DE60316710T2

DE60316710T2 - Verfahren und vorrichtung zur kontinuierlichen beschichtung von mindestens einem substrat mit einem film

Info

Publication number: DE60316710T2
Application number: DE60316710T
Authority: DE
Inventors: Luc Jacob; Laurence Garrigues; Pascal Etienne; Eric Gailly; Erwin Volon
Original assignee: Arcelor France SA
Current assignee: ArcelorMittal France SA
Priority date: 2002-10-04
Filing date: 2003-09-25
Publication date: 2008-07-17
Anticipated expiration: 2023-09-26
Also published as: AU2003276371A1; WO2004030831A2; ES2291742T3; EP1551567A2; FR2845299A1; AU2003276371A8; DE60316710D1; ATE374653T1; EP1551567B1; FR2845299B1; WO2004030831A3

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Beschichten in einer großen Reihe von Stärken mindestens eines Substrats mit einer Folie mit organischer und/oder mineralischer Formulierung in gelöstem oder dispergiertem Zustand und deren Viskosität zwischen 0,001 und 100 Pa.s liegt.
Diese Art von Verfahren wird insbesondere verwendet, um Lacke im Zustand von Lösungen oder Dispersionen in einem organischen Lösemittel auf ablaufende Substrate aufzutragen, zum Beispiel auf Metallbänder. Dazu kennt man eine Technik des Beschichtens mit einer Walze, die darin besteht, den Lack durch Schwerkraft in die Spalte zwischen einer Dosierwalze und einer Aufnahmewalze einzuführen. Man bildet zuerst eine Schicht Lack mit einer gesteuerten Stärke auf einer Auftragwalze, die auf einer Seite mit der Aufnahmewalze und auf der anderen Seite mit dem ablaufenden Band in Berührung ist, dann überträgt man auf dieses Band die ganze oder einen Teil der Beschichtung.
Um einen engen Kontakt der Auftragwalze auf dem ablaufenden Band zu erlauben und dadurch eine homogene Beschichtung des Lacks auf der ganzen Breite des Bandes zu garantieren, ist die Auftragwalze eine Walze, deren Oberfläche verformbar ist. Die Walzen mit verformbarer Oberfläche bestehen im Allgemeinen aus einer metallischen Seele, die mit einer Elastomerschicht überzogen ist.
Die Berührung der Auftragwalze mit verformbarer Oberfläche auf dem Band erzeugt jedoch kombiniert mit dem Druck, der auf dieses ausgeübt wird, eine Verschlechterung der Beschichtung dieser Walze, insbesondere an der Stelle der Ränder des Bandes. Die Reibungen des Metallbandes gegen die Beschichtung der Auftragwalze erzeugen auf Dauer eine Kerbe der Peri pherie der Walze mit der gleichen Breite wie die Bandbreite. Um ein gleichförmiges Beschichten und auf der ganzen Breite des Bandes zu erlauben, ist der Bediener daher gezwungen, das Durchgehen der Bänder in Kegel mit sinkenden Breiten derart zu programmieren, dass die breitesten Bänder vor den schmaleren Bändern durchlaufen. Wenn die Abnutzung der Beschichtung der Auftragwalze zu markant ist, oder wenn man zum Ende des Kegels gelangt, und man wieder beginnt, Binder mit größeren Breiten ablaufen zu lassen, ist es erforderlich, die Auftragwalze zu wechseln, um sie entweder zu berichtigen oder neu zu überziehen.
Ferner erzeugt die Abnutzung der Beschichtung der Auftragwalze Partikel dieser Beschichtung, die Gefahr laufen, Beschichtungsfehler zu verursachen, indem sie die Beschichtungsfolie verschmutzen.
Wenn man die Vorrichtung in direktem Transfermodus verwendet, das heißt, wenn die Auftragwalze in Drehung in die gleiche Richtung angetrieben wird wie die Richtung, in die das Band abläuft, sind die Reibungen zwischen der Auftragwalze und dem Band gering. Man kann daher Folien mit sehr fluider Formulierung auftragen, deren Viskosität kleiner ist als 0,01 Pa.s, oder Folien mit sehr geringer Stärke, ohne eine zu starke Abnutzung der Oberfläche der Auftragwalze zu beobachten. Der direkte Transfermodus erzeugt jedoch Mängel im Aussehen der Oberfläche der Beschichtung, die auf dem Band aufgebracht wird, die man Längsrillen nennt, Mängel, die umso markanter sind, als das Auftragen mit großer Geschwindigkeit oder mit dünner Stärke erfolgt.
Wenn man die Vorrichtung im umgekehrten Transfermodus verwendet, weisen die Beschichtungen zwar ein schönes Aussehen der Oberfläche auf. Die Auftragwalze wird dabei jedoch in Drehung in die umgekehrte Richtung zu der Richtung des Ablaufes des Bandes angetrieben, und die Reibungen inzwischen der Auftragwalze und dem Band sind stärker als beim direkten Transfermodus. Daraus ergibt sich eine starke Abnutzung der Beschichtung der Auftragwalze, die umso markanter ist, als die Formulierung gering viskos ist und/oder die aufgetragene Folie eine dünne Stärke hat. Um sich den sehr starken Reibungskräften zu widersetzen, erweist es sich ferner oft als erforderlich, die Antriebsleistung der Auftragwalze zu steigern. Aber sogar wenn man die Antriebsleistung steigert, ist das Auftragen von Beschichtungen mit sehr feinen Stärken oder sehr gering viskosen Formulierungen nicht immer möglich.
Das Dokument FR 2 767 074 beschreibt ein kontinuierliches Beschichtungsverfahren eines Metallbands mit einer fluiden Folie aus vernetzbarem Polymer, bei dem man eine Schicht des Polymers auf einer Aufnahmewalze mit harter Oberfläche bildet und den Transfer der Schicht auf eine Auftragwalze mit unverformbarer Oberfläche durchführt.
Das Dokument WO 00/35593 beschreibt ebenfalls ein kontinuierliches Beschichtungsverfahren eines Metallbands mit einer fluiden Folie aus vernetzbarem Polymer, bei dem man eine Polymerschicht nicht auf einer Aufnahmewalze sondern direkt auf einer Auftragwalze ausbildet.
Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, den Nachteilen der Verfahren des früheren Stands der Technik abzuhelfen, indem sie ein kontinuierliches Beschichtungsverfahren für Bänder bereitstellt, das es erlaubt, Folien mit Formulierungen in einer großen Reihe von Viskositäten aufzubringen. Die Erfindung hat auch zur Aufgabe, ein Verfahren bereitzustellen, das nur wenig Einstellung erfordert, um eine Folie mit gesteuerter Stärke in einer großen Reihe von Stärken zu erzielen, die ein schönes Aussehen der Oberfläche aufweisen, auch wenn das Band mit großer Geschwindigkeit abläuft.
Dazu hat die Erfindung als erste Aufgabe ein kontinuierliches Beschichtungsverfahren mindestens eines Substrats mit einer Folie mit organischer oder mineralischer Formulierung in gelöstem oder dispergiertem Zustand, wobei die Viskosität der Formulierung bei Raumtemperatur zwischen 0,001 und 100 Pa.s liegt, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:

– kontinuierliches Ablaufenlassen des Substrats,
– Antreiben in Drehung einer Aufnahmewalze mit verformbarer Oberfläche,
– Bilden einem gleichförmigen Hauptschicht der Formulierung mit gesteuerter Breite und Stärke auf der Aufnahmewalze,
– Transferieren der ganzen oder eines Teils der Hauptschicht auf eine Auftragwalze mit unverformbarer Oberfläche, um eine Zwischenschicht zu bilden, wobei die Auftragwalze zwischen der Aufnahmewalze und dem Substrat liegt und in Drehung in die zur Ablaufrichtung des Substrats umgekehrte Richtung angetrieben wird, und
– Ausführen des Transfers der ganzen Stärke der Zwischenschicht von der Auftragwalze auf das Substrat unter Andrücken der Auftragwalze gegen das Substrat, um eine Beschichtungsfolie mit homogener Stärke zu erhalten.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch die folgenden Merkmale aufweisen:

– die Viskosität der Formulierung liegt zwischen 0,001 und 0,01 Pa.s,
– zum Durchführen des Transfers der ganzen Hauptschicht auf die Auftragwalze treibt man die Aufnahmewalze in Drehung in die umgekehrte Richtung zu der Drehrichtung der Auftragwalze an,
– zum Durchführen des Transfers eines Teils der Hauptschicht auf die Auftragwalze treibt man die Aufnahmewalze in Drehung in die gleiche Drehrichtung wie die Drehrichtung der Auftragwalze an,
– passt man die Spannkraft zwischen der Aufnahmewalze und der Auftragwalze auf einen konstanten Wert an, der zwischen 100 und 1000 kg.m.s^–2 liegt und die in Abhängigkeit von der Endstärke der Folie und in Abhängigkeit von der Viskosität der Formulierung ausgewählt wird,
– stellt man die Tangentialgeschwindigkeit der Auftragwalze in einem Verhältnis zwischen 1 und 2 Mal der Ablaufgeschwindigkeit des Substrats ein,
– werden die Auftragwalze und die Aufnahmewalze in Drehung mit einer gleichen Tangentialgeschwindigkeit angetrieben,
– läuft das Substrat auf mindestens einem Träger ab,
– läuft das Substrat als aufsteigender straffer Strang oder horizontal ab,
– taucht man zum Bilden der Hauptschicht der Formulierung auf der Aufnahmewalze den unteren Teil der Aufnahmewalze in ein Bad der Formulierung in flüssigem Zustand ein, wobei das Antreiben der Aufnahmewalze in Drehung das Bilden einer Hauptschicht der Formulierung auf dieser erlaubt,
– bringt man zum Bilden der Hauptschicht der Formulierung auf der Aufnahmewalze eine Dosierwalze mit unverformbarer Oberfläche mit der Aufnahmewalze in Berührung, treibt man die Dosierwalze in umgekehrte Richtung zu der Drehrichtung der Aufnahmewalze an und führt man mit gesteuertem Durchsatz die Formulierung im flüssigen Zustand auf der Ebene der Spalte zwischen der Aufnahmewalze und der Dosierwalze ein,
– ist das Substrat ein Metallband oder Metallblatt,
– beschichtet man das Substrat auf einer oder auf beiden Seiten gleichzeitig oder nacheinander,
– trocknet und/oder härtet man nach dem Transfer der Folie auf das Substrat die Folie mit physikalischen und/oder chemischen Mitteln.

Die Erfindung hat als zweite Aufgabe eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Beschichten mindestens eines Substrats mit einer Folie mit einer organischen oder mineralischen Formulierung in dispergiertem oder gelöstem Zustand, wobei die Viskosität der Formulierung bei Raumtemperatur zwischen 0,001 und 100 Pa.s liegt des Typs, der Folgendes aufweist:

– Mittel zum kontinuierlichen Antreiben des Substrats,
– eine Auftragwalze, die auf einer Seite mit einer Aufnahmewalze und auf der anderen Seite mit dem ablaufenden Substrat in Berührung ist:
– wobei die Auftragwalze eine Walze mit unverformbarer Oberfläche ist, die in Drehung in die Richtung umgekehrt zu dem Ablaufen des Substrats angetrieben wird, und
– wobei die Aufnahmewalze eine Walze mit verformbarer Oberfläche ist, die in Drehung entweder in die Richtung umgekehrt zu der Drehrichtung der Auftragwalze oder in die Drehrichtung der Auftragwalze angetrieben wird.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann auch die folgenden Merkmale aufweisen:

– eine Dosierwalze mit unverformbarer Oberfläche ist mit der Aufnahmewalze in Berührung, sie wird in Drehung in die umgekehrte Richtung zu der Drehrichtung der Aufnahmewalze angetrieben, und eine Einführvorrichtung, um mit gesteuertem Durchsatz und gesteuerter Temperatur die Formulierung einzuführen, die über der Spalte der Aufnahmewalze und der Dosierwalze angeordnet ist,
– der untere Teil der Aufnahmewalze ist in ein Bad der Formulierung eingetaucht, wobei das Bad in einem Behälter enthalten ist, der ununterbrochen mit der Formulierung gespeist wird,
– die Aufnahmewalze ist mit einer Dosierwalze in Berührung, die in Drehung in die umgekehrte Richtung zu der Drehrichtung der Aufnahmewalze angetrieben wird,
– sie weist mindestens einen Träger des Substrats auf.

Die Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich besser bei der folgenden Beschreibung, die beispielhaft und nicht einschränkend unter Bezugnahme auf die anliegenden 1 und 2 gegeben wird, auf welchen:
1 eine schematische Schnittansicht einer erfindungsgemäßen kontinuierlichen Beschichtungsanlage ist.
2 eine schematische Schnittansicht einer anderen erfindungsgemäßen kontinuierlichen Beschichtungsanlage ist.
Die Erfindung zielt darauf ab, ein identisches Beschichtungsverfahren umzusetzen, um ein Substrat mit einer Folie sowohl herkömmlicher Lacke, die bei Raumtemperatur eine Viskosität zwischen 0,01 bis 100 Pa.s. aufweisen können, als auch mit Lösungen zur Oberflächenbehandlung, wie zum Beispiel wässrige Chromatierungslösungen, deren Viskosität in der Größenordnung von 0,001 bis 0,01 Pa.s liegt, kontinuierlich zu beschichten.
Unerwartet haben die Erfinder festgestellt, dass es das Auftragen in umgekehrtem Transfermodus auf ablaufende Substrate von Formulierungen in im Wasser gelöstem oder dispergiertem Zustand (das heißt Formulierungen, die aufgrund ihrer geringen Viskosität gemäß dem früheren Stand der Technik in umgekehrtem Transfermodus höhere Antriebsleistungen erfordern) mittels einer Auftragwalze mit unverformbarer Oberfläche erlaubt, mit herkömmlichen Antriebsleistungen Beschichtungen zu erzielen, deren Stärke leicht gesteuert werden kann, und deren Oberflächenaussehen zufrieden stellend ist.
Ebenso unerwartet haben sie ferner festgestellt, dass das Auftragen gemäß diesem umgekehrten Transfermodus mit einer Auftragwalze mit unverformbarer Oberfläche einer Folie aus herkömmlichem Lack es ebenfalls erlaubt, Beschichtungen zu erzielen, die ein korrektes Oberflächenaussehen mit einer gesteuerten Stärke aufweisen.
Die erfindungsgemäßen Formulierungen weisen bei Raumtemperatur eine Viskosität zwischen 0,001 und 100 Pa.s auf.
Formulierungen mit einer Viskosität unter 0,001 Pa.s bei Raumtemperatur könnten verwendet werden, das heißt Formulierungen, deren Lösungsmittel oder Dispergiermittel ein flüchtiges organisches Lösemittel ist, wie zum Beispiel Äther. Diese würden jedoch industriell aufgrund des flüchtigen Charakters des Lösemittels, der zu einem kompletten Abdecken der Beschichtungsanlage sowie zu strengen Sicherheitsbedingungen für das Betriebspersonal zwingen würde, kein großes Interesse aufweisen. Aus Umweltschutzsicht wird ferner von dem Gebrauch dieses Lösemittelstyps abgeraten.
Um Formulierungen mit einer Viskosität größer als 100 Pa.s bei Raumtemperatur umzusetzen, müsste man sie, um sie zu verflüssigen, auf Temperaturen erhitzen, die größer als 50°C sein könnten. Man liefe dabei Gefahr, die Kautschukmäntel der verformbaren Walzen zu beschädigen und zum Beispiel beim Auftragen eines Lacks zu beginnen, das Polymer zu polymerisieren. Bei diesem Temperaturniveau beginnen bestimmte Lösemittels ferner zu verdampfen, was beim späteren Brennen der Folie zu Problemen führen kann.
In dem Rahmen der vorliegenden Erfindung versteht man unter Formulierung eine Formulierung entweder auf der Grundlage mindestens eines Polymers oder auf der Grundlage mindestens einer mineralischen Verbindung und deren Lösemittel oder Dispergiermittel entweder organisch oder wässrig ist.
Man versteht unter Formulierung auf der Grundlage mindestens eines Polymers in dem in Wasser oder in einem organischen Lösemittel gelösten oder dispergierten Zustand Farben, Lacke oder dünne organische Beschichtungen (ROM). Man versteht unter Formulierungen auf der Grundlage mindestens einer mineralischen Verbindung in dem in Wasser oder in einem organischen Lösemittel gelösten oder dispergierten Zustand Lösungen zur Behandlung metallischer Oberflächen, wie zum Beispiel das Chromatieren. Die Formulierungen in dem in Wasser oder in einem organischen Lösemittel gelösten oder dispergierten Zustand können auch wie gewohnt Füllungen, Pigmente, Katalysatoren, Weichmacher, Stabilisatoren oder jeden anderen bekannten Zusatz enthalten.
Die Erfindung gilt nicht nur für Metallsubstrate, wie zum Beispiel Stahl, Aluminium oder eine Aluminiumlegierung, sondern auch für Glas, Kunststoff, Sperrholz oder jedes andere geeignete Material. Das Substrat kann zuvor lackiert oder mit einer Beschichtung auf einer oder auf beiden Seiten versehen worden sein. Die Stärke des Substrats liegt zum Beispiel zwischen 0,1 und 4 mm. Das Substrat hat vorzugsweise die Form eines Bandes oder eines Blatts.
In 1 wurde ein Band B an mindestens einen Träger 1 angelegt dargestellt, der aus einer Tragwalze mit verformbarer Fläche besteht und in Richtung des Pfeils F ablaufend durch Antriebsmittel (nicht dargestellt) angetrieben wird.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist ferner eine Aufnahmewalze 2 mit verformbarer Fläche auf, die auf einer Seite mit einer Auftragwalze 3 mit unverformbarer Oberfläche in Berührung ist und auf der anderen Seite mit einer Dosierwalze 4, ebenfalls mit unverformbarer Oberfläche. Die Auftragwalze 3 wird mit dem Band B in Auflage auf der Tragwalze 1 in Berührung gehalten.
Diese Figur stellt einen umgekehrten Transfermodus dar, bei dem die Auftragwalze 3 erfindungsgemäß in Drehung von entsprechenden Mitteln (nicht dargestellt) in die Richtung des Pfeils f1, die die umgekehrte Richtung zu der Ablaufrichtung des Bands B ist, angetrieben wird.
Die Aufnahmewalze 2 wird in Drehung von geeigneten Mitteln (nicht dargestellt) in die Richtung des Pfeils f2 angetrieben, die die umgekehrte Richtung der Drehrichtung der Auftragwalze 3 ist, während die Dosierwalze 4 in Drehung von geeigneten Mitteln (nicht dargestellt) in die Richtung des Pfeils f3 angetrieben wird, die die umgekehrte Richtung zu der Drehrichtung der Aufnahmewalze 2 ist.
Die Walzen mit unverformbarer Oberfläche (Auftragwalze 3 und Dosierwalze 4) bestehen aus Walzen aus geschliffenem Stahl, die mit einer Keramikschicht oder Chromschicht überzogen sein können. Die Walzen mit verformbarer Oberfläche (Tragwalze 1 und Aufnahmewalze 4) bestehen aus einer Seele aus Stahl, die mit einer Schicht oder einem Mantel aus Elastomer oder Polyurethan überzogen ist.
Über der Spalte 5, die von der Aufnahmewalze 2 und der Dosierwalze 4 gebildet wird, wurde eine Einführvorrichtung 6 zum Einführen durch Schwerkraft mit einem gesteuerten Durchsatz und bei einer gesteuerten Temperatur einer Formulierung 7 in diese Spalte 5 dargestellt. Die Einführvorrichtung 6 der Formulierung 7 weist eine oder mehrere Düsen auf, die parallel zu der Breite der Aufnahmewalze 2 und der Dosierwalze 4 angeordnet sind. Eine Vorrichtung zum ununterbrochenen Versorgen mit Formulierung (nicht dargestellt) ist mit der Einführvorrichtung 6 verbunden. Sie ist mit einer Erwärmungsvorrichtung und einer Vorrichtung zum Homogenisieren der Formulierung ausgestattet.
Die Anlage weist ferner einen Behälter 8 auf, der unter der Aufnahmewalze 2 und der Dosierwalze 4 angeordnet ist und mit der Versorgungsvorrichtung verbunden werden kann.
Man führt die Formulierung 7 durch Schwerkraft in die Spalte 5 der Dosierwalze 4 und der Aufnahmewalze 2 ein. Die Dosierwalze 4 wird in Drehung in umgekehrte Richtung zu der Drehrichtung der Aufnahmewalze 2 angetrieben und erlaubt es, die Formulierung 7 über die ganze Breite der Aufnahmewalze 2 zu verteilen und auf der Aufnahmewalze 2 eine gleichförmige Hauptschicht 9 mit gesteuerter Breite und Stärke zu bilden, indem die Breite der Spalte 5 eingestellt wird. Die überschüssige Formulierung 7, die in die Spalte 5 eingeführt wird, fließt in den Behälter 8 ab und kann in die Versorgungsvorrichtung 6 eingespritzt werden, wo sie erneut homogenisiert und auf Temperatur gebracht wird. Man transferiert einen Teil der Hauptschicht 9 von der Aufnahmewalze 2 auf die Auftragwalze 3, indem man die Hauptschicht 9, die zwischen der Aufnahmewalze 2 und der Auftragwalze 3 gebildet wird, andrückt. Man teilt die Hauptschicht 9, indem man sie gesteuert aufteilt, wenn die Hauptschicht 9 die Berührungszone zwischen der Aufnahmewalze 2 und der Auftragwalze 3 verlässt, um eine Zwischenschicht 10 zu erzielen, die auf die Auftragwalze 3 transferiert wird. Der andere Teil der Hauptschicht 9 wird von der Aufnahmewalze 2 mitgenommen. Um das Teilen der Hauptschicht 9 zu steuern, treibt man die Aufnahmewalze 2 und die Auftragwalze 3 in Drehung vorzugsweise mit identischen Tangentialgeschwindigkeiten an, und man stellt die Spannkraft zwischen der Aufnahmewalze 2 und der Auftragwalze 3 auf einen konstanten Wert ein, der in Abhängigkeit von der Endstärke der Folie 11, die man auf dem Band aufbringen möchte, und in Abhängigkeit von der Viskosität der Formulierung 7 ausgewählt wird. Diese Spannkraft liegt zwischen 100 und 1000 kg.m.s^–2.
Wenn die Spannkraft zwischen der Aufnahmewalze 2 und der Auftragwalze 3 kleiner ist als 100 kg.m.s^–2, werden die Walzen nicht ausreichend komprimiert. Der verformbare Mantel der Aufnahmewalze 2 verformt sich zum Beispiel nicht ausreichend und lässt seinen Abdruck auf der Hauptschicht 9 erscheinen.
Wenn die Spannkraft zwischen der Aufnahmewalze 2 und der Auftragwalze 3 hingegen größer ist als 1000 kg.m.s^–2, erreicht man die Grenzen der Maschine und man läuft Gefahr, sie zu beschädigen und den Mantel der Aufnahmewalze 2 zum Platzen zu bringen.
Wenn man identische Tangentialgeschwindigkeiten zwischen der Auftragwalze 3 und der Aufnahmewalze 2 anlegt, erleichtert man das Einstellen der Endstärke der Folie 11, die auf das Band B aufgebracht wird, weitgehend.
Man könnte auch, wenn man die aufgebrachte Endstärke der Folie 11 verringern will, die Viskosität der Formulierung 7 vermindern, indem man sie entweder mit einem entsprechenden Verdünner verdünnt, das heißt mit einem wässrigen, wenn die Formulierung 7 eine wässrige Lösung oder Dispersion ist, und organisch, wenn sie eine organische Lösung oder Dispersion ist, oder indem man sie auf eine Temperatur zwischen 20 und 40°C erhitzt.
Vorzugsweise setzt man die Formulierung 7 bei Raumtemperatur um und nicht bei einer Temperatur über 40°C, so dass man jede Gefahr eines beginnenden Brennens der Formulierung oder Verdampfens des Lösemittels vermeidet, was es nicht mehr erlauben würde, die Stärke der Schichten 9, 10 und der Folie 11 zu steuern.
Schließlich führt man den Transfer der gesamten Zwischenschicht 10 von der Auftragwalze 3 auf das Band B aus, indem man das Band B zwischen der Tragwalze 1 und der Auftragwalze 3 zusammendrückt, um eine Folie 11 mit gesteuerter Stärke zu erzielen. Dazu legt man eine Übergeschwindigkeit an die Auftragwalze 3 im Vergleich zu der Geschwindigkeit des Bands B an, indem man die Tangentialgeschwindigkeit der Auftragwalze 3 in einem Verhältnis zwischen 1 und 2 Mal der Geschwindigkeit des Bands B einstellt.
Wenn man die Tangentialgeschwindigkeit der Auftragwalze 3 in einem kleineren Verhältnis als einmal die Geschwindigkeit des Bands B einstellt, erfolgt der Transfer der Zwischenschicht 10 auf das Band B nicht unter optimalen Bedingungen, denn das Band B tendiert dazu, die Schicht 10 zurückzuschieben.
Wenn man hingegen die Tangentialgeschwindigkeit der Auftragwalze 3 in einem Verhältnis größer als 2 Mal die Geschwindigkeit des Bands B einstellt, erfolgt der Transfer der Zwischenschicht 10 auf das Band B problemlos. Die Erfinder haben jedoch festgestellt, dass beim Gebrauch bestimmter Farbentypen (wie zum Beispiel bei Latexfarben) die auf das Band B aufgebrachte Folie 11 ein mäßiges Aussehen der Oberfläche aufwies, in bestimmten Fällen mit Erscheinen des Längsrillen genannten Mangels. Man beschränkt daher die Übergeschwindigkeit auf der Auftragwalze 3 im Vergleich zu der Geschwindigkeit des Bands B auf ein Verhältnis, das 2 nicht überschreitet.
Das Einstellen der Stärke dieser Folie 11 hängt auch von der Rauheit der Auftragwalze 3 ab, denn je größer diese ist, desto stärker wird die aufgebrachte Folie 11. Diese Rauheit wird von dem Bediener beim Bearbeiten der Auftragwalze 3 ausgewählt und verschlechtert sich beim Beschichten relativ wenig.
Das Band B wird daher mit einer Folie 11 mit feuchter Formulierung mit einer Stärke zwischen 1 und 250 μm beschichtet.
Schließlich nimmt man das Trocknen und/oder Härten der Folie 11 durch physikalische und/oder chemische Mittel, die als solche bekannt sind, vor. Dazu läuft das beschichtete Band BR durch einen Heißluftofen (nicht dargestellt) oder durch einen Induktionsofen oder unter UV-Lampen oder unter einer Vorrichtung durch, die Elektronenstrahlen (nicht dargestellt) abgibt, um die Folie 11 zu trocknen und/oder zu härten.
Das Band BR wird daher mit einer Folie der Formulierung 7 mit einer Stärke zwischen 1 und 240 μm in Abhängigkeit von dem Trockenextrakt, den die Formulierung 7 enthält, beschichtet.
In 1 wurde eine erste Ausführungsform dargestellt, bei der der Transfermodus zwischen der Aufnahmewalze 2 und der Auftragwalze 3 ein direkter Transfermodus ist, bei dem man auf die Auftragwalze 3 nur einen Teil der Hauptschicht 9 transferiert, die auf der Aufnahmewalze 2 gebildet wurde.
Gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung (nicht dargestellt) kann der Transfermodus zwischen der Aufnahmewalze und der Auftragwalze umgekehrt sein. In diesem Fall wird die Aufnahmewalze in Drehung in die gleiche Richtung angetrieben wie die Drehrichtung der Auftragwalze. Die Dosierwalze wird immer in Drehung in die umgekehrte Richtung zu der Drehrichtung der Aufnahmewalze angetrieben. Wie in dem vorhergehenden Fall, bildet man eine Hauptschicht auf der Aufnahmewalze. Dann transferiert man diese ganze Hauptschicht auf die Auftragwalze, indem man die Aufnahmewalze gegen die Auftragwalze andrückt, um eine Zwischenschicht auf der Auftragwalze zu erzielen. Wie bei der vorhergehenden Ausführungsform, wird die ganze Zwischenschicht auf das Band transferiert, um eine Folie mit einer gesteuerten Stärke zu erzielen. Diese Ausführungsform verleiht dem beschichteten Band ein sehr gutes Oberflächenaussehen (gut straffe Beschichtung) und wird vor allem zum Auftragen von Folien aus Farben verwendet, die Metallfüllungen des Typs Pailletten enthalten, die es erlauben, zum Beispiel ein körniges Aussehen zu erzielen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung (nicht dargestellt) kann die oben beschriebene Anlage auch keine Dosierwalze aufweisen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung (nicht dargestellt), läuft das Band mit aufsteigendem straffem Strang oder horizontal ab, das heißt, dass das Band von Ablenkwalzen gehalten wird, die sich stromaufwärts der Berührungszone des Bands und der Auftragwalze und stromabwärts des Trocknens der aufgetragenen Beschichtung befinden. In diesem Fall erfolgt der komplette Transfer der Zwischenschicht von der Auftragwalze auf das Band, indem die Auftragwalze gegen das Band angedrückt wird. Das Band und die Auftragwalze sind leicht verschachtelt, so dass die Berührungszone zwischen dem Band und der Auftragwalze vergrößert und daher der Transfer der Zwischenschicht auf das Band begünstigt wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform, die in 2 dargestellt ist, ist die Einführvorrichtung der Formulierung nicht erforderlich, denn der Behälter 8' ist mit einem Bad 12' der Formulierung 7 gefüllt, das ununterbrochen mit dieser Formulierung 7' von einer Versorgungsvorrichtung (nicht dargestellt) zugeführt wird. Der untere Teil der Aufnahmewalze 2' ist in das Bad 12' eingetaucht, und der Antrieb in Drehung der Aufnahmewalze 2' erlaubt es, auf dieser eine Hauptschicht 9' der Formulierung 7' zu bilden, deren Stärke gesteuert wird, indem die Geschwindigkeit der Aufnahmewalze 2' und/oder die Spannkraft zwischen der Aufnahmewalze 2' und der Auftragwalze 3' angepasst wird. Wenn, wie in 2 dargestellt, die Aufnahmewalze 2' in Drehung in die umgekehrte Richtung zu der Drehrichtung der Auftragwalze 3' angetrieben wird, wird die Hauptschicht 9' auf die Auftragwalze 3' gleich wie bei der ersten beschriebenen Ausführungsform transferiert. Wenn die Aufnahmewalze 2', hingegen in Drehung in die gleiche Richtung wie die Drehrichtung der Auftragwalze 3' angetrieben wird, wird die Zwischenschicht 10' auf die Auftragwalze 3' gleich transferiert wie bei der beschriebenen zweiten Ausführungsform.
In dem Fall, in dem die Auftragwalze 3' und die Aufnahmewalze 2' im direkten Transfermodus sind, reicht es zum Vermeiden von Spritzern der flüssigen Formulierung 7', die Drehzahl der Aufnahmewalze 2' einzuschränken. In dem Fall, in dem die Auftragwalze 3' und Aufnahmewalze 2' im umgekehrten Transfermodus sind, erlaubt es eine Dosierwalze (nicht dargestellt) in Berührung mit der Aufnahmewalze 2' nicht nur, die Stärke der Hauptschicht 9' zu regulieren, sondern auch Spritzer von Formulierung 7' zu vermeiden.
Wie dem Fachmann bekannt, zieht man es zum Bilden einer Hauptschicht durch Antreiben in Drehung einer Walze, deren unterer Teil in ein Bad Formulierung im flüssigen Zustand getaucht ist, unter Beibehalten einer hohen Liniengeschwindigkeit und unter Vermeiden von Spritzern vor, ein System mit mindestens drei Walzen zu verwenden, das eine Dosierwalze, eine Aufnahmewalze und eine Auftragwalze aufweist. In diesem Fall taucht man den unteren Teil der Dosierwalze in das Bad, dann transferiert man die Hauptschicht auf die Aufnahmewalze, entweder im umgekehrten Transfermodus oder im direkten Transfermodus, je nach den jeweiligen Drehrichtungen dieser zwei Walzen, dann transferiert man die Zwischenschicht wie oben beschrieben auf die Auftragwalze. Dazu stellt man die Drehzahl der Dosierwalze auf einen ausreichend niedrigen Wert ein, um Spritzer zu vermeiden, und man stellt die Drehzahl der Aufnahmewalze auf eine Drehzahl ein, die höher ist, um die Geschwindigkeit der Linie nicht zu verlangsamen.
Gemäß dieser letzten Ausführungsform und ohne Verlassen der vorliegenden Erfindung kann daher die Anzahl der Walzen, die zwischen der Auftragwalze und der Dosierwalze in Berührung gebracht werden, variieren, um allmählich die Transfergeschwindigkeit der Hauptschicht von einer walze auf die benachbarte Walze zu erhöhen. Man garantiert damit eine hohe Liniengeschwindigkeit und vermeidet gleichzeitig Spritzer.
Das erfindungsgemäße Verfahren weist zahlreiche Vorteile im Vergleich zu denen des früheren Stands der Technik auf:

– das Programmieren des Durchlaufens der Bänder auf der Beschichtungslinie im Kegel mit sinkenden Breiten fällt weg,
– die Dauer des Gebrauchs der erfindungsgemäßen Auftragwalze ist viel größer als die der Auftragwalze des früheren Stands der Technik. Das erlaubt neben beträchtlichen Produktivitätsgewinnen (kein Neubeziehen der Walzen, Verringerung der Anzahl Walzenwechsel) ein Verbessern der Sicherheit der Bediener aufgrund der Verringerung der Handhabungen von Walzen,
– das Aussehen der Beschichtungen ist immer zufrieden stellend, ungeachtet des Typs der aufgebrachten Formulierung, man beobachtet keine Beschichtung, die Aussehensmängel, wie zum Beispiel Längsrillen aufweist,
– die Stärke der Beschichtung wird leicht gesteuert und bleibt entlang des Bands konstant (geringe Verschlechterung der Rauheit der Auftragwalze im Laufe des Gebrauchs der Vorrichtung, Auftragen im umgekehrten Transfermodus),
– man kann Folien mit großer Stärke auch für Formulierungen mit sehr niedriger Viskosität erzielen.

Beim früheren Stand der Technik und wenn das Band als straffer Strang abläuft, beobachtet man beim direkten Transfermodus zwischen der Auftragwalze und dem Band im Allgemeinen ein Auswringen der unter dem Kontaktbogen Band/Auftragwalze aufgebrachten Beschichtung. Das Abtropfen von Beschichtung kann daher auf das ablaufende Band oder auf die Ablenkwalze tropfen, die sich unter dieser Berührungszone befindet. Erfindungsgemäß und aufgrund des umgekehrten Transfermodus zwischen der Auftragwalze und dem Band wird diese Erscheinung nicht mehr beobachtet.
Gemäß dem früheren Stand der Technik und ungeachtet des Transfermodus, sei er direkt oder umgekehrt, zwischen der Auftragwalze und dem Band, muss man, um die Stärke der Folie perfekt steuern zu können und eine Folie zu erzielen, die ein schönes Oberflächenaussehen aufweist, ein Geschwindigkeitsdifferenzial zwischen der Auftragwalze und der Aufnahmewalze anwenden. Erfindungsgemäß ist die Einstellung der Vorrichtung im Vergleich zum früheren Stand der Technik vereinfacht, es ist in der Tat nicht mehr erforderlich, ein Geschwindigkeitsdifferenzial zwischen der Aufnahmewalze und der Auftragwalze anzuwenden.
Die oben gegebene Beschreibung verschiedener Ausführungsformen der Erfindung ist nicht einschränkend. Man kann zum Beispiel das erfindungsgemäße Verfahren umsetzen, um gleichzeitig oder nicht jede der beiden Seiten des ablaufenden Bands zu beschichten.

Claims

Verfahren zum kontinuierlichen Beschichten mindestens eines Substrats (B) mit einer Folie (7, 7') mit organischer oder mineralischer Formulierung in gelöstem oder dispergiertem Zustand, wobei die Formulierung (7, 7') bei Raumtemperatur zwischen 0,001 und 100 Pa.s liegt, dadurch gekennzeichnet, dass es die folgenden Schritte aufweist: – kontinuierliches Ablaufenlassen des Substrats (B) , – Antreiben einer Aufnahmewalze (2, 2') mit verformbarer Oberfläche, – Bilden einer gleichförmigen Hauptschicht (9, 9') der Formulierung (7, 7') mit gesteuerter Breite und Stärke auf der Aufnahmewalze (2, 2'), – Transferieren der ganzen oder eines Teils der Hauptschicht (9, 9') auf eine Auftragwalze (3, 3') mit unverformbarer Oberfläche, um eine Zwischenschicht (10, 10') zu bilden, wobei die Auftragwalze (3, 3') zwischen der Aufnahmewalze (2, 2') und dem Substrat (B) liegt und in Drehung in die zur Ablaufrichtung des Substrats (B) umgekehrte Richtung angetrieben wird, und – Ausführen des Transfers der ganzen Stärke der Zwischenschicht (10, 10') von der Auftragwalze (3, 3') auf das Substrat (B) unter Andrücken der Auftragwalze (3, 3') gegen das Substrat (B), um eine Folie (11, 11') der Beschichtung mit homogener Stärke zu erhalten.
Beschichtungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Viskosität der Formulierung (7, 7') zwischen 0,001 und 0,01 Pa.s liegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass man die ganze Hauptschicht (9, 9') auf die Auftragwalze (3, 3') überträgt, indem die Aufnahmewalze (2, 2') in die umgekehrte Richtung zu der Drehrichtung der Auftragwalze (3, 3') angetrieben wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass man einen Teil der Hauptschicht (9, 9') auf die Auftragwalze (3, 3') überträgt, indem man die Aufnahmewalze (2, 2') in die gleiche Drehrichtung wie die Drehrichtung der Auftragwalze (3, 3') antreibt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass man die Spannkraft zwischen der Aufnahmewalze (2, 2') und der Auftragwalze (3, 3') auf einen konstanten Wert einstellt, der zwischen 100 und 1000 kg.m.s^–2 liegt und der in Abhängigkeit von der Endstärke der Folie (11, 11') und in Abhängigkeit von der Viskosität der Formulierung (7, 7') ausgewählt ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass man die Tangentialgeschwindigkeit der Auftragwalze (3, 3') in einem Verhältnis zwischen 1 und 2 Mal der Ablaufgeschwindigkeit des Substrats (B) anpasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Auftragwalze (3, 3') und die Aufnahmewalze (2, 2') in Drehung mit gleicher Tangentialgeschwindigkeit angetrieben werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (B) auf mindestens einem Träger (1, 1') abläuft.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da durch gekennzeichnet, dass das Substrat (B) als aufsteigender straffer Strang oder horizontal abläuft.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass man zum Bilden der Hauptschicht (9') der Formulierung (7') auf der Aufnahmewalze (2') den unteren Teil der Aufnahmewalze (2') in ein Bad (12') der Formulierung (7') im flüssigen Zustand eintaucht, wobei das Antreiben der Aufnahmewalze (2') in Drehung das Bilden einer Hauptschicht (9') der Formulierung (7') auf dieser erlaubt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass man zum Bilden der Hauptschicht (9) der Formulierung (7) auf der Aufnahmewalze (2) eine Dosierwalze (4) mit der unverformbaren Oberfläche mit der Aufnahmewalze (2) in Berührung bringt, man die Dosierwalze (4) in die umgekehrte Richtung zur Drehrichtung der Aufnahmewalze (2) in Drehung antreibt und mit gesteuertem Durchsatz die Formulierung (7) im flüssigen Zustand auf der Ebene der Spalte (5) zwischen der Aufnahmewalze (2) und der Dosierwalze (4) einführt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (B) ein Metallband oder Metallblatt ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass man das Substrat (B) auf einer oder auf beiden Seiten gleichzeitig oder nacheinander beschichtet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass man nach dem Transfer der Folie (11, 11') auf das Substrat (B) die Folie durch physikalische und/oder chemische Mittel trocknet und/oder härtet.
Vorrichtung zum kontinuierlichen Beschichten mindestens eines Substrats (B) mit einer Folie (11, 11') aus einer organischen oder mineralischen Formulierung (7, 7') im dispergierten oder gelösten Zustand, wobei die Viskosität der Formulierung (7, 7') bei Raumtemperatur zwischen 0,001 und 100 Pa.s liegt, wobei die Vorrichtung zu dem Typ gehört, der Folgendes aufweist: – Mittel zum kontinuierlichen Antreiben des Substrats (B), – eine Auftragwalze (3, 3') auf einer Seite in Berührung mit einer Aufnahmewalze (2, 2') und auf der anderen Seite mit dem ablaufenden Substrat (B), dadurch gekennzeichnet, dass – die Auftragwalze (3, 3') eine Walze mit unverformbarer Oberfläche ist, die in Drehung in die zur Ablaufrichtung des Substrats (B) umgekehrte Richtung angetrieben werden kann, und – die Aufnahmewalze (2, 2') eine Walze mit verformbarer Oberfläche ist, die in Drehung entweder in die umgekehrte Richtung zu der Drehrichtung der Auftragwalze (3, 3') oder in die Drehrichtung der Auftragwalze angetrieben werden kann.
Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass sie Folgendes aufweist: – eine Dosierwalze (4) mit unverformbarer Oberfläche, die mit der Aufnahmewalze (2) in Berührung ist, wobei die Dosierwalze (4) in Drehung in die umgekehrte Richtung zu der Drehrichtung der Aufnahmewalze (2) angetrieben werden kann, und – eine Einführvorrichtung (6) zum Einführen der Formulierung mit gesteuerter Temperatur und ge steuertem Durchsatz, wobei die Vorrichtung über der Spalte (5) zwischen der Aufnahmewalze (2) und der Dosierwalze (4) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der untere Teil der Aufnahmewalze (2') in ein Bad (12') der Formulierung (7') eingetaucht ist, wobei das Bad (12') in einem Behälter (8') enthalten ist, der kontinuierlich mit der Formulierung (7') versorgt wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass sie mindestens einen Träger (1, 1') des Substrats (B) aufweist.