EP0056067A1 - Vorrichtung zum Aufbringen einer dünnen Schicht eines Beschichtungsmaterials auf eine laufende Materialbahn - Google Patents

Vorrichtung zum Aufbringen einer dünnen Schicht eines Beschichtungsmaterials auf eine laufende Materialbahn Download PDF

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EP0056067A1
EP0056067A1 EP81100219A EP81100219A EP0056067A1 EP 0056067 A1 EP0056067 A1 EP 0056067A1 EP 81100219 A EP81100219 A EP 81100219A EP 81100219 A EP81100219 A EP 81100219A EP 0056067 A1 EP0056067 A1 EP 0056067A1
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EP
European Patent Office
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doctor
nozzle
slot
doctor rod
counter
Prior art date
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Application number
EP81100219A
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English (en)
French (fr)
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EP0056067B1 (de
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Peter Ing. Grad. Herzog
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Bematec SA
Original Assignee
Bolton Emerson SA
Bolton Emerson Americas Inc
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Filing date
Publication date
Application filed by Bolton Emerson SA, Bolton Emerson Americas Inc filed Critical Bolton Emerson SA
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Priority to AT81100219T priority patent/ATE9967T1/de
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Application granted granted Critical
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C—APPARATUS FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C11/00—Component parts, details or accessories not specifically provided for in groups B05C1/00 - B05C9/00
    • B05C11/02—Apparatus for spreading or distributing liquids or other fluent materials already applied to a surface ; Controlling means therefor; Control of the thickness of a coating by spreading or distributing liquids or other fluent materials already applied to the coated surface
    • B05C11/023—Apparatus for spreading or distributing liquids or other fluent materials already applied to a surface
    • B05C11/025—Apparatus for spreading or distributing liquids or other fluent materials already applied to a surface with an essentially cylindrical body, e.g. roll or rod
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C—APPARATUS FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C11/00—Component parts, details or accessories not specifically provided for in groups B05C1/00 - B05C9/00
    • B05C11/02—Apparatus for spreading or distributing liquids or other fluent materials already applied to a surface ; Controlling means therefor; Control of the thickness of a coating by spreading or distributing liquids or other fluent materials already applied to the coated surface
    • B05C11/023—Apparatus for spreading or distributing liquids or other fluent materials already applied to a surface
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B05C—APPARATUS FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C3/00—Apparatus in which the work is brought into contact with a bulk quantity of liquid or other fluent material
    • B05C3/18—Apparatus in which the work is brought into contact with a bulk quantity of liquid or other fluent material only one side of the work coming into contact with the liquid or other fluent material

Definitions

  • the invention relates to a device for applying a thin layer of a coating material to a web of material running over a counter-pressure roller by means of a slot nozzle device with a fixed inlet and outlet nozzle lip of the nozzle slot, in particular a wide nozzle slot, in which the outlet nozzle lip is designed as a rotatable doctor rod in a two-part doctor blade bearing .
  • US Pat. No. 3,919,974 discloses a slot nozzle device with fixed nozzle lips of the nozzle slot, in which the nozzle lips can be adjusted relative to one another to adjust the nozzle slot.
  • Such a slot nozzle device requires the use of counter-pressure rollers with a length that is precisely adapted to the coating width and material web width. There is no provision for self-cleaning of the nozzle lips in order to achieve the most coating-free application of the coating material.
  • a coating device has become known from US Pat. No. 2,946,307, in which the coating material is either applied to the material web to be coated via a scoop roller and then scraped off by means of a doctor blade, or is applied in a sump between the material web running over a guide roller and the doctor blade becomes.
  • the advantages of a slot . Nozzle application can not be achieved with such a device.
  • a device of the type described in the introduction is known from DE-OS 1 964 908.
  • One of the two squeegee bearing parts is formed there by a cleaning spatula resting on the squeegee rod with a variable contact pressure.
  • the length of the counter-pressure roller must be set exactly to the width of the material web in order to avoid contamination of the counter-pressure roller outside the coating width and rubbing of the running nozzle lip on the counter-pressure roller without an intermediate material web.
  • the invention has for its object to provide a device of the type described above, which makes the use or replacement of special counter-pressure rollers for different web widths superfluous and ensures practically days of coating agent free ends of the counter-pressure roller even with longer production times.
  • doctor rod outside the web width is provided with segment-shaped recesses and is driven in such an oscillating manner that the segment-shaped recesses cannot come into connection with the slots between the two doctor blade bearing parts.
  • This design of the running nozzle lip or the doctor rod ensures that the doctor rod is sufficiently lubricated in its storage by the coating material, but that no coating material can escape into the area outside the intended coating width and thus beyond the material web width onto the counter-pressure roller.
  • the doctor rod can be produced and exchanged in a simple manner for any desired coating and web width.
  • the doctor rod is advantageously firmly connected to a linkage, which in turn is easily releasably connected to a drive for the doctor rod.
  • sealing strips are expediently inserted in the nozzle slot in the area outside the web width.
  • the doctor bar advantageously has a plurality of segment-shaped recesses along its length, in each case at the points where the counter roll is not covered by a material web to be coated.
  • the doctor rod can be made of steel and the counter-pressure roller can be coated with an elastic material such as hard rubber, rubber and the like.
  • the hard rubber doctor rod and the counter-pressure roller can be a chrome-plated steel roller.
  • the two squeegee bearing parts are expedient for the simple and precise production of the running nozzle lip screwed together and fixed in position to each other by means of conical pins.
  • the doctor rod can also be designed as a spiral doctor.
  • the running-off nozzle lip with a doctor blade rod is expediently adjustable as a flexible nozzle lip by means of tension and compression screws in its line of contact with the material web and the counter-pressure roller. This makes it easy to set a uniform distribution of the coating thickness.
  • a flow inhibitor strip which can be adjusted in the nozzle body part of the doctor rod and is adjustable by means of tension and compression screws can be provided in the feed line to the slot nozzle.
  • the slot nozzle device is expediently installed laterally next to the counter-pressure roller and is rotatable.
  • the incoming nozzle lip of the slot nozzle designed as a slot die is advantageously designed as a sealing lip.
  • the counter-pressure roller can always remain unchanged in the device, while due to the special design of the running nozzle lip with a doctor bar and the design and drive of this doctor bar, both a leakage of coating material outside of the material web to be coated and also 0 a contact of the running nozzle lip in the form of the doctor rod with the counter-pressure roller outside the material web to be coated is reliably avoided. This is particularly important in the case of thin layers on the order of 1 to 40 g / m 2 .
  • the device according to the invention for applying a thin layer of a coating material has a counter-pressure roller 1, which is covered with rubber or hard rubber.
  • a material web 2 to be coated with a web width a is guided over the counter-pressure roller 1 in the direction of arrow A.
  • the coating width b is smaller than the web width, while the width c of the counter-pressure roller 1 is larger than the web width a.
  • a slot nozzle device 3 On one side of the counter-pressure roller 1 there is a slot nozzle device 3 with a fixed inlet and outlet nozzle lip of the nozzle slot.
  • the width of the slot nozzle is denoted by d.
  • End plates 4 are provided on both end faces of the slot nozzle device.
  • Material webs 2 to be coated are, for example, paper webs, plastic films, metal foils, fabric webs and combinations of such material webs.
  • the material web 2 can be an aluminum foil with a thickness of 0.008 mm, 0.012 mm, 0.02 mm and up to 0.12 mm.
  • smooth, coated or creped papers from 40 to 120 g / m 2 are possible
  • plastic films polyethylene films from 40 to 120 mg thickness, biaxially oriented, so-called oriented polypropylene films from 30 to 120 m ⁇ thickness and polyester films in the same thickness range.
  • two hard PVC films and monomeric and polymer-softened PVC films can be processed as material webs, and, for example, carpet laying tapes and dressing materials as fabric webs.
  • Coating materials include paraffins and microcrystalline waxes with processing temperatures between 75 ° C and 100 ° C with application quantities between 4 and 40 g / m 2 .
  • Coating hotmelts consisting of ethyl vinyl acetate copolymers, mixed with paraffin and resins, are also suitable at processing temperatures between 140 ° C and 190 ° C for the surface finishing of packaging material.
  • Hot melt pressure sensitive adhesives used have processing temperatures between 140 ° C and 190 ° C with application quantities between 12 and 40 g / m 2 , while thermoset adhesives are processed at temperatures from 70 ° C to 80 ° C and application quantities from 40 g / m 2 .
  • Polyurethane adhesives consisting of two components, are mixed shortly before coating.
  • Further coating materials are aqueous emulsions and dispersions as PVDC coatings at room temperature, acrylate adhesives as aqueous dispersions with coatings also at room temperature, various starch adhesives, that are processed at temperatures from 70 ° C to 90 ° C, adhesives and coating compounds that are dissolved in organic solvents and processed at room temperature and finally cold glue PVC based on polyvinyl alcohol.
  • the incoming nozzle lip 5 of the slot nozzle device 3 is designed to be stationary.
  • the running-off nozzle lip of the slot nozzle is designed as a rotatable doctor rod 6.
  • the doctor rod 6 has, outside the web width a, segment-shaped recesses 7 which extend beyond the roller width c and through which the doctor rod 6 is offset like a key surface.
  • the slots 8 between two doctor blade bearing parts 9 and 10, which are inevitable for the manufacture of the doctor blade support, are constantly closed by the doctor blade rod 6.
  • the slot nozzle device 3 is supplied with coating material via a coating material channel 11.
  • the coating material channel 11 is located at the separation point between an upper nozzle half 12 and a lower nozzle half 13.
  • Heating or cooling bores 14 are provided in the nozzle halves 12 and 13.
  • the doctor rod 6 which forms the running nozzle lip is driven in an oscillating manner via a gear motor 15, a connecting rod 16 and a linkage 17 which is fixedly connected to the doctor rod 6 in such a way that the doctor rod 6 would stand on the one hand dig seals the slots 8 between the two squeegee bearing parts 9 and 10, but on the other hand, due to its segment-shaped recesses 7 outside the material web 2, it cannot come into contact with the counter-pressure roller 1. This reliably prevents damage to the counter-pressure roller 1 by the doctor rod 6, while at the same time ensuring that no coating material can escape onto the counter-pressure roller 1.
  • the connecting rod 16 can be easily detached from the linkage 17, whereupon the doctor rod 6 can simply be pulled out of the doctor bearing and replaced by a doctor rod adapted to a changed web width a.
  • the geared motor 15 has a rotational speed of 9 to 11 revolutions per minute and results in a correspondingly oscillating movement of the doctor rod 6, as a result of which the doctor effect for the running nozzle lip is achieved and thus streaking during coating is reliably avoided.
  • the slot nozzle device 3 can be rotated by a rotary mechanism, not shown, in such a way that the fixed incoming nozzle lip 5 lies lightly against the material web 2 and achieves a sealing effect, so that no coating material runs out downwards and still no appreciable friction between the protruding ends of the counter-pressure roller 1 and the nozzle lip 5 is formed.
  • the fixed incoming nozzle lip 5 is screwed to the lower nozzle half 13 and has a baffle 18.
  • the structure of the running-off nozzle lip can best be seen from FIG. 3.
  • the doctor rod 6 is in two parts Doctor blade bearings stored.
  • the squeegee bearing part 9 is screwed to the squeegee bearing part 10 by means of a clamping bar 19 and clamping screws 20.
  • the doctor bearing part 9 is first slightly tightened with the tensioning screws 20. Thereafter, the distance between the squeegee bearing part 9 and the squeegee bearing part 10 is adjusted by tapping lightly with a plastic hammer so that a cylindrically ground pin with a length of approximately 30 mm and 12 mm diameter, fit h 6 can be pushed through the entire bore length.
  • the clamping screws 20 are now tightened.
  • squeegee bearing part 9 There are pre-drilled holes in the squeegee bearing part 9 between the clamping screws 20 of the squeegee bearing part 9 which is designed as a clamping strip and which are arranged approximately at a distance of 100 mm. After the final adjustment has taken place, these predrilled holes are further drilled out and driven into the doctor bearing part 10. With a conical machine reamer, the holes are expanded in such a way that conical pins 21 with withdrawal threads 22 reproducibly position the squeegee bearing part 9 and the squeegee bearing part 10 in the set position.
  • the squeegee bearing part 9 can be dismantled as often as required for cleaning purposes after pulling off the conical pins 21 and after loosening the clamping screws 20.
  • the doctor rod 6 together with its doctor bearing 9, 10 can be moved under tension by means of tension and compression screws 23 for clamping sealing strips 24 in the feed slot 25 to the nozzle, which limit the nozzle slot to the coating width.
  • Tension and compression screws 26 are provided for influencing the coating profile.
  • the doctor rod 6 is held with the help of the two doctor bearing parts 9, 10 over 3/4 of its circumference, so that its position and shape remains adapted during its oscillating movement of the bore, which is provided with a fit seat H 7 .
  • the doctor rod 6 itself is manufactured with a h 6 fit. A limited play occurs between the bore and the doctor rod 6, which is why coating material can also enter the doctor rod bearing, which serves as lubrication, but can accumulate in the longitudinal direction along the slot 8 between the two doctor bearing parts 9 and 10 up to the end plates 4 of the slot nozzle .
  • the recesses 7 provided at the points described above ensure the contactlessness of the counter-pressure roller 1 without a superimposed material web 2 and the sealing of the slot 8 over the entire length of the doctor blade.
  • the running nozzle lip in the form of the doctor rod 6 with the associated doctor bearing is designed as a flexible nozzle lip.
  • a further element for influencing the coating distribution is a flow restricting strip 27 in the feed channel 11 to the slot nozzle.
  • This flow restricting strip 27 can be adjusted by means of tension and compression screws 28 such that the flow distribution of the coating material is influenced over the web width.
  • the flow restricting strip 27, also called choker bar, is mainly used for highly viscous compositions.
  • coating materials can be processed in a viscosity range from that of water to 25,000 poise.
  • the application weights are between 1 and 4 00 g / m 2 .
  • the doctor rod 6 is usually made of steel, while the counter-pressure roller 1 is coated with rubber; the counter-pressure roller 1 can also be a chrome-plated steel roller. Alternatively, the doctor rod 6 can be made of hard rubber and the counter-pressure roller 1 can be a chrome-plated steel roller, which is ground with the highest precision.
  • the concentricity should be 0.001 to 0.003 mm. These accuracies are necessary because the best possible distribution of the coating is sought. At 25 g / m 2 dry weight application, the fluctuations should not be more than - 1.5 g / m 2 ; 1 g / m 2 coating mass corresponds to a specific weight of 0.9 approximately 0.001 mm thickness of the coatings.
  • doctor blades are used as the doctor rod.
  • the coating weight is then determined by the wire thickness of the spiral doctor.
  • Stainless piano side wires can be wound around the squeegee bar 6 in one or more threads.
  • the coating material is pressed through each other through the resulting gaps between the wires.
  • the coating has fine lines, which are not always desirable. If a spiral doctor blade is used as the doctor rod 6, the windings located in the doctor bearing must be sealed so that the coating material cannot run around the doctor rod 6 and settles on the material web 2 above the doctor rod 6.
  • the semicircular hole in the squeegee bearing part 10 is first milled and then ground with a form grinding wheel.
  • the bore section on the squeegee bearing part 9 is produced in a similar manner.
  • the squeegee bearing part 9 is adjusted in height so that it forms part of a circle together with the semicircular bore.
  • the hole is dipped in using cylindrical ground pins.
  • the final setting is made after the nozzle lip and doctor bearing part 9 are ionized to a surface hardness of 1,000 to 1,200 Vickers.

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  • Coating Apparatus (AREA)

Abstract

Die Vorrichtung weist eine Schlitzdüseneinrichtung mit feststehender einlaufender und ablaufender Düsenlippe des Düsenschlitzes auf, bei der die ablaufende Düsenlippe als drehbarer Rakelstab (6) in einem zweiteiligen Rakellager ausgebildet ist.
Um den Einsatz bzw. das Auswechseln besonderer Gegendruckwalzen (1), über die die Materialbahn läuft, für unterschiedliche Materialbahnbreiten überflüssig zu machen und auch bei längeren Produktionszeiten praktisch über Tage hin von Beschichtungsmitteln freie Enden der Gegendruckwalze sicherzustellen, ist der Rakelstab (6) außerhalb der Bahnbreite mit segmentförmigen Ausnehmungen (7) versehen und derart oszillierend angetrieben, daß die segmentförmigen Ausnehmungen (7) nicht in Verbindung mit den Schlitzen (8) zwischen den beiden Rakellagerteilen (9, 10) kommen können.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Aufbringen einer dünnen Schicht eines Beschichtungsmaterials auf eine über eine Gegendruckwalze laufende Materialbahn mittels einer Schlitzdüseneinrichtung mit feststehender einlaufender und ablaufender Düsenlippe des Düsenschlitzes, insbesondere Breitdüsenschlitzes, bei der die ablaufende Düsenlippe als drehbarer Rakelstab in einem zweiteiligen Rakellager ausgebildet ist.
  • Durch die US-PS 3 919 974 ist eine Schlitzdüseneinrichtung mit feststehenden Düsenlippen des Düsenschlitzes bekannt geworden, bei welcher die Düsenlippen zueinander zur Einstellung des Düsenschlitzes verstellbar sind. Eine derartige Schlitzdüseneinrichtung bedingt den Einsatz von Gegendruckwalzen mit genau der Beschichtungsbreite und Materialbahnbreite angepaßter Länge. Eine Selbstreinigung der Düsenlippen zur Erzielung eines möglichst strichfreien Auftrages des Beschichtungsmaterials ist nicht vorgesehen.
  • Durch die US-PS 2 946 307 ist eine Beschichtungsvorrichtung bekannt geworden, bei welcher das Beschichtungsmaterial entweder über eine Schöpfwalze auf die zu beschichtende Materialbahn aufgebracht und dann mittels einer Rollrakel abgerakelt wird oder in einem Sumpf zwischen der über eine Leitwalze laufenden Materialbahn und der Rollrakel aufgebracht wird. Die Vorteile eines Schlitz- . düsenauItrags lassen sich mit einer derartigen Vorrichtung nicht erreichen.
  • Eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art ist durch die DE-OS 1 964 908 bekannt geworden. Eines der beiden Rakellagerteile wird dort von einem mit variierbarem Anpreßdruck an dem Rakelstab anliegenden Reinigungsspachtel gebildet.
  • Bei allen diesen bekannten Beschichtungseinrichtungen muß je nach Breite der Materialbahn die Gegendruckwalze in ihrer Länge genau auf die Materialbahnbreite abgestellt sein, um eine Verunreinigung der Gegendruckwalze außerhalb der Beschichtungsbreite sowie ein Reiben der ablaufenden Düsenlippe auf der Gegendruckwalze ohne dazwischenliegende Materialbahn zu vermeiden.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, welche den Einsatz bzw. das Auswechseln besonderer Gegendruckwalzen für unterschiedliche Materialbahnbreiten überflüssig macht und auch bei längeren Produktionszeiten praktisch über Tage hin von Beschichtungsmittel freie Enden der Gegendruckwalze sicherstellt.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Rakelstab außerhalb der Bahnbreite mit segmentförmigen Ausnehmungen versehen und derart oszillierend angetrieben ist, daß die segmentförmigen Ausnehmungen nicht in Verbindung mit den Schlitzen zwischen den beiden Rakellagerteilen kommen können.
  • Durch diese Ausbildung der ablaufenden Düsenlippe bzw. des Rakelstabs ist sichergestellt, daß zwar der Rakelstab in seiner Lagerung durch das Beschichtungsmaterial ausreichend geschmiert ist, daß jedoch kein Beschichtungsmaterial in einen Bereich außerhalb der vorgesehenen Beschichtungsbreite und damit über die Materialbahnbreite hinaus auf die Gegendruckwalze austreten kann.
  • Der Rakelstab ist für jede gewünschte Beschichtungs- und Bahnbreite auf einfache Weise herstellbar und auswechselbar.
  • Vorteilhaft ist der Rakelstab fest mit einem Gestänge verbunden, welches seinerseits leicht lösbar mit einem Antrieb für den Rakelstab in Verbindung steht.
  • Weiter sind zweckmäßig in dem Düsenschlitz im Bereich ausserhalb der Bahnbreite Dichtstreifen eingelegt.
  • Sollen zwei oder mehr getrennte Bahnen in einer Beschichtungsvorrichtung nebeneinander laufend beschichtetwerden, so weist der Rakelstab vorteilhaft mehrere segmentförmige Ausnehmungen entlang seiner Länge auf, und zwar jeweils an den Stellen, wo die Gegenwalze nicht von einer zu beschichtenden Materialbahn überdeckt ist.
  • Der Rakelstab kann aus Stahl und die Gegendruckwalze mit einem elastischen Material wie Hartgummi, Kautschuk und dergleichen beschichtet sein. Alternativ kann der Rakelstab aus Hartgummi und die Gegendruckwalze eine verchromte Stahlwalze sein.
  • Zur einfachen und genauen Herstellung der ablaufenden Düsenlippe sind die beiden Rakellagerteile zweckmäßig miteinander verschraubt und mittels konischer Stifte in ihrer Lage zueinander fixiert.
  • Um einen besonders gleichmäßigen Auftrag von Beschichtungsmaterial zu erhalten, kann der Rakelstab auch als Spiralrakel ausgebildet sein.
  • Zweckmäßig ist die ablaufende Düsenlippe mit Rakelstab als flexible Düsenlippe mittels Zug- und Druckschrauben in ihrer Berührungslinie mit der Materialbahn und der Gegendruckwalze einstellbar. Hiermit läßt sich eine gleichmässige Verteilung der Beschichtungsdicke auf einfache Weise einstellen.
  • Als weiteres Element zur Beeinflussung der Beschichtungsverteilung kann in der Zuleitung zur Schlitzdüse eine im Düsenkörperteil des Rakelstabes eingebaute, mittels Zug-und Druckschrauben verstellbare Strömungshemmleiste vorgesehen sein.
  • Die Schlitzdüseneinrichtung ist zweckmäßig seitlich neben der Gegendruckwalze zu dieser hin verstellbar und drehbar eingebaut. Dabei ist die einlaufende Düsenlippe der als Breitschlitzdüse ausgebildeten Schlitzdüse vorteilhaft als Dichtlippe ausgebildet.
  • Mit der erfindungsgemäßen Ausbildung der Aufbring- und Beschichtungsvorrichtung wird erreicht, daß die Gegendruckwalze immer unverändert in der Vorrichtung verbleiben kann, während durch die besondere Ausbildung der ablaufenden Düsenlippe mit Rakelstab und Ausbildung und Antrieb dieses Rakelstabes sowohl ein Austreten von Beschichtungsmaterial außerhalb der zu beschichtenden Materialbahn als auch 0 eine Berührung der ablaufenden Düsenlippe in Form des Rakelstabes mit der Gegendruckwalze außerhalb der zu beschichtenden Materialbahn sicher vermieden wird. Dies ist besonders wichtig bei dünnen Schichten der Größenordnung von Auftragsmengen von 1 bis 40 g/m2.
  • Die Erfindung ist im folgenden an einem Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen
    • Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Beschichtungsvorrichtung gemäß der Erfindung in schematischer Darstellung,
    • Fig. 2 eine Seitenansicht der Beschichtungsvorrichtung nach Fig. 1, gesehen von links in Fig. 1, und
    • Fig. 3 eine Seitenansicht der Beschichtungsdüse der Vorrichtung in Fig. 1 in vergrößerter Darstellung.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Aufbringen einer dünnen Schicht eines Beschichtungsmaterials weist eine Gegendruckwalze 1 auf, welche mit Kautschuk oder Hartgummi bezogen ist. über die Gegendruckwalze 1 wird in Richtung des Pfeiles A eine zu beschichtende Materialbahn 2 mit einer Bahnbreite a geführt. Die Beschichtungsbreite b ist kleiner als die Bahnbreite, während die Breite c der Gegendruckwalze 1 größer als die Bahnbreite a ist.
  • Auf einer Seite der Gegendruckwalze 1 ist eine Schlitzdüseneinrichtung 3 mit feststehender einlaufender und ablaufender Düsenlippe des Düsenschlitzes vorgesehen. Die Breite der Schlitzdüse ist mit d bezeichnet. Auf beiden Stirnseiten der Schlitzdüseneinrichtung sind Abschlußplatten 4 vorgesehen.
  • Zu beschichtende Materialbahnen 2 sind beispielsweise Papierbahnen, Kunstoffolien, Metallfolien, Gewebebahnen sowie Kombinationen derartiger Materialbahnen. So kann die Materialbahn 2 eine Aluminiumfolie mit 0,008 mm, 0,012 mm, 0,02 mm und bis zu 0,12 mm Dicke sein. Als Papierbahnen kommen glatte, gestrichene, oder gekreppte Papiere von 40 bis 120 g/m2 in Frage, als Kunststoffolien Polyäthylenfolien von 40 bis 120 mg Dicke, biaxial gereckte, sogenannte orientierte Polypropylenfolien von 30 bis 120 mµ Dicke und Polyesterfolien im gleichen Dickenbereich. Weiter können als Materialbahnen zwei Hart-PVC-Folien und monomer sowie polymer weichgemachte PVC-Folien verarbeitet werden, und als Gewebebahnen beispielsweise Teppichverlegebänder und Verbandsmaterialien.
  • Beschichtungsmaterialien sind unter anderem Paraffine und mikrokristalline Wachse mit Verarbeitungstemperaturen zwischen 75°C und 100°C bei Auftragsmengen zwischen 4 und 40 g/m2. Weiter kommen in Frage Beschichtungshotmelts, bestehend aus Äthylvinylacetat-Copolymeren, gemischt mit Paraffin und Harzen, bei Verarbeitungstemperaturen zwischen 140°C und 190°C für die Oberflächenveredelung von Verpackungsmaterial. Verwendete Schmelzhaftkleber haben Verarbeitungstemperaturen zwischen 140°C und 190°C bei Auftragsmengen zwischen 12 und 40 g/m2, während Thermoset-Kleber bei Temperaturen von 70°C bis 80°C und Auftragsmengen ab 40 g/m2 verarbeitet werden. Polyurethankleber, bestehend aus zwei Komponenten, werden kurz vor der Beschichtung gemischt.
  • Weitere Beschichtungsmaterialien sind wäßrige Emulsionen und Dispersionen als PVDC-Beschichtung bei Raumtemperatur, Acrylatkleber als wäßrige Dispersionen mit Beschichtung ebenfalls bei Raumtemperatur, verschiedene Stärkekleber, die bei Temperaturen von 70°C bis 90°C verarbeitet werden, Klebstoffe und Beschichtungsmassen, die in organischen Lösungsmitteln gelöst sind und bei Raumtemperatur verarbeitet werden und schließlich Kaltleime PVC auf der Basis von Polyvinylalkohol.
  • Die einlaufende Düsenlippe 5 der Schlitzdüseneinrichtung 3 ist feststehend ausgebildet. Die ablaufende Düsenlippe der Schlitzdüse ist als drehbarer Rakelstab 6 ausgebildet. Der Rakelstab 6 weist außerhalb der Bahnbreite a bis über die Walzenbreite c hinausreichende segmentförmige Ausnehmungen 7 auf, durch welche der Rakelstab 6 ähnlich einer Schlüsselfläche abgesetzt ist. Hierdurch bleibt das gesamte Rakelstablager durch den vollen Rakelstab ausgefüllt und es gibt für das Beschichtungsmaterial keine Möglichkeit, sich in solchen Hohlräumen anzusammeln, was zu einem Austreten des Beschichtungsmaterials an unerwünschten Stellen führen könnte. Auch die für die Herstellung des Rakelstablagers unvermeidlichen Schlitze 8 zwischen zwei Rakellagerteilen 9 und 10 sind ständig durch den Rakelstab 6 verschlossen.
  • Der Schlitzdüseneinrichtung 3 wird über einen Beschichtungsmaterialkanal 11 Beschichtungsmaterial zugeführt. Der Beschichtungsmaterialkanal 11 befindet sich an der Trennstelle zwischen einer oberen Düsenhälfte 12 und einer unteren Düsenhälfte 13. In den Düsenhälften 12 und 13 sind Heizungs- bzw. Kühlbohrungen 14 vorgesehen.
  • Der die ablaufende Düsenlippe bildende Rakelstab 6 wird über einen Getriebemotor 15, einen Pleuel 16 und ein fest mit der Rakelstab 6 verbundenes Gestänge 17 derart oszillierend angetrieben, daß der Rakelstab 6 einerseits ständig die Schlitze 8 zwischen den beiden Rakellagerteilen 9 und 10 abdichtet, andererseits aber aufgrund seiner segmentförmigen Ausnehmungen 7 außerhalb der Materialbahn 2 nicht in Berührung mit der Gegendruckwalze 1 kommen kann. Hierdurch wird eine Beschädigung der Gegendruckwalze 1 durch den Rakelstab 6 sicher vermieden, während gleichzeitig gewährleistet ist, daß kein Beschichtungsmaterial auf die Gegendruckwalze 1 austreten kann.
  • Der Pleuel 16 läßt sich leicht von dem Gestänge 17 lösen, worauf der Rakelstab 6 einfach aus der Rakellagerung herausgezogen und durch einen einer geänderten Bahnbreite a angepaßten Rakelstab ersetzt werden kann.
  • Der Getriebemotor 15 hat eine Drehzahl von 9 bis 11 Umdrehungen pro Minute und ergibt eine entsprechend oszillierende Bewegung des Rakelstabes 6, wodurch der Rakeleffekt für die ablaufende Düsenlippe erreicht und damit eine Streifenbildung bei der Beschichtung sicher vermieden wird.
  • Die Schlitzdüseneinrichtung 3 kann durch einen nicht gezeigten Drehmechanismus derart gedreht werden, daß die feststehende einlaufende Düsenlippe 5 leicht an der Materialbahn 2 anliegt und eine Dichtwirkung erzielt, so daß kein Beschichtungsmaterial nach unten herausläuft und trotzdem keine nennenswerte Reibung zwischen den überstehenden Enden der Gegendruckwalze 1 und der Düsenlippe 5 entsteht. Die feststehende einlaufende Düsenlippe 5 ist mit der unteren Düsenhälfte 13 verschraubt und weist ein Ableitblech 18 auf.
  • Der Aufbau der ablaufenden Düsenlippe ist am besten aus Fig. 3 zu erkennen. Der Rakelstab 6 ist in einem zweiteiligen Rakellager gelagert. Das Rakellagerteil 9 ist gegenüber dem Rakellagerteil 10 mittels einer Spannleiste 19 und Spannschrauben 20 verschraubt. Das Rakellagerteil 9 wird zunächst mit den Spannschrauben 20 leicht angezogen. Danach wird durch leichtes Klopfen mittels eines Kunststoffhammers der Abstand zwischen dem Rakellagerteil 9 und dem Rakellagerteil 10 so eingestellt, daß ein zylindrisch geschliffener Stift mit einer Länge von etwa 30 mm und 12 mm Durchmesser, Passung h6 saugend durch die gesamte Bohrungslänge geschoben werden kann. Die Spannschrauben 20 werden jetzt angezogen.
  • Zwischen den Spannschrauben 20 des als Klemmleiste ausgebildeten Rakellagerteils 9, die etwa in einem Abstand von 100 mm angeordnet sind, befinden sich in dem Rakellagerteil 9 vorgebohrte Löcher. Nachdem die Endeinstellung stattgefunden hat, werden diese vorgebohrten Löcher weiter aufgebohrt und in das Rakellagerteil 10 vorgetrieben. Mit einer konischen Maschinenreibahle werden die Löcher derart erweitert, daß konische Stifte 21 mit Abzugsgewinden 22 das Rakellagerteil 9 und das Rakellagerteil 10 in der eingestellten Lage reproduzierbar positionieren. Das Rakellagerteil 9 kann nach Abziehen der konischen Stifte 21 und nach Lösen der Spannschrauben 20 beliebig oft zu Reinigungszwecken demontiert werden.
  • Der Rakelstab 6 samt seinem Rakellager 9, 10 kann mittels Zug- und Druckschrauben 23 zum Einspannen von Dichtstreifen 24 in den Zuführungsschlitz 25 zu der Düse, die den Düsenschlitz auf die Beschichtungsbreite begrenzen, unter Spannung verschoben werden. Für die Beschichtungsprofilbeeinflussung sind Zug- und Druckschrauben 26 vorgesehen.
  • Der Rakelstab 6 wird mit Hilfe der beiden Rakellagerteile9, 10 über 3/4 seines Umfanges festgehalten, damit seine Lage und Form während seiner oszillierenden Bewegung der Bohrung, die mit einem Passungssitz H7 versehen ist, angepaßt bleibt. Der Rakelstab 6 selbst wird mit einem Passungssitz h6 hergestellt. Zwischen Bohrung und Rakelstab 6 tritt also ein begrenztes Spiel auf, weshalb auch in das Rakelstablager Beschichtungsmaterial eintreten kann, das als Schmierung dient, sich jedoch in Längsrichtung entlang dem Schlitz 8 zwischen den beiden Rakellagerteilen 9 und 10 bis zu den Abschlußplatten 4 der Schlitzdüse ansammeln kann. Die an den oben beschriebenen Stellen angebrachten Ausnehmungen 7 stellen die Berührungsfreiheit der Gegendruckwalze 1 ohne überlagernde Materialbahn 2 sowie die Abdichtung des Schlitzes 8 über die gesamte Rakelstablänge sicher.
  • Die ablaufende Düsenlippe in Form des Rakelstabes 6 mit zugehörigem Rakellager ist als flexible Düsenlippe ausgebildet. Mittels der Zug- und Druckschrauben 26 kann die Berührungslinie zwischen der Gegendruckwalze 1, der Materialbahn 2 und dem oszillierenden Rakelstab 6 entlang der Bahnbreite beeinflußt werden. Es können also Korrekturen der Beschichtungsverteilung vorgenommen werden.
  • Ein weiteres Element zur Beeinflussung der Beschichtungsverteilung ist eine Strömungshemmleiste 27 im Zuführungskanal 11 zu der Schlitzdüse. Diese Strömungshemmleiste 27 kann mitteils Zug- und Druckschrauben 28 derart verstellt werden, daß die Strömungsverteilung des Beschichtungsmaterials über die Bahnbreite beeinflußt wird. Die Strömungshemmleiste 27, auch Chokerbar genannt, findet hauptsächlich bei hochviskosen Massen Verwendung.
  • Mit den erfindungsgemäßen Schlitzdüseneinrichtungen sind Beschichtungsmaterialien in einem Viskositätsbereich von dem von Wasser bis 25.000 Poise verarbeitbar. Die Auftragsgewichte liegen zwischen 1 und 400 g/m2.
  • Der Rakelstab 6 besteht normalerweise aus Stahl, während die Gegendruckwalze 1 mit Kautschuk beschichtet ist; die Gegendruckwalze 1 kann auch eine verchromte Stahlwalze sein. Alternativ kann der Rakelstab 6 aus Hartgummi bestehen und die Gegendruckwalze 1 eine verchromte Stahlwalze sein,welche mit höchster Präzision geschliffen ist. Die Rundlaufgenauigkeit soll 0,001 bis 0,003 mm betragen. Diese Genauigkeiten sind erforderlich, weil eine möglichst gute Verteilung der Beschichtung angestrebt wird. Bei 25 g/m2 Trockengewichtsauftrag sollen die Schwankungen nicht mehr als - 1,5 g/m2 sein; 1 g/m2 Beschichtungsmasse entspricht bei einem spezifischen Gewicht von 0,9 etwa 0,001 mm Dicke der Beschichtungen.
  • Für Beschichtungen, die eine sehr gute Verteilung unabhängig von Schwankungen der Materialbahn 2 aufweisen sollen, werden als Rakelstab 6 Spiralrakel verwendet. Das Beschichtungsgewicht wird dann durch die Drahtdicke der Spiralrakel bestimmt. Rostfreie Klavierseitendrähte können eingängig oder mehrgängig um den Rakelstab 6 gewickelt werden. Das Beschichtungsmaterial wird durch die entstehenden Zwischenräume zwischen den Drähten untereinander durchgepreßt. Die Beschichtung weist jedoch feine Linien auf, welche nicht immer erwünscht sind. Bei Verwendung einer Spiralrakel als Rakelstab 6 müssen die im Rakellager befindlichen Windungen abgedichtet werden, damit das Beschichtungsmaterial nicht um den Rakelstab 6 herumlaufen kann und sich oberhalb des Rakelstabes 6 auf der Materialbahn 2 absetzt.
  • Bei der Herstellung der ablaufenden Düsenlippe mit Rakelstab 6 ist darauf zu achten, daß die beiden Rakellagerteile 9 und.10 beispielsweise eine Bohrung bilden, deren Passungssitz 12 mm Durchmesser H7 beträgt. Die Passung muß auf der ganzen Länge der Schlitzdüse bis zu 2.600 mm und mehr stimmen. Nur dann läßt sich der Rakelstab 6 leicht ein- und ausschieben.
  • Die halbrunde Bohrung in dem Rakellagerteil 10 wird zunächst gefräst und anschließend mit einer Formschleifscheibe geschliffen. Ähnlich wird das Bohrungsteilstück an dem Rakellagerteil 9 hergestellt. Danach wird das Rakellagerteil 9 in seiner Höhe so angepaßt, daß es zusammen mit der Halbrundbohrung einen Teil eines Kreises bildet. Die Bohrung wird mittels zylindrischen geschliffenen Stiften eintouschiert. Die Endeinstellung erfolgt, nachdem Düsenlippe und Rakellagerteil 9 auf eine Oberflächenhärte von 1.000 bis 1.200 Vickers ionitriert sind.

Claims (13)

1. Vorrichtung zum Aufbringen einer dünnen Schicht eines Beschichtungsmaterials auf eine über eine Gegendruckwalze (1) laufende Materialbahn (2) mittels einer Schlitzdüseneinrichtung (3) mit feststehender einlaufender und ablaufender Düsenlippe des Düsenschlitzes, bei der die ablaufende Düsenlippe als drehbarer Rakelstab (6) in einem zweiteiligen Rakellager ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet , daß der Rakelstab (6) ausserhalb der Bahnbreite (a) mit segmentförmigen Ausnehmungen (7) versehen und derart oszillierend angetrieben ist, daß die segmentförmigen Ausnehmungen (7) nicht in Verbindung mit den Schlitzen (8) zwischen den beiden Rakellagerteilen (9, 10) kommen können.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Rakelstab (6) fest mit einem Gestänge (17) verbunden ist, welches seinerseits leicht lösbar mit einem Antrieb (15, 16) für den Rakelstab (6) in Verbindung steht.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß in dem Düsenschlitz im Bereich außerhalb der Beschichtungsbreite (b) Dichtstreifen (24) eingelegt sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere segmentförmige Ausnehmungen (7) entlang der Länge des Rakelstabs (6) vorgesehen sind.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß der Rakelstab (6) aus Stahl und die Gegendruckwalze (1) mit einem elastischen Material wie Hartgummi, Kautschuk und dergleichen beschichtet ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß der Rakelstab (6) aus Hartgummi und die Gegendruckwalze (1) eine verchromte Stahlwalze ist.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die beiden Rakellagerteile (9, 10) miteinander verschraubt und mittels konischer Stifte (22) in ihrer Lage zueinander fixiert sind.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß der Rakelstab (6) eine Spiralrakel ist.
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die ablaufende Düsenlippe mit Rakelstab (6) als flexible Düsenlippe mittels Zug- und Druckschrauben (26) in ihrer Berührungslinie mit der Materialbahn (2) und der Gegendruckwalze (1) einstellbar ist.
10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Zuleitung (11) zur Schlitzdüse eine im Düsenkörperteil des Rakelstabs (6) eingebaute, mittels Zug- und Druckschrauben (28) verstellbare Strömungshemmleiste (27) vorgesehen ist.
11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Schlitzdüseneinrichtung (3) seitlich neben der Gegendruckwalze (1) zu dieser hin verstellbar und drehbar eingebaut ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet , daß die einlaufende Düsenlippe
(5) der Schlitzdüse als Dichtlippe ausgebildet ist.
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