EP1398084B1 - Verfahren und Vorrichtung zur Vorhangbeschichtung eines bewegten Trägers - Google Patents
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Classifications
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
- B05C—APPARATUS FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
- B05C5/00—Apparatus in which liquid or other fluent material is projected, poured or allowed to flow on to the surface of the work
- B05C5/007—Slide-hopper coaters, i.e. apparatus in which the liquid or other fluent material flows freely on an inclined surface before contacting the work
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- Y10S118/00—Coating apparatus
- Y10S118/04—Curtain coater
Definitions
- the present invention relates to a method and apparatus for coating a moving carrier wherein the coating material is applied to a moving support in a free-falling curtain.
- the patent application EP 0'327'020 describes a device for the curtain casting of a moving carrier and a coating method in which a side liquid is fed through tubes along the side guides and the coating liquid is fed to the carrier together with the side liquid without their prior separation is applied.
- the patent application JP 55-073'364 describes a device for curtain casting of a moving support and a coating method in which the distance between the lower end of the side guides and the moving support is 1 mm to 5 mm.
- the object of the invention is to provide a method and a device for curtain casting in which the curtain falls undisturbed and a uniform coating with good edge quality is done and it is not necessary to remove the curtain edge by means of a separation system.
- This goal is achieved by selecting an optimum width, an optimized surface structure and a suitable shape of the lower ends of the side guides for the groove as guide surface in the side guide.
- Another object of the invention is to provide a method and apparatus that can achieve a uniform coating of good edge quality without substantial loss of material at many different casting conditions (moving carrier speed, application rate, viscosity and dynamic surface tension of the coating liquids).
- FIG. 1 shows a perspective view of a schematically illustrated curtain coating installation.
- Figure 2 shows a longitudinal section at the indicated location of Figure 1.
- the sectional area corresponds to the area of the falling curtain.
- FIG. 3 shows a longitudinal section at the indicated point of FIG. 2.
- FIG. 4 shows, in a longitudinal section, a detailed view of the lower end of a lateral guide at the point indicated in FIG.
- the coating device further comprises a carrier (8) to be coated, which is guided in the direction of rotation of the casting roll (9) around it and under the coating device.
- the side-limiting liquid film (10) is fed transversely to the curtain.
- the feed slot (12) is designed such that the direction of flow of the liquid film (11) at the exit from the feed slot is the same as that of the falling curtain (6) to minimize disturbances of the velocity profile.
- the liquid which forms the side-limiting liquid film consists predominantly of water which, if appropriate, may also contain wetting agents, inorganic or organic salts, polymers, pigments or components of the coating liquid. It is also possible to use non-aqueous liquids for the side-limiting liquid film.
- the width L of the groove (13) in Figure 3, the actual guide surface of the curtain, is between 4 mm and 11 mm, preferably between 6 mm and 9 mm. Within this range of the width of the groove (13) is achieved with smallest and small amounts of side fluid optimum stability of the curtain, measured by the smallest Dosiermengen the coating solutions in which the curtain just does not detach from the side guides.
- the surface of the groove (13). Preference is given to rough surfaces, in particular surfaces which are grooved in the direction of the curtain, the profile of the grooves being sinusoidal, triangular or rectangular or a mixture of these profiles, although such rough surfaces are considerably more difficult to clean than smooth surfaces.
- the grooves are attached continuously or intermittently in the leader fall direction.
- the spacing of the individual grooves is between 10 ⁇ m and 1000 ⁇ m, preferably between 100 ⁇ m and 250 ⁇ m.
- the depth of the grooves is between 1 .mu.m and 500 .mu.m, preferably between 30 .mu.m and 100 .mu.m.
- a stable coating process can be achieved with the inventive device already with amounts of side fluid, which are less than 3 I / h.
- the entire coating liquid is applied to the moving carrier together with the side liquid.
- the angle ⁇ between the two sides of the cutting edge must be in the range between 0 ° and 90 °, preferably values between 10 ° and 60 °.
- the amount of predominantly aqueous side liquid fed to the side guides causes more or less dilution of the curtain curtain zone, resulting in local lowering of the coating solution viscosity and higher application rates in the edge zones. Furthermore, air can be sucked under the falling curtain in the curtain edge zones, which also leads to escapement disorders.
- the lower end of the side guides In order to prevent this air intake in the curtain edge zones, especially at low application rates and low viscosities of the coating solutions, the lower end of the side guides must have a suitable shape.
- the lower, directed towards the curtain end of the side guides is, as can be seen in Figure 4, designed as a downwardly projecting cutting edge whose lower edge is sharp or slightly rounded. Both height and width of this cutting edge are in the range of a few millimeters.
- the angle ⁇ between the side of the blade facing the curtain and the horizontal is in the range between 0 ° and 90 °, preferably values between 30 ° and 90 °.
- the falling curtain leaves the side guides and falls unguided to the underlying moving support.
- the curtain tends to contract due to the surface tensions of the coating solutions.
- edge beads must be avoided as much as possible, since the increased application quantities in these areas lead to insufficient drying, which leads to a sticking of the individual turns of the rolled-up material webs.
- the distance between the lower ends of the side guides and the moving, to be coated carrier d in a range between 0.05 mm and 3 mm, preferably between 0.4 mm and 1.5 mm lie.
- edge liquid (mixture of side-guiding liquid and coating liquids) can be drawn under the side guide elements and thereby lead to heavy soiling in the area of the curtain impact region.
- the distance d must be adapted to the application quantities and viscosities of the coating solutions and on the other hand the surface of the undersides (14) of the side guides must be hydrophobic.
- the surface free energy of these undersides must be between 10 mNm and 60 mNm, preferably between 20 mNm and 45 mNm.
- Suitable coatings on the underside are amorphous carbon or Teflon. A particularly preferred coating is Teflon.
- the device according to the invention can be varied with respect to the specified mass and be adapted to the various operating conditions that occur in practice. While each of the above-described measures already brings about far-reaching improvements in the quality of the coating, the combination of the above-described measures for the side guides (suitable angles ⁇ and ⁇ , optimum surface structure and width of the groove and optimum coating of the underside (14)) Method and device, which refers to any separation systems and
- Suction devices can dispense and still receives a perfect quality of casting on the moving carrier.
- the device according to the invention is compared in the following examples with a device of the prior art, these examples not being limiting of the invention.
- a first coating liquid was prepared with the ingredients listed in Table 1. The amounts, with the exception of that of the water, are those of the applied and subsequently dried layers.
- Table 1 Ingredient (concentration) Amount (g / m 2 ) Lanthanum-doped AIOOH (solid substance) 48,000 Lactic acid (90%) 0780 Polyvinyl alcohol A (10.0%) 1440 Polyvinyl alcohol B (7.5%) 2880 Plasticizer 1 (40%) 1440 Plasticizer 2 (50%) 0200 Wetting agent A (3%) 0208 water 153752 Total 208700
- the lanthanum-doped AIOOH was prepared by the method described in Example 1 of patent application EP 0'967'086.
- Polyvinyl alcohol A is Mowiol 26-88
- polyvinyl alcohol B is Mowiol 56-98, both available from Omya AG, Oftringen, Switzerland
- plasticizer 1 is 1,1,1-tris- (hydroxymethyl) -propane, available from Fluka Chemie GmbH, Buchs, Switzerland
- the plasticizer 2 is glycerin and the wetting agent A is Triton X-100, available from Christ Chemie AG, Reinach, Switzerland.
- a second coating liquid was prepared with the ingredients listed in Table 2. The amounts, with the exception of that of the water, are those of the applied and subsequently dried layers. Table 2 Ingredient (concentration) Amount (g / m 2 ) gelatin 11,700 Bactericide (5.88%) 0006 Wetting agent B (10.3%) 0051 Wetting agent C (5.26%) 0071 water 60172 Total 72,000
- the gelatin is an alkaline prepared bone gelatin available from Deutsche Gelatinefabriken, Eberbach, Germany; the bactericide is chlorometacresol, available from Chemia Brugg AG, Brugg, Switzerland; Wetting agent B is Niaproof 04, available from Fluka Chemie GmbH, Buchs, Switzerland, and wetting agent C is Olin 10G, available from Arch Chemicals, Norwalk, USA.
- a curtain was formed by means of a curtain coater containing the described side guides according to the invention.
- the stability of the curtain was measured on the basis of the minimum metering amounts of the coating liquids, in which the formed curtain still occupied a stable position between the lateral guides according to the invention.
- side-guiding liquid deionized water mixed with a little sodium chloride was used. The addition of the sodium chloride is necessary to adjust the amount of side guide fluid by means of Magnetoflow.
- Table 3 summarizes the results obtained with the device according to the invention.
- the width of the groove (13) was 7 mm, the angle ⁇ 45 °, the angle ⁇ 90 °, the surface of the groove was provided with continuous sawtooth-shaped grooves with a height of 50 microns at intervals of 150 microns.
- Table 3 Amount of supplied side fluid (l / h) Minimum dosage of the coating liquid 1 (l / h) Minimum dosage of coating liquid 2 (l / h) 1 63.18 43.74 1.5 38.88 25.26 2 43.74 20:40 3 68.04 34.02
- Table 4 summarizes the results obtained with the device described in patent application EP 0'841'588.
- the width of the groove (13) in this case was 17 mm, the angle ⁇ 45 °, the angle ⁇ 90 °, the surface of the groove was smooth.
- Table 4 Amount of supplied side fluid (l / h) Minimum dosage of the coating liquid 1 (l / h) Minimum dosage of coating liquid 2 (l / h) 6 72.90 43.74 8th 53.46 37.92 16 63.18 58.32
- the composition described in Table 1 was used as the coating liquid.
- the prepared coating solution was applied by a curtain coater to a commercially available polyethylene-coated paper support.
- As side-guiding liquid deionized water mixed with a little sodium chloride was used.
- the distance d between the lower end of the side guides and the moving support was varied in the range between 0.4 mm and 3.0 mm.
- the underside of the side guides had a teflon surface.
- edge quality and the intake of liquid (coating and side guide fluid) under the side guide device were assessed.
- the following five-step scale was used for the assessment of the edge quality: 1 (best) regular edge, width of the edge bead ⁇ 3.5 mm 2 regular edge, width of the edge bead 3.5 to 5 mm 3 irregular edge, width of the edge bead ⁇ 5 mm 4 regular or irregular edge, width of the edge bead> 5 mm 5 (worst) regular or irregular border with curtain demolition or air intake
- Table 5 summarizes the quality of the casting edges and the tendency for coating liquid to enter under the side guide at various distances between the bottom of the side guides and the moving carrier to be molded.
- Table 5 Distance between the bottom of the side guides and the beam (mm) Edge assessment and assessment of liquid intake under the side guides 12:40 Note 3; Injection of liquid under the side guides 12:50 Note 3; occasional liquid seep under the side guides and resulting contamination 0.75 Note 1; no intake of liquid under the side guides 1:00 Note 1; no intake of liquid under the side guides 1:50 Grade 2; no intake of liquid under the side guides 2:00 Note 3; no intake of liquid under the side guides 3:00 Grade 4; no intake of liquid under the side guides
- the optimum distance between the lower end of the side guides and the moving support to be molded is 0.4 mm to 1.5 mm.
- the composition described in Table 2 was used as the coating liquid.
- the prepared coating solution was applied by a curtain coater to a commercially available polyethylene-coated paper support.
- As side-guiding liquid deionized water mixed with a little sodium chloride was used.
- the distance d between the lower end of the side guides and the moving carrier was 1.0 mm.
- the underside of the side guides has been coated with different materials.
- Table 6 summarizes the quality of the casting edges and the tendency for coating liquid to pass under the side guide on various coated surfaces of the undersides of the side guides.
- Table 6 Coating the underside of the side guides Assessment of the intake of liquid under you side guides Stainless steel always draw liquid under the side guides, about 5 to 10 mm, dripping at the bottom titanium nitride always draw liquid under the side guides, about 3 to 5 mm, some dripping at the bottom Amorphous carbon irregular intake of liquid under the side guides, about 3 to 8 mm, no dripping at the bottom Teflon no intake of coating liquid under the side guide
- Teflon is a particularly suitable coating on the underside (14) of the lateral guides according to the invention.
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Description
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Beschichtung eines bewegten Trägers, bei dem das Beschichtungsmaterial in einem frei fallenden Vorhang auf einen bewegten Träger aufgetragen wird.
- Bei Vorhangbeschichtung, insbesondere bei einer grossen Breite der Beschichtungsanlage und bei grossen Beschichtungsgeschwindigkeiten, ergeben sich eine grosse Anzahl von Schwierigkeiten, um die im frei fallenden Vorhang vorhandenen Giesslösungen möglichst gleichmässig auf die bewegte Unterlage zu bringen.
- Eine der Schwierigkeiten besteht darin, dass beim freien Fall des Vorhanges die Ränder des Vorhangs stabilisiert werden müssen, da sich sonst der Vorhang unter der Wirkung der Oberflächenspannung gegen die Mitte hin zusammenzieht. Um einen stabilen und über die ganze Beschichtungsbreite gleichmässig dicken Vorhang zu erzeugen, müssen in der Regel Seitenführungen verwendet werden. Verschiedene Ausführungen solcher Seitenführungen werden zum Beispiel in den Patentanmeldungen EP 0'281'520, EP 0'606'038, EP 0'740'197, EP 0'841'588, EP 0'907'103 und EP 1'023'949 beschrieben. Dem fallenden Vorhang wird dabei an den Rändern zusätzlich Flüssigkeit zugeführt, um der Verzögerung der Fallgeschwindigkeit, erzeugt durch die Reibung der Vorhangflüssigkeit an der Seitenführung, entgegenzuwirken. Zur Einstellung der gewünschten Beschichtungsbreite und zur Stabilisierung der Ränder, welche beim Auftreffen der Beschichtungsflüssigkeit auf dem Träger entstehen, werden die an den Seitenführungen nach unten geführten Vorhangränder vor dem Aufprall des Vorhanges auf den bewegten Träger abgetrennt und/oder durch eine Unterdruckvorrichtung abgesaugt.
- Allen diesen aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren liegt der Gedanke zugrunde, mittels der an den Seitenführungen zugesetzten Flüssigkeit einen Schmier- und Spüleffekt zu bewirken, welcher den freien Fall des Vorhanges stabilisiert. Ebenso liegt der Grundgedanke vor, diese zusätzliche Menge an Flüssigkeit kurz vor dem Aufprall des Vorhangs auf den bewegten Träger abzutrennen. Bei allen Abtrennsystemen, insbesondere den Absaugsystemen, welche mit kleinen Öffnungen arbeiten, können Verstopfung, Verklebung und Verschmutzung der Abtrenneinrichtung zu verschiedenen Schwierigkeiten im Einsatz führen, insbesondere wenn der Vorhang schnell härtende oder klebende oder reaktive Giesslösungen enthält und / oder die Auftragsmengen hoch sind.
- In der Patentanmeldung EP 0'740'197 werden neuartige Seitenführungen beschrieben, bei denen die Zufuhr der Seitenflüssigkeit, beispielsweise Wasser oder eine Wasser-Gelatinelösung, als Film quer zum Giessvorhang erfolgt und dieser Flüssigkeitsfilm in einer Nut als Führungsfläche in der Seitenführung nach unten fliesst. Damit werden unkontrollierte wellenförmige Bewegungen im Vorhang vermieden. In dieser Patentanmeldung werden keine näheren Angaben über die in der Praxis am besten geeignete Oberflächenbeschaffenheit und Breite der Nut gemacht.
- In der Patentanmeldung EP 0'841'588 wird die dazugehörende Absaugvorrichtung beschrieben, in welcher der Vorhangrand zusammen mit der zugeführten Seitenflüssigkeit entfernt wird. Ohne diese Absaugvorrichtung können die in der Patentanmeldung EP 0'740'197 beschriebenen Seitenführungen in der Produktionspraxis nicht eingesetzt werden.
- In der Patentanmeldung EP 0'327'020 wird eine Vorrichtung für den Vorhangguss eines bewegten Trägers und ein Beschichtungsverfahren beschrieben, in der entlang der Seitenführungen durch Röhren eine Seitenflüssigkeit eingespeist wird und die Beschichtungsflüssigkeit zusammen mit der Seitenflüssigkeit, ohne deren vorherige Abtrennung, auf den Träger aufgebracht wird.
- In der Patentanmeldung JP 55-073'364 wird eine Vorrichtung für den Vorhangguss eine bewegten Trägers und ein Beschichtungsverfahren beschrieben, bei welcher der Abstand zwischen dem unteren Ende der Seitenführungen und dem bewegten Träger 1 mm bis 5 mm beträgt.
- Ziel der Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens und einer Vorrichtung für den Vorhangguss, bei dem der Vorhang ungestört fällt und eine gleichmässige Beschichtung mit guter Randqualität erfolgt und es nicht nötig ist, den Vorhangrand mittels eines Abtrennsystems zu entfernen.
- Dieses Ziel wird erreicht, indem für die Nut als Führungsfläche in der Seitenführung eine optimale Breite, eine optimierte Oberflächenstruktur sowie eine geeignete Form der unteren Enden der Seitenführungen gewählt wird.
- Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens und einer Vorrichtung, mit dem eine gleichmässige Beschichtung mit guter Randqualität ohne wesentlichen Materialverlust bei vielen verschiedenen Giessbedingungen (Geschwindigkeit des bewegten Trägers, Auftragsmenge, Viskosität und dynamische Oberflächenspannung der Beschichtungsflüssigkeiten) erreicht werden kann.
- Diese Ziele werden mit einer Vorrichtung gemäss Anspruch 1 und mit einem Verfahren gemäss Anspruch 10 erreicht.
- Figur 1 zeigt eine perspektivische Sicht einer schematisch dargestellten Vorhangbeschichtungsanlage.
- Figur 2 zeigt einen Längsschnitt an der angegebenen Stelle von Figur 1. Die Schnittfläche entspricht der Fläche des fallenden Vorhangs.
- Figur 3 zeigt einen Längsschnitt an der angegebenen Stelle von Figur 2.
- Figur 4 zeigt im Längsschnitt eine Detailansicht des unteren Endes einer Seitenführung an der in Figur 2 angegebenen Stelle.
- Die Erfindung wird im folgenden anhand von Zeichnungen und Beispielen näher erläutert.
- Wesentliche Bestandteile der Beschichtungsvorrichtung sind, wie schematisch in Figur 1 angegeben wird, die Giesserplatten (1) mit den seitlich angebrachten Seitenbegrenzungsplatten (2). An der Giesslippe (4) der Giesserfrontplatte (5) beginnt der freie Fall des Vorhanges (6). Von diesem Punkt an wird der Vorhang durch die Seitenführungen (7) stabilisiert. Die Beschichtungsvorrichtung weist ferner einen zu beschichtenden Träger (8) auf, der im Drehsinn der Giesswalze (9) um diese herum und unter der Beschichtungsvorrichtung hindurch geführt wird.
- Bei der erfindungsgemässen Vorrichtung wird, wie Figur 2 entnommen werden kann, der seitenbegrenzende Flüssigkeitsfilm (10) quer zum Vorhang zugeleitet. Dabei ist der Zuführungsschlitz (12) derart gestaltet, dass die Fliessrichtung des Flüssigkeitsfilms (11) beim Austritt aus dem Zuführungsschlitz die gleiche wie diejenige des fallenden Vorhangs (6) ist, um Störungen des Geschwindigkeitsprofils möglichst klein zu halten.
- Die Flüssigkeit, welche den seitenbegrenzenden Flüssigkeitsfilm bildet, besteht vorwiegend aus Wasser, das gegebenenfalls aber auch Netzmittel, anorganische oder organische Salze, Polymere, Pigmente oder Komponenten der Beschichtungsflüssigkeit enthalten kann. Es ist auch möglich, nicht wässrige Flüssigkeiten für den seitenbegrenzenden Flüssigkeitsfilm zu verwenden.
- Die Breite L der Nut (13) in Figur 3, der eigentlichen Führungsfläche des Vorhangs, liegt zwischen 4 mm und 11 mm, vorzugsweise zwischen 6 mm und 9 mm. Innerhalb dieses Bereiches der Breite der Nut (13) erzielt man schon mit kleinsten und kleinen Mengen an Seitenflüssigkeit eine optimale Stabilität des Vorhangs, gemessen anhand der kleinsten Dosiermengen der Beschichtungslösungen, bei welchen der Vorhang sich gerade noch nicht von den Seitenführungen ablöst.
- Von besonderer Wichtigkeit ist die physikalische Beschaffenheit der Oberfläche der Nut (13). Bevorzugt werden raue Oberflächen, insbesondere in Vorhangfallrichtung gerillte Oberflächen, wobei das Profil der Rillen sinusförmig, dreiecksförmig oder rechtecksförmig oder eine Mischung dieser Profile ist, obwohl solche rauen Oberflächen wesentlich schwieriger zu reinigen sind als glatte Oberflächen. Die Rillen werden in der Vorfangfallrichtung durchgehend oder unterbrochen angebracht. Der Abstand der einzelnen Rillen liegt zwischen 10 µm und1000 µm, vorzugsweise zwischen 100 µm und 250 µm. Die Tiefe der Rillen liegt zwischen 1 µm und 500 µm, vorzugsweise zwischen 30 µm und 100 µm.
- Ein stabiler Beschichtungsvorgang lässt sich mit der erfindungsgemässen Vorrichtung schon mit Mengen an Seitenflüssigkeit, die geringer als 3 I/h sind, erreichen.
- Im Gegensatz dazu brauchen alle bisherigen Vorrichtungen, wie beispielsweise die Kombination der in der Patentanmeldung EP 0'740'197 beschriebenen Seitenführungen und der in der Patentanmeldung EP 0'841'588 beschriebenen Absaugvorrichtung, hohe Mengen an Seitenflüssigkeit, typischerweise zwischen 8 I/h und 24 I/h.
- Unerwarteterweise wurden mit den gleichen Beschichtungsflüssigkeiten beim erfindungsgemässen Verfahren und der erfindungsgemässen Vorrichtung wegen der optimierten Oberfläche und Breite der Nut wesentlich kleinere Werte der minimalen Dosiermenge der Beschichtungsflüssigkeiten erreicht als bei Verwendung der obigen, bekannten Vorrichtung ohne optimierte Oberfläche und Breite der Nut. Die Stabilität der Vorhangränder an den Seitenführungen ist somit durch die optimierte Oberflächenstruktur und Breite der Nut erheblich verbessert worden, was erlaubt, auf die Entfernung der Vorhangränder mittels eines Abtrennsystems zu verzichten.
- Am unteren Ende der Seitenführungen wird, wie Figur 4 entnommen werden kann, die gesamte Beschichtungsflüssigkeit zusammen mit der Seitenflüssigkeit auf den bewegten Träger aufgebracht. Um hier eine Strömungsablösung des Vorhangs von den Seitenführungen zu vermeiden, muss der Winkel α zwischen den beiden Seiten der Schneide im Bereich zwischen 0° und 90° liegen, bevorzugt sind Werte zwischen 10° und 60°.
- Je nach der Viskosität und der Menge der aufzutragenden Beschichtungslösungen verursacht die an den Seitenführungen zugeführte Menge an vorwiegend wässriger Seitenflüssigkeit eine mehr oder weniger starke Verdünnung der Randzone des Vorhangs, was zu lokalen Emiedrigungen der Viskosität der Beschichtungslösungen und zu höheren Auftragsmengen in den Randzonen führt. Weiter kann in den Vorhangrandzonen Luft unter den fallenden Vorhang gesaugt werden, was ebenfalls zu Begussstörungen führt.
- Um diesen Lufteinzug in den Vorhangrandzonen zu verhindern, insbesondere bei kleinen Auftragsmengen und niedrigen Viskositäten der Beschichtungslösungen, muss das untere Ende der Seitenführungen eine geeignete Form aufweisen. Das untere, gegen den Vorhang gerichtete Ende der Seitenführungen ist, wie Figur 4 entnommen werden kann, als nach unten gerichtete, vorstehende Schneide ausgebildet, deren untere Kante scharf oder leicht abgerundet ist. Sowohl Höhe wie Breite dieser Schneide liegen im Bereich von einigen Millimetern. Der Winkel β zwischen der dem Vorhang zugewandten Seite der Schneide und der Horizontalen liegt im Bereich zwischen 0° und 90°, bevorzugt sind Werte zwischen 30° und 90°.
- Am untersten Ende der Seitenführung verlässt der fallende Vorhang die Seitenführungen und fällt ungeführt bis auf den darunter liegenden bewegten Träger. Auf dieser ungeführten Strecke hat der Vorhang die Tendenz, sich auf Grund der Oberflächenspannungen der Beschichtungslösungen zusammenzuziehen. Dies führt auf dem bewegten Träger, wie bei allen bisher bekannten Vorhanggussverfahren gemäss dem Stand der Technik, zu einem mehr oder weniger stark ausgeprägten Randwulst. Solche Randwülste müssen möglichst vermieden werden, da die erhöhten Auftragsmengen in diesen Bereichen zu ungenügender Trocknung führen, was zu einem Verkleben der einzelnen Windungen der aufgerollten Materialbahnen führt.
- Um die entstehenden Randwülste möglichst klein zu halten, muss die Distanz zwischen den unteren Enden der Seitenführungen und dem bewegten, zu beschichtenden Träger d, wie in Figur 4 angegeben, in einem Bereich zwischen 0.05 mm und 3 mm, bevorzugt zwischen 0.4 mm und 1.5 mm liegen.
- Abhängig von den Auftragsmengen und Viskositäten der Beschichtungslösungen kann Randflüssigkeit (Mischung aus Seitenführungsflüssigkeit und Beschichtungsflüssigkeiten) unter die Seitenführungselemente gezogen werden und dadurch zu starken Verschmutzungen im Bereich der Vorhangauftreffregion führen. Um diese Verschmutzungen zu verhindern, muss einerseits die Distanz d an die Auftragsmengen und Viskositäten der Beschichtungslösungen angepasst werden und andererseits die Oberfläche der Unterseiten (14) der Seitenführungen hydrophob sein. Die freie Oberflächenenergie dieser Unterseiten muss zwischen 10 mNm und 60 mNm, bevorzugt zwischen 20 mNm und 45 mNm liegen. Geeignete Beschichtungen der Unterseite sind amorpher Kohlenstoff oder Teflon. Eine besonders bevorzugte Beschichtung ist Teflon.
- Selbstverständlich kann die erfindungsgemässe Vorrichtung bezüglich der angegebenen Masse variiert und den verschiedenen, in der Praxis auftretenden Arbeitsbedingungen angepasst werden. Während jede einzelne der vorhin beschriebenen Massnahmen bereits weitgehende Verbesserungen bezüglich der Qualität der Beschichtung herbeiführt, ergibt die Kombination der vorhin beschriebenen Massnahmen für die Seitenführungen (geeignete Winkel α und β, optimale Oberflächenstruktur und Breite der Nut und optimale Beschichtung der Unterseite (14)) ein Verfahren und eine Vorrichtung, bei der man auf jegliche Abtrennsysteme und
- Absaugvorrichtungen verzichten kann und trotzdem eine einwandfreie Begussqualität auf dem bewegten Träger erhält.
- Die erfindungsgemässe Vorrichtung weist die folgenden grossen Vorteile auf:
- Es muss keine Infrastruktur für die Abtrennsysteme und die Wegleitung der abgetrennten Begussflüssigkeiten zur Verfügung gestellt werden.
- Es treten weniger Produktionsunterbrüche auf, da der häufige Ausfall der Absaugvorrichtungen durch Verstopfen oder Verkleben nicht mehr vorkommt, da diese störanfälligen Systeme nicht mehr benötigt werden.
- Es können auch hochreaktive Beschichtungsflüssigkeiten vergossen werden.
- Die erfindungsgemässe Vorrichtung wird in den folgenden Beispielen mit einer Vorrichtung des Standes der Technik verglichen, wobei diese Beispiele keine Einschränkung der Erfindung bedeuten.
- Eine erste Beschichtungsflüssigkeit wurde mit den in Tabelle 1 aufgeführten Bestandteilen hergestellt. Die Mengen, mit Ausnahme derjenige des Wassers, sind die der aufgetragenen und anschliessend getrockneten Schichten.
Tabelle 1 Bestandteil (Konzentration) Menge (g/m2) Lanthan-dotiertes AIOOH (Festsubstanz) 48.000 Milchsäure (90%) 0.780 Polyvinylalkohol A (10.0 %) 1.440 Polyvinylalkohol B (7.5 %) 2.880 Weichmacher 1 (40 %) 1.440 Weichmacher 2 (50 %) 0.200 Netzmittel A (3 %) 0.208 Wasser 153.752 Total 208.700 - Das lanthandotierte AIOOH wurde nach dem in Beispiel 1 der Patentanmeldung EP 0'967'086 beschriebenen Verfahren hergestellt. Polyvinylalkohol A ist Mowiol 26-88, Polyvinylalkohol B ist Mowiol 56-98, beide erhältlich bei Omya AG, Oftringen, Schweiz; der Weichmacher 1 ist 1,1,1-Tris-(hydroxymethyl)-propan, erhältlich bei Fluka Chemie GmbH, Buchs, Schweiz; der Weichmacher 2 ist Glycerin und das Netzmittel A ist Triton X-100, erhältlich bei Christ Chemie AG, Reinach, Schweiz.
- Eine zweite Beschichtungsflüssigkeit wurde mit den in Tabelle 2 aufgeführten Bestandteilen hergestellt. Die Mengen, mit Ausnahme derjenige des Wassers, sind die der aufgetragenen und anschliessend getrockneten Schichten.
Tabelle 2 Bestandteil (Konzentration) Menge (g/m2) Gelatine 11.700 Bakterizid (5.88 %) 0.006 Netzmittel B (10.3 %) 0.051 Netzmittel C (5.26 %) 0.071 Wasser 60.172 Total 72.000 - Die Gelatine ist eine alkalisch hergestellte Knochengelatine, erhältlich bei Deutsche Gelatinefabriken, Eberbach, Deutschland; das Bakterizid ist Chlormetakresol, erhältlich bei Chemia Brugg AG, Brugg, Schweiz; das Netzmittel B ist Niaproof 04, erhältlich bei Fluka Chemie GmbH, Buchs, Schweiz und das Netzmittel C ist Olin 10G, erhältlich bei Arch Chemicals, Norwalk, USA.
- Mit diesen beiden Beschichtungsflüssigkeiten wurden mittels eines Vorhanggiessers, der die beschriebenen, erfindungsgemässen Seitenführungen enthielt, ein Vorhang gebildet. Die Stabilität des Vorhanges wurde anhand der minimalen Dosiermengen der Beschichtungsflüssigkeiten gemessen, bei welchen der gebildete Vorhang noch eine stabile Lage zwischen den erfindungsgemässen Seitenführungen einnahm. Als Seitenführungsflüssigkeit wurde deionisiertes, mit etwas Natriumchlorid versetztes Wasser verwendet. Der Zusatz des Natriumchlorids ist nötig, um die Menge der Seitenführungsflüssigkeit mittels Magnetoflow einzustellen.
- In Tabelle 3 sind die Ergebnisse, die mit der erfindungsgemässen Vorrichtung erhalten wurden, zusammengestellt. Die Breite der Nut (13) betrug 7 mm, der Winkel α 45°, der Winkel β 90°, die Oberfläche der Nut war mit durchgehenden sägezahnförmigen Rillen mit einer Höhe von 50 µm in Abständen von 150 µm versehen.
Tabelle 3 Menge der zugeführten Seitenflüssigkeit (l/h) Minimale Dosiermenge der Beschichtungsflüssigkeit 1 (l/h) Minimale Dosiermenge der Beschichtungsflüssigkeit 2 (l/h) 1 63.18 43.74 1.5 38.88 25.26 2 43.74 20.40 3 68.04 34.02 - In Tabelle 4 sind die Ergebnisse, die mit der in der Patentanmeldung EP 0'841'588 beschriebenen Vorrichtung erhalten wurden, zusammengestellt. Die Breite der Nut (13) betrug in diesem Fall 17 mm, der Winkel α 45°, der Winkel β 90°, die Oberfläche der Nut war glatt.
Tabelle 4 Menge der zugeführten Seitenflüssigkeit (l/h) Minimale Dosiermenge der Beschichtungsflüssigkeit 1 (l/h) Minimale Dosiermenge der Beschichtungsflüssigkeit 2 (l/h) 6 72.90 43.74 8 53.46 37.92 16 63.18 58.32 - Ein Vergleich der Ergebnisse in den Tabellen 3 und 4 zeigt sofort, dass mit der Vorrichtung, welche die erfindungsgemässen Seitenführungen enthält, die minimalen Dosiermengen für die beiden Beschichtungsflüssigkeiten zusammen wesentlich geringer sind als mit der Vorrichtung des Stands der Technik. Weiter ist mit den erfindungsgemässen Seitenführungen die benötigte Menge der Seitenführungsflüssigkeit viel kleiner.
- Als Beschichtungsflüssigkeit wurde die in Tabelle 1 beschriebene Zusammensetzung verwendet.
- Die hergestellte Beschichtungslösung wurde mittels eines Vorhanggiessers auf einen handelsüblichen polyethylenbeschichteten Papierträger aufgebracht. Als Seitenführungsflüssigkeit wurde deionisiertes, mit etwas Natriumchlorid versetztes Wasser verwendet. Die Distanz d zwischen dem unterem Ende der Seitenführungen und dem bewegten Träger wurde im Bereich zwischen 0.4 mm und 3.0 mm variiert. Die Unterseite der Seitenführungen hatte eine Teflonoberfläche.
- Beurteilt wurden die Randqualität und der Einzug von Flüssigkeit (Beschichtungs- und Seitenführungsflüssigkeit) unter die Seitenführungsvorrichtung. Für die Beurteilung der Randqualität wurde die folgende fünfstufige Skala verwendet:
1 (am besten) regelmässiger Rand, Breite des Randwulstes < 3.5 mm 2 regelmässiger Rand, Breite des Randwulstes 3.5 bis 5 mm 3 unregelmässiger Rand, Breite des Randwulstes < 5 mm 4 regelmässiger oder unregelmässiger Rand, Breite des Randwulstes > 5 mm 5 (am schlechtesten) regelmässiger oder unregelmässiger Rand mit Abriss des Vorhangs oder Lufteinzug - In Tabelle 5 ist die Qualität der Giessränder und die Tendenz zum Einzug von Beschichtungsflüssigkeit unter die Seitenführung bei verschiedenen Abständen zwischen dem unteren Ende der Seitenführungen und dem zu begiessenden bewegten Träger zusammengestellt.
Tabelle 5 Distanz zwischen dem untersten Ende der Seitenführungen und dem Träger (mm) Randbeurteilung und Beurteilung des Einzugs von Flüssigkeit unter die Seitenführungen 0.40 Note 3; Einzug von Flüssigkeit unter die Seitenführungen 0.50 Note 3; gelegentlich Einzug von Flüssigkeit unter die Seitenführungen und davon herrührende Verschmutzung 0.75 Note 1; kein Einzug von Flüssigkeit unter die Seitenführungen 1.00 Note 1; kein Einzug von Flüssigkeit unter die Seitenführungen 1.50 Note 2; kein Einzug von Flüssigkeit unter die Seitenführungen 2.00 Note 3; kein Einzug von Flüssigkeit unter die Seitenführungen 3.00 Note 4; kein Einzug von Flüssigkeit unter die Seitenführungen - Wie den Ergebnissen von Tabelle 5 sofort zu entnehmen ist, beträgt der optimale Abstand zwischen dem unteren Ende der Seitenführungen und dem zu begiessenden bewegten Träger 0.4 mm bis 1.5 mm.
- Als Beschichtungsflüssigkeit wurde die in Tabelle 2 beschriebene Zusammensetzung verwendet.
- Die hergestellte Beschichtungslösung wurde mittels eines Vorhanggiessers auf einen handelsüblichen polyethylenbeschichteten Papierträger aufgebracht. Als Seitenführungsflüssigkeit wurde deionisiertes, mit etwas Natriumchlorid versetztes Wasser verwendet. Die Distanz d zwischen dem unterem Ende der Seitenführungen und dem bewegten Träger betrug 1.0 mm. Die Unterseite der Seitenführungen wurde mit verschiedenen Materialien beschichtet.
- In Tabelle 6 ist die Qualität der Giessränder und die Tendenz zum Einzug von Beschichtungsflüssigkeit unter die Seitenführung bei verschiedenartig beschichteten Oberflächen der Unterseiten der Seitenführungen zusammengestellt.
Tabelle 6 Beschichtung der Unterseite der Seitenführungen Beurteilung des Einzugs von Flüssigkeit unter dir Seitenführungen Rostfreier Stahl immer Einzug von Flüssigkeit unter die Seitenführungen, etwa 5 bis 10 mm, Tropfenbildung an der Unterseite Titannitrid immer Einzug von Flüssigkeit unter die Seitenführungen, etwa 3 bis 5 mm, etwas Tropfenbildung an der Unterseite Amorpher Kohlenstoff unregelmässiger Einzug von Flüssigkeit unter die Seitenführungen, etwa 3 bis 8 mm, keine Tropfenbildung an der Unterseite Teflon kein Einzug von Beschichtungsflüssigkeit unter die Seitenführung - Wie Tabelle 6 unmittelbar entnommen werden kann, ist Teflon eine besonders geeignete Beschichtung der Unterseite (14) der erfindungsgemässen Seitenführungen.
Claims (12)
- Vorrichtung zur Vorhangbeschichtung eines bewegten Trägers (8) mit mindestens einer Beschichtungsflüssigkeit, bestehend aus zwei Seitenführungen (7) zur Stabilisierung des freien Falls des Vorhangs (6) und je einem am oberen Ende der Seitenführungen angeordneten Zuführungsschlitz (12), durch den der seitenbegrenzende Flüssigkeitsfilm (11) quer zum Vorhang in eine Nut (13) der Seitenführung zugeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche der Nut rau ist.
- Vorrichtung zur Vorhangbeschichtung eines bewegten Trägers gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite der Nut (13) 4 mm bis 15 mm, vorzugsweise 6 mm bis 8 mm beträgt.
- Vorrichtung zur Vorhangbeschichtung eines bewegten Trägers gemäss den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche der Nut (13) parallel zur Vorhangfallrichtung gerillt ist.
- Vorrichtung zur Vorhangbeschichtung eines bewegten Trägers gemäss Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Profil der Rillen sinusförmig, dreiecksförmig oder rechtecksförmig oder eine Mischung all dieser Profile ist.
- Vorrichtung zur Vorhangbeschichtung eines bewegten Trägers gemäss Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand der einzelnen Rillen zwischen 10 µm und 1000 µm, vorzugsweise zwischen 100 µm und 250 µm, und die Tiefe der Rillen zwischen 1 µm und 500 µm, vorzugsweise zwischen 30 µm und 100 µm liegt.
- Vorrichtung zur Vorhangbeschichtung eines bewegten Trägers gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an den unteren Enden der Seitenführungen (7) zusätzlich je eine abwärts gerichtete vorstehende Schneide mit einer Unterseite (14) angebracht ist, worin die beiden Seiten der Schneide einen Winkel α einschliessen und die dem Vorhang zugewandte Seite der Schneide einen Winkel β mit der Horizontalen einschliesst und der Winkel 0° bis 90°, vorzugsweise 10° bis 60° beträgt.
- Vorrichtung zur Vorhangbeschichtung eines bewegten Trägers gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an den unteren Enden der Seitenführungen (7) zusätzlich je eine abwärts gerichtete vorstehende Schneide mit einer Unterseite (14) angebracht ist, worin die beiden Seiten der Schneide einen Winkel α einschliessen und die dem Vorhang zugewandte Seite der Schneide einen Winkel mit der Horizontalen einschliesst und der Winkel 0° bis 90°, vorzugsweise 30° bis 90° beträgt.
- Vorrichtung zur Vorhangbeschichtung eines bewegten Trägers gemäss den Ansprüchen 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche der Unterseite (14) der abwärts gerichteten vorstehenden Schneide hydrophob mit einer freien Oberflächenenergie zwischen 10 mNm und 60 mNm, vorzugsweise zwischen 20 mNm und 45 mNm ist.
- Vorrichtung zur Vorhangbeschichtung eines bewegten Trägers gemäss den Ansprüchen 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche der Unterseite (14) der abwärts gerichteten vorstehenden Schneide mit Teflon beschichtet ist.
- Verfahren zur Vorhangbeschichtung eines Trägers mit mindestens einer Beschichtungsflüssigkeit unter Verwendung der Vorrichtung gemäss den Ansprüchen 1 - 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamtmenge der Beschichtungsflüssigkeit und der Seitenflüssigkeit auf den Träger aufgebracht wird.
- Verfahren zur Vorhangbeschichtung eines Trägers mit mindestens einer Beschichtungsflüssigkeit unter Verwendung der Vorrichtung gemäss den Ansprüchen 1 - 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenflüssigkeit vor dem Auftreffen auf den Träger nicht abgetrennt wird.
- Verfahren zur Vorhangbeschichtung eines Trägers mit mindestens einer Beschichtungsflüssigkeit unter Verwendung der Vorrichtung gemäss den Ansprüchen 1-9, dadurch gekennzeichnet, dass die Distanz zwischen dem unteren Ende der Seitenführungen und dem Träger 0.05 mm bis 3 mm, vorzugsweise 0.4 mm bis 1.5 mm beträgt.
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