DE69717427T2

DE69717427T2 - Vorrichtung zum auftragen von leim auf gegenstände

Info

Publication number: DE69717427T2
Application number: DE69717427T
Authority: DE
Inventors: Tore Eriksson
Original assignee: MATTSSONFOERETAGEN I UDDEVALLA
Current assignee: MATTSSONFOERETAGEN I UDDEVALLA
Priority date: 1996-04-18
Filing date: 1997-04-17
Publication date: 2003-07-10
Anticipated expiration: 2017-04-18
Also published as: ATE228394T1; SE507931C2; SE9601485L; JP2000508579A; DE69717427D1; EP0894028A1; EP0894028B1; WO1997038797A1; US6193799B1; SE9601485D0

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Auftragen einer Beschichtungszusammensetzung auf eine sich bewegende Bahn, insbesondere eine Papierbahn. Die Vorrichtung umfaßt eine Transferwalze, eine Stützwalze, die mit dieser zusammenwirkt, wobei sich die Bahn in einem Walzenspalt zwischen diesen Walzen bewegt. Die Vorrichtung umfaßt weiterhin eine Tiefdruckwalze, die für das Aufbringen einer angepaßten Menge der Beschichtungszusammensetzung auf die Transferwalze zur weiteren Übertragung auf die sich bewegende Bahn vorgesehen ist.
Ein traditioneller sogenannter Flexo-Beschichter besitzt für eine Funktion zur Übertragung auf eine sich bewegende Papierbahn eine vorgegebene Schicht, die durch eine Tiefdruckwalze definiert ist. Diese Tiefdruckwalze wird über eine Dosierwalze mit einem Überschuß einer Zusammensetzung versorgt, welche in die Vertiefungen der Tiefdruckwalze gepreßt wird, und mit einer Klinge oder einer Rakel wird der Überschuß an Zusammensetzung auf der Tiefdruckwalze entfernt, so daß nach dieser Abstreichstufe nur die Vertiefungen der Tiefdruckwalze mit Zusammensetzung gefüllt sind. Von der Tiefdruckwalze wird das Material auf eine Transferwalze übertragen, welche das Material wiederum auf die Oberfläche der Papierbahn überführt. Im Stand der Technik ist die Zusammensetzung in einer Wanne enthalten, in welcher die Dosierwalze in die Zusammensetzung eingetaucht und von dort zu dem Dosierwalzenspalt zwischen der Dosierwalze und der Tiefdruckwalze überführt wird. Bei den traditionell ausgestalteten Flexo-Beschichtern ist die Klinge oder Rakel von einem sogenannten Schiebertyp, welcher hauptsächlich in allen Anwendungen verwendet wird, wo die Funktion darin besteht, eine sich bewegende Oberfläche, z. B. eine Walzenoberfläche, abzuschaben. Im vorliegenden Fall ist die Oberfläche der Tiefdruckwalze sauberzuschaben, so daß sich die vorhandene Zusammensetzung nur in den Vertiefungen der Tiefdruckwalze befindet.
Ein wichtiger Anwendungsbereich für Flexo-Beschichter ist das Auftragen von Mikrokapseln bei der Herstellung von sogenanntem NCR-Papier.
Ein Beispiel für eine modifizierte Form von Flexo-Beschichtern findet man in der EP-A1-0 037 682, in der, wie es aus Fig. 1 deutlich wird, die Tiefdruckwalze in die Beschichtungszusammensetzung eingetaucht wird und die überschüssige Zusammensetzung mittels einer Schubrakel in einer herkömmlichen Art und Weise entfernt wird.
Die vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, die Funktion des Flexo-Beschichters in mehrerlei Hinsicht zu verbessern.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Funktion der Rakel in Bezug auf den Verschleiß der Tiefdruckwalze zu verbessern.
Eine weitere Aufgabe besteht darin, einen verminderten Verschleiß der Rakel zu liefern.
Noch eine weitere Aufgabe besteht darin, ein besseres Befüllen der Vertiefungen der Tiefdruckwalze zu liefern.
Noch eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine verminderte Abscheidung auf der Rakel und damit ein vermindertes Risiko für Kratzer in der Beschichtungszusammensetzung bei der Dosierung zu liefern.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, das Problem der Sedimentation in der Tauchschale zu eliminieren.
Zur Lösung dieser und anderer Aufgaben, welche aus der nachfolgenden Offenbarung deutlich werden, stellt die Erfindung eine Vorrichtung zum Auftragen einer Beschichtungszusammensetzung auf eine sich bewegende Bahn, insbesondere eine Papierbahn, bereit. Die Vorrichtung umfaßt eine Transferwalze, eine Stützwalze, die mit der Transferwalze zusammenwirkt, und die sich bewegende Bahn wird in einem Walzenspalt zwischen den Walzen geführt. Die Vorrichtung umfaßt weiterhin eine Tiefdruckwalze, die für die Übertragung einer angepaßten Menge der Beschichtungszusammensetzung auf die Transferwalze zur weiteren Übertragung auf die sich bewegende Bahn vorgesehen ist. Darüber hinaus umfaßt die Vorrichtung gemäß der Erfindung Einrichtungen zum Hindurchführen der Bahn durch den Walzenspalt.
Die Vorrichtung gemäß der Erfindung umfaßt weiterhin eine Rakeleinrichtung zum Entfernen von Überschuß an Beschichtungszusammensetzung von der Tiefdruckwalze, wobei die Rakeleinrichtung in einer nachlaufenden Stellung relativ zu der sich bewegenden Oberfläche der Tiefdruckwalze angeordnet ist.
Die CA-A-1 079 058 ist ein weiteres Beispiel für Stand der Technik, der eine Tiefdruckbeschichtungsvorrichtung betrifft. Diese Vorrichtung umfaßt eine Tiefdruckwalze, die in eine Beschichtungszusammensetzung eines Bades eintaucht. Überschüssige Beschichtungszusammensetzung wird mittels einer Rakel in einer etwas nachlaufenden Position entfernt. Der relativ steile Winkel der Rakel zusammen mit der Tatsache, daß die Tiefdruckwalze in einem Bad einer schnell variierenden Belastung ausgesetzt wird, führt zu Nachteilen, die durch die vorliegende Erfindung gelöst wurden.
Gemäß der Erfindung ist die Rakeleinrichtung unter einem Winkel relativ zu der sich bewegenden Oberfläche der Tiefdruckwalze von weniger als etwa 45º angeordnet. Ein bevorzugter Winkel beträgt von etwa 10 bis etwa 30º, und Auftragseinrichtungen für das Auftragen der Beschichtungszusammensetzung auf die sich bewegende Oberfläche der Tiefdruckwalze stromaufwärts der Rakeleinrichtung sind so angeordnet, daß sie die Tiefdruckwalze nicht einer schnell variierenden Belastung aussetzen. Diese Auftragseinrichtungen umfassen bei einer Ausführungsform eine Röhre, die sich über die gesamte Breite der sich bewegenden Bahn erstreckt und mit einem Spalt oder einer Reihe von Düsen, die sich entlang der Röhre erstrecken, versehen ist. Andererseits kann die Auftragseinrichtung eine Dosierwalze umfassen, die mit der Tiefdruckwalze zur Bildung eines vor der Rakeleinrichtung angeordneten Beckens aus Beschichtungszusammensetzung zusammenwirkt.
Die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung weist zweckmäßigerweise eine Tauchschale zur Wiedergewinnung von überschüssiger Beschichtungszusammensetzung auf. Es ist weiterhin vorteilhaft, wenn sich die bewegenden Oberflächen der Walzen paarweise in der gleichen Richtung bewegen.
Die Erfindung ist insbesondere auf die Beschichtung von Papierbahnen anwendbar. Es ist weiterhin besonders bevorzugt, die Vorrichtung gemäß der Erfindung zum Auftragen von Beschichtungszusammensetzungen zu verwenden, welche Mikrokapseln enthalten, die bei kohlenstofffreiem Kopierpapier verwendet werden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von nicht beschränkenden Beispielen in Verbindung mit den anhängenden Figuren beschrieben.
Fig. 1 zeigt schematisch eine Seitenansicht eines herkömmlichen Flexo-Beschichters gemäß bekannter Techniken;
Fig. 2 zeigt schematisch eine Seitenansicht einer Ausführungsform der Beschichtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 3 zeigt eine entsprechende alternative Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 4 zeigt schematisch das Winkelverhältnis zwischen der Rakel und der Tiefdruckwalze.
Fig. 1 zeigt schematisch einen traditionellen sogenannten Flexo-Beschichter, der allgemein mit 1 bezeichnet ist, für die einseitige Beschichtung einer sich bewegenden Papierbahn 17. Dieser Flexo-Beschichter besteht aus einer Anzahl von Hauptbestandteilen, nämlich einer Stützwalze 3 und einer Transferwalze 5, zwischen denen sich die Papierbahn 17 in der Richtung bewegt, die in der Figur angezeigt ist. Der Flexo-Beschichter umfaßt weiterhin eine Tiefdruckwalze 7 mit einer gemusterten Oberfläche und eine Dosierwalze 9. Die Beschichtungszusammensetzung 19 ist in einer Tauchschale 15 enthalten, in welcher die Dosierwalze 9 sich mit ihrem unteren Teil in der Beschichtungszusammensetzung 19 dreht.
Beim Betrieb des Flexo-Beschichters wird Beschichtungszusammensetzung mit einer Dosierwalze 9 aufgenommen und auf die Oberfläche der Tiefdruckwalze 7 überführt. Der Überschuß an Beschichtungszusammensetzung wird mittels einer Rakel 11 entfernt, die in einem Rakelhalter 13 gehaltert ist. Diese Rakel ist in einer Schubposition im Verhältnis zu der sich drehenden Tiefdruckwalze 7 angeordnet. Die Beschichtungszusammensetzung wird volumetrisch von der Tiefdruckwalze 7 auf die Transferwalze 5 überführt zum weiteren Transport zur Unterseite der sich bewegenden Bahn 17.
Das Eintauchverfahren zur Aufnahme der Beschichtungszusammensetzung mittels der Dosierwalze 9 gemäß dem Stand der Technik geht mit Schwierigkeiten in Verbindung mit dem Vorhandensein der Zusammensetzung in der Tauchschale 15 einher. Die Beschichtungszusammensetzung, die in dem oben beschriebenen Bereich für die Herstellung von NCR-Papier verwendet wird, besteht aus einer Dispersion, welche leichtere und schwerere Partikel enthält. In Anbetracht dessen tritt in den traditionellen Tauchschalen Sedimentation auf, und Teilchen sammeln sich in den Bereichen der Schale an, wo die Flüssigkeitsströmung gering ist. Die dabei auftretenden Schwierigkeiten können mit der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung überwunden werden, was aus der nachfolgenden Beschreibung deutlich wird.
Die in Fig. 2 gezeigte Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung arbeitet nach bestimmten anderen Prinzipien. Die in Fig. 2 gezeigte Vorrichtung umfaßt, wie zuvor, eine Stützwalze 3 und eine Transferwalze 5, wobei die Papierbahn 17 in der dargestellten Richtung zwischen diesen Walzen transportiert wird. Darüber hinaus umfaßt die Vorrichtung eine Tiefdruckwalze 7 und eine Dosierwalze 9, die mit dieser zusammenwirkt. Anstelle der Verwendung einer Tauchschale 15 gemäß bekannten Techniken und wie sie in Fig. 1 gezeigt ist, wird in der Vorrichtung gemäß Fig. 2 jedoch die Ausbildung eines Beckens 27 über dem Walzenspalt zwischen der Tiefdruckwalze 7 und der Dosierwalze 9 angewendet, und der Überschuß der eindosierten Menge an Beschichtungszusammensetzung 19 wird dann mittels einer Rakel 11, die an einem Träger 13 angeordnet ist, entfernt. Jedoch ist diese Rakel, wie es aus Fig. 2 deutlich wird, in einer nachlaufenden Stellung gegenüber der gemusterten Oberfläche der Tiefdruckwalze 7 angeordnet. Auf diese Art und Weise werden bestimmte Vorteile erhalten, die nachfolgend weiter beschrieben werden. Die Vorrichtung gemäß Fig. 2 besitzt an ihrem unteren Teil eine Schale mit einem Auslaß 23 zum Sammeln von überschüssiger Beschichtungszusammensetzung.
Die in Fig. 3 gezeigte modifizierte Ausführungsform entspricht weitestgehend derjenigen aus Fig. 2 mit der Ausnahme, daß die Dosierwalze 9 durch eine Auftragseinrichtung 25 ersetzt wurde, die aus einer Auftragsröhre besteht, welche sich entlang der Tiefdruckwalze 7 erstreckt und über ihre gesamte Länge mit Auslaßdüsen für die Übertragung von Beschichtungszusammensetzung auf die Oberfläche der Tiefdruckwalze 7 durch geeignete Vordosierung versehen ist. Wie zuvor wird ein Überschuß dieser Zusammensetzung mittels einer nachlaufenden Rakel 11 entfernt.
Fig. 4 zeigt schematisch in einer Seitenansicht das Verhältnis zwischen Rakel 11 und Tiefdruckwalze 7 in Bezug auf die Position der Rakel 11. Der Winkel α zwischen einer Ebene durch die Rakel 11 und einer Tangente durch den Anlagepunkt der Rakel 11 gegen die Tiefdruckwalze 7 entspricht bei einem Wert, der 90º übersteigt, einer sogenannten Schubstellung der Rakel 13, wogegen ein Winkel a von weniger als 90º einer nachlaufenden Stellung der Rakel entspricht.
Die Verwendung eines 90º übersteigenden Rakelwinkels α, entsprechend einer Schubstellung von Rakel 11, bringt bestimmte Nachteile mit sich, unter welchen die nachfolgenden erwähnt werden können:
Eine Schubstellung führt zu hohem Verschleiß der Rakel und auch hohem Verschleiß der Tiefdruckwalze.
Darüber hinaus führt eine Schubstellung zur Bildung von Ablagerungen von getrockneter Beschichtungszusammensetzung auf der Vorder- oder Ausgangsseite der Rakel 11.
Bei den Techniken gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Rakel in nachlaufender Stellung verwendet, d. h. der Winkel α ist kleiner als 90º, vorzugsweise kleiner als etwa 45º und liegt insbesondere im Bereich von etwa 10 bis etwa 30º. Wenn man diese Rakelgeometrie anwendet, wird in dem Keil hinter der Rakel ein hydrodynamischer Fluiddruck erzeugt. Dieser Fluiddruck führt zu einer bestimmten Anhebekraft auf die Rakel, welche gegen die äußere Kraft auf die Rakel ausgeglichen werden kann, so daß ein Fluidfilm zwischen den höchsten Punkten der Walzenoberfläche und der Rakel erzeugt werden kann. Auf diese Art und Weise wird der metallische Kontakt zwischen der Rakel und der Walze ausgeschaltet oder erheblich vermindert, was natürlich unter dem Gesichtspunkt des Verschleißes wesentlich ist.
Der hydrodynamische Druck in dem Keil hinter der Rakel unterstützt auch das wirksame Pressen der Beschichtungszusammensetzung in die Vertiefungen der Walzenoberfläche, wobei eine vollständige Befüllung der Vertiefungen sichergestellt wird. Die Verwendung einer nachlaufenden Rakel vermindert auch das Problem von Abscheidungen auf der Ausgangsseite der Rakel, was zu verbesserter Gleichmäßigkeit des eindosierten Films führt.
Auch wenn die Erfindung oben im Zusammenhang mit bestimmten Ausführungsformen beschrieben wurde, sollte klar sein, daß die Erfindung in keiner Weise darauf beschränkt ist, weil Modifikationen und Veränderungen für die Fachleute naheliegend sind. Daher ist die Erfindung nur gemäß den anhängenden Patentansprüchen beschränkt.

Claims

1. Vorrichtung zum Auftragen einer Beschichtungszusammensetzung auf eine sich bewegende Bahn (17) mit einer Transferwalze (5), einer Stützwalze (3), die mit der Transferwalze (5) zusammenwirkt, wobei die sich bewegende Bahn in einem Walzenspalt zwischen den Walzen geführt wird, und weiterhin mit einer Tiefdruckwalze (7), die für die Übertragung einer angepaßten Menge der Beschichtungszusammensetzung auf die Transferwalze (5) vorgesehen ist, Einrichtungen zum Hindurchführen der Bahn durch den Walzenspalt und mit einer Rakeleinrichtung (11, 13) zum Entfernen von Überschuß an Beschichtungszusammensetzung von der Tiefdruckwalze (7), wobei die Rakeleinrichtung in einer nachlaufenden Stellung relativ zu der sich bewegenden Oberfläche der Tiefdruckwalze (7) angeordnet ist, gekennzeichnet durch eine Auftragseinrichtung (25; 9, 27), welche die Tiefdruckwalze (7) für die Übertragung der Beschichtungszusammensetzung auf die sich bewegende Oberfläche der Tiefdruckwalze (7) vor der Rakeleinrichtung (11, 13) nicht einer schnell variierenden Belastung aussetzt und wobei die Rakeleinrichtung unter einem Winkel a relativ zu der sich bewegenden Oberfläche von weniger als etwa 45º angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Rakeleinrichtung (11) unter einem Winkel a relativ zu der sich bewegenden Oberfläche von etwa 10 bis etwa 30º angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Auftragseinrichtung eine Röhre (25) umfaßt, die sich über die gesamte Breite der sich bewegenden Bahn erstreckt und mit einem Spalt oder einer Reihe von Düsen, die sich entlang der Röhre (25) erstrecken, versehen ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 mit einer Dosierwalze (11), die mit der Tiefdruckwalze (7) zur Bildung eines vor der Rakeleinrichtung (11, 13) angeordneten Beckens (27) aus Beschichtungszusammensetzung zusammenwirkt.

5. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, welche eine Tauchschale (21) zur Wiedergewinnung von überschüssiger Beschichtungszusammensetzung umfaßt.

6. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei sich die bewegenden Oberflächen der Walzen (3, 5, 7, 9) paarweise in der gleichen Richtung bewegen.

7. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die sich bewegende Bahn eine Papierbahn ist.

8. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Beschichtungszusammensetzung eine solche ist, die Mikrokapseln enthält, welche bei kohlenstofffreiem Kopierpapier verwendet werden.