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Dokumentenidentifikation DE60027092T2 24.08.2006
EP-Veröffentlichungsnummer 0001072329
Titel Verfahren und Vorrichtung zur Partikelentfernung von Materialbahnen
Anmelder Fuji Photo Film Co., Ltd., Minami-Ashigara, Kanagawa, JP
Erfinder Kawanishi, Naoyuki, Minami-Ashigara-shi, Kanagawa, JP;
Fujiwara, Kazuhiko, Kanagawa, JP
Vertreter Grünecker, Kinkeldey, Stockmair & Schwanhäusser, 80538 München
DE-Aktenzeichen 60027092
Vertragsstaaten DE
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 25.07.2000
EP-Aktenzeichen 001159375
EP-Offenlegungsdatum 31.01.2001
EP date of grant 05.04.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 24.08.2006
IPC-Hauptklasse B08B 1/02(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP
IPC-Nebenklasse B08B 3/02(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   B08B 3/12(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   

Beschreibung[de]
HINTERGRUND DER ERFINDUNG Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht allgemein auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Partikelentfernung von Materialbahnen und spezieller, auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Partikelentfernung von Materialbahnen, das in der Lage ist sehr gründlich Fremdkörper wie Feststoffteilchen, Staub und Ähnliches, die an einer Oberfläche eines thermoplastischen Basismaterils anhaften zur entfernen.

Beschreibung der verwandten Technik

Photoempfindliches Material, Magnetaufnahmeband, Film für optische Zwecke und Ähnliches wird durch Hinzufügen von jeweiligen Funktionen zu einem thermoplastischen Basismaterial (das nur eine " Materialbahn " genannt werden kann) hergestellt, um industrielle Werte darzustellen. Viele dieser Produkte werden durch Beschichten der Oberfläche des thermoplastischen Basismaterials mit einer photoempfindlichen Substanz, einer magnetischen Substanz, einer lichtumwandelnden Substanz und Ähnlichem hergestellt. In den letzten Jahren wurde die Auftraggeschwindigkeit dieser Substanzen erhöht, um die Produktivität zu verbessern. Wenn Fremdkörper wie Feststoffteilchen, Staub und Ähnliches an der Oberfläche des Basismaterial anhaften, kann ein Beschichtungsdefekt einige Hundert Male größer sein als die Größe des Partikels des Fremdkörpers. Um dieses Problem zu lösen, wird ein sogenannter Partikelentfernungsprozess ausgeführt, um den Fremdkörper wie den Partikel, der an der Oberfläche des Basismaterials anhaftet vor dem Beschichten durch Kraftanwendung zu entfernen.

Der Fremdkörper haftet auf der Oberfläche des Basismaterials aus einer Vielzahl von Gründen die folgen an. Einige Fremdkörper, die auf der Oberfläche eines Films vorhanden sind werden in die Oberfläche eingebettet, bevor der Film während der Filmherstellung fest geworden ist. Einige Fremdkörper haften auf der Oberfläche auf Grund von intermolekularen Kräften aus der Herstellung eines Films zu der Beschichtung eines funktionellen Materials. Einige Fremdkörper haften an der Oberfläche auf Grund von elektrostatischen Kräften, die durch die Elektrisierung der Filmoberfläche erzeugt wird. Einige Fremdkörper haften an der Oberfläche auf eine solche Weise, dass eine Flüssigkeit, die einen Fremdkörper enthält an der Oberfläche anhaftet und dann getrocknet wird und fest wird. Die Fremdkörper besitzen eine Vielzahl von Zusammensetzungen und eine Vielzahl von Adhäsionsarten im Hinblick auf den Film. Der Beschichtungsdefekt ergibt sich aus dem Fremdkörperpartikel im Submikrometerbereich bis zu einigen Millimetern.

Bei einem gut bekannten Verfahren einer Trockenprozess-Partikelentfernung wird ein nicht gewebter Stoff oder eine Klinge gegen die Oberfläche eines Films gedrückt, wie in der vorläufigen japanischen Patentveröffentlichung Nr. 59-150571 offengelegt ist. Bei einem Verfahren, das in der vorläufigen japanischen Patentveröffentlichung Nr. 10-309553 offengelegt ist, wird die Luft mit einer hohen Reinheit bei einer hohen Geschwindigkeit ausgestoßen, um die Ablagerungen von der Oberfläche des Films abzulösen und sie in einen nahen Einlass zu führen. Shinko Ltd. erzeugt kommerziell einen "New Ultra Cleaner (Handelsname) ", der die Ablagerungen durch Ausstoß der komprimierten Luft, die mit Ultraschallwellen zum Schwingen gebracht wird ablöst und absaugt. Dieser Reiniger wird dadurch gekennzeichnet, dass eine Scherbeanspruchung des Luftstroms kombiniert wird mit der Schwingung durch die Ultraschallwellen, um die Partikelentfernungsleistung zu verbessern.

Die vorläufige japanische Patent Veröffentlichung Nr. 10-290964 legt ein anderes Verfahren einer Trockenprozess-Partikelentfernung offen, bei dem positive und negative ionisierte Luftbestandteile implantiert werden, um elektrische Ladungen zu neutralisieren und damit die abgelösten Fremdkörper durch einen anderen Luftstrom zu entfernen.

Es gibt auch ein Verfahren einer Nassprozess-Partikelentfernung. Bei einem Beispiel des Verfahrens der Nassprozess-Partikelentfernung wird ein Film in einen Reinigungsflüssigkeitsbehälter geführt, um die Ablagerungen durch einen Ultraschallgenerator abzulösen. Bei einem anderen Beispiel des Verfahrens der Nassprozess-Partikelentfernung wird eine Reinigungsflüssigkeit auf einen Film aufgebracht und dann wird die Luft auf den Film mit hoher Geschwindigkeit aufgedüst und die Ablagerungen werden abgesaugt, wie in der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 49-13020 offengelegt ist.

Auch wenn die oben erwähnten Partikelentfernungsverfahren für relativ große Ablagerungen von Dutzenden an Mikrometern oder mehr oder bei Ablagerungen mit einer geringen Adhäsion wirksam sind, sind sie kaum wirksam bei kleinen Ablagerungen von einigen Mikrometern oder weniger oder bei Ablagerungen mit starker Adhäsion.

Um dieses Problem anzugehen, hat die japanische Patentveröffentlichung Nr. 5-50419 ein Verfahren vorgeschlagenen, welches die Schritte des Auftragens eines Lösemittels auf die Oberfläche des Films und dann des Aufdrückens eines Stangenbauteils umfasst, das in einer Gegenrichtung zu einer Filmtransportrichtung rotiert, gegen die Oberfläche des Films, um die Ablagerungen abzuschaben, während das Lösemittel zurückbleibt. Bei diesem Verfahren wird eine schmale Lücke zwischen dem Film und dem Stangenbauteil gebildet, um das Hindurchtreten von Ablagerungen zu verhindern, die größer als die Lücke sind und eine Scherbeanspruchung wird über das Lösemittel übertragen, um die Ablagerungen abzulösen. Deshalb ist dieses Verfahren für kleinere Ablagerungen mit starker Adhäsion effektiv.

Die vorläufige japanische Patentveröffentlichung Nr. 62-65872 hat ein anderes Partikelentfernungsverfahren vorgeschlagen, wobei eine Klinge mit einer scharfen Kante vorgesehen ist statt dem Stangenbauteil, die in einer Gegenrichtung zu der Filmtransportrichtung rotiert, um damit den Reinigungseffekt zu verbessern.

Bei den Verfahren, die in der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 5-50419 und der vorläufigen japanischen Patentveröffentlichung Nr. 62-65872 offengelegt sind, wird das Stangenbauteil oder Ähnliches durch ein flaches hartes Metall mit einer exzellenten Abriebfestigkeit gebildet, so dass das Stangenbauteil oder Ähnliches in direktem Kontakt mit der Oberfläche des thermoplastischen Basismaterials sein kann. Aus diesem Grund wird der Film beschädigt, wenn ein fester Fremdkörper in den Spalt zwischen dem Film und dem Stangenbauteil oder Ähnlichem eintritt. Darüber hinaus wird, wenn ein flüssiger Film zwischen der Filmoberfläche und dem Stangenbauteil oder Ähnlichem gerissen ist die Filmoberfläche beschädigt und neue Fremdkörper werden erzeugt.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist deshalb ein Ziel der vorliegenden Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Partikelentfernung von Materialbahnen zu liefern, die in der Lage sind Fremdkörper wie Feststoffteilchen, Staub oder Ähnliches, die an der Oberfläche einer bahnförmigen Rolle anhaften zur entfernen, ohne sie zu beschädigen.

Das obige Ziel kann erreicht werden durch die Lieferung eines Verfahrens zur Partikelentfernung von Materialbahnen, das die Schritte umfasst: ständiges Abreiben einer Oberfläche von einer laufenden Materialbahn mit einem elastischen Körper, der feucht ist mit einer Flüssigkeit; und nach dem Abreibschritt Sprühen einer Flüssigkeit auf die Oberfläche der laufenden Materialbahn.

Bei dem Verfahren der vorliegenden Erfindung, bei dem die Filmoberfläche mit dem elastischen Körper abgerieben wird unterstützt durch die Flüssigkeit, ist eine Scherbeanspruchung Tausende Male größer als bei einem Trockenprozess-Partikelentfernungsverfahren, das ein gasförmiges Medium mit der gleichen Schergeschwindigkeit verwendet. Deshalb kann das Verfahren zur Partikelentfernung der vorliegenden Erfindung kleinere Fremdkörper mit einer stärkeren Adhäsion beseitigen im Vergleich mit dem Trockenprozess-Partikelentfernungsverfahren. Da der elastische Körper eine geringere Steifheit besitzt als eine Metallstange oder eine Klinge, liegt eine extrem kleine Wahrscheinlichkeit vor, dass der elastische Körper, der gegen den Film gedrückt wird die Filmoberfläche beschädigt.

Die Fremdkörper, die nicht durch die Scherbeanspruchung des elastischen Körpers abgerieben werden können und die Fremdkörper, die wieder an der Filmoberfläche anhaften in Verbindung mit der Flüssigkeit werden durch Aufsprühen einer Flüssigkeit auf die Oberfläche des Films an der stromab Seite des elastischen Körpers abgewaschen.

Die Fremdkörper, die von der Filmoberfläche abgerieben wurden, bleiben teilweise auf der Oberfläche des elastischen Körpers. Diese werden im Laufe der Zeit angereichert und haften wieder an der Filmoberfläche an. Dies erniedrigt ein Verhältnis der Fremdkörperentfernung und beschädigt den Film, wenn die Steifheit des verbliebenen Fremdkörpers größer ist als die des Films. Um dieses Problem zu lösen, werden Ultraschallwellen auf die Oberfläche des elastischen Körpers angewandt, um die übertragenen Fremdkörper nach dem Abreiben des Films entsprechend der vorliegenden Erfindung zu entfernen.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Sowohl die Art dieser Erfindung als auch andere Ziele und Vorteile daraus werden im Folgenden erklärt mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen, bei denen gleiche Referenzzeichen gleiche oder ähnliche Teile über alle Figuren anzeigen und wobei:

1 eine Prinzipskizze ist, die eine bevorzugte Ausführung einer Vorrichtung zur Partikelentfernung von Materialbahnen entsprechend der vorliegenden Erfindung zeigt;

2 eine Prinzipskizze ist, die eine Transportvorrichtung zeigt, auf die eine Vorrichtung zur Partikelentfernung von Materialbahnen entsprechend der vorliegenden Erfindung angewandt wird; und

3 eine Tabelle ist, welche die Ergebnisse von Experimenten mit verschiedenen Beispielen zeigt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNG

Eine bevorzugte Ausführung der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden beschrieben mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen.

1 ist eine Prinzipskizze, die eine Vorrichtung zur Partikelentfernung entsprechend einer Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt. Wie in 1 gezeigt, umfasst die Vorrichtung zur Partikelentfernung dieser Ausführung Führungswalzen 12A-12D zur Führung eines bahnförmigen Films 10; eine Antriebswalze 16 zum ständigen Abreiben des Films 10, der durch die Führungswalzen 12A-12D geführt wird, wobei ein elastischer Körper 14 die Antriebswalze 16 umhüllt; und eine Waschdüse 18 zum Waschen der Oberfläche des Films 10, die mit der Antriebswalze 16 abgerieben wurde.

Eine Rolle des Films 10 wird in einer Zuführungsvorrichtung (nicht gezeigt) aufgerollt und der Film 10 wird zu der Vorrichtung zur Partikelentfernung geführt. Dann wird der Film 10 von der linken Seite zu der rechten Seite in der Vorrichtung zur Partikelentfernung in 1 transportiert und zuletzt zu einer Aufwindevorrichtung geführt, wo der Film 10 wieder zu einer Rolle aufgewickelt wird.

Der Film 10, der in der Vorrichtung zur Partikelentfernung entsprechend der vorliegenden Erfindung bearbeitet werden soll kann aus Polyester, Polyethylenterephthalat, Polyethylennaphtalin, Cellulosenitrat, Celluloseester, Polyvinylacetal, Polycarbonat, Polyvinylchlorid, Polyvinylidenchlorid, Polyimid, Polyamid, Verwandtem oder Harzmaterialien, und Papier, Metall und Ähnlichem bestehenden. Der Film 10 besteht typischerweise aus einem flexiblen Basismaterial und spezieller aus einem Papier-Basismaterial, das teilweise acetyliert ist oder mit Bariumoxid und/oder einem &agr;-Olefin-Polymer und spezieller einem &agr;-Olefin-Polymer, dessen Anzahl an Kohlenstoffatomen zwischen 2 und 10 liegt, wie Polyethylen, Polypropylen und Ethylen-Buten-Copolymer überzogen ist. Diese thermoplastischen Basismaterialien werden mit verschiedenen Funktionen versehen, um industrielle Werte darzustellen. Typische Beispiele sind photoempfindliches Material, Magnetaufnahmeband und Film für optische Zwecke. Die Oberflächen von vielen thermoplastischen Materialien sind mit einer photoempfindlichen Substanz, einer magnetischen Substanz, einer lichtumwandelnden Substanz und Ähnlichem beschichtet.

Die Führungswalzen 12A-12D führen den Film 10, der sich durch die Vorrichtung zur Partikelentfernung bewegt. Die Führungswalzen 12A-12D sind an jeweils vorgegebenen Positionen angebracht. In diesem Fall ist es wichtig, dass die Führungswalzen 12A-12D den Film 10 führen, um den Film 10 mit dem elastischen Körper 14 mit einem positiven Überlappungswinkel hinsichtlich der Antriebswalze 16 in Kontakt zu bringen und dass sich die abgeriebene Oberfläche des Films 10 nahe bei der Waschdüse 18 befindet, die hinter der Antriebswalze 16 angeordnet ist.

Die Antriebswalze 16 ist zwischen der Führungswalze 12B und der Führungswalze 12C angeordnet und wird durch einen Motor (nicht gezeigt) gedreht. Die Antriebswalze 16 ist auf eine solche Weise konstruiert, dass die periphere Oberfläche einer Walze mit dem elastischen Körper 14 überzogen ist. Die untere Hälfte der Antriebsrolle 16 ist in eine Reinigungsflüssigkeit 22 getaucht, die in einem Reinigungsflüssigkeitsbehälter 20 enthalten ist. Der Film 10 wird ständig über den elastischen Körper 14 gerieben, der die Oberfläche der rotierenden Antriebswalze 16 umhüllt, so dass die Fremdkörper, die an der Oberfläche des Films 10 anhaften entfernt werden.

Da die untere Hälfte der Antriebswalze 16 in die Reinigungsflüssigkeit 22 getaucht ist bewirkt die Drehung der Antriebswalze 16, dass der elastische Körper 14, der die Oberfläche der Antriebswalze umhüllt, immer nass ist mit der Reinigungsflüssigkeit 22. Dies erzeugt eine Scherbeanspruchung gegen die Fremdkörper, die an der Oberfläche des Films 10 anhaften, die Tausende Male größer ist als bei einem trockenen Verfahren zur Partikelentfernung unter Verwendung eines gasförmigen Mediums und ermöglicht es, kleinere Fremdkörper, die fest an der Oberfläche des Films 10 anhaften zur entfernen.

Die Antriebswalze 16 kann entweder vorwärts oder rückwärts hinsichtlich der Transportrichtung des Films 10 gedreht werden und der Durchmesser und die Rotationsgeschwindigkeit der Antriebswalze 16 werden vorzugsweise so bestimmt, dass ein absoluter Wert einer Differenz in der linearen Geschwindigkeit zwischen dem Film 10 und der Antriebswalze 16 bei nicht weniger als 5 m/min gehalten werden kann.

Die Oberfläche der Antriebswalze 16 ist mit dem elastischen Körper 14 mit einer Dicke von mindestens 0,5mm, bevorzugt zwischen 0,5mm und 100mm und mehr bevorzugt zwischen 1,0mm und 50mm beschichtet. Ein Beschichtungsmaterial kann aus einer Vielzahl von bekannten Materialien ausgewählt werden. Beispiele für Beschichtungsmaterialien sind ein Polyamid wie 6-Nylon, 66-Nylon und Copolymer-Nylon; ein Polyester wie Polyethylenterephthalat, Polybutylenterephthalat und Copolymer-Polyester; ein Polyolefin wie Polyethylen und Polypropylen; ein mehrfachhalogeniertes Vinylpolymer wie Polyvinylchlorid, Polyvinylidenfluorid, und Polytetrafluotethylen (Teflon®); natürlicher Kautschuk; Neopren; Nitril-Kautschuk; fluorierter Kautschuk; chlorsulfoniertes Polyethylen (Hypalon®); Polyurethan; Rayon; und Cellulose. Diese elastischen Körper können entweder allein, in Kombination, als ein Laminat oder als ein nicht gewebter Stoff, bei dem eine Faser dazwischengewoben ist verwendet werden. Ein Material wird ausgewählt, das niemals durch die Reinigungsflüssigkeit erweicht oder ausgewaschen wird und es wird so ausgewählt, dass dessen Steifheit niedriger sein kann als die Steifheit der Filmoberfläche, so dass der Film, der abgeriebenen wird nicht beschädigt wird.

Der Überlappungswinkel des Films 10 hinsichtlich der Antriebswalze 16 wird entsprechend der Positionen der Führungswalzen 12B, 12C, die vor und hinter der Antriebswalze 16 angeordnet sind bestimmt. Eine Erhöhung des Überlappungswinkels führt zu einer Erhöhung in der Verweilzeit des vorbeilaufenden Films 10 auf der Antriebswalze 16. Dies erzielt einen exzellenten Reinigungseffekt. Um den Film 10 jedoch unter stabilen Bedingungen ohne ihn zu knittern, zu zerkratzten oder zu verwinden zu transportieren, ist es vorzuziehen, den Überlappungswinkel des Films 10 bei weniger als 180 Grad festzusetzen, bevorzugt bei mindestens 1 Grad und weniger als 135 Grad und mehr bevorzugt bei mindestens 5 Grad und weniger als 90 Grad. Die Zunahme in dem Durchmesser der Antriebswalze 16 kann auch zu der Erhöhung in der Verweilzeit führen, aber der Durchmesser liegt vorzugsweise bei weniger als 200cm, um Raumbedarf und Produktionskosten zu reduzieren, mehr bevorzugt nicht weniger als 5cm und weniger als 100cm und noch mehr bevorzugt nicht weniger als 10cm und weniger als 50cm.

Die Auflagerspannung, die auf den Film 10 auf der Antriebswalze 16 angewandt wird, wird festgesetzt entsprechend einer Spannung eines Filmtransportsystems und des Durchmessers der Antriebswalze 16. Es ist vorzuziehen die Spannung des Transportsystems zu steuern, da der Durchmesser der Antriebswalze 16 mit der Verweilzeit verknüpft ist. Es ist vorzuziehen eine hohe Auflagerspannung beizubehalten, um die Fremdkörper zu entfernen. Wenn jedoch die Auflagerspannung zu hoch ist, wird ein flüssiger Film der Reinigungsflüssigkeit zwischen dem Film 10 und dem elastischen Körper 14 aufgerissen und bringt den elastischen Körper 14 in direkten Kontakt mit dem Film 10, der daher verkratzt wird. Die Auflagerspannung ist vorzugsweise nicht größer als 100kgf/m Breite, mehr bevorzugt zwischen 5kgf/m Breite und 100kgf/m Breite und noch mehr bevorzugt zwischen 5kgf/m Breite und 50kgf/m Breite.

Die Waschdüse 18 ist zwischen der Führungswalze 12C und der Führungswalze 12D angebracht und sprüht die Reinigungsflüssigkeit auf die Oberfläche des Films 10, der durch die Antriebswalze 16 abgerieben wurde. Die Reinigungsflüssigkeit, die aus der Waschdüse 18 gesprüht werden soll, wird erhalten durch Reinigung der Reinigungsflüssigkeit 22, die in dem Reinigungsflüssigkeitsbehälter 20 enthalten ist. Spezifischer sind der Reinigungsflüssigkeitsbehälter 20 und die Waschdüse 18 über eine Leitung 24 verbundenen und die Reinigungsflüssigkeit 22, die in dem Reinigungsflüssigkeitsbehälter 20 enthalten ist, wird durch eine Förderpumpe 26, die in der Mitte der Leitung 24 angebracht ist angesaugt und durch einen Filter 28 gereinigt. Die gefilterte Reinigungsflüssigkeit wird an die Waschdüse 18 geliefert und aus der Waschdüse 18 versprüht. Die Reinigungsflüssigkeit, die aus der Waschdüse 18 versprüht wird, wäscht die Oberfläche des Films 10, der durch den elastischen Körper 14 der Antriebswalze 16 abgerieben wurde. Dies wäscht die Fremdkörper ab, die nicht durch die Scherbeanspruchung des elastischen Körpers 14 abgerieben wurden und die Fremdkörper, die wieder auf dem Film 10 zusammen mit der Flüssigkeit anhafteten. Die Reinigungsflüssigkeit, die aus der Waschdüse 18 gesprüht wurde trifft auf die Oberfläche des Films 10, der durch den elastischen Körper 14 der Antriebswalze 16 abgerieben wurde und fällt durch ihr Eigengewicht in den Reinigungsflüssigkeitsbehälter 20. Kurz, die Reinigungsflüssigkeit wird wiederverwendet.

Die Reinigungsflüssigkeit, die durch die Fremdkörper verunreinigt wurde und die von dem Film fiel kann durch das Flüssigkeitsumwälzsystem, das die Reinigungsflüssigkeit an die Waschdüse 18 hinter der Antriebswalze 16 liefert gereinigt werden oder kann durch ein anderes Flüssigkeitsumwälzsystem gefiltert werden. Eine Vielzahl von Filtern werden verwendet entsprechend der Größe an Fremdkörpern, die entfernt werden sollen. Ein fraktioniertes Sollmaß (nominal fractional size) des Filters beträgt die Hälfte der Größe der Fremdkörper die abgetrennt werden sollen und mehr bevorzugt die Hälfte bis zu einem Zehntel. Es ist vorteilhaft einen gefalteten Kerzenfilter auszuwählen unter dem Gesichtspunkt der Lebensdauer des Filters und der einfachen Handhabung.

Der gefilterte umlaufende Fluss sollte auf eine solche Weise festgelegt werden, dass die Zunahme der Menge an Fremdkörpern die, während Zeit verstreicht, in dem Reinigungsflüssigkeitsbehälter akkumuliert wird, weil die Fremdkörper von der Filmoberfläche abgetragen werden verhindert wird. Um die Menge an Fremdkörpern, die in der Reinigungsflüssigkeit schwimmen zu quantifizieren, ist es günstig, einen "HIAC/ROYCO Liquid Particle Counter Model 4100" von Nozaki Industries zu verwenden. Die Fraktionsgröße des Filters und der umlaufende Fluss sind auf eine solche Weise eingestellt, dass die Zunahme der Zahl von Partikeln mit Größen, die entfernt werden sollen verhindert wird, während die Betriebszeit verstreicht.

Die Reinigungsflüssigkeit 22 ist vorzugsweise eine Flüssigkeit, die niemals die Komponenten des Films oder eine Unterschicht die in der Oberfläche des Basismaterials durch Beschichten oder Ähnlichem eingebaut ist auflöst oder extrahiert, oder sie ist eine Flüssigkeit, die sie niemals durchdringt. Wenn eine wasserlösliche Substanz wie eine Gelatine als die Unterschicht vorgesehen ist, wird ein nichtwässriges Lösemittel mit einer niedrigen Polarität ausgewählt. Beispiele für Lösemittel zur Verwendung bei der vorliegenden Erfindung sind in " A New Edition Solvent Pocketbook (herausgegeben von Ohm-sha, 1994, Japan) " erwähnt, aber die vorliegende Erfindung sollte nicht auf sie begrenzt sein. Der Siedepunkt des Lösemittels, das bei der vorliegenden Erfindung verwendet wird liegt bevorzugt zwischen 30°C und 80°C in Hinblick auf die schnelle Trockenheit und seine Viskosität liegt höchstens bei 50mPa·s bei einer Gebrauchstemperatur in Hinblick auf die Handhabbarkeit der Reinigungsflüssigkeit. Die Reinigungsflüssigkeiten können entweder einzeln oder in Kombination verwendet werden.

In 1 ist ein Ultraschallgenerator 30 in dem Reinigungsflüssigkeitsbehälter 20 vorgesehen. Der Ultraschallgenerator 30 wendet Ultraschallwellen auf die Oberfläche des elastischen Körpers 14, der die Oberfläche der Antriebswalze 16 umhüllt an, um damit die übertragenen Fremdkörper zu entfernen. Die Reinigungsflüssigkeit 22 wird zwischen dem Ultraschallgenerator 30 und dem elastischen Körper 14 gehalten, um die erzeugten Ultraschallwellen auf die Oberfläche des elastischen Körpers 14 wirkungsvoll zu übertragen.

Der Ultraschallgenerator 30 besitzt vorzugsweise eine größere Breite als die Antriebswalze 16 bezüglich der Oberfläche, welche die Ultraschallwelle abstrahlt und mindestens 50 % des Walzendurchmessers in der Filmtransportrichtung ragt gegen die Strahlungsoberfläche des Ultraschallgenerators 30. Wenn die Größe eines Ultraschallgenerators kleiner ist als diese Größe, werden eine Vielzahl von Ultraschallgeneratoren angebracht, um die äquivalente Projektionsfläche abzudecken. In diesem Fall sollten die Zwischenräume zwischen den Ultraschallgeneratoren so festgelegt werden, dass die Ultraschallwellen von den benachbarten Unterschallgeneratoren einheitlich überlappt werden können.

Darüber hinaus kann die Frequenz des Ultraschallgenerators 30 bei einer normalen Frequenz von 20kHz und über 1 MHz liegen. Wenn das Material der Antriebswalze 16 anfälanfällig gegenüber Kavitation und Erosion ist, kann die Frequenz von weniger als 500kHz die Oberfläche des elastischen Körpers beschädigen. Deshalb ist es vorzuziehen, den Ultraschallgenerator mit einem oder mehr Megahertz Frequenz zu verwenden, auch wenn er teuer ist. Unterschiedliche Frequenzen wirken auf unterschiedliche Fremdkörpergrößen ein (je höher die Frequenz ist, um so kleiner ist die Größe der Fremdkörper, auf die eingewirkt wird) und es ist deshalb möglich eine Vielzahl von Ultraschallgeneratoren zu erzeugen, die Ultraschallwellen von verschiedenen Frequenzen verwenden oder einen Ultraschallgenerator, der in der Lage ist die Erzeugungsfrequenz zu modulieren.

Die Ultraschallausgangsleistung pro Flächeneinheit liegt zwischen 0,1 W/cm2 und 2W/cm2. Der Abstand zwischen dem Unterschallgenerator 30 und der Antriebswalze 16 besetzt optimale Stellen auf Grund der Anwesenheit einer stehenden Welle und die Entfernung ist vorzugsweise ein Wert, der herausgefunden wird durch Multiplikation eines Wertes, der entsprechend der folgenden Formel berechnet wird mit einer ganzen Zahl: &lgr; = C/f wobei &lgr; eine Wellenlänge der Unterschallwelle, C eine Ultraschallwellen-Übertragungsgeschwindigkeit in der Reinigungsflüssigkeit und feine Frequenz der Ultraschallwelle ist.

Nun wird die Wirkungsweise der Vorrichtung zur Partikelentfernung von Materialbahnen entsprechend dieser Ausführung, die in der oben erwähnten Weise konstruiert ist beschrieben.

Der Film 10, der in die Vorrichtung zur Partikelentfernung eingeführt wird, wird in dem Zustand, indem er durch die Führungswalzen 12A-12D geführt wird transportiert und während dessen wird die Oberfläche des Films 10 ständig mit dem elastischen Körper 14 der rotierenden Antriebswalze 16 abgerieben. Dies entfernt die Fremdkörper, die an der Oberfläche des Films 10 anhaften.

Die Drehung der Antriebswalze 16 verursacht, dass der elastische Körper 14, der die Oberfläche der Antriebswalze umhüllt immer feucht ist mit der Reinigungsflüssigkeit 22. Dies legt eine Scherbeanspruchung an, die Tausende Male größer ist als bei einem trocknen Verfahren zur Partikelentfernung unter Verwendung eines gasförmigen Mediums und ermöglicht es, kleinere Fremdkörper, die fest an der Oberfläche des Films 10 anhaften zur entfernen. Da der elastische Körper 14 eine geringe Streifheit als eine Metallstange oder Klinge besitzt, ist die Wahrscheinlichkeit extrem gering, dass der elastische Körper 14 die Oberfläche des Films 10, gegen den der elastische Körper 14 gepresst wird zerkratzt oder beschädigt.

Wenn der elastische Körper 14, der den Film 10 abgerieben hat, sich dreht und durch die Reinigungsflüssigkeit 22, die in dem Reinigungsflüssigkeitsbehälter 20 enthalten ist hindurchtritt, wendet der Ultraschallgenerator 30 die Ultraschallwellen auf die Oberfläche des elastischen Körpers 14 an. Deshalb kann, auch wenn die Fremdkörper, die von der Oberfläche des Films 10 abgerieben wurden an der Oberfläche des elastischen Körpers 14 anhaften, die Ultraschallvibration sie entfernen, wenn der elastische Körper 14 durch die Reinigungsflüssigkeit tritt. Damit reibt der elastische Körper 14, der sauber gehalten wird den Film 10 und dies verhindert, dass die verbleibenden Fremdkörper oder Ähnliches den Film 10 beschädigen.

Die Waschdüse 18 sprüht die Reinigungsflüssigkeit auf den Film 10, der durch den elastischen Körper 14 auf der stromab liegenden Seite abgerieben wurde. Diese wäscht die Fremdkörper ab, die nicht durch die Scherbeanspruchung des elastischen Körpers 14 abgerieben wurden und die Fremdkörper, die wieder an den Film 10 zusammen mit der Reinigungsflüssigkeit anhafteten.

Die Reinigungsflüssigkeit, die von der Waschdüse 18 versprüht wird ist die Reinigungsflüssigkeit 22, die in dem Reinigungsflüssigkeitsbehälter 20 enthalten ist und durch den Filter 28 gereinigt wird. Damit haften die Fremdkörper, die von dem Film 10 entfernt wurden nie mehr wieder an dem Film 10 an.

Wie oben festgestellt ist die Vorrichtung zur Partikelentfernung von Materialbahnen dieser Ausführung in der Lage die Fremdkörper wie Feststoffteilchen, Staub und Ähnliches, die an der Oberfläche des Films 10 anhaften zur entfernen, ohne ihn zu verkratzen oder zu beschädigen.

Bei dieser Ausführung wird nur eine Antriebswalze 16 geliefert, aber die vorliegende Erfindung sollte nicht darauf beschränkt werden. Wenn der Film 10 sehr verschmutzt ist, ist es möglich, eine in Vielzahl von Antriebswalzen zu liefern. In diesem Fall kann eine Waschdüse pro Antriebswalze hinzugefügt werden und die Waschdüse kann stromab der Vielzahl von Antriebswalzen 16, die in Reihe angeordnet sind, vorgesehen sein.

Der Reinigungsflüssigkeitsbehälter 20, der die Reinigungsflüssigkeit 22 enthält kann mit einer Mantelstruktur versehen sein, um ein Kühlmittel umlaufen zu lassen oder mit einem Wärmetauscher, in dem ein Kühlmittel umläuft und der in die Reinigungsflüssigkeit 22 getaucht ist, um die Wärme, die durch den Ultraschallgenerator 30 und die Förderpumpe 26 erzeugt wird zu absorbieren und damit eine konstante Temperatur der Reinigungsflüssigkeit 22 beizubehalten.

Bei dieser Ausführung wird die Reinigungsflüssigkeit, die von der Waschdüse 18 versprüht wird durch Reinigung der Reinigungsflüssigkeit 22, die in dem Reinigungsflüssigkeitsbehälter 20 enthalten ist wiederverwendet, aber es ist auch möglich die Reinigungsflüssigkeit aus einem separat gelieferten Reinigungsflüssigkeitstank zur Verfügung zu stellen.

BEISPIEL

Nun wird die vorliegende Erfindung durch Beispiele beschrieben, aber es sollte selbstverständlich sein, dass es nicht beabsichtigt ist die vorliegende Erfindung auf diese Beispiele zu beschränken.

Beispiel 1 (Stand der Technik)

Eine Transportvorrichtung in 1 gab einen Polyethylenterephthalat-Film mit einer Dicke von 100 &mgr;m und einer Breite von 100 cm mit einer Geschwindigkeit von 50 m/min aus einer Zuführungsvorrichtung 1 ein. Ein Beschichtungskopf beschichtete den Film mit einer Beschichtungsflüssigkeit, die Latex mit einer mittleren Partikelgröße von 10 &mgr;m enthielt. Die Beschichtungsflüssigkeit wurde in einer ersten Trockenzone 1 getrocknet, um einen Film mit einer kontrollierten Ablagerung an Fremdkörpern zu erzeugen. Die Zusammensetzung der Beschichtungsflüssigkeit, die den Latex enthielt war wie folgt. Unverdünnte Latexlösung 1,0 cm3 Methanol 49,0 cm3 reines Wasser 50,0 cm3

Die unverdünnte Latexlösung enthielt einen monodispersen Polyethylen-Latex von 1 Gewichtsprozent. Die Beschichtungsflüssigkeit wurde auf den Film mit 25 cm3/m2 angewandt. Die getrocknete Filmoberfläche wurde durch ein Mikroskop betrachtet und es wurde herausgefunden, dass Latexpartikel einheitlich auf der Filmoberfläche mit einer Dichte von etwa 300 (Partikel)/m2 anhafteten.

Dann wird der Film zu einer Nassprozess-Partikelentfernungszone 4 in 2 geführt, ohne dass seine beschichtet Oberfläche in Kontakt mit einer Walze oder Ähnlichem kommt.

Ein Partikelentfernungsprozess wurde in der Nassprozess-Partikelentfernungszone 4 wie in der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 5-50419 offengelegt ausgeführt. Ein Tauchbeschichter wandte Methanol mit 20cm3/m2 auf den Film an und dann wurde ein rotierender Drahtbarren mit einer Länge von 1,1 m über die Breite des Films und einem Durchmesser von 10 mm gegen den Film entlang dessen Breite gedrückt, um damit die Partikel zu entfernen. Eine Spannung des Films wurde vor, in und hinter der Nassprozess-Partikelentfernungszone 4 abgegrenzt. Die Spannung des Films betrug 12 kgf/m Breite in der Nassprozess-Partikelentfernungszone 4.

Dann wurde das Lösemittel in einer zweiten Trocknungszone 5 in 2 getrocknet, ohne dass die von den Partikeln befreite Oberfläche in Kontakt mit der Walze oder Ähnlichem kommt und eine Wickelvorrichtung 6 wickelte den Film auf. Eine Probe von 1 m in der Transportrichtung zwischen der zweiten Trocknungszone 5 und der Wickelvorrichtung 6 wurde zur Auswertung des Partikelentfernungseffektes erhalten und die verbliebenen Latexpartikel wurden über ein Stereomikroskop mit einer Vergrößerung von 50x gezählt. Wenn die Filmoberfläche beschädigt war, wurde das Ausmaß des Schadens aufgezeichnet. Die Rangzahlen der Auswertung sind wie folgt.

Wenn die Anzahl der Kratzer = einige/m ist, ist der Auswertungsrang „einige". Wenn die Anzahl der Kratzer = Dutzende/m ist, ist der Auswertungsrang „viele". Wenn die Anzahl der Kratzer = Hundert/m ist, ist der Auswertungsrang „unzählige". Die Probenahme wurde zweimal nach dem kontinuierlichen Prozess von 50 m und nach dem kontinuierlichen Prozess von 3000m durchgeführt.

Ein Level A und ein Level B in 3 zeigen die Ergebnisse der Experimente, wobei ein Drahtbarren, der sich jeweils mit einer Geschwindigkeit von 10 U/min und einer Geschwindigkeit von 50 U/min in einer gegenläufigen Richtung hinsichtlich der Filmtransportrichtung drehte, den Film abrieb. Die Anzahl der Latexpartikel wurde erniedrigt auf etwa 1/10 von 300/m vor dem Partikelentfernungsprozess aber die Menge an Fremdkörpern nach dem Prozess von 3000m war geringfügig größer als nach dem Prozess von 50m und die Filmoberfläche war verkratzt.

Beispiel 2 (Stand der Technik)

Eine Nassprozess-Partikelentfernung wurde durchgeführt, nach dem Anhaften der Latexpartikel, so wie es im Beispiel 1 der Fall ist. Bei dem Beispiel 2 wurde eine SUS304-Klinge für einen Klingenbeschichter mit einer Länge von 1,1 m über die Breite des Films und einer Dicke an der Spitze von 0,5mm entlang der Breite des Films angebracht, statt des rotierenden Drahtbarrens in der Nassprozess-Partikelentfernungszone 4 unmittelbar nach dem Tauchbeschichter, der Methanol auf den Film mit 20 cm3/m2 anwandte.

Ein Level C in 3 zeigt die Ergebnisse des Experiments. Die Anzahl der verbliebenen Latexpartikel war größer als in dem Fall der Level A und B und unzählige Kratzer waren auf der Filmoberfläche ausgebildet.

Beispiel 3 (Verwandte Technik)

Eine Nassprozess-Partikelentfernung wurde durchgeführt, nach dem Anhaften der Latexpartikel, so wie es im Beispiel 1 der Fall ist. In dem Beispiel 3 wurde die Oberfläche einer Aluminiumwalze mit einer Länge von 1,1 m über die Breite des Films und einem Durchmesser von 20cm mit fluoriertem Kautschuk mit einer Dicke von 10mm wie in 1 gezeigt überzogen und die Walze wurde als die Antriebswalze in der Nassprozess-Partikelentfernungszone 4 in 2 vorgesehen. Die Führungswalzen vor und hinter der Antriebswalze waren so angeordnet, dass der Überlappungswinkel des Films hinsichtlich der Antriebswalze 50 Grad war und der untere Teil der mit dem fluorierten Kautschuk überzogenen Antriebswalze wurde 10 cm in Methanol eingetaucht. Die Antriebswalze wurde in gegenläufiger Richtung hinsichtlich der Filmtransportrichtung gedreht.

Ein Level D und ein Level E in 3 zeigen die Ergebnisse der Experimente, wobei die Antriebswalze sich jeweils mit einer Geschwindigkeit von 10 U/min und einer Geschwindigkeit von 50 U/min drehte. Verglichen mit den Level A-C entsprechend dem Stand der Technik war die Menge an Fremdkörpern nach dem Prozess von 50 m erniedrigt. Dies zeigt die exzellente Partikelentfernungswirkung der Antriebswalze. Die Menge an Fremdkörpern nach dem Prozess von 3000 m war jedoch doppelt so hoch und das bedeutet, dass die Antriebswalze die exzellente Partikelentfernungswirkung nicht über einen langen Zeitraum vollbringen kann. Nach der Partikelentfernung von 3000 m fand man, dass die Oberfläche des fluorierten Kautschuks weißlich war von den Latexpartikeln, die daran hafteten.

Beispiel 4 (vorliegende Erfindung)

Eine Nassprozess-Partikelentfernung wurde durchgeführt unter Verwendung der Antriebswalze, so wie es im Beispiel 3 der Fall ist. In dem Beispiel 4 wurde die Nassprozess-Partikelentfernungszone 4 mit einer Flüssigkeitszuführungsvorrichtung, die Methanol umwälzte und filterte und es an eine Waschdüse lieferte und dem Ultraschallgenerator versehen zusätzlich zu der mit dem fluorierten Kautschuk überzogen Aluminiumwalze, wie in 1 gezeigt.

Die Waschdüse war 100 cm lang über die Breite des Films und ein Freiraum an deren spitzen Ende betrug 1 mm. Die Waschdüse wurde mit der Reinigungsflüssigkeit mit einem Fluss von 30 L/min durch Astropore-Filter von Fuji Photo Film Co.,Ltd., der ein fraktionelles Nennmaß von 0,2 &mgr;m besaß versorgt.

Zwei Ultraschallgeneratoren eines handelsüblichen Modells erzeugt von Nippon Alex Ltd. wurden über die Breite des Films angebracht, um die Ultraschallwellen über die gesamte Breite der, mit dem fluorierten Kautschuk überzogenen Antriebswalze anzuwenden. Ein Ultraschallgenerator ist 50 cm lang über die Breite des Films und 30 cm lang in der Transportrichtung und gibt Ultraschallwellen von 100 kHz mit einer Leistung von 1000 W aus.

Die Ergebnisse der Experimente sind in Level F-I in der Tabelle von 3 gezeigt. Die Level F und G zeigen die Ergebnisse eines Tests einer grundlegenden Methode der vorliegenden Erfindung, wobei zusätzlich zu der vergleichbaren Technik D und E das durch den Filter gereinigte Methanol durch die Waschdüse ausgestoßen wurde. Bei den Level F und G war die Menge an verbliebenen Fremdkörpern nach dem Prozess von 50 m im Vergleich mit den Level D und E weiter erniedrigt. Die Menge an Fremdkörpern war auch nach dem Prozess von 3000 m kaum erhöht und dies zeigt den exzellenten Partikelentfernungseffekt der vorliegenden Erfindung.

Bei einem Level H wurde zusätzlich zu dem Level G der Ultraschallgenerator betrieben. Die Menge an verbliebenen Fremdkörpern wurde weiter erniedrigt und nähert sich 0.

Bei einem Level I wurde die Antriebswalze in der Filmtransportrichtung mit einer Drehgeschwindigkeit von 1000 U/min gedreht. In diesem Fall betrug eine Differenz zwischen der Rotationsgeschwindigkeit der Antriebswalze und einer linearen Geschwindigkeit des laufenden Films 19 m/min. Die Menge an Fremdkörpern war ebenso erniedrigt und dies zeigt die exzellente Abeibleistung.

Darüber hinaus waren die Kratzer auf der Filmoberfläche, die bei den Level A-C nach dem Stand der Technik und den Level D-E nach der vergleichbaren Technik ausgebildet wurden in den Level F-I eliminiert, was den exzellenten Partikelentfernungseffekt der vorliegenden Erfindung bewies.

Entsprechend der vorliegenden Erfindung wird die laufenden Materialbahn ständig mit dem elastischen Körper, der feucht ist mit der Flüssigkeit abgerieben und dann wird die selbe gereinigte Flüssigkeit auf die selbe Oberfläche der Materialbahn gegeben, so dass die Oberfläche der Materialbahn gewaschen werden kann. Dies ermöglicht die präzise und dauerhafte Entfernung der Fremdkörper wie Feststoffteilchen, Staub und Ähnliches, die an der Materialbahn anhaften, ohne die Oberfläche der Materialbahn zu beschädigen.

Es sollte jedoch selbstverständlich sein, dass es nicht beabsichtigt ist die Erfindung auf die speziellen offengelegten Formen zu beschränken, sondern die Erfindung sollte im Gegenteil alle Modifikationen, alternative Konstruktionen und Entsprechendes abdecken, die in den Anwendungsbereich der Erfindung, wie er in den angeführten Patentansprüchen ausgedrückt ist fallen.


Anspruch[de]
  1. Verfahren zur Partikelentfernung von Materialbahnen, das die Schritte umfasst:

    ständiges Abreiben einer Oberfläche von einer laufenden Materialbahn (10) mit einem elastischen Körper (14), der feucht ist mit einer Flüssigkeit (22); und

    Sprühen einer Flüssigkeit auf die Oberfläche der laufenden Materialbahn (10) nach dem Abreibschritt.
  2. Verfahren zur Partikelentfernung von Matertialbahnen nach Anspruch 1, das weiterhin den Schritt der Anwendung einer Ultraschallwelle auf den elastischen Körper (14) umfasst, der die Oberfläche der Materialbahn (10) abgerieben hat, um damit Fremdkörper von dem elastischen Körper (14) zu entfernen.
  3. Vorrichtung zur Partikelentfernung von Materialbahnen, die umfasst:

    eine Abreibvorrichtung aus einem elastischen Körper, welche eine Oberfläche einer laufenden Materialbahn (10) mit einem elastischen Körper (14), der feucht ist mit einer Flüssigkeit (22) abreibt; und

    eine Flüssigkeits-Sprühvorrichtung (18, 24, 26, 28), die eine Flüssigkeit auf die Oberfläche der laufenden Materialbahn (10) sprüht, wobei die Flüssigkeits-Sprühvorrichtung (18, 24, 26, 28) stromab von der Abreibvorrichtung aus einem elastischen Körper angeordnet ist.
  4. Vorrichtung zur Partikelentfernung von Materialbahnen nach Anspruch 3, die weiterhin einen Ultraschallgenerator (30) umfasst, der eine Ultraschallwelle auf den elastischen Körper (14) anwendet, um damit Fremdkörper von dem elastischen Körper (14) zu entfernen.
  5. Vorrichtung zur Partikelentfernung von Materialbahnen nach Anspruch 3, wobei die Abreibvorrichtung aus einem elastischen Körpers umfasst:

    eine Walze (16), eine periphere Oberfläche der Walze (16), die mit dem elastischen Körper (14) umhüllt ist;

    eine Dreh-Antriebsvorrichtung, welche die Walze (16) dreht; und

    einen Flüssigkeitsbehälter (20), der die Flüssigkeit (22) enthält, wobei wenigstens ein Teil der Walze (16) in die Flüssigkeit (22) eingetaucht ist, die in dem Flüssigkeitsbehälter (20) enthalten ist.
  6. Vorrichtung zur Partikelentfernung von Materialbahnen nach Anspruch 5, die weiterhin einen Ultraschallgenerator (30) umfasst, der eine Ultraschallwelle auf den elastischen Körper (14) anwendet, um damit Fremdkörper von dem elastischen Körper (14) zu entfernen.
  7. Vorrichtung zur Partikelentfernung von Materialbahnen nach Anspruch 5, wobei die Flüssigkeits-Sprühvorrichtung (18, 24, 26, 28) umfasst:

    eine Düse (18), welche die Flüssigkeit auf die Oberfläche der Materialbahn (10) sprüht;

    eine Pumpe (26), welche die Düse (18) mit der Flüssigkeit (22), die in dem Flüssigkeitsbehälter (20) enthalten ist versorgt; und

    einen Filter (28), der die Flüssigkeit reinigt, welche an die Düse (18) geliefert werden soll.
  8. Vorrichtung zur Partikelentfernung von Materialbahnen nach Anspruch 7, die weiterhin einen Ultraschallgenerator (30) umfasst, der eine Ultraschallwelle auf den elastischen Körper (14) anwendet, um damit Fremdkörper von dem elastischen Körper (14) zu entfernen.
Es folgen 3 Blatt Zeichnungen






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