DE3839100A1

DE3839100A1 - Beschichtungsvorrichtung fuer materialbahnen

Info

Publication number: DE3839100A1
Application number: DE3839100A
Authority: DE
Inventors: John Mladota
Original assignee: Bematec SA
Current assignee: Bematec SA
Priority date: 1988-11-18
Filing date: 1988-11-18
Publication date: 1990-05-23
Also published as: FI105534B; TW202398B; EP0369441B1; DE58904724D1; ATE90596T1; CA2002844C; CA2002844A1; FI895402A0; AU623450B2; AU4465189A; JPH02245261A; JPH0624665B2; US5033403A; HK8094A; EP0369441A2; EP0369441A3

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Aufbringen einer dünnen Schicht eines Beschichtungs materials auf eine über eine Gegendruckwalze laufende Materialbahn mit einer Schlitzdüseneinrichtung, die einen vertikal stehenden Düsenkasten mit einem oberen breiten Düsenschlitz zwischen einer einlaufenden und einer ablau fenden Düsenlippe und einen seitlich an dem Düsenkasten angebauten Vorratsbehälter für Beschichtungsmaterial auf weist. Bei einer derartigen Beschichtungsvorrichtung wird die Dicke der aufgetragenen Schicht im wesentlichen durch den Abstand zwischen der ablaufenden Düsenlippe und der Materialbahn bzw. der Gegendruckwalze bestimmt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Be schichtungsvorrichtung der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, bei der die Schichtdicke unabhängig von Dicken schwankungen der Materialbahn und der augenblicklichen Betriebsgeschwindigkeit gleich bleibt, und zwar ohne Beschichtungsfehlstellen und Randverdickungen.

Die Grundlage hierfür ist, daß zum einen die physika lischen Eigenschaften der Schicht bei Dickenschwankungen unterschiedlich werden und daß zum anderen der Jahres verbrauch an Beschichtungsmaterial bei Schwankungen der Schichtdicke aus Gründen der Produktionsgarantie erheb lich ansteigt.

Die Aufgabe der Erfindung wird mit einer Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch ge löst, daß der Vorrastbehälter derart am Düsenkasten an gebaut und mit diesem verbunden ist, daß das Flüssig keitsniveau des Beschichtungsmaterials im Vorratsbehälter aufgrund der Wirkung miteinander kommunizierender Gefäße mit demjenigen im Düsenkasten im wesentlichen gleich ist.

Eine wesentliche Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß in dem Düsenkasten unter dem Düsenschlitz eine sich über die Länge des Düsenkastens erstreckende ange triebene Massenförderrolle vorgesehen ist, die exzen trisch in einer Rollenkammer auf dem Wege des Beschich tungsmaterials gelagert ist, wobei sich das Niveau des ruhenden Beschichtungsmaterials unterhalb, vorzugsweise etwa 2 bis 3 cm unterhalb des Austritts des Düsen schlitzes befindet.

Bei der erfindungsgemäßen Beschichtungsvorrichtung wird in dem Beschichtungsmaterial, insbesondere durch die Drehung der Massenförderrolle, ein hydrodynamischer Flüssigkeitsdruck gegen die Gegendruckwalze bzw. die zu beschichtende Materialbahn aufgebaut. Dabei wird der zu beschichtenden Materialbahn oder Gegendruckwalze ausrei chend Beschichtungsmaterial bei möglichst geringem Druck zugeführt. Die erforderliche Schichtdicke wird aus schließlich durch den Abstand zwischen der ablaufenden Düsenlippe und der Materialbahn bzw. der Gegendruckwalze eingestellt.

Langjährige Erfahrungen mit einer Vielzahl von Beschich tungsdüsen mit eingebauter Verdrängerpumpe haben gezeigt, daß Beschichtungsmaterial an Materialbahnen bzw. Gegen druckwalzen lediglich angeschwemmt, aber nicht gepumpt werden darf, da sich jeglicher Pumpdruck den Vorgängen im Beschichtungsspalt überlagert und bei geringsten geome trischen Abweichungen im Düsen- und Walzenspalt zu Schichtdickenschwankungen führt. Darüber hinaus entstan den bei zu geringem Druck Beschichtungsfehlstellen und bei zu hohem Druck Randaufbauten.

Besonders deutlich wurde dieser Zusammenhang bei Natur kautschukklebern, die mit verschiedenen Eisenoxiden ge füllt waren. Der von der Pumpe herrührende Überlagerungs druck hatte zwei Effekte:

1. Kautschuk und Eisenoxid spalteten sich, was auf einer transparenten Folie dunkle und helle Klebstofflinien ergab, und
2. bei noch stärkerem Überlagerungsdruck erhielt die Beschichtungsoberfläche ein Fischgrätenmuster.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung nimmt die laufende Materialbahn bzw. Gegendruckwalze durch Adhäsion Be schichtungsmaterial aus dem Düsenschlitz mit und bildet ein Druckpolster zwischen der ablaufenden Düsenlippe und der Gegendruckwalze aus. Dieses infolge der Geschwindig keit und der Viskosität des Beschichtungsmaterials na türlich entstehende Druckpolster wird durch die Zufuhr an Beschichtungsmasse aufrechterhalten, aber nicht wesent lich beeinflußt.

Vorteilhaft sind über der Massenförderrolle eine sich über die Länge des Düsenkastens erstreckende Austritts kammer und daran anschließend ein schmaler Zufuhrschlitz zu dem breiten Düsenschlitz vorgesehen.

Um beliebige unterschiedliche Beschichtungsbreiten ein stellen zu können, sind vorteilhaft in dem Düsenschlitz im Bereich dessen beider Enden axial verschiebbare Schie ber zur selektiven Düsenschlitzabdeckung vorgesehen.

Werden diese Schieber zur Düsenschlitzabdeckung derart verschoben, daß eine schmälere Materialbahn beschichtet wird, beispielsweise über die halbe Düsenlänge, so staut sich das Beschichtungsmaterial unterhalb der abgedeckten Zonen. Da die Massenförderrolle jedoch keinen nennens werten Pumpdruck erzeugt, bleibt der Staudruck sehr gering und ein Randaufbau durch Beschichtungsmaterial überschuß an den Beschichtungsrändern entfällt voll ständig.

Der Beschichtungsspalt, gebildet aus der ablaufenden Düsenlippe und der Gegendruckwalze, soll ein hoch präzi ser Spalt sein. Vorteilhaft ist daher die Gegendruckwalze eine feinst geschliffene verchromte Stahlwalze mit einer Rundlaufgenauigkeit von etwa 2 bis 3 µm, während die ab laufende Düsenlippe sehr gerade mit einer Linearitäts abweichtung von weniger als 1 µm auf 100 mm Länge ausge bildet ist.

Zweckmäßig ist die einlaufende Düsenlippe auf der der Gegendruckwalze zugekehrten Seite mit einem elastischen Material beschichtet.

Weiter können vorteilhaft die ablaufende Düsenlippe und/oder die einlaufende Düsenlippe auswechselbar im Düsenkasten angeordnet sein.

Eine völlig gleichmäßige Beschichtung einer über die Gegendruckwalze laufenden Materialbahn direkt aus dem Düsenschlitz ist nur dann möglich, wenn die Materialbahn in der Dicke sehr konstant und praktisch ohne die Schichtdicke beeinflussende Dickenunterschiede ist. Dies ist der Fall bei beispielsweise kalandrierten Papieren, verschiedenen Kunststoff-Folien, biaxial orientierten Polypropylenfolien und ähnlichen.

Für Materialbahnen mit starken Dickenschwankungen, bei spielsweise 7 bis 9 µm in Bahnrichtung und kurzen Abstän den wird daher eine indirekte Beschichtung zu verwenden sein. Dies gilt besonders bei dünnflüssigen Beschich tungsmaterialien, da diese den Unebenheiten der Material bahn folgen. Bei Beschichtungsmaterialien mit höheren Viskositäten wirkt die Trägheit der Masse ausgleichend; die Schwankungen der Beschichtung sind in jedem Fall kleiner als die Dickenschwankungen der Materialbahn.

Hierfür ist vorteilhaft eine zur Gegendruckwalze gegen läufig oder mitläufig angetriebene Anpreßwalze vorge sehen, über die die Materialbahn in Kontakt mit der durch die Schlitzdüseneinrichtung dosiert vorbeschichteten, als Auftragswalze arbeitenden Gegendruckwalze geführt ist.

Zweckmäßig ist der Anpreßdruck der Anpreßwalze an die Gegendruckwalze über verstellbare Anschläge einstellbar. Hier wird die Beschichtung zunächst unmittelbar auf die Gegendruckwalze sehr genau vorgenommen. Die Materialbahn läuft hier über die Anpreßwalze, wo die vordosierte Schicht von der Gegendruckwalze im Gegenlauf oder Mitlauf auf die Materialbahn übernommen wird.

Weiter ist der Düsenkasten vorteilhaft an eine durch die senkrechte Mittellängsebene des Düsenschlitzes verlau fende Ebene leicht öffenbar ausgebildet. Hiermit ergibt sich eine wesentliche Vereinfachung und Betriebsfreun lichkeit bei der Reinigung der Schlitzdüseneinrichtung bei Beschichtungsmaterialwechsel, insbesondere im Zusam menhang mit häufigem Chargenwechsel.

Schließlich sind zweckmäßig der Vorratsbehälter und/oder der Düsenkasten beheizbar.

Die Erfindung ist im folgenden an Ausführungsbeispielen und anhand der Zeichnungen näher erläutert. In den Zeich nungen zeigt

Fig. 1 eine Teilstirnansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung für direkte Beschichtung, teil weise im Schnitt,

Fig. 2 eine Teilseitenansicht der Vorrichtung nach Fig. 1, und

Fig. 3 eine Teilstirnansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung für indirekte Beschichtung, teil weise im Schnitt.

Fig. 1 zeigt schematisch eine Schlitzdüseneinrichtung 1 zum Auftragen einer dünnen Schicht eines Beschichtungs materials 2 direkt auf eine über eine Gegendruckwalze 3 laufende Materialbahn 4. Die Schlitzdüseneinrichtung besteht aus einem vertikal stehenden Düsenkasten 5 und einem seitlich an dem Düsenkasten 5 angebauten Vorrats behälter 6 für Beschichtungsmaterial 2. Der Düsenkasten 5 hat an seinem oberen Ende einen breiten Düsenschlitz 7 zwischen einer einlaufenden Düsenlippe 8 und einer ab laufenden Düsenlippe 9. Durch den breiten Düsenschlitz 7 wird das Beschichtungsmaterial 2 direkt auf die Material bahn 4 angeschwemmt.

Der Vorratsbehälter 6 ist derart an dem Düsenkasten 5 angebaut und mit diesem verbunden, daß das Flüssigkeits niveau des Beschichtungsmaterials 2 im Vorratsbehälter 6 und im Düsenkasten 5 aufgrund der Wirkung miteinander kommunizierender Gefäße im wesentlichen gleich ist.

In dem Düsenkasten 5 ist unter dem Düsenschlitz 7 eine sich über die Länge des Düsenkastens 5 erstreckende angetriebene Massenförderrolle 10 vorgesehen. Die Massen förderrolle 10 ist exzentrisch in einer Rollenkammer 11 auf dem Wege des Beschichtungsmaterials 2 vom Düsenkasten 5 zum Düsenschlitz 7 gelagert. Das Niveau des ruhenden Beschichtungsmaterials 2 befindet sich unterhalb, vor zugsweise 2 bis 3 cm unterhalb des Austritts des Düsen schlitzes 7.

Die Massenförderrolle 10 ist in einem oder mehreren Ab schnitten aufgebaut und mit zwei Lagerrollen über eine Zugstange zusammengehalten. Sie ist als ganzes axial aus dem Düsenkasten 5 herausziehbar.

Unter der Massenförderrolle 10 bzw. Rollenkammer 11 ist eine sich über die Länge des Düsenkasten 5 erstreckende Eintrittskammer 12 vorgesehen. Über der Massenförderrolle 10 befindet sich eine über die Länge des Düsenkastens 5 erstreckende Austrittskammer 13 und daran anschließend ein schmaler Zufuhrschlitz 14 zu dem breiten Düsenschlitz 7.

Durch die Drehung der Massenförderrolle 10 wird ein hydrodynamischer Flüssigkeitsdruck gegen die Gegendruck walze 3 bzw. die zu beschichtende Materialbahn 4 aufge baut. Dabei wird der zu beschichtenden Materialbahn 4 ausreichend Beschichtungsmaterial 2 bei möglichst gerin gem Druck zugeführt. Die erforderliche Schichtdicke wird ausschließlich durch den Abstand zwischen der ablaufenden Düsenlippe 9 und der Materialbahn 4 bzw. der Gegendruck walze 3 eingestellt. Die laufende Materialbahn 4 nimmt durch Adhäsion Beschichtungsmaterial 2 aus dem Düsen schlitz 7 mit und bildet ein Druckpolster zwischen der ablaufenden Düsenlippe 9 und der Gegendruckwalze 3 aus. Dieses infolge der Geschwindigkeit und der Viskosität des Beschichtungsmaterials 2 natürlich entstehende Druck polster wird durch die Zufuhr an Beschichtungsmasse aufrechterhalten, aber nicht wesentlich beeinflußt.

Eine Auswahl von mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung verarbeitbaren Beschichtungsstoffen, deren Verarbeitungs paramtern und der erzielten Endprodukte ist in der fol genden Tabelle 1 angegeben.

Um beliebige unterschiedliche Beschichtungsbreiten ein stellen zu können, sind in dem Düsenschlitz 7 im Bereich dessen beider Enden axial verschiebbare Schieber 15 zur selektiven Düsenschlitzabdeckung vorgesehen, vgl. ins besondere Fig. 2. Werden diese Schieber 15 zur Düsen schlitzabdeckung derart verschoben, daß eine schmälere Materialbahn 4 beschichtet wird, beispielsweise über die halbe Düsenlänge, so staut sich das Beschichtungsmaterial unterhalb der abgedeckten Zonen. Da die Massenförderrolle 10 jedoch keinen nennenswerten Pumpdruck erzeugt, bleibt der Staudruck sehr gering und ein Randaufbau durch Über schuß an Beschichtungsmaterial 2 an den Beschichtungs rändern entfällt vollständig.

Der Beschichtungsspalt 16, gebildet aus der ablaufenden Düsenlippe 9 und der Gegendruckwalze 3, soll ein hoch präziser Spalt sein. Vorteilhaft ist daher die Gegen druckwalze 3 eine feinst geschliffene verchromte Stahl walze mit einer Rundlaufgenauigkeit von etwa 2 bis 3 µm, während die ablaufende Düsenlippe 9 sehr gerade mit einer Linearitätsabweichung von weniger als 1 µm auf 100 mm Länge ausgebildet ist.

Die einlaufende Düsenlippe 8 kann auf der der Gegendruck walze 3 zugekehrten Seite mit einem elastischen Material 17 beschichtet sein. Damit ergibt sich eine sehr gute Abdichtung des Beschichtungsmaterials 2 im Bereich der einlaufenden Düsenlippe 8.

Weiter sind vorteilhaft die ablaufende Düsenlippe 9 und/oder die einlaufende Düsenlippe 8 derart ausgebildet, daß sie auswechselbar im Düsenkasten 5 angeordnet werden können. Besonders vorteilhaft sind diese beiden Düsen lippen 8 und 9 sogar gegenseitig auswechselbar ange bracht. Soll nun eine sehr dünne Beschichtung aufgebracht werden, so läßt sich entweder die Drehrichtung der Gegen walze 3 derart umkehren, daß die mit dem elastischen Material 17 beschichtete einlaufende Düsenlippe 8 zur ab laufenden Düsenlippe wird. Das elastische Material 17 kann direkt an die Gegenwalze 3 angepreßt werden und be stimmt damit sehr genau die Dicke des Auftrags der sehr dünnen Beschichtung. Andererseits können bei gleichblei bender Laufrichtung der Gegendruckwalze 3 auf die ein laufende Düsenlippe 8 und die ablaufende Düsenlippe 9 gegeneinander ausgetauscht werden, um dieselbe Wirkung zu erzielen.

Für Materialbahnen mit starken Dickenschwankungen, bei spielsweise 7 und 9 µm in Bahnrichtung und kurzen Abstän den wird vorteilhaft eine sogenannte indirekte Beschich tung zu verwenden sein. Eine Vorrichtung hierfür ist in Fig. 3 schematisch dargestellt. Die Gegendruckwalze 3 arbeitet hier als Auftragswalze, auf die das Beschich tungsmaterial 2 direkt dosiert durch die Schlitzdüsenein richtung 1 in einem Vorbeschichtungsvorgang aufgetragen wird. Hier ist dann eine Anpreßwalze 18 vorgesehen, über die die Materialbahn 4 in Kontakt mit der dosiert vor beschichteten Gegendruckwalze 3 geführt ist. An der Kontaktstelle wird das Beschichtungsmaterial 2 von der Gegendruckwalze 3 gleichmäßig auf die Materialbahn 4 übernommen.

In den meisten Fällen wird die Anpreßwalze 18 gegenläufig zu der Gegendruckwalze 3 angetrieben, gegebenenfalls je dorch auch mitläufig. Der Anpreßdruck der Anpreßwalze 18 an die Gegendruckwalze 3 ist vorteilhaft über nicht dar gestellte, verstellbare Anschläge einstellbar.

Der Düsenkasten 5 ist vorteilhaft an einer durch die senkrechte Mittellängsebene des Düsenschlitzes 7 verlau fenden Ebene leicht öffenbar ausgebildet. Dabei ist vor teilhaft der dem Vorratsbehälter 6 abgewandte Teil des Düsenkastens 5 abschwenkbar. Hiermit ergibt sich eine wesentliche Vereinfachung und Betriebsfreundlichkeit bei der Reinigung der Schlitzdüseneinrichtung 1 bei Wechsel des Beschichtungsmaterials 2, insbesondere im Zusammen hang mit häufigem Chargenwechsel.

Schließlich können der Vorratsbehälter 6 und/oder der Düsenkasten 5 beheizbar ausgebildet sein, was besonders bei über Raumtemperatur liegenden Auftragstemperaturen des Beschichtungsmaterials 2 in Frage kommt.

Claims

1. Vorrichtung zum Auftragen einer dünnen Schicht eines Beschichtungsmaterials (2) auf eine über eine Gegen druckwalze (3) laufende Materialbahn (4) mit einer Schlitzdüseneinrichtung (1), die einen vertikal stehenden Düsenkasten (5) mit einem oberen breiten Düsenschlitz (7) zwischen einer einlaufenden (8) und einer ablaufenden Düsenlippe (9) und einen seitlich an dem Düsenkasten (5) angebauten Vorratsbehälter (6) für Beschichtungsmaterial aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorratsbehälter (6) derart am Düsenkasten (5) ange baut und mit diesem verbunden ist, daß das Flüssig keitsniveau des Beschichtungsmaterials (2) im Vor ratsbehälter (6) aufgrund der Wirkung miteinander kommunizierender Gefäße mit demjenigen im Düsenkasten (5) im wesentlichen gleich ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Düsenkasten (5) unter dem Düsenschlitz (7) eine sich über die Länge des Düsenkastens (5) erstreckende an getriebene Massenförderrolle (10) vorgesehen ist, die exzentrisch in einer Rollenkammer (11) auf dem Wege des Beschichtungsmaterials (2) gelagert ist, wobei sich das Niveau des ruhenden Beschichtungsmaterials (2) unterhalb des Austritts des Düsenschlitzes (7) befindet.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß über der Massenförderrolle (10) eine sich über die Länge des Düsenkastens (5) erstreckende Austrittskammer (13) und daran anschließend ein schmaler Zufuhrschlitz (14) zu dem breiten Düsenschlitz (7) vorgesehen ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Düsenschlitz (7) im Bereich dessen beider Enden axial verschiebbare Schieber (15) zur selektiven Düsen schlitzabdeckung vorgesehen sind.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegendruckwalze (3) eine feinst geschliffene ver chromte Stahlwalze mit einer Rundlaufgenauigkeit von etwa 2 bis 3 µm ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die ablaufende Düsenlippe (9) sehr gerade mit einer Linearitätsabweichung von weniger als 1 µm auf 100 mm Länge ausgebildet ist.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die einlaufende Düsenlippe (8) auf der der Gegendruck walze (3) zugekehrten Seite mit einem elastischen Material (17) beschichtet ist.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die ablaufende Düsenlippe (9) und/oder die einlaufende Düsenlippe (8) auswechselbar im Düsenkasten (5) an geordnet sind.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine zur Gegendruckwalze (3) gegenläufig oder mitläufig ange triebene Anpreßwalze (18) vorgesehen ist, über die die Materialbahn (4) im Kontakt mit der durch die Schlitzdüseneinrichtung (1) dosiert vorbeschichteten, als Auftragswalze arbeitenden Gegendruckwalze (3) ge führt ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Anpreßdruck der Anpreßwalze (18) an die Gegendruck walze (3) über verstellbare Anschläge einstellbar ist.

11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Düsenkasten (5) an einer durch die senkrechte Mittel längsebene des Düsenschliztes (7) verlaufende Ebene leicht öffenbar ausgebildet ist.

12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorratsbehälter (6) und/oder der Düsenkasten (5) be heizbar sind.