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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Beschichtung
von adhäsiven
bahnförmigen
Substraten sowie Verwendungen der Vorrichtung.
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Die
industrielle ein- oder beidseitige Beschichtung von Klebebändern mit
Pulvern zu dekorativen, markierenden oder der Sicherheit dienenden Zwecken
ist mit einer Vielzahl von technischen Schwierigkeiten behaftet
und führt
häufig
zu minderwertigen Beschichtungsqualitäten, insbesondere ungleichmäßigen Beschichtungsergebnissen.
Zudem ist der Verbrauch des durch Farbpigmente oder dergleichen
oft teueren Beschichtungspulvers wenig optimiert, wodurch hohe Produktionskosten
entstehen.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung
zur Verfügung
zu stellen, mit denen eine Pulverbeschichtung klebriger Substrate,
beispielsweise von Klebebändern,
in apparativ einfacher Weise und mit einer hohen Produktqualität möglich ist.
Ferner sollen Verfahren und Vorrichtung einen möglichst geringen Pulververbrauch aufweisen.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Verfahren und eine Vorrichtung mit den Merkmalen
der unabhängigen
Ansprüche
1 beziehungsweise 5 gelöst.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren
erfolgt die Pulverbeschichtung eines adhäsiven bahnförmigen Substrats, welches mindestens
eine klebrige Seite aufweist, indem das Substrat im Wesentlichen
vertikal durch ein Reservoir des Pulvers hindurchgeführt wird
oder an einem solchen vorbeigeführt
wird. Die Substratführung
erfolgt dabei in einer Weise, dass die mindestens eine klebrige
Seite des Substrats zumindest zeitweise mit dem Pulver in Kontakt
steht. Die vertikale Bahnführung
des Substrats, insbesondere in Richtung von unten nach oben, hat
den Vorteil, dass überschüssiges,
nicht anhaftendes Pulver spontan vom beschichteten Substrat abfällt und
damit automatisch dem Pulverreservoir wieder zugeführt wird
und somit dem Beschichtungsprozess wieder zugeführt wird.
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Die
vertikale Verfahrensführung
gestattet darüber
hinaus die Anwendung weiterer Maßnahmen, um überschüssiges Pulver
vom Substrat zu entfernen und auch eine gewünschte Beschichtungsdicke einzustellen.
Beispielsweise kann in einfacher Weise während und/oder nach der Kontaktierung
des Substrats mit dem Beschichtungspulver ein mechanisches Klopfen
und/oder Vibrieren auf das Substrat ausgeübt werden, wobei nicht anhaftendes
Pulver vom Substrat ab- und in das Reservoir zurückfällt. Zusätzlich oder alternativ kann überschüssiges Pulver
nach der Beschichtung vom Substrat in einfacher Weise abgestrichen
werden. Auch hierbei fällt
das abgestrichene Pulver automatisch in das Pulverreservoir zurück.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
zur Beschichtung eines adhäsiven
bahnförmigen
Substrats, das mindestens eine klebrige Seite aufweist, umfasst einen
zumindest teilweise mit dem Pulver befüllten oder befüllbaren
Kasten sowie eine Fördereinrichtung
zur im Wesentlichen vertikalen Führung
des bahnförmigen
Substrats durch den Kasten derart, dass die mindestens eine klebrige
Seite des Substrats zumindest zeitweise mit dem Pulver in Kontakt steht.
Die Vorrichtung lässt
sich einfach und kostengünstig
realisieren und bewirkt aufgrund der vertikal arbeitenden Fördereinrichtung
und Bahnführung
das automatische Abfallen überschüssigen Pulvers
von dem beschichteten Substrat. Insbesondere bei der Führung des
Substrats von unten nach oben fällt
das überschüssige Pulver
zudem in den das Pulver aufnehmenden Kasten zurück.
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Im
Falle eines Substrats, welches einseitig zu beschichten ist, ist
vorzugsweise vorgesehen, dass das Substrat entlang einer Innenwand
des Kastens geführt
wird. Auf diese Weise wird die nicht zu beschichtende Rückseite
des Substrats, die der Innenwand zugewandt ist, nicht mit dem Substrat
in Kontakt gebracht.
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Der
das Pulver aufnehmende Kasten weist vorzugsweise eine vorzugsweise
als Spalt ausgeführte
Eintritts- und Austrittsöffnung
auf, durch die das Substrat durchgeführt wird. Die Eintritts- und/oder
Austrittsöffnung
ist nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung
mit mindestens einer, auf das Substrat wirkenden Dichtungslippe
abgedichtet. Vorzugsweise ist zumindest die untere der beiden Öffnungen
auf diese Weise abgedichtet, um einen Austritt des im unteren Bereich des
Kastens vorliegenden Pulvers zu verhindern.
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Nach
einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist
die Vorrichtung eine in den Kasten angeordnete oder diesem nachgeschaltete
Rakeleinrichtung auf, die ein Abstreichen überschüssigen Pulvers von dem beschichteten
Substrat bewirkt. Dabei umfasst die Rakeleinrichtung ein im Wesentlichen
horizontal und mit einem vorgegebenen Abstand zum beschichteten
Substrat angeordnetes Rakel auf. Dieser Abstand ist vorzugsweise manuell
oder automatisch verstellbar, wodurch eine Beschichtungsdicke einstellbar
ist. Das Rakel besteht vorzugsweise aus einem synthetischen Polymer,
insbesondere einem Schaumstoff oder Gummi oder aus einem das Polymer
enthaltenden Verbundwerkstoff.
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Nach
einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist eine
vorzugsweise am Kasten angeordnete Rütteleinrichtung vorgesehen,
die ein mechanisches Klopfen und/oder Vibrieren auf das Substrat
in einer Weise ausübt,
dass überschüssiges Pulver
vom Substrat abfällt.
Die Rütteleinrichtung kann
pneumatisch, mechanisch oder elektrisch betrieben werden.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
beziehungsweise das erfindungsgemäße Verfahren können beispielsweise
für die
Herstellung von einseitig klebenden Klebebändern für Markierungs- oder Dekorationszwecke
eingesetzt werden. Beispielsweise handelt es sich bei derartigen
Klebebändern
um Schmuckbänder
für Tennis-,
Squash- oder Golfschläger
oder dergleichen oder um Markierungsbänder, die in Büro oder
Haushalt Verwendung finden.
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Vorrichtung
und Verfahren können
ferner zur Herstellung von einseitig klebenden Sicherheitsmarkierungsbändern verwendet
werden. Dies kann insbesondere dadurch erfolgen, dass ein Pulver
mit nachleuchtenden Pulverpigmenten verwendet wird. Derartige Sicherheitsmarkierungsbänder finden
beispielsweise Einsatz als Notausgangshinweis in dunklen Räumen bei
Stromausfall.
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Ferner
können
die Vorrichtung oder das Verfahren verwendet werden, um nicht klebende Schmuckbänder herzustellen,
die beispielsweise als Girlanden oder andere Dekorationen Einsatz
finden.
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Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der übrigen Unteransprüche.
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Die
Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungsbeispiel anhand der zugehörigen Zeichnungen
näher erläutert. Es
zeigen:
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1a eine
Vorderansicht einer erfindungsgemäßen Beschichtungsvorrichtung
und
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1b eine
Seitenschnittansicht nach Schnitt A-A der Vorrichtung gemäß 1a.
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Die 1a und 1b zeigen
eine bevorzugte Ausführungsform
der insgesamt mit 100 bezeichneten Beschichtungsvorrichtung.
Dabei zeigt 1b die Vorrichtung 100 in
einer teilweise gemäß Schnitt
A-A aufgeschnittenen Seitenansicht.
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Wesentliches
Merkmal der erfindungsgemäßen Vorrichtung 100 ist
ein im Wesentlichen vertikal angeordneter Kasten 10. Der
Kasten 10, der aus einem Metall, einem Kunststoff, Pappe,
Glas oder Holz gefertigt sein kann, weist auf seiner gemäß 1a vorderen
Seite ein Sichtfenster 12 auf, das aus einem transparenten
Material, insbesondere Glas, Kunststoff oder Zellulose besteht.
Das Sichtfenster 12 ist über Schraubverbindungen 14 mit
dem Kasten 10 verbunden. In dem Kasten 10 befindet
sich ein zur Beschichtung vorgesehenes Pulver 16, das über einen
am Sichtfenster 12 angeordneten und beispielsweise aus
Kunststoff, Metall, Pappe oder Keramik bestehenden Einfüllstutzen 18 zugeführt wird.
Das Pulver 16, das typischerweise eine Dichte zwischen 0,2
bis 5,0 g/cm3 bei 20 °C aufweist, sammelt sich gemäß seiner
Schwerkraft im unteren Bereich des Kastens 10 an, wo es
ein Reservoir ausbildet. Ein hoher Automatisierungsgrad der Vorrichtung 100 kann durch
eine hier nicht dargestellte Füllstandüberwachung
sowie eine insbesondere mit dieser gekoppelten automatischen Pulverzuführung erzielt
werden.
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Ein
zu beschichtendes Substrat 20, das etwa eine einseitig
klebende Bahn aus Kunststofffolie oder Papier ist, wird entlang
der hinteren, dem Sichtfenster 12 gegenüberliegenden Innenwand des
Kastens 10 durch den Kasten 10 hindurchgeführt. Dabei
ist die zu beschichtende, klebrige Seite des Substrats 20 dem
Innenraum des Kastens 10 und damit dem Reservoir des Pulvers 16 zugewandt.
Der Kasten 10 weist an seinem unteren Ende eine Eintrittsöffnung 22 sowie
an seinem oberen Ende eine Austrittsöffnung 24 auf, durch
die das Substrat 20 vertikal von unten nach oben geführt wird.
Die spaltförmige Eintrittsöffnung 22 ist
durch zwei, sich über
die gesamte Kastenbreite erstreckende Dichtungslippen 26 abgedichtet,
um einem Austritt des Pulvers 16 aus dem Kasten 10 entgegenzuwirken.
Die Dichtungslippen 26 stehen in Kontakt zu der klebrigen
Substratbahn 20, wobei sie einen leichten Druck auf diese
ausüben.
Um ein Anhaften der Dichtungslippen 26 der klebenden Substratoberfläche auch
bei längeren
Stillstandzeiten der Anlage 100 zu verhindern, bestehen die
Dichtungslippen 26 aus einem antiadhäsiven Material. Dieses ist
vorzugsweise ein Schaumstoffmaterial auf Polyethylen- oder Polyurethan-
oder Polypropylenbasis. Dichtungslippen aus Natur- oder Synthesegummi,
PTE, PA, PC, Teflon, PVC oder ähnlichen Materialien
sind ebenfalls einsetzbar.
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Das
Substrat 20 wird durch eine im Einzelnen nicht dargestellte
Fördereinrichtung
transportiert, die einen im Wesentlichen horizontalen Transport
der Substratbahn bewirkt. Von der Fördereinrichtung sind hier lediglich
zwei horizontal angeordnete Umlenkrollen 28 dargestellt.
Des Weiteren weist die Fördereinrichtung übliche Komponenten
auf, die beispielsweise eine Abwickelrolle beinhalten, auf der das
zu beschichtende Substrat 20 aufgewickelt vorliegt, sowie
eine Aufwickelrolle, auf welcher das bereits beschichtete Substrat 20' aufgewickelt
wird. Der Antrieb von Abwickel- und/oder Aufwickelrolle erfolgt üblicherweise
motorisch, wobei sich bei der vorliegenden Erfindung Bahngeschwindigkeiten
zwischen 2 und 100 m/min bewährt
haben.
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Bei
der Durchführung
des Substrats 20 durch den Kasten 10 gerät die zu
beschichtende Klebeseite des Substrats 20 mit dem Pulver 16 im
Kasten 10 in Kontakt. Die von der beschichteten Seite abgewandte,
nicht klebende Seite des Substrats 20 hingegen erhält praktisch
keinen Kontakt zu dem Pulver 16. Während der Kontaktdauer der
zu beschichtenden Seite des Substrats 20 mit dem Pulver 16 kommt
es zu einem Anhaften des Pulvers 16 und seiner Mitnahme
durch das Substrat 20. Im oberen Bereich des Kastens 10 ist
eine Rakeleinrichtung 30 angeordnet, durch die ein Abstreifen überschüssigen Pulvers 16 von
dem beschichteten Substrat 20' erfolgt. Die Rakeleinrichtung 30 umfasst
ein im Wesentlichen horizontal und mit einem vorgegebenen Abstand
zum beschichteten Substrat 20 angeordnetes Rakel 32.
Das Rakel 32 kann beispielsweise aus einem hartelastischen
Kunststoff, einem Kunststoffschaum oder Gummi bestehen. Wie in 1b zu
erkennen ist, kann das Rakel 32 mit zwei Leisten aus Metall, Kunststoff
oder Holz verschraubt sein. Das Rakel 32 und die Leisten
können
jedoch auch in einem Kunststoffverbundmaterial vorliegen. Die Rakeleinrichtung 30 ist
durch Verschraubungen 34 an den Seitenteilen des Kastens 10 befestigt.
Die Verschraubungen 34 greifen insbesondere durch in der
Darstellung nicht sichtbare horizontale Längsschlitze in den Seitenteilen
des Kastens 10 ein. Auf diese Weise kann der Abstand des
Rakels 32 zum Substrat 20 und damit die Beschichtungsstärke manuell
oder auch automatisch eingestellt werden. Das durch das Rakel 32 abgestrichene
Pulvermaterial fällt
automatisch senkrecht in das Reservoir des Pulvers 16 zurück.
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An
der Rückwand
des Kastens 10 ist ferner eine Rüttlereinrichtung 36 angeordnet,
die ein Entfernen des Pulverüberschusses
auf dem beschichteten Substrat 20' unterstützt. Die wahlweise pneumatisch, mechanisch
oder elektrisch betriebene Rüttlereinrichtung 36 übt ein mechanisches
Klopfen beziehungsweise Vibrieren auf den Kasten 10 aus,
der sich auf das beschichtete Substrat 20' überträgt. Auf diese Weise werden
lediglich lose aufliegende Pulverteilchen gleichsam vom Substrat 20' abgeklopft und
fallen senkrecht in das Pulverreservoir 16 zurück. Die
von der Rüttlereinrichtung 36 erzeugten Schwingungen
und Vibrationen führen
zudem zu dem vorteilhaften Effekt, dass über die gesamte Kastenbreite 10 eine
konstante Höhe
des Pulverreservoirs 16 eingestellt wird.
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Eine
Verbesserung der Pulverhaftung auf dem Substrat 20 kann
durch einen der Beschichtungsvorrichtung 100 nachgeschalteten
Beschichtungsgang verbessert werden, wobei das beschichtete Substrat 20' mit einem Lack,
insbesondere einem Silikon- oder Carbamatlacksystem, fixiert wird. Auf
diese Weise wird eine erhebliche Vergrößerung der Abriebfestigkeit
des Pulvers 16 auf dem Substrat 20 erzielt.
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Die
Vorrichtung 100 kann entsprechend der Materialbreite des
Substrats 20 dimensioniert sein. Insbesondere sind auf
diese Weise Materialbahnen zwischen 5 und etwa 200 cm verarbeitbar,
wobei bei größeren Breiten
auch mehrere nebeneinander angeordnete Einfüllstutzen 18 vorgesehen
sein können, um
eine gleichmäßige Füllstandshöhe des Pulvers 16 zu
gewährleisten.
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Mit
dem erfindungsgemäßen System
wurden Beschichtungsversuche auf verschiedenen Klebebandprodukten
durchgeführt.
Insbesondere wurde ein doppelseitig klebendes Klebeband (tesafix® 4970 der
Firma tesa AG, Hamburg, Artikelnr. 4970) und ein einseitig klebendes
Klebeband (tesapack® 4124 der Firma tesa AG,
Artikelnr. 4124) verwendet. Als Beschichtungspulver wurden eingesetzt
Timiron® Sun Gold
Sparkle MP-29 (der Firma Merck KgaA, Darmstadt, Artikelnr. 117223),
Sicopearl® Fantastico
Gold (der Firma BASF, Ludwigshafen, Artikelnr. 117223) und LUMILUX
Grün SN-F2
(der Firma Honeywell, Seelze, Artikelnr. 50095). In Abhängigkeit
von der klebenden Schicht des Substrats, der Art des Pulvers und
der Rakeleinstellung ließen
sich variable Beschichtungsmengen der Größenordnung von 0,1 bis mehreren
100 g/m2 erzielen. Beispielsweise wurden auf
dem Klebebandprodukt tesafix® 4970 mit dem Pulver Timiron® Sun
Gold Sparkle MP-29 Pulverbeschichtungsaufträge zwischen 0,5 und 1,0 g/m2 erhalten. Auf dem gleichen Substrat wurden
mit dem Pulver LUMILUX Grün
SN-F2 Aufträge
zwischen 30 und 100 g/m2 hergestellt.
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- 100
- Beschichtungsvorrichtung
- 10
- Kasten
- 12
- Sichtfenster
- 14
- Schraubverbindungen
- 16
- Pulver
- 18
- Einfüllstutzen
- 20
- Substrat
- 20'
- pulverbeschichtetes
Substrat
- 22
- Eintrittsöffnung
- 24
- Austrittsöffnung
- 26
- Dichtungslippe
- 28
- Umlenkrolle
- 30
- Rakeleinrichtung
- 32
- Rakel
- 34
- Verschraubung
- 36
- Rüttlereinrichtung