DE69328287T2

DE69328287T2 - Wulstbeschichtungstechnik

Info

Publication number: DE69328287T2
Application number: DE69328287T
Authority: DE
Inventors: John Thomas Chandler
Original assignee: Agfa Gevaert NV
Current assignee: Agfa Gevaert NV
Priority date: 1992-12-31
Filing date: 1993-12-14
Publication date: 2000-11-23
Anticipated expiration: 2013-12-15
Also published as: EP0604821A1; JPH06277600A; DE69328287D1; US5326402A; US5525373A; EP0604821B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Wulstbeschichtungsverfahren und eine Vorrichtung zum Beschichten eines bewegten Substrats. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere eine Vorrichtung mit Luftstromzuführsystem zur Beschränkung von Materialverlust während des Beginns der Beschichtung.
Die Wulstbeschichtung besteht wie den Fachleuten bekannt darin, eine fließfähige Flüssigkeitsschicht oder eine Vielzahl von Flüssigkeitsschichten abwärts über eine Gleitfläche zu einem Ausflußende bzw. einer Ausflußlippe zu führen, an dem bzw. der sich der Strom in einer Spalte zwischen der Lippe und einem bewegten Substrat zu einer Flüssigkeitsbrücke oder einem flüssigen Wulst formt. Das bewegte Substrat nimmt Flüssigkeit von der Flüssigkeitsmasse im Wulst mit und zwar in derselben schichtigen Struktur wie auf der Gleitfläche. Als typische Beispiele sind beispielhaft die US-P 2 761 791 und 2 761 419 von Russell et al. zu nennen.
Das Wulstbeschichtungsverfahren wird üblicherweise der folgenden, in den Fig. 1 und 2 aufgezeigten Reihenfolge nach begonnen. Wie in Fig. 1 gezeigt, wird beim Beschichtungsbeginn der aus den Gießlösungen 1 und 2 bestehende Strom durch eine Beschichtungswalze 7 und eine Beschichtungsplatte 3 erstellt, die in einem solchen Abstand zueinander angeordnet sind, daß die Gießlösungen 1 und 2 als eine bewegende Flüssigkeitsfolie über die Gleitfläche der Beschichtungsplatte 3 in eine Kammer 14 fließen, aus der die Flüssigkeitsfolie durch eine Leitung 16 in einen Sumpf 17 abgeführt wird. Die Beschichtungsplatte 3 und die dazugehörige Einrichtung und die Beschichtungswalze 7 werden dann in nächster Nähe zueinander gebracht, um durch eine Beschichtungsspalte 5 zwischen der Beschichtungsplatte 3 und einem durch Beschichtungswalze 7 gestützten Substrat 6 einen Gießstrom zu erstellen, wie es in Fig. 2 gezeigt wird. In der Regel ist die Beginnschicht deshalb dicker als die stabilisierte Schicht, weil bei der dynamischen Beginnbenetzung des Substrats eine kurze scherende Übergangsströmung auftritt. Der viskose Beginnstrom ruft vielfache Probleme hervor, wie Streifenbildung, Materialverlust und dergleichen. Die dynamische Benetzung verläuft in der Regel nicht gleichmäßig über das ganze Substrat und führt zu einer ungleichmäßigen Beginnbeschichtung. Dadurch, daß dabei gewisse Bereiche des Substrats unbeschichtet bleiben, tritt Materialverlust auf, wie Fig. 3 ersehen läßt, in der A ungeeignetes, vor dem Erreichen der stabilen Beschichtung erhaltenes Material und B die gewünschte stabile Beschichtung darstellt. In äußersten Fällen fehlt die dynamische Benetzung gänzlich und wird keine stabile Beschichtung erhalten. Wie es den Fachleuten bekannt ist, geschieht solches in der Regel bei ungeeigneten Viskositäten, unangemessenen Beschichtungsgeschwindigkeiten und dergleichen. Luftbläschen, Gelteilchen und andere Materialien haben außerdem die Neigung, Streifenbildung hervorzurufen, die oft bis weit in die Phase der stabilen Beschichtung anhält.
Die US-P 3 220 877 beschreibt ein Verfahren in dem durch Einstellen eines Normalwerte überschreitenden Differentialdrucks beim Heranführen der Beschichtungswalze an die Beschichtungsplatte hohe Luftstromgeschwindigkeiten abwärts über die Oberfläche der Beschichtungsvorrichtung erhalten werden. Dabei ergibt sich der günstige Effekt einer Verringerung der übermäßigen Beschichtungsstärke beim Beschichtungsbeginn. Zu weiteren Technologien, die dieses Ergebnis beanspruchen, zählen die Yamazaki et al. erteilte US-P 4 808 444, die ein Verfahren und eine Vorrichtung zur schnellen Verschiebung der Beschichtungswalze zwischen Beschichtungsposition und Nicht- Beschichtungsposition beschreibt, und die Willemsens et al. erteilte US-P 4 877 639, in der ein aus wenigstens zwei verschiedenen Flüssigkeitsschichten mit unterschiedlichen Viskositäten bestehendes und mit unterschiedlichen Beschichtungsgeschwindigkeiten arbeitendes Verfahren beschrieben wird. Der vorteilhafte Effekt dieser Erfindungen liegt in der Verringerung der übermäßigen Beschichtungsstärke beim Beschichtungsbeginn. Jedoch kann der Beschichtungsbeginn auch sogar nach Einstellung der normalen Beschichtungsstärke die Gleichmäßigkeit der Beschichtung beeinträchtigen.
Die JP-A 60 028 851, auf der die Oberbegriffe der einzelnen Ansprüche 1 und 6 beruhen, beschreibt einen Beschleuniger zur Anhebung der Fließgeschwindigkeit der Beschichtungsflüssigkeit auf der Beschichtungswalze in Richtung der Beschichtungsspalte. Zur Beschleunigung der Beschichtungsflüssigkeit wird Luft auf die zu beschichtende Beschichtungsfolie injiziert. Während dem Passieren einer Spleißstelle durch die Beschichtungsspalte wird durch die Lufteinspritzung eine Stabilisierung der Bedingungen in der Beschichtungsspalte bewirkt. Durch Erhöhung der Fließgeschwindigkeit der Flüssigkeitsfolie wird die Ursache der Bildung eines Filmhöckers behoben. Die Erfindung der JP-A 60 028 851 bezweckt das Beheben von bei Verwendung von Spleißbändern auftretenden Defekten, erörtert jedoch nicht die in der Anlaufstufe der Beschichtung auftretenden Probleme.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung und ein einzelnes Verfahren zur Verringerung des in der Anlaufstufe des Beschichtungsvorgangs auftretenden Materialverlusts.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1 und ein Verfahren nach Anspruch 6 gelöst.
Die vorliegende Erfindung verschafft eine Wulstbeschichtungsstechnik, in der eine an einer Beschichtungslippe endende schräge Gleitfläche verwendet wird. Eine Zuführeinrichtung führt eine kontinuierliche Flüssigkeitsschicht auf die Gleitfläche, wobei sich zwischen der Beschichtungslippe und einem nahe an der Beschichtungslippe angeordneten Substrat eine Flüssigkeitsbrücke ausbildet. Beim Vorbeiführen an der Beschichtungslippe entnimmt das Substrat der Flüssigkeitsbrücke ununterbrochen Flüssigkeit. Die vorliegende Erfindung umfaßt das Zuführen eines Luftstromimpulses, der auf eine der Gleitfläche zwischen der Flüssigkeitsschichtszuführeinrichtung und der Beschichtungslippe entgegengesetzte Oberseite der Flüssigkeitsschicht auftrifft. Dabei reicht der Luftstromimpuls aus, um einen dickeren Wellenbereich in der Flüssigkeitsschicht zu erzeugen. Dadurch wird eine Verringerung des während des Beschichtungsbeginns auftretenden Materialverlusts erzielt.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfaßt eine Einrichtung zum Durchführen eines Luftstromimpulses während des Beginns des Beschichtens.
Fig. 1 ist eine schematische Teilvorderansicht einer Wulstbeschichtungsvorrichtung aus dem aktuellen Stand der Technik, gerade vor dem Beginn der Beschichtung, wobei das Substrat und die Beschichtungswalze von der Beschichtungsplatte getrennt vorliegen und heranfließende Lösung durch die Kammer in den dazugehörigen Sumpf abgeführt wird.
Fig. 2 ist eine schematische Teilvorderansicht der in Fig. 1 aufgezeigten Beschichtungsvorrichtung während einer stabilen Beschichtungsphase, in der die fließende Flüssigkeit zwischen der Beschichtungsplatte und dem bewegten Substrat eine Brücke ausbildet.
Fig. 3 ist eine Aufsicht eines beschichteten Substrats, in der A vor dem Erreichen der stabilen Beschichtung zu verwerfendes Material und B die gewünschte stabile Beschichtung darstellt.
Fig. 4 ist eine Aufsicht einer erfindungsgemäßen Ausführungsform während dem Zuführen eines Luftstroms.
Fig. 5 ist eine teils ausgebrochene Schnittvorderansicht einer erfindungsgemäßen Ausführungsform während dem Zuführen eines Luftstroms.
Fig. 6 ist eine Aufsicht einer erfindungsgemäßen Ausführungsform, wobei zur Steuerung des Luftstromimpulses eine Düse verwendet wird.
Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht einer herkömmlichen Wulstbeschichtungsvorrichtung, die zum Beginn des Beschichtungsvorgangs bereitgestellt ist. Dieselbe Vorrichtung wird in Fig. 2 während der Beschichtung aufgezeigt. Diese Vorrichtung wird im nachfolgenden unter Verweis auf Fig. 2 näher erläutert. Die Gießlösungen 1 und 2 werden zu einer mit Beschichtungsplatten 3 und 4 bestückten Wulstbeschichtungskopfanordnung zugeführt. Zum Auftragen zusätzlicher Schichten wäre der Einsatz zusätzlicher (nicht gezeigter) Platten erforderlich. Die Gießlösungen 1 und 2 fließen abwärts über die schräge Gleitfläche und müssen eine Spalte 5 zwischen der Lippe der Beschichtungsplatte 3 und einem Substrat 6 überbrücken, ehe auf dem Substrat 6 eine Schicht ausbilden zu können. Das zu beschichtende Substrat 6 wird durch eine Walze 7 herangeführt. Die Gießlösungen 1 und 2 werden durch eine angemessene Anzahl von Dosierpumpen 8 und 9 in Hohlräume 10 und 11 und darauf in Schlitze 12 und 13 gepumpt. Will man mehr Schichten auftragen als in der aufgezeigten Ausführungsform dargestellt wird, so ist eine geeignete Anzahl von Dosierpumpen, Hohlräumen und Schlitzen erfordert. Eine Kammer 14 und eine dazugehörige Pumpe 15 vermindern den Gasdruck auf der Unterseite der Flüssigkeit in Spalte 5 (wie in Fig. 2 gezeigt). In der Regel umfaßt die Vorrichtung eine Abfuhrleitung 16 und einen Sumpf 17, die in Kammer 14 enthaltenes Material abführen bzw. sammeln.
Fig. 4 zeigt eine erfindungsgemäße Ausführungsform mit einer Luftstromimpulszuführeinrichtung 19, die mehrere gesonderte Luftströme 18 erzeugt. Die gesonderten Luftströme 18 bilden einen Luftvorhang, der auf die Oberseite der Gießlösung 2 auftrifft. Beim Beschichtungsbeginn fängt Einrichtung 19 dann an, den Luftstrom zuzuführen, wenn das Substrat 6 und die heranfließende Lösung 1 in operativer Berührung kommen. Die Zeitspanne, daß der Luftstrom auf die Flüssigkeitsschicht auftrifft, d.h. die Dauer des Luftstromimpulses, richtet sich nach vielen Faktoren wie der Beschichtungsgeschwindigkeit, der Viskosität der Gießlösung, der Benetzbarkeit des Substrats und dergleichen. Vorzugsweise wird ein Luftstromimpuls von weniger als 10 s, besonders bevorzugt weniger als 5 s und ganz besonders bevorzugt weniger als 2 s eingestellt. Die Luftstromimpulszuführeinrichtung 19 ist mittels Stützarmen 20 fest an einer geeigneten Oberfläche befestigt. Zwar bevorzugt man als Befestigungsoberfläche der Lufteinrichtung die Beschichtungsplatte 3, jedoch schließt die vorliegende Erfindung noch andere Befestigungsoberflächen oder andere Befestigungsstrukturen ein. Die Luftströme 18 sind über ein Rohr 22 an einer Luftzuführeinrichtung 21 angeschlossen. Als Luftzuführeinrichtung 21 kann ein beliebiges, gesteuertes, den Fachleuten bekanntes Luftstromzuführsystem gewählt werden. Der Luftstromimpuls kann wie den Fachleuten bekannt mechanisch von Hand gesteuert werden. Die Luftstromimpulszuführeinrichtung 19 umfaßt vorzugsweise ein Rohr mit mehreren Düsen, die den Luftstrom auf die vorbeifließende Lösung 2 spritzen. Die Größe des Rohrs und der Düsen ist nicht kritisch, soweit der Luftstrom wesentlich gleichmäßig über die Breite der Schicht zugeführt wird. Für eine Schicht mit einer Sollbreite von 14 cm auf einem 15 cm breiten Substrat wird als typisches Beispiel eines Rohrs zur Erläuterung der vorliegenden Erfindung ein Rohr mit einem Außendurchmesser von etwa 0,9 cm und runden Düsen mit einem Durchmesser von etwa 0,3 cm genommen. Bei höheren Beschichtungsbreiten kann der Durchmesser der Düsen über die Länge des Rohrs derart variiert werden, daß Druckverlust unterbunden wird, oder können vielfache Luftstromimpulszuführeinrichtungen mit gesonderten Luftzuführeinrichtungen verwendet werden. Beim Beschichtungsbeginn wird eine koordinierte Wirkung der Düsen bevorzugt.
Fig. 5 veranschaulicht eine bevorzugte erfindungsgemäße Ausführungsform, in der die Luftströme 18 in Richtung der Spalte 5 geblasen werden. Durch Blasen des Luftstroms in Richtung der Spalte 5 bildet sich eine Flüssigkeitswelle aus Gießlösung 23, die sich in derselben Richtung wie die fließende Flüssigkeit bewegt. Ohne irgendwelche spezifische Theorie heranzuziehen, besteht ein bedeutendes Problem beim Beschichtungsbeginn darin, daß die von der Oberfläche des sich fortbewegenden Substrats 6 mitgezogene Luftschicht entfernt werden muß. Bei Beschichtungsverfahren im aktuellen Stand der Technik wird ein Beginnbenetzungspunkt erzeugt, der die Luft über das Substrat verschiebt, bis die Gesamtbreite ein Gleichgewicht erreicht hat. Nach erreichtem Gleichgewicht wird die Luftschicht kontinuierlich durch den Differentialdruck aus der Kammer entfernt. Ein wie hierin beschriebener Luftstrom ergibt einen dickeren Gießlösungsbereich mit einem stärkeren Impuls in der Beschichtungsrichtung. Durch die Kombination des stärkeren Impulses und einer dickeren Gießlösung sichert die Beschichtungslösung eine noch bessere Entfernung der Luftschicht und wird somit die Menge üblicherweise beim Beschichtungsbeginn zu verwerfendes Material verringert. Tatsächlich wird durch die zeitweilige, am unteren Ende der Gleitfläche auf die Gießlösung auftreffende Luftstromfolie eine Flüssigkeitswelle erzeugt, die dann abwärts über die Gleitfläche auf das Substrat fließt und schnell eine kontinuierliche Vollbreitenbeschichtung sichert.
Fig. 6 zeigt eine zweite Ausführungsform, in der eine Düse 24 an der Luftstromimpulszuführeinrichtung 19 befestigt ist. Obgleich nicht erforderlich, werden den Fachleuten bekannte regelbare Düsen bevorzugt. An jeder einzelnen Düse können eine Fördereinrichtung 21 und ein Rohr 22 angeschlossen werden oder eine und dieselbe Luftzuführeinrichtung 21 kann mehrere Düsen mit Luft versorgen.
Die hierin beschriebene Erfindung ist nutzbar für eine Vielzahl von fließenden Flüssigkeitsschichten und beschränkt sich nicht auf lichtempfindliche und/oder strahlungsempfindliche Flüssigkeiten. Diese lichtempfindlichen und/oder strahlungsempfindlichen Schichten können zur Erzeugung und Reproduktion von Bildern in Bereichen wie grafischen Betrieben, Druckereien, im medizinischen Bereich und in Informatiksystemen verwendet werden. Lichtempfindliche Silberhalogenidschichten und deren assoziierte Schichten werden bevorzugt. Zusätzlich zu Silberhalogenid können zur Erzeugung von Vesikularbildern benutzte fotopolymere Diazozusammensetzungen und andere Systeme verwendet werden. Beim im neuen Verfahren benutzten Substrat kann es sich um ein beliebiges, geeignetes, lichtdurchlässiges, den Fachleuten bekanntes Kunststoffsubstrat oder ein geeignetes, den Fachleuten bekanntes Papiersubstrat handeln. Nach Beschichtung wird das Substrat wie den Fachleuten bekannt vorzugsweise durch Abdampfung der Flüssigkeit getrocknet.
Diese Kenntnisse werden am besten anhand der nachstehenden Beispiele erläutert, ohne den hierin beschriebenen erfindungsgemäßen Bereich darauf zu beschränken. Auf einer wie in Fig. 1 ausgestalteten Wulstbeschichtungsvorrichtung wird ein Strom einer aus einer 8%igen hydrophilen Kolloidlösung bestehenden Einzelschicht erstellt. Die Fließgeschwindigkeit des 14 cm breiten Stroms wird auf einem konstanten Wert von etwa 580 ml/Min. gehalten. Der Walzenantrieb wird eingeschaltet und das 15 cm breite Substrat bei einer Geschwindigkeit von etwa 114 m/Min. geführt. Das Substrat wird dann, wie in Fig. 2 gezeigt, bis zum Erhalt einer Spalte von 0,007 Inch an die fließende Flüssigkeit herangeführt. Innerhalb von 1 s nach Kontakterhaltung zwischen dem Substrat und der Gießlösung trifft ein Luftimpuls von etwa 1/2 s auf die Oberfläche der fließenden Flüssigkeit auf, wodurch eine stabile Beschichtung erhalten wird. In der Kammer unter dem Wulst wird nach Erzielung der stabilen Beschichtung ein Druck von 0,7 Inch Wasser unter atmosphärischem Luftdruck gemessen. In der Luftstromimpulszuführeinrichtung wird ein Druck von 30 Pfund pro Quadratinch eingestellt, wie dies durch Messung mit einem herkömmlichen Mittel am Verbindungsrohr gemessen wird. Die Luftstromimpulszuführeinrichtung besteht aus einem einzelnen Rohr mit einem Außendurchmesser von 0,9 cm, der mit fünf abstandsgleich, d. h. in einem Abstand von etwa 2,5 cm zueinander, angeordneten Öffnungen mit einem Durchmesser von 0,3 cm versehen ist. Zur Erläuterung des vorliegenden Beispiels wird ein manuelles Ventil verwendet. Die Fließgeschwindigkeit und Beschichtungsgeschwindigkeit werden so eingestellt, daß ein katastrophaler Beschichtungsbeginn mit instabiler Beschichtung ohne Luftstromimpulszuführung zu beobachten ist. Nach Einschalten der Luftstromimpulszuführeinrichtung wird eine stabile Beschichtung erhalten und die Menge nicht zur bezweckten Verwendung geeignetes Material auf etwa 1 m beschränkt.

Claims

1. Wulstbeschichtungsvorrichtung mit einer Einrichtung (8, 9) zum Zuführen einer kontinuierlichen Flüssigkeitsschicht (1, 2) zu einer an einer Beschichtungslippe endenden schrägen Gleitfläche, um eine Flüssigkeitsbrücke zwischen der Beschichtungslippe und einem nahe der Beschichtungslippe angeordneten Substrat (6) zu bilden, das an der Lippe vorbei transportierbar ist, wodurch das Substrat (6) kontinuierlich Flüssigkeit von der Brücke auf das Substrat (6) abzieht, und mit einer Einrichtung (19) zum Zuführen eines Luftstromimpulses, der auf eine Oberseite der Flüssigkeitsschicht (2) auftrifft, die der Gleitfläche zwischen der Flüssigkeitsschichtszuführeinrichtung (8, 9) und der Beschichtungslippe entgegengesetzt ist, wobei der Luftstromimpuls ausreicht, um einen dickeren Wellenbereich in der Flüssigkeitsschicht (2) zu erzeugen,

gekennzeichnet durch

eine Einrichtung zum Durchführen eines Luftstromimpulses während des Beginns des Beschichtens.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Luftstromimpulszuführeinrichtung (19) mehrere Luftströme erzeugt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der die mehreren Luftströme für eine gleichzeitige Operation miteinander verbunden sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der die mehreren Luftströme unabhängig voneinander betätigbar sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, bei der die Luftstromimpulszuführeinrichtung ferner eine Düse aufweist.

6. Verfahren zum Beschichten eines Substrats (6) mit den Schritten des Einleitens einer Flüssigkeitsströmung aus einer Flüssigkeitsschichtzuführeinrichtung (8, 9) zur Bildung einer durchgehenden Flüssigkeitsschicht (1, 2) auf einer schrägen Gleitfläche einer Wulstbeschichtungsvorrichtung, wobei die Vorrichtung eine Beschichtungslippe aufweist, um eine Flüssigkeitsbrücke zwischen der Beschichtungslippe und dem Substrat (6) zu bilden und kontinuierlich Flüssigkeit von der Brücke auf das Substrat (6) abzuziehen, wobei die Flüssigkeit in der Brücke kontinuierlich aus der Flüssigkeitszuführeinrichtung (R, 9) aufgefüllt wird, und mit dem Schritt des Zuführens eines Luftstromimpulses, der auf eine Oberseite der Flüssigkeitsschicht (2) auftrifft, die der Gleitfläche zwischen der Flüssigkeitsschichtzuführeinrichtung (8, 9) und der Beschichtungslippe entgegengesetzt ist, wobei der Luftstromimpuls ausreicht, um einen dickeren Wellenbereich in der Flüssigkeitsschicht (2) zu erzeugen,

dadurch gekennzeichnet, daß

der Luftstromimpuls während des Beginns des Beschichtens erzeugt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem der Luftstromimpuls aus mehreren Luftströmen gebildet wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem die mehreren Luftströme für eine gleichzeitige Operation wirkungsmäßig verbunden sind.

9. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem die mehreren Luftströme unabhängig betätigbar sind.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6-9, bei dem die Dauer der Luftstromimpulse weniger als 10 Sekunden, vorzugsweise weniger als 2 Sekunden beträgt.