Verfahren und Vorrichtung zum stetigen Durchführen von Filmen durch Behandlungsbäder
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren sowie auf eine Vorrichtung zum stetigen Durchführen von Filmen durch Behandlungsbäder, wobei der Film die Flüssigkeit des Bades aufwärts durch die freie Oberfläche des letzteren hindurch verlässt.
Eine derartige Behandlung von Filmen kommt in sehr verschiedenen Gebieten der Technik vor.
Dabei sei hier an die Erzeugung von Filmen aus regenerierter Cellulose erinnert.
Bei einem häufig angewandten Verfahren wird eine Viskoselösung durch einen schmalen Schlitz hindurch in ein Bad gedrückt, welches eine Flüssigkeit enthält, die die Viskoselösung zum Gewinnen bringt. Der hierbei entstehende Film wird durch das sogenannte Spinnbad hindurch und aus demselben herausgezogen und anschliessend über eine Anzahl von Führungselementen zu einer Aufwickelvorrichtung geleitet, und zwar so, dass der Film in ein nachfolgendes Nachbehandlungsbad eintaucht und durch dasselbe in zickzackförmiger Bahn hindurchgeleitet wird.
Dieses und ähnliche Verfahren sind oft mit dem Nachteil belastet, dass der Film beim Verlassen jedes Bades einen Überzug anhaftender Flüssigkeit mitreisst, was aus verschiedenen Gründen als unerwünscht angesehen wird.
Die aus dem Bade entfernte Flüssigkeit muss nämlich durch neue Flüssigkeit in einer Menge ersetzt werden, die im allgemeinen grösser ist als diejenige Menge, welche allein für die Behandlung des Films verbraucht wird.
Überdies tritt ein Teil der aus dem Bade mitgerissenen Flüssigkeit in das nächste Behandlungsbad ein, wodurch dasselbe viel zu rasch erschöpft wird. Das wird ohne weiteres klar sein in den Fällen beispielsweise, wo ein saures und ein alkalisches Bad direkt aufeinander folgen. Auch kann es für die Filme selbst unerwünscht sein, dass Flüssigkeit aus dem Bade mitgenommen wird. Die mitgerissene Flüssigkeit wird nämlich niemals in gleichmässiger Weise über den Film verteilt.
Einerseits ist die Berührungszeit, während welcher der Film der Einwirkung der Flüssigkeit des Bades unterliegt, in diesem Falle nicht für alle Teile des Films die gleiche; anderseits sind auch die mechanischen Beanspruchungen, welchen der meistens schwache Film ausgesetzt ist, ungleichmässig.
Infolgedessen werden verschiedene Teile des Films auch verschiedene Eigenschaften aufweisen.
Um alle diese Einwände zu beseitigen, wurden bereits früher Verfahren und Vorrichtungen vorgeschlagen, welche darauf abzielten, die aus dem Bade mitgenommene Flüssigkeitsmenge zu begrenzen. Beispielsweise wird bei einem bekannten Verfahren der Film zwischen zwei elastischen Abstreifern hindurchgezogen.
Bei einem anderen bekannten Verfahren wird der Film zwischen einem Paar von Quetschwalzen hindurchgezogen, wobei die letzteren die überschüssige Flüssigkeit abpressen.
Beide dieser bekannten Verfahren sind jedoch mit Nachteilen behaftet. Infolge der notwendigen Berührung zwischen den Abstreifern oder den Quetschwalzen einerseits und dem Film anderseits besteht die Gefahr einer Beschädigung des Films. Diese Beschädigungen können durch Unebenheiten in oder an der Oberfläche der Abstreifer oder Walzen verursacht werden, was zu Grübchen oder Kratzern in der Oberfläche des Films führt.
Ein weiterer Nachteil ist der, dass die Abstreifer oder die Quetschwalzen Anlass zu einer erhöhten Spannung in dem sich bewegenden Film geben, was meistens nicht zulässig ist. Wenn der Film noch weich ist, beispielsweise wenn bei der Herstellung eines Films aus Viskose der Film das Spinnbad verlässt, oder wenn der Film durch sehr viele Bäder hindurchlaufen muss, dann soll die Spannung des Films so niedrig als möglich gehalten werden. Alle diese Nachteile werden durch das erfindungsgemässe Verfahren beseitigt.
Die Erfindung besteht darin, dass der Film mit einer Geschwindigkeit von mehr als 100 Meter/Minute durch das Bad hindurchgezogen wird und beim Verlassen des Bades frei zwischen zwei Platten an jeder Seite des Films hindurchläuft, wobei die beiden Platten sich über die ganze Breite des Films erstrecken, teilweise in die Badflüssigkeit eintauchen und, wenigstens mit ihren unteren Rändern, einen schmalen schlitzförmigen Kanal für den Durchtritt des Films bilden.
Man hat herausgefunden, dass, wenn der Schlitz genügend schmal eingestellt ist und der Film eine genügend hohe Geschwindigkeit hat, die an dem letzteren anhaftende Flüssigkeit in sehr zufriedenstellender Weise abgestreift wird. Jede direkte Berührung zwischen dem Film und den Platten wird hierbei vermieden, so dass keine Gefahr für eine mechanische Beschädigung des Films besteht.
Man hat ferner festgestellt, dass mit dem Haftenbleiben mitgerissener Flüssigkeit an der Oberfläche des Films eine sehr geringe Zunahme der Spannung des Films verbunden ist. In vielen Fällen scheint nun diese Filmspannung beträchtlich niedriger zu werden als in den Fällen, wo überhaupt keine Massnahmen ergriffen werden, um die anhaftende Badflüssigkeit zu beseitigen.
Hierbei ist es notwendig, dass die Platten teilweise in die Flüssigkeit eintauchen und teilweise über den Spiegel der Flüssigkeit in dem Bade herausragen.
Die soeben beschriebenen Vorzüge der vorliegenden Erfindung treten nämlich nicht in Erscheinung wenn die Platten gänzlich in die Flüssigkeit eintauchen oder wenn sie gänzlich aus derselben herausragen.
Man hat überraschenderweise festgestellt, dass die kleinste Schlitzbreite S zwischen den Platten eine gewisse Grenze C1 nicht unterschreiten darf. Bleibt die Breite S des Schlitzes unter dieser Grenze C1, dann wird bei zunehmender Filmgeschwindigkeit V ein Punkt erreicht, wo die zwischen den Platten befindliche Flüssigkeitsmasse plötzlich verschwindet.
Über dieser kritischen Filmgeschwindigkeit tritt eine Änderung des Strömungsbildes der Flüssigkeit in dem und um den Schlitz ein, wobei man sieht, dass die Platten überraschenderweise fast die gesamte anhaftende Flüssigkeit von dem Film abstreifen.
Man hat festgestellt, dass dieser Effekt bei einer Filmgeschwindigkeit V erreicht wird, welche durch die mathematische Beziehung
CO
Cl-s gegeben ist. Hierin bedeutet S die Breite des Schlitzes, welche stets kleiner sein muss als ein kritischer Wert C1 und wobei C1 und C Konstanten darstellen, welche ihrerseits von der Dicke des Films, von der Art der Oberfläche des Films und der Platten, von der Form der letzteren sowie von dem spez. Gewicht und der Zähflüssigkeit der Flüssigkeit abhängen.
Für einen bestimmten Fall der Praxis können die Konstanten C1 und C durch einen Fachmann leicht bestimmt werden.
Zu diesem Zweck wird zunächst bei einer bestimmten hohen Filmgeschwindigkeit V die Schlitzbreite S so lange geändert, bis ein dieser Breite entsprechender optimaler Wert von C1 gefunden worden ist, bei welchem der Spiegel der Flüssigkeit in dem Schlitz zwischen den Platten absinkt.
Durch anschliessende Änderung der Geschwindigkeit V bei einer engeren Einstellung der Schlitzbreite S, bis wiederum der Punkt erreicht ist, bei welchem der Spiegel der Flüssigkeit in dem Schlitz absinkt, kann die Konstante C bestimmt werden, so dass man für diesen Fall sowohl die kritische Schlitzbreite als auch die kritische Filmgeschwindigkeit ermittelt hat.
Man hat festgestellt, dass die erforderlichen Schlitzbreiten nicht besonders eng zu sein brauchen und dass auch hinsichtlich der Genauigkeit die Anforderungen nicht sehr hoch zu sein brauchen; infolgedessen kann man einen sehr guten Abstreifeffekt bereits mit einfachen Mitteln erreichen.
Der Wirkungsgrad des erfindungsgemässen Verfahrens kann durch das Strömungsbild der Flüssigkeit in dem Nachbehandlungsbade in der Nähe der Platten stark beeinflusst werden.
Insbesondere hat man festgestellt, dass mehr von der anhaftenden Flüssigkeit von dem Film bereits bei einer weniger kritischen Form des Schlitzes und bei geringeren Filmgeschwindigkeiten durch eine geeignete Führung der Badflüssigkeit abgestreift wird.
Es ist vorzuziehen, wenn an den unteren Kanten der Platten die Flüssigkeit, welche nicht durch den Schlitz hindurchtritt, allmählich abgelenkt wird.
Es ist hier zu bemerken, dass das oben beschriebene Verfahren nicht nur bei der Herstellung von Filmen aus regenerierter Cellulose anwendbar ist, sondern allgemein auch bei der Herstellung sowie bei der Nachbehandlung aller Arten von Filmen.
Die Erfindung erstreckt sich ausser auf das oben beschriebene Verfahren auch auf eine Vorrichtung zur Behandlung von Filmen nach diesen Verfahren; diese Vorrichtung weist einen oben offenen Flüssigkeitsbehälter sowie Führungselemente zur Führung des Films auf.
Der Erfindung zufolge hat die Vorrichtung nahe der Stelle, wo der Film das Bad verlässt, und zu beiden Seiten der Filmbahn zwei Platten, die sich über die ganze Breite des Films erstrecken, wobei diese Platten teilweise in die Badflüssigkeit eintauchen und, wenigstens mit ihren unteren Rändern, einen engen, schlitzförmigen Kanal für den Film bilden.
Hierbei ist es erforderlich, dass die Platten teilweise in die Flüssigkeit eintauchen und teilweise über den Spiegel der Flüssigkeit in dem Flüssigkeitsbehälter hinausragen.
Wie bereits weiter oben erklärt wurde, können diese Platten bei einer bestimmten Einstellung der Schlitzbreite und bei einer bestimmten Filmgeschwindigkeit in überraschend zufriedenstellender Weise als Abstrei fer verwendet werden. Diese Wirkung kann man sowohl mit ebenen als auch mit gekrümmten Platten erreichen, ebenso sowohl bei paralleler als auch bei divergenter Anordnung beider Platten.
Man hat nun jedoch festgestellt, dass die gewünschte Abstreiferwirkung der Platten in sehr einfacher Weise und auch mit höchstem Wirkungsgrade erhalten werden kann, wenn die beiden Platten schaufelförmig sind und wenn die Form von der Unterkante der Platten aus allmählich von der Filmbahn nach aussen abweicht.
Schliesslich erstreckt sich die Erfindung auch auf einen Film, welcher nach dem oben beschriebenen Verfahren hergestellt wurde.
Man hat festgestellt, dass solche Filme gleichmässiger sind und weniger mechanische Schäden aufweisen als Filme, welche nach den üblichen Verfahren hergestellt wurden.
Die Erfindung wird nachstehend ausführlicher erläutert, und zwar unter Bezugnahme auf die Zeichnung, welche eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung darstellt.
Die einzige Figur der Zeichnung zeigt ein Spinnbad, von der Seite'gesehen, in welchem ein Film aus regenerierter Cellulose mittels einer Viskoselösung hergestellt wird.
Es ist hier jedoch zu bemerken, dass die Erfindung nicht auf die Verwendung in Spinnbädern beschränkt ist, sondern mit gleichem Erfolge bei allen Arten von Behandlungsbädern angewendet werden kann.
Ein Film 1 aus regenerierter Cellulose wird gebildet, indem man eine Viskoselösung durch einen Giessschlitz 2 in ein Spinnbad drückt.
Dieser Giessschlitz 2 taucht in eine Spinnbadflüssigkeit ein, deren Spiegel in einem Behälter 4 mit 3 bezeichnet ist. Dieser Giessschlitz 2 bildet einen Teil eines hier nur schematisch dargestellten Giesskopfes 5, welchem die Viskoselösung durch eine Viskoseleitung 6 zugeführt wird.
Der hierbei gebildete Film läuft zunächst vertikal abwärts und hierauf um eine Führungsstange 7 schräg aufwärts.
Nach Verlassen des Spinnbades läuft der Film über die Ablenkrolle 8 durch mehrere, hier nicht dargestellte Nachbehandlungsbäder hindurch, um schliesslich durch eine ebenfalls nicht dargestellte Haspelvorrichtung auf einer Walze aufgewickelt zu werden.
Zwei schaufelförmige Platten 9 und 10 sind über die ganze Breite des Films 1 an der Stelle angeordnet, wo der Film das Spinnbad verlässt.
Diese Platten 9 und 10 bilden einen Schlitz, der sich nach oben zu erweitert und an den Seiten durch zwei hier nicht dargestellte Seitenwände abgeschlossen ist.
Die Platten 9 und 10 gehen oben in der Horizontalen nach einem bestimmten Profil allmählich auseinander, während sie nach unten zu eng zusammenlaufen. Der resultierende Cellulosefilm hat an den Platten 9 und 10 eine Breite von etwa 200 cm und eine Dicke von 0,15 mm. Die Breite des Schlitzes zwischen den Platten 9 und 10 belief sich hierbei auf 0,9 mm.
Bei einer Filmgeschwindigkeit von 75 m/min war der von den Platten 9 und 10 begrenzte keilförmige Raum völlig mit Flüssigkeit angefüllt. Gleichzeitig wurde eine recht beträchtliche Menge der Flüssigkeit von dem Film mitgenommen.
Nach Erhöhen der Filmgeschwindigkeit auf 110 Me- ter/Minute war der keilförmige Raum von der Flüssigkeit völlig frei, und die von dem Film mitgerissene Flüssigkeit war kaum noch bemerkbar.
Dabei war die Strömung der Badflüssigkeit längs der Aussenseiten der Platten 9 und 10 besonders gleichmässig und frei von Wirbeln.
Die hinter der Ablenkrolle 8 gemessene Spannung des Films war sehr gleichmässig und blieb im Mittel niedriger als die Filmspannungen, welche bei Fehlen der Platten 9 und 10 gemessen wurden.
Hierbei muss man noch darauf hinweisen, dass in dem letzteren Falle die gemessenen Spannungen in einem solchen Ausmass schwankten, dass es kaum möglich war, von einer durchschnittlichen Filmspannung zu sprechen.