DE69321433T2

DE69321433T2 - Beschichtungsvorrichtung mit gegenläufigen rollen

Info

Publication number: DE69321433T2
Application number: DE69321433T
Authority: DE
Inventors: Stanley Glencoe Il 60022 Lerner; Steven Bennett Highland Park Il 60035 Winter
Original assignee: Color Communications Inc
Current assignee: Color Communications Inc
Priority date: 1992-04-02
Filing date: 1993-04-01
Publication date: 1999-05-27
Anticipated expiration: 2013-04-02
Also published as: EP0593708A4; MX9301896A; ATE171895T1; JPH06508300A; US5313884A; DE69321433D1; EP0593708B1; CA2102794A1; EP0593708A1; WO1993019938A1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

1. Fachgebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Beschichten eines Trägermaterials, wie beispielsweise einer Papier- oder Kunststoffbahn.

2. Beschreibung des Standes der Technik:

Im Stand der Technik werden heutzutage zwei wichtige Techniken angewandt, um eine Beschichtung auf ein Trägermaterial aufzubringen. Jede hat allerdings ihre eigenen Nachteile. Bei einer Beschichtungstechnik wird ein Trägermaterial unterhalb einer im wesentlichen orthogonal zum Bewegungsweg des Trägermaterials angeordneten Messerklinge vorbeigeführt. Eine Beschichtung wird auf das Trägermaterial stromaufwärts der Messerklinge mit einer größeren Dicke aufgebracht. Das Material ist typischerweise viel dicker als die erwünschte abschließende Beschichtung. Die untere Arbeitskante der Messerklinge ist in einem präzisen Abstand oberhalb der Oberfläche des zu beschichtenden Trägermaterials angeordnet, um die Beschichtung zu bemessen, während eine maximale Grenzdicke zur Beschichtung stromabwärts der Messerklinge festgesetzt ist. Die Beschichtung wird auch auf die Trägermaterialoberfläche durch die Messerklinge aufgestrichen, welches Merkmal manchmal herangezogen wird, um der Beschichtung ein gewünschtes "Finish" einzudrücken. Es ist im allgemeinen bevorzugt, daß die auf diese Weise aufgebrachten Beschichtungen über die Länge eines Produktionslaufs gleichmäßig und unveränderlich sind, d. h. von einem Trägermaterialabschnitt bis zu einem weiteren.
Wie dem Fachmann bekannt ist, hat das Messerklingen-Aufbringverfahren bedeutende Vorteile, wie beispielsweise das Aufbringen mehrerer Beschichtungen auf ein einziges Trägermaterial, jedoch besteht die Gefahr der Streifenbildung, was während eines Produktionslaufs sorgfältig überwacht werden muß. Die dabei zu berücksichtigenden Probleme sind mit kleinen im Beschichtungsmaterial vorhandenen Teilchen verbunden, welche näherungsweise eine dem Zwischenraum zwischen der Messerklinge und der Trägermaterialbahnoberfläche entsprechende Größe aufweisen. Der Messerzwischenraum bei kommerziellen Anwendungen ist typischerweise sehr gering, in der Größenordnung von 0,025 mm bis 0,05 mm (1 bis 2 mils). Die Teilchen können schwebende Kontaminationen oder vielleicht Papierfasern umfassen, welche in der Druckumgebung vorhanden sind. Die Teilchen können auch Bestandteile der Beschichtungen umfassen. Farbmischungen enthalten typischerweise ein flüssiges Lösungsmittel, welchem ein oder mehrere Farbstoffe zugegeben sind. Diese Farbstoffe besitzen oft die Form fester Partikel, welche fein gemahlen und über die Farbbasis verteilt sind. Verschiedene Beschichtungsfarben und Beschichtungstypen weisen verschiedene Farbagenzien auf, welche eine breite Vielzahl partikulärer Größen und Eigenschaften aufweisen. Einige Beschichtungsfarben und Beschichtungstypen sind insbesondere dafür anfällig, in der flüssigen Suspension Partikel größerer Dimension aufzuweisen. Beschichtungen, welche diese Partikel umfassen, werden unmittelbar stromaufwärts der Messerklinge auf das Trägermaterial aufgebracht und werden dazu gebracht, aufgrund der Bewegungsenergie des Trägermaterials unterhalb der Messerklinge hindurchzutreten. Wenn die Partikel eine Größe in der Größenordnung des Zwischenraums zwischen der Messerklinge und dem Trägermaterial aufweisen, ergibt sich ein Fehler in der Beschichtung, welcher häufig für das bloße Auge als Streifen sichtbar ist. Bei einigen Anwendungsfällen ist es wichtig, daß die Beschichtung über einen relativ langen Produktionslauf gleichmäßig ist. Beispielsweise wird bei der Herstellung von Farbproben ein viele Meter (Fuß) langes Trägermaterial mit einem oder mehreren Streifen verschiedener Beschichtungsmaterialien beschichtet und später in Abschnitte oder "Stücke" in der Größenordnung von 6,45 cm² (Quadratzoll) unterteilt. Sehr häufig ist ein Beschichtungsmangel aufgrund eines zu großen unter einer Klingenwalze hindurchlaufenden Teilchens von einer derartigen Größe, welche groß genug ist, um mehrere Stücke zu beschädigen. Während die Beschichtungsmaterialien ungewöhnlichen Vorbearbeitungsschritten ausgesetzt werden können, wie beispielsweise Filtrations- oder Ultrafiltrationstechniken, sind diese Schritte an sich für einen Druckbetrieb kostenintensiv und können für einige Druckaufträge wirtschaftlich unpraktikabel sein.
Bei einer weiteren verbreiteten, heutzutage eingesetzten Drucktechnik bringt eine Reihe von Walzen eine Beschichtung auf ein Substrat auf. Eine Primärwalze ist teilweise in ein Beschichtungsmaterial eingetaucht und überträgt das Material auf eine Reihe von stromabwärtigen Walzen, welche wiederum das Material auf das Trägermaterial fördern. Walzenbeschichtungsvorrichtungen können eine Beschichtung guter Qualität über die Breite einer Materialbahn aufbringen, können jedoch nicht gleichzeitig verschiedene Beschichtungen auf dasselbe Trägermaterial aufbringen, wie dies bei einem Messerbeschichtungsprozeß möglich ist.
Die US 1,663,232 offenbart eine Vorrichtung zum Beschichten einer Materialbahn, welche eine Zuführwalze, um welche die Materialbahn gewickelt ist, und eine Übertragungswalze aufweist, welche die Beschichtung trägt und diese auf die Materialbahn überträgt. Dieses Dokument bildet den Oberbegriff des Anspruchs 1.
Die GB 1,276,495 offenbart ebenfalls eine Vorrichtung zum Beschichten einer Materialbahn, umfassend Zuführ- und Übertragungswalzen, wobei die Zuführwalze eine äußere elastische Oberfläche und die Übertragungswalze eine inkompressible Außenoberfläche aufweist.

Abriß der Erfindung

Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine vereinfachte Druckvorrichtung bereitzustellen, welche die vorstehenden Nachteile beseitigt, während sie die Vorteile von Messerbeschichtungs- und Walzenbeschichtungstechniken kombiniert.
Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, Messerbeschichtungstechniken zu verwenden, um die Mehrfarbenbeschichtung eines Trägermaterials zu vereinfachen, während eine Streifenbildung bei dem fertigen Produkt vermieden wird.
Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, statische Aufladungen bei dem Beschichtungsprozeß zu verringern oder zu eliminieren.
Demzufolge stellt die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zum Beschichten einer Materialbahn mit flüssigem Beschichtungsmaterial bereit, wobei die Vorrichtung umfaßt:
eine Vorschubwalze mit einer Außenoberfläche, um welche eine Materialbahn wenigstens teilweise herumwickelbar ist;
ein Mittel zum Drehen der Vorschubwalze;
eine der Vorschubwalze benachbarte Übertragungswalze, wobei die Übertragungswalze eine Außenoberfläche aufweist;
ein Zuführmittel zum Zuführen des flüssigen Beschichtungsmaterials zur Außenoberfläche der Übertragungswalze;
eine stromabwärts des Zuführmittels der Übertragungswalzenoberfläche benachbarte Abstreichklinge zum Begrenzen der Dicke des flüssigen Beschichtungsmaterials, welches in einer stromabwärtigen Richtung unter der Abstreichklinge hindurch geht; und
ein Positioniermittel zum Positionieren der der Außenoberfläche der Übertragungswalze benachbarten Vorschubwalze, um die Materialbahn, welche um die Außenoberfläche der Vorschubwalze herumgewickelt ist, mit dem flüssigen Beschichtungsmaterial in Kontakt zu bringen;
dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung ferner ein Mittel zum Drehen der Übertragungswalze in derselben Richtung wie die Drehung der Vorschubwalze aufweist; und daß das flüssige Beschichtungsmaterial an der Außenoberfläche der Übertragungswalze zu einem Speicherbereich übertragen wird, welcher zwischen der Vorschubwalze und der Übertragungswalze ausgebildet ist und welcher stromabwärts der Abstreichklinge liegt und von welchem Speicherbereich flüssiges Beschichtungsmaterial auf die Materialbahn übertragen wird; und daß die Oberflächengeschwindigkeit der Übertragungswalze relativ zur Oberflächengeschwindigkeit der Vorschubwalze derart ist, daß das durch die Übertragungswalze zum Speicherbereich geführte flüssige Beschichtungsmaterial ausreicht, um eine Beschichtung mit einer vorab gewählten Dicke auf der Materialbahn abzuscheiden.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht einer Beschichtungsvorrichtung gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 ist eine Draufsicht derselben;
Fig. 3 ist eine Teilseitenansicht derselben;
Fig. 4 ist eine perspektivische Teilansicht derselben;
Fig. 5 ist eine Teilansicht, welche die Walzeneinstellung aus Fig. 4 zeigt;
Fig. 6 ist eine Teilquerschnittsansicht entlang Linie 6-6 aus Fig. 5;
Fig. 7 ist eine perspektivische Teilansicht einer Beschichtungsaufbringstation; und
Fig. 8 ist eine schematische Teilansicht in vergrößertem Maßstab, welche die Druckwalzen detaillierter zeigt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS

Mit Bezug auf die Zeichnungen und anfangs auf Fig. 1 bis 4 ist eine Beschichtungsvorrichtung gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung allgemein mit 10 bezeichnet. Die Beschichtung wird auf eine Trägermaterialbahn 12 aufgebracht. Eine Rolle 14 der Materialbahn ist an Rahmen 16 am stromaufwärtigen Ende der Vorrichtung angebracht. Die Materialbahnrolle 14 und Lager 16 sind an einer allgemein mit 20 bezeichneten Materialbahnzuführ-Arbeitsstation positioniert, welche am stromaufwärtigen Ende der Vorrichtung 10 angeordnet ist. Walzen 22, 24 führen und spannen die Materialbahn, welche einer allgemein mit 30 bezeichneten Beschichtungsarbeitsstation zugeführt wird.
Wie nachfolgend augenscheinlich wird, wird die Beschichtung auf die Materialbahn 12 in der Arbeitsstation 30 aufgebracht und wird dann einer allgemein mit 32 bezeichneten Trocknungsarbeitsstation zugeführt, welche ein offenes stromaufwärtiges Eingangsende 34 aufweist. Die Materialbahn wird durch eine Reihe von Walzen 36 gestützt, wenn sie durch ein Gehäuse läuft. Innerhalb des Gehäuses 38 können geeignete Trocknungsmittel angeordnet sein, und bevorzugt werden sowohl eine Wärmequelle als auch Gebläsemittel eingesetzt, um die Trocknungszeit der Beschichtung derart zu beschleunigen, daß die beschichtete Materialbahn kontinuierlich um eine Lagerwalze (nicht gezeigt) gewickelt werden kann.
Die Beschichtungsstation 30 umfaßt ein Paar von Walzen, umfassend eine stromaufwärtige Übertragungstrommel oder -walze 40 und eine stromabwärtige Zuführ- oder Stützwalze 42. Die Materialbahn 12 läuft über eine Reihe von Spannwalzen, umfassend in Fig. 1 gezeigte Walzen 46, 48, so daß die Materialbahn in die Berührungsstelle zwischen den Walzen 40, 42 von unten eintritt, und über die Walze 42 zur Trocknungsarbeitsstation 32 läuft, wie durch Pfeil 50 angezeigt.
Bevorzugt sind die Walzen 40, 42 mit deren zentralen Achsen im wesentlichen orthogonal zur Bewegungsrichtung der Materialbahn 12 ausgerichtet. Die Walzen 40, 42 weisen bevorzugt ähnliche Längen auf und sind parallel zueinander und voneinander beabstandet ausgerichtet, so daß deren Außenflächen entweder einander sehr nahe liegen oder sich gegenseitig mit einem vorgewählten Druck berühren, wie in Fig. 3 beispielsweise gezeigt. Beim bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Übertragungswalze 40 bevorzugt aus Stahl oder einem anderen inkompressiblen harten Material hergestellt, wohingegen die Stützwalze 42 einen mit einer äußeren kompressiblen Abdeckung, vorzugsweise Gummiabdeckung, beschichteten Stahlkern aufweist.
Ein in Segmente unterteilter Trog 56 ist benachbart der Übertragungswalze 40 an einer der Übertragungswalze 40 entfernten Seite angeordnet, derart, daß die Übertragungswalze 40 zwischen dem Trog 56 und der Stützwalze 42 angeordnet ist. Wie aus Fig. 7 ersichtlich, kann der Trog 56 in eine Mehrzahl verschiedener Abteile 60 aufgeteilt sein, jedes zum Aufnehmen einer verschiedenen Beschichtung, beispielsweise von Farbbeschichtungen verschiedener Farben. Der Trog 56 weist eine Kantenoberfläche 62 auf, welche konform zu der Außenoberfläche der Übertragungswalze 40 ausgebildet ist und gegen diese gedrückt wird, um eine flüssigkeitsdichte Dichtung auszubilden.
Die Walze 40 wird in Richtung des Pfeils 66 derart angetrieben, daß die auf die Walze über den Trog 56 aufgebrachte Beschichtung zu der oberen Berührungsstelle 70 zwischen den Walzen 40, 42 getragen wird. Wie erwähnt, tritt die Materialbahn 12 zwischen die Walzen 40, 42 von unten ein und verläuft durch die untere Berührungsstelle 72 zwischen den Walzen. Die Walze 42 wird in derselben Drehrichtung wie die Walze 40 angetrieben, wie durch Pfeil 75 in Fig. 3 gezeigt.
Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, ist die Materialbahn 12 beispielsweise um eine Reversierwalze oder Stützwalze 42 gewickelt und steht in Reibungskontakt mit dieser, um in stromabwärtiger Richtung gemäß Pfeil 50 angetrieben zu werden. Wie aus Fig. 3 ersichtlich, bewegen sich am Kontaktpunkt zwischen den Walzen 40, 42 die Außenoberflächen der Walzen in entgegengesetzte Richtungen und folglich muß eine ausreichend große Drehantriebskraft auf die Materialbahn 12 wirken, um eine erwünschte, stetige, stromabwärtige Bewegung der Materialbahn sicherzustellen. Für die Anordnung des bevorzugten Ausführungsbeispiels, bei welchem die Walze 42 eine Antriebskraft zum Antreiben der Materialbahn 12 bereitstellt, ist es erwünscht, daß die Materialbahn über einen beträchtlichen Abschnitt der Außenoberfläche der Walze 42 anliegt. Wie aus Fig. 3 ersichtlich, ist es bevorzugt, daß die Materialbahn 12 um die Hälfte der Oberfläche der Walze 42 gewickelt ist, um einen angemessenen Reibungseingriff und um trotz der entgegengerichteten Kraft der Walze 40 einen Drehantrieb der Materialbahn sicherzustellen.
Wie nachfolgend augenscheinlich wird, sieht die gleichgerichtete Drehung der beiden Walzen 40, 42 eine breite Steuerung der abschließenden Beschichtungsdicken auf der Materialbahn 12 vor, um einen breiten Bereich von Beschichtungsdicken und Transferraten zu ermöglichen. Beispielsweise kann der Messerklingenzwischenraum, welcher die Beschichtungsdicke an der Übertragungswalze 40 festlegt, geöffnet oder vergrößert werden, wobei die auf die Materialbahn 12 aufgebrachte Beschichtung durch Vergrößern der Drehgeschwindigkeit oder des Durchmessers der Stützwalze 42 reduziert wird. In Fig. 1 bis 6 wurde die Messerklinge zugunsten der klaren Darstellung nicht gezeigt. Mit Bezug auf Fig. 8 ist eine Abstreichklinge oder Messerklinge 170 oberhalb der Mittellinie der Übertragungswalze 40 angeordnet und weist eine untere Messerkante 172 auf, welche sich über die Länge der Walze 40 erstreckt und geringfügig oberhalb im Abstand angeordnet ist mit einer Zwischenraumdimension, welche aus dem Bereich zwischen weniger als 0,025 mm bis 0,25 mm gewählt ist (ein Teil eines mils bis zehn mils).
Wie nun augenscheinlich ist, ist es wichtig, daß eine bewegliche Lagerung oder Einstellung für jede Walze 40, 42 unabhängig voneinander vorgesehen ist, um die Walzen in Ausrichtung mit der Materialbahn 12 zu bringen und um einen gewünschten Abstand und eine Orientierung der Walzen für einen Druckbetrieb vorzusehen. Mit Bezug auf Fig. 1 bis 4 und insbesondere auf die vergrößerte Ansicht von Fig. 4 umfaßt die Übertragungswalze 40 eine Anbringwelle 80, welche in einem bewegbaren oder Träger-Block 82 angebracht ist. Ein relativ massiver Rahmen 84 definiert ein hohles Gehäuse mit einem Kanal 86, in welchem ein Trägerblock 82 frei hin- und herbewegbar ist. Wie aus Fig. 1 und 3 augenscheinlich ist, ist der Rahmen 84 beispielsweise durch Seitenwandelemente 96, 98 gelagert. Eine Führungsschraube 88, welche gewindemäßig mit den Elementen 90, 92 in Eingriff steht, weist ein unteres Ende 84 auf, welches drehbar mit dem Trägerblock 82 gekoppelt ist, um eine vertikale Einstellung der Anbringwelle 80 der Walze 40 vorzusehen. Somit kann die im wesentlichen horizontal verlaufende Welle 80 in eine gewünschte Ausrichtung zu der Walze 42 gebracht werden, um die Berührungsstelle zwischen den Walzen 40, 42 in eine gewünschte Winkelposition bezüglich der Mittellinie der Walze 42 zu bringen.
Betrachtet man wieder Fig. 1 bis 4 und insbesondere Fig. 4, so weist die Stützwalze 42 eine mittige Anbringwelle 100 mit einem geschlitzten Ende 102 zum Zusammenfügen mit einem Zahnrad 104 auf. Die Welle 100 ist in einem Gleit- oder Trägerblock 106 angebracht (siehe Fig. 6). Der Trägerblock 106 weist eine Kanalausnehmung an seinem Bodenabschnitt zum Aufnehmen eines Schienen- oder Führungsblocks 110 auf, welcher sich in der Richtung der Materialbahnbewegung erstreckt. Ein äußerer Hohlrahmen 112 begrenzt den Führungsblock für eine Vorwärts- und Rückwärtsbewegung in einer im wesentlichen horizontalen Richtung, nämlich der Richtung der Materialbahnbewegung, wie durch den Doppelpfeil 116 in Fig. 4 gezeigt. Der Trägerblock 106, der Gleitblock 110 und der Außenrahmen 112 umfassen einen Teil eines Positionierungsmittels mit bewegbarem Lager zum Verändern des Zwischenraums und/oder des Drucks zwischen den Walzen 40, 42. Das Positionierungsmittel umfaßt ferner ein elektromagnetisches Stellglied oder Solenoid 120 mit einer Jochwelle 122, die mit einer Verbindungsstange 124 gekoppelt ist. Das vordere freie Ende der Verbindungsstange 124 ist mit dem Trägerblock 106 gekoppelt und wenn das Solenoid 120 über elektrische Leitungen 126 mit Energie versorgt wird bewegen sich der Führungsblock 106 und die Welle 100 hin und her, so daß das freie Ende der Verbindungsstange 124 zu der Übertragungswalze 40 hin und von dieser weg bewegt wird.
Gemäß einem bevorzugten Aspekt der vorliegenden Erfindung weisen die Wellen/Walzen 40, 42 jeweils ihre eigenen voneinander unabhängigen Antriebssysteme auf. Beispielsweise ist ein Zahnrad 130 mit einem freien Ende 132 der Welle 80 verbunden (siehe Fig. 2). Eine Antriebskette 134 greift am Zahnrad 130 an, um die Walze 40 in der gewünschten Richtung mit einer vorgewählten, durch die Zahnradverhältnisse bestimmten Geschwindigkeit anzutreiben. Die Antriebskette 134 ist mit einem motorgetriebenen Ritzel (nicht gezeigt) verbunden, welches jedoch ähnlich dem Zahnradritzel 142 ist (siehe Fig. 3). Eine Antriebskette 138 steht mit dem Zahnrad 104 in Eingriff, um die Walze 142 in einer gewünschten Richtung und mit einer gewünschten Drehgeschwindigkeit anzutreiben. Die Kette 138 ist mit dem Zahnradritzel 142 gekoppelt, welches durch einen Motor 144 angetrieben wird. Durch Einstellen der Motorgeschwindigkeiten und Übertragungsverhältnisse der den Walzen 40, 42 zugeordneten Antriebsanordnungen können die Walzen mit jeder beliebigen Drehgeschwindigkeit betrieben werden. Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, daß der Motor 144 und die Zahnräder 104, 142 derart gewählt werden, daß die Walze 42 mit einer Geschwindigkeit dreht, welche zu einer Verringerung der Dicke der auf die Materialbahn 12 aufgebrachten Beschichtung führt, verglichen mit der Dicke der auf die Übertragungswalze 40 aufgebrachten Beschichtung.
Mit Bezug auf die schematische Ansicht aus Fig. 8 wird eine flüssige Beschichtung 160 im Trog 56 durch die Walze 40 aufgenommen, wenn die Walze durch den Trog hindurch läuft, was eine Schicht 162 aus Beschichtungsmaterial an der Außenoberfläche 164 der Walze 40 ausbildet. Bevorzugt wird die Drehgeschwindigkeit der Außenoberfläche 164 der Walze 40 derart gewählt, daß die Schicht 162 geringfügig dicker ist als die erwünschte Übertragungswalzenbeschichtung 166, welche stromabwärts der Messerklinge 170 vorliegt. Die untere geschärfte Spitze 172 der Messerklinge 170 begrenzt die Dicke der Beschichtung auf der Walze 40 und stellt sicher, daß die Beschichtung 166 eine gewünschte vorgewählte Dicke aufweist. Die Beschichtung 166 folgt der Walze 40, bis sie mit der Walze 42 in Kontakt kommt, wobei das Beschichtungsmaterial dadurch an der oberen Berührungsstelle 70 zwischen den Walzen liegt. Bevorzugt wird die von der Stützwalze 42 getragene Materialbahn 12 gegen die Walze 40 derart angedrückt, daß sich eine flüssigkeitsdichte Barriere ausbildet, welche einen erwünschten Grad an Beschichtungsmaterial in dem durch das Bezugszeichen 176 in Fig. 8 bezeichneten, an der oberen Berührungsstelle 70 liegenden Bereich garantiert ist.
Die durch den Bereich 176 hindurchlaufende Trägermaterialbahn nimmt Beschichtungsmaterial auf, wodurch die fertige Beschichtung 180 an Abschnitten der Materialbahn ausgebildet wird, welche stromabwärts der Walzenberührungsstelle vorbeilaufen. Wie vorstehend erwähnt, drehen die Walzen 40, 42 derart in derselben Richtung, daß sie Tangentialgeschwindigkeiten aufweisen, welche am Kontaktpunkt zwischen den beiden Walzen entgegengesetzt ausgerichtet sind. Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Relativgeschwindigkeit zwischen den Walzen 40, 42 vorbestimmt, um eine fertige Beschichtungsdicke 180 einer gewünschten Größe zu erhalten. Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, daß die fertige Beschichtung 180 wesentlich dünner gemacht werden kann als die Beschichtung 166 auf der Übertragungswalze 40. Demzufolge kann, um dieselbe Dicke der fertigen Beschichtung auf der Materialbahn 12 zu erreichen, die Stützwalze 42 mit einer geringeren Relativgeschwindigkeit bei einem vorgegebenen Zwischenraum 184 zwischen der Messerklinge und der Außenoberfläche 164 der Walze 40 betrieben werden. Alternativ dazu kann für dieselbe Dicke der fertigen Beschichtung 180 sowohl der Zwischenraum 184 als auch die Relativgeschwindigkeit der Walze 42 vergrößert werden.
Dem Fachmann wird nun ein wichtiger Vorteil der vorliegenden Erfindung augenscheinlich. Dann, wenn partikuläre Substanzen im Beschichtungsmaterial vorhanden sind und wenn diese Partikel oder Partikelmassen näherungsweise der Größe des Messerklingenzwischenraums 184 entsprechen oder eine Größe aufweisen, welche einem wesentlichen Teil der Zwischenraumgröße entspricht, ergeben sich Mängel in der fertigen Beschichtung, welche sichtbar das Erscheinungsbild der fertigen Beschichtung beeinträchtigen. Dies ist ein bekanntes Problem bei herkömmlichen Messerklingenbeschichtungs- Anwendungen, bei welchen das zu beschichtende Trägermaterial unter der Messerklinge hindurch läuft, d. h. bei welchen eine einzige Aufbringwalze eingesetzt wird.
Bei der vorliegenden Erfindung haften unter der Messerklinge hindurch laufende Partikel nicht direkt am Trägermaterial, sondern treten in den Bereich 176 an der oberen Berührungsstelle zwischen den Walzen 40, 42 ein. Im Bereich 176 sind sehr große Scherkräfte vorhanden, welche durch die entgegengesetzt gerichteten Oberflächengeschwindigkeiten der Walzen erzeugt werden. Es hat sich herausgestellt, daß im Bereich 176 eine beträchtliche Durcheinanderrührwirkung vorliegt, welche für industriell übliche Beschichtungen überraschenderweise die Anzahl sichtbarer Fehler in der fertigen Beschichtung 180 eliminiert oder in großem Ausmaß verringert. Es wird angenommen, daß die Scherkräfte, die Rührwirkung und die Turbulenzen im Bereich 176 entweder alleine oder in Kombination ausreichen, um die Partikelgröße der unterhalb der Messerklinge 170 hindurchgehenden Partikel zu verringern.
Bedeutende Vorteile der Fehlerverringerung haben sich für kommerzielle Farbbeschichtungen in Partikelgruppen oder Agglomerationen von Farbstoffpartikeln ergeben, welche gelegentlich unter einer Messerklinge 170 hindurch laufen. Wie dem Fachmann bekannt ist, umfassen Farbbeschichtungen typischerweise ein oder mehrere Farbmittel, welche häufig eine partikuläre Komponente aufweisen. Diese partikulären Komponenten sind sehr fein unterteilt, neigen jedoch im Laufe der Zeit dazu, sich zu einem Konglomerat zu verbinden, welches im Beschichtungsmaterial vorliegt. Bei der vorliegenden Erfindung hat sich herausgestellt, daß diese partikulären Agglomerationen aufbrechen, d. h. in Größe und Anzahl im Bereich 176 für Zeitdauern reduzieren, welche typischerweise bei kommerziellen Beschichtungsarbeitsvorgängen auftreten.
Die vorliegende Erfindung weist ferner Vorteile dahingehend auf, daß der Messerklingenzwischenraum 184 vergrößert werden kann, selbst dann, wenn der Beschichtungsprozeß derart gesteuert wird, daß eine abschließende Beschichtungsdicke erhalten wird, welche wesentlich geringer als die Messerzwischenraum-Breite ist. Beispielsweise nimmt dann, wenn die Relativgeschwindigkeit der Stützwalze 42 vergrößert wird, und die anderen Faktoren gleich sind, die Dicke der abschließenden Beschichtung 180 im Verhältnis zum Geschwindigkeitszuwachs ab. Es hat sich für einige Beschichtungstypen herausgestellt, daß partikuläre Agglomerationen und Partikel visuell nicht auffallen, solange diese keinen substantiellen Kontakt mit der Messerklinge 170 unterliegen, sondern unterhalb der Messerklinge im wesentlichen unverändert hindurch laufen. Bei der vorliegenden Erfindung kann der Messerklingenzwischenraum derart vergrößert werden, daß eine Partikelpressung oder eine andere Partikeldeformation unterhalb der Messerklinge 170 reduziert oder eliminiert wird. Wie vorstehend erwähnt, können diese Partikel größerer Ausdehnung bei einigen Beschichtungen im Bereich 176 verkleinert werden. Allerdings kann für andere Beschichtungsarten eine Verringerung der Partikelgröße unbedeutend sein, wenn deren Übertragung auf die fertige Beschichtung 180 toleriert werden kann. Eine derartige Tolerierung der Partikel nimmt bei Partikeln zu, welche durch die Messerklinge 170 nicht beschädigt werden.
Wie nun augenscheinlich ist, ermöglicht die vorliegende Erfindung die Beschichtung mit Spezialeffekten, welche bislang unter Verwendung von Messer-über-Walzen-Beschichtungsverfahren ("knife-over-roll") erreicht wurden, unter Verwendung von hochwertigen Reversierwalzen- Beschichtungstechniken, um eine größere Kontrolle über den Beschichtungsprozeß zu erreichen. Zusätzlich minimiert die vorliegende Erfindung die Streifenbildung und ähnliche Effekte bei einer Beschichtung, welche gewöhnlich mit Kontaminationen im Beschichtungsmaterial zusammenhängen, welches dann, wenn es in Kontakt mit der Druckklinge kommt, die abschließende Beschichtung sichtbar beeinträchtigt. Manchmal blockieren die Kontaminationen den Fluß des Beschichtungsmaterials unterhalb der Druckklinge, wenn die Kontaminationen zu groß sind, um durch den Zwischenraum zwischen der Druckklinge und der Druckwalze hindurchzulaufen. Die Kontaminationen müssen nicht notwendigerweise physikalisch größer als der Zwischenraum sein, sondern müssen sich lediglich der Zwischenraumdimension annähern, um die fertige Beschichtung sichtbar zu beeinträchtigen. Bei der vorliegenden Erfindung kann der Zwischenraum zwischen der Klinge und der Walze vergrößert werden, wodurch diese negativen Effekte reduziert werden. Zusätzlich wurde eine Rührzone zwischen den Walzen 40, 42 beobachtet, durch welche die sichtbaren Fehler der fertigen Beschichtung minimiert werden, und es wird angenommen, daß dies aus der Rührbewegung des Beschichtungsmaterials in der Rührzone resultiert.

Claims

1. Vorrichtung (10) zum Beschichten einer Materialbahn (12) mit flüssigem Beschichtungsmaterial (166), wobei die Vorrichtung (10) umfaßt:

- eine Vorschubwalze (42) mit einer Außenoberfläche, um welche eine Materialbahn (12) wenigstens teilweise herumwickelbar ist;

- ein Mittel (100, 102, 104, 138, 142, 144) zum Drehen der Vorschubwalze (42);

- eine der Vorschubwalze (42) benachbarte Übertragungswalze (40), wobei die Übertragungswalze (40) eine Außenoberfläche aufweist;

- ein Zuführmittel (56) zum Zuführen des flüssigen Beschichtungsmaterials (166) zur Außenoberfläche der Übertragungswalze (40);

- eine stromabwärts des Zuführmittels (56) der Übertragungswalzenoberfläche benachbarte Abstreichklinge (170) zum Begrenzen der Dicke des flüssigen Beschichtungsmaterials (166), welches in einer stromabwärtigen Richtung unter der Abstreichklinge (170) hindurch geht; und

- ein Positioniermittel (82, 106) zum Positionieren der der Außenoberfläche der Übertragungswalze (40) benachbarten Vorschubwalze (42), um die Materialbahn (12), welche um die Außenoberfläche der Vorschubwalze (142) herumgewickelt ist, mit dem flüssigen Beschichtungsmaterial (166) in Kontakt zu bringen;

dadurch gekennzeichnet,

daß die Vorrichtung ferner ein Mittel (180, 132, 130, 134) zum Drehen der Übertragungswalze (40) in derselben Richtung wie die Drehung der Vorschubwalze (42) aufweist;

daß das flüssige Beschichtungsmaterial (166) an der Außenoberfläche der Übertragungswalze (40) zu einem Speicherbereich (176) übertragen wird, welcher zwischen der Vorschubwalze (42) und der Übertragungswalze (40) ausgebildet ist und welcher stromabwärts der Abstreichklinge (170) liegt und von welchem Speicherbereich (176) flüssiges Beschichtungsmaterial (166) auf die Materialbahn (12) übertragen wird;

und daß die Oberflächengeschwindigkeit der Übertragungswalze (40) relativ zur Oberflächengeschwindigkeit der Vorschubwalze (42) derart ist, daß das durch die Übertragungswalze (40) zum Speicherbereich (176) geführte flüssige Beschichtungsmaterial (166) ausreicht, um eine Beschichtung mit einer vorab gewählten Dicke auf der Materialbahn (12) abzuscheiden.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, worin die Vorschubwalze (42) und die Übertragungswalze (40) im wesentlichen parallel zueinander sind und im wesentlichen dieselbe Länge aufweisen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, worin das Positioniermittel bewegbare Lagermittel (82; 106) zum bewegbaren Lagern wenigstens einer der Übertragungswalze (40) und der Vorschubwalze (42) umfaßt, um die Relativposition der einen bezüglich der anderen einzustellen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, worin das bewegbare Lagermittel (106) ein Hin- und Herbewegungsmittel umfaßt, um die Vorschubwalze (42) in im wesentlichen horizontaler Richtung vor und zurück hin- und herzubewegen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, worin das Hin- und Herbewegungsmittel ein elektromagnetisches Solenoid (120) umfaßt, welches mit der Vorschubwalze (42) über ein Kopplungsmittel (122, 124) gekoppelt ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, worin das Kopplungsmittel einen ein Ende der Vorschubwalze (42) lagernden Gleitblock (106) umfaßt, welcher innerhalb eines Hohlrahmens (112) angeordnet und mittels eines Verbindungsmittels (124) mit dem Solenoid (120) gekoppelt ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, worin der Gleitblock (106) einen Kanal bildet und der Hohlrahmen (112) ein wenigstens teilweise in dem Kanal aufnehmbares Schienenmittel (110) zum Führen des Gleitblocks (106) umfaßt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 3, worin das bewegbare Lagermittel einen ein Ende der Übertragungswalze (40) lagernden ortsbeweglichen Block (82) umfaßt, welcher innerhalb eines Hohlgehäuses (84) angeordnet ist, welches den ortsbeweglichen Block (82) zur Bewegung in einer zur Horizontalen in einem Winkel angeordneten Richtung führt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, worin das bewegbare Lagermittel ferner ein durch das Gehäuse (84) gelagertes und mit dem ortsbeweglichen Block (82) im Eingriff stehendes Einstellschraubenmittel (88) umfaßt, um den ortsbeweglichen Block (82) innerhalb des Hohlgehäuses (84) vor und zurück zu verschieben.

10. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, worin die Außenoberfläche der Vorschubwalze (42) elastisch ist und die Außenoberfläche der Übertragungswalze (40) im wesentlichen inkompressibel ist.