DE2155386A1

DE2155386A1 - Beschichtungs- und Trocknungseinrichtung für bahnförmige Materialien

Info

Publication number: DE2155386A1
Application number: DE19712155386
Authority: DE
Inventors: Fritz Ernst Ittigen Hansen (Schweiz)
Original assignee: Multitec Ag, Bern
Priority date: 1970-12-09
Filing date: 1971-11-08
Publication date: 1972-06-29
Also published as: DE2101787A1; US3751823A; CA950189A; NL7116882A; IT945360B; CH545659A; FR2117468A5

Description

PATENTANWÄLTE DIPL.-ING. WERNER FREISCHEM

ILSE FRElSCHEM

5000 KÖLN HEUMARKT 50 TE LE FON : (02 21) 23 5· ··

Multitec AG Bern (Schweiz)

Beschichtungs- und Trocknungseinrichtung für bahnförmige

Materialien

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Beschichtungs- und Trocknungseinrichtung für bahnförmige Materialien, insbesondere für Papier- und Folienbahnen, mit Auftragwerken und zwischen diesen angeordneten Trocknungsräumen, in welchen das bahnförmige Material über Stützrollen geführt ist.

Kombinierte Beschichtungs- und Trocknungseinrichtungen für bahnförmige Materialien sind seit langem bekannt. Für die Trocknung gelangen in erster Linie Heissluft-Düsentrockner, gegebenenfalls in Kombination mit IR-Strahlungstrocknern, zum Einsatz. Inpbesondere in der papier- und folienverarbeitenden Industrie, speziell für die Herstellung von lichtempfindlichen Reproduktionsmaterialien, werden üblicherweise mehrere Beschichtungen beidseitig auf der Materialbahn angebracht. Selbstverständlich muss jede Beschichtung vor dem Auftragen einer weiteren Schicht getrocknet werden. Während der Trocknungsbehandlung muss jeglicher Berührungskontakt mit der frisch aufgetragenen Schicht ver mieden werden. Bei den bekannten Einrichtungen wird die beschichte-

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te Materialbahn mit der frisch beschichteten Seite nach oben in breitem Zustand durch einen Troeknungskanal geführt, indem sie mit der trockenen Unterseite über Stützrollen geleitet wird, die freidrehend oder angetrieben sein können. Insbesondere Papierbahnen neigen bei Befeuchtung dazu, sich von den Kanten her zu verziehen und einzurollen, wobei unerwünschte Längsfalten entstehen können. Diese Neigung tritt umso stärker auf, je kleiner die Auflagefläche der Materialbahn auf der Umfangsflache jeder Stützrolle ist und je grosser die Abstände zwischen den einzelnen Stützrollen sind. Die Auflagefläche der Materialbahn auf der Umfangsf lache der Stützrolle könnte entsprechend vergrössert werden, indem die Materialbahn in möglichst spitzem Winkel um eine Stützrolle grossen Durchmessers herumgeführt würde. Dies führt jedoch zwangsläufig zu grossen Abständen zwischen einzelnen Stützrollen. In den bekannten Trocknungseinrichtungen wurde dieser Nachteil behoben, indem der Troeknungskanal in Form eines flachen Bogens ausgeführt wurde und in diesem dicht nebeneinander Stützrollen kleinen Durchmessers angebracht wurden. Um eine kontinuierliche Beschichtung mit mehreren Schichten und den entsprechenden Zwischentrocknungen zu ermöglichen, wurden zwei oder mehr derartige bogenförmige Trocknungskanäle übereinander angeordnet und beidseitig dieser Anordnung ein Auftragwerk für die Beschichtung mit einem entsprechenden Umleitwalzensystem angebracht. Durch die Rückführung der einseitig beschichteten und getrockneten Materialbahn über das zweite Auftragwerk und durch den über dem ersten liegenden zweiten Troeknungskanal, wird in der Regel bedingt, dass die zweite Beschichtung auf die andere Seite der Materialbahn aufgetragen wird. Theoretisch ist es ohne weiteres möglich, die Materialbahn darart umzulenken, dass die zweite Beschichtung auf die erste, getrocknete -Schicht aufgetragen werden kann und weiterhin wäre es theoretisch möglich, auf einer oder beiden Seiten der übereinanderliegenden ₃ bogenförmigen Trocknungskanäle mehrere Auftragwerke mit entsprechenden Umlenkrollensystemen anzuordnen. Da sich die Bahnen jedoch nicht kreuzen können und zudem bis zur Trocknung einer frisch aufge-

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tragenen Beschichtung auf der beschichteten Seite nicht berührt werden dürfen, ergibt sich eine derart komplizierte und weitlaufende Bahnführung, dass derartige Vorrichtungen in der Praxis nicht zum Einsatz gelangen. Einrichtungen mit bogenförmigen Trocknungskanälen, die in der Praxis eingesetzt werden, bestehen in der Regel aus zwei übereinanderliegenden Trocknungskanälen und je einem an den Ein- bzw. Austrittsenden dieser Kanäle befindlichen Auftragwerk.

Eine andere bekannte Einrichtung umfasst mehrere in gleicher Ebene hintereinanderliegende Einheiten, wovon jede aus einem Auftragwerk und einem dazugehörenden flachen Trocknungs- { kanal besteht. Durch entsprechende Umlenkung der beschichteten und getrockneten Materialbahn ist es möglich, weitere Beschichtungen in nachfolgenden Einheiten wunschgemäss zu programmieren, d.h. nacheinander mehrere Beschichtungen übereinander auf der gleichen Seite oder beidseitig abwechselnd Beschichtungen aufzutragen und zwisehenzutrocknen. Dieses System zeigt vor allem den Nachteil, dass es aufgrund der Anordnung in einer Ebene einer überaus grossen Grundfläche bedarf. Ein weiterer Nachteil, auf den im vorstehenden bereits hingewiesen wurde, besteht darin, dass aufgrund der geraden Bahnführung durch die flachen Trocknungskanäle nur die minimale Auflagefläche der Materialbahn auf der Umfangsfläche der Stützrollen erzielt werden kann und dadurch die Möglich- ' keit der Verzerrung und Längsfaltenbildung in der Materialbahn zunimmt.

Beide der bekannten, vorstehend beschriebenen Trocknungseinrichtungen zeigen bei deren Ausbau als Heissluft-Düsentrockner den gleichen, erheblichen Nachteil. Bei der Trocknung irtittels über Düsen eingeblasener Heissluft muss einerseits angestrebt werden, diese Heissluft im ganzen Kanal möglichst gleichmassig in Kontakt mit der durchlaufenden Materialbahn zu bringen und andererseits die entstandene feuchte Abluft möglichst gleich-

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massig abzuziehen. Dies erfolgt in der Regel über ein geschlossenes Zirkulationssystem, wobei ein Teil der feuchten Abluft in die Atmosphäre ausgestossen und durch Frischluft ersetzt und das.Gemisch in einem Durchlauferhitzer erhitzt? und wieder den Düsen zugeführt wird. Es ist nun eine allgemein bekannte Tatsache, dass es vom stromungstechnischen Standpunkt aus überaus schwierig ist, in den flachen oder gebogenen Kanälen von -rechtwinkligem Querschnitt absolut gleichmässige Stromungsverhältnisse zu schaffen, so dass keine toten bzw. Stauwinkel entstehen.

Es ist jedem Fachmann bekannt, dass sich nass beschichtete Papierbahnen von den Kanten aus gegen die beschichtete Seite hin einrollen und dass diese Erscheinung während des Trocknens ins Gegenteil umschlägt, so dass sich die Kanten gegen die unbeschichtete Bahnseite hin aufstellen. Da sich unter der unbeschichteten Bahnseite jedoch die Stützrollen befinden, ist die Gefahr gross, dass die aufgestellten bzw. eingerollten Teile der Papierbahn zwischen der übrigen Papierbahn und den Stützrollen eingeklemmt und festgefalzt werden. Dies tritt insbesondere bei Einrichtungen mit flachen Trocknungskanälen auf, da hier die bereits erwähnten minimalen Berührungsflächen zwischen Materialbahn und Umfangsflache der Stützrollen mit toten Strömungswinkeln bzw. Staustellen der Heiss- und Abluft zusammenwirken. Zur Behebung dieses Uebels wurden bereits verschiedene Mittel, beispielsweise spezielle Düsenformen und damit zusammenwirkende Staukästen, vorgeschlagen, welche jedoch alle kompliziert, teuer und nicht universell verwenbar sind.

Es ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung, eine Einrichtung zu schaffen, welche die vorstehend beschriebenen Nachteile nicht aufweist und es bei geringerem Platzbedarf ermöglicht, Materialbahnen kontinuierlich und in beliebiger Reihenfolge mehrfach zu beschichten und die entsprechenden Zwischentrocknungen auf rationelle Art und ohne Gefahr der Verzerrung und

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Längsfaltenbildung durchzuführen.

Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass die geometrischen Achsen der Stützrollen in einer Zylindermantelfläche liegen.

In der erfindungsgemässen Einrichtung können beliebige bekannte Auftragwerke eingesetzt werden, welche vorzugsweise aus einer Auftragwalze und einer Luftbürste mit entsprechender Gegenwalze bestehen.

Die Anordnung der Stützrollen in einer Zylindermantelfläche bietet einerseits den Vorteil, dass durch die kreisrunde Führung der Materialbahn über die Stützrollen die grösstmögliche Berührungsfläche zwischen Materialbahn und Umfangsfläche der Stützrollen gewährleistet ist, wodurch die Gefahr von Verzerrungen und Längsfaltenbildung behoben wird, und dass andererseits die Baulänge und damit benötigte Grundfläche für eine aus einem oder zwei Auftragwerken und Trocknungseinrichtung bestehende Einheit auf ungefähr einen Drittel einer bekannten Einrichtung gleicher Kapazität reduziert wird.

Gegenüber den bekannten flachen oder bogenförmigen Trocknungskanälen ist das Gehäuse der erfindungsgemässen Trocknungseinrichtung rund und die beschichtete Materialbahn wird im Inneren dieses Gehäuses auf kreisrundem Weg über die Stützrollen so bis unmittelbar vor die Eintrittsstelle der frisch beschichteten Materialbahn geführt, dass die beschichtete und getrocknete Materialbahn durch den gleichen Gehäuseschlitz austritt, wie deren Einführung erfolgte. Die Schlitzdüsen zur Einführung der Heissluft befinden sich dabei über den Umfang des Gehäuses verteilt an dessen Innenseite und sind mit Blasrichtung der Heissluft gegen die Achse des zylindrischen Gehäuses hin gegen die beschichtete Seite der durchlaufenden Materialbahn gerichtet. Diese Anordnung behebt

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sämtliche Mängel in bezug auf tote Winkel und Stauzonen im Strömungsfluss, wie dies vorstehend, in bezug auf Trocknungskanäle beschrieben ist. Die Heissluft wird somit über den ganzen Umfang des zylindrischen Trocknergehäüses gleichmässig verteilt zugeführt und strömt gleichmässig gegen die Achse des Gehäuses hin. In einer Stirnseite des zylindrischen Trocknergehäuses mündet axial eine Absaugleitung für die feuchte Abluft und erstreckt sich axial ein Stück weit in das Gehäuse hinein . An der gegenüberliegenden Stirnseite des Trocknergehäuses befindet sich eine mit Lamellenverschluss regulierbare Ansaugöffnung für Frischluft. Die Abluftleitung ist mit dem Ansaugstutzen eines Gebläseventilators verbunden, welcher die Abluft ansaugt, über ein Zwischenstück in einen Durchlauferhitzer in der Art eines Wärmeaustauschers und von dort aus wieder in die Verteilerkanäle zu den Ausblasdüsen bläst. Im Zwischenstück zwischen dem Gebläse und dem Durchlauferhitzer befindet sich eine mit der Atmosphäre in Verbindung stehende Auslassleitung, deren Oeffnung mittels einer Klappe reguliert werden kann. Durch diese Leitung wird ein Teil der feuchten Abluft ausgestossen, wodurch im Luftkreislauf ein Vakuum entsteht. Dieses Vakuum kann durch Regulierung des Lamellenverschlusses der Frischluft-Ansaugöffnung in der Stirnseite des zylindrischen Trocknergehäuses so ausgeglichen werden, dass am Ein- und Auslassschlitz der Materialbahn im Trocknergehäuse keinerlei Luftströmung, weder von aussen nach innen noch von innen nach aussen auftritt. Eine derart strömungsgünstige Wirkungsweise kann bei flachen oder bogenförmigen Kanaltrocknern selbst unter Anwendung kompliziertester Ein- und Austrittsschikanen praktisch nicht erzielt werden.

Von den vorstehend beschriebenen Einheiten können je nach der gewünschten Anzahl Beschichtungen beliebig viele aneinandergereiht werden. Für die meisten der heute in der Praxis zum Einsatz gelangenden Beschichtungsarten genügen in der Regel drei solche Einheiten, welche acht verschiedene Varianten in bezug auf

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Anzahl und Reihenfolge der Beschichtung ermöglichen. Selbstverständlich kann die Anzahl Einheiten beliebig erhöht oder für Spezialfälie auch herabgesetzt werden.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemässen Einrichtung liegt darin, dass jede einzelne Einheit mit einem separaten Luftkreislauf und zugehörenden Durchlauferhitzer versehen werden kann, so dass in jeder Trocknereinheit eine individuelle Behandlungstemperatur eingestellt und durch thermostatische Regulierung der Zu- und Ablufttemperatur automatisch eingehalten werden kann.

Im nachstehenden wird eine bevorzugte Ausführungsform i einer erfindungsgemässen Einrichtung sowie die Programmierungsmöglichkeiten dieser Einrichtung durch.Variation des Durchlaufwegs der. Materialbahn unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beispielsweise erläutert.

In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung, teilweise im Schnitt, einer Ausführungsform einer erfindungsgemässen Trocknungseinrichtung unter Verwendung von Heissluft als Trocknungsmedium, aus welcher der Luftkreislauf hervorgeht;

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Querschnitts längs der Linie A-A des Zylindertrockners gemäss Fig. 1;

Fig. 3 - 10 in schematischer Darstellung eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemässen Beschichtungs-und Trocknungseinrichtung unter Einsatz von drei Trocknungseinheiten gemäss Fig. 1 mit den dazugehörenden Auftragwerken, aus welchen die durch unterschiedlichen Einzug bzw. Durchlauf der Materialbahn ohne Verschiebung mobiler Teile der Einrichtung möglichen acht verschiedenen Beschichtungsarten ersichtlich sind.

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In den Zeichnungen sind identische Teile mit gleichen Indexziffern versehen.

In Pig. 2 läuft die auf der mit Pfeil 1 bezeichneten Seite beschichtete, nasse Materialbahn 2 in Pfeilrichtung durch den Ein- und Auslassschlitz im zylindrischen Gehäuse der Trocknungseinrichtung ein, durchläuft diese auf einer kreisbogenförmigen Bahn in Berührungskontakt der unbeschichteten Materialbahnseite mit den in einer Zylindermantelfläche angeordneten Stützrollen 3 und verlässt sie nach Umlenkung über die Umlenkrolle 20 durch den gleichen Schlitz, durch welchen die Einführung erfolgt.e. An der Innenwand des zylindrischen Gehäuses 4 sind gegenüber den-Stützrollen über die ganze Gehäusebreite verlaufende Schlitzdüsen

5 angebracht, durch welche vom Einlassverteiler 6 her in den die Düsen verbindenden Hohlraum 7 eingeblasene HeisSluft auf die beschichtete Seite der Materialbahn geblasen wird. Diese Heissluft, welche gleichmässig über den Umfang der zylindrischen Innenwand verteilt, radial in das zylindrische Gehäuse 4' eingeblasen wird, beaufschlagt und umfliesst die durchlaufende Materialbahn aufgrund des ein Stück weit in das zylindrische Gehäuse eindringenden Ansaugendes der Abluftleitung 8 gleichmässig, wie dies in Fig. 1 angedeutet ist. Aufgrund der kreisförmigen Führung der Materialbahn über die Stützrollen wird die Berührungsfläche zwischen Materialbahn und Stützrollenumfangsfläche im Vergleich zu geradlinigem Verlauf in einem flachen Trocknungskanal wesentlich vergrössert und dadurch die Gefahr der Verzerrung, Längsfaltenbildung und Umfalzung der Materialbahnkanten ausgeschaltet.

Aus der schematischen Darstellung gemäss Fig. 1 ist nun der weitere Kreislauf der Luft ersichtlich, wobei die feuchte Abluft über die Abluftleitung 8 in den Ansaugstutzen 9 des Gebläseventilators 10 angesogen und von diesem über das Zwischenstück 11, den Durchlauferhitzer 12, Heissluftleitung 13 und Einlassverteiler

6 wieder in den die Schlitzdüsen 5 verbindenden Hohlraum 7 geblasen wird.

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Aus diesem geschlossenen Kreislauf muss nun Jedoch die aufgenommene Feuchtigkeit zumindest teilweise entfernt werden. Zu diesem Zweck ist am Zwischenstück 11 ein Ablassrohr 14, das mit der Atmosphäre in Verbindung steht und dessen Durchlass über die Klappe 15 reguliert werden kann, angebracht. Gegenüber dem axial durch eine Stirnseite des zylindrischen Trocknergehäuses eingeführten Ansaugende der Abluftleitung 8 befindet sich in der anderen Stirnwand des Trocknergehäuses eine Ansaugöffnung 16, deren Durchlass über einen Lamellenverschluss reguliert werden kann. Bei Oeffnen der Klappe 15 entsteht im Luftkreislauf ein Unterdruck, so dass am Ein- und Auslassschlitz des zylindrischen Trocknergehäuses 4 Kaltluft angesogen und damit durch Wirbel- und Stauzonenbildung der aerodynamische Durchfluss der Trocknungsluft und so- " mit der Trocknungsvorgang gestört würde. Durch entsprechendes Oeffnen des Lamellenverschlusses der Ansaugöffnung 16 können die Druckverhältnisse jedoch mühelos und auf einfache Art so ausgeglichen werden, dass am Ein- und Auslassschlitz keinerlei Luftbewegung mehr auftritt. Diese Anordnung führt ausserdem zu dem beachtlichen Vorteil, dass die für den Ersatz der über Klappe 15 und Ablassrohr 14 ausgestossenen, feuchten Luft benötigte Frischluft ohne komplizierte Gebläse- und Druckregullerungseinrichtungen, durch Frischluft ersetzt wird, welche sich zudem ohne jegliche Störung des aerodynamischen Luftdurchflusses und ohne Kontakt mit der durchlaufenden Materialbahn mit der von der Abluftleitung | angesogenen Trocknungsluft vermischt.

Das vorstehend beschriebene Umluft-Trocknungssystem für wässerige Beschichtungen kann mühelos und innert kürzester Zeit auf ein Durchluft-Trocknungssystem für lösungsmittelhaltige Beschichtungen oder Lackierungen umgestellt werden. Hierfür wird der Ansaugstutzen 9 des Gebläseventilators 10 gegen die Abluftleitung 8 abgeschlossen und mit der freien Atmosphäre verbunden und die Klappe 15 im Zwischenstück 11 geschlossen sowie der Lamellenver-

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Schluss der Ansaugöffnung 16 geöffnet und mit der freien Atmosphäre oder gegebenenfalls mit einem Kondensator zur Rückgewinnung des Lösungsmittels verbunden. Dadurch wird vom Gebläseventilator Frischluft angesogen, im Durchlauferhitzer 12 erwärmt, über Heissluftleitung 13, Einlassverteiler 6 und Hohlraum 7 durch die Schlitzdüsen 5 auf die durchlaufende Materialbahn im zylindrischen Gehäuse 4 geblasen und verlässt dieses durch die Oeffnung 16 in deren Stirnwand.

Die in Fig. 3-10 gezeigten Variationsmöglichkeiten der Beschichtungs-Programmierung können erzielt werden, ohne den Abrollbock 18 und/oder die Aufwickelvorrichtung 19, die fahrbar ausgeführt werden können, umzustellen. Durch Umstellung von einer oder beiden der genannten Einheiten und gegebenenfalls von einem oder mehreren Auftragwerken 17 ist es möglich, noch weitere Programmierungsvarianten zu erzielen. Zudem können natürlich durch Anfügung weiterer Trocknungseinrichtungen und dazugehörender Auftragwerke kontinuierlich mehr als drei aufeinanderfolgende, beliebig programmierbare Beschichtungen ausgeführt werden.

Fig. 3 und 4 zeigen den Lauf der Materialbahn zur Erzielung einer einseitigen Beschichtung auf der Vorder-bzw. Rückseite der Materialbahn.

Fig. 5 zeigt den Lauf der Materialbahn zur Ausführung zwei übereinanderliegender und Fig. 7 von drei übereinanderliegenden Beschichtungen auf der gleichen Seite der Materialbahn mit entsprechender Zwischentrocknung bzw. entsprechenden Zwischentrocknungen und Endtrocknung.

Fig. 6 zeigt den Lauf der Materialbahn zur Ausführung je einer Beschichtung der Vorder- und Rückseite der Materialbahn mit entsprechender Zwischentrocknung und Endtrocknung.

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Pig. 8 und 10 zeigen den Lauf der Materialbahn zur Ausführung von zwei aufeinanderfolgenden Beschichtungen auf der Vorder- und einer anschliessenden Beschichtung auf der Rückseite bzw. einer Beschichtung auf der Rück- und zwei aufeinanderfolgenden BeSchichtungen auf der Vorderseite der Materialbahn mit entsprechenden Zwischentrocknungen und Endtrocknung.

Fig. 9 zeigt den Lauf der Materialbahn zur aufeinanderfolgenden Ausführung einer Beschichtung auf der Vorder-, Rück- und anschliessend wieder Vorderseite der Materialbahn, mit entsprechenden Zwischentrocknungen und Endtrocknung.

Aus Fig. 3-10 ist eine weitere Variationsmöglichkeit der dort gezeigten Ausführungsform der erfindungsgemässen Einrichtung ersichtlich, die auch in Fig. 2 angedeutet ist. Durch Einbau einer zusätzlichen Umlenkrolle 20a und eines in Fig. 2 durch punktierte Linien angedeuteten, abdeckbaren Ein- und Auslassschlitze.s gegenüber den erstgenannten, wird die wahlweise Ein- und Ableitung der Materialbahn in das zylindrische Gehäuse der Trocknungseinrichtung von beliebiger Seite her ermöglicht.

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Claims

PATENTANSPRUCH

Beschichtungs- und Trocknungseinrichtung für bahnförmige.Materialien, mit Auftragwerken und zwischen diesen angeordneten Trocknungsräumen, in welchen das bahnförmige Material über Stützrollen geführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die geometrischen Achsen der Stützrollen in einer Zylindermantelflache liegen.

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