Verfahren zum gleichmässigen Beschichten von nichttextilen Bändern Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur gleichmäs- sigen Beschichtung von nichttextilen Bändern durch Auftragen eines flüssigen Stoffes auf ein zu beschichten des nichttextiles Band.
Zur Herstellung von Folien und Schichten in genau gleichbleibender Stärke und allgemein von pysikalisch einwandfreier Beschaffenheit wird bisher das Giessver- fahren angewendet. Es wird dabei der geschmolzene oder in einem Lösungsmittel aufgelöste, die Folie bil dende Werkstoff oder ein Stoffgemisch in geringer vor geschriebener Schichtstärke auf ein in genau horizon taler Lage laufendes Trägerband in stetem Strom aufge tragen. Das beschichtete Band durchläuft dann zur Här tung eine Kühl- bzw. Trockeneinrichtung.
Dieses Giess- verfahren benötigt zum Auftragen der Schicht ausseror- dentlich exakt arbeitende Aufgabe- oder Aufstreichvor- richtungen, um eine gleichmässige Schicht zu gewährlei sten.
Es ist in anderem Zusammenhang bekannt, Flüssig keiten zu zerstäuben. Es werden z. B. rotierende Vor richtungen verwendet, um Lacke zu zerstäuben und die entstandenen Lacktröpfchen elektrostatisch mit guter Ausbeute auf dem zu lackierenden Gegenstand nieder zuschlagen. Die Zerstäubung und anschliessende elek trostatische Niederschlagung einer filmbildenden Flüs sigkeit auf eine ebene bandförmige Folie, an die hin sichtlich der Stärke und der physikalischen Eigenschaf ten hohe Anforderungen gestellt werden, führt jedoch bei Anwendung der bisher üblichen Anordnungen nicht zu dem gewünschten Erfolg.
Die Ursache hierfür ist vor allem in einem unregelmässigen Verlauf der Feldlinien des elektrischen Feldes zwischen der Zerstäubungsvor- richtung und dem zu beschichtenden Gegenstand zu sehen.
Die Erfindung vermittelt nun die Lehre, Bänder durch Aufsprühen und Aufstreichen eines Stoffes in gleicher Stärke und mit über die Bandbreite und Band länge gleichbleibenden physikalischen Eigenschaften zu beschichten. Eine beispielsweise Ausführungsart der Erfindung betrifft die Lehre, auf einer Trägerfolie einen festen Film herzustellen, der nach dem Trocknen von der Trägerfolie ablösbar ist. Das Verfahren nach der Er findung ist dadurch gekennzeichnet, dass man ein oder mehrere zu beschichtende nichttextile Bänder so über Leitvorrichtungen führt und umlenkt, dass sie einen ge schlossenen Zylinder bilden. Bei diesem Verfahren kön nen die Bänder sowohl durch eine Fliehkraft- bzw.
Druckzerstäubung des Stoffes als auch durch eine elek trostatische Niederschlagung der zerstäubten Stoffteil chen oder eine andere Vorrichtung gleichmässig be schichtet werden. Sie können dabei den geschlossenen Beschichtungsraum mehrmals hintereinander durchlau fen.
Nach einer Ausführungsform des Verfahrens wird ein kreisförmiger Verteilungsring verwendet, der in räumlicher Anpassung an die laufenden Bänder mit die sen eine Rinne zur Aufnahme des flüssigen Beschich- tungsstoffes bildet, wobei das Band bzw. die Trägerfolie an der Innen- oder Aussenfläche des Verteilungsringes vorbeigeführt wird.
Die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungs- gemässen Verfahrens ist gekennzeichnet durch Kühl- oder Trockenstrecken.
' Anhand der Zeichnungen seien die Merkmale des Verfahrens und Vorrichtungen zu seiner Ausführung beispielsweise näher beschrieben.
Fig. 1 zeigt eine grundsätzliche Anordnung zur Durchführung des Verfahrens. Aus einem oder meh reren der zu beschichtenden Bänder, z. T. Träger folien 1, die über geeignet angeordnete Walzen 2 und kreisförmige Leitvorrichtungen 3 laufen, wird unter weitgehender Ausnutzung der elastischen Ver- formbarkeit der Bänder ein zylindrischer Sprüh raum 4 gebildet. Im Innern des zylindrischen Rau mes befindet sich koaxial angeordnet mindestens eine Sprüh- oder Zerstäubungsvorrichtung 5,
die in glei cher Winkelverteilung den auf die Bänder 1 aufzubrin genden Stoff zerstäubt. Die Sprühvorrichtungen 5 kön nen mit einem rotierenden Sprühkopf versehen sein, so dass die Auftragung der Flüssigkeitsteilchen auf das Band durch Zentrifugalkräfte unterstützt wird. Falls der Stoff elektrostatisch zerstäubt und/oder niedergeschla gen werden soll, kann man die Sprühvorrichtung z. B. über das elektrisch leitende Zuführungsrohr 6 mit dem einen Pol einer Gleichstromquelle hoher Spannung 7 verbinden. Der andere Pol dieser Stromquelle liegt dann an einer den Sprühraum 4 ringförmig umgebenden Ge genelektrode B.
Der versprühte Stoff hat das Bestreben, den radial gerichteten Kraftlinien des elektrischen Fel des zu folgen und wird somit auf der von den Bändern gebildeten Innenseite des Zylinders niedergeschlagen. An jedem Ort gleichen Abstandes von der Zylinder achse ist die gleiche elektrische Feldstärke gegeben. Es ergibt sich daher ein Niederschlag mit einer über den ganzen Zylinderumfang gleichmässigen Schichtstärke. Wenn die Bänder 1 den Sprühraum 4 mit gleichbleiben der Geschwindigkeit senkrecht durchlaufen, ist auch ein gleichmässiger ununterbrochener Beschichtungsablauf gegeben.
Sofern Folien durch Ablösen des filmbildenden Stoffes von einem Trägerband hergestellt werden sollen, können diese Träger aus endlosen Metall- oder lösungs- mittelfesten Kunststoffbändern bestehen. Sie bilden bei elektrostatischer Niederschlagung gleichzeitig die Ge genelektroden, von denen die Folien 1 nach Durchlau fen des Sprühraumes und einer Trocknungs- bzw. Kühl einrichtung laufend abgenommen werden.
Es ist zweckmässig, die Bänder oder Trägerfolien an ihren Berührungsstellen zu überlappen, um eine noch weiter verbesserte Dichtung des zylindrischen Raumes 4 zu erreichen. An den Berührungsstellen kann dann weder versprühter Stoff, noch verdampftes Lösungsmit tel austreten.
Die Fig. 2 zeigt weitergehende Einzelheiten einer Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens. In diesem Beispiel bilden vier Bänder 1, die über die Walzen 2 und die Leitvorrichtungen 3 geführt werden, den zylindri schen Sprühraum 4. Die Bänder laufen von unten nach oben. Man kann die gleiche Anordnung jedoch auch mit entgegengesetztem Bandlauf verwenden. Dem Zerstäu ber 5 wird durch die Leitung 6 die zu zerstäubende Flüssigkeit zugeführt. Die Fig. 2a zeigt die gleiche An ordnung in .der Draufsicht. Etwa in der Höhe des Zer- stäuberrandes ist der Sprühraum 4 von der ringförmigen Gegenelektrode 8 umgeben.
Jedes Band 1 wird von einer Vorratsrolle 9 abgewickelt und nach der Beschich tung auf die Rolle 10 aufgespult. Die Leitvorrichtungen 3, an die sich die Bänder 1 satt anlegen und den zylin drischen Sprühraum formen, sind in diesem Fall flache ringförmige Kammern, die nach innen offen sind und durch die sich anlegende Bänder geschlossen werden. Diese Kammern sind durch die Leitung 11 untereinan der und ferner über die Leitung 12 mit einer Vakuum pumpe verbunden. Die Bänder 1 werden dann bei Aufrechterhalten eines gewissen Unterdruckes am inne ren Rand dieser Kammern festgesaugt. Sie lassen sich dennoch in Richtung der Zylinderachse, also in ihrer Bewegungsrichtung, leicht verschieben.
Durch diese Massnahme bleibt trotz der Bewegung der Bänder der Sprühraum 4 stets geschlossen. Die Bänder 1 durchlau fen nach der Beschichtung in Höhe der Elektrode 8 eine Trocknungs- bzw. Kühlstrecke 19 längs des in den Sprühraum 4 eingelagerten Zylinders 13, der gleichzeitig als Verdräng-.r dient. Zwischen diesem Zylinder 14 und der Sprühraumwand kann zur Trocknung bzw. Kühlung der aufgebrachten Schicht z. B. ein Gas im Gegenstrom von oben nach unten geführt werden. Der Sprühraum ist unten und oben durch die beiden Scheiben 14 und 15 verschlossen. Diese besitzen am Rand gegenüber den Bändern 1 eine Labyrinthdichtung und lassen dort für den Durchlauf der Bänder nur einen geringen Spalt frei.
Der Rand der Scheiben 14 bzw. 15 kann zur Abdich tung gegenüber den Bändern 1 auch mit einem Streifen elastischen undurchlässigen Schaumstoffs belegt sein. Das die Trocknung fördernde Gas wird durch die Lei tung 16, die Ringkammer 17 und den Ringspalt 18 dem durch die Einlagerung des Zylinders 13 gebildeten Ring raum 19 zugeleitet und strömt durch das Rohr 20 ab. In ähnlicher Weise kann man von unten über die Lei tung 21 ein Gas in den Sprühraum 4 eintreten lassen. Es kann im Falle der Trocknung der aufgesprühten Schicht durch die für den Durchtritt ,der Bänder 1 freigelassenen Spalte dort nur von Lösungsmittel freies Gas austreten, so dass bei der Rückgewinnung des Lösungsmittels keine Verluste und für die Umgebung keine Belästigun gen entstehen.
Der Zylinder 13 kann ferner entweder mittels Heizflüssigkeit oder auf induktivem Wege be heizt werden, so dass er bei der Trocknung der aufge brachten Schicht als Infrarotstrahler wirkt. Ein weiterer Infrarotstrahler lässt sich auch ausserhalb der Bänder 1 um den Sprühraum anordnen. Die beschriebene Anord nung ist ferner mit einer dielektrischen Trocknung der aufgebrachten Schicht ausführbar. Es würde dann der Zylinder 13 die eine Elektrode bilden, während die zweite Elektrode ringförmig um den Sprühraum liegt.
Bei elektrisch leitenden Trägerbändern 1 sind schliess- lich diese Bänder selbst als zweite Elektrode geeignet oder auch als Kurzschlusswindung bei induktiver Hei zung.
Die Fig. 2g- zeigt die Ausbildung der oben beschrie benen Vorrichtung zur Herstellung einer Folie la durch Ablösen von einem Trägerband 1, das endlos durch den Sprühraum geführt wird. Das die Ablösung der Folie bewirkende Schälmesser 23 wird zweckmässig über jede Rolle 2 gelagert, die eine für die Ablösung notwendige feste Unterlage bildet. Das abgelöste Band wird auf die Vorratsrolle 24 gewickelt.
Das Verfahren erweist seine Vorteile auch beim Herstellen von Schichtstärken, die mit einmaligem Auf sprühen nicht zu erreichen sind, da die je Flächeneinheit in einem Arbeitsgang auftragbare Stoffmenge wegen des Abfliessens begrenzt ist. Es ist in diesem Fall zunächst möglich, die Fliessfähigkeit des aufzusprühenden Stoffes durch Verminderung der Lösungsmittelmenge zu sen ken. Reicht diese Massnahme nicht aus, so kann unter Beibehaltung des zylindrischen Sprühraumes die Be schichtung beliebig oft wiederholt werden.
Die Fig. 3 zeigt eine Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens, in der die Bänder 1 mehrere Sprüh- und Trocknungs- bzw. Kühlstufen durchlaufen, die im Sprühraum 4 übereinander angeordnet sind. Hierbei sind vier Zerstäuber 5 und vier Trocknungsstrecken 13 abwechselnd an einem gemeinsamen Rohr 22 befestigt. Durch dieses Rohr führen alle erforderlichen Stoff- und Gasleitungen. Mittels mehrerer Zerstäuber 5, wie darge stellt, lassen sich im Bedarfsfall auf die Bänder 1 auch übereinanderliegende Schichten unterschiedlicher stoff licher oder physikalischer Eigenschaften auftragen, in dem man in den einzelnen Stufen unterschiedliche Stoffe versprüht.
Zur stärkeren Beschichtung der Bänder 1 lässt sich das Verfahren noch in anderer Weise variieren. Man bildet dazu den geschlossenen zylindrischen Sprüharm nicht aus mehreren einzelnen Bändern, die gleichzeitig beschichtet werden, sondern man lässt ein einziges oder nur zwei Bänder den Sprühraum 4 durch mehrfaches Umlenken mehrfach durchlaufen.
Fig. 4a gibt die Abwicklung eines solchen Bandlaufs in die Ebene wieder. Fig. 4 zeigt eine Anordnung, bei der mehrere senkrecht abwärtslaufende Bandzüge a, b, c usw. eines Bandes 1 den Sprühraum bilden, in räumli cher Sicht. Die dazwischen liegenden Bandzüge laufen jeweils hinter den Leitvorrichtungen 3 schräg aufwärts und nehmen auf diesem Weg an der Beschichtung nicht teil. Die Heiz-, Kühl- oder Trockenstrecken können in dieser Anordnung aussen vorgesehen werden und sind dann einer Kontrolle und Wartung besser zugänglich. Man erhält auf .diese Weise ebenfalls eine mehrfache Beschichtung des fortlaufenden Bandes bis zur ge wünschten Schichtstärke mit oder ohne Zwischenschal tung von Kühl- oder Trockenzonen.
Die Bildung eines geschlossenen zylindrischen Rau mes durch mehrere nebeneinander laufende Bandzüge ist nicht an die Auftragung des filmbildenden Stoffes durch Sprühvorrichtungen gebunden. Man kann unter Beibehaltung des geschlossenen zylindrischen Raumes die Beschichtung von Bändern oder Trägerfolien auch so vornehmen, dass ein kreisförmiger Verteilungsring in räumlicher Zuordnung zu den laufenden Bändern mit diesen eine Rinne zur Aufnahme und zum Auftragen des flüssigen Beschichtungsstoffes bildet. Die den flüssigen Beschichtungsstoff aufnehmende Rinne kann innerhalb oder ausserhalb des zylindrischen Raumes gebildet wer den.
Die Fig. 5 zeigt schematisch diese Ausführungsform des Beschichtungsverfahrens mit innerhalb des zylindri schen Raumes angeordneter Rinne zum Auftragen der Beschichtung. In dem aus den Bändern 1 mittels Leit- vorrichtungen 3 gebildeten Zylinder 4 befindet sich der im Aussendurchmesser gleich grosse Verteilungsring 25. Er besitzt an seinem Umfang einen Ringspalt 26, der über die Leitung 27 mit einer Vakuumpumpe verbunden ist. Durch den im Ringspalt 26 herrschenden Unter druck gegenüber der Umgebung werden die Bänder an gesaugt, so dass sie dicht an dem Verteilungsring 25 an liegen. Der Verteilungsring kann somit auch als untere Leitvorrichtung für die Bänder dienen, die in diesem Fall von unten nach oben bewegt werden.
Der Ring 25 ist oben konisch; dadurch bildet er mit dem von den Bändern gebildeten Zylinder eine kreisförmige Rinne 28. Diese wird über die Leitung 29 mit dem flüssigen Beschichtungsstoff gefüllt.
Die Bänder bzw. Trägerrollen werden bei der Be wegung nach oben fortlaufend mit dem Beschichtungs- stoff in dünner Schicht belegt. Diese Schicht wird mit den zuvor beschriebenen Mitteln getrocknet bzw. gehär tet. Die Dicke der Schicht kann durch Änderung der Zähigkeit des flüssigen Beschichtungsstoffes eingestellt werden.
Wie die Fig. 6 zeigt, kann die Beschichtung aus einer den flüssigen Stoff aufnehmenden Rinne auch am äusse- ren Umfang des von den Bändern 1 erzeugten Zylinders 4 ausgeführt werden. Hierzu werden die Bänder 1 durch den Ringspalt 30 gegen einen aussenliegenden Vertei lungsring 31 gesaugt. Das mit Hilfe einer im oder um den Zylinder 4 angeordneten Trocknungseinrichtun.g aus der aufgebrachten Schicht verdampfte Lösungsmittel kann durch eine um den Zylinder 4 gelegte Kammer 32 durch .die Leitung 33 abgesaugt werden. Die Wand der Kammer 32 ist unten zweckmässig mit dem Verteilungs ring 31 verbunden.
Die Kammer 32 ist im oberen Ende durch eine weitere Dichtung 33, beispielsweise durch einen elastischen Dichtungsring aus Schaumstoff, gegen die den Zylinder 4 bildenden Bänder 1 abgedichtet. Die Anordnung einer zylindrischen Heizfläche 13 innerhalb und/oder ausserhalb des Zylinders 4 ist in dieser Aus führungsform der Erfindung ebenso ausführbar wie bei der Beschichtung der Bänder 1 durch Zerstäuben des flüssigen Stoffes im Innern des Zylinders 4.
Die oben beschriebenen Vorrichtungen zur Ausfüh rung des Verfahrens können im Rahmen der Erfindung vielfältig anders gestaltet werden. Eine Abdichtung der in der Rinne 28 befindlichen Flüssigkeit gegenüber den Bändern 1 kann z. B. statt durch Ansaugen mittels eines Vakuums auch dadurch erreicht werden, dass die Bän der von der anderen Bandseite her mit Druckluft an die abzudichtende Umfangsfläche angedrückt werden.
Um in der Rinne 28 das Verdampfen von Lösungs mitteln, die bei einer die rasche Trocknung des Films begünstigenden erhöhten Temperatur einen hohen Dampfdruck besitzen, zu verhindern, kann gemäss Fig. 1 der Verteilerringe 25 auch über einen Ringraum 35 hinweg verlängert werden und an seinem oberen Ende eine Labyrinthdichtung 36 erhalten.
Der als Dampfsperre wirkende Raum 35 zwischen der Laby- rinthdichtung 36 und der unten befindlichen Rinne 28 füllt sich bei der Ausführung des Beschichtungsverfah- rens mit Lösungsmitteldampf, wodurch ein Austrocknen bzw. eine Hautbildung an der Oberfläche der Flüssigkeit in der Rinne 28 verhindert wird. Statt des unter Vakuum stehenden Ringspaltes 26 kann unterhalb der Rinne 28 gleichfalls eine weiter ausgedehnte Labyrinth dichtung 37 vorgesehen werden, welche unter Vakuum steht.
Der Ringspalt 26 bleibt dann drucklos oder dient dem Druckausgleich mit dem Beschichtungsraum. Der Raum 35 kann gegebenenfalls über die Leitung 38 mit Inertgas gefüllt werden. Eine ungleichmässige Flüssig keitsabgabe aus der Rinne 28 an die zu beschichtenden Bänder 1 lässt sich durch einen in die Rinne eintauchen den, in stetiger Bewegung rotierenden Zylinder vermei den.