DE4400812C2 - Beschichtungsvorrichtung - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Beschich
ten von Trägerfolien mit aushärtbaren Flüssigkeiten. Mit ei
ner solchen Vorrichtung werden die aushärtbaren Flüssigkeiten
oder Lacke meist flächig aufgetragen. Derartige Vorrichtungen
finden beim Auftrag magnetischer und nichtmagnetischer Lacke
oder chemisch aktivierbarer Lacke, wie z. B. Filme, Anwen
dung. Als Trägermaterialien kann eine Vielzahl von bahnförmi
gen oder flächigen Materialien, wie beispielsweise Folien,
Gewebe, Papiere, Filze oder dergleichen verwendet werden. Die
erfindungsgemäße Vorrichtung ist selbstverständlich für alle
diese Trägermaterialien geeignet, so dass der in den nachfol
genden Ausführungen verwendete Ausdruck Folie lediglich re
präsentativ für diese Trägermaterialien verwendet wird.
Ein Beispiel für eine herkömmliche Beschichtungsvorrichtung
zum Beschichten von Folien mit magnetischen Lacken ist in
Fig. 1 gezeigt. In einem Gehäuse 6 sind Führungswalzen 12 und
Leitwalzen 11 zum Führen der zu beschichtenden Folie 1, ein
Beschichtungsmagnet 3, ein Ausstreifmagnet 4 sowie ein Be
schichtungskopf 2 angeordnet. Der Beschichtungskopf 2 ist an
einer verstellbaren Halteeinrichtung 5 befestigt. Die Folie 1
wird in Richtung der Pfeile A durch die Beschichtungsvorrich
tung hindurch bewegt, während die aufzutragende Flüssigkeit
oder der Lack gemäss Pfeil L in einen Einlass 21 des Be
schichtungskopf 2 geführt wird.
Innerhalb des Beschichtungskopfs 2 wird der in den Einlass 21
eintretende Lackstrom auf einen Auslaß 22 in Form eines gera
den Schlitzes verteilt, dessen Länge der zu beschichtenden
Bahnbreite entspricht. Beim Beschichten mit magnetischen La
cken wird der Übergang des Lackstroms vom Auslaß 22 des Be
schichtungskopfs 2 zur Folie 1 von dem Beschichtungsmagnet 3
unterstützt. Um eine möglichst gleichmäßige Beschichtung zu
erreichen, soll der Flüssigkeitsstrom den Auslaß 22 in Form
eines Vorhangs mit möglichst gleichmäßiger Dicke über dessen
gesamte Breite verlassen. Zur Einstellung der Dicke des Flüs
sigkeitsvorhangs sind in herkömmlichen Maschinen Einrichtun
gen vorgesehen, mittels denen die Schlitzbreite über die Län
ge des Beschichtungskopfs 2 verstellt werden kann, d. h. der
Abstand einer Schlitzkante von der anderen, gegenüberliegen
den Schlitzkante beliebig verstellbar ist. Die Vorgehensweise
zur Einstellung der Dicke des Flüssigkeitsvorhangs ist eine
rein empirische Vorgehensweise, und daher zeitaufwendig und
kostenintensiv. Darüber hinaus sind die Einstellvorgänge bei
jeder Veränderung der Viskosität der zu vergießenden Flüssig
keit erneut erforderlich.
Um das herkömmliche Beschichtungsverfahren besser zu veran
schaulichen, ist in Fig. 2 ein Ausschnitt aus einer herkömm
lichen Beschichtungsvorrichtung für magnetische Lacke in ei
ner Perspektivdarstellung gezeigt. Wie in Fig. 2 zu erkennen
ist, wird eine Folie 1, in Fig. 2 von unten kommend, an einem
Beschichtungskopf 2 vertikal vorbeigeführt, wobei die Folie 1
von zwei Leitwalzen 11 senkrecht zur Austrittsrichtung des
aus dem Beschichtungskopf 2 austretenden Flüssigkeitsvorhangs
geführt ist. Der Austrittsöffnung 22 des Beschichtungskopfs 2
gegenüberliegend ist ein Beschichtungsmagnet 3 auf der Rück
seite der Folie 1 angebracht, der den Übergang der Flüssig
keit vom Auslaß 22 des Beschichtungskopfs 2 auf die Folie 1
verbessert, da die in einem magnetischen Lack enthaltenen
ferromagnetischen Partikel von dem Magneten 3 angezogen wer
den. Unterstützt durch den Beschichtungsmagneten 3 legt sich
der aus dem Beschichtungskopf 2 austretende Flüssigkeitsvor
hang an der Folie 1 an.
Üblicherweise ist die Bahngeschwindigkeit der Folie 1 um ein
Vielfaches größer als die Austrittsgeschwindigkeit des Flüs
sigkeitsvorhangs, so dass der Flüssigkeitsvorhang von der
sich relativ zu diesem schneller bewegenden Folie gestreckt
wird. Dadurch wird die Dicke des Flüssigkeitsvorhangs vermin
dert, d. h. der Flüssigkeitsfilm 13 auf der Folie 1 ist um
ein entsprechendes Vielfaches dünner als die ursprüngliche
Dicke des Flüssigkeitsvorhangs am Auslaß 22 des Beschich
tungskopfs 2. In Fig. 2 ist ferner ein Ausstreifmagnet 4 ge
zeigt, mit dessen Hilfe der Rand des Flüssigkeitsfilms 13 auf
der Folie 1 ausgestrichen, geglättet und somit vergleichmä
ßigt wird.
Alternativ zum zuvor geschilderten Schlitzgießsystem werden
Gravurwalzensysteme zum Beschichten von Folien eingesetzt;
ein herkömmliches Gravurwalzensystem zum Beschichten von Fo
lien ist in Fig. 3 gezeigt. Wie in Fig. 3 gezeigt ist, wird
eine Folie 1 in Richtung des Pfeils A in ein Gehäuse 6 der
Gravurwalzen-Beschichtungsvorrichtung zugeführt. Der Weg der
Folie 1 wird durch die Leitwalzen 11 und die Führungswalzen
12 bestimmt.
Der Lackauftrag auf die zu beschichtende Folie 1 erfolgt in
einer Lackauftragseinrichtung 7. Diese Lackauftragseinrich
tung hat eine Gravurwalze 70, eine Rakel 71 und einen Farb
auftragskopf 72, der den einem Einlass 73 der Lackauf
tragseinrichtung 7 zugeführten Lack auf die Gravurwalze 70
aufträgt. Da der Lack im Überschuss auf die Gravurwalze 70
aufgetragen wird, muss dessen Schichtdicke durch die Rakel 71
eingestellt und vergleichmäßigt werden. Anstelle der Rakel 71
werden häufig auch Kalibrierwalzensysteme verwendet.
Der mit der gewünschten Schichtdicke an Lack beschichtete Umfangsabschnitt
der Gravur- oder Rasterwalze 70 wird nun mit
der Folie 1 im Walzenspalt zwischen der Gravurwalze 70 und
der Leitwalze 11 zusammengeführt. Im Walzenspalt wird der
Lack auf die Folie 1 übertragen. Die mit Lack beschichtete
Folie 1 wird über die Führungswalzen 12 an einer Glättein
richtung 4 vorbeigeführt bevor sie zu einem Trockner geführt
wird.
Wie die Pfeile V, R in Fig. 3 zeigen, sind beide Drehrichtun
gen für die Gravurwalze 70 möglich. Wird die Gravurwalze 70
in Richtung des Pfeils V gedreht, erfolgt das Beschichten
gleichsinnig, d. h. der Umfangsabschnitt der Gravurwalze 70,
der die zu beschichtende Folie 1 berührt, bewegt sich in
gleicher Richtung wie die Folie. Im Falle einer Drehrichtung
der Gravurwalze 70 entsprechend Pfeil R, bewegt sich der die
Folie 1 berührende Umfangsabschnitt der Gravurwalze 70 im
Walzenspalt zwischen den Walzen 11 und 70 entgegen der Lauf
richtung A der Folie 1. Die Beschichtung erfolgt hier gegen
sinnig.
Neben einem komplexen Aufbau der Gravurwalzenvorrichtung, hat
dieses Beschichtungssystem den Nachteil, dass die Verweilzeit
des Lacks auf der Gravur- oder Rasterwalze relativ groß ist,
so dass insbesondere bei schnelltrocknenden Lacken Viskosi
tätsänderungen an der Übertragungsstelle zwischen Rasterwalze
und Folie auftreten, die über empirisches Einstellen der Ra
kel 71 korrigiert werden müssen. Auch dieses Einstellverfah
ren ist aufwendig, unflexibel und teuer. Ferner ist die Fer
tigungskapazität bei diesem Verfahren begrenzt, da der aufzu
tragende Lack von einer zu schnell drehenden Gravurwalze
durch die auftretenden Zentrifugalkräfte von der Walzenober
fläche weggeschleudert würde.
Aus DE 40 10 262 A1 ist eine Beschichtungsvorrichtung mit den
Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 bekannt. Zwischen
einer giebelförmigen Verteilerkammer für die aufzutragende
Flüssigkeit und einem schlitzförmigen Auslaß des Beschich
tungskopfes sind eine Reihe schmaler Staukanäle angeordnet,
die von der Flüssigkeit unter Druckverlust passiert werden
müssen. Die Herstellung und Wartung eines solchen Beschich
tungskopfes ist aufwendig, da die Staukanäle einerseits sehr
präzise gefertigt werden müssen und andererseits leicht
verstopfen können.
DE 39 27 680 A1 zeigt eine Beschichtungsvorrichtung mit einem
Beschichtungskopf, dessen Schlitzbreite über die Schlitzlänge
verstellbar ist. Der zum Auslassschlitz führende Spalt
schließt sich direkt an einen parallel zum Auslassschlitz
verlaufenden Zulauf an.
Aus DE 43 04 281 A1 ist eine Beschichtungskopf bekannt, bei
dem ein zum Auslassschlitz führender Spalt keilförmig verjün
gend unmittelbar von einem zylindrischen Zulauf großen Durch
messers ausgeht.
Aus DE 27 20 244 A1 ist eine Beschichtungsvorrichtung für
Druckwalzen mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs
1 bekannt. Bei der bekannten Vorrichtung geht die V-förmige
Rinne senkrecht in die Schlitzfläche über, was strömungstech
nisch einem Stauelement entspricht, so dass auch bei dieser
Vorrichtung die Gefahr besteht, dass Teile des Strömungsweges
durch Ablagerungen verstopft werden.
US 2 941 898 zeigt einen Schlitzgießer mit einer sich düsen
artig verjüngenden Verteilerkammer für die aufzutragende
Flüssigkeit.
Schließlich beschreibt US 4 105 437 eine Beschichtungsvor
richtung mit einem Verteilertrog mit leicht schräg verlaufen
der Seitenkante, der in einen Austrittsschlitz übergeht.
Angesichts der obengenannten Nachteile herkömmlicher Be
schichtungsvorrichtungen ist es Aufgabe der Erfindung, eine
Vorrichtung zum Beschichten von Trägerfolien mit aushärtbaren
Flüssigkeiten zur Verfügung zu stellen, deren Beschichtungs
verhalten verbessert ist.
Die Aufgabe der Erfindung wird mit einer Vorrichtung zum Be
schichten von Trägerfolien mit den Merkmalen des Patentan
spruchs 1 gelöst. Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat einen
der zu beschichtenden Trägerfolie gegenüberliegenden Be
schichtungskopf, der in seinem Inneren eine Stromverteilungs
einrichtung aufweist. Die Stromverteilungseinrichtung ver
teilt einen an einem Einlass des Beschichtungskopfs eintre
tenden Strom von Beschichtungsflüssigkeit gleichmäßig auf ei
nen schlitzförmigen Auslaß, indem der Strömungswiderstand
längs jedes Stromfadens zwischen Einlass und Auslaß gleich
ist. Dies bedeutet, dass eine Mehrzahl gleichzeitig am Ein
lass eintretender Flüssigkeitspartikel ebenfalls gleichzeitig
eine beliebige Stelle des Auslasses des Beschichtungskopfs
erreicht. Somit ergibt sich ein stabiler Flüssigkeitsvorhang
konstanter Dicke, so dass eine über die gesamte Beschich
tungsbreite der Trägerfolie aufgebrachte Beschichtung stets
die gleiche Dicke hat.
Ferner kann in der erfindungsgemässen Beschichtungsvorrich
tung die Geschwindigkeitsdifferenz zwischen der Bahngeschwin
digkeit der Trägerfolie und der Austrittsgeschwindigkeit des
Flüssigkeitsvorhangs besonders gross gewählt werden, da bei
der Festlegung der Relativgeschwindigkeit keine Schwachstel
len bei der Ausbildung des Flüssigkeitsvorhangs, insbesondere
an den Längsenden des schlitzförmigen Auslasses, berücksich
tigt werden müssen. Folglich wird mit der erfindungsgemässen
Beschichtungsvorrichtung neben einer besonders gleichmäßigen
Beschichtungsqualität auch ein hoher Foliendurchsatz erzielt,
so dass die Herstellkosten für die beschichtete Folie vermin
dert sind.
Erfindungsgemäß ist der Strömungswiderstand längs jedes
Stromfadens zwischen Einlass und Auslaß eines Beschichtungs
kopfs gleich. Dies lässt sich in vorteilhafter Weise dadurch
erreichen, dass die Querschnittsform des Strömungswegs, die
Länge des Strömungswegs und die Neigung des Strömungswegs be
züglich der Schwerkraft derart gewählt ist, dass die Summe
der durch diese drei Faktoren gegebenen Strömungswiderstände
für jeden Stromfaden zwischen Einlass und Auslaß konstant
ist. Gemäss einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung hat
eine solche Stromverteilungseinrichtung in einem Beschich
tungskopf eine sich in Strömungsrichtung an den Einlass an
schließende Rinne mit halbkreisförmigen Querschnitt, die sich
im wesentlichen quer zur Zuführungsrichtung oder Hauptströ
mungsrichtung der Beschichtungsflüssigkeit erstreckt, und die
Flüssigkeit auf die Breite des Beschichtungskopfs verteilt.
In Strömungsrichtung schließt sich an die Rinne eine Schräge
an, deren Steigung so gewählt ist, dass die Flüssigkeit einen
Anstieg gegenüber der Schwerkraft zu bewältigen hat. Am stro
mabwärtigen Ende der Schräge schließt sich eine ebene
Schlitzfläche an, die sich bis zu einer geraden Kante des
schlitzförmigen Auslasses erstreckt. Die ebene Schlitzfläche
bildet mit der ihr gegenüberliegenden, ebenfalls ebenen
Schlitzfläche einen Spalt, dessen Spaltweite im wesentlichen
der Weite des schlitzförmigen Auslasses entspricht. Dieser
Spalt bildet einen Engpass mit hohem Strömungswiderstand. Auf
das Zusammenwirken der Rinne mit halbkreisförmigem Quer
schnitt, der Schräge und der ebenen Schlitzflächen zur Ver
gleichmäßigung der Strömung soll unter der Beschreibung der Fig.
4 und 5 ausführlich eingegangen werden.
Wie sich aus den vorhergehenden Ausführungen ergibt, ist eine
erfindungsgemäße Stromverteilungseinrichtung für jeweils eine
Viskosität, oder zumindest für einen engen Viskositätsbereich
auslegbar. Somit kann beispielsweise, um ein breites Spektrum
verschiedener Viskositäten abzudecken, ein Satz von Beschichtungsköpfen,
deren Viskositätsbereiche aneinandergrenzen ge
schaffen werden, wobei beim Wechsel des zu verarbeitenden
Lacks ein einfacher Austausch des Beschichtungskopfs genügt,
um die Beschichtungsvorrichtung auf die neuen Parameter umzu
stellen. Somit werden die aufwendigen Einstellarbeiten beim
Produktwechsel nahezu vollständig vermieden, so dass insge
samt eine kostengünstige und flexible Fertigung ermöglicht
ist.
Für einen gleichmäßigen Auftrag der Beschichtungsflüssigkeit
hat die erfindungsgemäße Beschichtungsvorrichtung zusätzlich
eine dem Einlass des Beschichtungskopfs vorgeschaltete Flüs
sigkeitszuführeinrichtung, die einen mit Flüssigkeit teilwei
se befüllbaren Behälter aufweist. Oberhalb der Flüssigkeit
ist ein Gaspolster ausgebildet, dessen Druck zur stoßfreien
Flüssigkeitszufuhr zum Einlass des Beschichtungskopfs durch
einen Druckgasregler oder Druckregler einstellbar ist. Durch
eine solche Flüssigkeitszufuhr erfolgt der Flüssigkeitsstrom
zum Beschichtungskopf völlig pulsfrei, ein pulsierender Flüs
sigkeitsstrom hat, wie Versuche zeigen, Schwankungen in der
Dicke der fertigen Beschichtung zur Folge.
Ferner kann mit der Flüssigkeitszuführeinrichtung die zum Be
schichtungskopf zuzuführende Flüssigkeitsmenge sehr fein ein
gestellt werden. Vorteilhafterweise kann in der Zuführleitung
zum Beschichtungskopf zusätzlich ein Drucksensor vorgesehen
werden, dessen Signal im Druckregler zur Regelung des Drucks
im Gaspolster über der Flüssigkeit im Behälter zur kontinu
ierlichen Regelung der Flüssigkeitszufuhr verwendet werden
kann.
Gemäss einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung, kann der
Behälter mit einem Rührwerk versehen sein, mit dem die Lack
dispersion im Behälter ständig gerührt werden kann, so dass
die Konsistenz des Lacks stets konstant ist. Mit einer sol
chen Flüssigkeitszuführeinrichtung kann auch ein Teil der
Lackaufbereitung unmittelbar vor dem Beschichtungskopf erfol
gen, indem beispielsweise mehrere Komponenten gleichzeitig in
den Behälter eingebracht und dort von dem Rührwerk verrührt
werden. Dadurch ist ein Teil der notwendigen Peripheriegerä
te, wie Rührkessel, Förderpumpen, und ähnliche Einrichtungen
zu Lackaufbereitung in der erfindungsgemässen Beschichtungs
vorrichtung untergebracht, so dass hier eine kostengünstige
und kompakte Vorrichtung zur Beschichtung von Trägerfolien
geschaffen ist. Besondere Vorteile können sich insbesondere
dann ergeben, wenn Lacke aus mehreren Komponenten verwendet
werden, bei deren Vermischen schädliche Dämpfe oder Gase ent
stehen. Diese Gase können dann zusammen mit den Lösungsmit
teldämpfen nach dem Beschichten abgesaugt werden, für die oh
nehin eine Abluftreinigung vorgesehen werden muss.
Zur weiteren Verbesserung der Beschichtungsqualität hat die
erfindungsgemäße Beschichtungsvorrichtung eine Druckkammer,
die einen Bereich in der Nähe des Auslasses des Beschich
tungskopfs gegenüber der Umgebung im wesentlichen abschließt.
Durch diese Druckkammer kann die Umgebung des vom Beschich
tungskopf abgegebenen Flüssigkeitsvorhangs gezielt einge
stellt werden, kann beispielsweise beim Beschichten mit mag
netischen Lacken, eine mit Lösungsmitteldampf angereicherte
Umgebung geschaffen werden, um ein vorzeitiges Antrocknen des
Lacks zu verhindern.
Wenn die Druckkammer, wie in einer weiteren vorteilhaften
Ausgestaltung, einen frisch beschichteten Abschnitt der zu
beschichtenden Folie umgibt, kann ein zu frühes Antrocknen,
bzw. ein spontanes Ausgasen von Lösungsmittel aus dem Lack
durch einen Überdruck in der Druckkammer verhindert werden,
wobei das Druckgas eine bei der Lackverarbeitung übliche Zu
sammensetzung haben kann.
Im Falle nichtmagnetischer Lacke kann in der Druckkammer ein
Unterdruck eingestellt werden, so dass zum einen der Auslauf
des Lacks aus dem Beschichtungskopf, und zum anderen die Haf
tung des Lacks an dem zu beschichtenden Trägermaterial ver
bessert werden kann. Ferner kann bei Verlängerung der Druck
kammer auf einen größeren, frisch beschichteten Abschnitt des
Trägermaterials bei niedrigviskosen Lacken mit hohem Lösungs
mittelanteil die Trocknung des Lacks durch die Anwendung von
Unterdruck beschleunigt werden.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemässen
Beschichtungsvorrichtung regeln die verbleibenden Unteran
sprüche.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Aus
führungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher
erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine herkömmliche Beschichtungsvorrichtung nach dem
Schlitzgießsystem;
Fig. 2 eine Perspektivdarstellung eines herkömmlichen
Schlitzgießers;
Fig. 3 eine herkömmliche Beschichtungsvorrichtung nach dem
Gravurwalzenprinzip;
Fig. 4 eine schematische Schnittansicht eines Beschichtungs
kopfs einer erfindungsgemässen Beschichtungsvorrichtung;
Fig. 5 eine schematische Schnittansicht des Beschichtungs
kopfs aus Fig. 4;
Fig. 6 eine schematische Darstellung einer Flüssigkeitszu
führeinrichtung der erfindungsgemässen Beschichtungsvorrich
tung;
Fig. 7 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen
Schlitzgießers für magnetische Lacke mit einer Druckkammer;
und
Fig. 8 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen
Schlitzgießers für nichtmagnetische Lacke mit einer Druckkam
mer.
Die Fig. 1 bis 3 zeigen herkömmliche Beschichtungsvorrichtun
gen, und wurden in der Beschreibungseinleitung bereits aus
führlich beschrieben, so dass hier auf eine Wiederholung ver
zichtet werden kann. Funktionsgleiche Teile sind mit den
gleichen Bezugszeichen versehen, so dass sich deren Erläute
rung auch auf die nachfolgenden Fig. 4 bis 8 erstreckt.
Fig. 4 zeigt eine schematische Schnittansicht eines Beschich
tungskopfs für ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäs
sen Beschichtungsvorrichtung. In Fig. 4 ist eine Folie 1 ge
zeigt, die von einer Leitwalze 11 geführt an einem Beschich
tungskopf 2 vorbeibewegt wird. Die Leitwalze 11 dreht sich in
der mit dem Pfeil D angegebenen Richtung, so dass die Folie 1
gemäss der Richtung des Pfeils A, d. h. in Fig. 4 von unten
nach oben bewegt wird.
Dem Beschichtungskopf 2 wird eine Beschichtungsflüssigkeit
gemäss der Richtung des Pfeils L in einem Einlass 21 zuge
führt. Die zugeführte Flüssigkeit passiert eine Rinne 25 mit
halbkreisförmigem Querschnitt, an deren Rand sich in Strö
mungsrichtung gesehen nachfolgend eine Schräge 24 anschließt,
die, ebenfalls in Strömungsrichtung gesehen, in eine ebene
Schlitzfläche 23 übergeht. Die ebene Schlitzfläche 23 ist an
ihrer der Folie 1 zugewandten Seite durch die Kante 22b be
grenzt, die gleichzeitig die eine Kante des schlitzförmigen
Auslasses 22 bildet.
Eine andere den Auslassschlitz 22 begrenzende Kante 22a ist
der Kante 22b gegenüber angeordnet, und gegenüber der Kante
22b hinsichtlich der Flüssigkeitszuführeinrichtung stromauf
wärts versetzt. Die Anordnung der Kanten 22a, 22b ermöglicht
ein störungsfreies Durchlassen des zwischen den Kanten 22a
und 22b ausgebildeten Flüssigkeitsvorhangs in die in Fig. 4
schräg nach oben gerichtete Richtung, da der Flüssigkeitsvor
hang von der bewegten Folie 1 mitgenommen und dadurch abge
lenkt wird.
Bevor auf die Wirkungsweise der von der ebenen Schlitzfläche
23, der Schräge 24 und der Rinne 25 mit halbkreisförmigem
Querschnitt gebildeten Stromverteilungseinrichtung im Be
schichtungskopf 2 näher eingegangen wird, soll auf die Fig. 5
verwiesen werden, die eine längs einer Linie X-X geschnittene
Draufsicht des Beschichtungskopfs 2 aus Fig. 4 in Blickrich
tung X gesehen zeigt.
In Fig. 5 sind der Einlass 21, durch den die Beschichtungs
flüssigkeit gemäss der durch den Pfeil L angegebenen Richtung
eingeführt wird, die Rinne 25, die Schräge 24, die ebene
Schlitzfläche 23 sowie die Kante 22b des schlitzförmigen Aus
lasses 22 gezeigt. Wie aus der Fig. 5 deutlich wird, wird die
im Einlass 21 zugeführte Flüssigkeit zunächst von der Rinne
25 in seitlicher Richtung des Beschichtungskopfs 2 verteilt.
Dazu ist die Rinne 25 schräg in Richtung auf den Auslaß 22
abgewinkelt, um die Wegstrecke eines im Einlass 21 eintreten
den Flüssigkeitsteilchens zum Auslaß 22 des Beschichtungs
kopfs 2 in dessen seitlichen Randbereich zu verkürzen. Der
halbkreisförmige Querschnitt der Rinne 25 hat einen ver
gleichsweise geringen Strömungswiderstand, so dass eine
schnelle und gleichmäßige Verteilung der dem Einlass 21 zuge
führten Flüssigkeit erreicht wird.
Die sich an der stromabwärtigen Seite der Rinne 25 anschlie
ßende Schräge 24 hat eine Ausdehnung die in stromabwärtiger
Richtung von der Mitte des Beschichtungskopfs 2 in Richtung
auf dessen seitlichen Rand abnimmt. Dies wird teilweise durch
eine allmähliche Querschnittsverringerung der Rinne 25 zwi
schen der Mitte und dem seitlichen Rand des Beschichtungs
kopfs 2 erreicht. Diese Querschnittsverminderung bedeutet
keine Erhöhung des Strömungswiderstands, da der die Rinne 25
durchströmende Flüssigkeitsstrom selbst beim Durchströmen der
Rinne 25 an Volumen verliert.
Die Schräge 24 geht auf ihrer stromabwärtigen Seite in die
ebene Schlitzfläche 23 über. Der Übergang von der Schräge 24
zu der ebenen Schlitzfläche 23 ist im Bereich der Mitte des
Beschichtungskopfs 2 weiter von der Auslasskante 22b entfernt
als im seitlichen Randbereich des Beschichtungskopfs. Durch
die Schräge 24 ist die in der Rinne, 25 befindliche Flüssig
keit gezwungen, eine Höhe gegen die Schwerkraft zu überwin
den, d. h. eine statische Druckdifferenz zu überwinden. Diese
Maßnahme sorgt für einen Ausgleich geringer Druckdifferenzen
und trägt somit zu einer Vergleichmäßigung des Flüssigkeits
austrags aus dem Beschichtungskopf 2 bei.
Nach dem Übergang auf die ebene Schlitzfläche 23 liegt, wie
aus Fig. 4 hervorgeht, eine Spaltströmung zwischen dem oberen
und dem unteren Teil des Beschichtungskopfs 2 vor. Diese
Spaltströmung hat, insbesondere bei zähflüssigen Medien, ei
nen hohen Strömungswiderstand, so dass die Lauflänge der
Flüssigkeiten im Spalt für die für ein Durchströmen des
Spalts erforderliche Zeitdauer bzw. für den erzeugten Druck
verlust im Spalt ein wesentlicher Faktor ist.
Wie aus Fig. 5 gut zu erkennen ist, ist im Bereich der Mitte
des Beschichtungskopfs 2 die Lauflänge der Strömung auf der
ebenen Schlitzfläche 23 länger als im Randbereich des Be
schichtungskopfs 2, so dass hierdurch erreicht werden kann,
dass eine Mehrzahl gleichzeitig am Einlass 21 eintretender
Flüssigkeitspartikel gleichzeitig die Auslasskante 22b des
Beschichtungskopfs 2 erreicht.
Anders ausgedrückt, es wird die Differenz zwischen der von
den am seitlichen Randbereich des Beschichtungskopfs 2 aus
tretenden Flüssigkeitspartikeln zu überwindende Entfernung
und der Entfernung, die die Flüssigkeitspartikel zurückzule
gen haben, die den Beschichtungskopf in dessen Mittelbereich
verlassen durch einen erhöhten Strömungswiderstand im Bereich
der Mitte des Beschichtungskopfs 2 ausgeglichen. Somit lässt
sich, entsprechend den Viskositäten der eingesetzten Lacke,
ein Beschichtungskopf 2 bemessen, bei dem längs jedes Strom
fadens zwischen Einlass 21 und Auslasskante 22b der gleiche
Strömungswiderstand durch die Flüssigkeit zu überwinden ist,
so dass jedes am Einlass 22 eintretende Flüssigkeitsteilchen
die gleiche Zeit benötigt, um den Beschichtungskopf 2 zu
durchlaufen und zwar unabhängig von dem Ort des Austritts am
schlitzförmigen Auslaß 22 des Beschichtungskopfs 2. Obwohl
hier eine Rinne 25, eine Schräge 24 und ein von den ebenen
Schlitzflächen 23 begrenzter Spalt beschrieben wurden, können
auch andere Strömungswiderstandselemente wie z. B. Gitter mit
über die Breite des Beschichtungskopf 2 veränderten Gitterab
ständen, oder ein Rechen, dessen Zinken in über die Breite
des Beschichtungskopfs 2 veränderten Abständen angeordnet
sind, verwendet werden.
Fig. 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer dem Einlass 21 ei
nes Beschichtungskopfs 2 in einer erfindungsgemässen Be
schichtungsvorrichtung vorzuschaltenden Flüssigkeitszuführ
einrichtung zur stoßfreien Flüssigkeitszufuhr. In Fig. 6 ist
neben der Flüssigkeitszuführeinrichtung 9 eine von Leitwalzen
11 geführte Folie 1 gezeigt, die sich an einem Beschichtungs
kopf 2 in Richtung A vorbei bewegt, wobei stromabwärts des
Beschichtungskopfs 2 die aufzubringende Beschichtung 13 auf
die Folie 1 aufgebracht ist.
Die Flüssigkeitszuführeinrichtung 9 hat einen Behälter 91,
der mit der auf die Folie 1 aufzubringenden Flüssigkeit 13
teilweise gefüllt ist. Oberhalb der Flüssigkeit 13 ist, be
dingt durch das teilweise Füllen des Behälters 91, in dem Be
hälter 91 ein Gaspolster 910 ausgebildet.
Die Flüssigkeit 13 ist über eine Pumpe 95 und eine Leitung
95a gemäss der Richtung des Pfeils L dem Behälter 91 zuführ
bar. Außerhalb des Behälters ist ein Motor 92 angeordnet, der
direkt oder über eine magnetische Kupplung mit einem Rührer
93 verbunden ist, der in die Flüssigkeit 13 im Behälterinne
ren eintaucht.
Der Behälter 91 ist ferner mit einem Ablassventil 94 verse
hen, durch den die im Behälter befindliche Flüssigkeit 13 ab
gelassen werden kann. Die Flüssigkeit 13 verlässt den Behäl
ter über eine Leitung 98a, passiert einen Filter 98 und wird
dann über die Leitung 96a und ein Absperrventil 96 zum Ein
lass 21 des Beschichtungskopfs 2 geführt. Das Gaspolster 910
über der Flüssigkeit 13 im Behälter 91 ist über ein Absperr
ventil 97 und eine Leitung 97a mit einem Druckgasregler 99
verbunden. Der Druck des Gaspolsters 910 drückt auf den Flüs
sigkeitsspiegel im Behälter 91, und übt so den für die Förde
rung der Flüssigkeit 13 erforderlichen Förderdruck, d. h.
mindestens den Druck zur Überwindung des Druckverlusts in der
Förderleitung und im Beschichtungskopf sowie zur Überwindung
hydrostatischer Druckdifferenzen, auf die Flüssigkeit 13 aus.
Der Druckgasregler 99 hat einen Druckgasanschluss 992, ein
Druckregelventil 993, einen Druckanzeiger 994 und einen in
der Zuführleitung 96a angeordneten Drucksensor 991. Das Aus
gangssignal S des Drucksensors 991 kann als Eingangsgröße an
den Druckgasregler 99 geführt werden, so dass die Flüssig
keitszufuhr in einer geschlossenen Regelschleife kontinuier
lich geregelt werden kann. Durch die besonders feinen Regel
möglichkeiten des Gaspolsters, und durch dessen dämpfende
Wirkung, kann eine nahezu vollkommen pulsfreie Flüssigkeits
zuführung zum Beschichtungskopf 2 erreicht werden. Dadurch
werden Schwankungen in der Dicke der fertigen Beschichtung
vermieden.
Das in der Zuführleitung 96a vorgesehene Absperrventil 96,
das zwischen dem Drucksensor 991 und dem Einlass 21 des Be
schichtungskopf 2 vorgesehen ist, ermöglicht ein Einstellen
des statischen Drucks in der Zuführleitung 96a vor dem Anfah
ren der Beschichtungsvorrichtung, so dass der Anfahrvorgang
vereinfacht ist. Obwohl in der Fig. 6 die Flüssigkeitszufüh
rung über eine Pumpe 95 dargestellt ist, können auch Schwer
kraftsysteme mit einem Fallrohr oder dergleichen verwendet
werden. Außerdem können, wie eingangs ausgeführt, verschiede
ne Flüssigkeiten gleichzeitig in den Behälter 91 eingeführt
werden, und durch den Rührer 93 darin vermischt werden, so
dass die Lackaufbereitung in der Beschichtungsvorrichtung
selbst erfolgen kann.
Fig. 7 zeigt einen Beschichtungskopf 2 in einer erfindungsge
mässen Beschichtungsvorrichtung zum Beschichten einer Folie 1
mit magnetischen Lacken, der einer gemäss Pfeil A bewegten
Folie 1 gegenüber angeordnet ist. Wie aus Fig. 7 deutlich
wird, ist die Ausflussrichtung des Lacks aus dem Beschich
tungskopf 2 im wesentlichen horizontal, während die Folie 1
vertikal am Beschichtungskopf 2 vorbeigeführt wird.
Die Folie 1 ist von Leitwalzen 11 und einer Beschichtungsmag
netwalze 31 abgestützt. Die Magnetwalze 31 unterstützt den
Übergang des magnetischen Lacks vom Beschichtungskopf 2 auf
die Folie 1. Die Magnetwalze 31 kann aus einer Vielzahl von
Magneten (nicht dargestellt) bestehen, deren gleichnamige Po
le nach radial innen, bzw. nach radial außen zeigend auf ei
ner Achse angeordnet sind, so dass sich ein drehbarer Magnet
mit einer Außenseite mit gleichnamigen Polen ergibt. Alterna
tiv dazu (nicht dargestellt) kann die Magnetwalze 31 einen
feststehenden Magneten aufweisen, der von einer drehbaren
Hülse umgeben ist, die an der Folie 1 anliegt und entspre
chend der Laufgeschwindigkeit der Folie rotiert. Die Rotati
onsgeschwindigkeit der Hülse der Magnetwalze 31 kann auch so
gewählt werden, dass sich der die Folie 1 berührende Umfangs
abschnitt der Hülse relativ zu der Folie bewegt.
In Fig. 7 sind der Auslassbereich des Beschichtungskopfs 2
und ein frisch beschichteter Abschnitt der Folie 1 erfin
dungsgemäß von einer Druckkammer 100 umgeben. Innerhalb der
Druckkammer 100 können bestimmte Umgebungsbedingungen im Aus
lassbereich des Beschichtungskopfs 2 bzw. im Bereich der
frisch aufgetragenen Beschichtung auf der Folie 1 eingestellt
werden.
Insbesondere kann durch die Druckkammer 100 das Lösungsmit
telgleichgewicht zwischen dem Lack und der ihn umgebenden At
mosphäre beeinflusst werden, so dass die Konsistenz des Lacks
beim Beschichten und unmittelbar danach gezielt beeinflusst
werden kann. Beispielsweise verhindert ein hoher Lösungsmit
telpartialdruck innerhalb der Druckkammer 100 ein spontanes
Ausgasen von Lösungsmittel aus dem Lack, so dass eine bessere
Oberflächenqualität beim Strecken des Lacks erreicht werden
kann.
Durch die Druckkammer 100 wird das Volumen der zu kontrollie
renden Umgebung gegenüber dem Stand der Technik deutlich ver
kleinert, da nicht wie bisher die gesamte Beschichtungsvor
richtung in einem Gehäuse mit kontrollierter Atmosphäre ge
kapselt werden muss, sondern lediglich der Bereich, in dem
die Trocknungs- und Ausgasvorgänge die Oberflächengüte stark
beeinflussen, kontrolliert wird. Das Ausgas- bzw. Fliessver
halten des Lacks kann nicht nur durch Einstellen des Lösungs
mittelpartialdrucks, sondern auch allein durch geeignete Wahl
eines Absolutdrucks in der Druckkammer 100 und eine Füllung
der Druckkammer 100 mit einer herkömmlichen Atmosphäre erreicht
werden. Somit hat die Druckkammer 100 nicht nur einen
Einfluss auf die Oberflächengüte, sondern trägt auch deutlich
zur Kostensenkung bei.
Fig. 8 zeigt eine Beschichtungsvorrichtung zur Verwendung mit
nichtmagnetischen Lacken. Der Lack wird gemäss Pfeil Richtung
L durch den Einlass 21 dem Beschichtungskopf 2 zugeführt, und
von diesem auf die gemäss Pfeil A an dem Beschichtungskopf 2
vorbei bewegte Folie 1 aufgebracht. Die Folie 1 wird dabei
von Leitwalzen 11 gestützt. Analog den Ausführungen zu Fig. 7
ist der Auslassbereich und ein Abschnitt der zu beschichten
den bzw. frisch beschichteten Folie 1 von einer Druckkammer
100 umgeben.
Bei der Verwendung nichtmagnetischer Lacke erfolgt der Aus
lauf des Lacks aus dem Beschichtungskopf 2 vorzugsweise in
vertikaler Richtung, während die Folie 1 vorzugsweise in ho
rizontaler Richtung am Beschichtungskopf 2 vorbeigeführt
wird. Wie schon unter Fig. 7 ausgeführt wurde, lassen sich
durch die Druckkammer 100 die Beschichtungsgüte bzw. der
Trocknungsverlauf der Lackschicht beeinflussen.
Für nichtmagnetische Lacke kann es von Vorteil sein, wenn in
der Druckkammer 100 ein Unterdruck gegenüber der Umgebung
eingestellt wird. Durch diesen Unterdruck wird nicht nur das
Ausfließen des Lacks aus dem Beschichtungskopf 2 unterstützt,
sondern es wird auch die Haftung zwischen der Lackschicht und
der Folie 1 verbessert, da die auf der Folie befindliche Gas
schicht, die von dem auftreffenden Lack verdrängt werden
muss, durch den in der Druckkammer 100 herrschenden Unter
druck verdünnt ist. Somit trägt die Druckkammer 100 der er
findungsgemässen Beschichtungsvorrichtung ebenfalls zu einem
verbesserten Beschichtungsergebnis bei.
Aus den vorhergehenden Ausführungen ergibt sich, dass jede
der einzelnen Maßnahmen für sich zu einer Verbesserung des
Beschichtungsergebnisses beiträgt, so dass sowohl jede ein
zelne erfindungsgemäße Maßnahme, als auch deren Kombination
eine verbesserte Beschichtung einer Trägerfolie ermöglicht.
Claims (11)
1. Vorrichtung zum Beschichten von Trägerfolien (1) mit
aushärtbaren Flüssigkeiten, mit einem der zu
beschichtenden Trägerfolie (1) gegenüberliegenden
Beschichtungskopf (2), der in seinem Inneren eine
Stromverteilungseinrichtung (23, 24, 25) aufweist, die
einen an einem Einlaß (21) des Beschichtungskopfs (2)
eintretenden Strom von Beschichtungsflüssigkeit
gleichmäßig auf einen schlitzförmigen Auslaß (22) des
Beschichtungskopfs (2) verteilt, wobei die
Stromverteilungseinrichtung (23, 24, 25) eine vom Einlaß
(21) zum Randbereich des Beschichtungskopfs V-förmig
verlaufende Rinne (25) und eine ebene Schlitzfläche (23)
aufweist, deren stromabwärtige Seitenkante (22b) eine
gerade Kante des schlitzförmigen Auslasses (22) bildet,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Stromverteilungseinrichtung (23, 24, 25) eine Schräge
(24) aufweist, die sich zwischen dem stromabwärtigen Rand
der Rinne (25) und den stromaufwärtigen Seitenkanten der
Schlitzfläche (23) erstreckt.
2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
sich die Schräge (24) zwischen dem Einlaß (21) und den
seitlichen Randbereichen des Beschichtungskopfs (2)
verjüngt.
3. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, dass die Rinne (25) einen
halbkreisförmigen Querschnitt hat, wobei sich die Rinne
(25) zwischen dem Einlaß (21) und den seitlichen
Randbereichen des Beschichtungskopfs (2) verjüngt.
4. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1-3, dadurch
gekennzeichnet, dass eine den schlitzförmigen Auslaß (22)
begrenzende Kante (22b) gegenüber der anderen den
schlitzförmigen Auslaß (22) begrenzenden Kante (22a) aus
dem Beschichtungskopf (2) vorsteht.
5. Vorrichtung gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass
die vorstehende Kante (22b), die in Bewegungsrichtung der
relativ zum Beschichtungskopf (2) bewegten Trägerfolie (1)
gesehen, vordere Kante ist.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit ein
magnetischer Lack ist.
7. Vorrichtung gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass
der Beschichtungskopf (2) horizontal angeordnet ist, so
dass der Austritt der Flüssigkeit im wesentlichen
horizontal auf das im wesentlichen vertikal bewegte
Trägermaterial (1) erfolgt.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch
gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit ein nicht
magnetischer Lack ist.
9. Vorrichtung gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass
der Beschichtungskopf (2) vertikal angeordnet ist, so dass
der Austritt der Flüssigkeit im wesentlichen vertikal auf
das im wesentlichen horizontal bewegte Trägermaterial (1)
erfolgt.
10. Verfahren zur Herstellung von beschichteten Trägerfolien,
wobei man eine Trägerfolie mittels einer Vorrichtung nach
einem der Ansprüche 1-9 mit einer aushärtbaren
Flüssigkeit beschichtet.
11. Verfahren zur Herstellung von Magnetbändern, wobei man
eine Trägerfolie unter Verwendung der Vorrichtung gemäß
Anspruch 6 mit einem magnetischen Lack beschichtet.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4400812A DE4400812C2 (de) | 1994-01-13 | 1994-01-13 | Beschichtungsvorrichtung |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Families Citing this family (1)
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1994
- 1994-01-13 DE DE4400812A patent/DE4400812C2/de not_active Expired - Fee Related
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8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: EMTEC MAGNETICS GMBH, 67059 LUDWIGSHAFEN, DE |
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D2 | Grant after examination | ||
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