EP0414125B1 - Apparatus for drying a liquid coating applied onto a moving substrate - Google Patents
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- EP0414125B1 EP0414125B1 EP90115682A EP90115682A EP0414125B1 EP 0414125 B1 EP0414125 B1 EP 0414125B1 EP 90115682 A EP90115682 A EP 90115682A EP 90115682 A EP90115682 A EP 90115682A EP 0414125 B1 EP0414125 B1 EP 0414125B1
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Classifications
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F26—DRYING
- F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
- F26B13/00—Machines and apparatus for drying fabrics, fibres, yarns, or other materials in long lengths, with progressive movement
- F26B13/10—Arrangements for feeding, heating or supporting materials; Controlling movement, tension or position of materials
- F26B13/101—Supporting materials without tension, e.g. on or between foraminous belts
- F26B13/104—Supporting materials without tension, e.g. on or between foraminous belts supported by fluid jets only; Fluid blowing arrangements for flotation dryers, e.g. coanda nozzles
Definitions
- the invention relates to a device for drying a liquid layer applied to a moving carrier material, which contains vaporizable solvent components and solid components, by means of a heated drying gas or heated drying air, in which a gas or air supply system is arranged below and above a moving carrier material Carrier material floating freely along a path on a support pad generated by the lower gas or air supply system through the drying zone.
- Such a device is known for example from US-A-3 599 301.
- drying goods are, for example, metal or plastic belts, on which liquid layers are applied, which usually consist of evaporable solution components that are removed from the liquid film during the drying process, and non-evaporable components that remain on the carrier material after drying.
- US Pat. No. 3,577,653 describes a drying device which has a slightly curved course of the drying tunnel in which a belt to be dried is carried and guided against its underside by compressed air.
- the curved passage of the belt prevents the belt from migrating sideways, so that it can be held in its central position opposite the drying tunnel.
- the air flowing upwards over the belt edges ensures the central position of the belt.
- the drying air sweeps away in the running direction and above the belt. Since two air flows perpendicular to each other meet along the belt edges, turbulence occurs in this area, which can lead to layer blows.
- GB-A-847 548 describes a drying device in which a heat exchanger chamber is closed off from a heat exchanger wall made of porous material, such as sintered metal or a metal-ceramic compound, in the direction of the band to be dried.
- the strip runs a short distance over the heat exchanger wall, which is heated by a coil loaded with steam. Hot air is blown into the heat exchanger chamber, which flows through the pores of the heat exchanger wall and forms an air film next to the belt, on which the moving belt hovers. There is a high, even heat transfer to the belt, with the exception of along the belt edges.
- the coating gives the surfaces of the carrier materials special properties which are only present in the form after the drying process, as are desired for later use.
- An example of this is the coating of metal strips with light-sensitive layers, which are assembled into printing plates.
- the coating of metal strips or plastic films with substances in the form of a solvent-containing wet film, hereinafter referred to as the liquid film, and its subsequent drying thus represent a process that requires special systems to ensure the desired product quality of the layers.
- the process step of film drying is essential as the final process measure of the coating.
- drying liquid films on carrier materials it is customary to allow a heated gas, in particular air, to flow over the surface of the carrier materials to remove the solvent components from the film layer.
- the heated gas stream is brought into direct contact with the liquid film, which is applied in a uniform layer distribution on the carrier material, which passes through a drying device.
- the drying systems are equipped with devices which are intended to achieve a favorable or uniform distribution of the air flow over the liquid film. The aim is to achieve uniform drying across the entire width of the coated web.
- known drying systems have devices for minimizing disturbances in the air movements which, in part due to turbulent flow movements, have a disadvantageous effect on the film surface and lead to signs of mottling there.
- a common design of such a drying device consists of a gas space supplied with drying gas, which is arranged over a certain length above the coating web, by means of a multiplicity of slits, nozzles, holes or even porous solids over the immediate gas space to supply the liquid film to be dried with drying gas as evenly as possible.
- the continuously coated belt or coated plates on a rotating conveyor belt are continuously passed through the drying device with the release of solvent vapor to the dryer air.
- the supplied dryer air can be constantly renewed in the open circuit or the air enriched with solvent can be completely removed.
- a circulating air process with partially renewed or discharged dryer air can also be used.
- Difficulties in removing the dryer air from the drying room are often that in the case of longitudinal nozzles or longitudinal slots arranged transversely to the belt running direction, due to the pressure drop in the case of a lateral outflow, there is a reduction in the nozzle outlet speed in the middle of the nozzle fields of slot nozzle dryers and thus also the heat and Mass transfer across the belt running direction is affected. The consequence of this is overdrying of the edges, which leads to undesired structuring of the dried films in many coating processes.
- slot nozzle fields are preferably used, in which the slots are arranged transversely to the running direction of the web.
- the edge overdrying observed in the slot nozzle dryers with outflow in the slot direction can be attributed to the distribution of the exit velocity along the slots.
- the outflow area should be 3.5 times as much as possible of the nozzle exit area in order to obtain uniform drying over the width of the web.
- the dryer air is led from a vestibule via suitable inlet openings and flow deflectors into a calm space in order to avoid stagnation-point-like flows in the initial area of the dryer apparatus, from where a part of the dryer air passes via a device arranged in close proximity to the liquid film porous filter element on the web to be dried.
- the mode of operation of such drying is based on the fact that there is between the porous protective shield and the drying liquid film forms a calmed, but highly enriched, weak air flow, which is constantly renewed by exchange with the residual air transversely flowing over the porous medium and thus, due to the relatively short overall length, a predrying of the liquid film with reduced tendency to mottling is achieved .
- This type of drying is characterized by predominant diffusion of the solvent vapor / air mixture through the porous protective shield, which means that if there is almost no convective removal within the space between the belt and the protective shield, complete drying of the liquid film is only possible with very large dryer lengths or with the addition of subordinate auxiliary dryers.
- the object of the invention is to further develop a device according to the preamble of claim 1 so that a solvent of a liquid layer on a moving carrier material evaporates so quickly and sufficiently in a first drying step that the liquid layer is insensitive to blowing in a subsequent drying step.
- a device for drying a liquid layer applied to a moving carrier material in such a way that an application device applies a liquid layer to the carrier material that the upper gas or air supply system into sections for supplied gas and Exhaust gas or the supply and exhaust air is divided, that each section consists of two filter plates made of porous material between which there is a gap, and that the upper gas or air supply system has a larger working width than the lower gas or Has air supply system.
- the lower gas or air supply system has slots for the gas or air supply and return channels for gas or air removal arranged transversely to the direction of travel of the carrier material and alternate the slots and the return channels to each other in order to provide the gas or the air coming from the left and right of one Back suction channel arranged slots emerges, to be discharged between the carrier material and the top of the gas or air supply system into the return suction channel.
- FIG. 1 a longitudinal section of a first embodiment of a device 1 according to the invention is shown schematically.
- a carrier material 2 is guided around a roller 13 and runs horizontally through the Device 1 up to a further roller 13, around which the carrier material 2 is deflected from the horizontal position into a vertical position.
- an application device 5 for example a slot die, through which a liquid layer 3 is applied to the carrier material 2.
- the liquid layer 3 contains vaporizable solvent components and solid components which are sensitive to light, for example.
- the invention is described with reference to a device in which a liquid layer is dried, the solid components of which are light- or photosensitive masses, which are continuously applied and dried on a metal belt.
- the invention is in no way limited to light-sensitive layers, but rather can also be used for drying other liquid layers which are sensitive to blowing by air or gas flows.
- instead of metal strips, foil, paper strips or the like can also form the carrier material.
- the application device 5 is arranged, for example, in the 9 o'clock position near the first roller 13.
- the carrier material 2 with the liquid layer 3 located thereon is guided through the device 1 along a horizontally running carrier material web 24.
- An air or gas supply system 11 or 12 is located below and above the carrier material web 24.
- the lower gas or air supply system 11 has a smaller width than the upper gas or air supply system 12 on. If only the air discharge and air supply systems are mentioned, these terms also include gas discharge and gas supply systems, for example for inert gases. Both air supply systems are each housed in unspecified housings.
- the carrier material 2 is guided in a free-floating manner through a drying zone 21 of the device 1 along the carrier material web 24 by means of an air support cushion which is generated by the lower air supply system 11.
- the lower air supply system 11 has slots 14 which are arranged transversely to the running direction of the carrier material 2 and through which supply air 8 flows against the underside of the carrier material 2.
- This supply air 8 of the lower air supply system 11 is generally hot air.
- the slots 14 and the suction channels 15 are arranged alternately, so that the supply air 8 from the slots 14 located on the left and right of a suction channel 15 between the underside of the carrier material 2 and the top of the air supply system 11 along the underside of the carrier material in the direction of the associated suckback channel 15 streams.
- each section 7 consists of two filter plates 4 made of a material provided with pores, a gap 22 being left open between these two filter plates 4.
- the supply air 9 is directed onto the coated carrier material 2 by guide plates 23 and is returned as exhaust air or return air 6 via the surface of the carrier material web 24.
- the baffles 23 are slightly curved inwards on the underside of the sections 7 and are arranged in pairs, terminating with the side edges of the filter plates 4 of a section 7.
- the baffles are arranged vertically above the filter plates 4.
- the device 1 works on the principle of the rear heating of the coated carrier material 2 with hot air and layer-side removal of the vapors of the solvent components with a layer-gentle air flow on the top of the carrier material 2.
- the drying is complete when sufficient solvent components have evaporated, so that on the Carrier material 2 remaining solid components form a layer that has become largely insensitive to blowing by gas or air currents in a subsequent drying.
- another gas such as nitrogen, can be used for drying instead of air.
- any number of sections 7 are provided in the upper air supply system 12, via which supply air is supplied and exhaust air flows out.
- the incoming and outgoing air flowing through the porous materials of the filter plates 4 is laminar and uniform, the difference in speed between the coated carrier material 2 and the supply air 9 from the application device 5 to the end of the predrying zone 21 being less than 0.25 m / sec. This ensures that there is no layer blowing of the liquid layer 3.
- the return flow or exhaust air 6 enriched with the vapors of the solvent components is fed through the upper air supply system 12, for example, to a condenser for the solvent component vapors, not shown, in which the vapors condense to the liquid solvent components and either reprocessed or, after appropriate treatment, in environmentally friendly products for the landfill can be split.
- the working width of the upper air supply system 12 is always larger than the working width of the lower air supply system 11 and thus also larger than the largest carrier material width, an undisturbed air movement over the coated carrier material 2 is obtained.
- the special design of the lower air supply system 11 with the slots 14 and the return suction channels 15 ensures that the coated carrier material 2 runs smoothly and without vibrations along the carrier material web 24.
- the carrier material web 25 runs in an arc with a slight curvature.
- the air supply systems 11 and 12 are also curved and arranged at a distance from the curved substrate web 25. All other structural units of this second embodiment largely correspond to the components of the first embodiment and are therefore not described again.
- FIG. 3 The cross-sectional illustration shown in FIG. 3 along the line I-I of FIG. 1 shows that the two air supply systems 11 and 12 are designed to be open to one another and are only separated from one another by a partition 27 with an opening 26 and the coated carrier material 2 above the opening 26.
- the supply air 8 of the lower air supply system 11 is prevented by the carrier material 2 coated with the liquid layer 3 and by side cover plates 10 from flowing directly into the upper air zone 19.
- the small amounts of air that flow laterally and at the edges of the carrier material 2 and the cover plates 10 as excess air 20 from an under air zone 28 into the upper air zone 19 are removed by the exhaust air or return air 6 of the upper air supply system 12. Conversely, excess air from the upper air supply system is removed from the exhaust air from the lower air supply system.
- the lower air supply systems of a third and fourth embodiment shown in Figures 4 and 5 of the device according to the invention differ only in that in the third embodiment the carrier material 2 is guided along a flat horizontal carrier material web 24 and in the fourth embodiment the carrier material web 25 and also the lower air supply system 11 are slightly curved.
- the air supply system 11 comprises a number of cylindrical bodies 17 which are arranged at a distance from one another in the transverse direction to the carrier material web 24 or 25.
- the supply air 8 can flow in and the exhaust air 16 can flow out through the gaps between the cylindrical bodies 17.
- the cylindrical bodies 17 are arranged at a distance from one another along an arc which has the same curvature as the carrier material web 25.
- the cylindrical bodies 17 are heated by the inflowing, hot supply air 8, as a result of which an air supply system 11 of this type is distinguished by a particularly good and uniform heating of the carrier material 2.
- FIG. 6 shows a lower air supply system 11 of a fifth embodiment of the device, which comprises air inlet plates 18 made of porous material.
- the carrier material web 24 is flat and horizontal, and the air supply system 11 is also designed horizontally.
- the supply air 8 of the air supply system 11 exits through the porous material of the flat air inflow plates 18 in the direction of the underside of the carrier material 2 and flows out as exhaust air 16 in return suction channels 15, which between the plates 18 and on the outer edges of the plates.
- the return suction channels 15 are arranged between the inflow zones transversely to the running direction of the carrier material web 24.
- the sixth embodiment of the lower air supply system 11 according to FIG. 7 differs from FIG. 6 only in that the air supply system and also the carrier material web 25 are slightly curved.
- the air supply system 11 accordingly has curved air inflow plates 29, which have the same curvature as the carrier material web 25.
- the air inflow plates 29 are arranged at a distance from one another, and the exhaust air 16 flows out through suction channels 15, which are arranged between the plates 29 and on the outer edges of the plates.
- the upper air supply systems 12 belonging to the lower air supply systems 11 according to FIGS. 4 to 7 are similar to the upper air supply system 12 according to FIGS. 1 and 2 and are therefore not shown again.
- the lower air supply systems 11 described here work with an air support cushion without mechanical support elements for the underside of the carrier material band.
- the curved or curved web guide of the carrier material band shows better web stabilization than the horizontal web guide and leads to vibration-free and smooth running of the carrier material band without great effort.
- FIG. 8 shows the graphical relationship between the contact force P of the belt on the air cushion, the belt tension Z and the air speed v of the supply air, which flows against the underside of the carrier material band with a slightly curved carrier material web.
- the support air cushion of the supply air of the lower air supply system must counteract the contact pressure P of the carrier material band with at least the same force in order to avoid contact between the carrier material band and the upper side of the lower air supply system.
- the outflow velocity of the rear exhaust air 16 together with the air temperature, determines the rapidity of the band heating or the rapidity of the evaporation of the solvent components of the liquid layer.
- the diagram in FIG. 8 shows the associated minimum outflow velocity v1 of the exhaust air 16 of the lower air supply system 12. From the relationship for the contact force P it follows that this is independent of the bandwidth B and only depends on the strip thickness S, the specific strip tension K and the diameter D of the curved carrier material web 25. For layers of different thicknesses, which are guided along the carrier material web 25 with approximately the same specific band tension K, there is a proportionality between the contact force P, the band tension Z, the band thickness S and the square of the air velocity v 2, these sizes being approximately proportional to the necessary drying time are. In other words, this means that the drying times depend essentially on the strip thickness S.
- Figure 8 shows a linear relationship between the tape tension Z and the contact force P, with the parameters D1 and D2 equal to the diameters of differently curved carrier layer webs 25.
- the belt tension Z1 greater than Z2 must be selected. In other words, this means that the greater the curvature or the smaller D, the more stable the tape guide with a small contact force or low air speed v.
- the carrier material can also be supported in all devices, i.e. not be free-floating, be guided.
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Trocknen einer auf einem bewegten Trägermaterial aufgebrachten Flüssigkeitsschicht, die verdampfbare Lösungsmittelkomponenten und Feststoffkomponenten enthält, mittels eines erwärmten Trocknungsgases bzw. erwärmter Trocknungsluft, bei der unterhalb und oberhalb eines bewegten Trägermaterials je ein Gas - bzw. Luftzufuhrsystem angeordnet ist, das Trägermaterial frei schwebend entlang einer Bahn auf einem von dem unteren Gas- bzw. Luftzufuhrsystem erzeugten Tragpolster durch die Trocknungszone führt.The invention relates to a device for drying a liquid layer applied to a moving carrier material, which contains vaporizable solvent components and solid components, by means of a heated drying gas or heated drying air, in which a gas or air supply system is arranged below and above a moving carrier material Carrier material floating freely along a path on a support pad generated by the lower gas or air supply system through the drying zone.
Eine derartige Vorrichtung ist zum Beispiel aus der US-A- 3 599 301 bekannt.Such a device is known for example from US-A-3 599 301.
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.Different drying processes and drying devices are used for drying large, web-shaped goods on which layers of liquid are applied. Typical drying goods are, for example, metal or plastic belts, on which liquid layers are applied, which usually consist of evaporable solution components that are removed from the liquid film during the drying process, and non-evaporable components that remain on the carrier material after drying.
Aus der US-A - 3,559,301 sind Trocknungsvorrichtungen mit unterem und oberem Luftzufuhrsystem bekannt, die jeweils Düsen aufweisen, die eine Luftzufuhr unter Vermeidung von Schichtverblasungen nicht gewährleisten können. Beim Luftaustritt aus diesen Düsen kommt es im allgemeinen zu einer turbulenten und nicht zu einer laminaren Luftströmung, so daß eine Luftzufuhr zu der zu trocknenden Flüssigkeitsschicht unter Vermeidung von Schichtverblasungen nicht sichergestellt ist.From US-A-3,559,301 drying devices with lower and upper air supply system are known, each of which has nozzles that cannot ensure an air supply while avoiding layer blows. When air emerges from these nozzles A turbulent and not a laminar air flow generally occurs, so that an air supply to the liquid layer to be dried is not ensured while avoiding layer blows.
In der US-A - 3,577,653 ist eine Trocknungsvorrichtung beschrieben, die einen leicht gekrümmten Verlauf des Trocknungstunnels besitzt, in dem ein zu trocknendes Band durch Druckluft gegen seine Unterseite getragen und geführt wird. Der gekrümmte Durchlauf des Bandes verhindert ein seitliches Auswandern des Bandes, so daß es in seiner zentralen Lage gegenüber dem Trocknungstunnel gehalten werden kann. Die nach oben über die Bandkanten hinweg strömende Luft sichert die zentrale Lage des Bandes. Die Trocknungsluft streicht in Laufrichtung und oberhalb des Bandes hinweg. Da entlang den Bandkanten zwei zueinander senkrecht verlaufende Luftströmungen aufeinandertreffen, kommt es in diesem Bereich zu Turbulenzen, die zu Schichtverblasungen führen können.US Pat. No. 3,577,653 describes a drying device which has a slightly curved course of the drying tunnel in which a belt to be dried is carried and guided against its underside by compressed air. The curved passage of the belt prevents the belt from migrating sideways, so that it can be held in its central position opposite the drying tunnel. The air flowing upwards over the belt edges ensures the central position of the belt. The drying air sweeps away in the running direction and above the belt. Since two air flows perpendicular to each other meet along the belt edges, turbulence occurs in this area, which can lead to layer blows.
In der GB-A-847 548 ist eine Trocknungsvorrichtung beschrieben, bei der eine Wärmeaustauscherkammer von einer Wärmeaustauscherwand aus porösem Material, wie gesintertem Metall oder einer Metall-Keramikverbindung, in Richtung des zu trocknenden Bandes abgeschlossen ist. Das Band läuft in geringem Abstand über die Wärmeaustauscherwand, die von einer mit Dampf beaufschlagten Spule beheizt ist. In die Wärmeaustauscherkammer wird Heißluft eingeblasen, die durch die Poren der Wärmeaustauscherwand hindurchströmt und einen Luftfilm nächst dem Band ausformt, auf dem das bewegte Band schwebt. Es erfolgt eine hohe gleichmäßige Wärmeübertragung, mit Ausnahme entlang den Bandkanten, auf das Band.GB-A-847 548 describes a drying device in which a heat exchanger chamber is closed off from a heat exchanger wall made of porous material, such as sintered metal or a metal-ceramic compound, in the direction of the band to be dried. The strip runs a short distance over the heat exchanger wall, which is heated by a coil loaded with steam. Hot air is blown into the heat exchanger chamber, which flows through the pores of the heat exchanger wall and forms an air film next to the belt, on which the moving belt hovers. There is a high, even heat transfer to the belt, with the exception of along the belt edges.
Die Oberflächen der Trägermaterialien erhalten durch die Beschichtung spezielle Eigenschaften, die erst nach dem Trocknungsprozeß in der Form vorliegen, wie sie für die spätere Anwendung erwünscht sind. Als Beispiel hierzu kann die Beschichtung von Metallbändern mit lichtempfindlichen Schichten genannt werden, die zu Druckplatten konfektioniert werden. Die Beschichtung von Metallbändern oder Kunststoffolien mit Substanzen in Form eines lösungsmittelhaltigen Naßfilms, im folgenden Flüssigkeitsfilm bezeichnet, und dessen anschließende Trocknung stellen somit einen Vorgang dar, der besonderer Anlagen bedarf, um die gewünschte Produktqualität der Schichten sicherzustellen. Wesentlich ist hierbei der Verfahrensschritt der Filmtrocknung als abschließende Verfahrensmaßnahme der Beschichtung.The coating gives the surfaces of the carrier materials special properties which are only present in the form after the drying process, as are desired for later use. An example of this is the coating of metal strips with light-sensitive layers, which are assembled into printing plates. The coating of metal strips or plastic films with substances in the form of a solvent-containing wet film, hereinafter referred to as the liquid film, and its subsequent drying thus represent a process that requires special systems to ensure the desired product quality of the layers. The process step of film drying is essential as the final process measure of the coating.
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.When drying liquid films on carrier materials, it is customary to allow a heated gas, in particular air, to flow over the surface of the carrier materials to remove the solvent components from the film layer. The heated gas stream is brought into direct contact with the liquid film, which is applied in a uniform layer distribution on the carrier material, which passes through a drying device. In order to ensure a streak-free and mottled, dried film surface, ie to ensure an even distribution of the remaining components, the drying systems are equipped with devices which are intended to achieve a favorable or uniform distribution of the air flow over the liquid film. The aim is to achieve uniform drying across the entire width of the coated web. Furthermore, known drying systems have devices for minimizing disturbances in the air movements which, in part due to turbulent flow movements, have a disadvantageous effect on the film surface and lead to signs of mottling there.
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.According to US Pat. No. 3,012,335, a common design of such a drying device consists of a gas space supplied with drying gas, which is arranged over a certain length above the coating web, by means of a multiplicity of slits, nozzles, holes or even porous solids over the immediate gas space to supply the liquid film to be dried with drying gas as evenly as possible. The continuously coated belt or coated plates on a rotating conveyor belt are continuously passed through the drying device with the release of solvent vapor to the dryer air. The supplied dryer air can be constantly renewed in the open circuit or the air enriched with solvent can be completely removed. A circulating air process with partially renewed or discharged dryer air can also be used.
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.Difficulties in removing the dryer air from the drying room are often that in the case of longitudinal nozzles or longitudinal slots arranged transversely to the belt running direction, due to the pressure drop in the case of a lateral outflow, there is a reduction in the nozzle outlet speed in the middle of the nozzle fields of slot nozzle dryers and thus also the heat and Mass transfer across the belt running direction is affected. The consequence of this is overdrying of the edges, which leads to undesired structuring of the dried films in many coating processes.
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.In the journal "Chemie-Ingenieur-Technik", 42.
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.When drying large-area webs, high uniformity of heat and mass transfer across the web width must often be required in order to avoid local overdrying and the associated reduction in quality. In these cases, slot nozzle fields are preferably used, in which the slots are arranged transversely to the running direction of the web. The edge overdrying observed in the slot nozzle dryers with outflow in the slot direction can be attributed to the distribution of the exit velocity along the slots. In order to avoid this overdrying of the edges, it follows, among other things, for nozzle dryers that the outflow area should be 3.5 times as much as possible of the nozzle exit area in order to obtain uniform drying over the width of the web.
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.It is state of the art today to carry out a surface treatment in suspension dryers for foil or metal strips with the aid of an air nozzle system without contact (magazine "gas warm international", Volume 24 (1975), No. 12, pp. 527 to 531). The dryer air enriched with solvent is sucked off directly in the nozzle fields in order to eliminate the undesired transverse flow. This results in so-called nozzle dryers or impact jet dryers, in which the stagnation point-like flow of individual nozzles is disadvantageous, which tends to flow-physical instabilities in both laminar and turbulent flow forms, which inevitably lead to irreversible drying structures, especially in the case of low-viscosity liquid films.
Zur Vermeidung von staupunktartigen Strömungen im Anfangsbereich der Trocknerapparatur wird nach der PCT-Anmeldung WO82/03450 die Trocknerluft aus einem Vorraum über geeignete Einlaßöffnungen und Strömungsabweiser in einen beruhigten Zwischenraum geführt, von dort aus gelangt ein Teil der Trocknerluft über ein in unmittelbarer Nähe zum Flüssigkeitsfilm angeordnetes poröses Filterelement auf die zu trocknende Bahn. Die Wirkungsweise einer solchen Trocknung beruht darauf, daß sich zwischen dem porösen Schutzschild und dem zu trocknenden Flüssigkeitsfilmes eine beruhigte, an Lösungsmittel jedoch hoch angereicherte, schwache Luftströmung ausbildet, die durch Austausch mit der über dem porösen Medium transversal abströmenden Restluft ständig erneuert wird und somit, aufgrund der relativ kurzen Baulänge, eine Vortrocknung des Flüssigkeitsfilms mit verminderter Neigung zu Meliererscheinungen erzielt wird.According to PCT application WO82 / 03450, the dryer air is led from a vestibule via suitable inlet openings and flow deflectors into a calm space in order to avoid stagnation-point-like flows in the initial area of the dryer apparatus, from where a part of the dryer air passes via a device arranged in close proximity to the liquid film porous filter element on the web to be dried. The mode of operation of such drying is based on the fact that there is between the porous protective shield and the drying liquid film forms a calmed, but highly enriched, weak air flow, which is constantly renewed by exchange with the residual air transversely flowing over the porous medium and thus, due to the relatively short overall length, a predrying of the liquid film with reduced tendency to mottling is achieved .
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.This type of drying is characterized by predominant diffusion of the solvent vapor / air mixture through the porous protective shield, which means that if there is almost no convective removal within the space between the belt and the protective shield, complete drying of the liquid film is only possible with very large dryer lengths or with the addition of subordinate auxiliary dryers.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 so weiterzuentwickeln, daß ein Lösungsmittel einer Flüssigkeitsschicht auf einem bewegten Trägermaterial in einem ersten Trocknungsschritt so rasch und ausreichend verdampft, daß die Flüssigkeitsschicht gegen Verblasungen in einem nachfolgenden Trocknungsschritt unempfindlich ist.The object of the invention is to further develop a device according to the preamble of
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zum Trocknen einer auf einem bewegten Trägermaterial aufgebrachten Flüssigkeitsschicht gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 in der Weise gelöst, daß eine Antragseinrichtung auf das Trägermaterial eine Flüssigkeitsschicht aufträgt, daß das obere Gas- bzw. Luftzufuhrsystem in Abschnitte für zugeführtes Gas und Abgas bzw. die Zu- und Abluft unterteilt ist, daß jeder Abschnitt aus zwei Filterplatten aus mit Poren versehenem Material besteht, zwischen denen ein Spalt vorhanden ist, und daß das obere Gas- bzw. Luftzufuhrsystem eine größere Arbeitsbreite als das untere Gas- bzw. Luftzufuhrsystem aufweist.This object is achieved by a device for drying a liquid layer applied to a moving carrier material according to the preamble of
In Weiterbildung der Vorrichtung weist das untere Gas- bzw. Luftzufuhrsystem quer zur Laufrichtung des Trägermaterials angeordnete Schlitze für die Gas- bzw. Luftzufuhr und Rücksaugkanäle für die Gas- bzw. Luftabfuhr auf und wechseln die Schlitze und die Rücksaugkanäle einander ab, um das Gas bzw. die Luft, das bzw. die aus den links und rechts von einem Rücksaugkanal angeordneten Schlitzen austritt, zwischen dem Trägermaterial und der Oberseite des Gas- bzw. Luftzufuhrsystems in den Rücksaugkanal abzuführen.In a further development of the device, the lower gas or air supply system has slots for the gas or air supply and return channels for gas or air removal arranged transversely to the direction of travel of the carrier material and alternate the slots and the return channels to each other in order to provide the gas or the air coming from the left and right of one Back suction channel arranged slots emerges, to be discharged between the carrier material and the top of the gas or air supply system into the return suction channel.
Die weitere Ausgestaltung der Vorrichtung nach der Erfindung ergibt sich aus den Merkmalen der Patentansprüche 3 bis 10.The further embodiment of the device according to the invention results from the features of
Die Erfindung wird im folgenden anhand von zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Es zeigen:
- Fig. 1
- schematisch einen Längsschnitt einer ersten Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung, mit waagerechter Trägermaterialbahn,
- Fig. 2
- schematisch einen Längsschnitt einer zweiten Ausführungsform der Vorrichtung, ähnlich der ersten Ausführungsform, jedoch mit gekrümmt verlaufender Trägermaterialbahn,
- Fig. 3
- einen Querschnitt durch die erste Ausführungsform nach
Figur 1, entlang der Linie I-I, - Fig. 4
- schematisch einen Längsschnitt durch das untere Gas- bzw. Luftzufuhrsystem einer dritten Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung,
- Fig. 5
- einen Längsschnitt durch das untere Gas- bzw. Luftzufuhrsystem einer vierten Ausführungsform der Vorrichtung, mit gekrümmter anstelle waagerechter Bahnführung des Trägermaterials,
- Fig. 6
- schematisch einen Längsschnitt durch das untere Gas- bzw. Luftzufuhrsystem einer fünften Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung,
- Fig. 7
- schematisch einen Längsschnitt durch das untere Gas- bzw. Luftzufuhrsystem einer sechsten Ausführungsform der Vorrichtung, ähnlich der Figur 6, mit gekrümmter anstelle waagerechter Trägermaterialbahn, und
- Fig. 8
- den Zusammenhang zwischen dem Bandzug Z auf die Trägermaterialbahn und dem Auflagedruck P der Trägermaterialbahn auf das Gas- bzw. Lufttragepolster bzw. den Zusammenhang zwischen der Laufgeschwindigkeit der Trägermaterialbahn und dem Auflagedruck P.
- Fig. 1
- schematically shows a longitudinal section of a first embodiment of the device according to the invention, with a horizontal carrier material web,
- Fig. 2
- schematically a longitudinal section of a second embodiment of the device, similar to the first embodiment, but with a curved web of carrier material,
- Fig. 3
- 2 shows a cross section through the first embodiment according to FIG. 1, along the line II,
- Fig. 4
- schematically shows a longitudinal section through the lower gas or air supply system of a third Embodiment of the device according to the invention,
- Fig. 5
- 2 shows a longitudinal section through the lower gas or air supply system of a fourth embodiment of the device, with curved instead of horizontal web guidance of the carrier material,
- Fig. 6
- schematically shows a longitudinal section through the lower gas or air supply system of a fifth embodiment of the device according to the invention,
- Fig. 7
- schematically shows a longitudinal section through the lower gas or air supply system of a sixth embodiment of the device, similar to Figure 6, with curved instead of horizontal carrier material web, and
- Fig. 8
- the relationship between the strip tension Z on the carrier material web and the contact pressure P of the carrier material web on the gas or air-bearing cushion or the relationship between the running speed of the carrier material web and the contact pressure P.
In Figur 1 ist schematisch ein Längsschnitt einer ersten Ausführungsform einer Vorrichtung 1 nach der Erfindung dargestellt. Ein Trägermaterial 2 ist um eine Walze 13 herumgeführt und läuft horizontal durch die Vorrichtung 1 bis zu einer weiteren Walze 13, um die das Trägermaterial 2 aus der Horizontallage in eine Vertikallage umgelenkt wird. Im Bereich der ersten Walze 13 befindet sich eine Antragseinrichtung 5, beispielsweise eine Breitschlitzdüse, durch die eine Flüssigkeitsschicht 3 auf das Trägermaterial 2 aufgetragen wird. Die Flüssigkeitsschicht 3 enthält verdampfbare Lösungsmittelkomponenten und Feststoffkomponenten, die beispielsweise lichtempfindlich sind. Die Erfindung wird anhand einer Vorrichtung beschrieben, in der eine Flüssigkeitsschicht getrocknet wird, deren Feststoffkomponenten licht- bzw. fotoempfindliche Massen sind, die auf einem Metallband kontinuierlich aufgetragen und getrocknet werden. Jedoch ist die Erfindung keineswegs auf lichtempfindliche Schichten beschränkt, sondern kann vielmehr auch zum Trocknen anderer Flüssigkeitsschichten eingesetzt werden, die empfindlich gegen Verblasungen durch Luft- oder Gasströmungen sind. Desweiteren können anstelle von Metallbändern ebenso Folien-, Papierbänder oder dergl. das Trägermaterial bilden.In Figure 1, a longitudinal section of a first embodiment of a
Die Antragseinrichtung 5 ist beispielsweise in 9-Uhr-Stellung nahe der ersten Walze 13 angeordnet. Das Trägermaterial 2 mit der darauf befindlichen Flüssigkeitsschicht 3 wird entlang einer horizontal verlaufenden Trägermaterialbahn 24 durch die Vorrichtung 1 geführt. Unterhalb und oberhalb der Trägermaterialbahn 24 befindet sich jeweils ein Luft- bzw. Gaszufuhrsystem 11 bzw. 12. Das untere Gas- bzw. Luftzufuhrsystem 11 weist eine geringere Breite als das obere Gas- bzw. Luftzufuhrsystem 12 auf. Wenn weiterhin von den Luftabfuhr- und Luftzufuhrsystemen allein die Rede ist, so schließen diese Begriffe stellvertretend auch Gasabfuhr- und Gaszufuhrsysteme, beispielsweise für Inertgase, ein. Beide Luftzufuhrsysteme sind jeweils in nicht näher bezeichneten Gehäusen untergebracht. Das Trägermaterial 2 wird freischwebend durch eine Trocknungszone 21 der Vorrichtung 1 entlang der Trägermaterialbahn 24 mittels eines Lufttragepolsters geführt, das von dem unteren Luftzufuhrsystem 11 erzeugt wird. Hierzu weist das untere Luftzufuhrsystem 11 quer zur Laufrichtung des Trägermaterials 2 angeordnete Schlitze 14 auf, durch die Zuluft 8 gegen die Unterseite des Trägermaterials 2 anströmt. Diese Zuluft 8 des unteren Luftzufuhrsystems 11 ist im allgemeinen Heißluft. Neben den Schlitzen 14 befinden sich Rücksaugkanäle 15 in der Oberseite des Luftzufuhrsystems 11, durch welche die Ablauft 16 abgesaugt wird. Die Schlitze 14 und die Rücksaugkanäle 15 sind abwechselnd angeordnet, so daß die Zuluft 8 aus den links und rechts von einem Rücksaugkanal 15 befindlichen Schlitzen 14 zwischen der Unterseite des Trägermaterials 2 und der Oberseite des Luftzufuhrsystems 11 entlang der Unterseite des Trägermaterials in Richtung des zugehörigen Rücksaugkanals 15 strömt. Dadurch kommt es zu einer rückseitigen Aufheizung des beschichteten Trägermaterials 2 mit Heißluft, durch welche die notwendige Trocknungsenergie zugeführt wird, die zu einem schnellen Verdampfen des größten Anteils der Lösungsmittelkomponenten führt. Die auf der Oberseite der Trägermaterialbahn 24 bzw. der Oberseite des beschichteten Trägermaterials 2 entstehenden Lösungsmitteldämpfe werden durch das obere Luftzufuhrsystem 12 abtransportiert. Dieses ist in Abschnitte 7 für die Zuluft 9 und die Abluft 6 unterteilt, bei der es sich um die mit Dämpfen der Lösungsmittelkomponenten angereicherte Rückströmluft handelt. Jeder Abschnitt 7 besteht aus zwei Filterplatten 4 aus einem mit Poren versehenen Material, wobei zwischen diesen beiden Filterplatten 4 ein Spalt 22 offengelassen ist. Die Zuluft 9 wird durch Leitbleche 23 auf das beschichtete Trägermaterial 2 gelenkt und über die Oberfläche der Trägermaterialbahn 24 als Abluft bzw. Rückströmluft 6 zurückgeführt. Die Leitbleche 23 sind auf der Unterseite der Abschnitte 7 leicht nach innen gekrümmt und paarweise angeordnet, wobei sie mit den Seitenkanten der Filterplatten 4 eines Abschnitts 7 abschließen. Oberhalb der Filterplatten 4 sind die Leitbleche senkrecht angeordnet. Die Vorrichtung 1 arbeitet nach dem Prinzip der rückseitigen Aufheizung des beschichteten Trägermaterials 2 mit Heißluft und schichtseitigem Abstransport der Dämpfe der Lösungsmittelkomponenten mit schichtschonender Luftführung auf der Oberseite des Trägermaterials 2. Die Trocknung ist dann abgeschlossen, wenn ausreichend Lösungsmittelkomponenten verdampft sind, so daß die auf dem Trägermaterial 2 zurückbleibenden Feststoffkomponenten eine Schicht bilden, die bei einer nachfolgenden Trocknung gegen Verblasung durch Gas- bzw. Luftströmungen weitgehend unempfindlich geworden ist. Selbstverständlich kann anstelle von Luft auch ein sonstiges Gas, wie beispielsweise Stickstoff, zur Trocknung verwendet werden.The
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.According to the desired drying speed, any number of
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.Since the working width of the upper
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.In the second embodiment of the
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.The cross-sectional illustration shown in FIG. 3 along the line I-I of FIG. 1 shows that the two
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.The lower air supply systems of a third and fourth embodiment shown in Figures 4 and 5 of the device according to the invention differ only in that in the third embodiment the
Figur 6 zeigt ein unteres Luftzufuhrsystem 11 einer fünften Ausführungsform der Vorrichtung, das Lufteinströmplatten 18 aus porigem Material umfaßt. Die Trägermaterialbahn 24 verläuft eben und waagerecht, ebenso ist das Luftzufuhrsystem 11 waagerecht ausgebildet. Die Zuluft 8 des Luftzufuhrsystems 11 tritt durch den porigen Werkstoff der ebenen Lufteinströmplatten 18 in Richtung zur Unterseite des Trägermaterials 2 aus und strömt als Abluft 16 in Rücksaugkanälen 15 ab, die zwischen den Platten 18 und an den Außenkanten der Platten vorhanden sind. Die Rücksaugkanäle 15 sind zwischen den Einströmzonen quer zur Laufrichtung der Trägermaterialbahn 24 angeordnet. Die sechste Ausführungsform des unteren Luftzufuhrsystems 11 nach Figur 7 unterscheidet sich von der Figur 6 nur dadurch, daß das Luftzufuhrsystem und ebenso die Trägermaterialbahn 25 leicht gebogen sind. Das Luftzufuhrsystem 11 weist dementsprechend gekrümmte Lufteinströmplatten 29 auf, die die gleiche Krümmung wie die Trägermaterialbahn 25 besitzen. Die Lufteinströmplatten 29 sind im Abstand voneinander angeordnet, und die Abluft 16 strömt durch Rücksaugkanäle 15 ab, die zwischen den Platten 29 sowie an den Außenkanten der Platten angebracht sind.FIG. 6 shows a lower
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.The upper
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.FIG. 8 shows the graphical relationship between the contact force P of the belt on the air cushion, the belt tension Z and the air speed v of the supply air, which flows against the underside of the carrier material band with a slightly curved carrier material web. The following applies to the force balance of a belt on a slightly curved guideway with air cushion:
with the contact force P (N / m²) of the tape on the air cushion, the imaginary diameter D (m) of the curved carrier material web, the tape tension Z = B x S x K, with the web width B (m), the web thickness S (m) and the specific band tension K (N / mm²), usually ≈ 10 N / mm², neglecting the weight of the carrier material band.
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.The support air cushion of the supply air of the lower air supply system must counteract the contact pressure P of the carrier material band with at least the same force in order to avoid contact between the carrier material band and the upper side of the lower air supply system. The carrier air flows under the carrier material band into the return suction channels, as described above. This is done with the air velocity v corresponding to the pneumatic pressure of the air cushion, for which the Bernoulli equation applies:
with the air velocity v (m / s) and the density of the air ρ (kg / m³). The outflow velocity of the
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.Figure 8 shows a linear relationship between the tape tension Z and the contact force P, with the parameters D₁ and D₂ equal to the diameters of differently curved
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.With conventional coatings with liquid resist, more than two thirds of the drying energy is generally required for heating the aluminum strip, for example 0.3 mm thick, and only the rest of the drying energy is available for the evaporation of the solvent components. The advantage of the invention is that the back heating of the aluminum strip or the backing material strip means that far more drying energy is applied for the evaporation of the solvent components than in the conventional drying devices.
Bei den meisten Flüssigresistbeschichtungen ist die Verblasungsunempfindlichkeit erst gewährleistet, wenn bereits ca. 70 % der Lösungsmittelkomponenten aus der Flüssigresistschicht verdampft sind.With most liquid resist coatings, insensitivity to blowing is only guaranteed when approx. 70% of the solvent components have already evaporated from the liquid resist layer.
Sind die Abluftgeschwindigkeit v1 und die Banddicke S bekannt, so läßt sich überschlägig die erforderliche Trocknungsenergie berechnen.If the exhaust air velocity v1 and the strip thickness S are known, the required drying energy can be roughly calculated.
Das Trägermaterial kann bei sämtlichen Vorrichtungen auch abgestützt, d.h. nicht freischwebend, geführt sein.The carrier material can also be supported in all devices, i.e. not be free-floating, be guided.
Claims (10)
- An apparatus for drying, by means of a heated drying gas or of heated drying air, a liquid film (3) applied to a moved substrate material (2) and containing vaporizable solvent components and solid components, where a gas or air supply system (11, 12) is arranged both underneath and above the moved substrate, and where the substrate (2) moves through the drying zone (21) while being freely suspended along a path on a carrying cushion produced by the lower gas or air supply system (11), characterized in that the liquid film (3) is applied to the substrate material by an applying device (5), that the upper gas or air supply system (12) is sub-divided into sections (7) for fed-in gas and exhaust gas or for the supply air and exhaust air, that each section (7) comprises two filter plates (4) of a material provided with pores, between which plates there is a gap (22), and in that the upper gas or air supply system (12) has a greater working width than the lower gas or air supply system (11).
- The apparatus as claimed in claim 1, wherein the lower gas or air supply system (11) has slots (14) arranged transversely to the running direction of the substrate (2) for the gas or air supply and return channels (15) for the gas or air removal and wherein the slots (14) and the return channels (15) alternate, in order to carry away the gas or the air which leaves the slots arranged to the left and right of a return channel between the substrate (2) and the upper side of the gas or air supply system (11) into the return channel.
- The apparatus as claimed in claim 1, wherein, in the upper gas or air supply system (12), the gas or the supply air (9) is diverted by baffles (23) onto the substrate (2) and returned over the substrate web as return air (6) or gas, and wherein the baffles (23) are arranged in pairs on the underside, terminating with the side edges of the filter plates (4) of a section (7).
- The apparatus as claimed in claim 1, wherein the gas or air supply system (11, 12) are level and are arranged at a distance from the level, horizontal substrate web (24).
- The appratus as claimed in claim 1, wherein the gas or air supply systems (11, 12) are arranged in a curved form, at a distance from the correspondingly curved substrate web (25).
- The apparatus as claimed in claim 1, wherein the two gas or air supply systems (11, 12) are designed to be open, one opposite the other, and wherein, underneath the substrate web (24; 25) cover plates (10) are arranged at the sides of an opening (26) of a dividing wall (27), between the lower air or lower gas zone (16) and the upper air or upper gas zone (19).
- The apparatus as claimed in claim 4, wherein the lower, level gas or air supply system (11) comprises a number of cylindrical bodies (17), which are arranged in transverse direction to the substrate web (24), spaced apart from one another and wherein the gas or the supply air (8) flows in and the exhaust gas or the exhaust air (16) flows away between the cylindrical bodies (17).
- The apparatus as claimed in claim 5, wherein, in the lower, curved gas or air supply system (11), a number of cylindrical bodies (17), spaced apart from one another, are arranged along an arc which has the same curvature as the substrate web (25), and wherein the inflowing gases or the supply air (8) flow in and the outflowing gases or the exhaust air (16) flow away through between the cylindrical bodies (17).
- The apparatus as claimed in claim 4, wherein the lower, level gas or air supply system (11) comprises gas or air inflow plates (18) of porous material, through which the gas or the supply air (8) flows in, wherein the gas or air inflow plates are arranged level and at a distance from each other and wherein the exhaust gas or the exhaust air (16) flows away in return channels (15) through between the plates as well as past the outer edges of the plates.
- The apparatus as claimed in claim 5, wherein the lower, curved gas or air supply system (11) has curved gas or air inflow plates (29), the curvature of which is the same as that of the substrate web (25), wherein the gas or air inflow plates (29) are arranged at a distance from each other and wherein the exhaust gas or the exhaust air (16) flows away in return channels (15) through between the plates as well as past the outer edges of the plates.
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