DE1797028C3 - Vorrichtung zum Auftragen schichtbildender Lösungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur fortlaufenden Entnahme einer schichtbildenden Flüssigkeit aus einem Flüssigkeitsvorrat und zum Aufbringen einer Schicht der Flüssigkeit auf einen fotografischen Schichtträger'mit einem Vorratsbehälter, einer Einrichtung, welche eine mit der Flüssigkeit zu beschichtende Oberfläche in fortlaufender Bewegung in die Flüssigkeit eintaucht und wieder aus ihr herausführt und einer Einrichtung zum Bewegen der Flüssigkeil

im Behälter.

Beim Auftragen schichtbildender Flüssigkeiler nach dem Tauchverfahren wird die zu beschichtende Bahn um eine Führungswalze herumgeführt, die s( in einem die Bcschichtungsfliissigkeil enthaltender Behälter - dem Gießtrog - angeordnet ist, daß sit zu beschichtende Bahn die Beschichtungslösiing an der Oberfläche berührt b/w. bei gleichzeitig doppelseitiger Beschichtung in die Bcschichtungsiösung eintaucht und dabei eine mehr oder weniger dicke Schicht mitnimmt.

Obwohl vor allem in neuerer Zeit eine Reihe von Verfahren, die nach ganz anderen Prizipien arbeiten, bekannt geworden sind, wird das Tauchverfahren wc-

!5 gen der relativ geringen Anforderung an die Präzision der Ciießerteile und wegen seiner unkomplizierten Handhabung bei gleichzeitiger Fr/ielung höchster Qualität in bezug auf die Gleichmäßigkeit des Beschichtungsauftrages in der Praxis auch heule noch

»° sehr häufig /um Beschichten fotografischer Schichtträger wie Filme verwendet.

Das Verfahren arbeitet mit einem Überschuß an Beschichtiingsflüssigkeit. d. h. die Beschichtungsflüssigkeit befindet sich immer über einen lungern Zeil-

»5 raum im Gießtrog, bevor sie aufgetragen wird. Fur da:, mit diesem Verfahren erzielbare Ergebnis ist <_■> dabei v-.n entscheidender Bedeutung, daß während des Verweilensder Beschich!"ngsflussigkeit im Gieß irog keinerlei Inhomogenitäten auftreten. Sobald nümhch schichtbildende Flüssigkeiten aufjetjagr' werden sollen, du: sich im Gießtrog in der Art verändern können, daß Phasen unterschiedlicher physikalischer oder chemischer Eigenschaften entstehen, win! die einhe'tliche Beschichtung erheblich gestört. ^ ·

können an der Oberfläche der Beschiehtungslosunt; durch Schwerkraftsedimentation Entmischungen und Konzentrationsänderungen auftreten. Die Stromungsverhältnisse im Trog verursachen dann zusätzlich noch eine ungleichmäßige Verteilung der Be-

*o Schichtungsflüssigkeit über die gesamte Trogbreitc. Alle diese Inhomogenitäten beeinträchtigen das GuB bild in gan7 erheblichem Maße und zwar durch Bildung von Streifen, Schlieren und dergleichen. Die größten Schwierigkeiten bereiten jedoch in al

len Fällen solche Inhomogenitäten, die an der Oberfläche der Beschichtungslösung auf der Eintauchseite der zu beschichtenden Bahn auftreten.

Diese Problematik tritt besonders bei der Herstellung lichtempfindlicher fotografischer Materialien durch Begießen geeigneter Schichtträger mit GeIatine-Silberhalogenid-EmuIsionen auf. Zur Erzielung dünner Schichten bzw. kurzer Verarbeitungszeiten enthalten solche Emulsionen, die im eingentlichen Sinne Suspensionen sind, heute oft relativ sehr niedrige Bindemittelgehalte, die eine rasche Entmischung und Konzentrationsänderung durch Schwerkraftsedimentation verursachen. Besonders kritisch in solchen Systemen ist darüberhinaus die unter dem Einfluß der durch Netzmiitelanreicherung an der

Oberfläche noch schneller verlaufende Entmischung der Oberflächenschicht, die zu erheblichen Störungen des Gicßbildes führt. Derartige entmischten Zonen erzeugen bei gut netzende'n Schichtträgern oder Anspülwalzen diffuse, halogensilberarme Streifen, bei

schlecht netzenden Schichtträgersorten oder Anspülwalzen jedoch scharf abgegrenzte, halogensilberarme oder sogar halogensilberfreie Längsstreifen, was in jedem Falle zu einer erheblichen Oi

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gung des Heschiehiungsauftrages fiihri.

Zonen unterschiedlicher Eigenschaften können ferner auch beim Beschichten von Kunststoffilmen entstehen, wenn aus diesen Filmen oder den auf diesen Filmen bereits vorhandenen Beschichtungen /.. B. Haftschichten u. dgl. durch das Lösungsmittel der aufzutragenden Masse im Gießtrog während der Beschiehtungsdauer bestimmte Substanzen herausgelöst und dann wieder ungleichmäßig aufgetragen werden. Störungen eines gleichmäßigen Beschichtens treten schließlich auch dann auf, wenn /um Beschichten Lösungen verwendet werden, die leichtflüchtige Komponenten enthalten, die durch ihre Verdunstung Zonen unterschiedlicher Konzentration innerhalb des Gießtroges entstehen lassen.

Um die genannten Nachteile zu beheben, ist es aus den USA.-Patentschriften 2 775 954 und 2 855 894 bekannt, den Gießtrog strömungstechnisch durch geeignete Formgebung, durch Leitbleche oder feststehende Leitschnecken so auszubilden, daß keine »toten« Zonen entstehen. Diese Maßnahmen reichen jedoch fur sich schnell verändernde Beschichtungslösungen nicht aus, da die BcschichtungsfKissigkeit selbst bei bester Gestaltung solcher Vorrichtungen einige Minuten im Gießtrog verweilt und sich verandern kann. Vor allem aber können auf diese Weise die sehr starken, in Sekunden auftretenden llntmischungserscheinungen an der Oberfläche der Beschichtungsflüssigkeit nicht verhindert werden.

Fine weitere Möglichkeit, Entmischung und Sedimentation tu verhindern, besteht darin, den Gießtrog drastisch zu verkleinern und damit die Verweilzelt der Beschichtungsflüssigkeit in dem Gießtrog stark /u vermindern. In der Praxis treten dabei jedoch Prazisionsprobleme auf, deren Lösung durch die schwer vermeidbaren Bewegungen des durchlaufenden Schichtträgers sehr erschwert wird und die in jedem Falle Einbußen der Beschichtungsqualität zur Folge haben.

Aus den USA.-Patentschriften 2 168 997 und 3 025 828 ist es ferner bekannt, die Beschichtungsflü«.sigkeit innerhalb des Gießtroges umzupumpen. Von Nachteil ist dabei, daß aufwendige Umpumpeinrichtungen. Filtrier- und Entgasungseinrichtungen für die zirkulierende Beschichtungslösung erforderlich sind Hinzu kommt, daß das Verfahren bei Besehichtungsmaterialien, die sich in sehr kurzer Zeit verändern, meist überhaupt nicht eingesetzt werden kann, da die Beschichtungslösung bei der zur Verhinderung dieser Veränderungen erforderlichen sehr hohen Durchsatzrate beginnt, an der Oberfläche Wirbel und Wellen und an dem Schichtträger oder der Anspülwalze selbst Turbulenzerscheinungen zu bilden, wodurch auf dem beschichteten Material Ungleichmäßigkeiten in Form von Wellen oder Streifen entstehen. Im Durchtauchverfahren, bei dem der Schichtträger durch den Gießtrog gezogen und so gleichzeitig auf beiden Seiten beschichtet wird, ist das genannte Umpumpverfahren wegen der durch die Schichtträgerschiaufe eingeschlossenen Beschichtungslösung praktisch nur mit einer Strömung in Richtung der Achse der Umlenkwalze im Gießtrog möglich. Es hat sich dabei gezeigt, daß es wegen der relativ langen Strömungsstrecke im Gießtrog selbst bei den größten praktisch noch realisierbaren Durchsatzmengen nicht möglich ist, den Schichtträger mit sich schnell verändernden Beschichtungslösungen ohne die durch diese Veränderungen verursachten Störungen zu beschichten.

Die bisher bekannten Einrichtungen besitzen also den Nachteil, daß entweder die Durchmischung unzureichend ist, oder aber, daß bei guter Durchmischung,

z. B. beim Umpumpen, zwar Entmischung und Sedimentation verhindert, aber durch die Mischbewegung selbst erhebliche Beschichtungsstörungen verursacht werden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde,

if den üießtrog so auszubilden, daß eine sehr gute Diiichmischung der 13eschichtun»sflüssigkeit möglich ist, so daß auch sich schnell und stark verändernde Beschichtungsflüssigkeiten mit gutern Ergebnis aufgetragen werdt η können, ohne daß dabei durch die

'5 Durchmischüiigsnewegung selbst eine Beeinträchtigung der Beschichtungsqualität erfolgt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgcniäß dadurch gelöst, daß in dci Flüssigkeit auf der Eintauchseite der Oberfläche mindestens eine Durchmischungseinrichtung knapp unterhalb des Flüssigkeitsspiegeis vorgesehen ist, ind daß der Bereich der Flüssigkeitsoberflä ehe. an dem die /u bedeckende oder zu beschichtende Oberfläche aus der Hussigkeit austritt, vom durch die Rühreinrichtung in Bewegung gehaltenen Teil der Flüssigkeit durch mindestens eine durch geeignete Trennmittel erzeugte Verengung des dei Flüssigkeit zur Verfugung stehenden Raumes getrennt ist.

Die Erfindung geht dabei von der Erkenntnis aus, daß die endgültig auf dem Schichtträger verbleibende Flüssigkeit überwiegend bereits am Eintauchmeniskus aufgebracht wird, während die Oberfl^hen-Oualität der Beschichtung ausschließlich von der mechanischen Stabilität des Austauchmeniskus bestimmt wird. Diese f rkenntnis ist neu und steht im Widerspruch

zu der bisher vertretenen Ansicht (V. L. Zclikman und S. M. Le vi: Making and Coating Photographic

Emulsions, The Focal Press - London and New York 1M64. Seite 279; AP 2X55 894, Spalte 1. Zeile 14

bis .Sh), daß es zur Erzielung einer qualitativ hochwertigen Beschichtung erforderlich sei, die mechanischen Bedingungen innerhalb des Gießtroges weitgehend stationär zu halten, d.h. Erschütterungen, Vibrationen u. dgl. weitgehend auszuschalten. Ein Rühren des Beschichtungsgutes innerhalb des Gießtroges galt bis-

her als völlig ausgeschlossen.

Das erfindungsgemäße Vorgehen ermöglicht also auch eine Beschichtung mit schnell veränderbaren Flüssigkeiten durch kontrollierte Durchmischungen der Flüssigkeit an der Oberfläche in der Nähe des Eintauchmeniskus. die eine ständige Umwälzung der Oberflächenschichten bewirkt und damit deren Entmischung verhindert, wobei trotz der Bewegung an der Eintauchstelle durch die Trennung derselben von der Austauchstelle das Austauchen aus einer ruhenden Oberfläche erfolgt.

Gemäß Erfindung können auch wäßrige Dispersionen von lichtempfindlichen Silberhalogeniden in einem natürlichen oder synthetischen wasserdurchlässigen Kolloid, die wegen der geringen Tragkraft eines

öo relativ geringen Bindemittelanteils stark zur Entmischung neigen, auf fotografische Schichtträger aufgetragen werden. Als Schichtträger geeignet sind u.a. Bahnen aus Celluloseestern, Polyethylenterephthalat, Polystyrol, Polycarbonat, Papier u. a. Gleichermaßen

können natürlich auch nicht lichtempfindliche Zwischenschichten wie Schutzschichten, Haftschichten Filter- und Lichthofschutzschichten aufgetragen werden.

Die gemäß tier Erfindung vorgesehene Verengung bewirkt, daß sieli die Bewegung des durchmisehlcn Teils der Flüssigkeit nicht oder nicht mehr in die Oua-Iίtut der Beschichtung hceinflussendem Umfang auf den AuMrillsbereiehausder Flüssigkeit übertragt. Die Verendiing kar'n bis /ur Austrittsstclle ik-n gleichen Querschnitt haben; sie kann aber auch als nur kurze Drosselstelle ausgebildet sein. Im einfachsten Fall wird die Verengung von der zu bedeckenden Oberfläche und von der Behälterinnenfläche begrenzt.

I£ine bevorzugte Altsführungsform der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß die Verengung durch ein zwischen der Eintauchslclle und der Austrittsstelle der Oberfläche angeordnetes von oben in die Flüssigkeil eintauchendes Wehr gebildet wird, welches zwischen sich und dem Behälterboden einen Durehtril! für den durch die Flüssigkeit laufenden bandförmigen ■.chichtt rager und die Flüssigkeil frei läßt .Ie enger hierbei der Durchtritt ist. um so ruhiger bleibt die Austrittsstelle. Der Durchtritt soll einen gewissen Abstand von der Austrittsslelle haben, damit das Verhältnis des Durchlritlsqucrschnitts zu der zwischen Durchtritt und Auslrittsstelle befindlichen Flussig keitsmenge klein ist.

Das Wehr kann aus festen Werkstoffen wie Metall, Keramik oder Kunststoff bestehen. Es erst reek t sich vorzugsweise über die volle Breite des Behalters und soll die Flüssigkeitssäule!! der Hin- und Auslauchk.immer möglichst vollkommen trennen. Zwischen der zu beschichtenden Bahn und dem Wehr kann ein schmaler Spalt verbleiben: das Wehr kann jedoch bei kratzuncmpfindlichen Bahnen bzw. bei entsprechen dei Harteabslimmung von Wehrkante und zu beschiehiendcr Bahn an der Bahn leicht schleifend angeordnet sein Das Wehr kann mil dem Behälter eine konstruktive Einheit bilden und fest mit diesem verbunden sein. Fvs kann auch in Führungsnutcn gleitend z. B. fur Reinigungszwecke herausnehmbar gestaltet werden

Pimi'Msionierung und Ausbildung der Hin- und Auslauchkammer hängt vom Beschichtungsgut und von der verlangten Qualiläl der Beschichtung ah. Im allgemeinen wird die Stabilität des Austauchmeniskus von einer nicht zu klein dimensionierten Austauchkammer gefordert. Wird, inbesondere nach längerer Gießzeit, eine störende Phasentrennung in der Aus tauchkammer befürchtet, so kann letztere mit einem Oberlauf verschen werden. Dieser Überlauf erfordert in allen Fallen eine wesentlich geringere Durchsatzmenge als bei dem bereits diskutierten reinen Übcrlaufvertahren, so daß gemäß der Erfindung die aufwendigen Ompumpsysicme entfallen.

Des weiteren ist vor allem, wenn hohe Besehichtungsgcschwindigkeiten erreicht werden sollen, eine Kombination mit dem l.ufthürstcnverfahren. bei welchem die Auftragsmenge durch einen Luftstrahl dosiert wird, angebracht.

Die erfindungsgemäß ausgebildete Vonichtung kann zum ein- oder zweiseitigen Beschichten sich bewegender Bahnen verwendet werden.

Das Durchtauehverfahren ermöglicht die gleichzeitige Beschichtung von Vorder- und Rückseite der Bahn mit der gleichen Beschichtungslösung. Die beschriebenen Durchmischungseinrichtungen sollten in diesem Fall zu beiden Seiten der eintauchenden Bahn angeordnet werden. Die Verengung wird dabei zweckmäßig von einem Wehr begrenzt, wie dies bereits oben dargelegt wurde. Die Austauchkammer kann zusätzlich, wenn eine Phasentrennung zu befürchten ist. mit einem Üherlauf versehen werden. Das Anlauehvcrfahren dient zum einseitigen Beschichten und kann insbesondere bei höheren Beschichtungsgeschwindigkeilen mit der Luftbürste kombiniert werden. Das Durchmisehungselemenl sollte nahe an der eintauchenden Bahn angeordnet sein: die Verengung wird vorzugsweise von einer Erhöhuiig am Boden des Behalters gebildet. Der Spalt zwischen der zu beschichtenden Oberfläche und der Erhöhung kann wegen der präzisen Führung der Oberfläche sehr knapp (etwa V₁₁₁ bis 1 mm) bemessen werden.

Als Misehelemente können Rührer verwendet wer-

¹S den. die eine Rotationsbewegung, Oszillationsbewegung oder beides kombiniert ausführen. Besonders bewährt haben sich rotierende Wellen aus Metall. Keramik, Kunststoffen oder anderen festen Materialien, spiralförmig umwickeil mit Mischblättern, die die

^?tl Flüssigkeil sowohl örtlich gut durchmischen, als auch eine allgemeine Längsbewegung im Behälter schaffen. Es können weiterhin rotierende Rührer mit \erdrillten oder geraden Ruhrflugeln oder anderen nicht zur Drehachse rolationssymmetrischcn Lk nenle verwendet werden. Die Drehzahlen liegen jv nach Ausbildung des Rührers und Art des Besehk htungsgutcs zweckmäßig zwischen 100 und 1000 Γ min Auch Mischhlältci. die im Beschichtungsgul eine gleichförmige oder oszillierende Längs- oder Querbewegung

3" ausfuhren, haben sich bewahrt.

Anwendbar sind ferner pulsierende oder mit höheren Frequenzen schwingende elastische Schlauehe, Stähl« . Drähte oder ganze Trogwände, die elektrisch oder mechanisch erregt sein können. Die Mischele-

j5 menle sind stets so anzuordnen, daß eine Durchmischung an der Oberfläche des Beschichtungsgutes über die volle Breile der eintauchenden Bahn gewährleistet ist.

Nachfolgend sind als erläuternde Beispiele bevorzugte Ausfiihrungsformen der Erfindung an I land der schematischen Zeichnungen beschrieben Ls zeigi

Fig. 1 die bevorzugte Ausführungsform eines Gießtrogs gemäß Erfindung für doppelseitige Beschichtung im Schnitt,

Fig. 2 einen Teil einer Mischwalze in Ansicht.

Fig. 3 einen Teil einer /weiten Ausführung einer Mischwalze in Ansicht und von der Stirnseite,

Fig. 4 eine zweite Ausführungsform eines Gießtrogs gemäß Erfindung im Schnitt,

Fig. 5 eine dritte Ausführungsform eines Gicßtrogs gemäß Erfindung im Schnitt.

Der in Fig. 1 gezeigte Gießtrog dient zum doppelseitigen Beschichten eines Filmes 1. Dieser wird von der dem Gießtrog vorgeschalteten Vollwalze 2 über die Leitwalzen 3 und 4 gezogen und taucht durch die Beschichtungsflüssigkeit 5 hindurch. Ein temperierbarer Wassermantel mit dem Versorgungsrohr 6 und den Ablaufrohren 7 und 8 garantiert eine gleichmäßige Temperatur innerhalb der Bcschichlungsflüssig-

Veit. Die durch das Einlaufrohr 9 in den Gießtrog gelangende Beschichtungsflüssigkeit wird durch die rotierenden Mischwalzen 10 und 11, die nach Fig. 2 oder Fig. 3 ausgebildet sein können, an der Eintauchstellc des Films gut verwirbelt und durchmischt. Das eingesetzte Wehr 12 verhindert die Übertragung der Flüssigkeitsbewegung an der Eintauchstelle der Unterlage in die rechte Kammer, aus der die Unterlage beschichtet austauchl und garantiert somit die zur

Aufrechterhaltung der hohen Beschichtungsqualität erforderliche Stabilität des Austauchmeniskus. Die in Fig. 2 gezeigte Ausführungsform der rotierenden Mischwalzen ist mit einer Wendelrippe versehen, wodurch nicht nur eine örtliche Durchmischung des Beschichtungsmaterials, sondern auch eine Strömung in Längsrichtung der Unterlage erreicht wird. Bei der in Fig. 3 gezeigten zweiten möglichen Ausführungsform der Mischwalzen, verlaufen die Mischblätter 13 axial und garantieren eine örtlich begrenzte, gute Durchmischung des Beschichtungsgutes.

Fig. 4 zeigt eine einfache Anordnung zur einseitigen Beschichtung der Bahn 1 durch Anfauchen an der Oberfläche der Beschichtungsflüssigkeil 5, wobei die Bahn über die Gießwalze 14 straff gezogen wird. Der Antauchtrog wird durch die vom Trogboden 15 aufragende Trennrippe 12 in eine Eintauchkammer 16 und eine Austauchkammer 17 geteilt. Das Beschichtungsmaterial 5 wird in der Eintauchkammer 16 durch

die rotierende Mischwalze 10, die nach Fig. 2 odei 3 ausgebildet sein kann, gut durchmischt und so ar den beschriebenen Veränderungen gehindert. Durrf die Trennrippe 12, die nur einen schmalen Spalt Ii

zwischen sich und der Gießwalze 14 als Verbinduni zwischen EinCauchkammcr 16 und Austauchkammei 17 bestehen läßt, werden Flüssigkeitsbewegunger nicht in die Austauchkammer 17 gelassen, wodurch die zur Aufrechterhaltung der hohen Beschichtungsqualität erforderliche Stabilität des Austauchmeniskus garantiert wird.

Fig. 5 zeigt eine ähnliche Anordnung wie Fig 4. Zusätzlich ist jedoch hier eine an sich bekannte Überlaufkante 19 längs der Austauchkammer 17 aii-

»5 geordnet, wodurch verhindert wird, daß extreme Veränderungen der Beschichtungsflüssigkeit in der Austauchkammer 17 auftreten, und daß die vom an sich bekannten Luftrakel 20 abgeblasene Flüssigkeilsmenge in den Trog zurückgelangt. \

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

409620/289

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur fortlaufenden Entnahme einer schichtbildcnden Flüssigkeit aus einem Flüssigkeitsvorrat und zum Aufbringen einer Schicht der Flüssigkeit auf einen fotografischen Schichtträger mit einem Vorratsbehälter, einer Einrichtung, welche eine mit der Flüssigkeil zu beschichtende Oberfläche in fortlaufender Bewegung in die Flüssigkeit eintaucht und wieder aus ihr herausführt und einer Einrichtung zum Bewegen der Flüssigkeit im Behälter, dadurch gekennzeichnet, daß in der Flüssigkeit auf d"r Eiiitauchseite der Oberfläche mindestens -ine Durchmischungscinrtchtung knapp unterhalb des Flüssigkeitsspiegels vorgesehen iit, und daß der Bereich der Flüssigkeitsoberfläche, an dem die zu beschichtende Oberfläche aus dei Flüssigkeit austritt, vom durch die Rühreinrichtung in Bewegung gehaltenen Teil der Flüssigkeit durch mindestens eine durch geeignete Trennmittel erzeugte Verengung des der Flüssigkeit zur Verfügung stehenden Raumes getrennt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verengung einerseits von der Behälterinnenfläche und andererseits von der zu beschichtenden Oberfläche begrenzt isi.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verengung durch ein zwischen der EintauchstcSle und de^r Austrittstelle der Oberfläche angeordnetes von oben in die Flüssigkeit eintauchendes Wehr gebildet wird, welches zwischen sich -ind dem Behälterboden einen Durchtritt für den Jurch die Flüssigkeit laufenden bandförmigen Schichtträger uti.* Jie Flüssigkeit frei läßt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Trennmittel und Gießtrog eine Einheit bilden.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis

4, dadurch gekennzeichnet, 'au als Rühreinrichtung mindestens ein umlaufendes Mischelement dient.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis

5, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche einem über zumindest eine zumindest zum Teil in die Flüssigkeit eintauchende Walze mit waagerechter Achse geführten bandförmigen totografischen Schichtträger angehört.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zu beiden Seiten der Eintauchstelle des Schichtträgers Mischelemente vorgesehen sind.