CH626817A5

CH626817A5 -

Info

Publication number: CH626817A5
Application number: CH1111677A
Authority: CH
Inventors: Anton Zimmermann; Roland Haenni
Original assignee: Ciba Geigy Ag
Priority date: 1977-09-12
Filing date: 1977-09-12
Publication date: 1981-12-15
Also published as: DE2839210A1; GB2003755A; GB2003755B; JPS5450542A; BE870355A; FR2402491A1; FR2402491B1; US4222343A

Description

Die Erfindung hat die Aufgabe, eine Mehrschichtenvor-hang-Giessvorrichtung zu schaffen, bei welcher die minimal erforderliche spezifische Durchsatzmenge für die Bildung eines stabilen Vorhangs möglichst gering ist. Es wurde nun gefunden, dass diese Aufgabe durch eine überraschend einfache Modifikation der in der DE-OS 2 351 369 beschriebenen Giessvorrichtung gelöst werden kann.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum gleichzeitigen Auftragen von mindestens zwei Schichten von flüssigen Be-schichtungsmassen auf eine insbesondere bandförmige, längs einer vorgegebenen Bahn transportierte Unterlage, nach dem Vorhanggiessverfahren, mit oberhalb der Transportbahn der zu beschichtenden Unterlage liegenden Gleitflächen, die V-förmig zusammenlaufen und zwischen sich einen Durchflussspalt freilassen, und mit Mitteln zum Aufgeben eines Stromes der flüssigen Beschichtungsmasse auf die Gleitflächen. Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass der Durchflussspalt durch ein sich nach unten verjüngendes, keilförmiges Zwischenelement in zwei etwa gleichweite Spalte aufgeteilt ist, wobei die untere Kante dieses Zwischenelementes und die Abflusskanten der Giesslippen der beiden Gleitflächen etwa niveaugleich liegen. Das Niveau der Abflusskante des Zwischenelements kann auch etwas höher oder tiefer angesetzt werden, doch erhält man im allgemeinen die besten Resultate, wenn alle drei Abflusskanten sich auf gleicher Höhe befinden.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, das keilförmige Zwischenelement so auszubilden, dass es zur Einführung mindestens einer weiteren Schicht zwischen die beiden, durch die parallel zueinander angeordneten Gleitflächengiesser herangeführten Schichten geeignet ist. Zu diesem Zweck wird das Zwischenelement als Schlitzgiesser ausgebildet, wobei die untere Kante der Schlitzgiessermündung im etwa selben Niveau wie die Abflusskanten der Giesslippen der beiden Gleitflächen liegt.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von in der Zeichnung jeweils im Schnitt schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt einen aus zwei Baugruppen zusammengesetzten, für Mehrschichten-Vorhangguss hergerichteten Gleitflächengiesser, bestehend aus zwei V-förmig zueinander angeordneten Gleitflächen 1 und 1' mit gekrümmten Giesslippen 2 und 2', die in Abflusskanten 3 und 3' enden. Zwischen den gekrümmten Giesslippen ist ein keilförmiges Zwischenelement 7 angeordnet, dessen untere Kante sich in gleicher Höhe befindet wie die beiden Abflusskanten 3 und 3'. Auf die beiden Gleitflächen 1 und 1' wird durch je einen Schlitz 18 bzw. 18'

je ein Strom flüssiger Beschichtungsmasse 4 bzw. 4' aufgegeben. Der Strom der beiden Flüssigkeiten 4 und 4' bleibt dadurch bis zur Höhe der Abflusskanten 3 und 3' geteilt und vereinigt sich erst von diesem Punkt an zu dem frei fallenden zusammengesetzten Flüssigkeitsvorhang 6. Dieser Vorhang fällt auf den zu beschichtenden Gegenstand, darstellungsge-mäss auf ein in Richtung des Pfeiles T laufendes Band 13, und bildet dort eine Mehrfachschicht.

In der Ausführungsform gemäss Fig. 2 ist das keilförmige Zwischenelement 7 als Schlitzgiesser ausgebildet. Hierzu besitzt das Element 7 einen Schlitz 11, der mit Beschichtungsmasse speisbar ist. Die Mündung 10 des Schlitzes 11 liegt dabei wieder auf etwa gleicher Höhe wie die beiden Abflusskanten 3 und 3'. Auf dieser Höhe befindet sich auch der Vereinigungspunkt der drei Flüssigkeitsströme, die ab diesem Punkt sich zu einem frei fallenden, aus 3 Schichten zusammengesetzten Flüssigkeitsvorhang 6 vereinigen.

Die Weite der Spalte 12 und 12' zwischen den Giesslippen 2 bzw. 2' und dem Zwischenelement 7 ist so bemessen, dass die Spaltquerschnitte sich zumindest im unteren Bereich komplett mit Flüssigkeit füllen. Um dies für verschiedene Flüssigkeiten (Viskositäten) stets erreichen zu können, sind die Spaltweiten verstellbar. Diese Verstellung wird durch eine Ho-rizontalverstellbarkeit H der die Gleitflächen 1 und 1' tragenden Bauteile und/oder eine Vertikalversteilbarkeit V des Zwischenelementes realisiert. Die Spalte 12 und 12' weisen dar-stellungsgemäss einen trichterartigen Einlauf auf. Die Spaltweite beträgt an der engsten Stelle vorzugsweise etwa 0,25 bis 1,00 mm pro Speiseschlitz der zugeordneten Gleitfläche 2 bzw. 2'. Darstellungsgemäss besitzt jede Gleitfläche nur einen Speiseschlitz; es können aber auch zwei oder mehr vorgesehen sein. Das keilförmige Element 7 kann auch mit zwei oder mehr parallel angeordneten Austrittsschlitzen versehen sein, so dass auch vier-, fünffach usw. zusammengesetzte Vorhänge erzeugt werden können. In Fig. 3 ist eine Ausführungsform mit zwei Schlitzen IIa, IIb im keilförmigen Zwischenelement 7 gezeigt.

Die zur Speisung der Beschickungsvorrichtungen erforderlichen Vorratsgefässe, Zufuhrleitungen, Pumpen usw. für die Beschichtungsflüssigkeiten sind bei Vorrichtungen der dargestellten Art an sich allgemein bekannt und daher in den Figuren nicht gezeigt.

Vergleichsversuche ergaben, dass mit einer Vorrichtung gemäss Fig. 1, 2 oder 3 gegenüber den bisher bekanntgewordenen Vorrichtungen, z.B. gemäss den DE-Auslegeschriften

1 928 025 und 1 928 031 und der DE-Offenlegungsschrift

2 351 369 die untere Grenze für den spezifischen Durchsatz beträchtlich gesenkt werden kann.

Insbesondere wurden die folgenden Vergleichsversuche durchgeführt:

Eine mit einem grünblauen Azofarbstoff angefärbte erste Gelatinelösung wurde mit 2 % Isopropylnaphthalinsulfonsäure als Netzmittel versetzt und durch Verdünnen mit Wasser auf eine Viskosität von 20 cP eingestellt.

Eine zweite Gelatinelösung wurde mit der gleichen Netzmittelmenge versetzt, mit einem purpurfarbenen Azofarbstoff angefärbt und ebenfalls auf eine Viskosität von 20 cP eingestellt.

Die Beschichtungsvorrichtung gemäss Fig. 1 jedoch ohne das Zwischenelement 7 wurde mit den beiden Gelatinelösungen in kontinuierlichem Strom beschickt, so dass ein zusammenhängender frei fallender zweischichtiger Flüssigkeitsvorhang 6 entstand, der nach 7 cm Fallhöhe auf einen mit einer Geschwindigkeit von 1,33 m/sec quer zur Vorhangebene bewegten Träger 13 aufgetragen wurde. Zur Erzeugung eines stabilen, gegen Störungen unempfindlichen Vorhangs wurde ein spezifischer Durchsatz von 0,7 ml • sec.-1 • cm-1 für jede der beiden Giesserhälften, total also 1,4 ml • sec-1 • cm-1 für den zusammengesetzten Vorgang benötigt.

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Derselbe Versuch wurde nach Einsetzen des Zwischenelements 7 wiederholt. Dabei sank der Flüssigkeitsbedarf für einen stabilen Vorhang auf 0,525 ml • sec-1 • cm-1 für jede Gies-serhälfte, bzw. 1,05 ml-sec-1 - cm-1 für den zusammengesetzten Vorhang. Schliesslich wurde für eine Beschichtungsvorrichtung gemäss der Fig. 2 ein weiterer Versuch durchgeführt, bei dem die linke und rechte Giesserhälfte je mit grünblauer Gelatinelösung, der mittlere keilförmige Einsatz 7 dagegen mit purpurfarbig angefärbter Gelatinelösung beschickt wurde. Zur Erzielung eines stabilen Vorhangs wurden nurmehr 0,3 ml • sec-1 • cm-1 für jede Baugruppe, total also 5 0,9 ml ■ sec-1 • cm-1 benötigt, d. h. nur noch 64% der für die Vorrichtung gemäss Fig. 1 ohne das Zwischenelement 7 benötigten Menge.

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1 Blatt Zeichnungen

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PATENTANSPRÜCHE

1. Vorrichtung zum gleichzeitigen Auftragen von mindestens zwei Schichten von flüssigen Beschichtungsmassen auf eine insbesondere bandförmige, längs einer vorgegebenen Bahn transportierte Unterlage, nach dem Vorhanggiessverfah-ren, mit oberhalb der Transportbahn der zu beschichtenden Unterlage liegenden Gleitflächen, die V-förmig zusammenlaufen und zwischen sich einen Durchflussspalt freilassen, und mit Mitteln zum Aufgeben eines Stromes der flüssigen Beschich-tungsmasse auf die Gleitflächen, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchflussspalt durch ein sich nach unten verjüngendes, keilförmiges Zwischenelement (7) in zwei etwa gleich weite Spalte (12,12') aufgeteilt ist, wobei die untere Kante dieses Zwischenelementes und die Abflusskanten (3, 3') der Giess-lippen (2, 2') der beiden Gleitflächen (1, 1') etwa niveaugleich liegen.
2. Vorrichtung gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenelement (7) als Schlitzgiesser ausgebildet ist, wobei die untere Kante der Schlitzgiessermündung (10) im etwa selben Niveau wie die Abflusskanten (3, 3') der Giesslippen (2, 2') der beiden Gleitflächen (1,1') liegt

(Fig. 2).
3. Vorrichtung gemäss Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlitzgiesser mindestens zwei parallele Schlitze (IIa, IIb) aufweist, durch welche verschiedene Beschichtungs-flüssigkeiten einspeisbar sind (Fig. 3).

Es ist seit längerer Zeit bekannt, dass die Beschichtung von photographischen Materialien, insbesondere solcher mit einer grossen Anzahl verschiedener Schichten, sich besonders wirtschaftlich durchführen lässt, wenn in einem Arbeitsgang nicht nur eine, sondern mehrere Schichten gleichzeitig aufgetragen werden. Eine unter der Bezeichnung «Kaskaden-Giessverfah-ren» bekanntgewordenes Beschichtungsverfahren wird mittels einer Vorrichtung durchgeführt, welche aus einem im wesentlichen prismatischen, aus mehreren Platten zusammengesetzten Block besteht, in welchem eine der Anzahl der zu gfessenden Schichten entsprechende Zahl von Längs-Verteilkanälen angeordnet sind, in welche die einzelnen Beschichtungsflüssigkei-ten getrennt zudosiert werden. Uber jedem Verteilkanal befindet sich ein im wesentlichen vertikal verlaufender Schlitz, innerhalb welcher Schlitze die Flüssigkeiten durch Druck aus dem Verteilkanal nach oben geführt werden. Die Schlitze münden alle am oberen Ende in einer freien, geneigten und im wesentlichen ebenen Oberfläche, auf welcher die Flüssigkeit als zusammenhängende, gleichmässig verteilte Schicht abwärts-fliesst. Diese Art von Beschichtungsvorrichtungen ist unter den Bezeichnungen «Beschichtungstrichter», «Gleitflächengiesser» oder in der speziell für Mehrschichtenguss geeigneten Form auch als «Kaskadengiesser» bekanntgeworden. Die den einzelnen Schlitzen zugeordneten Ebenen können dabei koplanar oder durch kleine, etwa der Schichtdicke entsprechende Stufen im Bereich der einzelnen Schlitze gegeneinander abgesetzt sein. Dabei ergibt es sich, dass die Flüssigkeiten, deren Austrittsschlitze sich im tiefer gelegenen Bereich der Ablaufebene befinden, von den jeweils weiter oben austretenden Flüssigkeiten laminar überschichtet werden, wobei sich schliesslich am unteren Ende der Abiauffläche ein aus mehreren scharf getrennten Schichten aufgebauter Flüssigkeitsfilm bildet. Dieser Flüssigkeitsfilm wird entweder über einen frei hängenden Meniskus oder einen frei fallenden Vorhang auf die zu beschichtende vorbeibewegte Fläche übertragen. Im ersteren Fall wird die zu beschichtende Fläche im geringen Abstand von in der Regel nur Bruchteilen eines Millimeters am unteren Ende der

Abiauffläche vorbeibewegt; im zweiten Fall in so grossem Abstand, dass sich ein frei fallender Vorhang ausbilden kann. Es gelingt mit diesen Vorrichtungen ohne weiteres, drei, vier oder sogar noch mehr Schichten gleichzeitig auf die zu beschichtende Fläche zu übertragen. Die Erfahrung zeigt, dass sich bei fachgemässer Durchführung des Verfahrens die einzelnen Schichten weder beim Herabfliessen über die schiefe Ebene noch im frei hängenden Meniskus bzw. frei fallenden Vorhang noch auf der bewegten Fläche beim nachfolgenden Trocknungsvorgang untereinander vermischen.

Eine besonders vorteilhafte Form der Vorhang-Beschich-tungsvorrichtung, mit welcher mehrere Schichten gleichzeitig aufgetragen werden können, ist aus der DE-Offenlegungs-schrift 2 351 369 bekanntgeworden. Bei dieser Vorrichtung werden für die Bildung des freifallenden Vorhangs zwei oder mehr getrennte Baugruppen verwendet, wobei die einzelnen Baugruppen so ausgebildet sind, dass sie für sich allein je die Bildung eines ein- oder auch mehrschichtigen Vorhangs ermöglichen. Diese Baugruppen werden zueinander in eine solche gegenseitige Position gebracht, dass die auf ihnen vorgebildeten Flüssigkeitsschichten sich in der Nähe der Abflusskante zu einem mehrschichtigen Film vereinigen und anschliessend als mehrschichtiger, frei fallender Vorhang auf den in einem vertikalen Abstand vorbeigeführten Träger fallen. In einer bevorzugten Ausführungsform weist die bekannte Vorrichtung zwei V-förmig zusammenlaufende Gleitflächen mit gekrümmter Abflusslippe auf, deren Abflusskanten auf gleicher Höhe in einem geringen gegenseitigen Abstand, der im wesentlichen der Gesamtdicke des erzeugten Flüssigkeitsvorhangs entspricht, angeordnet sind. Weitere Ausführungsformen betreffen die Einführung weiterer Flüssigkeitsschichten, entweder auf die Gleitfläche einer oder beider parallel angeordneten Gleitflächengiesser oder vertikal oberhalb der Mitte des von den beiden parallelen Abflusslippen gebildeten Spalts. Die Vorteile solcher Anordnungen sind in der DE-OS 2 351 369 eingehend beschrieben.

Es ist weiterhin unter anderem aus den DE-Auslegeschriften 1 928 025 und 1 928 031 bekannt, dass bei der Beschichtung mit freifallenden Flüssigkeitsvorhängen gewisse Bedingungen eingehalten werden müssen, damit eine genügende Stabilität des frei fallenden Vorhangs gegenüber mechanischen Störungen gewährleistet ist. Eine solche wichtige Bedingung bildet die Einhaltung einer minimalen Durchflussmenge, die erforderlich ist, damit der einmal gebildete Vorhang nicht spontan oder unter Einfluss geringfügiger mechanischer Störungen zerreisst und sich in einzelne Teilströme auflöst. Mechanische Störungen, die zum Zeireissen des Vorhangs führen, können Oszillationen sein, die sich zum Beispiel durch Bewegung der den Vorhang umgebenden Luft verursacht werden; andere Störungen betreffen Partikel und Gasblasen, die, im Flüssigkeitsfilm eingeschlossen, eine lokale Schwächung der Kohäsion bewirken. Ein freifallender Flüssigkeitsvorhang kann dann als stabil angesehen werden, wenn eine Störung, die lokal und momentan zu einem Zerreissen führen würde, spontan wieder ausheilt.

Der minimal erforderliche Massenfluss für die erwähnte Bedingung hängt sehr stark mit der Viskosität und der Oberflächenspannung der Flüssigkeitsschichten ab, sowie von der Geometrie der Anordnung, speziell im Bereich der Abflusslip-pe. Ein Wert von ca. 0,5 ml/sec, gerechnet pro cm Vorhangbreite, wird dabei als minimaler Wert betrachtet. In der Praxis hat es sich jedoch erwiesen, dass wesentlich grössere spezifische Durchflussmengen für einen störungsfreien Betrieb notwendig sind, typischerweise etwa die doppelte bis dreifache Menge, d.h. zwischen 1,0 und 1,5 ml ■ sec-1 cm-1. Es ist aus diesem Grunde schwierig, mittels des Vorhanggiessverfahrens einen Träger mit dünnen Schichten zu überziehen. Ein Ausweg aus dieser Situation besteht z.B. darin, den zu beschichtenden

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Träger mit sehr hoher Geschwindigkeit durch die Beschich-tungszone zu bewegen. Diese Methode besitzt aber den Nachteil, dass die in der Regel der Beschichtungsvorrichtung nachgeschaltete Durchlauf-Trocknungsanlage eine entsprechend hohe Verdampfungsleistung aufweisen muss.

Ein weiteres Verfahren, um die Stabilität eines Flüssigkeitsvorhangs auf geringere Durchsatzleistungen auszudehnen, ist in der DE-OS 2 448 440 beschrieben. Sie besteht darin, beidseitig in einem verhältnismässig schmalen Randbereich des Vorhangs eine Flüssigkeitszone mit gegenüber dem Rest des Vorhangs erhöhter Fliessgeschwindigkeit und gegebenenfalls auch erhöhter Viskosität zu schaffen. Die mittlere Zone des Vorhangs, die typisch über 98% der gesamten Vorhangbreite betragen kann, kann dann mit sehr tiefen spezifischen Durchsatzwerten betrieben werden, ohne dass dadurch die Stabilität des Vorhangs gefährdet wird. Trotz der offensichtlichen Vorteile dieses Verfahrens bietet es auch Nachteile: So verlangt es, da die Randzonen separat gespeist werden müssen, eine aufwendigere Giesserkonstruktion; ausserdem wird für die Speisung der Randzonen ein weiteres zusätzliches Dosier- und Pumpensystem benötigt.