Auswahl des Trocknungsverfahrens: Das Optimum zählt
Wenn es darum geht, das optimale Verfahren für individuelle Anforderungen bei der Trocknung von Anode und Kathode zu finden, überlassen wir nichts dem Zufall. Basierend auf Prozess- und Materialdaten des vorhergehenden Beschichtungsprozesses definieren unsere erfahrenen Ingenieurinnen und Ingenieure das perfekt dazu passende Verfahren.
Dazu nutzen sie relevante Variablen, die sie bei der Anlagenauslegung zugrundelegen.
Theorie für die Praxis: der Schlüssel zur Perfektion
In enger Zusammenarbeit mit Universitäten und Forschungseinrichtungen verbinden wir theoretische Grundlagenforschung, aktuellste Entwicklungen und jahrelange Erfahrungen zu bahnbrechenden praktischen Möglichkeiten. Denn beim Trocknen mikrometergenau beschichteter Substrate machen Kleinigkeiten einen großen Unterschied.
Eigene Trocknungsdüse
Unsere selbstentwickelte WebConStar-Düse erlaubt es uns effektive Trocknung und optimale Bahnführung zu kombinieren. Dabei nutzen wir den Venturi-Effekt.
Hintergrundwissen: Trocknung und Analyseverfahren
Trocknung beschreibt den Transfer von Energie von einer festen Oberfläche und der angrenzenden Flüssigkeit oder umgebenden, sich bewegendem Gas. Dabei kommen die kombinierten Effekte der Konvektion und Fluidbewegungen zum Tragen: Je höher die Bewegung des Fluids, desto größer der Konvektionshitzetransfer.
Die Geschwindigkeit mit der die Hitze übertragen wird (Heat Transfer Rate) ist ebenso ausschlaggebend für die Trocknung, wie sie schwer zu bestimmen ist. Beschrieben wird sie durch den Hitzeübertragungskoeffizienten hconvection (Heat Transfer Coefficient – HTC).
Für die industrielle Konvektionstrocknung gibt es eine Vielzahl von Düsen. Sie unterscheiden sich in ihrer Form und vor allem in der Art und Weise, wie sie die Trocknungsluft auf das nasse Substrat leiten.
Die durch die Düsen verfügbare Hitze für Beschichtung und Substrat bestimmt den Hitzeübertragungskoeffizienten.
Um den HTC und die Luftverteilung im Inneren des Trockners zu kalkulieren, nutzen wir CFD-Simulationen. Die so genannte Computational-Fluid-Dynamic-Simulation ist ein numerisches Verfahren, das die 2D- oder 3D-Variablen der CAD-Datei der spezifischen Anlage nutzt.
Wir testen hierbei die gleichmäßige Verteilung von Geschwindigkeit und Flußvolumen der Düsen. Ebenso bestimmen wir per CFD den Druckverlust im gesamten Trocknungsmodul.
Das Resultat ist ein lokaler und gemittelter HTC, der den Trocknungsprozess Ihrer Anwendung definiert.
|  Abb.2 |  Abb.3 |
Abb. 1Nachdem wir den Hitzeübertragungskoeffizienten für die Trocknergeometrie ermittelt haben, können wir den optimalen Trocknungsprozess für ein spezifisches Produkt kalkulieren und letztlich umsetzen.
Für den Simulationslauf nutzen wir die folgenden Prozessparameter:
- Beschichtung:
- Beschichtungsgewicht [ kg x m-2 ]
- Feststoffinhalt [ Gewicht % ]
- Lösungsmitteltyp
- Substrat:
- Substratgewicht [ kg x m-2 ]
- Substrattyp
- Bahnlaufgeschwindigkeit
- Bahntemperatur
- Frischlufttemperatur
Die Kurven zeigen das Temperaturprofil, die Trocknungsrate und den Restfeuchtigkeitsgehalt über die Trocknungsstrecke.
|  Abb. 2 |  Abb. 3 |
Abb. 1
Simulation des Trocknungsprozesses mit DrySign®
Am Ende unserer umfassenden Analysen steht die Simulation der individuellen Trocknungslösung. Sie lässt Schlüsse auf Ihre Effizienz und eventuelle Schwachstellen zu, noch bevor wir das Konzept technisch umsetzen.
Dazu erstellen wir ein Prozess- und Instrumentediagramm:
- Einströmender Frischluftvolumenstrom
- Abluft und Frischluft in jedem Abschnitt
- Erforderliche Heizleistung
- Erforderliche Gebläseleistung
- Temperatur der Abluft
Hierbei setzen wir unsere firmeneigene Trocknungssimulationssoftware DrySign ein. Sie ist in der Lage, die Trocknung von einseitigen, zweiseitigen und auch mehrschichtigen Beschichtungen zu simulieren und sogar Diffusionseffekte zu berücksichtigen. Diese finale Simulation bildet die Grundlage für weitere Anpassungen sowie die finale Ausführung und ihre technische Umsetzung.
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Beschichtungsanlagen
Unsere Pilot- und Produktionsanlagen decken sämtliche Skalierungsstufen innovativer Beschichtungsprozesse ab. Ganz gleich, welche Applikation: unsere Technologien begleiten Sie dabei, Zukunft zu schaffen.
Schlitzdüsen
Innovation für Präzision: Neben hochentwickelten Breitschlitzdüsen bieten wir Flüssigkeitsmessungen, Prozessfensterkalkulationen, CFD-Simulationen sowie praktische Machbarkeitsstudien.
Wickler
Endlose Bahnführung, grenzenlose Präzision: Kampf LSFs Wendeauf- und Abwickler TechWinder steht für Qualität, beim der Herstellung innovativer Kathoden- und Anodensubstrate für Lithium-Ionen-Batterien.
