DE4203643A1 - Verfahren und vorrichtung zum lackieren von zylindrischen hohlkoerpern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Rundumlackieren von zylindrischen Hohlkörpern durch Abrollen der Hohlkörper auf einer einen Lackfilm aufweisenden Auftragsvorrichtung.

Es ist bekannt, Dosen durch Abrollen auf einer einen Lackfilm aufweisenden Auftragsvorrichtung zu lackieren. Dabei wird eine Dose in einen relativ dicken, frischen Lackfilm eingesetzt, in welchem sie eine oder mehrere Umdrehungen zuzüglich eines schmalen Überlappungsbereiches abrollt (abgekürzt: 1+, 2+, etc.). Die zweite und die folgenden Umdrehungen bewirken dabei im wesentlichen nur eine Verteilung oder Egalisierung des Lackes, da ca. 80% der angestrebten Lackschicht schon bei der ersten Umdrehung auf die Dose übertragen werden.

Bevor eine weitere Dose lackiert wird, wird gemäß dem Grundsatz "immer aus vollem, frischen Lackfilm" der auf der Auftragsvorrichtung befindliche Lackfilm erneuert.

In dem Überlappungsbereich der nach diesem Verfahren beschichteten Dosen befindet sich eine dickere Lackschicht, die besser deckt als die Lackschicht außerhalb des Überlappungsbereiches, was zu störenden Absätzen führt.

Man hat versucht, diese Absätze an dem Überlappungsbereich dadurch zu vermeiden, daß man die Dosen erheblich öfter in dem Lackfilm abrollen läßt, um so die Absätze zu egalisieren. Dies hat jedoch die Nachteile, daß der Lackiervorgang länger dauert, daß die auf die Dosen aufgetragene Lackmenge größer wird und daß sich in erhöhter Weise Lacknebel und Lackspritzer bilden, welche die Vorrichtungen zum Durchführen dieses Verfahrens unnötigerweise verschmutzen und auch die an den Vorrichtungen arbeitenden Personen in unzulässiger Weise mit Schadstoffen belasten.

Darüber hinaus treten auch bei der anschließenden Reinigung der Vorrichtungen hohe Schadstoffbelastungen durch z. B. Lösungsmittel auf.

Zur Steigerung der Produktivität eines solchen Verfahrens wurden bisher immer Vergrößerungen der Abrollgeschwindigkeit der Dosen auf der Auftragsvorrichtung vorgeschlagen, wodurch sich allerdings die bekannten Probleme wie Lacknebel, Lackspritzer, erhöhte Reinigungskosten der durch Lacknebel und Lackspritzer verunreinigten Anlagenteile und damit verbundene erhöhte Schadstoffbelastungen am Arbeitsplatz noch verschärften.

Eine Vorrichtung zum Durchführen dieses Verfahrens ist aus der DE-PS 30 39 812 C3 bekannt. Eine solche Vorrichtung weist ein angetriebenes Dornen- oder Mandrellrad auf, auf welchem die Dosen auf um ihre Längsachse drehbaren Dornen oder Mandrells angeordnet sind, die gegen eine angetriebene, achsparallel zum Mandrellrad verlaufende Lackier- oder Applikationswalze eines Lackierwerkes gedrückt und im Bereich der Berührung mit der Lackierwalze mit den Mandrells entlang der Kontur der Walze geführt werden.

Wenn bei einer solchen Vorrichtung die optisch störenden Absätze im Überlappungsbereich durch mehrfaches Abrollen der Dosen auf der Lackierwalze egalisiert werden sollen, geschieht dies mit dem Nachteil, daß entweder weniger Dosen pro Zeiteinheit lackiert werden können oder daß die Umfangsgeschwindigkeit der Lackierwalze stark erhöht werden muß. Dabei tritt jedoch ab ca. 6 m/s Umfangsgeschwindigkeit eine hohe Lacknebelbildung auf.

Ohne diese Nachteile lassen sich mit dem beschriebenen Verfahren auf der bekannten Vorrichtung ca. 600 Dosen pro Minute lackieren, obwohl die Vorrichtung zumindest theoretisch in der Lage ist, bis zu 2000 Dosen pro Minute zu lackieren. Um z. B. 1600 Dosen pro Minute 3+ zu lackieren, wäre eine Umfangsgeschwindigkeit von über 19 m/s (!) notwendig.

Es ist weiter bekannt geworden (siehe z. B. Prospekt Concord Two-Piece Can Base Coater der ALCOA Ragsdale Machinery Operations), jede Dose an zwei Lackierwalzen vorbeizuführen. Die Dose wird dann an der ersten Lackierwalze 1+ und an der zweiten Lackierwalze 2+ lackiert. Bei 1600 Dosen pro Minute ergeben sich so aber an der zweiten Lackierwalze immer noch Umfangsgeschwindigkeiten von über 13 m/s mit den bekannten Nachteilen.

Darüber hinaus sind diese Lackierwerke mit zwei Lackierwalzen extrem schwierig zu justieren, was dazu geführt hat, daß die Betreiber oft nur eine Walze verwenden und die andere Walze in Reserve halten, z. B. für den Fall, daß die Oberfläche der ersten Walze ersetzt werden muß.

Die obengenannten hohen Durchsatzraten sind mit den heute verfügbaren Lacken nicht erzielbar. Die an die Lackhersteller herangetragenen Wünsche der Betreiber solcher Lackiervorrichtungen nach weniger spritzenden Lacken sind nicht ohne weiteres zu befriedigen, da die Neuentwicklung von weniger spritzenden Lacken zeitintensiv und mit hohen Kosten verbunden ist.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein neuartiges Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens zum Auftrag mehrerer Lackschichten auf zylindrische Hohlkörper durch Abrollen der Hohlkörper auf einer einen Lackfilm aufweisenden Auftragsvorrichtung anzugeben, welches es gestattet, mit den heute verfügbaren Lacken eine große Anzahl von zylindrischen Hohlkörpern pro Zeiteinheit zu lackieren, welches einen sehr gleichmäßigen Lackauftrag über den gesamten Hohlkörperumfang gewährleistet und welches darüber hinaus sauber und umweltschonend ist.

Zur Lösung der vorgenannten Aufgabe wird erfindungsgemäß ein Verfahren bereitgestellt, bei welchem mehrere Hohlkörper nacheinander auf dem Lackfilm abrollen, wobei jeder Hohlkörper zum Auftrag von zumindest der ersten (innersten) Lackschicht in dem durch Lackspaltung beim Lackauftrag auf den oder die vorhergehenden Hohlkörper progressiv verringerten Lackfilm abrollt. Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird also im Gegensatz zum Stand der Technik so gearbeitet, daß mehrere zylindrische Hohlkörper, z. B. Dosen, (gegebenenfalls gleichzeitig) räumlich hintereinander auf einem Lackfilm abrollen, bevor dieser erneuert wird. Durch sogenannte Lackspaltung entstehen daher Zonen in dem Lackfilm, die progressiv in ihrer Filmdicke verringert sind. Die erste (innerste) Lackschicht wird auf dem Hohlkörper durch Einsetzen und Abrollen in der Zone des Lackfilms mit der am stärksten verringerten Schichtdicke ausgebildet. Die weiteren Lackschichten können in den progressiv dicker werdenden Zonen des Lackfilms ausgebildet werden und die letzte (äußerste) Lackschicht des Hohlkörpers wird durch den frischen Lackfilm ausgebildet, der noch keiner Lackspaltung durch Abrollen eines vorausgehenden Hohlkörpers unterzogen wurde.

Auf diese Weise werden im allgemeinen auf dem Hohlkörper verschieden dicke Lackschichten aufgetragen, deren Dicke von der innersten zur äußersten Schicht zunehmen kann.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn auf die Hohlkörper mindestens drei Lackschichten aufgetragen werden. Es ist jedoch auch möglich, mehrere Lackschichten, z. B. bis zu 12, aufzutragen.

Es ist weiterhin besonders vorteilhaft, die Hohlkörper in jeder der progressiv in ihrer Schichtdicke verringerten Zonen des Lackfilms mehrfach abzurollen, wodurch die gleichmäßige Verteilung, sowie auch die Schichtdicken, gesteuert werden können.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann jede übliche, einen Lackfilm aufweisende Auftragsvorrichtung, beispielsweise eine Lackierwalze verwendet werden.

Die Hohlkörper können der Auftragsvorrichtung beispielsweise mit einem üblichen Dorn- oder Mandrellrad zugeführt werden.

Das erfindungsgemäße Abrollen in progressiv verringerten Lackfilmen kann beispielsweise dadurch erzielt werden, daß man die Lackierwalze in Gegenrichtung zum Mandrellrad führt.

Durch dieses Verfahren können als Hohlkörper insbesondere Dosen beispielsweise aus Metall, wie Aluminium oder Weißblech, wie z. B. Getränkedosen lackiert werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann mit den zur Hohlkörperlackierung, insbesondere Dosenlackierung, üblichen Lacken durchgeführt werden, ohne daß diese einer Modifizierung bedürfen. Dies ist besonders wichtig bei der Lackierung von Nahrungsmittel- oder Getränkedosen, für die toxikologisch unbedenkliche Lacke eingesetzt werden. Bei den verwendbaren Lacken kann es sich um konventionelle Lacke, also solche auf Lösungsmittelbasis, sowie auch um Lacke auf Wasserbasis handeln.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens weist eine einen Lackfilm aufweisende Auftragsvorrichtung und eine Zuführvorrichtung zum Zuführen der Hohlkörper zu der Auftragsvorrichtung, auf welcher die Hohlkörper drehbar gelagert sind auf, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Auftragsvorrichtung und die Zuführvorrichtung am Berührungspunkt im Gegenlauf zueinander bewegbar sind.

Es ist besonders vorteilhaft, die Auftragsvorrichtung als Lackierwalze und die Zuführvorrichtung als Mandrells tragendes Mandrellrad auszubilden.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird anhand einer bevorzugten Ausführungsform einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens anhand der Zeichnung beschrieben, welche folgendes darstellt:

Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung die Arbeitsweise der Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens.

Fig. 2 zeigt schematisch und in vergrößerter Darstellung die Verhältnisse beim Lackauftrag nach dem erfindungsgemäßen Verfahren.

In der Fig. 1 ist rein schematisch ein Teil des Dornen- bzw. Mandrellrades (1) wiedergegeben, welches mit einer Lackierwalze (2) zusammenwirkt. Das Dornenrad (1) ist um seine Mittelachse (M₁) in Richtung des Pfeiles A antreibbar und auf seinem Umfang mit Dornen (3) ausgerüstet, welche in gleichmäßigem Abstand verteilt auf dem Umfang des Dornenrades (1) angeordnet sind. Die Dorne (3) sind dabei in dem Dornenrad um ihre Längsachse drehbar gelagert. Auf den Dornen sind die zu lackierenden Dosen oder andere zylindrische Hohlkörper (4) drehsicher gehalten. Sie werden in bekannter Weise den Dornen (3) zugeführt und auf diese aufgeschoben sowie nach der erfolgten Rundumlackierung wieder abgenommen und der weiteren Verarbeitung zugeleitet.

Die Dorne (3) sind mittels einer in der Zeichnung nicht wiedergegebenen Steuerungseinrichtung zur Anpassung an die Bewegungsbahn der Lackierwalze (2), welche um ihre Mittelachse (M₂) rotierend angetrieben wird, in Richtung quer zu ihrer Längsachse verschiebbar an dem Dornenrad (1) gehalten, so daß die Dorne aus der insgesamt mit (6) bezeichneten Kreisbahn ihrer Mittelachsen im Bereich der Lackierwalze (2) entlang der Bahn (5) bewegt werden und dabei im Andruck mit der Lackierwalze (2) bleiben, welche in Richtung des Pfeiles B rotierend angetrieben wird.

Der Lackiervorgang nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ergibt sich wie folgt:

Der Lack wird von einer üblichen Einrichtung, wie z. B. einem Rotogravur- Zylinder mit Rakel oder einer Meteringroll (13) auf die Oberfläche der Lackierwalze (2) aufgetragen und bewegt sich mit dieser in Richtung des Pfeiles B entlang der Bahn (10) fort. In dieser frischen und dicken Lackschicht rollt die Dose (9) ab, nimmt durch Lackspaltung einen Teil, z. B. ca. 50% des auf der Lackierwalze (2) befindlichen Lackfilms auf und erhält ihren endgültigen und in der dargestellten Ausführungsform dritten Lackauftrag. Da jedoch nicht die gesamte Lackschicht auf die Dose (9) übertragen wird, befindet sich entlang der Bahn (11) noch eine verminderte Lackschicht auf der Oberfläche der Lackierwalze (2). In dieser Lackschicht rollt die Dose (8) ab, welche in dieser Ausführungform einen zweiten Lackauftrag von mittlerer Schichtdicke erhält. Auch diese Dose (8) nimmt den noch auf der Lackierwalze (2) vorhandenen Lackfilm nicht vollständig auf, so daß ein gegenüber der Bahn (11) wiederum verminderter Lackfilm verbleibt, der sich mit der Lackierwalze (2) in Richtung des Pfeiles B entlang der Bahn (12) bewegt. In diesem dünnen Lackfilm rollt die Dose (7) ab, welche dort ihre erste und dünne Lackschicht erhält. Verfolgt man nun die Bahn der soeben mit einer ersten Lackschicht versehenen Dose (7), welche sich entlang der Bahn (5) in Richtung des Pfeiles A bewegt, so rückt diese schließlich an die Position der Dose (8), wird dort ein zweites Mal mit einer mitteldicken Schicht versehen, um sich schließlich an die Position der Dose (9) zu bewegen und dort den abschließenden und dicksten Lackauftrag zu erhalten. Somit erhält eine Dose, welche sich entlang der Bahn (5) bewegt, insgesamt mehrere, hier dargestellt insgesamt drei, zunehmend dicker werdende, progressive Lackschichten.

Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich somit mit bekannten Vorrichtungen durchführen, wobei lediglich so gearbeitet wird, daß das Mandrellrad (1) den selben Drehsinn aufweist wie die Lackierwalze (2), daß sich also das Mandrellrad (1) und die Lackierwalze (2) an der Berührungsstelle im Gegenlauf bewegen. Es ist daher z. B. möglich, übliche Vorrichtungen einzusetzen und lediglich den Drehsinn von z. B. Lackierwalze und Mandrells zu ändern.

Der progressive Lackaufbau ist ebenfalls in Fig. 2 dargestellt. Man erkennt die zunächst frische und dicke Lackschicht (16) im Bereich (10), die nach dem Abrollen der Dose (9) verminderte Lackschicht (15) im Bereich (11) und die nach nochmaligem Abrollen einer Dose, diesmal der Dose (8), zu der sehr dünnen Lackschicht (14) im Bereich (12) vermindert wird, welche gerade noch ausreicht, um die noch nicht beschichtete Dose (7) vorzulackieren. Eine von der Position der Dose (7) über die Position der Dose (8) zur Position der Dosen (9) sich fortbewegende Dose erhält so einen progessiven Lackaufbau von drei Schichten. Der nach dem Abrollen der Dose (7) noch auf der Oberfläche der Lackierwalze (2) verbleibende Rest des Lackes wird durch den Lackauftrag durch den Rotogravur-Zylinder mit Rakel oder die Meteringroll (13) wieder aufgefrischt.

Die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erzielbaren Vorteile sind:

• - Bessere Verteilung des Lackes. Dadurch ist schon mit 10-30% weniger Lack ein optisch besseres Ergebnis zu erzielen, wodurch wiederum Kosten gespart werden können.
• - Einfachere Bedienung und Wartung, da keine schwierigen Justierarbeiten erforderlich sind.
• - Geringere Umfangsgeschwindigkeit (z. B. weniger als 3 m/s). Trotz der verringerten Umfangsgeschwindigkeit kann die Anzahl der zu lackierenden Dosen pro Zeiteinheit erhöht werden (z. B. bis zu 1600 Dosen pro Minute bei 3 m/s). Dadurch entstehen weniger Lackspritzer, die Umweltbelastung wird verringert und die Reinigungsarbeiten werden reduziert, obwohl bisher übliche Lacke unverändert eingesetzt werden können.
• - Sowohl neue als auch alte Maschinengenerationen können umgerüstet werden durch Umkehr des Drehsinnes der Lackierwalze und der Mandrells.
• - Weniger Ausschuß beim Anfahren der Vorrichtungen (nur ca. 3-4 Dosen pro Unterbrechung).

Claims (8)

1. Verfahren zum Auftrag mehrerer Lackschichten auf zylindrische Hohlkörper durch Abrollen der Hohlkörper auf einer einen Lackfilm aufweisenden Auftragsvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß man mehrere Hohlkörper nacheinander auf dem Lackfilm abrollen läßt, wobei jeder Hohlkörper zum Auftrag von zumindest der ersten Lackschicht in dem durch Lackspaltung beim Lackauftrag auf den oder die vorhergehenden Hohlkörper progressiv verringerten Lackfilm abrollt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Auftragsvorrichtung eine Lackierwalze verwendet.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Hohlkörper der Auftragsvorrichtung mit einem Mandrellrad zuführt.

4. Verfahren nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß man die Lackierwalze in Gegenrichtung zum Mandrellrad führt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man als Hohlkörper Dosen lackiert.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Hohlkörper mindestens drei Lackschichten aufgetragen werden.

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6 mit einer einen Lackfilm aufweisenden Auftragsvorrichtung und einer Zuführvorrichtung zum Zuführen der Hohlkörper zu der Auftragsvorrichtung, auf welcher die Hohlkörper drehbar gelagert sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Auftragsvorrichtung und die Zuführvorrichtung am Berührungspunkt im Gegenlauf zueinander bewegbar sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Auftragsvorrichtung als Lackierwalze und die Zuführvorrichtung als Mandrells tragendes Mandrellrad ausgebildet ist.