Vorrichtung zum Trocknen einer auf einem bewegten Trägermaterial aufgebrachten Flüssigkeitsschicht

Abstract

 Eine Vorrichtung 1 zum Trocknen einer Flüssigkeits­schicht auf einem Trägermaterialband weist ein unteres Gas- bzw. Luftzufuhrsystem 11 und ein oberes Gas- bzw. Luftzufuhrsystem 12 auf. Das Trägermaterialband wird ohne mechanische Unterstützung von Führungselementen mit heißer Zuluft 8 (bzw. Gas) angeströmt, die ein Tragpol­ster bildet und zugleich Trocknungsenergie der auf dem Trägermaterial 2 aufgebrachten Flüssigkeitsschicht 3 zu­führt. Die Abluft 16 (bzw. Abgas) wird durch Rücksaug­kanäle 15 abgeführt. Schlitze 14 für die Gas- bzw. Luft­zufuhr und die Rücksaugkanäle 15 für die Gas- bzw. Luft­abfuhr sind abwechselnd in dem unteren Gas- bzw. Luftzu­fuhrsystem 11 angeordnet.
Das obere Gas- bzw. Luftzufuhrsystem 12 besitzt eine größere Arbeitsbreite als das untere Gas- bzw. Luftzu­fuhrsystem 11. Im oberen Gas- bzw. Luftzufuhrsystem wird die Zuluft 9 bzw. das Gas durch Leitbleche 23 auf das Trägermaterial 2 gelenkt und über die Trägermaterialbahn 24 als Rückstromluft 6 bzw. -gas zurückgeführt. Das obe­re Gas- bzw. Luftzufuhrsystem 12 ist in Abschnitte 7 für die Zu- und Abluft bzw. das zuströmende bzw. abströmende Gas unterteilt, wobei jeder Abschnitt 7 aus zwei Filter­platten 4 aus porigem Material besteht.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrich­tung zum Trocknen einer auf einem bewegten Trägermate­rial aufgebrachten Flüssigkeitsschicht, die verdampf­bare Lösungsmittelkomponenten und Feststoffkomponenten enthält, mittels eines erwärmten Trocknungsgases.

[0002] 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.

[0003] 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 Metallbän­ dern 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.

[0004] 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.

[0005] 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.

[0006] 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.

[0007] 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.

[0008] 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.

[0009] 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.

[0010] Zur Vermeidung von staupunktartigen Strömungen im An­fangsbereich der Trocknerapparatur wird nach der PCT-­Anmeldung WO82/03450 die Trocknerluft aus einem Vor­raum über geeignete Einlaßöffnungen und Strömungsabwei­ser in einen beruhigten Zwischenraum geführt, von dort aus gelangt ein Teil der Trocknerluft über ein in un­mittelbarer Nähe zum Flüssigkeitsfilm angeordnetes poröses Filterelement auf die zu trocknende Bahn. Die Wirkungsweise einer solchen Trocknung beruht darauf, daß sich zwischen dem porösen Schutzschild und dem zu trocknenden Flüssigkeitsfilm eine beruhigte, an Lö­sungsmittel jedoch hoch angereicherte, schwache Luft­strömung ausbildet, die durch Austausch mit der über dem porösen Medium transversal abströmenden Restluft ständig erneuert wird und somit, aufgrund der relativ kurzen Baulänge, eine Vortrocknung des Flüssigkeits­films mit verminderter Neigung zu Meliererscheinungen erzielt wird.

[0011] 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.

[0012] Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und ei­ne Vorrichtung so weit zu entwickeln, 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.

[0013] Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art derart gelöst, daß das Trägerma­terial entlang einer Bahn freischwebend auf einem Tragepolster aus dem Trocknungsgas, das gegen die Unterseite des Trägermaterials anströmt, geführt wird, daß durch das erwärmte Trocknungsgas ein großer Teil der Lösungsmittelkomponenten verdampft und daß die Dämpfe der Lösungsmittelkomponenten von der Oberseite des Trägermaterials mit Hilfe von Gas abgeführt werden.

[0014] Dabei läuft das Trägermaterial waagerecht oder entlang einer gekrümmten Bahn durch die Trocknungszone hindurch und trägt auf seiner Oberseite die zu trocknende Flüs­sigkeitsschicht.

[0015] In Ausgestaltung des Verfahrens ist das Trocknungsgas Luft, die aufgeheizt wird und die Trocknungsenergie für die Flüssigkeitsschicht dem Trägermaterial zuführt, und sind die Luftzufuhrsysteme auf der Oberseite und der Unterseite des Trägermaterials voneinander getrennt.

[0016] Bei dem Verfahren werden die beiden Gas- bzw. Luftzu­fuhrsysteme offen gegeneinander betrieben, und seitlich ausströmende(s) Überschußgas bzw. Überschußluft des oberen Gas- bzw. Luftzufuhrsystems wird von dem Abgas bzw. der Abluft des unteren Gas- bzw. Luftzufuhrsystems abgeführt. Zweckmäßigerweise wird dabei die Arbeits­breite des Gas- bzw. Luftzufuhrsystems auf der Obersei­te der Trägermaterialbahn breiter als die Breite des Gas- bzw. Luftzufuhrsystems auf der Unterseite der Trä­germaterialbahn gewählt.

[0017] In weiterer Ausgestaltung des Verfahrens wird die Luft durch das obere Luftzufuhrsystem laminar und gleichmä­ ßig zugeführt, wobei die Differenzgeschwindigkeit zwi­schen dem Trägermaterial und der Luft von der Antrag­stelle für die Flüssigkeitsschicht bis zum Ende der Vortrocknung weniger als 0,25 m/ sec beträgt.

[0018] Dabei wird das Verfahren entweder in der Weise ange­wandt, daß das Trägermaterial horizontal eben geführt und das Gas- bzw. Luftzufuhrsystem auf der Unterseite des Trägermaterials horizontal und eben ausgerichtet wird, oder daß das Trägermaterial gekrümmt geführt und das Gas- bzw. Luftzufuhrsystem auf der Unterseite des Trägermaterials mit der gleichen Krümmung wie das Trä­germaterial ausgerichtet wird.

[0019] Eine Vorrichtung zum Trocknen einer auf einem bewegten Trägermaterial aufgebrachten Flüssigkeitsschicht, die verdampfbare Lösungsmittelkomponenten und Feststoffkom­ponenten enthält, mittels eines erwärmten Trocknungs­gases bzw. Trocknungsluft, zeichnet sich dadurch aus, daß unterhalb und oberhalb eines bewegten Trägermate­rials, auf das eine Antragseinrichtung eine Flüssig­keitsschicht aufträgt, je ein Gas- bzw. Luftzufuhrsy­stem angeordnet ist, und daß das Trägermaterial frei­schwebend entlang einer Bahn auf einem von dem unteren Gas- bzw. Luftzufuhrsystem erzeugten Tragepolster durch die Trocknungszone geführt ist.

[0020] In Weiterbildung der Vorrichtung weist das untere Gas- bzw. Luftzufuhrsystem quer zur Laufrichtung des Träger­materials angeordnete Schlitze für die Gas- bzw. Luft­ zufuhr 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.

[0021] Die weitere Ausgestaltung der Vorrichtung nach der Er­findung ergibt sich aus den Merkmalen der Patentansprü­che 10 bis 19.

[0022] 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 Aus­ führungsform 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.

[0023] 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.

[0024] 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. Luftzufuhrsy­ stem 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.

[0025] 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.

[0026] 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.

[0027] 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.

[0028] 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.

[0029] 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.

[0030] 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 zwi­ schen 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.

[0031] 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.

[0032] 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:

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.

[0033] 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:

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.

[0034] 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.

[0035] 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.

[0036] Bei den meisten Flüssigresistbeschichtungen ist die Verblasungsunempfindlichkeit erst gewährleistet, wenn bereits ca. 70 % der Lösungsmittelkomponenten aus der Flüssigresistschicht verdampft sind.

[0037] Sind die Abluftgeschwindigkeit v1 und die Banddicke S bekannt, so läßt sich überschlägig die erforderliche Trocknungsenergie berechnen.

[0038] Das Trägermaterial kann bei sämtlichen Vorrichtungen auch abgestützt, d.h. nicht freischwebend, geführt sein.

Ansprüche

1. Verfahren zum Trocknen einer auf einem bewegten Trägermaterial aufgebrachten Flüssigkeitsschicht, die verdampfbare Lösungsmittelkomponenten und Feststoff­komponenten enthält, mittels eines erwärmten Trock­nungsgases, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägerma­terial entlang einer Bahn frei schwebend auf einem Tra­gepolster aus dem Trocknungsgas, das gegen die Unter­seite des Trägermaterials anströmt, geführt wird, daß durch das erwärmte Trocknungsgas ein Großteil der Lö­sungsmittelkomponenten verdampft und daß die Dämpfe der Lösungsmittelkomponenten von der Oberseite des Träger­materials mit Hilfe von Gas abgeführt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­net, daß das Trocknungsgas Luft ist, die aufgeheizt wird und die Trocknungsenergie für die Flüssigkeits­schicht dem Trägermaterial zuführt und daß die Gas- bzw. Luftzufuhrsysteme auf der Oberseite und der Unterseite des Trägermaterials voneinander getrennt sind.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Gas- bzw. Luftzufuhrsysteme offen gegen­einander betrieben werden und daß seitlich ausströmen­de(s) Überschußluft bzw. -gas des oberen Gas- bzw. Luft­zufuhrsystems von dem Abgas bzw. der Abluft des unteren Gas- bzw. Luftzufuhrsystems abgeführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Arbeitsbreite des Gas bzw. Luftzufuhrsy­stems auf der Oberseite der Trägermaterialbahn breiter als die Breite des Gas- bzw. Luftzufuhrsystems auf der Unterseite der Trägermaterialbahn gewählt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas bzw. die Luft durch das obere Gas- bzw. Luftzufuhrsystem laminar und gleichmäßig zugeführt wird, wobei die Differenzgeschwindigkeit zwischen dem Träger­material und dem Gas bzw. der Zuluft von der Antragstel­le für die Flüssigkeitsschicht bis zum Ende einer Vor­trocknungszone weniger als 0,25 m/s beträgt.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägermaterial horizontal eben geführt und das Gas- bzw. Luftzufuhrsystem auf der Unterseite des Trä­germaterials horizontal und eben ausgerichtet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägermaterial gekrümmt geführt und das Gas- bzw. Luftzufuhrsystem auf der Unterseite des Trägerma­terials mit der gleichen Krümmung wie das Trägermaterial ausgerichtet wird.

8. Vorrichtung zum Trocknen einer auf einem bewegten Trägermaterial aufgebrachten Flüssigkeitsschicht, die verdampfbare Lösungsmittelkomponenten und Feststoffkom­ponenten enthält, mittels eines erwärmten Trocknungsga­ses bzw. erwärmter Trocknungsluft, dadurch gekennzeich­net, daß unterhalb und oberhalb eines bewegten Träger­ materials (2), auf das eine Antragseinrichtung (5) eine Flüssigkeitsschicht (3) aufträgt, je ein Gas- bzw. Luft­zufuhrsystem (11, 12) angeordnet ist und daß das Träger­material (2) frei schwebend entlang einer Bahn auf einem von dem unteren Gas- bzw. Luftzufuhrsystem (11) erzeug­ten Tragepolster durch die Trocknungszone (21) geführt ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, 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.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich­net, daß das obere Gas- bzw. Luftzufuhrsystem (12) in Abschnitte (7) für zugeführtes Gas und Abgas bzw. die Zu- und Abluft unterteilt ist und daß jeder Abschnitt (7) aus zwei Filterplatten (4) aus mit Poren versehenem Material besteht, zwischen denen ein Spalt (22) vorhan­den ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich­net, daß das obere Gas- bzw. Luftzufuhrsystem (12) eine größere Arbeitsbreite als das untere Gas- bzw. Luftzu­fuhrsystem (11) aufweist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10, 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.

13. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich­net, daß die Gas- bzw. Luftzufuhrsysteme (11, 12) eben sind und im Abstand zu der ebenen, horizontalen Träger­materialbahn (24) angeordnet sind.

14. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich­net, daß die Gas- bzw. Luftzufuhrsysteme (11, 12) ge­krümmt, im Abstand zu der entsprechend gekrümmten Trä­germaterialbahn (25), angeordnet sind.

15. Vorrichtung nach Anspruch 8, 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.

16. Vorrichtung nach Anspruch 8, 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.

17. Vorrichtungnach Anspruch 8, 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.

18. Vorrichtung nach Anspruch 8, 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.

19. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich­net, daß das untere, gekrümmte Gas- bzw. Luftzufuhrsy­ stem (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.

Zeichnung