DE4239163C1 - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen schnellhärtender Überzüge - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen schnellhärtender Überzüge auf der Oberfläche eines Trägers, wie Holz, Holzwerkstoffen, gehärteten oder ungehärteten, mit Tränkharz imprägnierten, gewebten oder ungewebten Trä­ germaterialien aus Papier, Karton, Vlies oder Gewebe, sowie von Folien aus Metall oder Kunststoff, durch Aufbringen ei­ nes flüssigen, Kunstharze enthaltenden Überzugsmittels so­ wie Verdünnungsmitteln, Weichmachern, Mattierungsmitteln, Füllstoffen, farbgebenden Substanzen, Additiven oder Zu­ satzmitteln, in Form einer wäßrigen, schadstofffreien, selbstvernetzenden und/oder fremdvernetzbaren und/oder vor­ vernetzten Dispersion, frei von flüchtigen Lösungsmitteln, eines thermoplastischen Bindemittels mit einer hohen, ober­ halb 60°C liegenden Filmbildungstemperatur, in die durch Heißeinfällung Wachse oder Paraffine mit einer Konzentra­ tion - bezogen auf den Festkörperanteil der Dispersion - von 3 bis 10 Gew.-% eingearbeitet worden sind, wobei die Überzugsschicht durch einen kurzzeitigen Temperaturschock mit einer die Filmbildungstemperatur erheblich übersteigen­ den Temperatur zu einem Film zusammengeschmolzen wird.

Bei einem in der Deutschen Patentschrift DE 38 02 797 C2 beschriebenen Verfahren der eingangs beschriebenen Art wird zunächst über Rollenauftragsvorrichtungen das Überzugsmit­ tel in Form einer feuchten Überzugsschicht auf entweder eine Transferwalze oder ein Transferband bzw. den eigentli­ chen Träger aufgebracht und das Zusammenschmelzen zum Über­ zugsfilm erfolgt, nachdem bereits die voreingestellte Film­ schicht der vorgegebenen Dicke und Breite vorliegt.

Das Aufbringen dieser Überzugsschicht aus wäßrigen Disper­ sionen bereitet in der Praxis erhebliche Schwierigkeiten und erfordert aufwendige Lackwerke, wie man sie beispiels­ weise auch von Lackierwerken in der Druckindustrie mit in eine Tauchwanne eingreifenden Schöpfwalzen und Übertrags­ walzen, um schließlich die eigentliche Überzugsschicht zu bilden, kennt. Auch wenn durch das Zusammenschmelzen des Films Fehler in der flüssigen oder pastösen Fehlerauftrags­ schicht noch teilweise korrigiert werden, besteht aber im­ mer die Schwierigkeit, daß bei Auftragswerken an einzelnen Stellen ein ungenauer oder fehlender Auftrag des Überzugs­ mittels zustande kommt, der sich dann in einer entsprechen­ den Fehlstelle im fertigen Produkt niederschlägt.

Diese Schwierigkeit gilt auch für ein Walzenlackauftrags­ verfahren, wie es von A. Frick in J-Lack, 52. Jahrgang, 1/1984, Seite 15 und 16 beschrieben worden ist. Dieses er­ ste Verfahren verwendet eine Dosierwalze, die über die ge­ samte Breite der späteren Auftragsschicht Lack aufträgt, wobei der Unterschied gegenüber normalen Walzenlackauf­ tragsverfahren darin besteht, daß der Lack nicht als dünner Film auf der gesamten Walzenoberfläche erhalten bleibt, sondern daß eine Vielzahl von Näpfchen vertieft eingearbei­ tet sind und daß der Film abgerakelt wird. Damit bleibt aber selbstverständlich immer noch ein dünner Film auf der Oberfläche erhalten. Das Material in den Näpfchen stellt zusätzliches überschüssiges Material dar, welches sich dann verteilen kann. Eine Dosierung der Lackauftragsmenge ist hierbei überhaupt nicht möglich, da die Menge durch die Ge­ samtvolumina der Näpfchen vorgegeben wird und dieses Volu­ men weder vergrößert noch verkleinert werden kann.

Eine gewisse Dosierung der Lackauftragsmenge ermöglichen zwar Mehrwalzenlackierwerke, wie sie beispielsweise von H. Klein in Coating 4/91, Seiten 142 bis 144 beschrieben sind. Diese Mehrwalzenlackierwerke sind jedoch recht auf­ wendig und die Variationsmöglichkeit der Auftragsmenge ist - wenn man berücksichtigt, daß ja stets die jeweilige Auf­ tragsmenge gleichmäßig verteilt aufgebracht werden muß - nicht allzu groß.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfah­ ren und eine zu dessen Durchführung geeignete Vorrichtung zum Herstellen schnellhärtender Überzüge zu schaffen, die wesentlich einfacher und damit auch störungsfreier als die bisherigen Verfahren und Vorrichtungen ist und gleichwohl eine sehr breite Variationsmöglichkeit hinsichtlich der Auftragsmenge besitzt.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß das flüssige bzw. pastöse Überzugsmittel in Form von diskreten Linien oder Punkten auf eine heiße Kalanderwalze aufgebracht und durch eine Gegenwalze zu einer der Breite der Überzugsschicht auf dem Träger entsprechenden Film­ schicht verquetscht wird.

Überraschend hat es sich bei umfangreichen, der vorliegen­ den Erfindung zugrundeliegenden Versuchen gezeigt, daß es möglich ist, die zunächst unvereinbar erscheinenden Forde­ rungen miteinander verbinden zu können, nämlich einmal das Ausbreiten des Punkt- oder Linienauftrags des Überzugsmit­ tels auf der Kalanderwalze zu einem breiten Film und zum anderen der schlagartigen Verschmelzung des Überzugsmittels zu einem Film.

Bei den doch recht hohen Durchlaufgeschwindigkeiten moderner Kalander lassen sich die beiden vorgenannten Forderungen ohne weiteres erfüllen, wenn man beispielsweise den Träger unmit­ telbar hinter der Gegenwalze durch eine Andruckwalze an die Kalanderwalze mit der voreingestellten Filmschicht andrückt. Unabhängig davon, ob das Überzugsmittel auf dem Weg zwischen Gegenwalze und dem zugeführten Träger bereits zu einem Film zusammengeschmolzen ist oder nicht, kann infolge der thermo­ plastischen Eigenschaften solcher Filme ein Übertrag auf den Träger ohne weiteres stattfinden.

Anstelle dieser nach Art eines Transferverfahrens arbeitenden Herstellungsverfahren kann in weiterer Ausbildung der Erfin­ dung auch vorgesehen sein, daß der Träger zwischen der Kalan­ derwalze und der Gegenwalze durchgeführt wird, derart, daß die Verbreiterung des Überzugsmittels zu einer Filmschicht und dessen Zusammenschmelzen zu einem Film unmittelbar und praktisch gleichzeitig auf dem Träger erfolgt.

Das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren ermöglicht eine sehr viel einfachere Ausbildung der Vorrichtung zu seiner Durchführung, indem einer heizbaren Kalanderwalze mit Gegen­ walze einfach eine Auftragsvorrichtung für das flüssige oder pastöse Überzugsmittel mit wenigstens einer Austrittsdüse und einer Dosiereinrichtung zur Bildung punkt- oder strichförmi­ ger Auftragsflächen auf der Kalanderwalze zugeordnet werden muß. Dies bedeutet, daß man über der Kalanderwalze lediglich eine recht einfache Dosiervorrichtung anzuordnen braucht, während man bisher umfangreiche und in der Praxis doch auch wieder störanfällige Lackwerke benötigt hat, wobei deren Schwierigkeiten besonders bei Verfahrensunterbrechungen und den daraus resultierenden Antrocknungsvorgängen an den Walzen besondere Schwierigkeiten bereiteten. Ein einfaches Austrop­ fen in Form von Punkten oder Strichen aus einer Austrittsdüse einer Auftragsvorrichtung ist demgegenüber völlig problemlos zu handhaben und ermöglicht auf eine sehr einfache Mengendo­ sierung im Gegensatz zu der bislang meist üblichen Dosierung durch Andruck zwischen zwei der Filmdickensteuerung dienenden Zwischenwalzen.

In Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß der Andruck der Gegendruckwalze an der Kalanderwalze - zur Steue­ rung der Breite der Filmschicht - regelbar ist. Im Falle der Ausbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit punkt- oder strichweiser Aufbringung des Überzugsmittels auf die Kalan­ derwalze als Transferverfahren, d. h. in dem Fall, in dem der Träger erst hinter der Gegenwalze durch eine gesonderte An­ druckwalze an den Kalander mit der bereits voreingestellten Filmschicht angedrückt wird, soll die Gegenwalze eine das Überzugsmaterial abstoßende Beschichtung aufweisen, so daß die Gegenwalze selbst von dem Material völlig frei ist. Damit steht diese Art des Auftrags in völligem Gegensatz zu Lack­ auftragswerken, bei denen Gegenwalzen, Andrucks- oder Dosier­ walzen stets von dem Lackfilm benetzt sind.

Die abstoßende Beschichtung der Gegenwalze kann entweder durch eine Silikonisierung der Gegenwalze erreicht werden oder aber dadurch, daß man die Gegenwalze ganz oder teilweise in Form eines entsprechenden Überzugs aus Silikonkautschuk ausbildet.

Schließlich liegt es auch noch im Rahmen der Erfindung, daß die Kalanderwalze als Bandkalander mit einem zwei beabstan­ dete Walzen umschlingenden Band aus Kunststoff oder Metall ausgebildet ist. Diese Ausbildung hat gegenüber einem norma­ len Kalander den Vorteil, daß größere Verweildauern des Trä­ gers am Kalander vorliegen.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung er­ geben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausfüh­ rungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Dabei zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer ersten sehr ein­ fachen Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht der Kalanderwalze und der Gegenwalze der Anordnung nach Fig. 1,

Fig. 3 eine abgewandelte Ausführungsform, bei der anstelle einer Kalanderwalze ein Bandkalander vorgesehen ist, und

Fig. 4 eine schematische Darstellung einer dritten Ausfüh­ rungsform für ein Transferüberzugsverfahren.

Bei dem in den Fig. 1 und 2 dargestellen Ausführungsbei­ spiel wird ein entweder den zu beschichtenden Träger bilden­ des oder diese in Form einzelner Bogen tragendes Band 1 durch Rollen 2 und Gegenrollen 3 zwischen einer Kalanderwalze 4 und einer Gegenwalze 5 durchgeführt. Bei dem dargestellten Pfeil 6 wird mittels einer nicht gezeigten Auftragsvorrichtung mit einer Austrittsdüse und einer Dosiereinrichtung ein flüssiges oder pastöses Überzugsmittel in Form eines strichförmigen Ma­ terialauftrags 7 auf die Kalanderwalze aufgebracht und unmit­ telbar im Spalt 8 zwischen der Kalanderwalze und dem Band 1 infolge der möglichst hart ausgebildeten Gegenwalze zu einer Filmschicht vorgegebener Breite verdrückt, die gleichzeitig mit dieser Bildung im Spalt infolge der heißen Kontaktober­ fläche der Kalanderwalze zu einem Film zusammengeschmolzen wird. Je nach der Andruckkraft der Gegenwalze 5 an der Ka­ landerwalze 4 läßt sich aus einem vorgegebenen linienförmigen Streifen 7 des Überzugsmaterials ein mehr oder weniger brei­ ter Film 8 ausbilden. Die Breite des Films hängt im wesentli­ chen von der Andruckkraft der Walzen 4 und 5 ab, während die Dicke des Films durch die Menge des Überzugsmaterials im streifenförmigen Auftrag bestimmt wird. Es ist also nicht so, daß man bei doppelter Menge im Streifen 7 eine doppelt so große Breite des Films 8 bekommt, sondern diese Filmbreite wird wesentlich stärker durch die Andruckkraft der Walzen 4 und 5 bestimmt. Durch das Ausbilden eines entsprechend dicke­ ren Streifenauftrags 7, bei dem ja nur die dünne Unterschicht an der heißen Kalanderwalze 4 anliegt, erfolgt das Zusammen­ schmelzen des Materials noch nicht auf dem Weg zwischen der Auftragsvorrichtung und der Gegenwalze mit dem eingezogenen Träger, sondern erst mit dem Auseinanderquetschen zu einem Film 8.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist anstelle der Kalan­ derwalze 4 ein Bandkalander 4′ vorgesehen, mit zwei beabstan­ deten Walzen 4a und 4b und einem sie umschlingenden Band 4c aus Kunststoff oder Metall. Bei einem derartigen Bandkalan­ der, der auch noch Zwischenwalzen zwischen den Walzen 4a und 4b aufweisen könnte, ist eine höhere Kontaktverweildauer des Trägers 1 an der Kalanderbandfläche gegeben, so daß noch hö­ here Durchsatzgeschwindigkeiten gefahren werden, ohne daß die Gefahr besteht, daß durch unzureichenden Kontakt die Film­ schicht nicht ausgebildet und zusammengeschmolzen wird.

Die Anordnung nach Fig. 4 zeigt eine Ausführung, die speziell für Träger 1 eingesetzt wird, die weniger hart sind, so daß es nicht einfach möglich ist, wie bei den Ausführungsbeispie­ len nach den Fig. 1 bis 3, den Film direkt auf dem Träger zu verquetschen. Diese Ausbildung des Films aus einem punkt­ förmigen Auftrag oder einem Streifen 7, wie es in den Fig. 1 und 2 dargestellt ist, setzt nämlich voraus, daß das Mate­ rial 1 sehr fest ist und damit die Preßwirkung zwischen den harten Walzen 4 und 5 nicht beeinträchtigt. Bei der Ausfüh­ rungsform nach Fig. 4 ist die Gegenwalze 5′ für die Kalander­ walze 4 nicht gleichzeitig die Walze, die zusammen mit der Kalanderwalze 4 den Einzugsspalt für den zu beschichtenden Träger 1 bildet. Aus dem linienförmigen oder punktförmigen Auftrag 7 wird durch die Gegenwalze 5′ zunächst ein Film er­ zeugt und erst hinter der Gegenwalze wird der Träger durch eine gesonderte Andruckwalze 9 an die Kalanderwalze mit der bereits voreingestellten Filmschicht 8′ angedrückt, wobei die Filmschicht 8′ bereits zum fertigen Film zusammengeschmolzen sein kann oder auch nicht. In jedem Fall bildet sich dann ein auf den Träger 1 transferierter Film 8 als Überzug aus.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbei­ spiele beschränkt. So eignet sich das erfindungsgemäße Auf­ tragsverfahren, bei dem ein Überzug auf Trägeroberflächen nicht durch einen flächigen Materialauftrag erfolgt, sondern durch einen diskreten Auftrag auf eine Kalanderwalze, auch für andere Überzugsmaterialien als die in der Beschreibungseinleitung im einzelnen angesprochenen Disper­ sionen.

Claims (9)

1. Verfahren zum Herstellen schnellhärtender Überzüge auf der Oberfläche eines Trägers, wie Holz, Holzwerkstof­ fen, gehärteten oder ungehärteten, mit Tränkharz imprägnierten, gewebten oder ungewebten Trägermateria­ lien aus Papier, Karton, Vlies oder Gewebe, sowie von Folien aus Metall oder Kunststoff, durch Aufbringen eines flüssigen, Kunstharze enthaltenden Überzugsmit­ tels sowie Verdünnungsmitteln, Weichmachern, Mattie­ rungsmitteln, Füllstoffen, farbgebenden Substanzen, Additiven oder Zusatzmitteln, in Form einer wäßrigen, schadstofffreien, selbstvernetzenden und/oder fremd­ vernetzbaren und/oder vorvernetzten Dispersion, frei von flüchtigen Lösungsmitteln, eines thermoplastischen Bindemittels mit einer hohen, oberhalb 60°C liegenden Filmbildungstemperatur, in die durch Heißeinfällung Wachse oder Paraffine mit einer Konzentration - bezo­ gen auf den Festkörperanteil der Dispersion - von 3 bis 10 Gew.-% eingearbeitet worden sind, wobei die Überzugsschicht durch einen kurzzeitigen Tempe­ raturschock mit einer die Filmbildungstemperatur erheblich übersteigenden Temperatur zu einem Film zusammengeschmolzen wird, dadurch gekennzeichnet, daß das flüssige oder pastöse Überzugsmittel in Form von diskreten Linien oder Punkten auf eine heiße Kalander­ walze aufgebracht und durch eine Gegenwalze zu einer der Breite der Überzugsschicht auf dem Träger entspre­ chenden Filmschicht verquetscht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger unmittelbar hinter der Gegenwalze (5′) durch eine Andruckwalze (9) an die Kalanderwalze (4) mit der voreingestellten Filmschicht (8′) angedrückt wird (Fig. 4).

3. Verfahren nach Anspruch 1, insbesondere für harte Träger, wie Papier, Karton oder Folien aus Metall oder Kunst­ stoff, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (1) zwi­ schen der Kalanderwalze (4, 4′) und der Gegenwalze (5, 5′) durchgeführt wird, derart, daß die Verbreiterung des Überzugsmittels zu einer Filmschicht und dessen Zusammen­ schmelzen zu einem Film (8) unmittelbar und praktisch gleichzeitig auf dem Träger (1) erfolgen.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß einer heizbaren Kalanderwalze (4, 4′) mit Gegenwalze (5, 5′) eine Auftragsvorrichtung für das flüssige oder pastöse Überzugsmittel mit wenigstens einer Austrittsdüse und ei­ ner Dosiereinrichtung zur Bildung punkt- oder strichför­ miger Auftragsflächen (7) auf der Kalanderwalze zugeord­ net ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Andruck der Gegendruckwalze (5, 5′) an der Kalander­ walze (4, 4′) - zur Steuerung der Breite der Filmschicht - regelbar ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeich­ net, daß die Gegenwalze (5, 5′) eine das Überzugsmaterial abstoßende Beschichtung aufweist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenwalze (5, 5′) silikonisiert ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenwalze (5, 5′) aus Silikonkautschuk gebildet oder mit einem Silikonkautschuk-Überzug versehen ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Kalanderwalze (4′) als Bandkalander mit einem zwei beabstandete Walzen (4a, 4b) umschlingen­ den Band aus Kunststoff oder Metall ausgebildet ist.