-
-
Beschichtungsvorrichtung Die Erfindung betrifft eine Beschichtungsvorrichtung
für Trägermaterialien, mit einem schlitzförmigen engen Zuführkanal, durch den ein
fließfähiges Beschichtungsmaterial unter Druckeinwirkung dem Trägermaterial zugeführt
wird.
-
Es ist bekannt, Materialbahnen aus Folie, Papier oder einem anderen
Trägermaterial unter Verwendung einer Schlitzrakeldüse mit heißschmelzenden Materialien
zu beschichten. Derartige Beschichtungsmaterialien sind beispielsweise Heizschmelzkleber,
thermoplastische Kunststoffe, Bitumen o.dgl.. Beim Beschichten von Trägermaterialien
hat sich die Behandlung und insbesondere die Dosierung des heißschmelzenden Beschichtungsmaterials
als außerordentlich schwierig erwiesen.
-
Die Beschichtungsmaterialien werden zumeist in einem
zähflüssigen
Zustand aufgetragen, wobei insbesondere im Rakelspalt der Schlitzrakeldüse extrem
hohe Scherkräfte auftreten können, die sich hauptsächlich auf die in Transportrichtung
des Trägermaterials zurückliegende Lippe auswirken. Infolge der hohen Scherkräfte
und der anderweitigen Beschichtungsbedingungen ist eine genaue Dosierung der Auftragsmenge
des Beschichtungsmaterials sehr schwierig. Die Schwierigkeit, einen kontinuierlichen
und gleichmäßigen Schichtauftrag mit einer Schlitzrakeldüse zu erzeugen, ist insbesondere
darauf zurückzuführen, daß das Beschichtungsmaterial in dem Rakelspalt der Schlitzrakeldüse
während des Auftrags auf das Trägermaterial umgelenkt wird, und daß im Bereich der
Schlitzrakeldüse hohe Scherkräfte im Beschichtungsmaterial auftreten. In der Schlitzrakeldüse
ist ein gewaisser Druck erforderlich, um das Beschichtungsmaterial herauszupressen.
Hierdurch können ungleichmäßig starke Beschichtungen hervorgehoben werden.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Beschichtungsvorrichtung
der eingangs genannten Art zu schaffen, die keine Düse am Auslaß des Zuführkanals
benötigt und das Beschichtungsmaterial schonend auf das Trägermaterial aufträgt,
wobei durch eine wesentliche Verringerung der Scherkräfte ein gleichmäßiger Schichtauftrag
erzielbar ist.
-
Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß der
Führungskanal an seinem Austrittsende auf der einen Seite durch eine angetriebene
Ubertragungswalze und auf der anderen Seite durch eine Formschiene begrenzt ist,
die eine der Rundung der
Ubertragungswalze im wesentlichen angepaßte
konkave Arbeitsfläche aufweist, und daß der Abstand zwischen der Übertragungswalze
und der Formschiene veränderbar ist, Bei der erfindungsgemäßen Beschichtungsvorrichtung
wird das zähflüssige Beschichtungsmaterial durch den Zuführkanal hindurch der Ubertragungswalze
zugeführt, wobei es mindestens in einem Teilbereich des geradlinigen Abschnitts
des Zuführkanals auf eine Echichtstärke gebracht wird, die annähernd der auf das
Trägermaterial aufzutragenden Beschichtungsstärke entspricht. Noch im Innern des
Zuführkanals wird das Beschichtungsmaterial von der angetriebenen Übertragungswalze
übernommen, so daß es an der Oberfläche der Übertragungswalze haftet und nur mit
seiner Außenseite an der Arbeitsfläche der Formschiene gleitet. Hierdurch werden
die Reibungsverluste erheblich verringert, so daß zum Herausführen des Beschichtungsmaterials
aus dem Zuführkanal nur ein äußerst geringer Druck erforderlich ist. Das Auftragen
des Beschichtungsmaterials auf das Trägermaterial erfolgt in einem definierten Rollauftrag,
wobei das Beschichtungsmaterial, das an der Übertragungswalze haftet, auf das bewegte
Trägermaterial übergeben wird.
-
Auf diese Weise lassen sich auch empfindliche Beschichtungsmaterialien
im dünnen Schichtauftrag verarbeiten. Andererseits ist es möglich, als Trägermaterial
extrem dünne Folien, bei denen die Gefahr des Zerreißens besteht, zu beschichten,
insbesondere, wenn das Trägermaterial über eine Trägerwalze geleitet wird,
deren
Umfangsgeschwindigkeit gleichgroß ist wie die Emfangsgeschwindigkeit der Übertragungswalze.
Der Anpreßdruck zwischen Trägerwalze und Obertragungswalze kann entsprechend der
Stärke und Empfindlichkeit des Trägermaterials und der Beschichtung gewählt werden.
-
Die erfindungsgemäße Beschichtungsvorrichtung hat den Vorteil, daß
sie besonders einfach in Konstruktion und Aufbau ist und eine schnelle Betriebsweise
bei schonender Behandlung des Trägermaterials und des Beschichtungsmaterials ermöglicht.
-
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der
Anfangsbereich des Übertragungskanals von ortsfesten Blöcken begrenzt ist, und daß
an dem einen Block die Übertragungswalze unverschiebbar angebracht ist, während
an dem anderen Block die Formschiene quer zur Übertragungswalze verschiebbar angebracht
ist.
-
Zwischen den Blöcken hat der Zuführkanal eine konstante Weite, die
etwa der maximalen Weite am Austrittsende entspricht. Danach kann sich der Zuführkanal
in Abhängigkeit von der jeweiligen Stellung der Formschiene im Auslaßbereich verengen,
bevor das Beschichtungsmaterial am Umfang der Übertragungswalze zur Anlage kommt.
Bevor das Beschichtungsmaterial die Ubertragungswalze berührt, passiert es einen
geradlinigen Kanalabschnitt, dessen Weite durch die Position der Formschiene bestimmt
wird.
-
Dadurch, daß nur der austrittsseitige Abschnitt des Zuführkanals in
seiner Weite verändert wird, ergibt sich eine vereinfachte Konstruktion der Beschichtungsvorrichtung.
Andererseits erfolgt die Veränderung der
Weite des Zuführkanals
nicht nur an dessem Ende, sondern in einem längeren Bereich zu dem ein geradliniger
Abschnitt und der über die Ubertragungswalze führende gebogene Abschnitt gehören.
-
Eine einfache Herstellungs- und Konstruktionsmöglichkeit für die Ubertragungswalze
ergibt sich, wenn die Übertragungswalze zwischen zwei Achsstümpfen eingespannt ist,
deren Enden in entsprechend angepaßte Ausnehmungen an den Walzenenden eingreifen
und von denen der eine Achsstumpf unter Federwirkung in Richtung auf den angetriebenen
Achsstumpf gedrückt ist. Hierdurch entfällt das Erfordernis, an der Übertragungswalze
Achsstümpfe fest anzubringen. Gleichzeitig wird durch die federnde Spannung der
Übertragungswalze ein Ausgleich thermischer Längenänderungen ermöglicht.
-
Der Zuführkanal führt vorzugsweise im wesentlichen tangential zur
Übertragungswalze an diese heran. Auf diese Weise werden Knickstellen im Weg des
auf seine endgültige Materialstärke gebrachten Beschichtungsmaterials vermieden.
Es ist damit möglich, auch relativ dünne Beschichtungsfilme ohne die Gefahr des
Abrisses zu erzeugen, weitgehend drucklos auf die Ubertragungswalze aufzulegen und
dann auf das Trägermaterial zu übertragen.
-
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung schließt die
Formschiene die Übertragungswalze in einem Umfangsbereich von etwa 900. Hierbei
kann das Beschichtungsmaterial in einem senkrecht verlaufenden
Zuführungskanal
an die Übertragungswalze angelegt und auf eine horizontale Fläche des Trägermaterials
aufgebracht werden.
-
Die Verschiebung bzw. Verstellung der Formschiene muß mit großer Genauigkeit
und exakt parallel erfolgen. Um dies zu ermöglichen, ist gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, daß die Formschiene an einer Schrägfläche
mindestens eines parallel zur Übertragungswalze verschiebbaren Druckstücks abgestützt
ist und daß das Druckstück über ein reibungsarmes Drucklager an einem ortsfesten
Widerlager abgestützt ist.
-
Hierbei sind vorzugsweise zwei an einer gemeinsamen Schiebeachse befestigte
Druckstücke vorgesehen. Ein besonderer Vorteil eines derartigen Verstellsystems
für die Formschiene besteht darin, daß zur Verschiebung des Druckstücks lediglich
eine Schiebeachse benutzt wird und keine Spindel. Die Verschiebeachse führt eine
rein translatorische Bewegung aus. Etwaige Durchbiegungen der Schiebestange haben
keinen nachteiligen Einfluß, da jedes der Druckstücke über mindestens ein Drucklager
abgestützt ist.
-
Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung näher erläutert.
-
Es zeigen:
Fig. 1 einen vertikalen Längsschnitt durch
die Beschichtungsvorrichtung entlang der Linie I-I der Fig. 2, Fig. 2 einen schematischen
Querschnitt durch die Beschichtungsvorrichtung und Fig. 3 einen Schnitt entlang
der Linie III-III der Fig. 1.
-
Die dargestellte Beschichtungsvorrichtung weist zwei parallele Blöcke
10, 11 auf, die fest an einem (nicht dargestellten) Maschinenrahmen angebracht sind.
Jeder der Blöcke 10, 11 ist hohl und weist in seinem Innern eine Heizkammer 12 auf,
die von einem Heizmedium, z.B.
-
einer Flüssigkeit, durchströmt ist. Die einander zugewandten parallelen
Wände 13, 14 der Blöcke 10 und 11 schließen zwischen sich einen Abschnitt 151 des
Zuführkanals 15 ein. Der Zuführkanal 15 besteht aus einem schmalen Spalt, der sich
über nahezu die gesamte Breite der Maschine erstreckt. Der Abschnitt 151 zwischen
den Blöcken 10 und 11 hat an allen Stellen die gleiche Weite. Das Eintrittsende
152 des Zuführkanals 15 befindet sich in Höhe der oberen horizontalen Wände der
Blöcke 10 und 11. Über dem sich nach oben erweiternden Eintrittsende 152 des schlitzförmigen
Zuführkanals 15 befindet sich eine Zuführkammer 16, in die das fließfähige Beschichtungsmaterial
von oben her eingegeben wird und die das Beschichtungsmaterial durch den Einlaß
152 verläßt. Die Zuführkammer 16 ist von Wänden 17 begrenzt, die mit Schrauben 18
an den Blöcken 10, 11 befestigt sind.
-
Der Block 10 weist an seinem unteren Ende eine Bodenwand 19 auf, die
an ihrer Unterseite mit einer teilzylindrischen Ausnehmung 20 versehen ist, in welcher
die Übertragungswalze 21 mit ihrer oberen Hälfte enthalten ist. Die Ausnehmung 20
umschließt die Übertragungswalze 21 in einem Winkelbereich von ca. 1800des Umfangs.
-
Der Zuführkanal 15 wird unterhalb des Bereichs 151 von der Seitenfläche
22 der Bodenwand 19 begrenzt. Diese Seitenfläche 22 liegt in einer (vertikalen)
Ebene mit der den Bereich 151 begrenzenden Seitenfläche der Wand 13. Die Seitenfläche
22 endet kurz über dem horizontalen Durchmesser der Übertragungswalze 21. Zwischen
dem unteren Ende der Seitenfläche 22 und der teilzylindrischen Ausnehmung 20 ist
ein Keil 23 gebildet, der den in der Weite veränderbaren geradlinigen Bereich 153
des Zuführkanals 15 von der Ubertraguagswalze 21 trennt. Der Spalt zwischen der
Übertragungswalze 21 und der Ausnehmung 20 ist so klein wie möglich.
-
An den geradlinigen Bereich 153 des Zuführkanals 15 schließt sich
ein bogenförmiger Bereich 154 an, der auf der einen Seite durch die Mantelfläche
der Ubertragungswalze 21 und auf der anderen Seite durch die Arbeitsfläche 24 der
Formschiene 25 begrenzt ist. Der Zuführkanal 15 hat in dem bogenförmigen Bereich
154 die gleiche Weite wie in dem geradlinigen Bereich 153. Dic Arbeitsfläche 24
endet kurz vor dem vertikalen Durchmesser der Ubertragungswalze 21, so daß die Arbeitsfläche
24 sich um etwas weniger als 90" um die
Mantelfläche der Ubertragungswalze
21 herum erstreckt.
-
Aus dem Spalt 26 zwischen dem unteren Ende der Arbeitsfläche 24 und
der Übertragungswalze 21 tritt das Beschichtungsmaterial aus dem Zuführkanal 15
aus. Das Beschichtungsmaterial bleibt ein kurzes Stück auf dem Mantel der Übertragungswalze
21 haften, um dann auf dem Trägermaterial 27 abgelegt zu werden. Das Trägermaterial
27, vorzugsweise ein bahnförmiges Material, läuft über die Umlenkwalze 28, die unterhalb
der Übertragungswalze angeordnet ist, und gegensinnig zur Übertragungswalze rotiert.
Die Größe des Walzenspaltes zwischen den Walzen 21 und 28 kann auf die Stärke des
Trägermaterials 27 eingestellt werden. Vorzugsweise sind die Umfangsgeschwindigkeiten
beider Walzen 21 und 28 im wesentlichen gleich, es ist jedoch auch möglich, unterschiedliche
Umfangsgeschwindigkeiten zu wählen, oder die Drehrichtung der Umlenkwalze 28 umzukehren,
um eine "ziehende" Beschichtung zu erzielen.
-
Die Formschiene 25 ist in Richtung des Pfeiles 29, also quer zur Achse
der Ubertragungswalze 21, verschiebbar, um die Weite des Zuführkanals in den Bereichen
153 und 154 verändern zu können.
-
Wie Fig. 3 zeigt, ist die Formschiene 25 an ihren Enden 251 in Nuten
eines Seitenrahmens 30 geführt, so daß die Formschiene 25 parallel verschoben werden
kann. Zur Verschiebung der Formschiene dienen zwei Druckstücke 31, 32, die mit gegenseitigem
Abstand an einer sich über die gesamte Maschinenbreite zwischen den Rahmenteilen
30 erstreckenden Schiebeachse 33 mit Querstiften 34 befestigt sind. Die Schiebeachse
33 weist an ihrem einen
Ende ein Spindelgewinde 35 auf, in das
eine Spindelmutter 36 eingreift, welche in dem betreffenden Seitenrahmenteil 30
gelagert und gegen axiale Verschiebungen gesichert ist. Die Spindelmutter 36 weist
einen aus dem Rahmenteil 30 vorstehenden Ansatz mit einem Drehkopf 37 auf. Mit einem
an dem Drehkopf 37 angesetzten Werkzeug kann die Spindelmutter 36 gedreht werden.
Hierdurch wird die Schiebeachse 33 zusammen mit den Druckstücken 30 und 32 axial
verschoben. Das gegenüberliegende Ende der Schiebeachse 33 ist über ein Kugelumlauf
lager 38 in dem betreffenden Seitenrahmenteil 30 axial verschiebbar gelagert. An
dem Seitenrahmenteil 30 befindet sich eine seitlich abstehende Schutzkappe 39 zur
Aufnahme des freien Endes der Schiebeachse 33.
-
Die Formschiene 25 weist zwei vertikal durchgehende Schlitze 40, 41
auf, die unter einem spitzen Winkel zur Richtung der Schiebeachse 33 bzw. zur Achse
der Übertragungswalze 21 verlaufen. In jedem dieser schrägen Schlitze 40 bzw. 41
ist eine Führungsleiste 42 des Druckstücks 31 bzw. 32 geführt. Die Führungsleiste
42 hat die gleiche Schrägstellung wie der zugehörige Schlitz 40 bzw. 41 und sie
ragt von unten her in diesen Schlitz hinein, den sie nahezu ausfüllt. Da die Druckstücke
31, 32 und demnach auch die zugehörige Führungsleiste 42, eine geringere Länge hat
als der Schlitz 40 bzw. 41, kann die Führungsleiste 42 in dem Schlitz 40 bzw. 41
durch axiale Bewegung der Schiebeachse 33 verschoben werden, wobei jedoch die Formschiene
25 quer zur Verschieberichtung der Druckstücke 31 bzw. 32 bewegt wird.
-
Jedes der Druckstücke 31 und 32 ist über zwei Drucklager 43 an einem
ortsfesten Widerlager 44 abgestützt, bei welchem es sich um eine fest mit den Seitenrahmenteilen
30 verbundene starre Schiene handelt. Die Drucklager 43 sind Kugelkalotten aus Stahl,
die an dem Widerlager 44 befestigt sind. Die Kuppen der Kugelkalotten sind dem betreffenden
Druckstück 31 bzw. 32 zugewandt, so daß das Druckstück sich an den Kuppen der Widerlager
43 abstützt, wenn aus Richtung des Zuführkanals 15 ein Druck über die Formschiene
25 auf die Druckstücke 31 und 32 ausgeübt wird, der bestrebt ist, die Schiebeachse
33 durchzubiegen. Ein solcher Druck wird von den Drucklagern 43 aufgenommen.
-
Fig. 2 zeigt die Lagerung und den Antrieb der Übertragungswalze 21.
Die Übertragungswalze 21 ist ein Stahlzylinder, der an seinen Enden axiale kegelförmige
Ausnehmungen 45 aufweist. In diese Ausnehmungen 45 ragen die Spitzen 46 von Achsstümpfen
47 bzw. 48 hinein. Jede Spitze 46 ist in Form und Größe der Ausnehmung 45 genau
angepaßt, so daß die Achsstümpfe 47, 48, die axial aufeinander zu gedrückt werden,
reibschlüssig mit der über tragungswalze 21 verbunden sind. Diese Verbindung ist
jedoch nur lose. Die Spitzen 46 können erforderlichenfalls aus den Ausnehmungen
45 wieder herausgezogen werden Der Achsstumpf 47 ist mit zwei Kugellagern 49, 50
in dem fest mit dem Block 10 verbundenen Rahmenteil 51 gelagert, wobei das Kugellager
49 so ausgebildet ist, daß es auch axiale Kräfte aufnehmen kann. Zwischen den beiden
Lagern 49 und 50 sind auf dem Achsstumpf 47 zwei Kettenräder 52
angebracht.
über die Kettenräder 52 laufen parallele Antriebsketten 53, die von zwei ebenfalls
parallelen Kettenrädern 54 angetrieben sind. Die Kettenråder 54 sind auf einer Antriebswelle
55 befestigt, die am oberen Ende des Rahmenteiles 51 in Rollenlagern 56, 57 gelagert
ist. Die Antriebswelle 55 ragt aus dem Gehäuseteil 51 heraus und kann mit einem
(nicht dargestellten) Antriebsmotor gekoppelt werden.
-
Der Achsstumpf 48 ist mit einem Kugellager 68 in dem Gehäuseteil 52
gelagert, der ebenfalls fest mit dem Block 10 verbunden ist. Der Achsstumpf 48 weist
eine Ringschulter 63 auf, die über einen Druckring 64 an einem Axialdrucklager 65
abgestützt ist. Das Axialdrucklager 65 ist seinerseits in einer Buchse 66 abgestützt,
gegen die eine Feder 67 drückt. Die Feder 67 ragt in eine mit Schrauben 58 an dem
Gehäuseteil 52 befestigte Kappe 59 hinein. In eine Gewindebohrung der Kappe 59 ist
eine Stellschraube 60 eingeschraubt.
-
Das Ende dieser Schraube drückt gegen einen Topf 61, der das Ende
der Feder 67 aufnimmt. Durch Verdrehen der Schraube 60 kann die Vorspannung der
Feder 67 geändert werden. Dadurch wird diejenige Kraft geändert, mit der die Spitzen
46 in die Ausnehmungen 45 der Ubertragungswalze 21 hineingedrückt werden. Außerdem
ermöglicht die Feder 67 einen Ausgleich thermi;ciir Längenänderungen.
-
In Fig. 2 ist weiterhin ein Heizkanal 62 dargestellt, durch den das
Heizmedium dem Hohlraum 12 des Blockes 10 zugeführt wird. Der Heizkanal 62 führt
von dem Gehäuseteil 52 in den Hohlraum 12 hinein und von dort führt ein weiterer
Kanal 63 durch das Gehäuseteil 51 aus der Vorrichtung heraus.
-
Beim Betrieb der Beschichtungsvorrichtung wird das Beschichtungsmaterial
unter Druck in den Zuführkanal 15 eingeführt. In dem ersten Abschnitt 151 herrscht
in dem Beschichtungsmaterial noch ein relativ hoher Druck. In dem sich daran anschließenden
Abschnitt 153, der eine geringere Weite hat, findet jedoch ein starker Druckabbau
statt, der sich in dem Bereich 154 noch fortsetzt, so daß in dem Austrittsspalt
26 das Beschichtungsmaterial nahezu drucklos ist. Das Beschichtungsmaterial wird
nach Verlassen des Spaltes 26 ein kurzes Stück (etwa 150) auf der Ubertragungswalze
21 mitgenommen, um dann an das Trägermaterial 27 übergeben zu werden, auf dem es
haften bleibt.
-
- Leerseite -