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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Beschichtungseinrichtung für flexible Bahnen mit einer drehend angetriebenen Auftragswalze, die benachbart zu einem Transportweg der flexiblen Bahn angeordnet ist, um durch Kontakt Beschichtungsmaterial auf die flexible Bahn zu übertragen, und mit Mitteln zum Aufbringen von Beschichtungsmaterial auf die Auftragswalze.
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Mit Hilfe derartiger Beschichtungseinrichtungen werden Beschichtungsmaterialien auf flexible Bahnen aufgebracht, wobei unter den Begriff einer ”flexiblen Bahn” im Sinne der vorliegenden Erfindung u. a. Filme, Folien oder Papierbahnen fallen, die Erfindung aber nicht auf die Anwendung darauf beschränkt ist. Dabei wird die flexible Bahn zunächst durch die Beschichtungseinrichtung geführt und nach dem Beschichten einer Nachbehandlung wie einer Trocknung unterzogen.
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Aus dem Stand der Technik sind Beschichtungseinrichtungen bekannt, die eine Auftragswalze aufweisen, über die die flexible Bahn geführt wird. Die Auftragswalze kommt mit der flexiblen Bahn entlang eines Teils Ihres Umfangs in Kontakt, wobei die Auftragswalze gleich- oder gegenläufig zur Bahn angetrieben ist und mit der flexiblen Bahn in Kontakt kommt, was gleichläufig oder gegenläufig erfolgen kann.
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Das Beschichtungsmaterial wird auf die Auftragswalze beispielsweise so aufgebracht, dass die Walze durch einen Trog mit dem Beschichtungsmaterial läuft, die Walze das Beschichtungsmaterial aus dem Trog schöpft und das Material anschließend durch den Kontakt zwischen Auftragswalze und Bahn auf Letztere übertragen wird. Es ist aber auch möglich, dass statt eines mit Beschichtungsmaterial gefüllten Troges eine sich über die Länge der Auftragswalze erstreckende Düse verwendet wird, mit der das Beschichtungsmaterial auf die Walze aufgesprüht wird. Auch kann die Walze mit glatter Oberfläche ausgeführt sein oder mit einer gravierten Oberfläche.
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Damit das Beschichtungsmaterial, welches sich auf der Oberfläche der Auftragswalze befindet, gleichmäßig auf die flexible Bahn übertragen wird, ist es notwendig, die flexible Bahn mit ausreichend hohem Druck an die Auftragswalze anzudrücken. Hierzu muss auf die flexible Bahn eine Kraft wirken, die zu der Rotationsachse der Auftragswalze hin gerichtet ist.
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Bei Beschichtungseinrichtungen nach dem Stand der Technik erfolgt dies dadurch, dass die flexible Bahn z. B. über zwei Führungswalzen geführt wird, die derart angeordnet sind, dass die Bahn auf ihrem Weg von der einen Führungswalze zu der anderen Führungswalze auf einem Teil der Strecke anliegend an der Auftragswalze verläuft, wobei die Kontaktlänge – je nach Anordnung – von dem Umschlingungswinkel abhängt. Wird ein mechanischer Zug auf die flexible Bahn ausgeübt, entsteht, abhängig von der Umschlingung der Bahn, eine Normalkraft in Richtung der Auftragswalze, wobei die resultierende Normalkraft der Bahn auf die Walze umso größer ist, je höher der Bahnzug und je größer die Umschlingung sind.
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Um sicherzustellen, dass das Beschichtungsmaterial möglichst vollständig von der Auftragswalze auf die Bahn übertragen wird, muss die Bahn mit ausreichend hohem Druck an die Auftragswalze angepresst werden. Diese Ausgestaltung ist insofern nachteilig, da hohe Zugkräfte bzw. ein hoher Bahnzug notwendig sind, um die Bahn ausreichend fest an die Führungswalze anzudrücken, und diese Zugkräfte belasten die flexible Bahn und können schlimmstenfalls dazu führen, dass die flexible Bahn in Transportrichtung gestreckt und damit geschädigt wird.
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Alternativ kann die flexible Bahn auch durch eine Gegendruckwalze, die der Auftragswalze gegenüber liegt, an diese angedrückt werden. Diese Ausführung ist aber mechanisch sehr aufwendig und folglich teuer. Zudem müssen für unterschiedliche Bahnbreiten jeweils unterschiedliche Gegendruckwalzen vorgehalten werden, was zu weiteren Kosten führt. Auch die Umstellung von einer Bahnbreite zur anderen ist sehr zeitaufwendig.
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Ausgehend vom Stand der Technik ist es daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Beschichtungseinrichtung bereitzustellen, bei der die Anpresskraft der Bahn an die Auftragswalze möglichst unabhängig vom Umschlingungswinkel und dem Bahnzug eingestellt werden kann.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass auf der von der Auftragswalze abgewandten Seite des Transportwegs ein Luftmesser vorgesehen ist, dass derart angeordnet ist, dass die aus dem Luftmesser ausströmende Luft die flexible Bahn in Richtung der Auftragswalze drückt, sodass die flexible Bahn über deren gesamte Breite in einem Umfangsabschnitt der Auftragswalze an dieser anliegt.
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Unter dem Begriff Luftmesser soll hier eine Anordnung von Düsen oder eine einzelne Düse verstanden werden, aus der ein Luftstrahl austritt, der über die gesamte Länge der Auftragswalze einen gleichmäßigen Druck auf die flexible Bahn ausüben kann. Derartige Luftmesser sind aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt. Unter einem Luftmesser kann hier auch ein mit Bohrlöchern versehenes Rohr oder eine Anordnung von Flachschlitzdüsen verstanden werden. Die Länge einer Walze soll hier als die Ausdehnung der Walze in Richtung ihrer Rotationsachse verstanden werden.
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Bei der vorliegenden erfindungsgemäßen Einrichtung ist es nicht mehr notwendig, die flexible Bahn durch eine erhöhte Spannung oder einen großen Umschlingungswinkel an die Auftragswalze anzudrücken. Dadurch kann die Zugbelastung, die auf die Bahn wirkt, reduziert werden, und insgesamt sinkt die mechanische Belastung der flexiblen Bahn, sodass insbesondere die Gefahr von Kratzerbildung – durch geringere Berührflächen – verringert wird. Über den Druck, mit dem das Luftmesser beaufschlagt wird, kann dennoch die Kraft eingestellt werden, mit der die flexible Bahn an die Auftragswalze angedrückt wird. Insbesondere kann über den Druck die Breite des Streifens, entlang dem die flexible Bahn über die Länge Auftragswalze unmittelbar an dieser anliegt, gleichmäßig eingestellt werden.
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Bevorzugt kann das Luftmesser schwenkbar um eine parallel zur Auftragswalze verlaufende Achse angeordnet sein, sodass der Ort des auf die Bahn wirkenden Druckes gezielt eingestellt werden kann, was mit dem Bahnzug nicht möglich ist. Außerdem kann der Abstand des Luftmessers von der Auftragswalze verstellbar sein, sodass die für die Übertragung der Beschichtung erforderliche Normalkraft gezielt durch den Luftdruck einerseits, den Abstand des Luftmessers zur Bahn andererseits und durch Winkelstellung des Luftmessers am Auflaufpunkt zwischen Bahn und Auftragswalze eingestellt werden kann.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Beschichtungseinrichtung eine erste und eine zweite Führungswalze auf, zwischen denen das Luftmesser im Bereich der Berührlinie der flexiblen Bahn mit der Auftragswalze angeordnet ist. Eine oder beide Führungswalzen können zudem so beweglich ausgeführt sein, dass deren Position relativ zur Auftragswalze verstellbar ist, sodass der Umschlingungswinkel zwischen Bahn und Auftragswalze eingestellt werden kann.
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Die Anordnung der Führungswalzen relativ zur Auftragswalze ist üblicherweise so, dass der Umschlingungswinkel der Bahn zwischen 0° und 10° trägt, sodass die flexible Bahn auch dann am Umfang der Auftragswalze anliegt, wenn keine Luft aus dem Luftmesser austritt. Nun kann über den Druck, mit dem das Luftmesser beaufschlagt wird, die Kraft zwischen Bahn und Walzenoberfläche so eingestellt werden, dass die Beschichtung optimal auf die Bahn übertragen wird, ohne dass die Zugbelastung für die flexible Bahn anwächst.
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Es ist auch denkbar, dass bei diesem Ausführungsbeispiel die Positionen der Führungswalzen relativ zur Auftragswalze so eingestellt werden, dass die zu beschichtende Bahn mit geringem Abstand zur Auftragswalze geführt wird, also ohne Umschlingung bzw. Berührung. Bei einer derartigen Anordnung der Auftragswalze wird dann erreicht, dass die flexible Bahn nur dann an der Auftragswalze anliegt, wenn das Luftmesser mit Druckluft beaufschlagt wird, und sonst kontaktlos an der Auftragswalze vorbeigeführt wird.
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Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand einer lediglich ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel zeigenden Zeichnung beschrieben, wobei
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1 eine Querschnittsansicht eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Beschichtungseinrichtung zeigt und
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2 die Anordnung des Luftmessers aus 1 relativ zu der Auftragswalze in vergrößerter Form zeigt.
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1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Beschichtungseinrichtung im Querschnitt, in dem eine erste Führungswalze 1 und eine zweite Führungswalze 3 vorgesehen sind, die in einer gemeinsamen horizontalen Ebene angeordnet sind.
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Die Führungswalzen 1, 3 sind so angebracht, dass sie eine flexible Bahn 5 entlang eines Transportwegs 7, der zwischen der ersten und der zweiten Führungswalze 1, 3 verläuft, in einer Transportrichtung fördern, die durch die Pfeile 9, 11 bezeichnet ist. Dabei bewegt sich die flexible Bahn 5 von der ersten Führungswalze 1 zu der zweiten Führungswalze 3.
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Zwischen den Führungswalzen 1, 3 und unterhalb des von dem Verlauf der flexiblen Bahn 5 zwischen den Führungswalzen 1, 3 definierten Transportwegs 7, und damit benachbart dazu, befindet sich eine angetriebene Auftragswalze 13. Wie durch den Pfeil 15 dargestellt, ist eine der beiden Führungswalzen 1, 3, in diesem Fall die erste Führungswalze 1, vertikal und damit relativ zu der Auftragswalze 13 beweglich ausgeführt. Somit kann je nach Position dieser Walze 1 der Umschlingungswinkel 17 eingestellt werden kann, in dem die Bahn 5 an der Auftragswalze 13 anliegt.
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Die Oberfläche der Auftragswalze 13 kann grundsätzlich glatt ausgeführt sein oder die Auftragswalze 13 kann eine gerasterte, gravierte Oberfläche aufweisen.
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Die Drehrichtung 19 der Auftragswalze 13 kann allgemein gleichläufig oder gegenläufig zur Transportrichtung 9, 11 der Bahn 5 sein, wobei sich im dargestellten Ausführungsbeispiel der an der Bahn 5 anliegende Umfangsabschnitt der Auftragswalze 13 gegenläufig zur Bahn 5 bewegt.
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Auf der von der Auftragswalze 13 abgewandten Seite des Transportwegs 7 ist zwischen den Führungswalzen 1, 3 ein Luftmesser 21 angeordnet, das mit Druckluft beaufschlagt werden kann und welches in Abstand zur Bahn 5 und Ausblaswinkel einstellbar ist. Das Luftmesser 21 kann als eine Schlitzdüse oder als ein mit Bohrlöchern versehenes Rohr oder eine Anordnung von Flachschlitzdüsen ausgebildet sein. Die aus dem Luftmesser 21 ausströmende Luft 23 drückt die flexible Bahn 5 in Richtung der Auftragswalze 13, sodass die flexible Bahn 5 über deren gesamte Breite in einem Umfangsabschnitt der Auftragswalze 13 an dieser anliegt. Das Andrücken der flexiblen Bahn 5 an die Auftragswalze 13 durch die aus dem Luftmesser 21 ausströmende Luft 23 ist im Detail in 2 dargestellt.
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Durch das Luftmesser 21 ist es nicht mehr notwendig, die flexible Bahn 5 allein durch den Umschlingungswinkel 17 und eine erhöhte Spannung an die Auftragswalze 13 anzudrücken, sodass die mechanische Belastung, die auf die Bahn 5 wirkt, reduziert werden kann. Über den Druck, mit dem das Luftmesser 21 beaufschlagt wird, kann die Kraft eingestellt werden, mit der die flexible Bahn 5 an die Auftragswalze 13 angedrückt wird.
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Das Luftmesser 21 ist schwenkbar um eine parallel zur Auftragswalze 13 verlaufende Achse ausgeführt, und der Abstand zu Bahn 5 kann verstellt werden, wie durch die Pfeile 25, 27 dargestellt ist. Insbesondere kann über den Druck und den Abstand zur Bahn 5 die Breite b des Streifens, entlang dem die flexible Bahn 5 über die Länge Auftragswalze 13 unmittelbar an dieser anliegt, eingestellt werden.
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In 1 ist schließlich eine Ausführungsform für Mittel zum Aufbringen von Beschichtungsmaterial auf die Auftragswalze 13 dargestellt, wobei unterhalb der Auftragswalze 13 ein Trog 29 für Beschichtungsmaterial 31 vorgesehen ist, durch das die Auftragswalze 13 läuft und dabei das Beschichtungsmaterial 31 aus dem Trog 29 schöpft und das Material anschließend durch den Kontakt zwischen Auftragswalze 13 und Bahn 5 auf diese übertragen wird. Durch die aus dem Luftmesser 21 ausströmende Luft 23 wird die flexible Bahn 5 an einen Umfangsabschnitt der Auftragswalze 13 angepresst, sodass das Beschichtungsmaterial 31 durch Kontakt von der Oberfläche der Auftragswalze 13 auf die flexible Bahn 5 übertragen wird.
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Durch die Möglichkeit, die Ausströmrichtung der Luft 23 durch Verschwenken des Luftmessers 21 verändern zu können, kann die Berührlinie zur Bahn 5 beeinflusst werden, um bessere Beschichtungsoberflächen zu erzielen.
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Alternativ ist es aber auch möglich, dass das Beschichtungsmaterial zunächst mittels einer sich entlang der Länge der Auftragswalze 13 erstreckende Düse auf diese aufgesprüht wird.
