DE4020999A1

DE4020999A1 - Anlage zur beschichtung von bahnfoermigen material im vakuum

Info

Publication number: DE4020999A1
Application number: DE19904020999
Authority: DE
Inventors: Hilmar Weinert
Original assignee: TVG THERMO VAC ENTWICKLUNGS GM
Current assignee: TVG THERMO VAC ENTWICKLUNGS GM
Priority date: 1990-07-02
Filing date: 1990-07-02
Publication date: 1992-01-09

Description

Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Erzeugung von im Vakuum aufgedampften Schichten auf Papier, oder Karton oder einer Kunststoff-Folie nach einem Transfer-Verfahren, bei welchem die Beschichtung eines endlosen, metallischen Trägers mit einer Lackschicht, deren Trocknung, die darauffolgende Beschichtung unter Vakuum, der Auftrag eines Klebers, die Kaschierung dieses Schichtverbundes mit Papier, Karton, oder mit einer Kunststoff- Folie, eine weitere Trocknung und die Trennung des damit erhaltenen Produktes vom Träger kontinuierlich nacheinander erfolgen. Als Träger dient hierzu ein alle Prozeßstufen durchlaufendes endloses Metallband, dessen Breite gleich oder geringfügig geringer ist als das herzustellende Produkt.

Das mit Lack beschichtete endlose Metallband gelangt über eine mehrstufige dynamische Schleusenanordnung in den Vakuumraum, in welchem die Bedampfung stattfindet. Über eine zweite Anordnung von dynamischen Schleusen gelangt das nun auf der lackierten Seite vakuum-beschichtete Metallband wieder an die Atmosphäre.

Heute hergestellte Papiere, welche nach dem Transferverfahren metallisiert werden, weisen eine Reihe von Vorteilen gegenüber solchen auf, die direkt metallisiert werden:.

Die Metallschicht ist von einer Lackschicht geschützt.

Zur Erzeugung von transparenten Farbtönen ist kein weiterer Arbeitsgang notwendig, sondern nur eine Einfärbung des Lackes. Das Papier kann bei seiner normalen Feuchtigkeit belassen werden. Dicke Papiere oder Karton lassen sich im Vakuum wegen der hohen Gasabgabe nicht oder nur schwierig direkt bedampfen, sind aber nach dem Transferverfahren ohne weiteres herstellbar.

Es sind mehrere Verfahren bekannt, diese Aufgabe diskonti nuierlich zu lösen. Hierbei wird als Träger eine Kunststoff-Folie, z. B. Polyester, Polypropylen oder Polykarbonat verwendet. Die Folie wird in Rollenform nacheinander auf einer Lackiermaschine mit Lack beschichtet, getrocknet und wieder aufgerollt. Danach erfolgt in einer Vakuum-Metallisieranlage die Bedampfung mit einer Metallschicht, vorzugsweise Aluminium. Diese Rolle wird dann auf der metallisierten Seite auf einer weiteren Beschichtungsmaschine mit einem geeigneten Kleber beschichtet, welcher danach naß oder trocken gegen eine zugeführte Papierbahn kaschiert wird.

Danach erfolgt die Trennung von der Trägerfolie, indem die Folie und das Produkt getrennt aufgewickelt werden.

Diese bekannten Verfahren haben Nachteile: Es handelt sich hierbei um keine kontinuierliche Verfahren. Alle Verfahrensschritte werden nacheinander diskontinuierlich und auf unterschiedlichen Maschinen durchgeführt. Die Kunststoff-Folie, welche als Träger dient, unterliegt einem mechanischen Verschleiß und einem chemischen Angriff durch die in den Lacken enthaltenen Lösungsmitteln. Außerdem sind der Trocknungstemperatur aufgrund der thermischen Belastbarkeit der Trägerfolie Grenzen gesetzt. Die Wiederverwendbarkeit der Trägerfolie ist auf nur wenige Umläufe begrenzt.

Bei einem weiteren bekannten Verfahren wird eine Polypropylen- Folie direkt im Vakuum metallisiert. Danach wird auf einer weiteren Maschine ein lösungsmittelfreier Lack aufgetragen und das Papier wird aufkaschiert. Im Folgenden geschieht vor der Aufrollung und der Trennung der Folie vom Produkt eine Aushärtung des Lackes mittels Elektronenstrahlen unter Stickstoffgas. Auch dieses Verfahren erlaubt nur wenige Verwendungen der Trägerfolie und erfordert die Durchführung beider Schritte nacheinander.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Anlage zu schaffen,welches transfer-beschichtetes Papier, Karton, aber auch Kunststoff-Folien in einem kontinuierlichen Verfahren in allen Arbeitsschritten herstellt, bei Verwendung eines weitgehend ver schleißfreien, thermisch belastbaren Trägermaterials, welches als endloses Band eingesetzt wird. Dieses Band besitzt eine Länge von nur 40 bis 150 Metern, je nach Auslegung der Anlage und muß nicht, wie bei den heute angewandten Verfahren die gleiche Länge haben wie das zu erzeugende Produkt. Ferner erlaubt ein solches Trägermaterial, welches aus einem dünnen Metallband besteht, hohe Trocknungstemperaturen des aufgebrachten Lackes. Dies macht es möglich, Lacke zur Beschichtung einzusetzen, die besondere ge suchte Eigenschaften aufweisen, wie geringe Gasdurchlässigkeit, chemische Beständigkeit und hohe mechanische Festigkeit. Die erfindungsgemäß zum Einsatz kommenden endlosen metallischen Träger erlauben Trocknungstemperaturen der aufgebrachten Lackschicht von 200 Grad C oder mehr, gegenüber typisch 80 Grad C bei Polypropylenträgern oder 120 Grad C bei Polyester- Trägern. Bei höheren Temperaturen tritt bei beiden Folien bereits eine unerwünschte Breitenschrumpfung der Bahn ein.

Ein weiterer günstiger Nebeneffekt des endlosen metallischen Trägers ist die Tatsache, daß die Kondensationswärme der aufge dampften Schicht, welche an der aufgebrachten Lackschicht auf tritt, vollflächig an den endlosen metallischen Träger übertragen wird. Die in herkömmlichen Vakuum-Beschichtungsanlagen notwendigen Kühl- und Breitstreckwalzen können bei dem hier beschriebenen Anlagenprinzip entfallen.

Erfindungsgemäß wird nach Fig. I die Aufgabe dadurch gelöst, daß ein endloser metallischer Träger (1), welcher wenigstens auf der zu beschichtenden Seite eine hohe Oberflächengüte aufweist, sämtliche für den Prozeß notwendigen Stationen immer wieder durchläuft. Diese sind:

Eine Naß-Beschichtungsstation für die Aufbringung eines Antihaft -Primers (2), ein Trocknungskanal (3) zur Entfernung der Lösungs mittel, eine weitere Naß-Beschichtungsstation (4) zur Aufbringung einer Lackschicht, ein weiterer Trocknungskanal (5) zur Entfernung des Lösungsmittels aus der Lackschicht, einer Schleusenanordnung (6) mit dynamischen Spalten, typisch 4 bis 5 Druckstufen (6a, 6b, 6c, 6d), einer Vakuum-Beschichtungsanlage (8) mit einer oder mehreren Bedampfungskammern (7). Dort erfolgt die Beschichtung, je nach dem angewandten Verfahren bei einem Vakuum von 10^-2 bis 10^-5 mbar mit einer Schichtdicke von typisch 10 bis 100 Nanometer. Vorzugweise wird hierzu Aluminium verdampft, jedoch sind andere Metalle, wie Zink, Silber, Kupfer ebenfalls möglich, wie auch Oxide der dritten bis fünften Gruppe der Elemente und einige Silikate.

Der lackierte und im Vakuum beschichtete Träger (1) verläßt die Bedampfungskammer (7) über eine zweite Schleusenanordnung (9). In der folgenden Naß-Beschichtungsstation (10) wird eine Schicht eines Klebers aufgetragen. Ab dieser Stelle sind zwei Varianten der Weiterverarbeitung möglich: Entweder wird von einem Abwickler (15) ein zu kaschierendes Papier oder Karton dem Träger (1) sofort zugeführt (sogenannte Naßkaschierung) und in dem folgenden Trockenkanal (11) getrocknet oder es wird ein sogenannter Trockenkaschier-Kleber in der Beschichtungsstation (10) aufgetragen. In diesem Falle erfolgt die Kaschierung nach dem Verlassen des Trockenkanals (11). Während für Papier oder Karton sowohl die Naß- wie auch die Trockenkaschierung angewandt werden können, ist beim Kaschieren mit einer Kunststoff- Folie nur die Trockenkaschierung möglich, da die verdunstenden Lösungsmittel sonst nicht entweichen können.

Danach wird der Schichtverbund, bestehend aus einer Lackschicht, einer im Vakuum aufgedampften Schicht, einer Kleber-Schicht und dem Papier, dem Karton oder der Kunststoff-Folie vom Träger (1) abgezogen und auf einem Aufwickler (12) aufgespult. Der nun leere Träger (1) durchläuft das Verfahren von Neuem.

Die Beschichtungsstation (2) kann entfallen, wenn solche Lacke verwendet werden, welche entsprechende Antihaft- Eigenschaften bereits besitzen.

An den endlosen, metallischen Träger (1) werden gleichzeitig fol gende Anforderungen gestellt:

Er soll nach dem Einziehen in die Anlage ohne Überlappung endlos gemacht werden können. Die zu installierende Pumpleistung an den Schleusenanordnungen hängt wesentlich vom Querschnitt der Luft spalte ab. Diese Spalten sind aus wirtschaftlichen Gründen so klein wie möglich zu halten.

Die Dicke des Trägers (1) soll gering sein, um eine geringe Wär mekapazität aufzuweisen, aber groß genug, um die bei der Bedamp fung auftretende Kondensationswärme aufzunehmen.

Geringe Rautiefe, Polierfähigkeit, auch eine Nachpolierfähigkeit sind erforderlich, ebenso eine gute chemische Resistenz gegen alle im Prozeß vorkommenden Chemikalien.

Materialien, welche diesen Forderungen genügen, sind rostfreier Stahl, Nickel und im begrenzten Umfang, auch mit Chrom oder Nickel galvanisiertes Kupfer, Messing, Tombak.

Die Erfindung läßt verschiedene weitere Ausführungsmöglichkeiten zu:

Nach Fig. II kann das zu verdampfende Material über eine Materialschleuse (7a) kontinuierlich in die Bedampfungskammer (7) nachgeführt werden. Diese Einrichtung erlaubt einen Langzeit betrieb, der nur zu Wartungszwecken unterbrochen werden muß. Der Abwickler (15) wie auch der Aufwickler (12) können nach bekannter Konstruktion ein unterbrechnungsfreier Rollenwechsler sein.

Fig. III zeigt den Verlauf der aufgebrachten Schichten in Laufrichtung des Trägers:
Endloser metallischer Träger (1),
Anti-Haftprimer (16),
Lackschicht (17),
im Vakuum aufgedampfte Schicht (18) ,
Kleberschicht (19),
Papier (20),
Schichtverbund (21).

Claims

1. Anlage zur Erzeugung eines Schichtverbundes auf Papier, Karton oder auf einer Kunststoff-Folie im Transferverfahren, dadurch gekennzeichnet, daß ein Antihaft- Primer (16), eine Lackschicht (17), eine im Vakuum aufgedampfte Schicht (18) und eine Kleberschicht (19) auf einen endlosen metallischen Träger (1) kontinuierlich nacheinander aufgetragen werden, gefolgt von einer kontinuierliche Kaschierung mit Papier (20), gefolgt von einem kontinuierlichen Abziehen des Schichtverbundes (21) und des mit ihm verklebten Papiers (20) vom endlosen metallischen Träger.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die im Vakuum aufgedampfte Schicht (18) aus Aluminium, Zink, Chrom, Silber oder aus einem Oxid der Elementengruppe 3 bis 5, deren Suboxide oder einem Silikat derselben Gruppe besteht.

3. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle einer Kaschierung mit Papier (20) eine solche mit Karton oder mit einer Kunststoff- Folie erfolgt, wobei im letzteren Fall die Kaschierung als Trockenkaschierung erfolgt.

4. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der endlose metallische Träger (1) aus rostfreiem Stahl oder Nickel besteht.

5. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der endlose metallische Träger (1) aus einem beschichteten Stahl, Aluminium, Messing, Bronze oder Kupfer besteht.

6. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Eintritt des endlosen metallischen Trägers (1) in die Bedamp fungskammer und der Austritt aus ihr über dynamische Schleusen erfolgt.

7. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Auftrag des Antihaft- Primers (16), der Lackschicht (17), der Kleberschicht (19) auf den endlosen metallischen Träger (1) im Walzenauftrags-Verfahren erfolgt.