DE2701236C3

DE2701236C3 - Gerät zum Beschichten einer sich bewegenden Bahn

Info

Publication number: DE2701236C3
Application number: DE2701236A
Authority: DE
Inventors: Aubrey Frank Knebworth Hertfordshire Riggs (Ver. Koenigreich)
Original assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Current assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Priority date: 1976-01-15
Filing date: 1977-01-13
Publication date: 1980-12-04
Also published as: FR2338141B1; LU76560A1; JPS52116308A; CH604918A5; NL7700207A; JPS6232626Y2; JPS618474U; DE2701236B2; FR2338141A1; DE2701236A1; US4147126A; IT1065686B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Gerät zum gleichzeitigen Aufbringen einer Beschichtung auf jede Oberfläche einer sich bewegenden Bahn mit zwei drehbaren Auftragwalzen, die zwischen sich einen Spalt bilden, durch den die Bahn verläuft, und einer weiteren drehbaren Walze, die in Berührung mit der einen Auftragwalze steht und dieser das Beschichtungsmaterial zuführt

Als Bahn wird hier jegliches Material laminarer Form angesehen, das von einer Walze oder dergleichen zugeführt einem Behandlungsverfahren unterworfen und anschließend in Rollenform aufgewickelt oder in Blätter geschnitten oder sonst für die Verwendung durch einen Verbraucher umgewandelt werden kann.

Typische Bahnen umfassen Papier- und Kunststoffolien.

Der Ausdruck »Beschichtung« wird hier sowohl für den Vorgang des Aufbringens einer Flüssigkeit oder eines fließfähigen Materials einschließlich Druckerschwärze in gesteuerter Weise auf die Oberfläche einer sich bewegenden Bahn als auch für die Materialschicht verwendet, die auf der Oberfläche entweder im nassen Zustand oder im nachfolgenden trockenen Zustand abgelagert ist.

Ein Gerät der gattungsgemäßen Art ist aus der US-PS 26 05 684 bekannt Dieses bekannte Gerät ist speziell zum Aufbringen von Entwickler auf eine Bahn

2^r> belichteten Fotopapiers ausgelegt Jede der beiden Auftragwalzen, die während des Aufbringens der Beschichtung in Berührung mit der Bahn stehen, weist eine gröDere Anzahl in Umfangsrichtung verlaufende Nuten auf, die das Beschichtungsmaterial enthalten.

Jo Beim bekannten Gerät steht nicht nur mit der einen Auftragwalze sondern auch mit der anderen Auftragwalze jeweils eine weitere drehbare Walze in Berührung, die aus einem Trog das Beschichtungsmaterial aufnimmt und dieses der jeweils zugeordneten

J^r> Auftragwalzc zuführt. Diese Walzen können schraubenlinienförmige Nuten oder Vertiefungen aufweisen und stehen wiederum in Berührung mit einer Abstreifwalze.

Das bekannte Gerät ist für Bahngeschwindigkeiten

von maximal 6 bis 7 m/min ausgelegt. Bei der

■to Beschichtung von beispielsweise Kunststoffolien sind aur» wirtschaftlichen Gründen wesentlich höhere Bahngeschwindigkeiten von beispielsweise bis zu 10m/sec erforderlich, wobei trotz der hohen Bahngeschwindigkeit gleichmäßige Beschichtung gewährleistet sein soll.

Für derart hohe Bahngeschwindigkeiten ist das bekannte Gerät nicht geeignet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Gerät derart auszuoilden, daß es bei hohen Bahngeschwindigkeiten gleichmäßige und ein-

^r)0 wandfreie Beschichtung auf beiden Oberflächen einer Bahn erzeugen kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die weitere Walze eine erste Tiefdruckwalze ist, die ortsfest gelagert ist, daß die eine Auftragwalze eine

^Γ)5 Übertragungswalze ist, daß die andere Auftragwalze eine zweite Tiefdruckwalze ist, die ortsfest gelagert ist, und daß die Übertragungswalze in einer Befestigungseinrichtung so gelagert ist, daß sie aus der Arbeitsstellung, in der sie unter Bildung des Spaltes mit der zweiten

to Tiefdruckwalze zusammenwirkt, unter Beibehaltung der Berührung mit der ersten Tiefdruckwalze in eine Ruhestellung bewegbar ist, in der sie Abstand von der zweiten Tiefdruckwalze hat.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung ist dafür

μ gesorgt, daß die Beschichtung auch bei hohen Bahngeschwindigkeiten und während längerer Betriebsdauer gleichmäßig und mit gleichbleibender Qualität erfolgt Trotz der ortsfesten Lagerung der

beiden Tiefdruckwalzen kann der Spalt, durch den die Bahn läuft, erweitert werden, wobei die Übertragungswalze auch bei erweitertem Spalt in Berührung mit der zugeordneten Tiefaruckwalze bleibt, so daß es nicht zu Ablagerungen des Beschichtungsmaterifcls auf der Übertragungswalze kommen kann.

Beim erfindungsgemäßen Gerät sind die beiden Tiefdruckwalzen ortsfest gelagert. Dies schließt jedoch nicht aus, daß die Stützlager der beiden Tiefdruckwalzen justierbar sind und daß die Tiefdruckwalzen aus ihren Stütz/agern entfernt werden können, wenn sie beispielsweise ersetzt oder nachpoliert werden müssen.

Die Übertragungswalze wird in einer Arbeitsstellung, in der sie sowohl die Oberfläche der Bahn als auch die Oberfläche der ersien Tiefdruckwalze berührt, durch die Befestigungseinrichtung gehalten, die so betätigt werden kann, daß die Übertragungswalze aus der Berührung mit der Bahnoberfläche in eine Ruhestellung bnngbar ist, in der die Übertragungswalze jedoch unverändert in Berührung mit der Oberfläche der ersten Tiefdruckwalze steht und drehbar ist. Dadurch ist sichergestellt, daß das Beschichtungsmaterial in der Ruhestellung zur Oberfläche der Übertragungswalze zugeführt, aber dann nicht zur Bahnoberfläche übertragen wird, so daß sich auf der Oberfläche der Übertragungswalze in deren Ruhestellung kein trockener Überzug aus Beschichlungsmaterial ansammeln kann und so daß bei Rückkehr der Übertragungswalze in ihre Arbeitsstellung sofort wieder eine einwandfreie Beschichtung erreicht wird. Jo

Um die Übertragungswalze aus ihrer Arbeitsstellung in ihre Ruhestellung zu überführen, kann eine beliebige geeignete Lagerung, beispielsweise rückziehbare Setzglieder zum Stützen der Übertragungswalze, verwendet werden. Um jedoch sicherzustellen, daß das Beschich- s^r> tungsmaterial auf der Oberfläche der Übertragungswalze nicht austrocknet, ist in vorteilhafter Ausbildung der Erfindung vorgesehen, daß die Übertragungswalze während des Übergangs aus ihrer Arbeitsstellung in ihre Ruhestellung in Berührung mit der ersten Tiefdruckwalze drehend angetrieben wird. Dies wird vorzugsweise erreicht durch Befestigung der Übertragungswalze in einem Paar in axialem Abstand stehender Slützelemente, von denen sich jeweils eines an einem Ende der Übertragungswalze befindet und die um die Drehachse der ersten Tiefdruckwalze schwenkbar angebracht sind. Eine gleichzeitige Schwenkbewegung der Stützelemente kann durch herkömmliche Betätigungseinrichtungen erreicht werden, zweckmäßigerweise durch ein fluidbetätigtes, z. B. ein hydraulisches oder pneumatisches System.

Um das Reinigen der Oberfläche der Übertragungswalze zu erleichtern, ist die Übertragungswalze vorzugsweise so angebracht, daß sie in ihrer Ruhestellung außer Eingriff mit der Oberfläche der ersten Tiefdruckwalze gebracht werden kann. Verschiebbare Halterungen für die Übertragungswalze an jedem der vorstehend genannten, verschwenkbaren Stützelemente, die radial nach außen relativ zu der Drehachse der ersten Tiefdruckwalze verschiebbar sind, bilden einen bo einfachen und wirksame^ ' -hanismus, um die Übertragungswalze außer Eingriff zu bringen.

In der Praxis wird jede Tiefdruckwalze mit einer geeigneten Umfangsgeschwindigkeit angetrieben, die der Lineargeschwindigkeit der Sahn, die beschichtet <>5 wird, entspricht. Vorzugsweise sind die beiden Tiefdruckwalzen beispielsweise durch ein Endlosriemensystem miteinander gekoppelt, um identische Drehzahlen sicherzustellen. Obwohl die Übertragungswalze in der Arbeitsstellung leer ,riitlaufen kann, indem sie durch die Reibungsberührung mit der sich bewegenden Bahn und der ersten Tiefdruckwalze gedreht wird, wird bevorzugt, daß die Übertragungswalze ebenso mit einer geeigneten Umfangsgeschwindigkeit tatsächlich angetrieben wird. Vorzugsweise wird die Übertragungswalze unabhängig von den Tiefdruckwalzen angetrieben, wodurch die Umfangsgeschwindigkeit der Übertragungswabe mit der Lineargeschwindigkeit der sich bewegenden Bahn synchronisiert werden kann.

Ein mit einer Antriebsmaschine, z. B. wie einem Elektromotor gekoppeltes Endlosriemen/Scheiben-System liefert eine geeignete Antriebseinrichtung mit variierbarer Geschwindigkeit für die Übertragungswalze, ohne daß ein komplexes Getriebesystem erforderlich ist. Eine an dem schwenkbaren Stützelement verschiebbar angebrachte Scheibe od. dgl. für die Aufrechterhaltung einer geeigneten Spannung im Endlosriemen ermöglicht, daß die Übertragungswalze in der Ruhesteiiung durch den Endiosriemen sogar dann kontinuierlich angetrieben wird, wenn die Übertragungswalze verschiebbar von der Tiefdruckwaize abgehoben ist, wodurch ein Zugang zu allen Teilen der Übertragungswalzenoberfläche erleichtert wird, insbesondere um eine Überprüfung und ein Reinigen der Übertragungswalze zu erleichtern.

Die Oberfläche jeder Tiefdruckwalze ist mit einem Muster von Zellen oder Einsenkungen durch herkömmliche Verfahren wie Eingravieren oder Ätzen versehen, wobei ein geeignetes Muster ausgewählt wird, um eine annehmbare Güte für die Beschichtung mit dem zu verwendenden Beschichtungsmaterial zu erreichen. Somit können Zellen mit dreieckiger, viereckiger oder Sv-hraubenartiger Konfiguration verwendet werden. Für die Anwendung einer Grundierbeschichtung auf einen thermoplastischen Polymerfilm hat man jedoch gefunden, daß Zellen mit angenähert halbkugeliger Ausgestaltung besonders geeignet sind. Geeignete halbkugelige Zellen haben einen Durchmesser an der Walzenoberfläche im Bereich von ungefähr 75 bis 125 μίτι vorzugsweise etwa 100 μΐη, und eine Tiefe im Bereich von 25 bis 50 μΐη, vorzugsweise etwa 35 μπι. Die Zellen bedecken die Walzenoberfläche zweckmäßigerweise in einem Reihenabstand von etwa 100 bis 200 Reihen pro 2,54 cm d. h. mit einer Dichte von ungefähr 1550/cm² bis 6200/cm².

Die Übertragungswalze besteht zweckmäßig aus einem federnden Material oder ist mit einer solchen Oberflächenschicht überzogen, wie beispielsweise Gummi oder ein synthetisches Polymermaterial. Die Härte der Übertragungswalzenoberfläche ist derart ausgewählt, daß eine annehmbare Ablagerung und Verteilung des Beschichtungsmaterials auf der sich bewegenden Bahn geschaffen wird; die Härte ist zweckmäßig im Bereich von 65 bis 85 und vorzugsweise um 75 Einheiten der Shore-Härte.

Das Beschichtungsmaterial kann auf die Oberfläche der Tiefdruckwalze durch herkömmliche Verfahren aufgebracht werden, beispielsweise von einer Tropfenzuführung oder durch teilweises Eintauchen der ersten Tiefdruckwalze in ein Bad des Beschichtungsmaterials, wobei überschüssiges Beschichtungsmaterial durch ein Lufimessen, ein Abstreifmesser od. dgl. von der Tiefdruckwalze entfernt wird. Eine besonders geeignete Einrichtung für die Zufuhr einer Beschichtungsflüssigkeit relativ hoher Viskosität zu einer Tiefdruckwalze besitzt einen Behälter für die Beschichtungsflüssigkeit,

bei dem eine Rückhaltewand teilweise durch die Oberfläche der Tiefdruckwalze selbst gebildet wird, und ein Abstreifmesser, das die Walze im Bereich des Behälterbodens berührt, wobei das Abstreifmesser nach unten von der Walzenoberfläche weg geneigt ist. Ein Behälter dieser Art ist in der britischen Patentschrift 12 55 594 beschrieben. Das Abstreifmesser ist vorzugsweise aus einem Blatt aus »Melinex«-Polyäthylenterephthalat hergestellt (Melinex ist ein eingetragenes Warenzeichen der Imperial Chemical Industries Limited).

Obwohl das Gerät gemäß der Erfindung so betrieben werden kann, daß der Weg der Bahn durch den Walzenspalt zwischen der Übertragungswalze und der zweiten Tiefdruckwaize einer ausgewählten Richtung folgt, einschließlich einer im wesentlichen senkrechten Richtung, wird insbesondere zur Erleichterung der Aufstellung und der Betätigung des bzw. der Trocknungsofen, durch die die frisch beschichtete Bahn normalerweise gelangt, bevorzugt, das Gerät so anzuordnen, daß der Weg der Bahn durch den Walzenspalt in einer im wesentlichen horizontalen Richtung verläuft. Tatsächlich bewegt sich deshalb die Bahn in im wesentlichen tangentialer Berührung mit der Oberfläche der Übertragungswalze und mit der Oberfläche der zweiten Tiefdruckwalze, so daß im wesentlichen kein Umschlingen der Bahn an der Oberfläche dieser Walzen stattfindet

Obwohl im allgemeinen eine Berührung mit der frisch abgelagerten Beschichtung auf den Bahnoberflächen vermieden werden sollte, bis die Beschichtur.gen getrocknet sind, kann im Bedarfsfall zusätzlich ein Ausbreiten und Glätten einer oder beider Beschichtungen durch herkömmliche Verfahren durchgeführt werden — beispielsweise durch Berühren der beschichteten Oberfläche mit einer oder mehreren Stangen oder Walzen, bevor die beschichtete Bahn durch den Trocknungsofen bzw. die Trocknungsofen hindurchgeht.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind Steuereinrichtungen vorgesehen, um die Spannung in der Bahn auf im wesentlichen identischen Werten vor und nach dem Durchgang der Bahn durch das Gerät zu halten. Indem auf diese Weise die Spannung gesteuert wird, wird ein Längsstrecken der Bahn vermieden und ein Schlupf der Bahn auf den Walzen verhindert. Ferner wird nur ein vergleichsweise geringer Druck im Spalt zwischen der Übertragungswalze und der zweiten Tiefdruckwalze benötigt, wodurch ein Schaden sowohl der Bahn als auch der Oberflächen der Beschichtungswal?en am Spalt verringert wird Die Spannungssteuerung wird zweckmäßigerweise mittels eines Paars von herkömmlichen Losrollenanordnungen durchgeführt, die geeigneterweise am Einlaß- und Auslaßweg der Bahn angeordnet sind, wobei jede Losrolle die Geschwindigkeit der die Bahn fördernden Walzen gemäß Schwankungen in der Bahnspannung einjustiert.

Die Geschwindigkeit, mit der Bahnen mittels des erfindungsgemäßen Gerätes beschichtet werden können, hängt von mehreren Faktoren ab, einschließlich dem Material der Bahn und der Dicke der aufgebrachten Beschichtung. Es wurde jedoch beobachtet, daß Polymerfilme geeignet mit relativ hohen Lineargeschwindigkeiten beschichtet werden, beispielsweise in der Größenordnung von 6 m/s bis 10 m/s.

Das erfindungsgemäße Gerät ist insbesondere zum Aufbringen einer Grundier- oder Verankerungsbeschichtung auf einen Film, insbesondere einen thermoplastischen Polymerfilm geeignet, wobei ein typischer Grundierstoff ein interpolymerisierles Kondensationsharz umfaßt, das gemäß der Beschreibung in der britischen Patentschrift 1134 876 hergestellt wurde, indem ein Monoaldehyd mit einem Interpolymer von Acrylamid oder Methacrylamid mit mindestens einem anderen ungesättigten Monomer kondensiert wird, oder das gemäß der Beschreibung in der britischen Patentschrift 11 74 328 hergestellt wurde, indem ein

to Monoaldehyd mit Acrylamid oder Methacrylamid kondensiert und das Kondensationsprodukt anschließend mit mindestens einem anderen ungesättigten Monomer interpolymerisiert wird, wobei die Kondensationsreaklion in beiden Fällen in Gegenwart eines

is Alkanols bewirkt wird, der ! bis 6 Kohlenstoffatome besitzt.

Bevorzugte interpolymerisierte Kondensationsharze für die Verwendung als Grundierstoffe auf thermoplastischen Polymerfilmen umfassen ein Copolymer, das abgeleitet ist aus Styrol bis zu einem Gewichtsanteil von 90%, aus einem Alkylacrylat bis zu einem Gewichtsanteil von 80%, aus Methacrylsäure bis zu einem Gewichtsanteil von 15% und aus Acrylamid bis zu einem Gewichtsanteil von 5 bis 25%, das mit einer Lösung von Formaldehyd in n-Butanol kondensiert wurde, das 0,2 bis 3 Äquivalente von Formaldehyd für jede Amidgruppe im Copolymer enthält. Ein besonders brauchbares Harz ist eine 50% Feststoffe enthaltende Lösung eines Copolymerharzes, das 38,5 Teile Styrol, 44 Teile Athylacrylat, 2,5 Teile Methacrylsäure und 15 Teile Acrylamid enthält, das mit 5,2 Teilen Formaldehyd in n-Butanol kondensiert worden ist. Dieses Harz wird dann verdünnt zu einer Lösung eines geeigneten Feststoffgehaltes mit beispielsweise 5 bis 20% Feststof-

J5 fen. Die Verdünnung erfolgt beispielsweise durch technischen denaturierten Spiritus; oder einer 50/50-Mischung dieses Spiritus mit Xylol (die Teile, die hier und nachstehend genannt sind, sind Gewichtsverhältnisse der Bestandteile). Eine weitere brauchbare Zusammen-Setzung erhält man, wenn das Athylacrylat durch 2-Athylhexylacrylat ersetzt wird.

Zu der Zusammensetzung sollte vorzugsweise ein Katalysator hinzugeführt werden, um die Vernetzung des Harzes zu fördern, so daß die Adhäsion zwischen der aufgebrachten Beschichtung und dem Grundfilm verbessert wird.

Das Harz kann auf jede Tiefdruckwalze und anschließend auf den Film als Dispersion oder als Lösung aufgebracht werden. Vom wirtschaftlichen Standpunkt würde es bevorzugt werden, das Harz als Dispersion in Wasser aufzubringen. Wäßrige Dispersionen haben den zusätzlichen Vorteil, daß kein Restgeruch vorhanden ist, der auf das vorliegende Lösungsmittel zurückzuführen ist, was im allgemeinen der Fall ist, wenn ein organisches Lösungsmittel verwendet wird. Bei der Anwendung der wäßrigen Verfahren ist es jedoch im allgemeinen notwendig, zum Entfernen des Dispersionsmittels den Film auf eine höhere Temperatur zu erwärmen, als es bei den Systemen der Fall ist, die ein organisches Lösungs- oder Dispersionsmittel verwenden. Ferner neigt die Anwesenheit eines Oberflächenbehandlungsmittels, das im allgemeinen zur Verbesserung der Dispersion der Beschichtung mit Wasser verwendet wird, dazu, die Adhäsion zwischen dem Harz und dem Grundfilm zu verringern. Somit wird bevorzugt, das Harz von einem organischen Lösungsoder Dispersionsmittel anzuwenden. Beispiele geeigneter organischer Lösungsmittel schließen Alkohole,

aromatische Kohlenwasserstoff-Lösungsmittel, wie Xylol, oder Gemische solcher Lösungsmittel ein, wenn dies zweckmäßig ist.

Die Dicke der auf jede Oberfläche des Films oder einer anderen Bahn aufgebrachten Beschichtung kann u. a. dadurch eingestellt werden, daß die Tiefe und das Muster der Zellen auf der Oberfläche jeder Tiefdruckwalze geeignet ausgewählt werden, und daß das Abstreifmesser oder eine ähnliche Zumessungsvorrichtung geeignet eingestellt wird. Ein interpolymerisiertes Kondensalionsharz der vorstehend beschriebenen Art wird zweckmäßig auf einen Polymerfilm abgelagert, so daß sich eine Beschichtung mit einer Naßdicke in der Größenordnung von 2,5 μιη bildet; die Naßdicke der Beschichtung kann jedoch in Abhängigkeit vom Festsloffgehalt des Beschichtungsmittel und der gewünschten Dicke der nachfolgenden getrockneten Beschichtung über einen großen Bereich verändert werden. Die Dicke der Beschichtungen auf den entgegengesetzten Oberflächen des Films kann identisch sein, braucht jedoch nicht identisch zu sein.

Andere Beschichtungen einschließlich wärmeschweißbarer Beschichtungen können mittels des erfindungsgemäßen Gerätes auf Filme oder Fahnen aufgebracht werden, wobei gleiche oder unterschiedliche Beschichtungen auf den entgegengesetzten Oberflächen des Films oder der Bahn abgeschieden werden können. Insbesondere kann eine wärmeschweißbare Beschichtung auf einen Polymerfilm aufgebracht werden, der bereits mil einem interpolymerisierten Kondensationsharz der vorstehend beschriebenen Art grundbeschichie« worden ist.

Bevorzugt werden Copolymere von Vinylidenchlorid mit Acrylnitril als wärmeschweißbare Beschichtungen verwendet, da sie harte Beschichtungen und starke Warii'Schweißfertigkeit ergeben und ebenso gegenüber Feuchtigkeit beständig sind und eine geringe Gasdurchlässigkeit aufweisen. Insbesondere wird bevorzugt. Copolymere zu verwenden, die Vinylidenchlorid mit einem Gewichlsanleil zwischen 80 und 95% und Acrylnitril mit einem Gewichisanteil bis zu 20% enthalten. Diese Copolymere können andere Monomere wie Acrylsäure, Itaconsäure und Methacrylsäure enthalten; aber ein insbesonders bevorzugtes wärmeschweißbares Harz enthält ein Copolymer aus 88% Vinylidenchlorid und 12% Acrylnitril. Die wärmeschweißbare Beschichtung kann als Lösung oder als Dispersion auf den Film aufgebracht werden, wobei das Lösungsmittel oder das Dispersionsmittel jedoch nicht so sein sollte, daß es jegliche bereits auf den Film aufgebrachte Harzbeschichtung auflöst. Aus ökonomischen Gründen wird die Anwendung als wäßrige Dispersion bevorzugt.

Mittels des erfindungsgemäßen Gerätes aufgebrachte Beschichtungen können durch herkömmliche Verfahren getrocknet werden, indem die beschichtete Bahn beispielsweise durch einen auf geeignete Temperatur gehaltenen Lufttrocknungsofen läuft. Ein Ofen, in dem die beschichtete Bahn auf einem Heißluftstrom schwebt, ist besonders geeignet.

Die Beschichtungen können Mittel für die Steuerung oder Verbesserung der Eigenschaften der beschichteten Bahn enthalten. Somit können Mittel wie Farbstoffe, Pigmente, Schmiermittel, Antistatikmittel, Antioxidationsmittel, Antiklebemittel, oberflächenaktive Mittel, Gleitmittel, Versteifungsmittel, Glanzverbesserungsmittel, abbaufördernde Mittel und Stabilisierungsmittel eesen ultraviolettes Licht verwendet werden.

Bahnen wie Papier, Pappe, Zellulose, Melallfolien, Polymerfilme und Schichtstoffe aus diesen genannten Bestandteilen können mittels des erfindungsgemäßen Gerätes geeignet beschichtet oder bedruckt werden.

Typische Polymerfilme schließen Filme mit ein, die aus Polycarbonaten, Polysulfonen, Polyurethanen, Polyamiden wie Polyhexamethylenadipamid oder Polycaprolactam, Polyestern wie Polyäthylenterephthalat und Polyäthylen-l,2-diphenoxyä;han-4,4'-dicarboxylat,

Vinylpolymeren und -Copolymeren und Polymeren und Copolymeren der 1-Olefine wie Äthylen, Propylen, Buten-1 und 4-Methylpenthen-1 gebildet sind. Ein besonders nutzbarer thermoplastischer Polymerfilm ist der, der aus einem hochmolekularen, regelmäßigen, vorherrschend kristallinen Stereopolymer des Propylens entweder in der Form eines Homopolymers oder copolymerisiert mit geringfügigen Bestandteilen (d. h. bis zu einem Gewichtsanteil von 15% des Copolymers) von mindestens einem weiteren ungesättigten Monomerwie Äthylen gebildet ist.

Aus diesen Materialien werden die Filme auf irgendeine herkömmliche Weise, wie beispielsweise durch Auswalzen, Strangpressen, Pressen, Gießen aus dem Lösungsmittel oder Gießen aus der Schmelze gebildet.

Die Filme können unorientiert sein, sind aber vorzugsweise in einer oder in beiden Richtungen in der Ebene des Films orientiert, um diesem Festigkeit zu vermitteln. Wenn der Film in beiden Richtungen orientiert ist. kann die Orientierung in diesen Richtungen gleich oder ungleich sein, wobei im letzteren Fall beispielsweise der höhere Orientierungsgrad in einer bevorzugten Richtung liegt (üblicherweise der Längsrichtung, d. h. der Richtung, in der das Polymermaterial stranggepreßt und während des Filmherstellungsverfahrens bearbeitet wird).

Vorzugsweise ist der orientierte Film thermofixiert, d.h. die Stabilität der Abmessungen des Films wird verbessert, indem er unter Behinderung des Wärmeschrumpfens auf eine Temperatur oberhalb der Glasübergangstemperatur des Polymers, aus dem der Film gebildet ist. aber unterhalb seines Schmelzpunktes erwärmt wird.

Zweckmäßig wird ein Film hergestellt, indem ein Polymer wie Polypropylen in der Form eines Schlauches aus einer ringförmigen Düse aus der Schmelze stranggepreßt wird, der stranggepreßte Schlauch abgekühlt, wieder erwärmt und nach dem sog. »Aufblasverfahren« aufgebläht wird, so daß er eine Querorientierung erfährt, wobei gleichzeitig der Schlauch in Längsrichtung gedehnt wird, um den Film in Längsrichtung zu orientieren. Der Film wird dann vorzugsweise geschlitzt, thermofixiert, entladen und beschichtet oder bedruckt, wie es vorstehend beschrieben ist

Mittels des erfindungsgemäßen Gerätes beschichtete Filme können in Abhängigkeit von der beabsichtigten Anwendung in der Dicke variieren; üblicherweise findet man, daß Filme mit einer Dicke von 2 bis 150 μπι eine allgemeine Brauchbarkeit aufweisen. Filme, die für die Verwendung im Verpackungswesen bestimmt sind, besitzen zweckmäßig eine Dicke im Bereich von 10 bis 50μπι.

Das erfindungsgemäße Gerät bietet gegenüber den herkömmlichen Systemen zahlreiche Vorteile. Insbesondere stellt die Leichtigkeit, mit der eine Beschichtung gleichzeitig auf beide Oberflächen einer sich bewegenden Bahn aufgebracht wird, einen bemerkens-

werten technischen Fortschritt dar. Ein einziger Ofen kann zum Trocknen der aufgebrachten Beschichtungen verwendet werden und es kann die komplizierte Bahnbehandlungsanlage, die normalerweise bei aufeinanderfolgenden Beschichtungsvorgängen notwendig ist, um die Bahn für einen zweiten Durchlauf durch den Ofen zurückzuleiten, vermieden werden. Ein Aufreißen oder Auseinanderreißen einer Beschichtung während des Aufbringens einer nachfolgenden Beschichtung wird dadurch vermieden. Das Gerät ist äußerst kompakt und die Anzahl der die Beschichlungseinheit bildenden Walzen verringert sich durch Weglassen der herkömmlichen Andruckwalzen auf drei (zwei Tiefdruckwalzen, eine Übertragungswalze). Der Raumbedarf zum Aufstellen des Gerätes ist deshalb auf ein Minimum verringert. Außerdem bleibt die Übertragungswalze in ihrer Ruhestellung dauernd mit der Beschichtungsflüssigkeit in Berührung, so daß das Beschichtungsmaterial nicht austrocknet und sich nicht auf der Oberfläche der Übertragungswalze ansammelt. Sollte dies geschehen, kann eine annehmbare Bahnbeschichtung normalerweise nicht erreicht werden, bis die Übertragungswalzenoberfläche gründlich gereinigt worden ist.

Die außer Eingriff gebrachte Übertragungswalze ist dank der verschiebbaren Halterungen im Bedarfsfall für die Reinigung und Wartung leicht zugänglich.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine schematische Vorderansicht des Gerätes, wobei die Übertragungswalze in ihrer Arbeitsstellung ist;

Fig. 2 zeigt eine Rückansicht des Gerätes gemäß Fig.l;

Fig. 3 ist eine schematische Vorderansicht des Gerätes der Fig.l. wobei die Übertragungswalze in ihrer Ruhestellung ist; und

F i g. 4 ist eine schematische Rückansicht des Gerätes in der Stellung gemäß Fig. 3. wobei der Übersichtlichkeit wegen das Riemenantriebssystem weggelassen ist.

Gemäß der Darstellung in den Figuren, insbesondere der Fig.l, befindet sich das Beschichtungsgeräl im allgemeinen innerhalb eines im wesentlichen starren Rahmens 10, der es auch trägt. Eine erste Tiefdruckwalze 11, die auf ihrer Oberfläche ein Muster von Einsenkungen oder Zellen 12 hat, ist auf einer Achse 13 montiert und steht in Berührung mit der nachgiebigen Oberfläche einer Übertragungswalze 14, die auf einer Achse 15 drehbar sitzt.

Ein Bad 16 mit Beschichtungsflüssigkeit befindet sich in einem Profiltrog 17, der parallel zur Drehachse der Tiefdruckwalze 11 angeordnet ist und sich quer über deren Breite erstreckt, so daß die Oberfläche der Tiefdruckwalze das Bad mit der Beschichtungsflüssigkeit berührt und effektiv eine Wand des Profiltrogs bildet. Die bei Drehung der Tiefdruckwalze 11 durch die Zellen 12 aufgenommene Beschichtungsflüssigkeit wird durch ein flexibles Abstreifmesser 18 dosiert, das sich am Boden des Profiltrogs befindet und unter einem geeigneten Winkel zu der Oberfläche der Tiefdruckwalze geneigt ist. Ein Rückführen der durch das Abstreifmesser 18 entfernten überschüssigen Beschichtungsflüssigkeit zum Profiltrog 17 kann vorgesehen werden.

Die dosierte Zufuhrmenge an Beschichtungsflüssigkeit wird von den Zellen 12 zu der nachgiebigen Oberfläche der unabhängig angetriebenen mitwirkenden Übertragungswalze 14 und von da zu der unteren Oberfläche einer sich bewegenden Bahn 1 übertragen, die von einer (nicht dargestellten) Zuführquelle um eine Leerlaufwalze 19 zugeführt und in Berührung mit der Übertragungswalzenoberfläche gebracht wird, bevor die Bahn zu einer weiteren Bearbeitungsstation wie einem (nicht dargestellten) Schwimm-Trocknungsofen gelangt. Somit steht die Oberfläche der Übertragungswalze 14 gleichzeitig mit der unteren Oberfläche der Bahn 1 und mit der mit Zellen 12 versehenen Oberfläche der Tiefdruckwalze 11 in Eingriff.

Das Ende der die Übertragungswalze t4 tragenden Achse 15 befindet sich in einer verschiebbaren Halterung die eine Platte 20 aufweist, die verschiebbar in Führungen 21 und 22 gelagert ist, wodurch eine radiale Verschiebung der Übertragungswalze 14 relativ 2U der Achse !3 der Tiefdruckwalze !! durch Betätigung einer pneumatischen oder hydraulischen Kolbenanordnung 23 möglich ist, die über schwenkbar gelagerte Kupplungsglieder 24 und 25 tätig wird. Diese verschiebbare Halterung ist insgesamt an einem Stützelement oder einer Stützplatte 26 angebracht, die durch Betätigung einer pneumatischen oder hydraulischen Kolbenanordnung 27 in Verbindung mit schwenkbar gelagerten Kupplungsgliedern 28 und 29 in einer im wesentlichen vertikalen Ebene um die Achse 13 schwenkbar ist.

Die Tiefdruckwalze 11 kann in Pfeilrichtung durch einen Elektromotor 30 angetrieben werden, der über ein System von Scheiben 31, 32, 33 und 34 und Endlosriemen 35 und 36 arbeitet. Vorzugsweise sind die Scheiben und die Riemen gezahnt, um eine sichere Steuerung der Drehzahl der Tiefdruckwalze 11 sicherzustellen.

Eine auf eine Achse 41 montierte zweite Tiefdruck walze 40 arbeitet mit der Übertragungswalze 14 zur Bildung eines Spalts zusammen, durch den die Bahn 1 während der Beschichtungsarbeit geführt wird. Die Achse 41 ist zweckmäßig mit der Scheibe 32 gekoppelt — wodurch sie durch den Elektromotor 30 angetrieben wird und die Tiefdruckwalze 40 im gleichen Sinn, d. h. in der Bewegungsrichtung der Bahn, und mit der gleichen Umfangsgeschwindigkeit antreibt, wie sie die Ticfdruckwalze 11 aufweist. Eine Beschichtungsflüssigkeit 42, die in einem dem Profiltrog 17 ähnlichen Profiltrog 43

■»5 enthalten ist, wird durch ein flexibles Abstreifmesser der mit Zellen 45 versehenen Oberfläche der Tiefdruckwalze 40 zugemessen, von der sie in dem Spalt zwischen der Tiefdruckwalze 40 und der Übertragungswalze 14 zu der oberen Oberfläche der Bahn 1 direkt übertragen wird.

F i g. 2 zeigt das in F i g. 1 dargestellte Beschichtungsgerät von der entgegengesetzten Seite der Tiefdruckwalzen und insbesondere das Übertragungssystem für den Antrieb der Übertragungswalze 14 in Berührung mit der unteren Oberfläche der Bahn 1. Somit ist das Ende der die Übertragungswalze 14 tragenden Achse 15 in einer verschiebbaren Halterung angeordnet, die der von F i g. 1 ähnlich ist und eine Platte 50 aufweist, die in Führungen 51 und 52 verschiebbar gelagert ist, so daß

eine radiale Verschiebung der Übertragungswalze relativ zu der Achse 13 der Tiefdruckwalze 11 durch eine Betätigungseinrichtung, z. B. einer pneumatischen oder hydraulischen Kolbenanordnung 53 möglich ist, die über schwenkbar angeordnete Kupplungsglieder 54 und 55 wirkt Diese verschiebbare Halterung ist auf ein Stützelement oder eine Stützplatte 56 montiert die der Stützplatte 26 der F i g. 1 ähnlich ist; dadurch wird eine Schwenkbewegung um die Achse 13 in einer im

wesentlichen vertikalen Ebene durch Betätigung einer pneumatischen oder hydraulischen Kolbenanordnung 57 in Verbindung mit schwenkbar gelagerten Kupplungsgliedern 58 und 59 möglich.

Die Übertragungswalze 14 kann in Pfeilrichtung durch einen Elektromotor 60 gedreht werden, der über ein System von vorzugsweise gezahnten Scheiben und Riemen unabhängig vom Motor 30 arbeitet. Somit überträgt eine Motorscheibe 61 die Bewegung über einen Endlosriemen 65 zu zwei miteinander verbünder.en Scheiben 62 und 63, die auf der Achse 13 frei drehbar sind, und von da über einen Endlosriemen 66 zu einer auf der Achse 15 starr befestigten Scheibe 64. Die beiden bereits genannten Scheiben 63 und 64 bilden mit zwei zusätzlichen Scheiben 67 und 68 von denen die Scheibe 67 auf der Stützplatte 56 und die Scheibe 68 auf der verschiebbaren Platte 50 frei drehbar sind, und dem Endlosriemen 66 ein System, durch das sichergestellt ist, daß die Weglänge des Endlosriemens 66 konstant bleibt, wenn die Übertragungswalze 14 durch die verschiebbare Versetzung der Platten 50 und 20 (Fig. 1) von der Oberfläche der Tiefdruckwalze 11 abgehoben wird, wodurch die Übertragungswalze durch den Elektromo tor 60 weiter angetrieben werden kann. Es soll bemerkt werden, daß die verschiebbare Platte 50 von der im wesentlichen rechteckigen Gestalt der entsprechenden Platte 20 (Fig. 1) durch das Anbringen eines abgesetzten Abschnitts 69 abweicht, an dem die Scheibe 68 angebracht ist

Um die Übertragungswalze 14 aus der in den F i g. 1 und 2 dargestellten Arbeitsstellung zu verschieben, verschwenkt eine gleichzeitige Betätigung der Kolbenanordnungen 27 und 57 die Stützplatte 26 und 56 um die Achse 13. wodurch die Übertragungswalze 14 von der unteren Bahnoberfläche abgelöst und in eine Ruhesiel· lung gerät, wie es in den Fig. 3 und 4 dargestellt ist. Während der Bewegung in die Ruhestellung verbleibt die Übertragungswalze 14 in Berührung mit der Oberfläche der Tiefdruck walze 11. wodurch sichergestellt wird, daß die Oberfläche der Übertragungswalze -»ο ständig durch die vom Profiltrog 17 zugeführte Beschichtungslösung angefeuchtet wird. F.s ist erkennbar, daß die Leenaufwalze 14 und der Tiefdruck walze 40 zugeführt wird, gegenüber diesem Spalt versetzt ist, so daß die Bahn nach der Bewegung der Übertragungswal- « ze in die Ruhestellung einen Weg einschlägt der sowohl von der Übertragungswalze als auch von den Tiefdruckwalzen frei ist, d. h. die Führungs- oder Leerlaafwalze 19 befindet sich unterhalb einer Ebene, die sich durch den Bcschichtungsspalt erstreckt und senkrecht auf der Ebene durch die Drehachsen der Walzen 14 und 40 steht

Im Bedarfsfall kann die Übertragungswalze, während sie in der Ruhestellung der Fig. 3 und 4 ist, für eine Überprüfung oder Bearbeitung der Walzenoberfläche verschoben werden, indem die Kolbenanordnungen 23 und 53 gleichzeitig betätigt werden, wodurch die Platten 20 und 50 in ihren entsprechenden Führungen 21 und 22 bzw. 51 und 52 verschoben werden. Wenn somit die Übertragungswalze 14 verlagert ist, kann sie im Bedarfsfall wegen der verschiebbar gelagerten Scheibe 68 weiter angetrieben werden, die im Antriebsriemen 60 die erforderliche Spannung aufrechterhält.

Die Erfindung wird ferner unter Bezugnahme auf das folgende Beispiel erläutert.

Beispiel

Ein Polypropylenfilm, 24 μηι dick und 711 mm breit, wurde in einem Gerät der beschriebenen Art beschichtet, wobei die Übertragungswalze und die Tiefdruckwalzen jeweils 864 mm breit waren und der Durchmesser der Übertragungswalze 305 mm und der Durchmesser der Tiefdruckwalzen 406 mm war. Die Oberfläche jeder Tiefdruckwalze besaß ungefähr haibkugelförmige Zellen mit einer mittleren Tiefe von 35,5 μιη und einem mittleren Durchmesser an der Walzenoberfläche von 96,5 μΐη, wobei die Zellen auf jeder Tiefdruckwalzenoberfläche mit einer Dichte von ungefähr li:'80/cm² vorlagen.

Eine Beschichtungsflüssigkeit mit einem interpolymerisierten Kondensationsacrylharz gemäß vorstehender Beschreibung, das mit technischem denatorierten Spiritus zu einer Dispersion mit einem Feststoffgewichtsanteil von 12% aufgelöst war, wurde den mit jeder Tiefdruckwalze verbundenen Trögen und von da dem Polypropylenfilm zugeführt, der durch den Beschichtungsspalt mit einer Lineargeschwindigkeit von 7,6 m/s geschickt wurde, wobei mittels geeignet positionierter Losrollenanordnungen in der Bahn eine auf die Bahnbreite bezogene lineare Spannung von 90 N/m an jeder Seite des Beschichtungsspaltes aufrechterhalten wurde. Der beschichtete Film wurde unmittelbar durch einen Luftströmungs-Trocknungsofen geschickt, der auf einer Temperatur gehalten wurde, die über die Länge des Ofens progressiv von 65° C bis 85° C anstieg. Die Dicke der getrockneten Beschichtung war auf der durch die zweite Tiefdruckwalze beschichteten Oberfläche des Films 0,127 μιη und auf der durch die erste Tiefdruckwalze beschichteten Oberfläche 0,114 μίτι.

Die Prüfung des beschichteten Films zeigte, daß die Beschichtung auf jeder Oberfläche im wesentlichen gleichförmig dick und fest mit dem Substratfilm verbunden war. Wenn es notwendig war, wurde der Beschichtungsvorgang angehalten durch ein Verschwenken der Übertragungswalze in eine Ruhestellung, in der seine Oberfläche durch die von der ersten Tiefdruckwalze zugeführte Beschichtungsflüssigkeit ständig benetzt wurde. Nach Wiederaufnahme des Beschichtungsvorgangs wurde sofort ein beschichteter Film vergleichbarer Güte und Gleichförmigkeit erzeugt.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche: 27 Ol 236

1. Gerät zum gleichzeitigen Aufbringen einer Beschichtung auf jede Oberfläche einer sich bewegenden Bahn mit zwei drehbaren Auftragwal zen, die zwischen sich einen Spalt bilden, durch den die Bahn verläuft, und einer weiteren drehbaren Walze, die in Berührung mit der einen Auftragwalze steht und dieser das Beschichtungsmaterial zuführt, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Walze eine erste Tiefdruckwalze (11) ist, die ortsfest gelagert ist, daß die eine Auftragswalze eine Übertragungswalze (14) ist, daß die andere Auftragwalze eine zweite Tiefdruckwalze (40) ist, die ortsfest gelagert ist, und daß die Übertragungswalze in einer Befestigungseinrichtung (26 bis 29,56 bis 59) so gelagert ist, daß sie aus der Arbeitsstellung, in der sie unter Bildung des Spaltes mit der zweiten Tiefdruckwalze zusammenwirkt, unter Beibehaltung der Berührung mit der ersten Tiefdruckwalze in eine Ruhestellung bewegbar ist, in der sie Abstand von der zweiten Tiefdruckwalze hat

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungswalze (14) während des Übergangs aus ihrer Arbeitsstellung in ihre Ruhestellung in Berührung mit der ersten Tiefdruckwalze (11) drehend angetrieben wird.

3. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (20 bis 25, 50 bis 55) zum Lösen der Übertragungswalze (14) von der Oberfläche der ersten Tiefdruckwalze (11).

4. Gerät nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungseinrichtung (26 bis 29, 56 bis 59) ein Paar in axialem Abstand stehender Stützelemente (26,56) aufweist, die um die Drehachse der ersten Tiefdruckwalze (11) schwenkbar sind.

5. Gerät nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Lösen der Übertragungswalze (14) von der Oberfläche der ersten Tiefdruckwalze (11) ein Paar verschiebbarer Halterungen (20,50) für die Übertragungswalze (14) aufweist, wobei jede der verschiebbaren Halterungen mit dem zugeordneten verschwenkbaren Stützelement (25, 26) verschiebbar so verbunden ist, daß die Übertragungswalze (14) relativ zur Drehachse der ersten Tiefdruckwalze (11) radial verschiebbar ist.

6. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch ein Bahnführungselement (19), das bezüglich des Spaltes zwischen der Übertragungswalze (14) und der zweiten Tiefdruckwalze (40) so versetzt ist, daß nach der Bewegung der Übertragungswalze (14) in ihre Ruhestellung die Bahn (1) einen Weg nimmt, der von der Übertragungswalze (14) und den beiden Tiefdruckwalzen frei ist.

7. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche mindestens einer der Tiefdruckwalzen (11, 40) im wesentlichen halbkugelförmige Zellen (12) mit einer Dichte von 1600/cm² bis 6400/cm² aufweist.