DE3817931A1 - Heizbare auftragwalze fuer ein loesungsmittel - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Auftragwalze (Gravurwalze), die aufheizbar ist und dazu benutzt wird, ein Lösungs­ mittel auf endliche Bereiche der Oberfläche eines Kunst­ stoffetiketts aufzutragen, das an einem ungefähr zylind­ rischen Behälter "angeheftet", um ihn herumgewickelt sowie an sich selbst festgeklebt wird. Das Etikett be­ steht aus einem wärmeschrumpfbaren Kunststoff, wie z.B. einem filmgeschäumten koextrudierten Kunststoff, wobei das Lösungsmittel in gewisser Weise einen Teil des Kunststoffs auflöst. Das Lösungsmittel hat die Eigen­ schaft, daß es bei Zimmertemperatur rasch verdampft, was eine Kühlung der Oberfläche der Auftragwalze zur Folge hat. Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit dem Problem, die Auftragwalze zu erwärmen, um ihre Temperatur oberhalb des Taupunktes zu halten.

Das Aufbringen von schrumpfbaren Etiketten auf Behältern ist bekannt und beispielsweise in der US-PS 38 02 942 beschrieben. Das Etikettenmaterial wird in Streifen vorgegebener Länge geschnitten, um einen Dorn gewickelt und durch Warmschmelzen an einer Überlappungsnaht mit sich selbst verbunden. Die hierbei entstehende Hülse wird teleskopartig über den Behälter geschoben und dann durch einen Heiztunnel bewegt, so daß die Hülse auf den Behälter geschrumpft wird. Diese Hülsen werden üblicher­ weise auf den Behälter so angeordnet, daß die Hülse beim Schrumpfen unter die Auflagefläche und nach oben bis in den Bereich einer Schulter des Behälters ragt.

In der jüngeren US-PS 45 74 020 ist ein Verfahren be­ schrieben, bei dem der Behälter als Dorn für das Etikett dient; das Etikett wird um den Behälter in der Weise gewickelt, daß der vordere Rand des Etiketts mit der Behälterseitenwand in Berührung gebracht und dort ange­ heftet wird, das dann der Behälter um das Etikett gerollt wird, bis der hintere Rand des Etiketts den vorderen Rand überlappt, und anschließend werden die beiden Ränder klebend miteinander verbunden. Bei diesem vorbekannten Verfahren wird der vordere Rand des Etiketts am Behälter dadurch angeheftet, daß auf das Etikett ein Lösungs­ mittel aufgetragen wird, das mit dem Kunststoff eine Lösung bildet. Das Etikett wird außerdem an seinem hin­ teren Rand mit einem Lösungsmittel in Berührung gebracht, so daß die Lösung ein Klebemittel bildet, so daß aus dem Etikettenmaterial eine geschlossene und "versiegelte" Hülse gezeugt wird. Die hierbei gebildete Naht muß die Kräfte aushalten, die entstehen, wenn der Behälter und das Etikett durch einen zum Schrumpfen dienenden Heiz­ tunnel bewegt werden.

Bei dem in der US-PS 45 74 020 beschriebenen Verfahren wird das verwendete Klebemittel dadurch gebildet, daß ein kleiner endlicher Bereich des Kunststoffetikettes durch Auftragen eines Lösungsmittels aufgelöst wird. Das Lösungsmittel, beispielsweise Methylmethacrylat, ist flüchtig und verdampft bei Zimmertemperatur. Das Lösungs­ mittel wird auf die Etikettenbereiche dadurch aufgetragen, daß es mit einer Auftragwalze (Gravurwalze) in Berührung gebracht wird, die das Lösungsmittelauftragsmuster auf seiner Oberfläche trägt. Um das Lösungsmittel auf die Auftragwalze aufzubringen, wird diese mit einem Lösungs­ mittelvorrat in Berührung gebracht, der das Lösungsmittel enthält und gegen die umlaufende Oberfläche der Auftrag­ walze gehalten wird. In dem Gravurmuster der Auftragwalze wird genügend Lösungsmittel festgehalten, so daß es auf das Etikett übertragen wird und durch Berührung mit dem Etikett eine Lösung bildet. Diese Lösung wirkt als Klebe­ mittel zum Anheften des Etiketts am Behälter und bildet eine sich über die gesamte Höhe erstreckende Überlappungs­ naht, die der Zugspannung standhält, die entsteht, wenn der mit dem Etikett versehene Behälter durch den Heiz­ tunnel wandert, damit das Etikett vor allen Dingen in Umfangsrichtung auf den Behälter geschrumpft wird.

Das Lösungsmittel wird von einem Vorrat aus aufgetragen, und das überschüssige Lösungsmittel wird von der Ober­ fläche der Auftragwalze abgestreift. Ein dünner Film des Lösungsmittels bleibt jedoch im allgemeinen auf der Walzenoberfläche, und dieser dünne Film verdampft und kühlt hierbei die Walzenoberfläche. Wenn die Temperatur der Walzenoberfläche unter den Taupunkt der Umgebungs­ luft absinkt, kondensiert Wasser auf der Walzenoberfläche. Dieses Kondensat stört die Lösungsmittelübertragungs­ eigenschaften der Auftragwalze und hat zur Folge, daß die Verbindungsnaht des Etiketts mangelhaft ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Auftrag­ walze zum Auftragen eines Lösungsmittels auf endlichen Bereichen eines von der Umfangsfläche einer umlaufenden Unterdrucktrommel getragenen thermoplastischen Etiketts zu schaffen, bei der die Oberflächentemperatur der Auf­ tragwalze oberhalb des Taupunktes gehalten wird, um eine Kondensation von Wasserdampf auf der Walzenoberfläche zu vermeiden.

Die Erfindung ist in dem Anspruch 1 gekennzeichnet. Vor­ teilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Anhand der Zeichnungen wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung erläuter. Es zeigt:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Auftragwalze und ihrer Lagerung;

Fig. 2 einen vertikalen Querschnitt durch das untere Ende der Auftragwalze nach Fig. 1 in vergrößer­ tem Maßstab;

Fig. 3 einen Querschnitt entlang der Linie 3-3 in Fig. 2;

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht eines Verteilers für die Auftragwalze der vorhergehenden Figuren in verringertem Maßstab;

Fig. 5 eine schematische Darstellung der Auftragwalze mit ihrer Temperaturregeleinrichtung.

Die in den Figuren dargestellte Auftragwalze (Gravur­ walze) dient zum Auftragen eines Lösungsmittels auf vor­ gegebene Bereiche eines aus Kunststoff bestehenden Etiketts zum Anheften des Etiketts am Behälter. Wie be­ reits eingangs erwähnt, ist eine derartige Auftragwalze in der US-PS 45 74 020 gezeigt; bei dieser Auftragwalze wird das Lösungsmittel, das benutzt wird, wegen seiner Flüchtigkeit gekühlt, ehe es dem Vorrat für die Auftrag­ walze zugeführt wird, um das Lösungsmittel zu erhalten und die übertragene Menge zu regeln. Dies sollte bei der folgenden Beschreibung im Auge behalten werden.

In Fig. 1 ist eine zylindrische Auftragwalze 10 darge­ stellt, die am unteren Ende einer vertikalen Welle 11 angebracht ist. Die Welle 11 wird von oben durch ein Lagergehäuse 12 gehalten, das an einem Arm 13 befestigt ist, welcher am oberen Ende einer stationären Stütze 14 angebracht ist. Das untere Ende der Stütze 14 ist an einer stationären Grundplatte 15 befestigt. Von der Stütze 14 erstreckt sich nach oben eine treibende Welle 16, an deren oberem Ende ein Zahnrad 17 angebracht ist. Die Welle 16 und das Zahnrad 17 werden von einem Lager­ gehäuse 18 getragen, das an einem Block 19 befestigt ist, der seinerseits von dem oberen Ende eines vertikalen Schlittens 20 getragen wird. Der Schlitten 20 ist durch eine Schraubspindel 21 vertikal verstellbar, welche mit seinem unteren Ende in Eingriff steht. Die Schraubspindel 21 und eine Gleitführung 22 sind an einem vertikalen Ständer 23 befestigt, der ebenfalls an der Grundplatte 15 angebracht ist.

Wie in den Fig. 1 und 5 dargestellt, steht ein mit einer Aufbringvorrichtung versehener Strömungsmittel­ spender 24 mit der Oberfläche der Auftragwalze in Berührung. Das Lösungsmittel wird an die Auftragwalze in der gleichen Weise wie in der US-PS 45 74 020 abgegeben; wie dort dargestellt, wird überschüssiges Lösungsmittel zurück­ gewonnen und über eine in Fig. 5 schematisch dargestellte Quelle 25 zum Spender 24 zurückgeführt.

Das Zahnrad 17 kämmt mit einem anderen Zahnrad 26, das am oberen Ende 27 der treibenden Welle 11 angebracht ist. Ein Leitungsrohr 28 verläuft koaxial zu dem oberen Ende 27 der Welle 11. Das obere Ende des Leitungsrohrs 28 ist am Boden der Drehkupplung 29 befestigt, wie in Fig. 5 gezeigt ist. Das obere Ende der Drehkupplung 29 ist mit einem Schlauch 30 verbunden, der sich zu dem Auslaß eines Luftgebläses 31 erstreckt. Das Gebläse 31 wird von einem Motor 32 angetrieben und saugt Luft durch eine Heizvor­ richtung 33. Die Heizvorrichtung 33 kann als flammen­ loser Brenner ausgebildet sein, wie er von der Firma Athena Company, Plymouth Meeting, Pennsylvenia, unter der Bezeichnung Atehna Flameless Torch hergestellt wird.

Die Heizvorrichtung 33 wird von einem Regler 34 temperatur­ geregelt, der mit einem Temperaturfühler 35 in Form eines Thermoelementes verbunden ist, welches mit der Auftrag­ walze in Berührung steht. Die Warmluft wird somit durch den Schlauch 30 an das Innere der Auftragwalze 10 abge­ geben. Der Regler kann ein "Watlow Controller" sein. Die Warmluft, die von oben in die Auftragwalze 10 eintritt, strömt nach unten in das Innere der Auftragwalze 10 und wird von einer Deckplatte 36 ins Innere abgelenkt. Die Deckplatte 36 liegt über einem Verteiler 37. Der Ver­ teiler 37 hat die Form eines kreisförmigen, scheiben­ ähnlich ausgebildeten Verschlußteiles 38, das in Fig. 4 perspektivisch dargestellt ist. Mehrere in Umfangsrich­ tung verteilte, halb zylindrische Kanäle 39 sind in der Außenseite des Verschlußteiles 38 gebildet. Die Kanäle 39 erstrecken sich nicht durch den Boden des Verschluß­ teiles, sondern stehen an ihren unteren Enden mit einer Reihe horizontaler Kanäle 40 in Verbindung, deren innere Enden in eine Reihe vertikaler Kanäle 41 münden. Die vertikalen Kanäle 41 erstrecken sich nach oben durch die Oberseite des Verschlußteiles 38. Die Deckplatte 36 ist an dem Verschlußteil 38 angebracht, hat jedoch einen Abstand zu dessen Oberseite, so daß die Warmluft auf einen Bereich oberhalb der Kanäle 41 begrenzt wird.

Ein zentraler Auslaßkanal 42 erstreckt sich über der ge­ samten Höhe des Verschlußteiles 38. Der Außendurchmesser des Verschlußteiles 38 ist geringfügig größer als der Innendurchmesser des Hauptabschnittes der Auftragwalze; das untere Ende der Auftragwalze hat jedoch bei 43 einen erweiterten Innendurchmesser, innerhalb dessen das Ver­ schlußteil 38 sitzt. Das Verschlußteil 38 ist mit einer erweiterten zentralen Ausnehmung 44 versehen, in die sich eine Stummelwelle 45 erstreckt. Die Welle 45 be­ sitzt eine Oberseite 46, die sich nahe an der Unterseite des Verschlußteiles 38 befindet. Ferner ist die Welle 45 mit einer zentralen Bohrung 47 versehen, die zu dem Kanal 42 ausgerichtet ist. Die Welle 45 trägt ein Lager 48, das in die Bohrung 44 des Verschlußteiles 38 paßt. Die Auftragwalze 10 wird somit von der Welle 45 um ihre vertikale Achse drehbar gelagert.

Die Warmluft, die von dem Gebläse 31 an das Innere der Auftragwalze abgegeben wird, wird von dem Verteiler 37 bzw. dem Verschlußteil 38 gezwungen, mit der Innenseite der Auftragwalze in Berührung zu gelangen und somit ihre Wärme an die Auftragwalze 10 abzugeben. Nachdem die Luft die Innenseite der Auftragwalze 10 in einem Bereich sehr nahe am Boden der Auftragwalze berührt hat, strömt sie durch die axialen Auslaßkanäle ab.

Die Oberflächentemperatur der Auftragwalze 10, die aus einem Metall, beispielsweise Aluminium, besteht, wird abgefühlt, und in Abhängigkeit hiervon wird die Erwär­ mung der Luft so geregelt, daß die Oberflächentemperatur der Auftragwalze oberhalb des Taupunktes der Atmosphäre im Bereich der Etikettiermaschine bleibt. Die Stelle, an der der Temperaturfühler bzw. das Thermoelement ange­ setzt wird, sollte so gewählt werden, daß seine Messung präzise zum Taupunkt in Beziehung gesetzt werden kann.

In der Praxis hat sich gezeigt, daß der oben beschriebene Brenner mit Hilfe des Watlow-Temperaturreglers, der ein proportional arbeitender Ein/Aus-Regler ist, bei einer Solltemperatur von 75°F ein- und ausgeschaltet wird.

Die Heizvorrichtung 33, durch die die Luft strömt, er­ wärmt die Luft auf einen Maximalwert von ungefähr 800°F, und der Regler schützt die Heizvorrichtung 33 gegen eine Überlastung und regelt die an den Brenner abgegebene maximale Leistung zu vorgegebenen Zeiten. Es hat sich gezeigt, daß ein Durchsatz von 300 scfh besonders zweck­ mäßig ist, und die Anlage ist so dimensioniert, daß sie diesen Durchsatz bei einem Druck von ungefähr 20 psi erreicht.

Claims (8)

1. Auftragwalze (Gravurwalze) zum Auftragen eines Lösungsmittels auf endliche Bereiche eines von der Um­ fangsfläche einer umlaufenden Unterdrucktrommel getra­ genen thermoplastischen Etiketts, das auf die Oberfläche eines ungefähr zylindrischen Behälters übertragen und um diesen so herumgewickelt wird, daß es an sich selbst haftet und somit ein Rundumetikett auf dem Behälter bildet, wobei die Auftragwalze um eine vertikale Achse drehbar gelagert ist, während ihr Umfang einen Lösungs­ mittelspender (24) sowie das von der Trommel getragene Etikett berührt, dadurch gekennzeichnet, daß die Auftragwalze (10) einen vertikalen Kanal auf­ weist, der sich abwärts durch eine obere Welle (11) erstreckt, die das obere Ende der Auftragwalze (10) abstützt, daß die Auftragwalze (10) als Hohlzylinder ausgebildet ist, in dessen unterem Ende ein den Boden des Zylinders verschließendes Verschlußteil (37) ange­ ordnet ist, daß eine vertikale Welle (45) sich nach oben in eine vertikale Ausnehmung (44) in dem Verschlußstück (37) erstreckt, wobei zwischen der unteren Welle (45) und der Ausnehmung (44) ein Lager (48) angeordnet ist, das den Zylinderboden um dessen vertikale Achse drehbar lagert, daß ein Leitungsrohr (28) vorgesehen ist, das ausgerichtet zu der oberen Welle (11) verläuft, daß zwischen der oberen Welle (11) und dem Leitungsrohr (28) eine Drehkupplung (29) angeordnet ist, die eine Dreh­ bewegung der Welle (11) relativ zum Leitungsrohr (28) erlaubt, jedoch eine Strömungsverbindung zwischen dem Leitungsrohr (28) und dem Inneren der oberen Welle (11) aufrechterhält, daß mit dem Leitungsrohr (28) eine Warmluftquelle (31, 32, 33) verbunden ist, daß in dem Verschlußteil (37) Strömungskanäle (39, 40, 41, 42) ge­ bildet sind, die Luft nach unten entlang der Innenseite des unteren Endes der Auftragwalze (10) und anschließend in Richtung auf die Mitte des Verschlußteiles (37) lenken, und daß sich durch die untere Welle (45) ein Auswärts­ kanal (47) erstreckt, der die Warmluft aus dem Innenraum der Auftragwalze (10) empfängt.

2. Auftragwalze nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Warmluftquelle (31, 32, 33) einen flammenlosen Brenner aufweist, der zwischen einer Luftquelle und das Leitungsrohr (29) geschaltet ist, wobei eine elektrische Steuereinrichtung mit dem Brenner verbunden ist.

3. Auftragwalze nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Steuereinrichtung versehen ist mit einem Thermofühler (35), der mit der Oberfläche der Auftragwalze (10) in Berührung steht, einer Schalteinrichtung, die zwischen eine elektrische Versorgung und dem Brenner geschaltet ist, sowie einem Regler (34), der zwischen die Schalteinrichtung und dem Thermofühler (35) geschaltet ist, um die Schalteinrich­ tung zu öffnen und zu schließen, wenn der Thermofühler eine Temperatur oberhalb bzw. unterhalb eines vorge­ gebenen Temperaturwertes anzeigt.

4. Auftragwalze nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Warmluft auf oberhalb 75°F aufheizbar ist, um die Oberflächentemperatur der Trommel oberhalb des Taupunktes zu halten.

5. Auftragwalze nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, gekennzeichnet durch eine Druckregeleinrichtung, die mit der Warmluftquelle ver­ bunden ist, um den Durchsatz der durch die Auftragwalze strömenden Druckluft auf einem Wert von 3 bis 7 scfm zu halten.

6. Auftragwalze nach Anspruch 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Druckregeleinrich­ tung so ausgebildet ist, daß sie den Durchsatz der Luft bei 5 scfm hält.

7. Auftragwalze nach einem der vorhergehenden An­ sprüche in Verbindung mit Anspruch 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Thermofühler (35) die Trommel an einer Stelle berührt, die von deren Boden einen Abstand von 4 bis 4,5 Zoll hat.

8. Auftragwalze nach Anspruch 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Stelle, an der der Thermofühler (35) die Trommel berührt, einen Abstand von 4,25 Zoll zu ihrem Boden hat.