Vorrichtung zum Beschichten von endlosen gewebten oder nichtgewebten Bahnen Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Be schichten von endlosen gewebten oder nichtgewebten Bahnen.
Es ist eine Reihe von Verfahren bekannt, endlose gewebte oder nichtgewebte Bahnen zu beschichten. Da bei hängt die Auswahl eines bestimmten Verfahrens von der Konsistenz der Beschichtungsmasse, von deren Auftragsstärke und von der Art des Trägermaterials ab. So können beispielsweise dünne Lösungen nach dem Revers-role-coat-Verfahren, dicke Lösungen, Pasten oder Gele nach dem Streichverfahren aufgetragen werden. Das Streichverfahren ist das umfassendere mit grösserer Variationsbreite.
Die Beschichtungsmassen, dazu sollen dicke Lösungen, Pasten oder Gele gezählt werden, kön nen je nach gewünschtem Effekt mit Farbpigmenten versetzt -oder mit löslichen Farbstoffen eingefärbt wer den.
Obwohl durch das Streichverfahren, wie beispiels weise das Auftragen von Deckschichten mittels Wal zenrakel, Gummituchrakel, Stützrakel usw., in der Re gel relativ glatte Deckschichten erreicht werden körnen, ist es häufig schwierig, über die gesamte Materialbreite farblich gleichmässige Schichten herzustellen. Bei den herkömmlichen Verfahren bilden sich Längsstreifen, die durch mehr oder weniger grosse Unterschiede in der Farbintensität sichtbar werden.
Zufriedenstellende Er klärungen für das Auftreten farblicher Inhomogenitäten hinter dem Rakelmesser selbst dann, wenn vor dem Rakelmesser eine homogene Verteilung der Farbstoff teilchen vorlag, sind bisher nicht gegeben worden.
Als Beispiel für eine derart schwierig zu behan delnde Beschichtungsmasse sei ein Polyurethangel ge nannt, welches aus einer Polyurethanlösung unter Zu gabe eines Lösungsverminderers, beispielsweise Wasser, hergestellt wird. Der Polyurethan-Feststoffgehalt liegt in der Regel zwischen 10 und 40 Gew.%.
Es ist bekannt, die so hergestellten Gele kontinuier lich über eine feststehende Zulaufeinrichtung vor das Rakelmesser zu geben. Dabei stellt sich ein mehr oder weniger grosser rotierender Gelwulst vor dem Rakel messer während des Streichvorganges ein. Nach Passie ren des Rakelmessers besitzt die endlose Bahn in der Regel eine glatte, farblich jedoch inhomogene Deck schicht, die mit Längsstreifen durchsetzt ist. Oft kommt es jedoch auch vor, dass durch den rotierenden Gel wulst Lufteingelagert wird; dadurch wird eine fehler hafte Deckschicht erzielt.
Weder durch Verkleinern noch durch Vergrössern des Gelwulstes lässt sich die farbliche Längsstreifigkeit vermeiden. Ebenfalls können bei dem herkömmlichen Verfahren keine qualitativen Verbesserungen der Deck schicht erzielt werden, wenn man das Gel durch ein im rotierenden Wulst befindliches, feststehendes Verteiler rohr zudosiert. Versuche, die Beschichtungsmasse durch ein Rohr mit einem Längsschlitz oder mit einer Reihe von Löchern auszupressen, haben ebenfalls nicht zum gewünschten Erfolg geführt.
Auch sind Versuche, durch Begrenzung und Ver kleinern des Gelwulstes mit einem am Rakelmesser angebauten Giesskasten, in den das Gel an verschiede nen Stellen zugeführt wird, die Deckschicht streifenfrei zu machen, fehlgeschlagen. Allerdings hat sich gezeigt, dass durch Vorschalten eines Giesskastens vor das Ra kelmesser eine Verbesserung der Deckschichtglätte in folge fehlender Luftbläschen zu erreichen ist.
Schliesslich ist versucht worden, oberhalb des einem Rakelmesser vorgeschalteten Giesskastens eine Chan- giervorrichtung anzubringen und das Gel von oben her über ein Rohr in den Giesskasten zu fördern. Dieses Verfahren hat sich als nachteilig erwiesen, da das hin und her changierende Rohr in seinem Strömungsschat ten Luftblasen in das Gel einschlägt, so dass uner wünschte Rakelfehler auftreten.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu grunde, durch ein neuartiges Verteilungssystem eine streifenfrei gefärbte Deckschicht bei der Beschichtung von endlosen gewebten oder nichtgewebten Bahnen zu erreichen. Dabei soll der maschinentechnische Aufwand verringert werden können und die Vorrichtung gegen Störungen weniger anfällig sein können. Weiterhin soll das Auftreten von durch den Rakelvorgang bedingten Luftblasen verhindert werden.
Es wurde gefunden, dass streifenfreie Beschichtun gen erreicht werden können, wenn die Zuführungsstelle bzw. -stellen mindestens eines Stromes einer zähflüssi- gen Beschichtungsmasse in eine Druckausgleichszone eine Relativbewegung zur bewegten endlosen Bahn aus führt bzw.
ausführen, die sich in Form von periodisch wiederkehrenden, parallel verlaufenden, die Mittelachse der endlosen Bahn unter jeweils gleichem Winkel 0' < a < 90 schneidenden Linien darstellt, und wenn man die Beschichtungsmasse nach Passieren der Druck- nusgleichszone in an sich bekannter Weise längs einer senkrecht zur Mittelachse der endlosen Bahn liegenden Linie auf die endlose Bahn aufrakelt.
Dadurch, dass hierbei die Relativbewegung der Zu führungsstellen zur bewegten endlosen Bahn nicht, wie bei dem bekannten Verfahren unter Verwendung eines changierenden Zuführungsrohres, eine Zick-Zack-Bewe- gung ist, bei der die Mittelachse der endlosen Bahn unter jeweils wechselndem Winkel geschnitten wird, wird es überraschenderweise möglich, streifenfreie Deckschichten zu erzielen.
Dabei erscheint es für das Verfahren wesentlich zu sein, dass der Winkel a zwi schen den die Relativbewegung der Zuführungsstellen wiedergegebenen Linien und der Mittellinie der end losen Bahn grösser als 0 , jedoch kleiner als 90 ist, so dass der Winkel zwischen den die Relativbewegung wiedergebenden Linien und dem senkrecht zur Mittel achse der endlosen Bahn liegenden Rakelmesser ein spitzer Winkel ist, der stets gleich bleibt.
Dadurch kann offensichtlich erreicht werden, dass selbst beim Auf treten von schrägverlaufenden Streifen vor dem Rakel messer diese durch das Rakelmesser beseitigt werden und die das Rakelmesser verlassende Bahn eine streifen- freie Deckschicht besitzt.
Bevorzugt liegt der Tangens des Winkels a zwi schen 1 und B. Das bedeutet, dass der Winkel zwischen den die Relativbewegung wiedergebenden Linien und der Mittelachse der endlosen Bahn zwischen 45 und etwa 82 liegt. In diesem Bereich sind die Abstände zwischen den parallelen Geraden relativ gering und das Auflösungsvermögen des Rakelmessers besonders gut.
Am besten arbeitet das Verfahren, wenn der Tan gens des Winkels α zwischen 3 und 4 liegt, d. h. wenn der Winkel a zwischen etwa 72 und 76 liegt.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung zum Beschich ten von endlosen gewebten oder nichtgewebten Bahnen, mit einem vor einem Rakelmesser angeordneten Giess kasten, ist nun gekennzeichnet durch ein Doppelrohr, dessen äusseres Rohr mit einem gerade verlaufenden und gegen eine Walze gerichteten, die gesamte Giess kastenbreite überstreichenden Schlitz versehen und im Giesskasten, nicht drehbar, fest gelagert ist, während sein inneres Rohr mit mindestens einem die gesamte Giesskastenbreite in mindestens einer Wendel schrauben- linienförmig überstreichenden Schlitz versehen, in das äussere Rohr, drehbar gelagert, eingepasst und mit einem Antrieb verbunden ist,
wobei der Innenraum des inne ren Rohres an einen Behälter für die Beschichtungs masse angeschlossen ist. Es ist offensichtlich, dass diese erfindungsgemässe Vorrichtung nicht nur eine besonders günstige Vorrich- tung zur Ausführung des vorstehend beschriebenen Ver fahrens darstellen kann.
Vielmehr kann die erfindungs gemässe Vorrichtung gegenüber den bekannten Rakel maschinen wesentliche Vorteile aufweisen, insbesondere das Fehlen einer hin und her gehenden Changierung und das Vorhandensein eines Giesskastens, der die fol genden wesentlichen Vorteile bewirken kann: einmal kann durch ihn eine Verringerung der Grenzschicht Luft/Beschichtungsmasse erzielt werden; durch ihn wird es möglich, in der Oberfläche der Rakelschicht eine Reduzierung der Fehlstellen zu erreichen; durch ihn lässt sich ein konstanter statischer Druck gewünsch ter Grösse einstellen, so dass gleichbleibende Auftragsbe dingungen geschaffen werden können.
Der rotierende Verteiler, z. B. Gelverteiler, gestat tet in diesem Sinne die Konstruktion eines kompakten, geschlossenen Giesskastens, bei dem zur Erhöhung des statischen Drucks, beispielsweise ein inertes Druckme dium, die Geloberfläche belasten kann.
Dadurch, dass das innere Rohr mindestens einen schraubenlinienförmigen Schlitz aufweist, während das äussere Rohr mit einem geraden Schlitz versehen ist, überdeckt, je nach Anzahl der Wendeln, jeweils min destens ein Punkt des inneren schraubenlinienförmigen Schlitzes einen Punkt des äusseren geraden Schlitzes. Diese Überdeckungspunkte werden als Zuführungsstel len bezeichnet.
Der zwischen den Zuführungsstellen und der zu be schichtenden endlosen Bahn liegende Raum innerhalb des Giesskastens wird als Druckausgleichszone bezeich net. Die Druckausgleichszone bewirkt, dass der Mün dungsdruck, den die in der Regel zähflüssige Beschich tungsmasse an den Zuführungsstellen besitzt, so weit abgebaut werden kann, dass eine Streifigkeit aufgrund von Druckunterschieden weitgehend vermieden werden kann. Bei Polyurethangelen der genannten Zusammen setzung liegt der Abstand zwischen dem äusseren Rohr und der Walze vorzugsweise zwischen 0,5 und 5 cm.
Bei einem solchen Abstand wird! normalerweise eine genügend grosse Druckausgleichszone geschaffen. Je nach den Viskositätsverhältnissen kann dieser Abstand aber auch grösser oder kleiner sein.
Bei der Wahl der Anzahl von Wendeln, die von den schraubenlinienförmigen Schlitzen des inneren Rohres gebildet werden, ist zu beachten, dass der beschriebene Winkel a abhängig ist von der Geschwindigkeit, mit der ,die endlose Bahn die Vorrichtung passiert, von der Drehzahl des inneren Rohres, von der Breite der end losen Bahn und von der Anzahl der Wendeln, die auf die Breite der Bahn kommen.
Bei gleicher Breite der endlosen Bahn und bei gleicher Geschwindigkeit, mit der die Bahn abgezogen wird, kann man bezüglich der Verhütung von Streifen in der Deckschicht denselben Effekt erreichen, wenn der Quotient aus der Drehzahl des inneren Rohres und der Anzahl der Wendeln über die Bahnbreite konstant ist.
Wenn gesagt wird, dass das innere Rohr mit min destens einem die gesamte Giesskastenbreite in min destens einer Wendel schraubenlinienförmig überstrei chenden Schlitz versehen ist, dann soll damit angedeutet werden, dass natürlich auch mehrgängige Schlitze be- nutzt werden können, d. h. parallel verlaufende Schlitze, so dass die Teilung proportional der Gängezahl ver ringert wird.
Werden mehrgängige schraubenlinienförmige Schlitze benutzt, dann ist es prinzipiell nicht mehr nötig, dass die Anzahl der Wendeln, die der Schlitz des inneren Rohres besitzt, ganzzahlig und/oder gleich oder grösser als Eins ist. Allerdings ist es zweckmässig, um Überlappungen der überstrichenen Bereiche zu vermeiden, die Wendel- zahl n = 1,2<B>...</B> zu wählen und bei mehrgängigen Schlit zen die Wendelzahl gleichzuhalten.
In einem bevorzugten Ausführungsform der Vorrich tung überstreicht der in das innere Rohr eingearbeitete Schlitz die Giesskastenbreite schraubenlinienförmig in zwei Wendeln.
Erhöht man die Wendelzahl über die Bahnbreite, so wird bei sonst gleichbleibenden Verhältnissen der ge wünschte Effekt schwächer.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung nach der Erfindung dargestellt, und zwar zeigen: Fig. 1 eine teilweise aufgeschnittene Ansicht der Vorrichtung einschliesslich Gelzuführungsleitungen und eine Walze, Fig. 2 einen Teilschnitt gemäss der Linie 2-2 in Fig. 1, Fig. 3 eine schematische Darstellung der den Gel verteiler passierenden endlosen Bahn zur Erläuterung der Relativbewegung zwischen den Zuführungsstellen und der bewegten endlosen Bahn und Fig. 4 zum Vergleich dazu eine schematische Dar stellung zur Erläuterung der Relativbewegung zwischen einem changierenden Gelzufühmungsrohr und einer be wegten endlosen Bahn.
Nach den Fig. 1 und Fig. 2 besteht die Vorrichtung im wesentlichen,aus einem Giesskasten 1, der vor einem Rakelmesser 2 angeordnet ist, und aus einem Doppel rohr 3; 6, dessen äusseres Rohr 3 mit einem gerade verlaufenden und gegen eine Walze 5 gerichteten, die gesamte Giesskastenbreite überstreichenden Schlitz 4 versehen und im Giesskasten 1, nicht drehbar, durch Manschetten 11 abgedichtet, fest gelagert ist,
während sein inneres Rohr 6 mit einem die gesamte Giesskasten breite in mindestens einem Wendel schraubenlinienförmig überstreichenden Schlitz 7 versehen, in das äussere Rohr 3, drehbar gelagert, eingepasst und über eine Welle 14 mit einem nicht dargestellten Antrieb verbunden ist, wobei der Innenraum 8 des inneren Rohres 6 über Zuführungsleitungen 9 an einen nicht dargestellten Be hälter für die Beschichtungsmasse angeschlossen ist.
Die zähflüssige Beschichtungsmasse 15 wird bei A in Pfeilrichtung durch die Zuführungsleitung 9 gepumpt, gelangt auf beiden Seiten des Doppelrohres 3 ; 6 durch einen Ringraum 16 im äusseren Rohr 3 und Schlitzöffnungen 17 im inneren Rohr 6 in den Innen raum 8 und durch den schraubenlinienförmigen Schlitz 7 in den geraden Schlitz 4. Die Stellen, an denen die Schlitze 4; 7 sich decken, werden als Zuführungsstel len 23 bezeichnet.
Im Falle der dargestellten Vorrichtung bildet der schraubenlinienförmige Schlitz 7 über die Breite der endlosen Bahn 12; 13 zwei Wendeln. Es existieren folglich jeweils zwei Zuführungsstellen 23.
Dabei soll unter einer Wendel ein schrauben- linienförmigem Kurvenzug verstanden werden, der den Umfang des Rohres 6, also in der axialen Projektion den Winkel 360 , einmal umschliesst.
Zwischen dem äusseren Rohr 3 und der Walze 5 liegt die Druckausgleichszone 19. Nach Einstellen eines stationären Zustandes füllt die Beschichtungsmasse 15 den Giesskasten 1 bis zu einem gewissen Grad an. Der Giesskasten wird dabei m einem solch geringen Abstand von der Bahn ange ordnet, dass unter der dem Rakelmesser 2 gegenüber liegenden Seite des Giesskastens 1 möglichst kein Gel hervorquillt und sich dort kein rotierender Gelwulst 18 auf der Bahn bilden kann.
Mit 12 soll die unbeschichtete, mit 13 die be schichtete Bahn bezeichnet werden. Sie gelangt bei C in die Rakelanlage und verlässt sie beschichtet in Rich tung des Pfeiles D .
Zur Unterstützung des Druckausgleichs und zur Er zeugung eines genügend grossen statischen Drucks kann durch einen Anschluss 10 in Richtung des Pfeiles B ein inertes Gas auf den Spiegel der im Giesskasten stehenden Beschichtungsmasse einwirken.
Fig. 3 und Fig. 4 sollen zur Erläuterung der Re lativbewegung zwischen den Zuführungsstellen 22; 23 und der Mittellinie 24 der bewegten endlosen Bahn 13 dienen. Dabei wird in Fig. 4 gezeigt, wie diese Re lativbewegung bei der bekannten Rakelmaschine mit changierender Zuführungsstelle 22 aussieht; sie lässt sich als Zick-Zack-Linie 21 darstellen, welche die Mittel linie 24 abwechselnd unter einem Winkel /3 < 90 und y > 90 passiert.
Bei der Vorrichtung nach Fig. 1 und 2 lässt sich die Relativbewegung (Fig. 3) in Form einer Geraden schar darstellen, wobei die einander parallelen Geraden 20 die Mittellinie 24 stets unter einem gleichbleibenden Winkel 0 < a < 90 schneiden.
Von den angedeuteten drei Zuführungsstellen sind mindestens zwei ständig vorhanden. Hier dargestellt ist der sich nach jeweils einer Umdrehung wiederholende Fall, dass drei überdeckungspunkte, nämlich an beiden Rändern und in der Mitte, auftreten.
Normalerweise ist die Länge des geraden Schlitzes 4 mit der auf die Bahn projizierten Länge des schrauben- linienförmigen Schlitzes 7 identisch. Die Bahnbreite ist normalerweise etwas grösser als die genannten Längen.
Wenn gesagt wird, dass die Schlitze 4; 7 gesamte Giesskastenbreite überstreichen , so soll damit ange deutet werden, dass normalerweise die Länge dieser Schlitze identisch sein kann mit der Breite des Giess kastens, also dem Abstand z. B. der beiden Manschet ten 11. Natürlich kann es aus konstruktiven Gründen nötig sein, die Schlitze etwas kürzer als die Giesskasten breite zu wählen. <I>Beispiel</I> Ein 80 cm breites, nichtgewebtes Trägermaterial wird der in Fig. 1 und 2 näher beschriebenen Vor richtung mit einer Geschwindigkeit von 2m/min zu geführt.
Das innere Rohr besitzt einen schraubenlinien- förmigen Schlitz mit zwei Wendeln. Die Zuführungs stellen haben,also einen Abstand von 0,4 m.
Die Breite des Schlitzes 7 ist 3 mm, ebenso die des Schlitzes 4.
Das innere Rohr rotiert mit 10 U.2/min. Das be deutet, da für eine Umdrehung 0,1 min benötigt wird, dass die Zuführungsstellen in dieser Zeit um x = 0,4 m längs des geraden Schlitzes weiterwandern. In der glei chen Zeit bewegt sich die endlose Bahn um y = 0,2 m unter dem geraden Schlitz hinweg weiter.
Der Taugens des Winkels a zwischen der die Re lativbewegung wiedergegebenen Linie 20 und der Mit- tellinie 24 (Fig. 3) ist demnach x : y = 2, der Winkel α selbst ist etwa 64 .
Die Deckschicht aus einem Polyurethangel mit einem Feststoffgehalt von 20 Gew.% ist völlig streifen- frei.