EP0235166B1 - Device for applying a liquid to a material web - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Auftragen einer Flüssigkeit auf eine Materialbahn gemäss dem Oberbegriff von Anspruch 1. Derartige Vorrichtungen werden beispielsweise an Walzlackiermaschinen zum Lackieren von Papier oder Karton eingesetzt. Die eventuell vorbehandelte, bedruckte oder unbedruckte Materialbahn wird an der Auftragswalze vorbeigeführt, welche einen Lackfilm auf die Materialbahn aufträgt. Die beschichtete Materialbahn wird anschliessend einem Trockner zugeführt, der z.B. je nach der Beschaffenheit des Lacks die Beschichtung durch UV-Polymerisation oder durch Infrarotbestrahlung aushärtet oder trocknet.The invention relates to a device for applying a liquid to a material web according to the preamble of claim 1. Such devices are used, for example, on roll coating machines for coating paper or cardboard. The possibly pretreated, printed or unprinted material web is guided past the application roller, which applies a lacquer film to the material web. The coated web of material is then fed to a dryer which e.g. Depending on the nature of the lacquer, the coating hardens or dries by UV polymerization or by infrared radiation.
Bekannte Walzlackiermaschinen können den Lackfilm gleichläufig oder gegenläufig zur Materialbahn auftragen. Für eine Aenderung der Betriebsart ist jedoch eine Umstellung der Maschine erforderlich: bei einer Gleichlaufbeschichtung ist nämlich die Reservoir-Zone in Vorschubrichtung vor dem Einlauf der Materialbahn in die Auftragswalze angeordnet, während die Dosierwalze bzw. die Reservoir-Zone bei einer Gegenlaufbeschichtung in Vorschubrichtung (der Materialbahn) hinter der Auftragswalze angeordnet ist. In beiden Fällen verlässt der Lackfilm die Reservoir-Zone mit der aufzutragenden Flüssigkeit durch einen dünnen Spalt, der zwischen der Dosierwalze und der Auftragswalze gebildet wird.Known roll coating machines can apply the coating film in the same direction or in the opposite direction to the material web. To change the operating mode, however, the machine has to be changed: in the case of a synchronous coating, the reservoir zone is arranged in the feed direction before the material web enters the application roller, while the metering roller or the reservoir zone is arranged in the feed direction if the coating is counter-rotating Material web) is arranged behind the application roller. In both cases, the paint film leaves the reservoir zone with the liquid to be applied through a thin gap which is formed between the metering roller and the application roller.
Zum Umstellen von Gleichlaufbeschichtung auf Gegenlaufbeschichtung muss entweder eine zweite Dosierwalze gegen die Auftragswalze zugestellt und die erste Dosierwalze ausser Eingriff gebracht werden, oder es müssen separate Lagerstellen für die Dosierwalze in beiden Betriebsarten vorgesehen sein, was dann jeweils einen Umbau der Beschichtungsanlage erfordert. Besondere Probleme bereitet in diesem Zusammenhang die Zufuhr der aufzutragenden Flüssigkeit bzw. des Lacks entweder an beide Dosierwalzen oder aber deren Umstellung bei verschiedenen Betriebsarten. Die Umstellung ist ausserdem sehr aufwendig, da zuerst eine Reinigung der Walzen erforderlich ist, wozu die noch in der ReservoirZone ruhende Flüssigkeit abgeführt werden muss. Das Umstellen erfordert Zeit und Personal.To change from co-rotating coating to counter-rotating coating, either a second metering roller has to be fed against the application roller and the first metering roller has to be disengaged, or separate storage locations for the metering roller have to be provided in both operating modes, which then requires a conversion of the coating system. In this context, the supply of the liquid or the lacquer to be applied either to both metering rollers or changing them in different operating modes poses particular problems. The changeover is also very complex since the rollers first have to be cleaned, for which purpose the liquid still in the reservoir zone has to be removed. The changeover takes time and personnel.
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der eine Umstellung der Dosierwalze nicht mehr erforderlich ist und bei der sowohl bei Gleichlaufbeschichtung als auch bei Gegenlaufbeschichtung der Flüssigkeitsfilm aus der gleichen Reservoir-Zone abgeführt wird.It is therefore an object of the invention to provide a device of the type mentioned at the outset in which a changeover of the metering roller is no longer necessary and in which the liquid film is removed from the same reservoir zone both in the case of co-rotating coating and counter-rotating coating.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch eine Vorrichtung gelöst, welche die Merkmale von Anspruch 1 aufweist. Die Beibehaltung der Dosierwalze auf einer Seite der Auftragswalze und die Anordnung der zusätzlichen Verteilerwalze, welche ein- oder auskuppelbar ist, erlaubt es auf einfachste Weise, nur mit einer Dosierwalze im Gleichlauf und im Gegenlauf zu beschichten. Bei der Gleichlaufbeschichtung ist die zusätzliche Verteilerwalze ausgekuppelt und weggeschwenkt und erfüllt an sich keine Funktion. Die Beschichtung erfolgt auf an sich bekannte Weise, indem der Flüssigkeitsfilm aus der Reservoir-Zone durch den Spalt zwischen Dosierwalze und Auftragswalze nach unten abgeführt wird und im Gleichlauf mit dem Bahnvorschub aufgetragen wird. Um nun mit der gleichen Vorrichtung eine Materialbahn im Gegenlauf beschichten zu können, muss einzig die Drehrichtung der Auftragswalze geändert und die Verteilerwalze eingekuppelt werden. Die Entnahme des Flüssigkeitsfilms erfolgt aus der gleichen Reservoir-Zone, jedoch nicht nach unten durch den Spalt zwischen Dosierwalze und Auftragswalze, sondern nach oben gegen den Scheitelpunkt der Auftragswalze. Um einen gleichmässigen Flüssigkeitsfilm auf der Auftragswalze zu gewährleisten, übernimmt nun die Verteilerwalze die eigentliche Dosierfunktion.According to the invention, this object is achieved by a device which has the features of claim 1. The retention of the metering roller on one side of the application roller and the arrangement of the additional distributor roller, which can be coupled or uncoupled, allows coating in the simplest way to only coat with one metering roller in the same direction and in the opposite direction. In the case of synchronous coating, the additional distributor roller is disengaged and swiveled away and in itself has no function. The coating is carried out in a manner known per se, in that the liquid film is discharged downward from the reservoir zone through the gap between the metering roller and application roller and is applied in synchronization with the web feed. In order to be able to coat a material web in the opposite direction with the same device, only the direction of rotation of the application roller has to be changed and the distributor roller has to be coupled. The liquid film is removed from the same reservoir zone, but not downwards through the gap between the metering roller and application roller, but upwards against the apex of the application roller. In order to ensure a uniform liquid film on the application roller, the distributor roller now takes over the actual dosing function.
Besonders vorteilhaft ist die Verteilerwalze an die obere Hälfte der Auftragswalze etwa im Bereich des Scheitelpunkts der Auftragswalze zustellbar. Auf diese Weise kann überschüssige Flüssigkeit, welche sich vor dem Spalt zwischen Verteilerwalze und Auftragswalze ansammelt, wieder zurück in die Reservoir-Zone fliessen.The distributor roller is particularly advantageously deliverable to the upper half of the application roller approximately in the region of the apex of the application roller. In this way, excess liquid which accumulates in front of the gap between the distributor roller and applicator roller can flow back into the reservoir zone.
Die Verteilerwalze ist vorzugsweise gegenläufig zur Auftragswalze antreibbar, so dass eine optimale Verteilung des Flüssigkeitsfilms stattfindet. Vorzugsweise ist die Verteilerwalze mit einem an die Achse der Auftragswalze ankoppelbaren Getriebe antreibbar. Dadurch ist gewährleistet, dass die Verteilerwalze im Gegenlaufbetrieb immer die richtige Drehrichtung hat. Das Getriebe und die Verteilerwalze bilden dabei vorzugsweise eine Einheit, die mittels einer Zustellvorrichtung gegen die Auftragswalze bzw. von dieser weg verschiebbar ist. Auf diese Weise müssen im Gleichlaufbetrieb, in dem die Verteilerwalze keine Funktion erfüllt, nicht unnötig Getriebeteile angetrieben werden.The distributor roller can preferably be driven in the opposite direction to the application roller, so that an optimal distribution of the liquid film takes place. The distributor roller can preferably be driven by a gear which can be coupled to the axis of the application roller. This ensures that the distributor roller always has the correct direction of rotation in counter-rotating operation. The gear unit and the distributor roller preferably form a unit which can be displaced against the application roller or away from it by means of an infeed device. In this way, in synchronous operation, in which the distributor roller has no function, there is no need to drive gear parts unnecessarily.
Wenn die Zustellung wenigstens eine Zahnstange aufweist, welche derart mit einem Zahnrad an der verschiebbaren Einheit kämmt, dass letztere durch Drehen des Zahnrades entlang der Zahnstange verschiebbar ist, kann die Getriebeeinheit mit der Verteilerwalze ohne Kraftaufwand zugestellt und mühelos angekuppelt werden.If the infeed has at least one rack, which meshes with a gear on the displaceable unit in such a way that the latter can be displaced along the rack by rotating the gear, the gear unit can be fed with the distributor roller without effort and coupled effortlessly.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird nachstehend genauer beschrieben. Es zeigen:
- Figur 1 eine bekannte Vorrichtung im Gleichlaufbetrieb,
Figur 2 eine bekannte Vorrichtung im Gegenlaufbetrieb,Figur 3 eine erfindungsgemässe Vorrichtung im Gleichlaufbetrieb,Figur 4 eine erfindungsgemässe Vorrichtung im Gegenlaufbetrieb,Figur 5 eine Seitenansicht auf eine erfindungsgemässe Vorrichtung mit schematisch dargestellten Getriebeteilen, undFigur 6 eine vereinfachte Draufsicht auf die Zustellvorrichtung.
- 1 shows a known device in synchronous operation,
- FIG. 2 shows a known device in counter-rotating operation,
- FIG. 3 shows a device according to the invention in synchronous operation,
- FIG. 4 shows a device according to the invention in reverse operation,
- Figure 5 is a side view of an inventive device with schematically illustrated gear parts, and
- Figure 6 is a simplified top view of the delivery device.
Die Figuren 1 und 2 zeigen die Funktionsweise einer an sich bekannten Vorrichtung. Eine Auftragswalze 2 ist in beiden Drehrichtungen C und D antreibbar. Die Materialbahn 3 wird immer in Pfeilrichtung A vorgeschoben und durch die Gegendruckwalze 12, welche sich in Pfeilrichtung B im Gleichlauf mit der Materialbahn 3 dreht, angepresst. In Vorschubrichtung vor der Auftragswalze 2 ist eine Dosierwalze 4 angeordnet, welche in Pfeilrichtung H zustellbar ist. Die Dosierwalze 4 bildet zusammen mit der Auftragswalze 2 eine Reservoir-Zone 5 für die aufzutragende Flüssigkeit. Aus dieser Reservoir-Zone wird durch den Spalt zwischen der Auftragswalze 2 und der Dosierwalze 4 ein Flüssigkeitsfilm 1 abgezogen und auf die Materialbahn 3 übertragen. Die Flüssigkeit, welche an der Dosierwalze 4 haften bleibt, wird mit einer Rakel 11 abgestreift.Figures 1 and 2 show the operation of a device known per se. An
Für eine Gegenlaufbeschichtung wird nun die Dosierwalze 4 ausgebaut und in Vorschubrichtung nach der Auftragswalze 2 an vorbereiteten Lagerstellen wieder eingebaut. Auch in dieser Position ist die Dosierwalze 4 in Pfeilrichtung H zustellbar. Die Auftragswalze 2 dreht sich nun jedoch in Pfeilreichtung D gegenläufig zum Vorschub der Materialbahn 3. Der Flüssigkeitsfilm wird dadurch nicht auf die Materialbahn aufgepresst, sondern auf der Oberfläche der Materialbahn abgestreift. Bevor die Dosierwalze 4 gewechselt werden kann, muss ersichtlicherweise zuerst die Flüssigkeit in der Reservoir-Zone 5 abgeführt werden, und es muss eine neue Flüssigkeitszufuhr in der Gegenlaufposition angeschlossen werden.For a counter-rotating coating, the
In den Figuren 3 und 4 ist die erfindungsgemässe Vorrichtung dargestellt. In Figur 3 sind die Anordnung der Walzen und die Drehrichtungen gleich wie bei Figur 1. Auch die Funktionsweise ist unverändert. Zusätzlich ist eine Verteilerwalze 6 vorgesehen, welche in Pfeilrichtung G zustellbar ist und beim Gleichlaufbetrieb jedoch in Warteposition verbleibt.FIGS. 3 and 4 show the device according to the invention. In Figure 3, the arrangement of the rollers and the directions of rotation are the same as in Figure 1. The mode of operation is also unchanged. In addition, a
Wenn die Auftragsvorrichtung im Gegenlaufbetrieb gefahren weden soll, wird die Verteilerwalze 6, wie in Figur 4 dargestellt, an die Auftragswalze 2 zugestellt. Mit der Zustellung erfolgt eine Ankupplung an die Antriebsvorrichtung der Walzen. Gleichzeitig wird die Dosierwalze 4 so nahe wie erforderlich an die Auftragswalze 2 zugestellt, damit die gewünschte Lackmenge durch den Spalt nach oben gefördert wird.If the application device is to be operated in the counter-rotation mode, the
Die Drehrichtung der Auftragswalze wird für den Gegenlaufbetrieb geändert. Der Flüssigkeitsfilm 1 wird aus der gleichen Reservoir-Zone 5 abgeführt wie beim Gleichlaufbetrieb, verlässt jedoch die Reservoir-Zone nicht nach unten durch den Spalt zwischen der Auftragswalze und der Dosierwalze, sondern nach oben gegen den Scheitelpunkt der Auftragswalze 2 hin. Im Abschnitt 14 zwischen der Dosierwalze 4 und der Verteilerwalze 6 ist die Schichtdicke des Flüssigkeitsfilms relativ unkontrolliert. Eine Verteilung der Flüssigkeit und eine Einstellung der Filmdicke erfolgt jedoch durch die Verteilerwalze 6, welche nun eine ähnliche Funktion übernimmt wie die Dosierwalze 4 im Ausführungsbeispiel gemäss Figur 2. Vor der Verteilerwalze 6 kann sich ein Flüssigkeitsstau 15 bilden, der jedoch bei einer bestimmten Flüssigkeitsmenge unter Schwerkrafteinfluss in die Reservoir-Zone 5 zurückfliessen kann.The direction of rotation of the application roller is changed for counter-rotating operation. The liquid film 1 is discharged from the
Die Verteilerwalze 6 dreht sich in Pfeilrichtung I gegenläufig zur Auftragswalze 2 und ist ebenfalls mit einer Rakel 11 versehen.The
In Figur 5 ist beispielsweise eine Getriebeanordnung schematisch dargestellt, mit der die Verteilerwalze 6 antreibbar ist. Das Getriebe 7 wird von der Achse 8 der Auftragswalze 2 angetrieben, auf der ein Antriebszahnrad 16 angeordnet ist. In eingekuppeltem Zustand kämmt dieses Zahnrad mit dem Zahnrad 17, dessen Achse einen Zahnriemen 18 antreibt. Ueber weitere Zahnräder 19 wird die Drehbewegung schliesslich auf die Verteilerwalze 6 übertragen.FIG. 5 schematically shows, for example, a gear arrangement with which the
Das ganze Getriebe 7 bildet zusammen mit der Verteilerwalze 6 eine verschiebbare Einheit 20, welche entlang der Zahnstange 13 in Pfeilrichtung G verschiebbar ist. Die Einheit 20 kann beispielsweise Seitenwände 21 aufweisen, welche gleichzeitig Lagerstellen für die verschiedenen Getriebeteile tragen.The
Figur 6 zeigt beispielsweise zwei Zahnstangen 13, welche in Verschieberichtung G angeordnet sind. Zwischen den beiden parallelen Seitenwänden 21 und 21' der Einheit 20 ist die Verteilerwalze 6 gelagert. Die beiden Seitenwände bilden auch eine Lagerstelle für die Achse 22, die auf einer Seite mit einem Drehgriff 23 versehen ist. Auf der Achse 22 sind die Zahnräder 10 und 10' angeordnet, welche mit den Zahnstangen 13 und 13' kämmen. Durch Drehen des Drehgriffs 23 kann ersichtlicherweise die Einheit 20 entlang den Zahnstangen in Pfeilrichtung G hin und herbewegt werden. Beim Wegdrehen gelangt das Zahnrad 17 des Getriebes ausser Eingriff mit dem Antriebszahnrad 16. Die Einheit 20 wird so weit weggefahren, dass sie beim Gleichlaufbetrieb der Auftragswalze den Arbeitsprozess nicht behindert. Selbstverständlich ist es auch denkbar, die Transmission am Getriebe 7 auf andere Weise zu realisieren.Figure 6 shows, for example, two
Vorteilhaft lässt sich auch die in Figur 6 dargestellte Ankupplung statt an den Antrieb der Auftragswalze 2 analog an einen (nicht dargestellten) Antrieb der Dosierwalze 4 vornehmen. Diese Ausführungsvariante hätte sogar den Vorteil, dass sich Dosierwalze 4 und Verteilerwalze 6 unabhängig von der Drehzahl der Auftragswalze 2 regeln liessen. Dadurch könnte vor allem die Dicke der übertragenen Flüssigkeits- bzw. Lackschicht völlig unabhängig von der Geschwindigkeit der Auftragswalze 2 einstellen lassen.The coupling shown in FIG. 6 can also advantageously be carried out analogously to a drive (not shown) of the
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