DE2328960A1 - Impraegnierverfahren und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents

Description

PATENTANWALT DR. HANS-GUNTHER EGGERT, DIPLOMCHEMIKER

5 KÖLN 51. OBERLANDER UFER 90

Köln, den 6.Juni 1973

Eg/Stü.

The Procter & Gamble Company, 3o1 East Sixth Street, Cincinnati, Ohio, USA

Imprägnierverfahren und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Die Erfindung bietet eine Imprägniertechnik und eine -anlage, v:obei das Imprägniermittel zunächst abgemessen auf eine Seite des zu imprägnierenden.Substrates aufgebracht und dann in des Substrat gepresst wird, indem man Substratband unter Zugspannung über einen gekrümmten Teil, vorzugsweise eine Walze, führt, wobei das Imprägniermittel den Teil berührt. Der gekrümmte Teil wird vorzugsweise mindestens bis auf den Schmelzpunkt des Imprägniermittels erhitzt. Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird das Abmessen durch positives Verdrängungspumpen des Imprägniermittels -durch einen schmalen Schlitz bewirkt, der axial auf einem rohrförmigen Teil angeordnet ist und über den das Substrat läuft, d. h. durch Extrusionsbeschichtung. Diese Technik ist besonders zum Imprägnieren r.it gelösten oder teilweise flüchtigen Imprägniermittelzuberei-

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tungen geeignet, die ein folgendes Trocknen erfordern, und/ oder für Applikationen, die minimale Verluste an flüchtigen Anteilen aus Imprägnierlösungen erfordern.

Die Bezeichnung "Imprägniermittel" soll hier ein im wesentlichen nicht-flüchtiges (praktisch lösungsmittelfreies) Material bezeichnen, das in ein Substrat eingearbeitet wird, aber auch Imprägnierbäder, Imprägnierlösungen oder dergleichen umfassen, bei welchen das Imprägniermittel durch Temperatur bzw. Auflösung in einem geeigneten Lösungsmittel in flüssiger Form vorliegt.

Das Imprägnieren von schicht- bzw. bahnförmigen Substraten wird üblicherweise durch Verfahren erzielt, die als "Tauchabquetschen", "Tränken" oder "Klotzen" bezeichnet werden. Bei diesen Methoden wird eine Substratbahn durch ein Imprägniermittelbad geführt. Ein Teil der Imprägnierlösung dringt in das Substrat ein, während weitere Anteile an der Substratoberfläche haften. Die Substratbahn und die davon aufgenommene Imprägnierlösung werden dann durch den Spalt eines Walzenpaares geführt. Die Walzen quetschen einen Teil der an der Oberfläche des Substrates haftenden Imprägnierlösung in das Substrat und bewirken eine Dosierung, indem sie den Durchgang überschüssiger Imprägnierlösung durch den Spalt verhindern, d. h. diese zur Rückführung in das Bad ausquetschen. Die Menge der nach dieser Methode in das Substrat eingearbeiteten Imprägnierlösung wird hauptsächlich durch den Abstand zwischen den Walzen und dementsprechend durch die zwischen den Walzen durchgehenden Mengen an Imprägnierlösung gesteuert.

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Die Methode hat bestimmte Nachteile, insbesondere beim Arbeiten mit Imprägniermitteln, die in relativ flüchtigen Lösungsmitteln, wie Alkohol oder Wasser/Alkohol-Mischungen, gelöst
sind, wie dies für Imprägnierbäder mit den gewünschten Eigenschaften, z. B. der gewünschten Viskosität und wenig schäumenden Eigenschaften, zweckmässig ist.

Tauchquetsch-Imprägnieranlagen sind meist gegen die Atmosphäre offen und alle im Bad enthaltenen flüchtigen Lösungsmittel können verdampfen, was die Eigenschaften des Bades
und dementsprechend die Eigenschaften des imprägnierten Substrates ändert. Dieses Problem wird noch dadurch erschwert, dass das Bad beim Durchgang der Substratbahn bewegt wird.
Diese Bewegung fördert das Schäumen des Bades und zusätzliche dadurch bedingte Eigenschaftsveränderungen. Ausserdem
wird ein erhebliches Verdampfen von flüchtigen Anteilen dadurch bewirkt, dass der an der Substratbahn haftende und von der Bahn durch die Quetschwalzen zur Rückführung in das Bad entfernte Teil der Imprägnierlösung der Luft besonders ausgesetzt ist.

Die mit dem Tauchquetsch-Verfahren erzielbare Imprägnierrate ist begrenzt, insbesondere wenn genaue Verhältniswerte von
Imprägniermittel zu Substrat erzielt werden sollen. Wie erwähnt, wird auf das Substrat im Bad Imprägnierlösung im Ueberschuss aufgetragen. Die Bemessung, d. h. die Dosierung,
wird dann durch einen genau geregelten bzw. eingestellten
Spalt zwischen zwei Walzen erzielt. Bei Erhöhung der Geschwindigkeit des Durchganges der Substratbahn durch den Spalt nimmt auch die Menge zu, in welcher überschüssige Imprägnierlösung pro Zeiteinheit aus dem Substrat ausgequetscht und dem Bad
wieder zugeführt werden muss. Der von der sich am Spalt ansammelnden Imprägnierlösung erzeugte hydraulische Druck nimmt demzufolge zu und dieser Druck wirkt in Richtung auf Spalt-

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verbreiterung, was den Durchgang von mehr als der gewünschten Menge an Imprägnierflüssigkeit gestattet. Dieser hydraulische Druck bewirkt auch, dass zusätzliche Imprägnierlösung durch den Spalt fliesst, und zwar bedingt durch den Druckunterschied der Imprägnierlösung an den beiden Seiten des Spaltes.

Die Menge an in ein Substrat mit Hilfe der Tauchquetsch-Methode eingeführtem Imprägniermittel wird sich bei sonst gleichen Bedingungen mit der Geschwindigkeit des Substrates ändern, und zwar wegen der Veränderung der Tauchzeit im Bad, dem oben genannten hydraulischen Druck am Spalt und dergleichen. Beim Arbeiten unter stetigen Bedingungen stellt dies kein grösseres Problem dar, doch ist das bei Uebergang zu schnelleren Arbeitsgeschwindigkeiten bis zum Erreichen eines stetigen Betriebszustandes und das bei Verlangsamung erhaltene imprägnierte Bahnmaterial unter Umständen ganz erheblich anders als gewünscht und kann daher zur Verwendung ungeeignet sein. Ausserdem ist die genaue Steuerung des Tauchquetsch-Verfahrens bei hohen Geschwindigkeiten, d. h. über etwa 60 m/min, im allgemeinen schwierig.

Beim kontinuierlichen Betrieb eines Tauchquetsch-Verfahrens müssen die Enden von Substratbahnrollen miteinander verbunden oder "verspielest" werden. Die Verbindungsstelle ist natürlich dicker als der restliche Teil der Bahn. Zum Ausgleich dieser Dickenänderung müssen die Quetschwalzen beim Durchgang der Verbindungsstelle kurzzeitig voneinander entfernt werden. Dies bedingt eine zusätzliche Steuerung der Quetschwalzen und ermöglicht, dass ein Teil der Bahn überschüssiges Imprägniermittel trägt. Es können auch Schaden der Hebewalzen auftreten, insbesondere wenn die Verbindungsstelle aus irgendwelchen Gründen von der Steuerung nicht bemerkt

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und der Spalt dementsprechend nicht für den Durchgang der Verbindungsstelle geöffnet wird.

Die imprägnierte Substratbahn wird im Normalfall wieder rollenartig aufgewickelt. Für dieses erneute Aufwickeln wird meist eine abgeschnittene Kante der Bahn mit Klebband oder auf andere Weise mit einem rohrförmigen Kernstück verklebt. Mindestens bei einigen imprägnierten Bahnen ist dies schwierig, weil das Erzielen einer zufriedenstellenden Verbindung zwischen typischen Klebmitteln und der imprägnierten Bahn schwierig ist. Das Tauchquetsch-Verfahren bietet keine zweckmässige Möglichkeit zur raschen Unterbrechung und zum raschen Beginn der Imprägnierung für die Bildung eines Streifens aus nicht-imprägnierter Bahn, der leicht, z. B. mit Klebband, am Kern befestigt werden kann. Versuche des kurzzeitigen Heraushebens der Bahn aus dem Bad verlaufen nicht zufriedenstellend .

Die Erfindung soll nun Imprägnierverfahren bzw. Imprägnieranlagen bieten, die das Imprägnieren mit höheren Geschwindigkeiten und mit genauerer Bemessung von Imprägniermittel im Verhältnis zu Substrat ermöglichen, als bisher, wobei ein von der Bahngeschwindigkeit unabhängiger gleichmassiger Betrieb erzielbar ist, die Verwendung von flüchtige Anteile enthaltenden Imprägniermittelzubereitungen keine unerwünschten Aenderungen des Behandlungserfolges bedingt, keine gesonderte Kompensation von Aenderungen der Bahndicke an Verbindungsstellen, der Bahnmaterialien und dergleichen erforderlich ist, der Betrieb der Imprägnieranlage bzw. der Ablauf des Verfahrens kurzzeitig zur Erzeugung nicht-imprägnierter Bahnteile unterbrochen werden kann, die zum Aufwickeln leichter an einem Kern angeklebt bzw. mit Klebband an diesem befestigt werden können.

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Verfahren und Vorrichtung der Erfindung ermöglichen diese Ziele, indem die Bahn zunächst auf einer Seite mit der gewünschten Menge an Imprägniermittel beschichtet und dann unter Zugspannung über einen gekrümmten Teil geführt wird, wobei die beschichtete Seite der Bahn den Teil berührt und das Imprägniermittel in die Schicht eingepresst wird.

Ausführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung und

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform des mit der Bahn in Kontakt kommenden Teiles einer Beschichtungsvorrichtung zur Verwendung für die Erfindung.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung 9. Die Vorrichtung 9 umfasst eine Vorratsrolle 10 des Substrates S, ein Paar Einspeisungswalzen 11, 12, einen Beschichtungskopf 14, der nach oben eine Beschichtung auf die Unterseite des Substrates aufträgt, ein Paar Spannwalzen 18, 20, welche die beschichtete Seite des Substrates S gegen die Imprägnierwalze 19 halten, und eine Aufnahmewalze 23, auf welche das Substrat S wieder aufgewickelt wird.

Als Substrat, d. h. Träger, können ganz unterschiedliche Werkstoffe verwendet werden, in die zur Erzeugung gewünschter Endprodukte durch Imprägnieren verschiedene Stoffe eingebracht werden können. Beispiele für üblicherweise zu imprägnierende Werkstofftypen sind organische textile Werkstoffe aus Naturfasern (Baumwolle, Wolle, Seide, usw.) oder synthetische Werk-

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stoffe (Reyon, Nylon, usw.), Nonwovens einschliesslich von Papieren und papierartigen Werkstoffen unterschiedlicher Art, anorganische Werkstoffe, wie Glasfasern, und vif?Ie andere mehr.

Zum Imprägnieren der verschiedenen Substrate können ebenfalls ganz unterschiedliche Stoffe verwendet werden. In vielen Fällen bleibt das Imprägnierungsmittel mehr oder weniger permanent im Substrat, um diesem gewünschte Eigenschaften, wie Knitterfestigkeit, Schmutzbeständigkeit oder Wasserabstossung zu verleihen. Für andere Applikationen wirkt das Substrat als zeitweiliger Träger und das Imprägniermittel wird dann vom Träger im Verlauf der Verwendung desselben freigegeben. Beispiele für den letztgenannten Typ sind Nonwovengebilde, die mit waschaktiven Substanzen bzw. Detergentien imprägniert sind und das Detergens bei der Verwendung des Substrates z. B. als Tischtuch freigeben, sowie Schichten oder Schichtungen aus Papierhandtuchmaterial oder dergleichen, die mit Gewebekonditionierungsmitteln imprägniert sind und diese Konditionierungsmittel an Kleidungsstücke abgeben, wenn sie mit diesen z. B. in einem Wäschetrockner vermischt werden.

Obwohl die vorliegende Erfindung mit Vorteil für viele der oben genannten Arten von Substraten und Imprägniermitteln verwendbar ist, bietet sie für die Herstellung der oben erwähnten, mit Gewebekonditionierungsmitteln imprägnierten Papiergebilde besondere Vorteile und die weitere Beschreibung wird daher auf diesen Verwendungszweck abgestellt. Die Vorteile der Erfindung für andere Verwendungszwecke und Applikationen ergeben sich für den Fachmann ohne weitere Erläuterung.

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Typisch für Gewebekonditionierungsmittel, die zur Herstellung von imprägnierten Gewebekonditionierungssubstraten durch Imprägnieren in diese eingeführt werden, sind primäre, sekundäre μηα tertiäre Alkylamine, deren Alkylgruppen 16-18 C-Atome enthalten, sowie quaternäre stickstoffhaltige Basen oder Salze, wie Dimethyl-di(hydrierter Talg)-ammoniumchlorid, wie es gegenwärtig von der Firma Armour Industrial Chemical Company, Chicago, USA, unter der Handelsmarke "Arquad 2HT" vertrieben wird. Eine bevorzugte Imprägnierlösung für diese Verwendung enthält eine Mischung von etwa 90 % "Arquad 2HT" (das zusätzlich zu den oben erwähnten gelösten Anteilen etwa 6,5 % Wasser und 18 % Alkohol als Lösungsmittel enthält) und etwa 10 % nicht-ionischem Weichmacher, wie äthoxylierte sekundäre Fettalkohole, deren aliphatische Ketten 10-15 C-Atome enthalten und wobei 7-10 und vorzugsweise 9 Aethoxylgruppen in statistisch verteilten Seitenketten vorhanden sind. Das Aethoxylat, das einen tieferen Schmelzpunkt als "Arquad 2HT" besitzt, dient als Weichmacher und verleiht dem damit imprägnierten Substrat nach Entfernung der flüchtigen Komponenten Flexibilität. Obwohl diese Mischung eine bevorzugte Imprägnierlösung zur Herstellung von gewebeweichmachenden imprägnierten Gebilden darstellt und im folgenden als bevorzugte Imprägnierlösung bezeichnet wird, wenn dies zur Beschreibung der Merkmale der vorliegenden Erfindung für eine bestimmte Zubereitung erforderlich ist, können auch andere Stoffe verwendet werden. In der US Patentschrift 3'442'692 ist ein Substrat beschrieben, das mit verschiedenen Weichmachern beschichtet ist. Die beschriebenen Mittel haben sich dann zum Imprägnieren von Substraten für die Herstellung verbesserter Produkte als brauchbar erwiesen und auf die Angabe dieser Mittel in der genannten Patentschrift wird ausdrücklich verwiesen.

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Das mit der bevorzugten Imprägnierlösung zu verwendende Substrat ist vorzugsweise ein Nonwoven und insbesondere ein solches, dessen Absorptionsfähigkeit eine gewünschte gesteuerte Freigabe des Imprägnierungsmaterials ermöglicht, wie dies in der US Patentschrift 3'686'025 beschrieben ist. Als Beispiel eines solchen Materials ist ein Nonwoven aus Reyonfasern mit einem Denier von 1,5 oder weniger und Faserlängen von 1,5-15 mm geeignet, das mit einem Bindemittel aus selbstvernetzenden Vinyl- und Vinyl/Acetat-Polymeren gebunden ist, eine Dicke von etwa 0,18 mm, ein Flächengewicht von etwa 22 g/m und eine Nasszugfestigkeit von etwa 520 g/cm in Herstellungsrichtung und etwa 90 g/cm quer zur Herstellungsrichtung besitzt. Im typischen Fall werden in jeweils 1 Gewichtsteil Substrat 2-3 Gewichtsteile Imprägnierbad (vor dem Trocknen) eingeführt,

In der Vorrichtung 9 wird eine Bahn aus Substrat S von einer Vorratswalze 10 eingespeist. Vorzugsveise ist eine geeignete Reibungsbremse so vorgesehen, dass sich die Walze 10 nicht so frei dreht, dass sie sich bei Unterbrechung der Einspeisung durch die Einspeisungswalzen 11 und 12 weiter drehen und Substrat S abrollen kann. In der Praxis werden häufig mehrere Vorratswalzen 10 vorgesehen, was eine kontinuierliche Einspeisung von Substrat S durch Verbinden der Enden einer Rolle von Substrat S mit dem Anfang einer nächsten Rolle während des Betriebes bzw. bei laufendem Betrieb und ohne Unterbrechung des Imprägnierens ermöglicht.

Das Substrat S läuft von der Walze 10 in den Spalt zwischen den Speisungswalzen 11 und 12, von denen in der bevorzugten Ausführungsform mindestens eine und vorzugsweise beide angetrieben sind. Die Walzen 11 und 12 fassen das Substrat mit ausreichender Kraft, um es durch Reibung zu fördern bzw. einzuspeisen. Vorzugsweise ist mindestens eine der Walzen Ll, 12 mit Gummibeschichtung vorsehen, um der Reibur.gskoeffizientan

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gegenüber dem Substrat zu erhöhen und dadurch den am Spalt zwischen den Walzen erforderlichen Druck zu vermindern. Hohe Drücke sind an diesem Punkt nicht wünschenswert, weil sie zur Pressung bzw. zur Kalandrierung des Substrates S neigen und dadurch seine Saugfähigkeit vermindern. Vorzugsweise ist jede der folgenden Walzen vom gleichen Antrieb angetrieben, der die Einspeisungswalzen 11 und 12 antreibt. Vorzugsweise haben diese folgenden Walzen gleiche Umfangsgeschwindigkeiten, und zwar gleich der Vorlaufgeschwindigkeit des Substrates S.

Vorzugsweise ist eine Schwenk- oder Schaltwalze 13 aus irgendeinem geeigneten Material vorgesehen und so ausgebildet, dass sie durch einen geeigneten Mechanismus nach oben bewegt und dadurch das Substrat S in eine Stellung bringen kann, wie sie in durchbrochen Linien eingezeichnet ist, so dass der Kontakt mit der Beschichtungseinrichtung unterbrochen und das Substrat ohne Beschichtung am Beschichtungskopf 14 vorbeigeführt werden kann. Im Normalfall wird die Walze 13 entweder automatisch oder manuell betätigt, so dass ein nicht-imprägnierter Bereich zum Ankleben am Kern der Walze 2 3 wie im folgenden beschrieben entsteht. Die Walze 13 wird vorzugsweise ebenfalls betätigt, um die Verbindungsstellen des Substrates ohne Beschichtung vorbei zu lassen. Diese Verbindungsstellen sind am einfachsten dadurch erkennbar zu machen, dass Markierungen oder "Fahnen" aus Klebband quer zur Laufrichtung vorgesehen werden bzw. indem der undurchsichtige Streifen die Verbindungsstelle fotoelektrisch anzeigt. Die Schwenk- oder Schaltwalze 13 wird normalerweise so abgehoben, wie dies in durchgezogenen Linien dargestellt ist und kann im ausgeschalteten Zustand ausser Kontakt mit dem Substrat S gebracht werden. Obwohl die Schaltwalze 13 vorzugsweise mit einer Umfangsgeschwindigkeit gleich der Vorlaufgeschwindigkeit von Substrat S angetrieben wird, kann sie auch frei drehbar oder sogar fest sein.

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In der bevorzugten Ausführungsform umfasst die Beschichtungseinrichtung den Beschichtungskopf 14, der in Fig. 2 genauer dargestellt ist und einen rohrförmigen Teil 30 mit einer in axialer Richtung über den Teil sich erstreckenden Oeffnung aufweist, die auch als Schlitz oder Düse bezeichnet werden kann. Der rohrförmige Teil 30 ist mit Endplatten 31a und 31b verschlossen und das Einspeisungsrohr 15 dient zur Einführung von Imprägnierlösung in das Innere des rohrförmigen Teiles Der Beschichtungskopf 14 ist mit seiner Oeffnung nach oben gerichtet angeordnet, so dass Imprägnierlösung an die Unterseite des Substrates S gebracht wird.

Die Imprägnierlösung kommt aus dem Tank 17 und wird mittels einer Pumpe, vorzugsweise einer positiven Verdrängungspumpe, etwa einer Zahnrad- oder Kapselpumpe 16 zum Beschichtungskopf 14 geführt. Diese Anordnung ermöglicht eine genaue Steuerung der auf das Substrat S aufzuschichtenden Menge an Imprägnierlösung. Vorzugsweise ist die Pumpe 16 synchron mit der Geschwindigkeit des Substrates S angetrieben (z. B. durch den gleichen Antrieb, aber mit einer Kupplung, so dass die Pumpe ohne Anhalten des Substrates abgeschaltet werden kann), wodurch das Verhältnis von Imprägniermittel zu Substrat konstant gehalten wird bzw. konstant bleibt, wenn sich die Vorlaufgeschwindigkeit des Substrates ändert.

Der Vorteil der Möglichkeit einer raschen Unterbrechung des Beschichtungsvorganges durch Verwendung der oben erwähnten Schaltwalze 13 wird dadurch verstärkt, dass man die Pumpe 16 abschalten kann und beide Vorgänge stellen gemeinsam einen einfachen Weg zur Erzeugung von nicht-imprägnierten Teilen des Substrates S dar, welche mittels Klebband oder auf andere Weise mit dem Kern der Walze 2 3 bzw. mehreren Walzen 2 3 wie im folgenden erläutert verbunden werden können. Die Verwendung einer nach oben gerichteten Oeffnung im Beschichtungskopf 14 trägt weiter in dieser Richtung bei, weil hierdurch

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das Problem des Abtropfens oder Ueberlaufens von Imprägnierlösung beim Abschalten der Pumpe 16 praktisch vermieden wird. Im Gegensatz hierzu kann das Tauchquetsch-Verfahren nicht ohne weiteres an- und abgeschaltet werden. Dementsprechend muss bei einer Tauchquetsch-Imprägnierung das Befestigen mit Klebband oder dergleichen des Substrates S am Kern einer Aufwickelwalze in imprägnierten Bereichen erfolgen, was Haftungs- bzw. Klebprobleme bewirkt. Ausserdem sind die häufig verwendeten Klebstoffe in der bevorzugten Imprägnierlösung löslich und werden daher durch die Walze wandern, wenn sie mit einem imprägnierten Teil des Substrates S in Berührung kommen.

Wie bei jeder Vorrichtung, die zum Erzielen einer gleichmässigen Verteilung von aus einem Füllraum fliessenden Flüssigkeiten bestimmt ist, sollte das Innenvolumen des Beschichtungskopfes 14 im Vergleich zur Fliessgeschwindigkeit der Imprägnierflüssigkeit gross sein. Anders ausgedrückt sollte die axiale Strömungsgeschwindigkeit im rohrförmigen Teil 30 so klein sein, dass längs des Teiles nur wenig Druckabfall verursacht wird und an der ganzen Länge der Oeffnung 32 praktisch der gleiche Fliessdruck herrscht. Auch sollte die Breite (d. h. die kleinere Abmessung) der Oeffnung 32 so sein, dass der Druckabfall der Flüssigkeit beim Durchgang durch die Mündung im Vergleich zum Druckabfall der Flüssigkeit längs des rohrförmigen Teiles gross ist. Einzelheiten zu diesen geometrischen üeberlegungen und Druckerfordernissen für bestimmte Abgaberaten durch Mündungen unterschiedlicher Grosse und Form gehören zum fachmännischen Wissen.

Zum Aufschichten der bevorzugten Imprägnierlösung auf das als Beispiel gewählte Substrat mit einer Breite von etwa 25 cm bei Geschwindigkeiten von etwa 15 m/min ist beispielsweise ein Beschichtungskopf 14 der beschriebenen Art geeignet, der ein Rohr aus rostfreiem Stahl mit einem Durchmesser von 25,4

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mm und einer axial angeordneten Oeffnung mit einer Breite von 0,64 mm und einer Länge von 23 cm sowie entsprechende Endplatten aufweist. Natürlich kann für andere Imprägnierungsmittel, Substrate oder Geschwindigkeiten eine andere Form bzw, Geometrie des Beschichtungskopfes zweckmässiger sein. Für einige Anwendungszwecke können andere und meist wesentlich kompliziertere Beschichtungsköpfe verwendet werden, wie sie z. B, in den US Patentschriften 3'496'012 und 3'556'832 beschrieben sind, auf die hier ausdrücklich verwiesen wird.

Die Länge der Oeffnung 32 (d. h. ihre grössere Abmessung) kann kleiner, grosser oder gleich der entsprechenden Abmessung (der Breite) des Substrates S sein. Wenn die Oeffnung 32 langer als die Breite von Substrat S ist, bedeckt die Imprägnierlösung die gesamte Substratfläche. Unter diesen Umständen ist eine genaue Abmessung bzw. genau bemessene Abgabe der Lösung an das Substrat schwierig oder unmöglich, weil die Möglichkeit besteht, dass praktisch unkontrollierbare Mengen der Lösung aus der Oeffnung 32 an einer oder beiden Seiten des Substrates S entweichen.

Diese Arbeitsbedingung wird auch deswegen nicht bevorzugt, weil dann Einrichtungen zum Sammeln und weiteren Handhaben der eingespeisten, aber nicht verwendeten Lösung vorgesehen werden müssen. Wenn das Substrat 5 genau so breit ist, wie die Länge der Oeffnung 32, kann jede Fehlausrichtung zwischen Oeffnung und Substrat zum oben erwähnten Problem führen, so dass auch diese Arbeitsweise nicht bevorzugt wird.

Bei der bevorzugten Arbeitsweise ist das Substrat S etwas (z. B. 6-13 nun) breiter, als die Länge der Oeffnung 32. Bei dieser bevorzugten Arbeitsweise werden schmale Randstreifen des Substrates S nicht beschichtet und daher im folgenden nicht imprägniert. Für einige Anwenduvigszwecke ist dieser

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nicht-imprägnierte Teil des Substrates annehmbar, d. h. wann es den Webkanten von gewobenem Material entspricht. Man kann diese Randbereiche aber auch abschneiden, vorzugsweise vor dem Wiederaufwickeln von Substrat S, wenn das Vorhandensein von nicht-imprägnierten Randbereichen für bestimmte Zwecke nicht wünschenswert ist.

Obwohl hier die bevorzugte Arbeitsweise zur Beschichtung des Substrates S mit der bevorzugten Imprägnierlösung eingehend beschrieben ist, ergibt sich für den Fachmann, dass zahlreiche andere Beschichtungseinrichtungen (einschliesslich von beispielsweise Rakelbeschichtern, Gussbeschichtern, Pinselbeschichtern, Luftbeschichtern, Sprühbeschichtern und Druckbeschichtern) für die Erfindung verwendet und in bestimmten Fällen sogar bevorzugt werden können.

Die fakultative Spannwalze 18 ist aus beliebigem Werkstoff gefertigt und hat beliebige bekannte Mittel zum Erzeugen der gewünschten Zugspannung (die etwa 180 g/cm Substratbreite betragen kann) im Substrat S, wenn dieses den Beschichtungskopf 14 berührt. Vorzugsweise ist die Spannwalze 18 wie oben im Zusammenhang mit den Einspeisungswalzen 11, 12 dargelegt angetrieben. In der dargestellten Form dient diese Walze auch dazu, das Substrat S in Kontakt mit der Imprägnierwalze 19 zu halten, obwohl auch zusätzliche Walzen vorgesehen sein können, um das Substrat bei der Beschichtungs- und Imprägnieroperation einer anderen Zugspannung auszusetzen. Die gegebenenfalls verwendete Walze 18 wird aus den unten für die Imprägnierwalze 19 dargelegten Gründen vorzugsweise beheizt und kann wirkungsmässig Teil der Imprägnierwalze 19 sein.

Die Imprägnierung wird dadurch bewirkt, dass das beschichtete Substrat S unter Zugspannung über die konvexe Fläche eines gekrümmten Teiles geführt wird, wobei die beschichtete Seite den Teil berührt. Dies stösst bzw. presst die Impräg-

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nierlösung in das Substrat. Obwohl auch ein stationärer Teil, etwa eine gekrümmte oder gebogene Platte aus rostfreiem Stahl, verwendet werden kann, ist der bevorzugte gekrümmte Teil eine Walze 19, die mit einer Umfangsgeschwindigkeit rotiert, welche gleich der Vorlaufgeschwindigkeit von Substrat S ist.

Im Normalfall besteht die Imprägnierwalze 19 aus rostfreiem Stahl oder dergleichen und ist vorzugsweise in an sich bekannter Art beheizbar, etwa durch Zirkulation einer Heizflüssigkeit durch die Walze. Die Temperatur, auf welche die Imprägnierwalze 19 geheizt wird, ist in erster Linie von der Art der Imprägnierlösung abhängig. Vorzugsweise hat die Imprägnierwalze 19eine Temperatur, düe über dem Schmelzpunkt der Imprägnierlösung liegt, so dass die Lösung in flüssigem Zustand bleibt und ihre Uebertragung in das Substrat erleichtert wird. Für eine gegebene Imprägnierlösung, Arbeitsgeschwindigkeit und Substratkombination gibt es für die Walze 19 eine Mindestbetriebstemperatur (die unter Raumtemperatur liegen kann), unterhalb welcher die Imprägnierlösung für ein zufriedenstellendes Durchdringen des Substrates zu viskos ist und/ oder an der Walze 19 zu haften und diese zu beschichten beginnt. Die Anwendung von Temperaturen oberhalb des Schmelzpunktes der Imprägnierlösung wird deswegen bevorzugt, weil sich die obigen Schwierigkeiten dadurch eindeutig vermeiden lassen und weitere Vorteile erzielbar sind, indem mindestens eine gewisse Trocknung des imprägnierten Substrates (d. h. Entfernung der in der Imprägnierlösung verwendeten Löungsmittel) ermöglicht wird. Für die bevorzugte Imprägnierlösung wird im allgemeinen eine Walzentemperatur von etwa 90 C verwendet, was über dem Schmelzpunkt sowohl der Lösung als auch des trockenen, von flüchtigen Anteilen freie Imprägnierungsmittels liegt.

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Die Drücke zwischen Substrat S und der Imprägnierwalze 19 (d. h. die Zugspannung im Substrat S, wenn dieses an der Walze 19 vorbeiläuft) können in einem sehr weiten Bereich liegen. Der erforderliche Mindestdruck ergibt sich aus der Notwendigkeit des Einpressens der Imprägnierlösung in das Substrat S. Der zweckmässigerweise angewendete Höchstdruck ist hauptsächlich durch die Art des Substrates bestimmt. Allgemein sollten Drücke vermieden werden, welche das Substrat zusammendrücken und sein Hohlraumvolumen vermindern (d. h. das Substrat S erheblich verformen). Im Regelfall ist eine Zugspannung von etwa 180 g/Linearcentimeter zur Einarbeitung der bevorzugten Imprägnierlösung in das als Beispiel gewählte Substrat zufriedenstellend. Der Durchmesser der Imprägnierwalze ist nicht kritisch und wird so gewählt, dass die gewünschte Verweilzeit des Substrates S, im Normalfall etwa 0,25-5 see, gewährleistet ist. Das Substrat S kann die Walze 19 nur über einige Winkelgrade oder aber praktisch am ganzen Umfang der Walze 19 berühren, je nach dem, wie dies durch die Anlage und andere praktische Begrenzungswerte bedingt bzw. gewünscht ist.

Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemässen Imprägniervorrichtung besteht darin, dass der das Imprägniermittel in die Schicht pressende Druck durch die Zugspannung des Substrates S an der Imprägnierwalze 19 und nicht durch einen von zwei Walzen gebildeten Spalt bestimmt ist. Dies ermöglicht, dass Verbindungs- oder Spleissstellen des Substrates leicht und ohne das beim Tauchquetsch-Verfahren erforderliche umständliche Auseinanderführen der Walzen durch die ganze Imprägniervorrichtung geführt werden können.

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Die Walze 20, die vorzugsweise mit der gleichen Umfangsgeschwindigkeit wie die anderen Walzen angetrieben wird, ermöglicht eine Umlenkung des Substrates S und dient dazu, den gewünschten Kontakt zwischen Substrat S und Imprägnierwalze 19 zu erhalten. Die Walze 20 kann selbst zur Trocknung oder als Hilfe zur Trocknung des imprägnierten Substrates geheizt oder gewünschtenfalls zur Kühlung des imprägnierten Substrates gekühlt werden. Bei der dargestellten Ausführungsform läuft das Substrat nach Vorbeilaufen an der Walze 20 durch eine folgende Behandlung in die allgemein als 21 bezeichnete Station. Die Station 21 kann Einrichtungen zur weiteren Trocknung und Kühlung des imprägnierten Substrates, zum Abtrennen der oben erwähnten nicht-imprägnierten Randbereiche vom Substrat, zum Auftragen weiterar Stoffe, wie Oberflächenbeschichtungen, und dergleichen umfassen.

Nach Durchlaufen der Station 21 wird das Substrat durch eine oder mehrere Führungswalzen 22 auf die Walze bzw. Rolle 2 3 geführt, die auf einer nicht dargestellten bekannten Aufwikkelmaschine befestigt sein kann. Wie im Zusammer.nang mit der Vorratsrolle bzw. -walze 10 sind häufig mehrere Aufwickelwalzen vorgesehen, was die Notwendigkeit der Abschaltung der Impragnieranlage bei der Abnahme einer vollen Rolle von der Aufwickelwalze 23 ausschaltet.

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Claims (4)

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   - 18 Patentansprüche

   Verfahren zur Einarbeitung von verflüssigten Imprägniermitteln in Substrate, gekennzeichnet durch

   (a) Einspeisung des Substrates,

   (b) Beschichten des Substrates auf einer Seite mit dem verflüssigten Imprägniermittel,

   (c) Führen des beschichteten Substrates über einen gekrümmten Teil (19) unter Zugspannung, wobei die beschichtete Seite an dem Teil anliegt, so daß das verflüssigte Imprägniermittel in das Substrat eingepresst wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung einer Imprägniermittellösung als verflüssig- * tes Imprägniermittel.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man den gekrümmten Teil (19) auf eine Temperatur erhitzt, die über dem Schmelzpunkt der Lösung liegt.
4. 4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch

   (a) Einrichtungen (1o, 11, 12) zur Einspeisung des Substrates,

   (b) Einrichtungen (14, 15, 16, 17) zur Beschichtung einer Seite des Substrates mit dem verflüssigten Imprägniermittel,

   (c) einen gekrümmten Teil (19) mit einer konvexen Fläche, und

   (d) Einrichtungen (18, 2o), welche zur Erhaltung des Kontaktes zwischen der beschichteten Seite des Substrates und der konvexen Fläche unter solchem Druck bestimmt sind, daß das verflüssigte Imprägniermittel in das Substrat gepreßt werden kann.

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   Vorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch Einrichtungen zum Beheizen des gekrümmten Teiles (19).

   Vorrichtung nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet/ daß der gekrüimtte Teil (19) zylindrisch ist.

   Vorrichtung nach Ansprüchen 4 bis 6, dadurch gekennzeich net, daß der gekrümmte Teil (19) eine zylindrische, drehbare Walze ist und daß Einrichtungen vorgesehen sind, durch welche die Umfangsgeschwindigkeit der drehbaren Walze auf den gleichen Wert wie die Durchlaufgeschwindigkeit des Substrates gebracht werden kann.

   Vorrichtung nach Ansprüchen 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtungseinrichtung (14) einen rohrförmigen Teil (3o) mit einer axial angeordneten Öffnung (32) aufweist.

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   L e e r s e i t e