlich ist, ist unter Umständen schon zu lange, um mit Sicherheit innerhalb des Gießers alle Verunreinigungen noch herauswaschen zu können (moderne photographische Substanzen, z.B. Soforthärterlösungen, haben zum Teil die Eigenschaft, sehr schnell chemisch zu reagieren).

[0012] Als letzter Nachteil der Anlage hat sich herausgestellt, daß im Bereich der Umlenkungstrommel eine gezielte, zeitlich veränderliche Wärmeübertragung von der Rückseite her, z.B. durch Luftbeblasung, wie sie oft gewünscht wird, nicht möglich ist.

[0013] Es ist die Aufgabe der Erfindung,eine einfache kompakte Versuchanlage zu schaffen, die die oben aufgeführten Nachteile nicht aufweist und es somit ermöglicht, sowohl die Beschichtungs- als auch die Trocknungsbedingungen entsprechend den Anforderungen in der Produktion möglichst vollständig zu simulieren und daß sich die Anlage optimal bezüglich Konstruktion, Betriebssicherheit, Bedienungsfreundlichkeit und der Qualität der zu erwartenden Versuchsergebnisse auszeichnet.

[0014] Erfindungsgemäß wurde die Aufgabe dadurch gelöst, daß die als flache Schleife ausgebildete Bahn einschließlich ihrer Führungselemente über einen oder mehrere ortsfest installierte Gießer verfahren wird, die zum Beschichten jeweils in zeitlich definierter Folge angefahren werden, und daß die zu beschichtende Bahnschleife während des Beschichtungsvorganges mit dem Gießer so gekoppelt ist, daß die Bahn einschließlich Gießer gegen die Maschine selbst und den Raum schwingungsfrei gelagert ist.

[0015] Weiterhin wird erfindungsgemäß sofort nach der Beschichtung die Bahnschleife verfahren und anstelle des Gießers ein Düsen-Teilkanal angeklappt, so daß die Bahnschleife lückenlos beblasen wird.

[0016] Gemäß einer besonders zweckmäßigen Ausführungsform setzt sofort nach dem Gießen eine automatische Spülung des Gießers ein, die möglich ist, da die Bahn dann aus dem Gießbereich weggefahren ist.

[0017] Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird von der Rückseite der Bahnschleife konvektiv oder durch Strahlung getrocknet und es sind die Bahnführungen so ausgeführt, daß keine schichtseitigen Umlenkelemente vorhanden sind.

[0018] Mit der Anlage gemäß vorliegender Erfindung konnte erreicht werden, daß alle Parameter, die Einfluß auf die Eigenschaften des Produktes haben, d.h. die die Gutstemperatur-Zeitkurve und die Trocknungsgeschwindigkeit mitbestimmen, mit engen Toleranzen dargestellt werden können. Eine Simulation großer Fabrikationsanlagen ist somit mit genügender Genauigkeit und Aussagekraft möglich. Darüber hinaus können mit der Anlage nach vorliegender Erfindung in sehr kosten- und zeitsparender Weise (Lohnkosten, Energiekosten, Materialkosten) Konstruktions- und Verfahrenskenndaten ermittelt werden, die für die Auslegung von Großanlagen unabdingbar sind und Fehlinvestitionen vermeiden.

[0019] Die Ermittlung solcher Kenndaten ist oft überhaupt nur mit einer solchen Simulationsanlage möglich, da Großanlagen in der gewünschten Art nicht vorhanden sind und der Bau solcher Anlagen für Versuchszwecke wegen der hohen Investitions- und Versuchskosten nicht vertretbar ist.

[0020] Auch die Optimierung von Prozessen bezüglich der Eigenschaften der Produkte durch Versuche an bestehenden Großanlagen wäre nicht möglich, weil die dadurch entstehenden Kosten viel zu hoch würden. Dies gilt vor allem dann, wenn zur Optimierung eines komplizierten modernen Produktes hunderte von Prozeßvarianten durchgespielt werden müssen.

[0021] Es wird oft von Fachleuten bezweifelt, daß man bei verfahrenstechnischen Prozessen in ganz kleinem Maßstabe Kennwerte ermitteln kann, die dann auch für die Großproduktion Gültigkeit haben. Die Erfahrungen mit Anlagen gemäß vorliegender Erfindung zeigen jedoch, daß die Genauigkeit der. Prozeßführung an diesen Anlagen genügt, um übertragbare Ergebnisse, sowohl bezüglich der physikalischen Parameter als auch bezüglich der Produkteigenschaften mit großer Sicherheit zu gewährleisten.

[0022] Im folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung anhand von Zeichnungen näher beschrieben.

Figur 1 zeigt die Vorderansicht einer Versuchsanlage bei der die zu begießende Bahnschleife über mehrere Gießer gefahren werden kann.

Figur 2 zeigt die Anordnung der Bahnführungselemente und einea Gießers von vorne.

Figur 3 zeigt die Anlage von der Seite.

[0023] Wie am besten in Figur 2 und 3 zu sehen, läuft die zu beschichtende Bahn 9 über 2 (oder auch mehrere, z.B. rautenförmig angeordnete) Walzen 5, die wiederum an einem Kastenträger 3 befestigt sind. Dieser Kasten liegt auf der Konsole 7 auf, die entsprechend dem Pfeil nach Skizze 2 verfahren werden kann.

[0024] Ähnlich einer Starrbettfräsmaschine, bei der ein oder mehrere Werkstücke ortsfest aufgespannt werden und bei denen dann der Fräskopf darüber hergefahren wird, sind der Gießertisch 1 und die darauf befindlichen Gießer 15 ortsfest und die Bahnschleife wird über diesen Gießern hergefahren. Die Energie- und Meßleitungen für die Gießer sind demnach fest installiert.

[0025] Auch ist die Bedienung, vor allem, wenn im Dunkeln gearbeitet werden muß, einfach, da die Gießer an ein und derselben Stelle bleiben und leicht gefunden werden können. Außerdem ist der Platzbedarf bei dieser Anordnung geringer, da der lange Tisch, wenn er fahrbar wäre, fast den doppelten Betrag seiner Länge an Platz beanspruchen würde.

[0026] Selbstverständlich können die Gießer auch auf einem feststehenden Rundtisch angeordnet sein.

[0027] Figuren 2 und 3 zeigen die an dem Tragkasten 3 seitlich verfahrbare Greifzangen 12, die heruntergefahren werden, den Gießer an den dafür vorgesehenen Greifköpfen 13 fassen und gegen Anschläge neben der Gießwalze ziehen. Die genaue Positionierung erfolgt durch Anschläge. Um die Bahn nun in zeitlich definierter Folge zu beschichten, fährt die Bahnschleife in definierter zeitlicher Folge über die einzelnen Gießer. Sofort nach dem Beguß wird der Gießer jeweils wieder abgesenkt. Dadurch wird die beschichtete Bahnschleife rundherum zugänglich und in dem Bereich, wo während der Beschichtung der Gießer stand, wird ein Düsenkanalstück 14 zugeklappt. Dadurch wird nunmehr die Bahn ringsherum beblasen. Zwischen der verfahrbaren Konsole 7 und dem Trägerkasten 3, der die Walzen trägt, sind Dämpfungselemente 6 angeordnet, die während des Begusses, d.h. wenn ein Gießer 15 durch die Zangen 12 vom Tisch 1 abgehoben ist, die Bahnschleife und den Gießer gegenüber Maschine und Raum gegen Schwingungen isolieren. Um beim seitlichen Verfahren ein durch Beschleunigungsvorgänge hervorgerufenes Pendeln des "Transport-supports" zu vermeiden, sind noch seitlich elastische Puffer 16 angebracht (siehe Figur 2).

[0028] Um im Bedarfsfalle auch rückseitig Wärme in die Bahn einbringen zu können, kann der Tragkasten 3 zu den Bahnseiten hin mit Löchern versehen werden, durch die Luft von definierter Konsistenz auf die Bahn geblasen wird. Zusätzlich oder auch alternativ ist an dem Kasten auch die Anbringung von Strahlern zur rückseitigen Erwärmung möglich.

Ansprüche

1. Versuchanlage zur Einzel- oder Mehrfachbeschichtung und anschließender Trocknung von Papier- oder Folienbahnen mit viskosen Flüssigkeiten, bestehend aus mindestens einem Gießer für die Flüssigkeiten und nachgeschaltetem Düsentrockner mit trägheitloser Verstellbarkeit der ZustandsgröBen der Trockenluft, dadurch gekennzeichnet, daß die als flache Schleife ausgebildete Bahn einschließlich ihrer Führungselemente über einen oder mehrere ortsfest installierte GieBer verfahren wird, die zum Beschichten jeweils in zeitlich definierter Folge angefahren werden und daß die zu beschichtende Bahnschleife während des Beschichtungsvorganges mit dem Gießer so gekoppelt ist, daß die Bahn einschließlich Gießer gegen die Maschine selbst und den Raum schwingungsfrei gelagert ist.

2. Versuchsanlage zur Einzel- oder Mehrfachbeschichtung und Trocknung von Bahnen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sofort nach der Beschichtung die Bahnschleife verfahren wird und anstelle des Gießers ein Düsen-Teilkanal angeklappt wird, so daß die Bahnschleife lückenlos beblasen wird.

3. Versuchsanlage zur Einzel- oder Mehrfachbeschichtung und Trocknung von Bahnen nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sofort nach dem Beguß eine automatische Spülung des Gießers einsetzt, wobei eine Beschädigung der Bahn durch Spülwasser dadurch vermieden wird, daß diese sofort aus dem GieBerbereich weggefahren wird.

4. Vensucisanlage zur Elnzel- oder Mehrfachbeschichtung und Trockmnc von Bahnen nach den Ansprüchen 1 - 3, dadurch gekennzelchnet, da3 von der Rückseite der Bahnschleife konvektiv oder durch Strahlung getrocknet wird.

5. Versuehsanlage zur Einzel- oder Mehrfachbeschichtung und Trocknung von Bahnen nach den Ansprüchen 1 - 4, dadtrch gekennzenchnet, daß die Bahnführung keine schichcseicigen Umlsnkelemente hat.

Zeichnung