-
Beschreibung
-
Die Erfindung betrifft eine Beschichtungsvorrichtung und insbesondere
eine Verbesserung bei derartigen Beschichtungsvorrichtungen, mit denen wenigstens
ein filmbildendes Material in der flüssigen Phase (nachfolgend als "Beschichtungsflüssigkeit"
, soweit anwendbar, bezeichnet) auf eine Werkzeugoberfläche aus einer Flüssigkeitsaustrittsöffnung
ausgegeben und nach Strömung längs der Werkzeugoberfläche auf die Oberfläche von
einem Trägermaterial aufgegeben werden ~kann, das senkrecht zur Strömungsrichtung
der Beschichtungsflüssigkeit bewegt wird.
-
Ein Beispiel für eine herkömmliche Beschichtungsvorrichtung dieser
Art ist der in der Fig. 1 gezeigte Gleittrichter, wie er in der US-Patentschrift
Nr. 2 761 791 beschrieben wird. Eine andere Beschichtungsvorrichtung ist Gegenstand
der japanischen Patentanmeldung 107040/1974 und in Fig.
-
2 gezeigt. Auf die mit diesen bekannten Vorrichtungen verbundenen
Schwierigkeiten und Nachteilen wird in der Figurenbeschreibung noch näher eingegangen.
-
Ein Ziel der Erfindung ist demgegenüber die Schaffung von einer Beschichtungsvorrichtung,
bei der sämtliche mit den bekannten Vorrichtungen verbundenen Nachteile ausgeschaltet
sind und sich Filmschichten durch Auftrag von Beschichtungsflüssigkeiten insbesondere
mit niedriger Viskosität auf einem Trägermaterial mit hoher Geschwindigkeit in hervorragender
Qualität ausbilden lassen.
-
Bei der erfindungsgemässen Beschichtungsvorrichtung wird wenigstens
eine derartige Beschichtungsflüssigkeit auf eine Werkzeugoberfläche von einer Austrittsöffnung
für
die Beschichtungsflüssigkeit aufgegeben, wobei die Beschichtungsflüssigkeit
längs der Werkzeugoberfläche fliesst und dann auf die Oberfläche von einem Trägermaterial
aufgetragen wird, das sich im wesentlichen senkrecht zur Strömungsrichtung der Beschichtungsflüssigkeit
bewegt. Wenigstens die Strömungsfläche von einem Formwerkzeug'längs dem die erste
Beschichtungsflüssigkeit zur Bildung einer ersten Filmschicht auf der Oberfläche
des Trägermaterials strömt, stellt eine ebene Fläche dar, die sich horizontal in
Richtung auf die Oberfläche des Trägermaterial erstreckt.
-
Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend unter vorausgehender
Bezugnahme auf den Stand der Technik näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 geschnittene
Ansichten von herkömmlichen Beschich-und 2 tungsvorrichtungen und Fig. 3 geschnittene
Ansichten von verschiedenen Ausführungsbis 8 formen von erfindungsgemäss aufgebauten
Beschich- -tungsvorrichtungen.
-
Mit der in Fig. 1 gezeigten bekannten Beschichtungsvorrichtung werden
zwei Filmschichten aus zwei unterschiedlichen Beschichtungsflüssigkeiten gebildet.
Ein Trägermaterial auf einer Abstützwalze 2 wird kontinuierlich in Richtung des
Pfeiles bewegt. Eine erste Beschichtungsflüssigkeit 3 zur Bildung einer ersten Filmschicht
auf dem Trägermaterial tritt aus einer öffnung aus und fliesst längs einer ersten
Werkzeugoberfläche 5 nach unten, die in Bezug auf das Trägermaterial so geneigt
ist, dass die erste Beschichtungsflüssigkeit auf die Oberfläche des Trägermaterials
gelangt, wobei in dem kleinen Spalt zwischen Trägermaterial und Formwerkzeug ein
Wulst
6 gebildet wird, In gleicher Weise fliesst eine zweite Beschichtungsflüssigkeit
7 nach Austritt aus einer Oeffnung 8 längs einer zweiten geneigten Werkzeugoberfläche
9 nach unten und gelangt über die erste Beschichtungsflüssigkeit 3. Auf diese Weise
werden auf dem Trägermaterial 1 zwei Filmschichten ausgebildet.
-
Im allgemeinen wird die längs der geneigten Werkzeugoberfläche 5 nach
unten strömende Beschichtungsflüssigkeit 3 um das zehn- oder mehrfache verlängert,
so dass ihre Dicke an der Stelle abnimmt, wo sie über den Wulst 6 von dem Trägermaterial
übernommen wird. Diesei#iber eine kurze Wegstrecke nahe dem Wulst bewirkte Verlängerung
beeinflusst die Qualität des Endproduktes je nach Viskosität der Beschichtungsflüssigkeiten
und der Bewegungsgeschwindigkeit des Trägermaterials. Mit anderen Worten, wenn die
Bewegungsgeschwindigkeit des Trägermaterials zunimmt und die Viskosität der Beschichtungsflüssigkeit
abnimmt, verringert sich die Festigkeit des Wulstes mit dem Ergebnis,dass dieser
instabil bezüglich äusserer Einflüsse wie Änderungen des Flüssigkeitsdruckes oder
Umgebungseinflüssen wird. Der aufgeschichtete Film kann daher brechen oder die aufgeschichtete
Filmoberfläche wird wellenförmig, so dass es unmöglich wird, die Filmschicht auszubildenloder
die gebildete Filmschicht eine schlechte Qualität hat. Bei der vorbeschriebenen
herkömmlichen Beschichtungsvorrichtung ist es daher häufig sehr schwierig, auf einem
Trägermaterial eine Filmschicht mit einer Beschichtungsflüssigkeit unter hoher Geschwindigkeit
vorzusehen, insbesondere wenn die Beschichtungsflüssigkeit eine niedrige Viskosität
hat.
-
Dass die Erhöhung der Festigkeit des Wulstes zur Ausschaltung der
erwähnten Schwierigkeit von besonderer Bedeutung ist, wurde schon erkannt. In der
japanischen Patentanmeldung
Nr. 107040/1974 wurde daher eine Beschichtungsvorrichtung
vorgeschlagen, die so ausgelegt ist, dass die Dicke der Beschichtungsflüssigkeit
an der vorderen Kante von einer Werkzeugoberfläche zunimmt. Diese Vorrichtung ist
in Fig.
-
2 gezeigt. Die Vorrichtung nach Fig. 2 hat im wesentlichen den gleichen
Aufbau wie die anhand von Fig. 1 beschriebene Vorrichtung mit der Ausnahme jedoch,
dass der vordere Endbereich 5a der Werkzeugoberfläche 5,längs der die erste Beschichtungsflüssigkeit
3 strömt, horizontal über eine sehr kurze Wegstrecke liegt (in der Beschreibung
der japanischen Patentanmeldung ist von einer Wegstrecke von 0,06 bis 0,21 cm die
Rede). Bei der herkömmlichen Vorrichtung strömt die Beschichtungsflüssigkeit 3 nach
ihrem Austritt aus der Flüssigkeitszufuhröffnung 4 längs der Werkzeugoberfläche
5 nach unten, wobei die Strömungsgeschwindigkeit an dem horizontalen vorderen Endbereich
5a abnimmt und sich daher die Dicke der Beschichtungsflüssigkeit 3 erhöht.
-
Anhand von Beobachtungen des bei dieser bekannten Beschichtungsvorrichtung
gebildeten Wulstes 6 wurde jedoch festgestellt, dass das vorerwähnte Verlängerungsphänomen
der Beschichtungsflüssigkeit an einer Stelle auftritt, die je nach Eigenschaft der
Beschichtungsflüssigkeit wesentlich von der vorderen Werkzeugkante entfernt liegt.
Die Dicke der Beschichtungsflüssigkeit 3 kann daher nicht, wie erwartet, erhöht
werden. Ferner hat die Beschichtungsvorrichtung Nachteile insbesondere darin, dass,
wenn die Beschichtungsflüssigkeit aufgrund der Schwerkraftwirkung an der geneigten
Oberfläche nach unten strömt, auf die Flüssigkeit während der Strömung ein Druck
einwirkt, der wie ein äusserer Störeinfluss auf die Bildung des Wulstes wirkt. Somit
ist auch bei der herkömmlichen Beschichtungsvorrichtung die Bildung
von
einer Filmschicht mittels einer Beschichtungsflüssigkeit mit niedriger Viskosität
auf einem Trägermaterial, das sich mit hoher Geschwindigkeit bewegt, schwierig.
-
Die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend
beschrieben. Fig. 3 ist eine geschnittene Ansicht von einer Beschichtungsvorrichtung
zur Bildung von zwei filmartigen Schichten aus einer Beschichtungsflüssigkeit gemäss
einer ersten Ausführungsform der Erfindung.
-
In Fig. 3 bedeuten das Bezugszeichen 11 ein Trägermaterial, 12 eine
Abstützwalze, die sich in Richtung des Pfeiles dreht, 13 eine erste Beschichtungsflüssigkeit
zur Bildung einer ersten Filmschicht auf dem Trägermaterial 11, 14 einen Austrittskanal,
15 einen ersten Formwerkzeugblock, 15' eine Werkzeugoberfläche, 16 einen Wulst,
17 eine zweite Beschichtungsflüssigkeit zur Bildung einer zweiten Filmschicht ,
18 einen Ausgiesskanal, 19 einen zweiten Formwerkzeugblock, 19' eine Werkzeugoberfläche,
20 einen dritten Formwerkzeugblock und 20' eine Werkzeugoberfläche. Bei der Beschichtungsvorrichtung
handelt es sich bei den Werkzeugoberflächen 15' und 19' an dem ersten und zweiten
Werkzeugblock 15 bzw. 19 um ebene Flächen, die sich horizontal zum Trägermaterial
11 erstrecken und Abflussflächen für die Beschichtungsflüssigkeit bilden. Zur Vermeidung
einer Rückströmung der Beschichtungsflüssigkeiten liegt die Ebene der Werkzeugfläche
19' höher als die der Werkzeugfläche 15' und die Ebene der Werkzeugfläche 20' höher
als die der Werkzeugfläche 19'. Führungsblöcke zur Festlegung der Breite der Filmschichten
sind an beiden Seiten von erstem bzw. zweitem Block 15 und 19 vorgesehen.
-
Wenn bei der Beschichtungsvorrichtung mit dem vorerwähnten Aufbau
die erste Beschichtungsflüssigkeit 13 in die öffnung des Ausgiesskanals 14 durch
eine herkömmliche nicht gezeigte Flüssigkeitszuführvorrichtung geliefert wird, fliesst
die Flüssigkeit frei längs der Werkzeugoberfläche 15' und verteilt sich darauf infolge
der Oberflächenspannung. Gleiches gilt hinsichtlich der aus dem Ausgiesskanal 18
austretenden zweiten Beschichtungsflüssigkeit 17, die frei über die Werkzeugoberfläche
19 sich darauf verteilend strömt. Infolge davon wird die Filmschicht aus der zweiten
Beschichtungsflüssigkeit 17 über die Schicht aus der ersten Beschichtungsflüssigkeit
13 gelegt, die früher gebildet worden ist. In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen,
dass die erste und zweite Beschichtungsflüssigkeit 13, 17 nach bekannten Methoden
so bereitgestellt wird, dass sich die Flüssigkeiten nicht mi#teinander vermischen
und damit zwei deutlich voneinander abweichende Schichten entstehen. Die laminare
Strömung der beiden Beschichtungsflüssigkeiten erstreckt sich zu der vorderen Kante
der Werkzeugoberfläche 15', wo zwischen dem Trägermaterial 11 und der vorderen Kante
ein Wulst gebildet wird. Bei der anschliessenden Bewegung des Trägermaterials 11
gelangen die auflaminierten Beschichtungsflüssigkeiten auf das Trägermaterial 11,
wobei die Flüssigkeiten um ein mehreres Zehnfaches gedehnt werden.
-
Bei der, wie vorbeschrieben, aufgebauten Beschichtungsvorrichtung
strömen die Beschichtungsflüssigkeiten frei über die horizontalen Oberflächen ,
und zwar lediglich infolge deren Oberflächenspannungen. Daher erhöht sich die Filmdicke,
bevor der Wulst gebildet wird und wirkt auf den Wulst keine unzulässige Kraft ein.
Bei der Beschichtungsvorrichtung kann daher der Wulst hinsichtlich Stärke und Stabilität
beibehalten werden,und dies
ermöglicht eine Hochgeschwindigkeitsbeschichtung
des Trägermaterials mit Filmschichten, die aus Beschichtungsflüssigkeiten von niedriger
Viskosität gebildet werden.
-
Versuche haben gezeigt, dass mit der vorbeschriebenen Vorrichtung
Beschichtungsflüssigkeiten mit einer Viskosität von weniger als 5 cp auf ein Trägermaterial
aufgegeben werden können, das sich mit einer Geschwindigkeit von mehr als 200 m/min
bewegt und dabei der getrocknete Film eine Dicke von weniger als 0,5 p aufweist.
Die Qualität des erhaltenen Beschichtungsfilms ist zufriedenstellend.
-
Bei der erwähnten Vorrichtung bedecken die Beschichtungsflüssigkeiten
vollständig die horizontalen Oberflächen der Werkzeuge mit dem Ergebnis, dass die
Dicke des Flüssigkeitsfilmes erhöht wird. Dies ermöglicht die Durchführung eines
Beschichtungsbetriebes mit einem sehr geringen Durchsatz an Beschichtungsflüssigkeit,
der kleiner als 5 cm3/cm.min ist.
-
Die beschriebenen Wirkungen der Erfindung werden aus der nachfolgenden
Beschreibung weiterer Ausführungsformen der Erfindung noch deutlicher.
-
Fig. 4, 5 und 6 zeigen eine erste, zweite und dritte Modifikation
der anhand von Fig.3 beschriebenen Beschichtungsvorrichtung. Bei der in Fig. 4 gezeigten
ersten Modifikation ist die Ebene der Werkzeugfläche 20' am dritten Werkzeugblock
20gegenüberderEbenederFläche am zweiten Werkzeugblock 19 weiter hochgesetzt worden.
Bei der zweiten Modifikation nach Fig. 5 liegt die Werkzeugoberfläche 19' am zweiten
Werkzeugblock 19 in gleicher Höhe wie die Werkzeugoberfläche 15' des ersten Blockes
15. Bei der dritten Modifikation nach Fig. 6 ist nur die Werkzeugoberfläche 19"'
des zweiten Werkzeugblockes 19 in Richtung auf den ersten Werkzrugblock 15 geneigt.
-
Diese drei Modifikationen sind hinsichtlich ihrer Wirkungen im wesentlichen
gleich der anhand von Fig. 3 beschriebenen Ausführungsform. Obgleich man annehmen
könnte, dass der Wulst 16 bei der Modifikation nach Fig. 6 nachteilig beeinflusst
werden könnte, da die zweite#Beschichtungsflüssigkeit 17 unter der Wirkung der Schwerkraft
längs der Fläche 19"' strömt, haben Versuche gezeigt, dass dieses Problem keinesfalls
auftritt, da die ~Fliesslänge" der horizontalen Werkzeugoberfläche 15', längs der
die erste Beschichtungsflüssigkeit 13 strömt, gross ist (vorzugsweise beträgt die
Länge 2 bis 50 mm).
-
Ferner wurde festgestellt, dass bei jeder der vorgenannten Modifikationen
die Beschichtung mit geringerer Durchsatzrate an Beschichtungsflüssigkeit noch wirksamer
vorgenommen werden kann, wenn man oberhalb der Werkzeugoberflächen 15' und 19' (oder
19" bzw. 19"') eine Abdeckung vorsieht, wie sie in Fig. 7 gezeigt ist. Diese Abdeckung
erweist sich insbesondere bei der Beschichtung mit lösungsmittelhaltigen Flüssigkeiten
als wirksam. Die Beschichtungsvorrichtung nach Fig. 7 kann erhalten werden, indem
man bei der Vorrichtung nach Fig.
-
5 die Abdeckung 21 anordnet, die sich von der Werkzeugoberfläche 20'
in Richtung auf das Trägermaterial 11 erstreckt und damit über den Werkzeugoberflächen
19" und 15' zu liegen kommt. Der Abstand H zwischen der Werkzeugoberfläche 15' und
der Unterseite der Abdeckung 21 wird auf wenigstens 2 mm (vorzugsweise 5 mm oder
mehr) eingestellt, während der Abstand L zwischen der vorderen Kante des ersten
Werkzeugblockes 15 und der vorderen Kante der Abdeckung 21 wenigstens 2 mm (vorzugsweise
5 mm oder-mehr) beträgt.
-
Zu Beginn der Beschichtung mit der Vorrichtung nach Fig. 7 strömen
die Beschichtungsflüssigkeiten 13 und 17,nachdem sie den Raum zwischen der erwähnten
Höhe H ausgefüllt haben, in
Richtung auf die vordere Kante des
ersten Werkzeugblockes.
-
Bei der Beschichtung mit einem geringen Durchsatz an Beschichtungsflüssigkeit
wird daher ein Flüssigkeitsfilm mit einer Dicke entsprechend der Höhe H mit dem
Ergebnis erhalten, dass die Beschichtung bei' einem stabil gehaltenen Wulst 16 beginnen
kann. Nach Abschluss der Anlauf zustände für den Beschichtungsbetrieb erfolgt das
weitere Beschichten in normaler Weise. D.h. die Filmdicke wird auf einen bestimmten
Wert reduziert. Wenn es sich bei den Beschichtungsflüssigkeiten 13 und 17 um Lösungsmittel
handelt, wird ein Verdampfen der Lösungsmittel durch die Abdeckung 21 verhindert.
Ferner schützt die Abdeckung 21 die Beschichtungsflüssigkeiten gegenüber äusseren
Einflüssen, wie Änderungen im Atmosphärendruck oder dgl.,so dass der Wulst 16 stets
in einem stabilen Zustand verbleibt.
-
Fig. 8 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Beschichtungsvorrichtung
nach der Erfindung. Die Beschichtungsvorrichtung ist mit einem herkömmlichen Extrusionstricher
22 kombiniert. Bei dieser Ausführungsform der Vorrichtung wird während der Strömung
der ersten Beschichtungsflüssigkeit 13 längs der horizontalen Werkzeugoberfläche
15' die zweite Beschichtungsflüssigkeit 17 aus der öffnung 23 des Trichters 22 auf
die erste Beschichtungsflüssigkeit 13 ausgegeben, so dass eine Laminatströmung an
Beschichtungsflüssigkeiten ensteht.
-
Obgleich die Erfindung zuvor anhand von Beschichtungsvorrichtungen
beschrieben wurde, bei denen zwei Filmschichten gebildet werden, lässt sich die
Erfindung ebenso gut bei Vorrichtungen vorsehen, bei denen nur eine einzelne Filmschicht
oder drei oder mehr Filmschichten gebildet werden.
-
Zur Verdeutlichung der Wirkungen der Erfindung wurde eine erfindungsgemässe
Beschichtungsvorrichtung mit einer herkömmlichen Vorrichtung verglichen. Insbesondere
wurde die herkömmliche Beschichtungsvorrichtung gemäss Fig. 1 ebenso wie die erfindungsgemässe
Vorrichtung nach Fig. 4 hinsichtlich des Umstandes untersucht, ob mit jeder der
Beschichtungsvorrichtungen eine einzelne Filmschicht bei hoher Geschwindigkeit gebildet
werden kann oder nicht.
-
Zu diesem Zweck wurde eine gelatinartige Lösung mit einer Viskosität
von 1,3 cp (erste Beschichtungsflüssigkeit) auf ein Trägermaterial aus einer Triacetatfolie
aufgegeben, das mit einer Geschwindigkeit von 40 m/min lief. Die beiden Beschichtungsvorrichtungen
wurden unter den gleichen Bedingungen eingesetzt. Bei der herkömmlichen Beschichtungsvorrichtung
betrug die minimale Menge an Beschichtungsflüssigkeit, bei der eine Folie ausgebildet
werden konnte, 36,0 cm3/m2, während der betreffende Wert bei der erfindungsgemässe
Beschichtungsvorrichtung 11,5 cm3/m2ausmachte. D.h. die minimale Dicke der durch
die erfindungsgemässe Beschichtungsvorrichtung gebildeten Filmschicht betrug weniger
als ein Drittel der Dicke der Filmschicht, die auf herkommliche Weise gebildet wurde.
-
Des. weiteren wurden die beiden Beschichtungsvorrichtungen unter Hochgeschwindigkeitsbedingungen
untersucht. Bei der erfindungsgemässen Beschichtungsvorrichtung betrug die Geschwindigkeitsgrenze
210 m/min, während es bei der herkömmlichen Vorrichtung erforderlich war, daß die
Menge an Beschichtungsflüssigkeit bei wenigstens 33,0 cm3/m2 lag, um die gleiche
Beschichtungsgeschwindigkeit zu erhalten.
-
Daraus geht hervor, dass sich erfindungsgemäss Filmschichten auf Trägermaterialien
mit Beschichtungsflüssigkeiten insbesondere solchen mit geringer Viskosität unter
hohen Geschwindigkeiten auftragen lassen, ohne dass die Qualität der gebildeten
Filmschichten hierdurch herabgesetzt wird.
-
Die erfindungsgemässe Beschichtungsvorrichtung ist insbesondere bei
der Beschichtung eines Trägers mit einer fotografischen Beschichtungsflüssigkeit
wirksam. Der Ausdruck fotografische Beschichtungsflüssigkeit bedeutet nicht nur
die Bildung von fotoempfindlichen Schichten, sondern auch von Untergrundschichten,
Schutzschichten sowie Schichten zur Verhinderung von Lichthofbildung und dgl.
-
Des weiteren bedeutet der Ausdruck Trägermaterial flexible bahnförmige
Materialien, wie Kunststoffolien, Cellophanfolien, Papier und dünne Metallbleche.
-
Leerseite