DE4228991A1 - Beschichtungsvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Beschichtungsvorrichtung mit einem Antragswerk zum Antragen einer Flüssig­ keitsschicht auf ein bandförmiges Trägermaterial, das über eine Antragswalze geführt ist.

Die Entwicklung in der Beschichtungstechnik führt zu immer leistungsfähigeren Baueinheiten, d. h. zu höhe­ ren Verarbeitungsgeschwindigkeiten und zu dünneren Beschichtungsfilmen bzw. höher konzentrierten Lösun­ gen der Beschichtungsmittel, was in erster Linie aus ökologischen und ökonomischen Gründen angestrebt wird.

Diese Forderungen lassen sich nur durch eine wesent­ liche Steigerung der Präzision der zusammenwirkenden Teile, vor allem durch die Einhaltung eines gleich­ mäßigen Beschichtungsspaltes zwischen Antragswalze und Antragswerk, erreichen. Für hohe Beschich­ tungsgeschwindigkeiten sind kleinere Spaltabstände erforderlich, und die Einhaltung präziser Abstände ist dabei unabdingbar. Rundlauffehler der Antrags­ walze führen zu periodischen Schichtdicken­ unterschieden, die in jedem Falle unerwünscht sind.

Der Lagerung der Antragswalze kommt dabei besondere Aufmerksamkeit zu, da durch eine gut ausgeführte Lagerung eine hohe Laufgenauigkeit in axialer und radialer Richtung erhalten wird. Die Laufgenauigkeit wird dabei als Abweichung von der idealen Drehachse definiert, wobei die Abweichung als Summenfehler aus allen zusammenwirkenden Bauteilen an der Antragswalze auftritt. Wälzlager mit besonders hoher Genauigkeit können eine Abweichung mit einem Minimalwert von 3 µm von der idealen Drehachse nicht unterschreiten. Dieser minimale theoretische Radialschlag derartiger Wälzlager wird durch weitere Einzelfehler der Antragswalze vergrößert. Bei Drehung der Antragswalze können die Fehler der linken Seite der Antragswalze zu einer Verkleinerung des Abstandes zwischen Antragswalze und Beschichtungseinrichtung führen, während sich gleichzeitig auf der rechten Seite eine Vergrößerung des Abstandes zwischen der Antragswalze und der Beschichtungseinrichtung ergibt.

Das zwangsläufig vorhandene Lagerspiel führt desweiteren durch die Zugkräfte des bandförmigen Trägermaterials, das beschichtet wird, zu einem Auslenken der Antragswalze, wodurch sich eine Spaltvergrößerung ergibt, und ebenso können unterschiedliche Zugkräfte an der rechten und linken Seite des bandförmigen Trägermaterials zu einem Tau­ meln der Antragswalze beim Betrieb der Beschich­ tungsvorrichtung führen, wodurch ein gleichbleibender Abstand zwischen der Antragswalze und der Beschich­ tungsvorrichtung eingeschränkt wird.

Weitere Verschlechterungen sind beispielsweise bei längerem Betrieb der Beschichtungsvorrichtung, durch Temperaturschwankungen im Bereich des Antragswerkes oder durch Verschleiß in der Lagerung der Antrags­ walze zu erwarten.

Bekannte Antragssysteme zum Aufbringen einer Beschichtung auf Druckplatten, die von der Hoechst AG hergestellt werden, sind in Parallelführungen ver­ schiebbar zur Antragswalze gelagert. Über Anschläge kann eine Änderung des Abstandes zwischen Antragswalze und Antragslippe herbeigeführt werden, um verschiedene Substratdicken an das Trägermaterial anzutragen. Hierbei werden große Anstrengungen konstruktiver Art unternommen, um den Spalt genau auszumessen und die Schichtdicke über die gesamte Breite des Trägermaterials in engsten Toleranzen im µm-Bereich zu halten. Dabei sind für die Genauigkeit der Schichtdicke der Radialschlag der Antragswalze und das Spiel der beidseitigen Lagerung und deren Radialschlag maßgebend. Auch bei sorgfältigster Aus­ wahl der Lager und einer präzisen Bearbeitung der Antragswalze zum Erreichen einer hohen Rund­ laufgenauigkeit kann durch veränderte Werkstoff­ spannungen, Spielvergrößerungen der Lager und Temperatureinflüsse die eingestellte Schichtdicke nicht konstantgehalten werden. Dies führt zu Produkten geringerer Qualität, höheren Ausschuß­ quoten, erhöhtem Prüfaufwand oder durch Austausch- und Nacharbeiten der betreffenden Teile zu hohen Stillstands- und Fertigungskosten.

Die in der DE-A-33 09 343 beschriebene Vorrichtung zum Auftragen mindestens einer Gießschicht auf eine sich bewegende, bahnförmige Unterlage besitzt eine die Unterlage führende, rotierende Antragswalze. Ein Gießer ist, nur durch einen Spalt getrennt, nahe der Antragswalze angeordnet. Der Gießspalt kann durch eine Verstellung des Gießers mit radialer Komponente geändert werden. Der Gießer kann auch in beliebige andere Richtungen verstellt werden, um den zahl­ reichen Faktoren Rechnung zu tragen, die im Betrieb zu beachten sind, wie die Stoffeigenschaften der Emulsions- und Übergußlösungen, die Schichtdicke auf dem bandförmigen Trägermaterial, der Bereich der Gießgeschwindigkeit und dergleichen. Es sind jedoch keine Vorkehrungen getroffen, um Ungleichmäßigkeiten bei der Schichtdicke infolge von Radialschlag der Antragswalze und im Spiel der Lagerung des Gießers Rechnung zu tragen.

In der europäischen Patentschrift EP-B-0 168 986 ist eine Gleitfilmbeschichtung mit Unterdruck bei tangentialem Antrag der Beschichtungslösung be­ schrieben. Der Gleitfilm fließt an einer senkrechten Wand nach unten und gelangt durch einen Spalt auf das zu beschichtende Band. Das Band wird an dieser Stelle so über eine Walze umgelenkt, daß der Beschich­ tungsfilm sich tangential an das Band anlegt. Die Beschichtungsvorrichtung ist um die Achse der Be­ schichtungswalze drehverstellbar gelagert, und die Einstellung des Winkels der Gleitbahn erfolgt innerhalb eines Bereiches von 20° bis 120° zur Horizontalen. Dazu ist das Gehäuse der Beschich­ tungsvorrichtung an jeder Seite durch Arme abge­ stützt, die um die Achse der Beschichtungswalze drehbar sind. Die Abstützarme ermöglichen es, die Beschichtungsvorrichtung in jeder beliebigen Position entlang dem Umfang der Beschichtungswalze anzuordnen. Auch bei dieser bekannten Beschichtungsvorrichtung sind keine Vorkehrungen getroffen, um Rundlauf- oder Lagerfehler, die die Konstanz der Schichtdicke auf dem zu beschichtenden Trägermaterial beeinträchtigen, zu kompensieren.

Aufgabe der Erfindung ist es, Fehler in der Lagerung der Antragswalze einer Beschichtungsvorrichtung, wie z. B. Wälzlagerfehler, durch Exzentrizitäten der Innenringe, Form- und Maßfehler der einzelnen Walzkörper sowie Lagerspiel, Temperaturschwankungen und Zugkraftänderungen des zu beschichtenden band­ förmigen Trägermaterials und die dadurch bedingten Schichtdickenschwankungen der auf das Trägermaterial aufgetragenen Flüssigkeitsschicht auszugleichen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß in der Weise gelöst, daß nahe den beiden Stirnflächen der Beschichtungsvorrichtung je eine Kufe befestigt ist, die unter Druck an der Antragswalze anliegt.

In Ausgestaltung der Erfindung sind die beiden Kufen über Drehzapfen an dem Gehäuse der Beschichtungs­ vorrichtung drehbar angelenkt. Dabei ist jede der beiden Kufen als Gleitkufe mit einem Gleitbelag ausgestattet.

In Weiterbildung der Erfindung ist jede Kufe als Rollenkufe mit zwei Rollen ausgerüstet und liegen die Rollen auf der Mantelfläche der Antragswalze auf.

Zweckmäßigerweise liegen die Kufen an der Mantel­ fläche der Antragswalze oder an den Rändern des bandförmigen Trägermaterials an.

In Weitergestaltung der Erfindung üben vorgespannte Druckfedern, die mit ihren Enden gegen die Rückseite der Beschichtungsvorrichtung und ein Gegenlager an­ liegen, die Druckkraft auf die Beschichtungs­ vorrichtung aus, um deren Kufen gegen die Antragswalze bzw. die Ränder des über die Antragswalze geführten Trägermaterials anzudrücken.

Anstelle von Druckfedern können auch Pneumatik­ elemente Druckkräfte auf die Rückseite der Beschichtungsvorrichtung ausüben und diese mit ihren Kufen gegen die Antragswalze bzw. die Ränder des über die Antragswalze geführten Trägermaterials andrücken. Die Pneumatikelemente sind zweckmäßigerweise reibungsarme Balgzylinder. Die Beschichtungsvor­ richtung ist entlang von leicht verfahrbaren, kugel- oder rollengelagerten Führungen verstellbar. Des­ weiteren ist die Beschichtungsvorrichtung über eine Lagerung an den beiden Außenseiten mit den beiden Führungen drehbar verbunden.

Mit der Erfindung wird der Vorteil erzielt, daß ein paralleler und maßgenauer Abstand zwischen der Beschichtungsvorrichtung für den Antrag einer Flüssigkeitsschicht auf ein bewegtes Band aus Trägermaterial und der Antragswalze sichergestellt wird, über die das Trägermaterialband geführt ist. Durch die Kufen wird ein konstanter Spalt zwischen der Beschichtungsvorrichtung und der Antragswalze eingehalten, da sämtliche Lagerfehler und auch ungleichmäßige Dicken des Trägermaterials durch Heran- oder Wegfahren der unter Vorspannung stehenden Beschichtungsvorrichtung ausgeglichen werden und somit der Abstand des Beschichtungsschlitzes von dem Trägermaterial auch über lange Betriebszeiten konstantgehalten wird.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von zeich­ nerisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer vorgespannten Beschichtungsvorrichtung mit drehbar gelagerten Kufen und einer Antragswalze, gemäß einer ersten Ausfüh­ rungsform der Erfindung,

Fig. 2 eine schematische Seitenansicht einer vorgespannten Beschichtungsvorrichtung mit starr gelagerten Kufen und einer Antrags­ walze, gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 3 eine Vorderansicht der ersten Ausfüh­ rungsform nach Fig. 1,

Fig. 4 verschiedene Stellungen der Beschichtungs­ vorrichtung der ersten Ausführungsform nach Fig. 1 beim Auftreten von Lagerspiel und Lagerfehler der Antragswalze, und

Fig. 5 eine schematische Seitenansicht einer Be­ schichtungsvorrichtung mit Rollkufen, gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfin­ dung.

Die in Fig. 1 gezeigte schematische Seitenansicht einer pneumatisch oder federvorbelasteten Beschich­ tungsvorrichtung 1 weist nahe den beiden Stirnflächen der Beschichtungsvorrichtung 1 je eine Kufe 4 auf, die als Gleitkufe mit einem Gleitbelag 2 ausgebildet ist. Die Kufen 4 liegen an der Mantelfläche einer Antragswalze 3 an. Auf die Rückseite der Beschich­ tungsvorrichtung 1 wird eine Druckkraft F ausgeübt, wodurch die Kufen 4 gegen die Antragswalze 3 ange­ drückt und vorgespannt werden. Dabei stützen sich die beiden Kufen 4 an der gegenüberliegenden Mantellinie der Antragswalze 3 ab.

Bei der Beschichtungsvorrichtung 1 handelt es sich beispielsweise um Systeme mit gleich- oder gegen­ laufenden Walzen, um eine Schlitzdüse oder um einen Gleitgießer. Die Beschichtungsvorrichtung 1 trägt eine Flüssigkeitsschicht auf ein bandförmiges Trä­ germaterial 9 an, das die Beschichtungsbahn bildet, die über die Antragswalze 3 geführt ist.

Die beiden Kufen 4, 4 sind über Drehzapfen 7, 7 an dem Gehäuse 13 (vgl. Fig. 3) drehbar angelenkt. Bei der Drehung der Antragswalze 3 folgt die Beschich­ tungsvorrichtung 1 den maßgeblichen Veränderungen der gegenüberliegenden Mantellinie der Antragswalze 3, wobei diese Mantellinie zugleich die Kontaktlinie zwischen den Kufen 4, 4 und der Antragswalze 3 ist. Durch diese Anordnung wird der Abstand zwischen der Antragswalze 3 und der Beschichtungsvorrichtung 1 konstantgehalten, so daß ein stets paralleler und maßgenauer Beschichtungsspalt der Beschichtungs­ vorrichtung 1 zu der gegenüberliegenden Mantellinie gewährleistet ist, und der Summenfehler aus Einzelfehlern, wie Lagerspiel, Unrundheit der Antragswalze, Rundlauffehler, Formfehler von Lager und Antragswalze 3 sowie Pendeln und Federn der Antragswalze 3 bei unterschiedlichen und wechselnden Zugkräften in dem zu beschichtenden bandförmigen Trägermaterial 9 durch das jeweilige Nachfahren der Beschichtungsvorrichtung korrigiert wird und dadurch Schichtdicken-Unterschiede bei der Beschichtung weitgehend vermieden werden.

In der Regel liegen die Kufen 4, 4 auf dem Umfang der Antragswalze 3 an. Es ist aber auch denkbar, daß bei glattem und abriebfestem Trägermaterial, das be­ schichtet wird, die Kufen auf den äußeren Rändern des Trägermaterials 9 aufliegen. Dadurch ist es auch möglich, daß noch Dickenunterschiede des bandförmigen Trägermaterials 9 korrigiert werden. Unabhängig davon, ob die Kufen 4, 4 auf der Mantelfläche der Antragswalze 3 oder auf den äußeren Rändern des bandförmigen Trägermaterials 9 aufliegen, dienen sie jeweils als Abstandshalter zwischen der Beschich­ tungsvorrichtung 1 bzw. dem Antragswerk der Beschichtungsvorrichtung und der Antragswalze 3.

Die Beschichtungsvorrichtung 1 wird entlang von zu beiden Seiten angeordneten Führungen 6, die auf einem Träger 8 befestigt sind, bewegt. Diese Bewegung wird bevorzugt pendelnd ausgeführt, kann aber auch strikt linear erfolgen. Bei der pendelnden Bewegung ist die Beschichtungsvorrichtung 1 über eine Lagerung an den beiden Außenseiten, wie später noch näher beschrieben werden wird, mit den beiden Führungen 6 drehbar verbunden, so daß die Beschichtungsvorrichtung 1 bzw. die Kufen 4, 4 nicht nur in Richtung der Führungen eine Bewegung ausführen können, sondern auch eine Pendelbewegung um die Längsrichtung der Führungen. Wird die Lagerung weggelassen, so erfolgt die Bewe­ gung der Beschichtungsvorrichtung rein linear entlang den Führungen.

Die in den Fig. 2 und 3 schematisch gezeigte zweite Ausführungsform der Erfindung ist ähnlich wie die erste Ausführungsform gemäß Fig. 1 ausgestaltet.

Die Beschichtungsvorrichtung 1 ist zusätzlich mit einer Feinverstellung 5 ausgerüstet, so daß die Höhe des Antragwerkes, d. h. der Schlitzdüse bzw. des Gleitgießers sehr präzise eingestellt bzw. das Antragswerk in sehr kleinen Schritten verfahren werden kann. Aus Fig. 3 ist ersichtlich, daß jede der beiden Führungen 6 auf einem eigenen Träger 8 aufsitzt. Gleiche Bauteile wie in der ersten Ausfüh­ rungsform nach Fig. 1 sind in der zweiten Ausführungsform mit den gleichen Bezugszeichen belegt. Ihre Beschreibung wird nicht wiederholt. Als Gleitbelag 2 für die Kufen 4 kann beispielsweise ein Gleitlagerbelag für Trockenlauf verwendet werden.

Dieser kann einen Festschmierfilm erhalten, z. B. Fett, oder mit Tropfschmierung mittels Öl geschmiert werden. Eine Reduzierung der Reibkräfte und eine Kühlung der Gleitkufen kann in nicht gezeigter Weise mit Hilfe von Druckluft oder Wasser oder auch durch Kühlung der Antragswalze 3, insbesondere in den Gleitzonen der Kufen, erzielt werden.

In Fig. 4 sind verschiedene Stellungen der Be­ schichtungsvorrichtung 1 der ersten Ausführungsform der Erfindung nach Fig. 1 beim Auftreten von Lagerspiel und Lagerfehler der Antragswalze 3 gezeigt. Die Kufen 4, 4 können der auftretenden Exzentrizität der Antragswalze 3 und der Drehung derselben mittels Pendelbewegungen, wie schon voran­ stehend erwähnt wurde, um die Führungen 6, 6 folgen, wodurch für weiche Übergänge zwischen den maximalen Abweichungen der Achse der Antragswalze 3 von der idealen Achsenrichtung gesorgt ist.

Die Federkraft F auf das Gehäuse der Beschich­ tungsvorrichtung wird durch vorgespannte Druckfedern 10, 10 ausgeübt, die mit den einen Enden gegen die Rückseite der Beschichtungsvorrichtung 1 und mit den anderen Enden gegen Gegenlager 15 anliegen. Die Führungen 6, 6 sind leicht verfahrbare, kugel- oder rollengelagerte Führungen, entlang denen die Beschichtungsvorrichtung 1 verschiebbar bzw. ver­ stellbar ist. Die Beschichtungsvorrichtung 1 ist über Lagerungen 11 an den beiden Außenseiten mit den beiden Führungen 6, 6 drehbar verbunden, wobei auch sichergestellt sein muß, daß ein seitliches Spiel ein einseitiges Verschieben der Beschichtungsvorrichtung 1 zuläßt. Die durch die Druckfedern 10, 10 beidseitig wirkende Vorspannung der Beschichtungsvorrichtung 1 sichert ein ständiges Nachfahren der Beschichtungs­ vorrichtung gegen die Antragswalze 3. In Fig. 4 ist in Voll-Linien die Lage der Beschichtungsvorrichtung 1 und der Antragswalze 3, bei idealer Achsenrichtung der Antragswalze, dargestellt. Abweichungen der Achse der Antragswalze 3 von der idealen Achsenrichtung sind mit +A und -B angezeigt. Die verschiedenen Lagen der Antragswalze 3 zu der Beschichtungsvorrichtung 1 sind beim Auftreten dieser Abweichungen gestrichelt dargestellt. Damit die Beschichtungsvorrichtung 1 bei Drehung der Antragswalze 3, bzw. bei Auftreten der Abweichungen +A oder -B der jeweils gegenüber­ liegenden Mantellinie der Antragswalze 3 folgen kann, stellen die Führungen 6, 6 und die Lagerungen 11, 11 eine leichtgängige Anordnung für die Bewegungen der Beschichtungsvorrichtung 1 in Richtung +A oder -B sicher.

In Fig. 5 ist schematisch eine dritte Ausfüh­ rungsform der Erfindung gezeigt, bei der anstelle von Gleitkufen sogenannte Rollkufen 12 eingesetzt sind, von denen jede mit zwei Rollen 14, 14 ausgerüstet ist, die paarweise gegen zwei gegenüberliegende Mantellinien der Antragswalze 3 anliegen oder gegen die äußeren Ränder des über die Antragswalze 3 geführten Trägermaterials 9. Im übrigen sind die Rollkufen 12 ebenso wie die Kufen 4 über Drehzapfen 7 an dem Gehäuse der Beschichtungsvorrichtung 1 drehbar angelenkt. Die Druckkraft F wird bei dieser dritten Ausführungsform beispielsweise durch zwei Pneumatik­ elemente 16 anstelle der Druckfedern ausgeübt. Bei diesen Pneumatikelementen 16 handelt es sich beispielsweise um reibungsarme Balgzylinder, die sich einerseits am Gegenlager 15 und andererseits gegen die Rückseite des Gehäuses der Beschichtungs­ vorrichtung 1 abstützen. Es ist selbstverständlich, daß derartige Pneumatikelemente 16 und ebenso Rollkufen 12 anstelle der Druckfedern 10 bzw. der Kufen 4 in der ersten und zweiten Ausführungsform der Erfindung eingesetzt werden können.

Kleinste Summenfehler einer der beiden Rollen 14, 14 werden bei den Rollkufen 12, 12 über den Drehpunkt, d. h. über den Drehzapfen 7, auf den halben Betrag reduziert. Der Andruck durch die Pneumatikelemente 16, 16 soll möglichst direkt gegen die Beschich­ tungsvorrichtung 1 auf die gegenüberliegende Mantel­ linie der Antragswalze 3 erfolgen, um vorhandenes Spiel zwischen der Beschichtungsvorrichtung 1 und den Drehzapfen 7 der Rollkufen 12 zu eliminieren.

Claims (10)

1. Beschichtungsvorrichtung mit einem Antragswerk zum Antragen einer Flüssigkeitsschicht auf ein bandförmiges Trägermaterial, das über eine Antragswalze geführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß nahe den beiden Stirnflächen der Beschich­ tungsvorrichtung (1) je eine Kufe (4; 12) befestigt ist, die unter Druck an der Antragswalze (3) anliegt.

2. Beschichtungsvorrichtung nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß die beiden Kufen (4; 12) über Drehzapfen (7, 7) an dem Gehäuse (13) der Beschichtungsvorrichtung (1) drehbar angelenkt sind.

3. Beschichtungsvorrichtung nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß jede der beiden Kufen (4, 4) als Gleitkufe mit einem Gleitbelag (2) ausgestattet ist.

4. Beschichtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Kufe (12) als Rollenkufe mit zwei Rollen (14, 14) ausgerüstet ist und daß die Rollen (14, 14) auf der Mantelfläche der Antragswalze (3) aufliegen.

5. Beschichtungsvorrichtung nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß die Kufen (4; 12) an der Mantelfläche der Antragswalze (3) oder an den Rändern des bandförmigen Trägermaterials (9) anliegen.

6. Beschichtungsvorrichtung nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß vorgespannte Druckfedern (10, 10), die mit ihren Enden gegen die Rückseite der Beschichtungsvorrichtung (1) und ein Gegenlager (15) anliegen, die Druckkraft F auf die Beschichtungs­ vorrichtung ausüben, um deren Kufen (4; 12) gegen die Antragswalze (3) bzw. die Ränder des über die Antragswalze geführten Trägermaterials (9) anzu­ drücken.

7. Beschichtungsvorrichtung nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß Pneumatikelemente (16) Druckkraft auf die Rückseite der Beschichtungs­ vorrichtung (1) ausüben und diese mit ihren Kufen (4; 12) gegen die Antragswalze (3) bzw. die Ränder des über die Antragswalze (3) geführten Trägermaterials (9) andrücken.

8. Beschichtungsvorrichtung nach Anspruch 7, da­ durch gekennzeichnet, daß die Pneumatikelemente (16) reibungsarme Balgzylinder sind.

9. Beschichtungsvorrichtung nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß leichtverfahrbare, kugel- oder rollengelagerte Führungen (6, 6) vorhanden sind, entlang denen die Beschichtungsvorrichtung (1) verstellbar ist.

10. Beschichtungsvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß sie über eine Lagerung (11, 11) an den beiden Außenseiten mit den beiden Führungen (66) drehbar verbunden ist.