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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bedrucken und Imprägnieren/Beschichten
einer Bahn gemäß Anspruch 1 sowie ein entsprechendes Verfahren
gemäß Anspruch 8.
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In
der Möbelindustrie und für Fußbodenlaminate
werden für Sichtflächen von Holz- oder Faserplatten
Dekorpapiere verwendet. Hierfür werden bedruckte Papierbahnen
mit Kunstharzen wie Harnstoffharz oder Melamin imprägniert
und gegebenenfalls mit abriebfesten Partikeln wie z. B. Korund bestreut,
um bestimmte Festigkeiten der Bahnen zu erzielen.
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Die
Dekore werden immer wieder geändert. Hierfür verlangen
die Hersteller der Möbel/Laminate relativ kleine Mengen – z.
B. 20 m2 – von bedruckten und imprägnierten
Bogen als Probe, um das Aussehen der fertigen Möbel/Laminate
einschätzen zu können.
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Das
Bedrucken und Imprägnieren bzw. Beschichten von Papierbahnen
ist für geringe Mengen sehr aufwändig: Entweder
wird eine Papierrolle von 300 bis 1000 m Länge konventionell
bedruckt und dann imprägniert. Oder es wird ein relativ
kurzes Stück einer Papierbahn mit dem gewünschten
Dekor bedruckt. Dieses Stück wird abgeschnitten und in
einer konventionellen Imprägnier-/Beschichtungsanlage behandelt.
Hierfür muss zunächst der normale Produktionsbetrieb
der Anlage unterbrochen werden. Das Stück muss in eine
andere Bahn eingeklebt werden; das heißt, die andere Bahn
wird zum Teil abgewickelt, quer geteilt, das Stück und
dann der abgewickelte Teil angeklebt und wieder aufgewickelt. Gegebenenfalls
müssen die gewünschten Imprägnierungs-/Beschichtungsmittel
zusammengestellt und gegen die in der Anlage vorhandenen ausgetauscht werden.
Hierfür sind relativ große Harzmengen von ca.
800 l erforderlich. Die Rüstzeit für die Vorbereitung
beträgt mehr als eine Stunde. Insgesamt sind also die Kosten
für Produktionsausfall, Arbeit, Papier und Harz hoch.
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Aus
der
NL 7 908 764 A ist
ein Verfahren zum Herstellen von imprägnierten Dekorpapieren
bekannt, bei dem in einer Anlage das Rohpapier mittels Rotations-Siebdruck
bedruckt und anschließend mit Harz imprägniert
wird. Das Verfahren ist für die Herstellung von geringen
Probemengen zu aufwändig.
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Die
JP 5413 0637 A beschreibt
ein Verfahren zum Herstellen von Dekorpapieren mit glänzender Oberfläche.
Hierbei wird eine Papierbahn in einer Anlage mittels Tiefdruck bedruckt,
imprägniert und zeitweise mit einer Folie kaschiert. Später
wird die Folie abge zogen. Das Verfahren ist aufwändig und
für die Herstellung von geringen Probemengen zu teuer.
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Der
Begriff Imprägnierwerk bedeutet im Sinn der Erfindung eine
Vorrichtung zum Auftragen von Harz auf eine Bahn, unabhängig
von der Funktion, ob das Harz zum Imprägnieren oder zum
Beschichten aufgetragen wird.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Bedrucken und Imprägnieren/Beschichten einer
Bahn zu schaffen, bei der aus unbedrucktem Rohpapier schnell und
mit geringem Aufwand geringe Mengen von imprägniertem/beschichteten
Dekorpapier hergestellt werden können.
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Die
Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Die Druckvorrichtung ist ein Digitaldrucker und die Imprägnierwerke
sind derart ausgelegt, dass jedes nur einen geringen Vorrat an Harz
erfordert. Für relativ geringe Druckumfänge sind
Digitaldrucker bestens geeignet. Denn es muss lediglich das gewünschte
Muster eingelesen werden; dies kann z. B. direkt von einem Speichermedium
oder von einer Vorlage mittels eines Scanners erfolgen. Damit ist
der Drucker in sehr geringer Zeit und mit minimalem Aufwand vorbereitet.
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Da
der Digitaldrucker relativ langsam arbeitet, kann die Vorrichtung
zum Imprägnieren/Beschichten vergleichsweise kompakt sein;
die Länge beträgt ca. 15 m. Die Imprägnierwerke
sind ohne Tauchwannen ausgeführt, wodurch sie bei bis zu
50 m2 zu imprägnierender Bahn nur
geringe Harzmengen von insgesamt ca. 20 l benötigen. Entsprechend wenig
unverbrauchtes Harz muss entsorgt werden und die Anlage ist relativ
leicht zu reinigen. Außerdem ist die Rüstzeit
mit ca. 15 Minuten gering.
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Die
Unteransprüche betreffen die vorteilhafte Ausgestaltung
der Erfindung.
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Eine
Zugabe des Harzes über Zwickel gewährleistet einerseits
einen sicheren Auftrag auf die Bahn und erfordert andererseits nur
kleine Mengen an Harz, die in die Zwickel eingefüllt werden
müssen.
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Glättvorrichtungen
einer alternativen Ausführung sind bei einigen Harzarten
von Vorteil und bewirken hier qualitativ hochwertige Oberflächen.
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In
einer weiteren Alternative ist zwischen dem Digitaldrucker mit der
zugehörigen Trockenvorrichtung und den Imprägnierwerken
ein Bahnspeicher angeordnet. Dieser entkoppelt die Geschwindigkeit
des Digitaldruckers von der der nachfolgenden Aggregate. Alternativ
oder zusätzlich ist eine Wickelvorrichtung angeordnet,
die auch zum Abwickeln geeignet ist.
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Die
meisten der zur Zeit erhältlichen Digitaldrucker arbeiten
lediglich quasi- kontinuierlich.
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Für
das Imprägnieren ist es aber erforderlich, die Bahn kontinuierlich
durch die Anlage zu fördern. Hierfür ist in einer
bevorzugten Ausführung eine erste der Kühlvorrichtungen
derart ausgebildet, dass sie die relativ geringen Schwankungen abpuffern
kann. Dies erfolgt z. B. dadurch, dass bei nachlassender Bahnspannung
die Bahn in der Kühlvorrichtung durch entsprechende Führung
von Kühlluft wellenförmig geführt ist.
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Die
Erfindung wird anhand der vereinfacht dargestellten Zeichnung weiter
erläutert. Es zeigen
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1 ein
Schema eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung
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2 ein
Schema eines zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen
Vorrichtung und
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3 eine
erste Kühlvorrichtung als Detail.
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Nach 1 ist
eine Bahn 1 aus Papier in einer Bahnlaufrichtung gemäß Pfeil 50 durch
eine Vorrichtung zum Bedrucken und Imprägnieren/Beschichten
geführt. Die Bahn 1 ist in Form einer Rolle in
einem Abwickler 2 drehbar gelagert und über Zugwalzen 3 in
einen Digitaldrucker 4 geleitet. Nach diesem durchläuft
die Bahn 1 eine erste Trockenvorrichtung 5, eine
erste Kühlvorrichtung 6 und weitere Zugwalzen 3,
die die Bahn 1 gleichzeitig so umlenken, dass sie steil
nach oben verläuft. Hinter einer Umlenkwalze 7 ist
die Bahn 1 weitgehend horizontal oder leicht ansteigend
in Richtung des Digitaldruckers 4 geführt. In
diesem Bereich ist ein erstes Imprägnierwerk 8 oberhalb
der Bahn 1 angeordnet; es erstreckt sich mindestens über
die Breite der Bahn 1.
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Die
erste Kühlvorrichtung 9 umfasst drei in Bahnlaufrichtung
beabstandet angeordnete Düsenkästen 60.
Hierbei sind zwei der Düsenkästen 60 oberhalb
und einer zentrisch dazu unterhalb der Bahn 1 angeordnet.
Vor den Düsenkästen 60 ist eine Stützwalze
61 zum Tragen der Bahn 1 angeordnet.
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Das
erste Imprägnierwerk 8 umfasst eine antreibbare
Antragswalze 9 und eine antreibbare Dosierwalze 10,
die so unmittelbar benachbart angeordnet sind, dass zwischen ihnen
ein enger Spalt gebildet ist und sich ihre Längsachsen
in einer horizontalen oder bis 20° in oder gegen die Bahnlaufrichtung geneigten
Ebene befinden. Oberhalb des Spalts und zwischen der Antragswalze 9 und
der Dosierwalze 10 ist ein Zwickel gebildet, der im Betrieb
zumindest teilweise mit Harz gefüllt ist. Die Dosierwalze 10 weist einen
kleineren Durchmesser auf als die Antragswalze 9, die von
der Bahn 1 auf einen kleinen Teilumfang umschlungen ist.
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In
der Bahnlaufrichtung nach dem ersten Imprägnierwerk 8 ist
die Bahn 1 über eine bestimmte Strecke geführt
und hierbei über mehrere Umlenkwalzen 7 geführt.
Eine dieser Umlenkwalzen 7, bevorzugt die erste hinter
dem ersten Imprägnierwerk 8, ist als Glättvorrichtung
in Form einer Breitstreckwalze 7a ausgeführt.
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Nach
dieser Strecke sind beidseitig in einem annähernd senkrecht
verlaufenden Teil der Bahn 1 ein zweites Imprägnierwerk 11 und
ein drittes Imprägnierwerk 12 untereinander angeordnet.
Diese Imprägnierwerke 11, 12 sind entsprechend
dem ersten Imprägnierwerk 8 aufgebaut.
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Hinter
dem dritten Imprägnierwerk 12 ist ein viertes
Imprägnierwerk 13 angeordnet, das gleichzeitig
als Umlenkung für die Bahn 1 dient. Das vierte
Imprägnierwerk 13 umfasst eine antreibbare Gegenwalze 14,
die von der Bahn 1 um ca. 90° umschlungen ist, und eine
antreibbare Dosierwalze 15. Die Gegenwalze 14 und
die Dosierwalze 15 weisen hier den gleichen Durchmesser
auf. Im Umschlingungsbereich der Gegenwalze 14 ist zwischen
dieser und einem entsprechend angeordneten Blech 17 ein
Zwickel gebildet, wobei der Zwickel in Höhe der Längsachse
der Gegenwalze 14 angeordnet ist und unten einen engen
Spalt offen lässt.
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Hinter
dem vierten Imprägnierwerk 13 sind eine zweite
Trockenvorrichtung 18 und eine zweite Kühlvorrichtung 19 angeordnet.
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Dahinter
befindet sich ein fünftes Imprägnierwerk 20,
das im Aufbau dem ersten Imprägnierwerk 8 entspricht.
Hinter dem fünften Imprägnierwerk 20 sind
eine dritte Trockenvorrichtung 21, eine Kühlwalze 22 als
dritte Kühlvorrichtung, Zugwalzen 3 sowie als
Mittel zur weiteren Bearbeitung ein Querschneider 23 und
ein Stapel 24 angeordnet. Eine vor der Kühlwalze 22 angeordnete
Walze ist in einer Alternative als Bahnkanten-Regelwalze ausgebildet.
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Die
Trockenvorrichtungen 5, 18, 21 sind z.
B. Infrarot- oder Heißlufttrockner; die erste Trockenvorrichtung 5 kann
bei entsprechender Druckerfarbe auch als Ultraviolett-Trockner ausgerüstet
sein.
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Die
erste und die zweite Kühlvorrichtung 6, 19 sind
vorzugsweise Luftkühler.
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Jeder
Dosierwalze kann ein Abstreifer zugeordnet sein.
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In
einer alternativen Ausführung ist zwischen dem ersten Kühler 6 und
dem ersten Imprägnierwerk 8 nicht dargestellt
ein Bahnspeicher und/oder eine Wickelvorrichtung angeordnet.
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Im
Betrieb ist die Bahn 1 in die Vorrichtung zum Bedrucken
und Imprägnieren/Beschichten eingezogen. Die Bahn 1 wird
durch die Zugwalzen 3 von dem Abwickler 2 abgezogen
und in dem Digitaldrucker 4 mit dem gewünschten
Muster bedruckt. Die Druckgeschwindigkeit beträgt z. B.
0,1 bis 10,0 m/min. In der ersten Trockenvorrichtung 5 wird
die Druckfarbe mittels Heißluft, Infrarot-, oder Ultraviolettstrahlen
getrocknet/gehärtet, und anschließend wird die
bedruckte Bahn 1 mittels Umgebungsluft in der ersten Kühlvorrichtung 6 gekühlt.
Hierbei ist die Luftmenge zu den Düsenkästen 60 so
bemessen, dass die Bahn 1 von der aus dem unteren Düsenkasten 60 ausströmenden
Luft getragen ist. Wie in der 3 verdeutlicht,
kann sich so bei nachlassender Bahnspannung eine wellenförmige
Führung der Bahn 1 einstellen, während
bei zunehmender Bahnspannung eine geradlinige Führung vorherrscht.
Auf diese Weise werden Schwankungen der Bahngeschwindigkeit zwischen
dem Drucken und dem Imprägnieren ausgeglichen. Zusätzlich
wird in einer Alternative die Höhe eine Welle bestimmt
und als Signal für die Steuerung der Zugwalzen 3 genutzt.
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Über
die Zugwalzen 3 wird die Bahn 1 dem ersten Imprägnierwerk 9 zugeführt,
wo die Bahn 1 als Kernimprägnierung mit einem
ersten Harz beschichtet wird. Dieses kann ein preiswertes Harz sein,
an das geringere Anforderungen an z. B. die mechanische Stabilität
gestellt werden. Die Bahn 1 ist weiter über eine
bestimmte Strecke geführt, wobei das erste Harz in die
Bahn 1 einzieht.
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Anschließend
wird die Bahn 1 in dem zweiten und dem dritten Imprägnierwerk 11, 12 von
beiden Seiten mit einem zweiten Harz beschichtet. Auf die bedruckte
Seite der Bahn 1 wird in dem vierten Imprägnierwerk 13 zusätzlich
eine Schicht aus dem zweiten Harz und feinkörnigen verschleißmindernden
Stoffen, z. B. Korund, aufgetragen. Die Bahn 1 wird dann
in der zweiten Trockenvorrichtung 18 mittels Heißluft
oder Infrarotstrahlen auf eine Feuchte von 10 bis 15% getrocknet
und in der zweiten Kühlvorrichtung 19 gekühlt.
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In
dem fünften Imprägnierwerk 20 wird alternativ
eine letzte Schicht aus Harz auf die bedruckte Seite der Bahn 1 aufgetragen.
In der dritten Trockenvorrichtung 21 wird die Bahn 1 auf
eine Endfeuchte von ca. 7% getrocknet, in der dritten Kühlvorrichtung 22 auf
Umgebungstemperatur gekühlt und in dem Querschneider 23 zu
Blättern geschnitten, die auf dem Stapel 24 abgelegt
werden.
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Je
nach den individuellen Anforderungen an die fertige Bahn 1 sind
nicht alle Imprägnierwerke 8, 11, 12, 13, 20 und/oder
Kühlvorrichtungen 6, 19, 22 in
Betrieb. Z. B. können für die Herstellung von
Möbelfolie das vierte und fünfte Imprägnierwerk 13, 20 sowie
die zweite Kühlvorrichtung 19 ausgeschaltet sein.
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Falls
der Digitaldrucker 4 langsamer arbeitet als eine von den
Umständen abhängige Mindestgeschwindigkeit der
Vorrichtung zum Imprägnieren/Beschichten, wird die Bahn 1 in
dem Bahnspeicher zwischengelagert oder in der Wickelvorrichtung
aufgewickelt und dann mit einer optimalen Geschwindigkeit imprägniert/beschichtet.
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Ein
zweites Ausführungsbeispiel, das in der 2 dargestellt
ist, unterscheidet sich von dem vorigen durch Folgendes:
Unmittelbar
hinter dem ersten Imprägnierwerk 8 ist eine Penetrationshilfsvorrichtung 26 angeordnet,
die vorzugsweise Heißdampf- oder Infrarotstrahler umfasst.
Das zweite und das dritte Imprägnierwerk 11 entfallen
ersatzlos.
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Ein
sechstes Imprägnierwerk 27 ist vor dem vierten
Imprägnierwerk 13 zwischen der zweiten und der
dritten Trockenvorrichtung 18, 21 unterhalb der Bahn 1 angeordnet.
Das sechste Imprägnierwerk 27 umfasst eine antreibbare
Rasterwalze und ein Blade zur Bildung eines Zwickels und zum Dosieren
des Imprägniermittels.
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Als
Mittel zur weiteren Bearbeitung ist in diesem Ausführungsbeispiel
eine Aufwickelstation 25 angeordnet.
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Der
Betrieb unterscheidet sich dadurch, dass kurz nach der Beschichtung
mit dem ersten Harz die Bahn 1 durch die Penetrationshilfsvorrichtung 26 behandelt
wird. Nach dieser Behandlung wird auf die bedruckte Seite der Bahn 1 das
Gemisch aus Harz und Verschleiß mindernden Stoffen aufgetragen. Nach
dem zweiten Trockner 18 werden die Ober- und die Unterseite
der Bahn durch das fünfte und das sechste Imprägnierwerk 20, 27 beschichtet.
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Die
fertig imprägnierte Bahn 1 wird in der Aufwickelstation 25 aufgewickelt.
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Je
nach den individuellen Anforderungen an die fertige Bahn 1 sind
nicht alle Imprägnierwerke 8, 11, 12, 20, 27 und/oder
nicht alle Kühlvorrichtungen 6, 19, 22 in
Betrieb.
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Bei
beiden Ausführungsbeispielen erfolgt das Beschichten in
den Imprägnierwerken 8, 11, 12, 13, 20, 27,
wie es für die einzelnen Vorrichtungen bekannt ist. Die
Mittel 23, 24, 25 zur weiteren Bearbeitung
sind entsprechend den Erfordernissen austauschbar.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - NL 7908764
A [0005]
- - JP 54130637 A [0006]