EP1148954B1 - Auftragen einer auftragsschicht auf einen dünnwandigen behälter - Google Patents

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EP1148954B1
EP1148954B1 EP99965393A EP99965393A EP1148954B1 EP 1148954 B1 EP1148954 B1 EP 1148954B1 EP 99965393 A EP99965393 A EP 99965393A EP 99965393 A EP99965393 A EP 99965393A EP 1148954 B1 EP1148954 B1 EP 1148954B1
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EP
European Patent Office
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application
roller
layer
process according
peripheral
Prior art date
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Application number
EP99965393A
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English (en)
French (fr)
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EP1148954A1 (de
Inventor
Pieter Gilles Uithoven
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Ardagh Metal Packaging Germany GmbH
Original Assignee
Ball Packaging Europe GmbH
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Publication date
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Publication of EP1148954B1 publication Critical patent/EP1148954B1/de
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D1/00—Processes for applying liquids or other fluent materials
    • B05D1/28—Processes for applying liquids or other fluent materials performed by transfer from the surfaces of elements carrying the liquid or other fluent material, e.g. brushes, pads, rollers
    • 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
    • B05C1/00—Apparatus in which liquid or other fluent material is applied to the surface of the work by contact with a member carrying the liquid or other fluent material, e.g. a porous member loaded with a liquid to be applied as a coating
    • B05C1/02—Apparatus in which liquid or other fluent material is applied to the surface of the work by contact with a member carrying the liquid or other fluent material, e.g. a porous member loaded with a liquid to be applied as a coating for applying liquid or other fluent material to separate articles
    • B05C1/022—Apparatus in which liquid or other fluent material is applied to the surface of the work by contact with a member carrying the liquid or other fluent material, e.g. a porous member loaded with a liquid to be applied as a coating for applying liquid or other fluent material to separate articles to the outer surface of hollow articles

Definitions

  • the invention relates to a method for applying an application or top layer, in particular a white lacquer layer, to beverage cans as a representative representative of a thin-walled metal can.
  • a method for applying an application or top layer, in particular a white lacquer layer, to beverage cans as a representative representative of a thin-walled metal can.
  • Such a method is usually referred to in the prior art as "white coating" because the lacquer layer which is applied to the metal can is the primer layer in order to apply other layers of color to the can later, cf. also EP-B 050 269 (Schmalbach-Lubeca).
  • the solution is based on the idea of applying, i.e. transferring the No application layer from a transfer roller to the thin-walled metal can Differential speed to provide and practically no slip for the temporal Let the section of the application take effect.
  • the transfer roller already has the ability to apply evenly Application device a different on their surface (different thick) applied layer in the form of successive repeat lengths of Application layer sections that are non-slip - without the slip mentioned on the thin-walled box is transferred, with two circumferential sections on the overlap metallic tin in opposite directions to create a uniformly strong one To result in total layer or layer layer.
  • Two layer sections are for the opposite addition needed, so that the sum of the layer thicknesses such Sections on the transfer roller, one on top of the other, on the metallic can lie together, an order equally strong over the circumference of the metal can result.
  • the non-slip transmission of the on a much larger scale temporarily stored paint layer course in the form of several repeat lengths, with a repeat length assigned to a can ensures that the preselected one and previously certain paint thickness is transferred very precisely to the metal can, which is carried out in the application process on the transfer roller, in which Completing two paint layers sections complement each other on the metal can come to lie on top of each other while they are still on the transfer roller were arranged side by side (circumferentially).
  • the paint layer applied on the outside was still “misused” as a lubricant, which briefly absorbed the considerable differential speed from the faster rotating can to the slower rotating transfer roller, but was also required to prevent a paint jam from occurring in the feed area
  • the predetermined coating thickness distribution due to the predetermined coating thickness distribution, it can be ensured already on the transfer roller and the practically the same rotational speed that the application layer is applied directly and gently to the inside of the metal can without the formation of jams.
  • a control of the speed difference during the Order process is no longer necessary because it is also in the end area of the order process only exactly that amount is transferred to the metal body without slipping that at the respective extensive position for complementary addition and formation of a extensive constant order layer is required. It therefore arises In addition, a simplification of the control technology in that different Speeds of the thin-walled metal cans during the order are unnecessary.
  • the preparatory application of the different layer thicknesses is carried out by one further roller, which is connected to the transmission device, in particular compared to the area in which the thickness distribution is predetermined Application layer is transferred from the transfer roller to the metal cans (Claim 5, 6, 7 and 9).
  • the first roller has the layer thickness circumferentially determines a surface which has trough regions arranged along strips, which troughs in accordance with the predetermined layer thickness distribution Circumferential direction run deeper or flatter to change accordingly take up more or less varnish, which after application to the first roller of a surface-mounted doctor blade or slide is leveled on the surface, in particular is removed entirely above the depressions.
  • Another removal device can be in the form of a small roller on the circumference of the Transfer roller be arranged in the area after the application area on the Metal cans and in front of the area where the first roller applied the thickness controlled varnish transfers to the application device (transfer roller). So it can be achieved that remaining paint residues are removed from the application device before a new thickness-controlled layer is applied to the application device.
  • the Removal device in the form of a roller can also add another doctor blade own that works similar to the squeegee or slide that works on the circumference of the first roller was provided. The removal of remaining paint volume ensures to ensure that the new order always remains evenly distributed.
  • the remaining residues may be due to the fact that the varnish is either not was completely transferred to the metal cans that the metal cans may not were supplied and the entire paint layer was still left or irregular remnants due to incorrect feeding or incorrect transmission remain. All possible errors in the order strip are the same switched off.
  • the rollers in contact with each other can be synchronized with each other.
  • a Synchronization ensures that the respective starting points of repeat lengths, i.e. one such length, which is assigned to a single can and the circumference the application roller are arranged one after the other, again and again in the course of Rotating motion collide. It doesn't matter if the starting points are integer multiples of repeat lengths after a complete rotation change if the circumferential lengths are coordinated so that the Start of repeat lengths of opposite and touching In the long term, rollers always meet such starting points. A drift away of color thicknesses within a repeat length, especially an uncontrolled one Changes in the color thickness in these application strips can thus be avoided.
  • the synchronization can affect the speed if the circumferential lengths in one fixed predetermined ratio so that a respective integer of Repeat lengths can be found on any circumference, for example when the Diameter in a ratio of 1: 2: 4 (take-off roller, application roller, Transfer roller).
  • the term integer is understood in the sense of a Integer number (claim 17).
  • the process of applying the application layer can be kept in balance, if, in the absence of cans, the repeat lengths of Application layers, working in opposite directions, an abrasion roller to the transfer roller is employed. This can be done with a slight delay, depending on how many Containers are still present on the spoke wheel and are able to Repeat pattern lengths to be removed from the application roller. With that the renewed Switching on improved because the order thickness of the repeat lengths is not uncontrolled drifts. Likewise, the build-up of too thick application layers on the Transfer roller can be prevented. You can also use several removal rollers successively be provided by more than 50% ( ⁇ 10%) from the applicator roll to decrease. In a subsequent start-up, only a few cans are considered "Starting cans" needed, usually no more than ten, that did not have an acceptable paint application have.
  • the holding devices on which the thin-walled metal containers sit and on which they are held so by axial or radial forces that they are in the Application process are able to provide the necessary reaction forces apply anyway due to the chosen speed when applying are very small, rotatable mandrels (claim 12, 13).
  • These thorns are there on a spoke wheel, the diameter of which is significantly larger than the diameter of the Transfer roller can be and on which - at the respective ends of the spokes - the thin-walled held on the rotatable holding devices (thorns) Store metal container.
  • the force to hold the metal container can be achieved by vacuum or can also be applied to the bottom of the respective can by magnetic force, so that driving the respective domes before touching and forming one striped application area causes the differential speed especially at the time of the first touch and especially at the time of loosening is practically zero and preferred for the entire duration of the training a striped order area, i.e. the entire duration of the application practically no difference speed exists.
  • the layer on the layer that begins at a practically zero coating thickness cylindrical transmission device ensures avoiding initial paint jams when transferring a steadily thicker one becoming layer section on the same speed as that Transmission device rotating metal cans (claim 4, 8).
  • the thickness of the varnish layer can be controlled as coherent color layer or as a structured lacquer layer with still existing paint strips and areas that do not carry paint his.
  • the layer is only structureless after it has been transferred to the metal cans and uniform.
  • the stripe areas are a result of the troughed, surface engraved especially in the first section of a roto-engraving process the first roller (claim 5).
  • This textured surface has a period that begins their scope remains the same and is in a respective period section a trough that changes either in width or in depth at the perimeter to prepare a changing volume on this first roller, the then onto the transfer roller - especially in the second section of the roto-engraving process - is transmitted rotatively, where the structure is not preserved and especially at higher speeds and larger coating volumes per peripheral unit here already a steady course of the shift becomes.
  • the application layer which is arranged in a circumferentially distributed manner can also be understood in this way be that a volume of paint per unit volume is on the surface of the transfer roller changes, in particular at least in sections steadily increasing or steadily decreasing or also constant for intermediate sections (claim 8).
  • pulse duration modulation here spatial, not temporal
  • trough depth or trough width for one That gives a constant circumferential distance that defines the period Volume per circumferential element, for example per distance R before that on the Transmission device is transmitted.
  • the described period of the troughs is the small period.
  • the big period is that of the repeat lengths.
  • the grid guides or strips along those Troughs are not perpendicular and not parallel to the axis, rather inclined to the circumferential direction, usually at an angle between 30 ° and 60 °.
  • the troughs are embedded in two sets of strips that cross and the have said angles to the axis, so that these strips are preferred cut at an angle of 90 °.
  • the sequence of depths or sizes of the troughs are provided so that along a parallel to the axis there is the same trough size or trough depth. Change in the circumferential direction Trough size or trough depth.
  • the procedure for defining these troughs can be galvanic, mechanical with a Graver (diamond-shaped) or optically with a laser.
  • Dome shapes are preferred in galvanic production.
  • the optical design of the troughs with a laser offers the most extensive designs of the wells, in which the inclined flanks are practical can have any shape and the basic shape does not necessarily have one polygonal base must be on the surface of the roller.
  • the start area of a job section on the transmission device for transfer to a hollow body is advantageous because it can be avoided may cause a build-up of paint when first applied and therefore the same Application speeds of both the target object and the cylindrical one Transmission device is possible.
  • the then constantly changing layer thickness when applying and the later complementary second layer thickness at two Order shifts (repeatable in corresponding shift pairs on the target object) result in a uniformly well-developed circumferentially on the target object Application layer, especially top or lacquer layer.
  • FIG. 1 shows a spoke wheel 60 known in the prior art, which has a plurality of spokes 60a, 60b, 60c which extend radially and at whose respective ends a short cylindrical holding piece 21 which extends parallel to the axis 60z of the spoke wheel, on the cylindrical container body, in particular thin-walled beverage cans, for example according to DE 28 05 271 C2 (Schmalbach-Lubeca).
  • the cans 20, which can only be seen here in section with their thin wall thickness, are held by magnetic forces or suction forces that act on the bottom of the can so that they cannot be easily rotated circumferentially relative to the rotatably mounted cylinder holder 21, rather are rotatable together with this during a rotation.
  • the spoke wheel moves in the circumferential direction at the circumferential speed v 60 , shown here clockwise.
  • a transfer roller 30 with an axis of rotation 30a is shown, the diameter of which is significantly smaller than that of the length of the spokes of the spoke wheel and which comes into contact with the metallic cans 20 in an application area 22, which will be explained in more detail later.
  • the transfer roller 30 receives a circumferentially thickness-controlled predetermined layer of applied lacquer from a surface-structured applicator roller 40 rotating about an axis 40a as a gravure roller, which is fed by a lacquer storage 51 and, after application, carries a certain amount of lacquer per peripheral unit.
  • the surface of the lacquer layer is removed from a transverse doctor arm 50 arranged behind the ink application 51, so that lacquer only remains in the structures of the application roller 40 (gravure roller).
  • the directions of rotation of the transfer roller 30 and the application roller 40 are such that all three elements, the metal cans 20, the transfer roller 30 and the application roller 40 have the same speeds in the contact area, in particular are synchronized.
  • a take-off roller 52 is arranged below the transfer roller 30, namely in the intermediate area after the order area 22 between the metal can 20 and transfer roller 30 and in front of the application roller 40.
  • the surface of the transfer roller which is mostly called a blanket cylinder will be trained.
  • Remaining paint residue or paint residue on the Surface of the transfer cylinder 30 can be faulty or incomplete Transmission in the order area 22 can be traced back to the metal cans. If no such metal cans are supplied, practically the complete one remains predetermined paint on the surface of the transfer roller and is from the Removal roller 52 at least partially removed before a new one Transfer the paint thickness profile from the applicator roller 40 to the blanket cylinder 30 becomes. Adhesive forces ensure that between 40% and 60% of the paint is removed by the rotating small roller 52, which itself has another doctor blade 52a can, similar to the doctor blade 50 on the applicator roller 40.
  • the cylindrical holding devices also called “mandrels” 21, can be rotated according to FIG. 1a about the axis 21a at the end of a respective spoke of the spoke wheel.
  • the rotary movement is initiated by a conveyor belt 31 shown here, which runs from the transfer roller 30 via a coupling roller 32 and then engages extensively on a plurality of holding devices 21 and thus brings the cans sitting on them into a predetermined rotational movement.
  • a transfer roller 30 can also be provided with a rubber ring 31a fixedly arranged thereon via a connecting section 33, which acts on a respective mandrel 21 with pressure force, so that slippage can be avoided and the drive at the same speed on the peripheries of the can 20 and the application roller 30 takes place.
  • the cans 20 have a slight drop in the direction of the spokes 60a, 60b, 60c when the metal containers touch the circumference of the transfer roller 30, usually a blanket roller with a superficially arranged printing blanket which is arranged on a soft rubber base is stronger than the blanket on top.
  • the cans experience a slight inward movement as a "pitch", directed essentially in the radial direction towards the axis 60z of the spoke wheel.
  • the smaller this vertical runout the less complex the mechanical precautions on the spoked wheel 60.
  • the contact angle shown in FIG. 1 is the area of rotation V 60 in which the vertical runout is controlled, for example, by cams. In the contact angle range, the contact pressure is thus the same, with the speed of the respective surfaces in the contact area 22, which is already existing, in the contact area 22, which will be explained later.
  • the area 22 at which the metal cans 20 begin to come into contact with the transfer roller 30 is of greater importance, which is shown here in the area in which the speeds v A and v B are shown. These speeds are indicated at the point of contact of the clockwise rotating spoke wheel with the likewise clockwise rotating holding devices 21 and metal cans 20 and the counterclockwise transfer roller 30.
  • This narrow strip region 22 which is formed becomes clearer in the schematic illustration in FIG .
  • the transfer roller 30 is shown with a larger diameter than the metal cans 20.
  • the speeds v A and v B are the same and a strip-shaped application area 22 is formed between these two cylinders, which enables the transfer of the transfer roller 30 in one given the thickness distribution of the existing color layer on the surface of the metal can 20.
  • a similar strip area 22a is formed between the application roller 40 and the transfer roller 30 on the left in FIG. 2 (on the right in FIG. 1). In this strip 22a too, v A and v C are the same.
  • the transfer of lacquer in the strip area 22a is to be illustrated with reference to FIG. 1b .
  • the surface of the application roller 40 is unwound and shown in a greatly enlarged section.
  • the surface W of the application roller 40 contains wells which are defined in a punctiform manner from many parallel lines, which lines do not extend parallel to the axis of the application roller 40, but rather run at an oblique angle of between preferably 30 ° to 60 ° or 120 ° to 150 °.
  • the depth t as a function along the circumference changes in accordance with the desired thickness of the lacquer along the circumference of the transfer roller 30.
  • the troughs in the example shown become ever deeper with a constant period R, so that increasingly greater depths t a , t b , t c and thus form a correspondingly larger volume of lacquer-receiving troughs 41a, 41b, 41c.
  • These troughs and thus the design of the surface of the application roller 40 can be created optically by laser or by engraving or exposure and etching. They allow the thickness (the volume) to be controlled along the circumference, which can be specified more precisely, the finer the grid R and the shorter a period of the trough sequence, into which a respective land area S, in which the original cylinder jacket remains without removal.
  • a constant change in depth or width along the circumference ensures at least in sections for a steady increase in the amount of paint per Circumferential section and thus for a correspondingly increasing or falling paint thickness on the transfer roller 30.
  • Figure 1c is a plan view of the surface W of Figure 1b, indicated as a section of the surface of the applicator roller 40.
  • the troughs 41a, 41b, 41c (short: 41) are shown increasing in the direction of movement V c here, with a grid of auxiliary lines 46, which are perpendicular to each other and enclose an angle of 45 ° or 135 ° with an axis parallel.
  • the grid R can be seen, in which the sequence of the troughs is arranged.
  • the land areas S are also included, which in FIG. 1b come to lie in cross section between two neighboring troughs.
  • the angle of 45 ° drawn in for the auxiliary lines can be in a range between 30 ° and 60 °, while maintaining the vertical orientation of the auxiliary lines, which are only indicated in FIG. 1c, in order to clarify the course of the trough depths and their arrangement.
  • Troughs 41a each have the same depth or size in the axial direction 40a. In the direction V c , the troughs become deeper or larger if an increasing paint thickness is desired. The same applies to a thickness of paint that decreases in thickness. If the paint thickness remains the same in one section, the sizes or depths of the depressions 41a, 41b or 41c do not change in the circumferential direction either.
  • FIG. 4a Such a thickness distribution is shown in FIG. 4a as an averaged course in the unwound state.
  • the paint volume transferred initially increases from a starting point 12 over an angle of 180 ° - based on the circumference of the metal can 20 according to FIG. 3a - to a point 13.
  • the thickness of the applied lacquer from the application roller 40 to the transfer roller 30 remains unchanged, i.e. remains constant during 180 ° again - based on the circumference of the metal can 20 held by the mandrel 21 from FIG. 3 - and then drops between points 14 and 15 in Figure 3b to a lower thickness value.
  • Varnish is explained here as an example of a paint or other layer application; any fluid that is to hold onto the hollow body can be transferred in a predetermined thickness.
  • the "dots" 12, 13, 14, 15 of FIG. 4 are lines perpendicular to the paper plane. A repeat length is intended for a container and extends from 12 to 15 in FIGS. 4.
  • the constant layer height d 1 again meets the initially applied layer thickness d 0 ( ⁇ ), which increases linearly from zero, because the can has covered a complete revolution.
  • a second layer 11b which is steadily reducing in thickness, is applied in order to obtain an extensively constant application thickness, which corresponds to the thickness d 1 in the range between 13 and 14, an overlap region u being created, which leads to FIG. 3c and there is shown as d 2 ( ⁇ ).
  • the layer d 0 ( ⁇ ) of FIG. 3a which grows continuously over the circumference, and the layer d 2 ( ⁇ ) of FIG.
  • An application layer is thus applied to the metal can 20, which in its extensively controlled course before application already on the transfer roller 30 was specified and after application without slip and with the same Speed in the strip area 22 of FIG. 2 has a constant thickness distribution a total layer 10 generated over the entire can surface.
  • FIG. 4b This is illustrated in FIG. 4b , in which the striped area represents the layers transferred to the metal can 20 and the non-striped lower area illustrates the remaining “rest” on the transfer roller 30.
  • the first transferred area d 0 ( ⁇ ) which changes continuously in thickness, is overlapped in the overlap area ü by the layer layer d 2 ( ⁇ ) that was applied last and is continuously reduced in thickness, and forms a constant lacquer thickness in the overlap area ü, which was previously used the layer thickness d 1 was applied in the intermediate area. Part of the rest is removed from the surface of the transfer cylinder with the take-off roller 52.
  • the volume distribution of the ink layer according to FIG. 4c on the application roller 40 is required. It is - since it also does not correspond in diameter to the diameter of the can 20 - so distributed around the circumference that a plurality of color layer thickness distributions (repeat lengths) arranged one behind the other can be provided for several metal cans and are correspondingly transferred successively to the larger transfer roller 30, before they are then placed on individual cans one after the other and provided with an overlap area "ü". It can be seen from FIG. 4c that even the entire volume that is waiting for transfer over the entire circumference in the strip-shaped depressions of FIG.
  • the surface of the metal can 20 and the strip area 22 to the transfer roller 30 have no different speeds so that the forces acting on the metal can 20 are minimal. These minimal forces can be easily applied by the holding device 21 and this prevents the metal can 20 from slipping on the cylindrical holding device 21 and the inside of the metal can 20 being damaged.
  • High speeds in the strip area 22 can be achieved in this way, from 8 m / sec up to 10 m / sec and 12 m / sec, the strip area 22 apparently running around the axis 21a of the rotatable holding device on the spoke wheel 60, but actually in opposite directions between them rotating cylinder bodies that come into contact in this strip area and remain locally in practically the same place if a small circumferential segment is neglected during the rotational movement of the spoke wheel 60, which can be seen in FIG. 1 between the spokes 60a and 60c. This very short segment results from the slow rotation of the spoke wheel and the very fast rotation of the metal can.
  • the strip area is possibly structured on the application device 30 in circumferentially spaced strips of paint layer uniformized and a continuous layer on the metal body 20 without, however, inner To be subjected to shear effects in the paint layer thickness, which only at various circumferential speeds of the order area colliding cylinders that roll against each other.
  • the after the separation of the rolling bodies on the applicator roller 30 still remaining residual paint is preferably followed by the following at an angle of 90 ° Pickup 52 in the form of a roller with a small diameter compared to the Application roller at least partially removed from its surface and with a Doctor blade 52a removed from the take-off roller 52, possibly again the lacquer storage 51 again fed.
  • the transfer roller 30 and the engraving roller 40 are in a certain one Circumferential relationship to each other. It is ensured that there is always a starting point the engraving cylinder, where an ink application starts with its minimum (beginning of a Rapports), falls on such a place on the transfer cylinder, which is also a place minimal color thickness. That can be an integer multiple of the circumferential lengths be, e.g. so that the engraving cylinder has a given first circumferential length and the Transfer cylinder two, three or four of these circumferential lengths. For larger ones Differences in the diameters can also result in fractions.
  • a synchronous operation ensures that there are none even with missing doses impermissible ink accumulation or ink accumulation on the transfer cylinder forms. If the can inlet stops, the scavenger roller 50 is on the peripheral surface the transfer cylinder 30 created and replaced the effect of the cans by approximately 50% (40% ... 60%) of the current color strength value decreases continuously. For uniformity, it is then advantageous that the Scavenger-Roller runs synchronously and always the same places on these two Circumferential surfaces coincide, based on the period of a repeat length, the defines the circumferential length on the transfer roller 30, which its top layer on the Transfers tin cans.
  • the synchronous running of the two or three rollers 30, 40, 52 is to be understood such that on the one hand the same speeds of the engraving roller, of the transfer roller and are also chosen from the sheet metal containers, on the other hand is a synchronous run also a "repeat synchronous run", with precise starting positions on the circumference always falling on each other, in the pattern of the repeat length.
  • the take-off roller (Scavenger-Roller) is also synchronized and has a circumferential length that is in one is fixed ratio to the circumferential length of the transfer roller, so that a respective At the beginning of a repeat length on the transfer roller also a corresponding line the take-off roller hits.
  • the take-off roller can be controlled in such a way that it is in contact with the Transfer roller is turned on when at the actual take-off point on the a metal can to take the paint off, not a can that takes the paint off was fed more. This means that no impermissibly high paint or paint thickness builds up the transfer cylinder on; the take-off roller takes off the color that the Can not decrease. It practically replaces the can (not supplied).
  • a corresponding control can take place electronically or mechanically. Will the The supply of cans at the entrance of the spoked wheel is interrupted, it is determined how many cans are still on the bike and need to be painted, mostly five to ten. Thereafter, the scavenger roller 52 is transferred to the transfer roller 30 hired.
  • the opposite control of color acceptance by the coating cans and a line of the removal roller (52) to the Transfer roller - in case of missing cans - in combination with the Position synchronization of the take-off roller and the transfer cylinder creates permanent control of the amount of paint or ink on the transfer roller, regardless of the operating state and any faults that may occur. That comes Accuracy of the color or varnish changed over the repeat length in the course of the thickness on the transfer roller and ultimately also the accuracy of the Coating of thin-walled cans in regular continuous operation.
  • applicator roller engraving cylinder
  • transfer roller designed as a respective cylinder or hollow cylinder.
  • the circumferential length is to accommodate an integer number of repeat lengths Avoid ink offset permanently.
  • FIGS. 3 and 4 can be transferred directly to the sequence of figures 5, 5a and 5b.
  • the area of overlap ü is the area between the lines 13 and 14 on the surface parallel to the axis 21a, in which area of overlap ü a color layer d 3 ( ⁇ ), which is gradually increasing between lines 12 and 13, is a (circumferentially) thinning layer of paint d 4 ( ⁇ ) is applied.
  • FIG. 5a shows the application of the first color layer 11a according to a circumferential course of thickness d 3 ( ⁇ ) between the lines 12 and 13, which in FIG. 5a fall over one another after a 360 ° rotation. This is followed by the second layer 11b shown in FIG.
  • the speeds and diameters of the Spoked wheel 60 and the transfer roller 30 are coordinated so that the corresponding number of color layers 11 just during the period is transmitted between the spokes 60a, 60b and 60c, that is for the duration of the Existence of a strip area 22 between the transfer cylinder 30 and Metal can 20 the order according to Figure 4b or Figure 6b.
  • the circulating belt 31 couples the rotary movement of the application cylinder 30 to the Rotary movement of the dome 21 (with the metal cans 20), so that a same Speed in the transmission strip 22 already due to constructive Conditions can be ensured.

Landscapes

  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
  • Coating Apparatus (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Auftragen einer Auftrags- oder Deckschicht, insbesondere einer weißen Lackschicht, auf Getränkedosen als repräsentativen Vertreter einer dünnwandigen Metalldose. Meist wird ein solches Verfahren im Stand der Technik als "white-coating" bezeichnet, weil die Lackschicht, die auf die Metalldose aufgetragen wird, die Grundierungsschicht ist, um auf die Dose später andere Farbschichten zusätzlich aufzutragen, vgl. auch EP-B 050 269 (Schmalbach-Lubeca).
Es versteht sich von selbst, daß die weiße Grundierungsschicht auf den Metalldosen möglichst gleichmäßig zu sein hat, um eine möglichst gleichmäßige Grundierungsoberfläche zu schaffen. Auf der anderen Seite besteht in der heute ständig Zeit einsparenden Fertigung solcher Metalldosen die Notwendigkeit, den Beschichtungsvorgang zeitlich weiter zu reduzieren und dennoch den Farbauftrag auf dem dünnwandigen und deshalb nicht unempfindlichen Hohlkörper weiterhin gleichmäßig zu halten. Darin sieht die Erfindung ihre technische Problemstellung, die gemäß Anspruch 1, Anspruch 10 oder Anspruch 18 gelöst wird.
Die Lösung basiert auf dem Gedanken, beim Auftragen, also beim Übertragen der Auftragsschicht von einer Übertragungswalze auf die dünnwandige Metalldose keine Differenzdrehzahl vorzusehen und damit praktisch keinen Schlupf für den zeitlichen Abschnitt des Auftragens zur Wirkung kommen zu lassen. Um dennoch die Farbschicht gleichmäßig auftragen zu können, hat bereits die Übertragungswalze als Auftragseinrichtung eine auf ihrer Oberfläche unterschiedlich stark (unterschiedlich dick) aufgetragene Schicht in Gestalt von aufeinanderfolgenden Rapportlängen von Auftragsschicht-Abschnitten, die rutschfrei - ohne den erwähnten Schlupf- auf die dünnwandige Dose übertragen wird, wobei sich zwei umfängliche Abschnitte auf der metallischen Dose gegensinnig ergänzend überlagern, um eine gleichmäßig starke Gesamtschicht oder Schichtlage zu ergeben. Zwei Schichtabschnitte werden für die gegensinnige Ergänzung benötigt, so daß die Summe der Schichtdicken solcher Abschnitte auf der Übertragungswalze, die auf der metallischen Dose übereinander liegen, gemeinsam einen über den Umfang der Metalldose gleich starken Auftrag ergeben.
Daraus erschließt sich, daß die Übertragungswalze einen Durchmesser aufweist, der sehr viel größer ist, als derjenige der Metalldosen. Im abgewickelten Zustand befinden sich deshalb auf der Übertragungswalze aneinandergereiht mehrere Auftrags-Schichtenabschnitte (Rapportlängen), die in ihrer Länge gesehen für den Umfang oder die mehreren Umfänge von mehreren Metalldosen ausreichen.
Die rutschfreie Übertragung des auf einem sehr viel größeren Umfang zwischengespeicherten Lackschicht-Verlaufes in Gestalt mehrerer Rapportlängen, wobei eine Rapportlänge einer Dose zugeordnet ist, sorgt dafür, daß die vorgewählte und vorher bestimmte Lackdicke sehr genau auf die metallische Dose übertragen wird, die bei dem Auftragvorgang auf der Übertragungswalze abgewickelt wird, bei welcher Abwicklung sich zwei Lackschichten-Abschnitte ergänzen, die auf der Metalldose übereinander zu liegen kommen, während sie auf der Übertragungswalze noch nebeneinander (umfänglich) angeordnet waren.
Aufgrund der rutschfreien Übertragung ist es möglich, bei den heute gängigen, sehr dünnen Wänden der metallischen Blechbehälter sicherzustellen, daß selbst bei stark erhöhten Umfangsgeschwindigkeiten oder -drehzahlen eine Innenbeschädigung der Metalldosen beim äußeren Lackauftrag vermieden werden kann (Anspruch 10), während im Stand der Technik die maximale Drehzahl dadurch begrenzt war, daß die metallischen Behälter auf ihren Dornen, die sie tragen, beim Lackauftrag rutschen und dadurch Beschädigungen der inneren Oberfläche herbeiführen, die zu Verschmutzungen des bei der Auftragsbewegung mitdrehenden Domes und einem verschlechterten Benetzungsverhalten bei einer später erfolgenden Beschichtung der Behälter führen.
Anders als noch im Stand der Technik gemäß EP-B 050 269 (Schmalbach-Lubeca), kann die abrutschende Bewegung völlig entbehrlich werden und überraschend ergibt sich durch das Fehlen einer solchen abrutschenden Bewegung dennoch ein gleichmäßiger Farbauftrag bei einer gegenüber dem Stand der Technik erheblich erhöhten Geschwindigkeit (vgl. a.a.O. Spalte 2, Zeilen 19 bis 25 und Spalte 5, Zeilen 5 bis 13), die nicht einmal dazu führt, daß die Dosen innenseitig einer größeren Beanspruchung, insbesondere Verschmutzung, ausgesetzt sind. Wurde im Stand der Technik die außen aufgetragene Lackschicht noch als Schmiermittel "mißbraucht", die die erhebliche Differenzdrehzahl von der schneller drehenden Dose zu der langsamer drehenden Übertragungswalze kurzzeitig auffing, gleichzeitig aber benötigt wurde, um im Einzugsbereich einen Lackstau nicht auftreten zu lassen, so kann gemäß der Erfindung aufgrund der vorgegebenen Lackdicke-Verteilung schon auf der Übertragungswalze und der praktisch gleichen Drehzahl sichergestellt werden, daß die Auftragsschicht ohne Staubildung direkt und für die Innenseite der Metalldose schonend aufgetragen wird.
Auch ist gemäß der Erfindung eine Steuerung der Drehzahldifferenz während des Auftragvorgangs nicht mehr erforderlich, weil auch im Endbereich des Auftragvorgangs nur genau diejenige Menge ohne Rutschen auf den Metallkörper übertragen wird, die an der jeweils umfänglichen Position zur gegensinnigen Ergänzung und Bildung einer umfänglich konstanten Summen-Auftragsschicht benötigt wird. Es ergibt sich deshalb zusätzlich eine steuerungstechnische Vereinfachung dadurch, daß unterschiedliche Drehzahlen der dünnwandigen Metalldosen während des Auftrags entbehrlich sind.
Wurden im Stand der Technik Umfangsgeschwindigkeiten von maximal 6 m/sec erreicht, begrenzt durch die Notwendigkeit einer innenseitig unbeschädigten Metalldose, können mit der Erfindung Umfangsgeschwindigkeiten oberhalb von 8 m/sec, bis hin zu 10 m/sec und 12 m/sec erhalten werden, ohne daß die Innenfläche leidet und ohne daß Abstriche hinsichtlich der Gleichförmigkeit der äußerlich aufgetragenen Lackschicht gemacht werden müssen (Anspruch 10,14,15). Im schmalen "Auftragsbereich" tritt keine Scherwirkung auf.
Bevorzugt werden eineinhalb oder (maximal) zwei Umdrehungen genügen, um eine konstante Summen-Schichtdicke auf die Metalldose aufzutragen (Anspruch 2). Zumindest sollte der Überlappungsbereich 45° (Anspruch 3) betragen und die Überlappung beginnt dort, wo die zuerst aufgetragene Schicht stärker zu werden beginnt (Anspruch 4), wobei sie von einer in ihrer Stärke in Umfangsrichtung abnehmenden Schicht bedeckt wird (Anspruch 5). So kann sichergestellt werden, daß der Übergang des Bereiches konstanter Dicke auf der Übertragungswalze in den Bereich einer abnehmenden (oder ansteigenden) Dicke kontinuierlich und ohne einen Sprung in der Auftragsdicke erfüllbar ist.
Das vorbereitende Auftragen der unterschiedlichen Schichtdicken übernimmt eine weitere Walze, die mit der Übertragungseinrichtung in Verbindung steht, insbesondere gegenüber desjenigen Bereiches, in dem die in ihrer Dickenverteilung vorbestimmte Auftragsschicht von der Übertragungswalze auf die Metalldosen übertragen wird (Anspruch 5, 6, 7 und 9). Dabei hat die erste Walze, die die Schichtdicke umfänglich bestimmt, eine Oberfläche, die entlang Streifen angeordnete Muldenbereiche hat, welche Mulden entsprechend der vorbestimmten Schichtdickenverteilung in Umfangsrichtung tiefer oder flacher werdend verlaufen, um entsprechend verändert mehr oder weniger Lack aufzunehmen, der nach Auftragen auf die erste Walze von einem umfänglich angeordneten Rakel oder Schieber oberflächlich nivelliert wird, insbesondere gänzlich oberhalb der Mulden abgetragen wird.
Eine weitere Abtragsvorrichtung kann in Form einer kleinen Walze am Umfang der Übertragungswalze angeordnet sein, im Bereich nach dem Auftragsbereich auf die Metalldosen und vor dem Bereich, in dem die erste Walze den dickengesteuerten Lack auf die Auftragseinrichtung (Übertragungswalze) überträgt. So kann erreicht werden, daß verbleibende Lackreste von der Auftragseinrichtung abgenommen werden, bevor eine neue dickengesteuerte Schicht auf die Auftragseinrichtung aufgetragen wird. Die Abnahmevorrichtung in Form einer Walze kann zusätzlich einen weiteren Rakel besitzen, der ähnlich demjenigen Rakel oder Schieber arbeitet, der am Umfang der ersten Walze vorgesehen war. Das Abnehmen von verbleibendem Lackvolumen sorgt dafür, daß der Neuauftrag immer gleichmäßig verteilt bleibt.
Die verbliebenen Reste können ihre Ursache darin haben, daß der Lack entweder nicht vollständig auf die Metalldosen übertragen wurde, daß die Metalldosen ggf. nicht zugeführt wurden und der gesamte Lackschichtverlauf noch verblieben war oder aufgrund fehlerhafter Zuführung oder fehlerhafter Übertragung unregelmäßige Reste verbleiben. Alle Fehlermöglichkeiten im Auftragsstreifen werden gleichermaßen ausgeschaltet.
Die miteinander in Berührung stehenden Walzen, so die erste Walze und die Übertragungswalze (Anspruch 16), insbesondere auch die Abtragswalze und die Übertragungswalze (Anspruch 19,20), können miteinander synchronisiert sein. Eine Synchronisation sorgt dafür, daß jeweilige Beginnstellen von Rapportlängen, also einer solchen Länge, die jeweils einer einzelnen Dose zugeordnet ist und die umfänglich auf der Auftragswalze nacheinander angeordnet sind, immer wieder im Zuge der Drehbewegung aufeinanderfallen. Dabei spielt es keine Rolle, wenn die Beginnstellen sich um ganzzahlige Vielfache von Rapportlängen nach einer ganzen Drehung verändern, wenn die Umfangslängen so aufeinander abgestimmt sind, daß die Beginnstellen von Rapportlängen von gegenüberliegenden und sich berührenden Walzen auch langfristig immer wieder auf solche Beginnstellen treffen. Ein Wegdriften von Farbdicken innerhalb einer Rapportlänge, insbesondere eine unkontrollierte Veränderung der Farbdicke in diesen Auftragsstreifen kann so vermieden werden.
Auch dann, wenn der Dosenzulauf einmal ausbleiben sollte, die Lackdicke und die Rapportlängen von der Auftragswalze demnach nicht oder mit kurzer zeitlicher Verzögerung von einigen Dosen, die noch auf dem Speicherrad befindlich sind, abgenommen werden, können unkontrolliert driftende Farbanhäufungen vermieden werden, wenn zeitlich koordiniert mit dem Ausbleiben von Dosen zur Abnahme der Auftragsschichten von der Übertragungswalze an selbige Walze eine Abtragswalze berührend angestellt oder angelegt wird, die keine Differenz-Umfangsgeschwindigkeit gegenüber dieser Walze besitzt (Anspruch 18). Sie ist in der Lage, die verbliebenen Auftragsschichten zumindest teilweise abzunehmen und dafür zu sorgen, daß erneutes Auftragen von der ersten Walze auch dann nicht überhand nimmt, wenn längere Zeit keine die Rapportlängen abnehmenden Dosen zugeführt werden. Dabei hilft es, daß immer etwa 50% (oder im Bereich von ± 10%) der jeweilig vorhandenen Farbdicke von der Abtragswalze abgenommen wird und das System in Balance gehalten werden kann.
Die Synchronisation kann die Drehzahl betreffen, wenn die Umfangslängen in einem festen vorgegebenen Verhältnis so stehen, daß eine jeweilige ganze Zahl von Rapportlängen auf jedem Umfang Platz findet, beispielsweise dann, wenn die Durchmesser in einem Verhältnis von 1:2:4 (Abnahmewalze, Auftragswalze, Übertragungswalze) stehen. Der Begriff der Ganzzahl versteht sich im Sinne einer Integer-Zahl (Anspruch 17).
Das Verfahren zum Auftragen der Auftragsschicht kann in Balance gehalten werden, wenn bei Ausbleiben von Dosen zur Abnahme der Rapportlängen von Auftragsschichten, gegenläufig arbeitend eine Abtragswalze an die Übertragungswalze angestellt wird. Dies kann geringfügig zeitversetzt erfolgen, je nachdem, wie viele Behälter noch auf dem Speichenrad vorhanden und in der Lage sind, die Rapportlängen von der Auftragswalze abzunehmen. Damit wird das erneute Einschalten verbessert, weil die Auftragsdicke der Rapportlängen nicht unkontrolliert wegdriftet. Ebenso kann der Aufbau von zu dicken Auftragsschichten auf der Übertragungswalze verhindert werden. Es können auch mehrere Abtragswalzen nacheinander vorgesehen sein, um mehr als 50% (± 10%) von der Auftragswalze abzunehmen. Bei einem sich anschließenden Anlauf werden nur wenige Dosen als "Anlaufdosen" benötigt, meist nicht mehr als zehn, die keinen akzeptablen Lackauftrag besitzen.
Die Halteeinrichtungen, auf denen die dünnwandigen Metallbehälter sitzen und auf denen sie so durch axiale oder radiale Kräfte festgehalten werden, daß sie bei dem Auftragsvorgang gerade in der Lage sind, die erforderlichen Reaktionskräfte aufzubringen, die aufgrund der gewählten Geschwindigkeit beim Auftragen ohnehin sehr gering sind, sind drehbare Dorne (Anspruch 12, 13). Diese Dorne befinden sich auf einem Speichenrad, dessen Durchmesser deutlich größer als der Durchmesser der Übertragungswalze sein kann und auf dem - an den jeweiligen Enden der Speichen - die auf den drehbaren Halteeinrichtungen (Dornen) gehaltenen dünnwandigen Metallbehälter lagern. Die Kraft zum Halten der Metallbehälter kann durch Vakuum oder durch Magnetkraft auch auf den Boden der jeweiligen Dose aufgebracht werden, so daß ein Antreiben der jeweiligen Dome vor dem Berühren und dem Ausbilden eines streifenförmigen Auftragsbereichs dazu führt, daß die Differenzgeschwindigkeit insbesondere im Zeitpunkt des erstmaligen Berührens und insbesondere im Zeitpunkt des Lösens praktisch Null ist und bevorzugt für die gesamte Dauer des Ausbildens eines streifenförmigen Auftragsbereichs, also der gesamten Dauer des Auftragens praktisch keine Differenzgeschwindigkeit existiert.
Insbesondere die von einer Lackdicke bei praktisch Null beginnende Schicht auf der zylinderförmigen Übertragungseinrichtung, meist als Gummituchwalze ausgebildet, sorgt für ein Vermeiden anfänglichen Lackstaus beim Übertragen eines stetig dicker werdenden Schichtabschnitts auf die sich mit gleicher Geschwindigkeit wie die Übertragungseinrichtung drehenden Metalldosen (Anspruch 4, 8).
Die sich in ihrer Dicke gesteuert verändernde Lackschicht kann als zusammenhängende Farbschicht oder als strukturierte Lackschicht mit noch bestehenden Lackstreifen und solchen Bereichen, die keinen Lack tragen, ausgebildet sein. Erst nach der Übertragung auf die Metalldosen ist die Schicht dann strukturlos und gleichförmig. Die Streifenbereiche sind eine Folge der mit Mulden versehenen, insbesondere im ersten Abschnitt eines Roto-Gravur-Verfahrens gravierten Oberfläche der ersten Walze (Anspruch 5). Diese strukturierte Oberfläche hat eine Periode, die an ihrem Umfang gleich bleibt und in einem jeweiligen Periodenabschnitt befindet sich eine Mulde, die entweder in ihrer Breite oder in ihrer Tiefe am Umfang stetig verändert wird, um ein sich veränderndes Volumen auf dieser ersten Walze vorzubereiten, das dann auf die Übertragungswalze - insbesondere im zweiten Abschnitt des Roto-Gravur-Verfahrens - rotativ übertragen wird, wo die Struktur nicht erhalten bleibt und besonders bei höheren Geschwindigkeiten und größeren Lackvolumina pro Umfangseinheit bereits hier zu einem stetigen Schichtverlauf wird.
Die umfänglich verteilt angeordnete Auftragsschicht kann also auch so verstanden werden, daß ein Lackvolumen pro Umfangseinheit sich auf der Oberfläche der Übertragungswalze ändert, insbesondere zumindest abschnittsweise stetig steigend oder stetig abnehmend oder für Zwischenabschnitte auch konstant bleibend (Anspruch 8).
Zur Steuerung der nach Art einer Pulsdauermodulation (hier räumlich, nicht zeitlich) vorgesehenen Veränderung der Muldentiefe oder der Muldenbreite bei einem gleichmäßig umfänglich bleibenden Abstand, der die Periode definiert, gibt das Volumen pro Umfangselement, beispielsweise pro Abstand R vor, das auf die Übertragungseinrichtung übertragen wird.
Die beschriebene Periode der Mulden ist die kleine Periode. Die große Periode ist diejenige der Rapportlängen. Die Raster-Hilfslinien oder -streifen entlang denen die Mulden angeordnet sind verlaufen nicht senkrecht und nicht parallel zur Achse, vielmehr geneigt zur Umfangsrichtung, meist in einem Winkel zwischen 30° und 60°. Die Mulden sind dabei in zwei Streifenscharen eingebettet, die sich kreuzen und den genannten Winkel gegenüber der Achse besitzen, so daß diese Streifen sich bevorzugt in einem Winkel von 90° schneiden. An den Schnittstellen von zwei gegeneinander geneigten Streifenscharen entstehen kleine Rechtecke, in denen die Mulden angeordnet sind, ausbildbar in unterschiedlichen Größen, wobei die Abfolge der Tiefen oder Größen der Mulden so vorgesehen sind, daß entlang einer Parallelen zur Achse eine gleiche Muldengröße oder Muldentiefe vorliegt. In Umfangsrichtung verändern sich Muldengröße oder Muldentiefe.
Das Verfahren zum Definieren dieser Mulden kann galvanisch, mechanisch mit einem Stichel (in Rautenform) oder optisch mit einem Laser durchgeführt werden.
Abhängig vom Verfahren zur Herstellung der Mulden (meist auch mit "Näpfchen" bezeichnet), ergeben sich unterschiedliche geometrische Formen für diese Mulden. Bevorzugt in der galvanischen Herstellung entstehen Kalottenformen. Bevorzugt kegelstumpfförmige Geometrien entstehen bei der Herstellung mit einem mechanisch einwirkenden Stichel. Die optische Ausbildung der Mulden mit einem Laser bietet die weitreichendsten Gestaltungen der Näpfchen, bei der die geneigten Flanken praktisch jede Form besitzen können und auch die Grundform nicht zwingend eine polygonförmige Grundfläche auf der Oberfläche der Walze sein muß.
Spezifisch der Anfangsbereich eines Auftragsabschnitts auf der Übertragungseinrichtung zur Übertragung auf einen Hohlkörper ist von Vorteil, weil vermieden werden kann, daß sich ein Lackstau beim ersten Auftragen bildet und deshalb gleiche Auftragsgeschwindigkeiten sowohl von Zielobjekt, als auch von der zylinderförmigen Übertragungseinrichtung möglich ist. Die sich dann stetig verändernde Schichtdicke beim Auftragen und die später komplementär ergänzte zweite Schichtdicke bei zwei Auftragsschichten (wiederholbar in entsprechenden Schichtpaaren auf dem Zielobjekt) ergeben auf dem Zielobjekt eine umfänglich gleichmäßig stark ausgebildete Auftragsschicht, insbesondere Deck- oder Lackschicht.
Ausführungsbeispiele ergänzen und erläutern die Erfindung.
Figur 1
zeigt eine schematische Gesamtansicht der Auftragsvorrichtung mit einem Speichenrad 60, auf dem umfänglich verteilte Dorne 21 angeordnet sind, die sich um eine zentrale Achse 60z des Speichenrades und gleichzeitig um die jeweilige Dornenachse 21a drehen und jeweils einen dünnwandigen Metallkörper 20 tragen, der hier nicht näher dargestellt ist, als mit seiner umfänglichen Wand.
Figur 1 a
ist eine Ausschnittsvergrößerung aus dem Antriebsbereich eines jeweiligen Dornes 21 als zylindrische Haltevorrichtung des dünnwandigen Metallkörpers 20, der in einem Streifenbereich 22 mit dem Übertragungszylinder 30 in Berührung steht.
Figur 1b
ist eine Ausschnittsvergrößerung der Oberfläche W einer Tiefdruck-Auftragwalze 40 (gravure roller), die einen umfänglich vorverteilten Lackstärke-Verlauf auf den Übertragungszylinder 30 in einem umfänglichen Berührungsbereich überträgt, wobei diese Figur in abgewickeltem Zustand und stark vergrößert die Oberfläche W der Auftragwalze repräsentiert.
Figur 1 c
veranschaulicht eine Aufsicht auf einen abgewickelten Abschnitt der Oberfläche W der Auftragswalze 40 von Figur 1 b.
Figur 2
ist eine schematische Darstellung der drei miteinander über Berührungsbereiche in Verbindung stehenden Zylinder, so der Auftragwalze 40 mit einem ersten Durchmesser D40 der Übertragungswalze 30 mit einem zweiten Durchmesser D30 und einem dargestellten Metallbehälter 20 auf einem Dorn 21, welcher Metallbehälter einen dritten Durchmesser D20 aufweist.
Figur 3, Figur 3a, Figur 3b,Figur 3c
zeigen die umfängliche Lackstärke in drei stark vergrößerten Darstellungen, die auf dem Behälter 20 erhalten wird, jeweils in einer um 180° weiter gedrehten Stellung des Metallkörpers 20 von Figur 3.
Figur 4a
ist eine Darstellung der Verteilung der Lackdicke auf der Übertragungswalze, wobei der umfängliche Verlauf hier abgewickelt dargestellt ist.
Figur 4b
ist der in den Figuren 3a, 3b und 3c dargestellte Lackstärken-Verlauf in abgewickeltem Zustand, der auf den Metallkörper übertragen worden ist.
Figur 4c
veranschaulicht die Volumenverteilung der Farbe auf der Auftragswalze 40, die den Übertragungszylinder in einem zweiten Streifenbereich 22a berührt.
Figur 5, Figur 5a, Figur 5b
entspricht den Figuren 3 und zeigt eine umfängliche Lackstärke-Verteilung auf einer Metalldose mit einem längeren Überlappungsbereich, aber einer insgesamt zwei Umdrehungen dauemden Übertragungsphase.
Figur 6a
ist eine der Figur 4a entsprechende Darstellung der Dickenverteilung der Schicht auf der Übertragungswalze in abgewickeltem Zustand.
Figur 6b
veranschaulicht entsprechend der Figur 4b die auf den Metallbehälter aufgetragene Schichtdicken-Verteilung in abgewickeltem Zustand.
Figur 6c
zeigt die Volumenverteilung des Lacks entlang des Umfangs der Auftragwalze 40 für den umfänglichen Abschnitt, der zwei Umfangslängen des Metallkörpers entspricht.
In Figur 1 ist ein im Stand der Technik bekanntes Speichenrad 60 gezeigt, das eine Vielzahl von Speichen 60a, 60b, 60c aufweist, die sich radial erstrecken und an deren jeweiligem Ende ein sich parallel zur Achse 60z des Speichenrades erstreckendes kurzes zylindrisches Haltestück 21 erstreckt, auf das zylindrische Behälterkörper, insbesondere dünnwandige Getränkedosen, beispielsweise gemäß DE 28 05 271 C2 (Schmalbach-Lubeca) aufgesteckt werden. Die Dosen 20, die hier nur mit ihrer dünnen Wandstärke im Schnitt ersichtlich sind, werden dabei durch Magnetkräfte oder Saugkräfte, die auf den Boden der Dose wirken, so gehalten, daß sie umfänglich nicht ohne weiteres gegenüber dem drehbar gelagerten Zylinderhalter 21 verdreht werden können, vielmehr bei einer Rotation zusammen mit diesem drehbar sind.
Das Speichenrad bewegt sich in Umfangsrichtung mit der Umfangsgeschwindigkeit v60, hier im Uhrzeigersinn eingezeichnet. Neben dem Speichenrad 60 ist eine Übertragungswalze 30 mit Drehachse 30a dargestellt, deren Durchmesser deutlich kleiner ist, als derjenige der Länge der Speichen des Speichenrades und die in einem Auftragsbereich 22 mit den metallischen Dosen 20 in Berührung kommt, der später genauer erläutert wird. Die Übertragungswalze 30 erhält eine umfänglich dickengesteuert vorgegebene Schicht aufgetragenen Lacks von einer um eine Achse 40a drehenden, oberflächlich strukturierten Auftragwalze 40 als Tiefdruckwalze, die von einem Lackspeicher 51 beschickt wird und nach Auftragen eine bestimmte Menge Lack pro Umfangseinheit trägt. Oberflächlich wird die Lackschicht von einem hinter dem Farbauftrag 51 angeordneten quer verlaufenden Rakelarm 50 entfernt, so daß Lack nur in den Strukturen der Auftragwalze 40 (gravure roller) verbleibt. Die Drehrichtungen der Übertragungswalze 30 und der Auftragwalze 40 verlaufen so, daß alle drei Elemente, die Metalldosen 20, die Übertragungswalze 30 und die Auftragwalze 40 im Berührungsbereich gleiche Geschwindigkeiten aufweisen, insbesondere synchronisiert sind.
Eine Abnahmewalze 52 ist unterhalb der Übertragungswalze 30 angeordnet, namentlich im Zwischenbereich nach dem Auftragsbereich 22 zwischen Metalldose 20 und Übertragungswalze 30 und vor der Auftragwalze 40. Hier wird verbleibender Lack von der Oberfläche der Übertragungswalze, der meist als ein Gummituchzylinder ausgebildet sein wird, abgenommen. Verbleibende Farbreste oder Lackreste auf der Oberfläche des Übertragungszylinders 30 können auf fehlerhafte oder unvollständige Übertragung im Auftragsbereich 22 zu den Metalldosen hin zurückgeführt werden. Werden keine solchen Metalldosen zugeführt, verbleibt praktisch der vollständige vorgegebene Lack auf der Oberfläche der Übertragungswalze und wird von der Abnahmewalze 52 zumindest teilweise abgenommen, bevor ein neuer Lackstärkeverlauf von der Auftragwalze 40 auf den Gummituchzylinder 30 übertragen wird. Adhäsionskräfte sorgen für ein Abnehmen von zwischen 40% bis 60% des Lacks durch die mitdrehende kleine Walze 52, die selbst einen weiteren Rakel 52a besitzen kann, ähnlich demjenigen Rakel 50 an der Auftragwalze 40.
Die zylindrischen Haltevorrichtungen, auch "Dorne" 21 genannt, sind gemäß Figur 1a um die Achse 21a am Ende einer jeweiligen Speiche des Speichenrades drehbar. Die Drehbewegung wird initiiert von einem hier eingezeichneten Umlaufband 31, das von der Übertragungswalze 30 über eine Koppelwalze 32 verläuft und dann umfänglich an mehreren Halteeinrichtungen 21 angreift und die auf ihnen jeweils aufsitzenden Dosen damit in eine vorgegebene Rotationsbewegung bringt. In gleicher Weise kann auch eine Übertragungswalze 30 mit einem über einen Verbindungsabschnitt 33 fest daran angeordneten Gummiring 31a vorgesehen sein, der an einem jeweiligen Dorn 21 mit Druckkraft angreift, so daß ein Schlupf vermieden werden kann und der Antrieb mit gleicher Geschwindigkeit an den Umfängen der Dose 20 und der Auftragswalze 30 erfolgt. Diese beiden Varianten können auch kombiniert werden, so daß ab einem bestimmten Winkelbereich die Dosen 20 vorbeschleunigt sind, mit einer synchronisierten Geschwindigkeit zur Umfangsgeschwindigkeit der Auftragswalze 30. Gleichzeitig kann bei Berührung der Dosen 20 am Gummituch zwischen den Positionen 60a,60b und 60c die zusätzliche Gummiring-Kopplung 31a am Dornfortsatz eingreifen, die eine rutschfreie Geschwindigkeitsanpassung auch unabhängig von dem Umlaufband 31 sicherstellt.
Ersichtlich ist an Figur 1 ein geringer Höhenschlag der Dosen 20 in Richtung der Speichen 60a,60b,60c bei der Berührung der Metallbehälter an dem Umfang der Übertragungswalze 30, meist einer Gummituchwalze mit einem oberflächlich angeordneten Drucktuch, das auf einer weichen Gummiunterlage angeordnet ist, die stärker ist, als das aufliegende Drucktuch. Auf diese Weise erfahren die Dosen eine leichte Einwärtsbewegung als "Höhenschlag", gerichtet im wesentlichen in radialer Richtung auf die Achse 60z des Speichenrades hin. Je geringer dieser Höhenschlag ausfällt, desto weniger aufwendig sind die mechanischen Vorkehrungen am Speichenrad 60. Der dazu in Figur 1 ersichtliche Kontaktwinkel (eingeschlossen zwischen den Speichen 60a und 60c) ist derjenige Bereich der Rotation V60 in dem der Höhenschlag beispielsweise durch Nocken gesteuert wird. Im Kontaktwinkelbereich ist der Anpreßdruck dadurch gleich ausgebildet, bei ohnehin bestehender ldentität der Geschwindigkeiten der jeweiligen Oberflächen im Berührungsbereich 22, der später erläutert wird.
Von größerer Bedeutung ist der Bereich 22, bei dem die Metalldosen 20 beginnen, mit der Übertragungswalze 30 in Berührung zu kommen, was hier in dem Bereich gezeigt ist, in dem die Geschwindigkeiten vA und vB eingezeichnet sind. Diese Geschwindigkeiten sind im Zeitpunkt der Berührung des im Uhrzeigersinn drehenden Speichenrades mit den ebenfalls im Uhrzeigersinn drehenden Halteeinrichtungen 21 und Metalldosen 20 und der gegen den Uhrzeigersinn drehenden Übertragungswalze 30 angedeutet. In der schematischen Darstellung der Figur 2 wird dieser sich ausbildende schmale Streifenbereich 22 deutlicher. Auch hier ist die Übertragungswalze 30 mit einem größeren Durchmesser gezeigt, als die Metalldosen 20. Die Geschwindigkeiten vA und vB sind gleich und es bildet sich ein streifenförmiger Auftragsbereich 22 zwischen diesen beiden Zylindern aus, der die Übertragung der auf der Übertragungswalze 30 in einer vorgegebenen Dickenverteilung vorliegenden Farbschicht auf die Oberfläche der Metalldose 20 erlaubt. Ein ebensolcher Streifenbereich 22a bildet sich zwischen der Auftragwalze 40 und der Übertragungswalze 30 links in Figur 2 (rechts in Figur 1) aus. Auch in diesem Streifen 22a ist vA und vC gleich.
Das Übertragen von Lack im Streifenbereich 22a soll anhand der Figur 1b verdeutlicht werden. Dort ist die Oberfläche der Auftragwalze 40 abgewickelt und im Schnitt stark vergrößert dargestellt. Die Oberfläche W der Auftragwalze 40 enthält von vielen parallelen Linien punktförmig definierte Mulden, welche Linien sich nicht parallel zu der Achse der Auftragwalze 40 erstrecken, sondern in einem Schrägwinkel von zwischen bevorzugt 30° bis 60° bzw. 120° bis 150° verlaufen. Die Tiefe t als Funktion längs des Umfangs verändert sich entsprechend der gewünschten Stärke des Lacks entlang des Umfangs der Übertragungswalze 30. Die Mulden werden im gezeigten Beispiel immer tiefer bei einer gleichbleibenden Periode R, so daß sich zunehmend größere Tiefen ta,tb,tc und damit entsprechend größeres Volumen an Lack aufnehmende Mulden 41a,41b,41c bilden. Diese Mulden und damit die Gestaltung der Oberfläche der Auftragwalze 40 können optisch mit Laser oder durch Gravieren oder Belichten und Ätzen erstellt werden. Sie erlauben eine Steuerung der Stärke (des Volumens) entlang des Umfangs, die um so genauer vorgegeben werden kann, je feiner das Raster R und je kürzer damit eine Periode der Muldenfolge ist, in die ein jeweiliger Stegbereich S mit einzurechnen ist, in denen der ursprüngliche Zylindermantel ohne Abtrag verbleibt.
Eine stetige Veränderung der Tiefe oder der Breite entlang des Umfangs sorgt zumindest abschnittsweise für ein stetiges Anwachsen der Lackmenge pro Umfangsabschnitt und damit für eine entsprechend umfänglich ansteigende bzw. abfallende Lackstärke auf der Übertragungswalze 30.
Figur 1c ist eine Aufsicht auf die Oberfläche W von Figur 1b, angedeutet als Ausschnitt aus der Oberfläche der Auftragswalze 40. Die Mulden 41a,41b,41c (kurz: 41) sind in Bewegungsrichtung Vc hier größer werdend dargestellt, wobei ein Raster an Hilfslinien 46, die senkrecht aufeinander stehen und mit einer Achsparallelen einen Winkel von 45° bzw. 135° einschließen, dargestellt sind. Es ist das Raster R erkennbar, in dem die Abfolge der Mulden angeordnet ist. In die kleinen Perioden dieses Rasters sind auch die Stegbereiche S einbezogen, die in Figur 1b im Querschnitt zwischen jeweils zwei Nachbar-Mulden zu liegen kommen. Der für die Hilfslinien eingezeichnete Winkel von 45° kann in einem Bereich zwischen 30° und 60° liegen, bei Beibehaltung der senkrechten Orientierung der Hilfslinien, die in Figur 1c nur angedeutet sind, um den Verlauf der Muldentiefen und ihre Anordnung zu verdeutlichen. Jeweils in Achsrichtung 40a verlaufen Mulden 41a gleicher Tiefe oder Größe. In Umfargsrichtung Vc werden die Mulden tiefer oder größer, wenn eine ansteigende Lackdicke gewünscht ist. Entsprechendes gilt für eine in der Dicke abfallende Lackstärke. Bleibt die Lackstärke in einem Abschnitt gleich, verändern sich auch in Umfangsrichtung die Größen oder Tiefen der Mulden 41a,41b oder 41c nicht.
Eine solche Dicken-Verteilung ist in der Figur 4a als gemittelter Verlauf in abgewickeltem Zustand gezeigt. Das übertragene Lackvolumen nimmt zunächst vom Anfangspunkt 12 aus gesehen während eines Winkels von 180° - bezogen auf den Umfang der Metalldose 20 gemäß Figur 3a - bis zu einem Punkt 13 zu. Ab hier verläuft die Stärke des aufgetragenen Lacks von der Auftragwalze 40 auf die Übertragungswalze 30 unverändert, bleibt also konstant während wiederum 180° - bezogen auf den Umfang der von dem Dorn 21 gehaltenen Metalldose 20 von Figur 3 - und sinkt dann zwischen den Punkten 14 und 15 in Figur 3b auf einen niedrigeren Dickewert ab. Wird ein solcher Verlauf der Stärke des Lacks im Streifenbereich 20 zwischen der Auftragwalze 30 und der Metalldose 20 bei gleicher Geschwindigkeit von Metallbehälter 20 und der Oberfläche der Übertragungswalze 30 übertragen, so ergibt sich in abgewickeltem Zustand der (schraffierte) Auftrag gemäß Figur 4b bzw. in umfänglicher Darstellung die Figurenfolge der Figuren 3, die im Folgenden erläutert werden sollen und bei denen die Stärke des Lackauftrags stark vergrößert dargestellt ist.
Lack ist als ein Beispiel eines Farb- oder sonstigen Schichtauftrags hier erläutert; jedes Fluid, das auf dem Hohlkörper halten soll, kann in vorgegebener Dicke so übertragen werden. Die "Punkte" 12,13,14,15 der Figuren 4 sind dabei Linien senkrecht zur Papierebene. Eine Rapportlänge ist für einen Behälter bestimmt und erstreckt sich von 12 bis 15 in den Figuren 4.
Ausgehend von einer unbeschichteten Metalldose 20 auf einem Dorn 21 wird im Bereich 12 der Auftrag der Schicht begonnen, der in Figur 3a oben liegt. Hier beginnt die Umfangsrichtung α. Während einer halben Umdrehung, also 180°, wird eine stetig anwachsende Farbstärke bei Drehung von Dose und Übertragungswalze bis zum Punkt 13 aufgetragen. Dabei ist zu berücksichtigen, daß von der Auftragwalze nicht die gesamte Lackmenge übertragen wird, sondern nur etwa die Hälfte 11a der jeweiligen Stärke, beginnend bei einem Nullwert bis hin zum Maximum im Linienbereich 13. Ab dem Bereich 13 ändert sich gemäß Figur 4a die Lackstärke nicht mehr und bleibt für 180° konstant. Dieser Bereich ist in Figur 3b zwischen 13 und 14 dargestellt. Hier wird eine Schicht 11c mit einer Schichthöhe d1 aufgetragen, die für 180° konstant ist. Am Ende bei 14 trifft die konstante Schichthöhe d1 wieder auf die anfänglich aufgetragene, von Null linear ansteigende Schichtdicke d0(α), weil die Dose eine ganze Umdrehung zurückgelegt hat. Ab hier wird für den Erhalt einer umfänglich konstanten Auftragsstärke, die der Dicke d1 im Bereich zwischen 13 und 14 entspricht, eine sich stetig in der Stärke reduzierende zweite Schicht 11b aufgetragen, wobei ein Überlappungsbereich ü entsteht, der zu der Figur 3c führt und dort als d2(α) gezeigt ist. Die umfänglich kontinuierlich anwachsende Schicht d0(α) von Figur 3a und die umfänglich stetig in ihrer Dicke verringerte Schicht d2(α) von Figur 3c überlagern sich im Überlappungsbereich ü zur Bildung einer über 180°umfänglich eine konstante Stärke aufweisenden Gesamtschicht, die derjenigen gleichförmigen Stärke d1 auf der anderen Hälfte der Dose entspricht, die in Figur 3b in der rechten Hälfte dargestellt ist.
Damit ist eine Auftragsschicht auf die Metalldose 20 aufgetragen, die in ihrem umfänglich gesteuerten Verlauf vor Auftragen bereits auf der Übertragungswalze 30 vorgegeben war und nach dem Auftragen ohne Schlupf und bei gleicher Geschwindigkeit im Streifenbereich 22 der Figur 2 eine konstante Dickenverteilung einer Gesamtschicht 10 über die gesamte Dosenoberfläche erzeugt.
Verdeutlicht wird das an der Figur 4b, in welcher der gestreifte Bereich die auf die Metalldose 20 übertragenen Schichten repräsentiert und der nicht gestreifte untere Bereich den verbleibenden "Rest" auf der Übertragungswalze 30 veranschaulicht. Der zuerst übertragene, sich kontinuierlich in der Stärke ändernde Bereich d0(α) wird im Überlappungsbereich ü von dem zuletzt aufgetragenen, sich kontinuierlich in der Stärke reduzierenden Schichtverlauf d2(α) überlappt und bildet eine konstante Lackstärke im Überlappungsbereich ü, die zuvor mit der Schichtdicke d1 im Zwischenbereich aufgetragen wurde. Ein Teil des Restes wird mit der Abnahmewalze 52 von der Oberfläche des Übertragungszylinders entfernt.
Zum Auftragen der Lackschichtstärke-Verteilung gemäß der Figur 4a wird die Volumenverteilung der Farbschicht gemäß Figur 4c auf der Auftragwalze 40 benötigt. Sie ist - da sie auch im Durchmesser nicht demjenigen Durchmesser der Dose 20 entspricht - so am Umfang verteilt angeordnet, daß mehrere umfänglich hintereinander gelegte Farbschichtdicken-Verteilungen (Rapportlängen) für mehrere Metalldosen vorgesehen sein können und entsprechend nacheinander auf die größere Übertragungswalze 30 übertragen werden, bevor sie dann von dieser auf einzelne Dosen nacheinander und mit Überlappungsbereich "ü" versehen aufgelegt werden. Aus der Figur 4c ist ersichtlich, daß auch nicht das gesamte Volumen, das umfänglich verteilt in den streifenförmigen Mulden der Figur 1b auf Übertragung wartet, tatsächlich auch von der Strukturwalze 40 auf die Übertragungswalze 30 übertragen wird; auch hier verbleibt aufgrund physikalischer Gegebenheit ein Rest, der im Anfangsbereich bei von Null ansteigendem Lackvolumen auch kontinuierlich wächst und der im weitergehenden Bereich konstant bleibt, wie entsprechend in Figur 4b und Figur 4a gezeigt.
Aus dem Volumen-Verlauf der Figur 4c auf der Auftragwalze 40, dem sich daraus ergebenden Dicken-Verlauf 12,13,14,15 auf der Übertragungswalze 30 gemäß Figur 4a, ergibt sich der umfänglich auf die Metalldose übertragene Verlauf der Figur 3c, der insgesamt gesehen als Mehrschichtmantel 10 eine konstante Stärke d1 umfänglich aufweist, bestehend aus einem konstanten Abschnitt mit einer Auftragslage und einem Überlappungsabschnitt ü, in dem zwei Schichten sich gegensinnig ergänzend überlappen.
Während der gesamten Übertragung haben die Oberfläche der Metalldose 20 und der Streifenbereich 22 zur Übertragungswalze 30 keine voneinander abweichenden Geschwindigkeiten, so daß die Kräfte, die auf die Metalldose 20 wirken, minimal sind. Diese minimalen Kräfte können von der Halteeinrichtung 21 leicht aufgebracht werden und dadurch wird verhindert, daß die Metalldose 20 auf der zylindrischen Halteeinrichtung 21 abrutscht und die Innenseite der Metalldose 20 beschädigt wird. Hohe Geschwindigkeiten im Streifenbereich 22 können so erzielt werden, oberhalb von 8 m/sec bis hin 10 m/sec und 12 m/sec, wobei der Streifenbereich 22 scheinbar um die Achse 21a der drehbaren Halteeinrichtung am Speichenrad 60 herumläuft, tatsächlich aber zwischen sich gegensinnig drehenden, sich in diesem Streifenbereich berührenden Zylinderkörpern zustande kommt und örtlich an praktisch derselben Stelle verbleibt, wenn ein kleines Umfangssegment bei der Drehbewegung des Speichenrades 60, der in Figur 1 zwischen den Speichen 60a und 60c zu erkennen ist, vernachlässigt wird. Dieses nur sehr kurze Segment ergibt sich aus der langsamen Drehbewegung des Speichenrades und der sehr schnell verlaufenden Drehbewegung der Metalldose. Betrachtet man - umgekehrt - das Umfangssegment zwischen den Speichen 60a, 60b und 60c als praktisch unbeweglich, so dreht sich die Achse 21a der jeweiligen Halteeinrichtung 21 gegenüber dem streifenförmigen Auftragsbereich mit der Geschwindigkeit VA=VB der rotierenden Auftragseinrichtung 30.
Bei normalen abgestreckten Getränkedosen heutiger Bauart, mit einem mittleren Durchmesser des Rumpfbereiches in der Größenordnung von 6,5 cm bis 6,8 cm und beidseitig eingezogenen Endbereichen, sogenannten 202, 204 oder 206-cans (Inch-Maß) werden die oben beschriebenen Umfangsgeschwindigkeiten bei der Auftragung der Grundierungsschicht erreicht. Die Streifenbreite des Auftragsbereiches 22 ist dabei maximal 1,5 cm, meist zwischen 0,8 cm und 1,5 cm, je nach gewählter Geschwindigkeit, Anpreßdruck und Viskosität des aufgetragenen Lacks. In diesem Streifenbereich wird die ggf. noch strukturiert auf der Auftragseinrichtung 30 in umfänglich beabstandeten Streifen vorliegende Lackschicht vergleichmäßigt und zu einer kontinuierlichen Schicht auf dem Metallkörper 20, ohne allerdings inneren Scherwirkungen in der Lackschichtstärke unterworfen zu werden, die nur bei verschiedenen umfänglichen Geschwindigkeiten der im Auftragsbereich zusammenstoßenden, gegeneinander abwälzenden Zylinder entstehen.
Der nach dem Trennen der abwälzenden Körper auf der Auftragwalze 30 noch verbleibende Restlack wird von dem in einem Winkel von bevorzugt 90° nachfolgenden Abnehmer 52 in Form einer Walze mit geringem Durchmesser gegenüber der Auftragwalze zumindest teilweise von ihrer Oberfläche abgenommen und mit einem Rakel 52a von der Abnahmewalze 52 entfernt, ggf. dem Lackspeicher 51 emeut zugeführt.
Die Übertragungswalze 30 und der Gravurroller 40 stehen in einem bestimmten Umfangsverhältnis zueinander. Es ist sichergestellt, daß immer eine Beginnstelle auf dem Gravurzylinder, bei der ein Farbauftrag mit seinem Minimum beginnt (Beginn eines Rapports), auf eine solche Stelle am Übertragungszylinder fällt, der auch eine Stelle minimaler Farbdicke trägt. Das kann ein ganzzahiiges Vielfaches der Umtangslängen sein, z.B. so, daß der Gravurzylinder eine gegebene erste Umfangslänge hat und der Übertragungszylinder zwei, drei oder vier dieser Umfangslängen. Bei größeren Unterschieden in den Durchmessern können sich auch Bruchteile ergeben.
Durch einen Synchronlauf ist sichergestellt, daß sich auch bei fehlenden Dosen keine unzulässige Farbanhäufung oder Farbansammlung auf dem Übertragungszylinder bildet. Setzt der Doseneinlauf aus, wird der Scavenger-Roller 50 an die Umfangsfläche des Übertragungszylinder 30 angelegt und ersetzt die Wirkung der Dosen, indem er etwa 50% (40%...60%) des jeweils momentanen Farbstärkewertes umfänglich durchgehend abnimmt. Für die Gleichmäßigkeit ist es dann von Vorteil, daß auch der Scavenger-Roller synchron läuft und immer gleiche Stellen an diesen beiden Umfangsflächen aufeinanderfallen, bezogen auf die Periode einer Rapportlänge, die die Umfangslänge an der Übertragungswalze 30 definiert, die ihre Deckschicht auf die Blechdosen überträgt.
So kann erreicht werden, daß ein Maximum an Gleichmäßigkeit an Farbstärkeverlauf auf dem Übertragungszylinder auch auf Dauer erhalten bleibt, keine unzulässigen Störeinflüsse einer fehlenden Dosenzufuhr oder von nicht gleichmäßiger Farbabnahme durch den Scavenger entsteht und beim erneuten Einschalten nach einer Störung die Genauigkeit nicht verloren geht.
Der Synchronlauf der zwei bzw. drei Walzen 30,40,52 ist so zu verstehen, daß einerseits gleiche Geschwindigkeiten von Gravurroller, von Übertragungswalze und auch von den Blechbehältern gewählt sind, auf der anderen Seite ist ein Synchronlauf auch ein "Rapportsynchronlauf", bei dem positionsgenau Beginnstellen am Umfang immer wieder aufeinanderfallen, im Raster der Rapportlänge.
Um den Maschinenprozeß und den Farbstärkeverlauf oder Lackstärkeverlauf auf dem Übertragungszylinder gleichmäßig zu halten, nimmt der Scavenger-Roller diejenige Farbe ab, die nicht zugeführte Dosen nicht abnehmen können. Die Abnahmewalze (Scavenger-Roller) ist ebenfalls synchronisiert und hat eine Umfangslänge, die in einem festen Verhältnis zur Umfangslänge der Übertragungswalze steht, so daß ein jeweiliger Anfang einer Rapportlänge auf der Übertragungswalze auch einen entsprechende Linie der Abnahmewalze trifft.
Die Abnahmewalze kann so gesteuert sein, daß sie in dem Augenblick an die Übertragungswalze angestellt wird, wenn an dem eigentlichen Abnahmepunkt an dem eine Metalldosen die Farbe abnehmen sollen, keine diese Farbe abnehmende Dose mehr zugeführt wurde. Damit baut sich keine unzulässig hohe Lack- oder Farbdicke auf dem Übertragungszylinder auf; die Abnahmewalze nimmt diejenige Farbe ab, die die Dose nicht abnimmt. Sie ersetzt praktisch die (nicht zugeführte) Dose.
Eine entsprechende Steuerung kann elektronisch oder mechanisch erfolgen. Wird die Zufuhr der Dosen am Eingang des Speichenrades unterbrochen, wird festgestellt, wie viele Dosen noch auf dem Rad befindlich sind und lackiert werden müssen, meist fünf bis zehn. Danach wird der Scavenger-Roller 52 an die Übertragungswalze 30 angestellt. Die gegensinnige Steuerung von Farbabnahme durch die zu beschichtenden Dosen und einem Anstellen der Abnahmewalze (52) an die Übertragungswalze - bei fehlenden Dosen - in Kombination mit der Positionssynchronisierung der Abnahmewalze und dem Übertragungszylinder schafft eine dauerhafte Beherrschung der Lack- oder Farbmenge auf der Übertragungswalze, unabhängig vom Betriebszustand und evtl. auftretenden Störungen. Das kommt der Genauigkeit der über die Rapportlänge im Dickenverlauf geänderten Farbe bzw. Lack auf der Übertragungswalze zu Gute und damit letztlich auch der Genauigkeit der Beschichtung der dünnwandigen Dosen im regulären Dauerbetrieb.
Beispielsweise kann ein Durchmesserverhältnis von 1:2:4 hinsichtlich der Durchmesser von Abnahmewalze, Auftragswalze (Gravurzylinder) und Übertragungswalze, ausgebildet als jeweiliger Zylinder oder Hohlzylinder, gewählt werden. Auf jeder Umfangslänge ist eine ganze Zahl (Integer) von Rapportlängen unterzubringen, um Farbdickenversatz auch dauerhaft zu vermeiden.
In gleicher Weise, wie anhand der Figuren 3 und 4 erläutert, kann ein etwas modifizierter Farbauftrag gemäß den Figuren 5 und 6 erfolgen, wobei der Überlappungsbereich ü verlängert ist und die Metalidose 20 insgesamt zwei Umdrehungen benötigt, bis eine vollständig gleichmäßige Gesamtschicht 10 auf ihrer Oberfläche aufgetragen ist, während es bei den Figuren 3 nur eineinhalb Umdrehungen des Metallkörpers sind.
Soweit gleiche Bezugszeichen verwendet worden sind, kann die Erläuterung zu den Figuren 3 und 4 direkt auf die Figurenfolge 5, 5a und 5b übertragen werden. Der Überlappungsbereich ü ist der Bereich zwischen den zur Achse 21a parallelen Linien 13 und 14 auf der Oberfläche, in welchem Überlappungsbereich ü auf einen zunächst zwischen den Linien 12 und 13 stetig anwachsenden Farbstärke-Verlauf d3(α) eine (umfänglich) dünner werdende Farbschicht d4(α) aufgetragen wird. In Figur 5a ist das Auftragen der ersten Farbschicht 11a entsprechend einem umfänglichen Dickenverlauf d3(α) zwischen den Linien 12 und 13, die in Figur 5a nach einer 360°-Drehung übereinander fallen, dargestellt. Es schließt sich die in Figur 6b, beginnend an der Linie 13, ersichtliche zweite Schicht 11b an, die auf die stetig anwachsende, schon aufgetragene Farbschicht 11a als eine zweite, stetig in ihrer Dicke d4(α) über 360°-Drehwinkel sinkende Schicht 11 b aufgetragen wird, um eine umfänglich mit konstanter Stärke versehene Farbschicht 10 in Figur 5b zu ergeben, in der alle drei Linien 12,13,14 übereinander zu liegen kommen. Die sich so ergebende Farbschicht 10 ist doppelt aufgetragen und folgt - wie in Figuren 4 - aus dem Volumenverlauf der Farbe auf der Auftragwalze 40 gemäß Figur 6c, die hier in ihrer umfänglichen Erstreckung auch auf den Umfang des Metallbehälters 20 abgestimmt ist.
Die Durchmesserrelation der drei in Figur 2 dargestellten Zylinder, der ersten Walze 40 mit ihrer durch die Oberflächenstruktur W vorgegebenen Volumenverteilung am Umfang, der großen Übertragungseinrichtung 30 und der ihr gegenüber sehr kleine metallische Behälter 20 erlauben es, daß auf der großen Umfangslänge der Übertragungswalze 30 eine Vielzahl von Lackstreifen umfänglich beabstandet gelegen sind, von denen jeder für eine Metalldose 20 bestimmt ist. Auch am Umfang der oberflächlich strukturierten Auftragswalze 40 können mehrere Volumenverteilungen für jeweils eine Dose am Umfang gestaffelt angeordnet sein. Der Durchmesser der jeweiligen Walze muß so gewählt werden, daß ein geradzahliges Vielfaches von Lackstreifen-Bereichen am Umfang Platz findet und der Abstand der für aufeinanderfolgende Dosen bestimmten Lackstreifen sollte so gewählt sein, daß die direkte Berührung 22 zustande kommt, wenn der für die gerade zu beschichtende Dose bestimmte Lackstreifen im Auftragsbereich 22 eintrifft. Diese Zeitpunkte fallen im wesentlichen zusammen. Die Geschwindigkeiten und Durchmesser des Speichenrades 60 und der Übertragungswalze 30 sind so aufeinander abgestimmt, daß die entsprechende Anzahl von Farbschichten 11 gerade während der Zeitdauer zwischen den Speichen 60a,60b und 60c übertragen wird, also für die Dauer des Bestandes eines Streifenbereiches 22 zwischen Übertragungszylinder 30 und Metalldose 20 der Auftrag gemäß Figur 4b oder Figur 6b erfolgt.
Das Umlaufband 31 koppelt die Drehbewegung des Auftragszylinders 30 auf die Drehbewegung der Dome 21 (mit den Metalldosen 20), so daß eine gleiche Geschwindigkeit im Übertragungsstreifen 22 schon aufgrund konstruktiver Gegebenheiten sichergestellt werden kann.
Andere Bereiche von Überlappungen können frei gewählt werden. So kann der Überlappungsbereich verkleinert werden gegenüber den Figuren 3. Er kann auch über einen größeren Bereich als eine Umdrehung verlaufen, also größer als 360° bezogen auf den Metallbehälter 20 sein, was aber nicht notwendig zu einer Überlappung von mehr als zwei Schichten führen muß, wenn die beiden Schichten jeweils in ihrer Stärke an den Punkten, an denen sie übereinander liegen, umfänglich in Summe gesehen einen konstanten Wert ergeben.
Auch können mehrfache Auftragungen der Beispiele der Figuren 5 oder 3 übereinander gelegt werden, dann ist die Gesamtstärke der Farbschicht 10 jeweils mehrfach so groß, als ein einfacher Zyklus sie ergeben würde.

Claims (23)

  1. Verfahren zum Auftragen von einer umfänglich gleichbleibend starken, insbesondere weißen, Auftrags- oder Deckschicht (10) von einer Übertragungswalze (30) auf eine jeweilige einer Mehrzahl von zylindrischen Metalldosen (20), insbesondere dünnwandigen Dosen, wie Getränkedosen, bei dem
    (a) die jeweilige Metalldose (20) auf einem jeweiligen Dorn (21) nicht rutschend gehalten ist und mit einer umfänglichen Auftragsgeschwindigkeit (vA) gedreht wird;
    (b) die Übertragungswalze (30) während des Auftragens der Schicht (10) mit im wesentlichen derseiben Umfangsgeschwindigkeit (vB) gedreht wird und eine bereits auf ihrer Oberfläche in Umfangsrichtung unterschiedlich starke (dicke) Auftragsschicht (11;11a,11b,11c) so auf die jeweilige Metalldose (20) in einem Berührungsbereich rutschfrei, insbesondere ohne Differenzgeschwindigkeit (vA-vB) zwischen der Umfangsgeschwindigkeit der jeweiligen Metalldose und der Auftragswalze, übertragen wird, daß sich auf der Metalldose (20) zwei umfänglich aufgetragene Auftragsschicht-Abschnitte gegensinnig ergänzend überlagern (überlappen).
  2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Metalldose (20) in 1½ oder in zwei Umdrehungen oder mit einem jeweiligen Vielfachen davon mit einer Mehrlagen-Auftragsschicht beschichtet wird (11a,11b), wobei sich ein Überlappungsbereich (ü) bildet, in welchem sich zwei übereinander liegende Auftragsschichten zu einer Deckschicht von in Umfangsrichtung praktisch gleichbleibender Stärke entlang des Überlappungsbereiches (ü) ergänzen.
  3. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, bei dem der Übertagerungs- bzw. Überlappungsbereich (ü;11a, 11b) zumindest 45° (π/4) beträgt.
  4. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, bei dem das Auftragen der nächsten Auftragsschicht dort beginnt (13;12,14), wo die Stärke (Dicke) der vorherigen Auftragsschicht (11a) am geringsten ist.
  5. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, bei dem die umfänglich unterschiedlich dicke Auftragsschicht (11a,11b,11c), insbesondere ein sich in dem ersten Auftragsschicht-Abschnitt (11a) im wesentlichen stetig verstärkendes und in dem zweiten Auftragsschicht-Abschnitt (11b) im wesentlichen stetig abnehmendes Rapport-Segment (12 bis 14;12 bis 15), auf die Übertragungswalze (30) von einer ersten Walze (40) abgegeben wird, insbesondere nach dem Roto-Gravur-Verfahren.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem die erste Walze (40) umfänglich verteilt unterschiedlich tiefe (t; ta,tb,tc, ...) Mulden, Näpfchen oder Streifen (41a,41b,41c,...,kurz: 41) aufweist, in die Lack - insbesondere Farbe - aufgetragen (51) und beim Drehen oberflächlich abgerakeit (50) wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem die Periode der umfänglich auf der ersten Walze verteilt angeordneten Vertiefungen (41) konstant ist, insbesondere die Tiefe oder Breite der Vertiefungen sich entsprechend der umfänglich unterschiedlich starken Auftragsschicht (11) zumindest abschnittsweise stetig verändert, jedoch die Periode der Vertiefungen als gleichmäßiger umfänglicher Abstand (R) vorgegeben ist.
  8. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, bei dem die umfängliche Veränderung der Farbauftragsstärke als Rapportlänge (12 bis 15) einen ersten, in seiner Stärke stetig anwachsenden Abschnitt (11a,d0(α)); einen zweiten in seiner Farbstärke stetig abnehmenden Abschnitt (11b,d2(α)), gegenläufig zum ersten Abschnitt (11a); und insbesondere einen dritten Zwischenabschnitt (11c,d1) von konstanter Stärke aufweist, dessen radiale Stärke (Dicke) an jedem seiner Umfangspunkte der Summe der Stärken von erstem und zweitem Abschnitt (11a,11b) an der jeweils selben Umfangsposition der Metalldose (20) entspricht.
  9. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem auf der Übertragungswalze bzw. der Auftragseinrichtung (30) die umfänglich unterschiedlich starke Auftragsschicht (11) strukturiert, insbesondere streifenförmig, vorliegt, um erst nach Übertragung auf den Behälter (20) strukturlos vergleichmäßigt zu sein.
  10. Verfahren zum Auftragen von Deckschichten, insbesondere Lackschichten (10) auf dünnwandige metallische Behälter (20), bei dem zumindest eine Auftragsschicht - durch Abrollen des Behälters auf einer zylindrischen Auftragseinrichtung (30) mit gegenüber dem jeweiligen Behälter (deutlich) größerem Durchmesser (D30) - auf den jeweils abrollenden Behälter (20) übertragen wird; wobei
    (a) der jeweilige dem Auftrag unterliegende und von einer um eine erste Achse (21a) drehbaren zylindrischen Halteeinrichtung (21) innen gehaltene Behälter (20) und die um eine zweite Achse drehende Auftragseinrichtung (30) sich in einem Streifenbereich berühren, der parallel zu den Achsen (21a,30a) verläuft, eine umfängliche Breite von bis zu im wesentlichen 1,5 cm und eine der Behälterhöhe entsprechende Länge aufweist (Auftragsbereich; 22);
    (b) während der ganzen Abrollbewegung des jeweiligen Behälters (20) auf der Auftragseinrichtung (30) im Auftragsbereich (22) praktisch kein Schlupf zwischen den Umfangsgeschwindigkeiten der Auftragseinrichtung (30) und des Behälters (20) entsteht;
    (c) die Umfangsgeschwindigkeit oder Drehzahl der Auftragseinrichtung (30) und des Behälters (20) so gewählt wird, daß der Auftragsbereich (22) eine relative Umfangsgeschwindigkeit oberhalb 8 m/sec gegenüber der (drehenden) Achse der Halteeinrichtung hat, ohne daß ein Schlupf zwischen einer Oberfläche der Halteeinrichtung (21) und einer Innenfläche des Behälters (20) ausgebildet wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem insbesondere im Zeitpunkt des ersten und letzten Berührens von Auftragseinrichtung (30) und jeweiligem Behälter (20) kein Schlupf bzw. keine Differenzdrehzahl bzw. keine Differenz-Umfangsgeschwindigkeit besteht.
  12. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem eine Vielzahl von Behältern (20) auf einer speichenartigen Trägereinrichtung (60) jeweils individuell auf einer als drehbaren Dorn ausgebildeten Halteeinrichtung (21) drehbar gehalten sind, um sie schon vor dem Berühren der Auftragseinrichtung (30) in eine solche Drehung zu versetzen, daß kein Schlupf bei der Berührung entsteht.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, bei dem die Halteeinrichtungen (21) für die Behälter (20) zumindest solche Haltekräfte in Umfangsrichtung des Metallbehälters - insbesondere durch Unterdruck oder Magnetkraft - erzeugen, daß ein Rutschen der Behälter beim Auftragen verhindert wird und auch durch die umfänglich wirkenden Reaktionskräfte des Lackauftragens kein Schlupf zwischen Behälter und Halteeinrichtung (20,21) entsteht.
  14. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem die sich umfänglich verändernde Dicke der Auftragsschicht auf der Auftragseinrichtung (30) gemäß einem Verfahren der Ansprüche 1 bis 9 gewählt ist, um eine im Volumen pro Umfangselement sich zumindest bereichsweise stetig verändernde Schicht im Auftragsbereich (22) zu übertragen.
  15. Verfahren nach Anspruch 5, bei der von der Übertragungswalze (30) noch verbliebene Farb- oder Lackreste abgenommen werden (52), bevor die erste Walze (40) einen neuen, dickengesteuerten Verlauf von Auftragsschichtstärken (11) auf die Übertragungswalze überträgt.
  16. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Übertragungswalze (30) und eine die Auftragsschicht-Abschnitte (11a,11b,11c) darauf durch Berührung übertragende erste Walze (40) miteinander synchronisiert sind, insbesondere umfangsgeschwindigkeitssynchronisiert.
  17. Verfahren nach Anspruch 16, bei dem die Anzahl von Rapportlängen (als Auftragsschicht-Abschnitte) auf der ersten Walze und der Übertragungswalze (40,30) ganzzahlig sind, so daß die Umfangslängen dieser beiden Walzen im wesentlichen in einem festen Verhältnis von zwei Ganzzahlen stehen.
  18. Verfahren nach Anspruch 1 oder 10, wobei eine Übertragung von Auftragsschichten von einer Übertragungswalze (30) auf zylindrische Behälter (20) erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß
    eine Abnahmewalze (52) an die Übertragungswalze (30) berührend und ohne Differenz-Umfangsgeschwindigkeit (VB-VD) angestellt wird, zum umfänglichen Abnehmen von zumindest Teilen der Auftragsschichten (11a,11b,11c) auf der Übertragungswalze durch ein umfängliches Berühren, wobei das Anstellen zeitlich koordiniert mit einem Ausbleiben von Behältern (20) zur Abnahme der Auftragsschichten erfolgt
  19. Verfahren nach Anspruch 18, bei dem die Übertragungs- oder Auftragswalze (30) und die Abnahme- oder Abtragswalze (52) eine ganzzahlige Anzahl von Rapportlängen (12 bis 15; 12 bis 14) als Auftragsschicht-Abschnitte umfänglich aufnehmen.
  20. Verfahren nach Anspruch 19, bei dem die beiden Walzen (30,52) miteinander synchronisiert drehen (VB,VD).
  21. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, bei welchem Rapportlängen (12 bis 15; 12 bis 14) von Auftragsschichten in einer ganzen Zahl auf der ersten Walze (40), der Übertragungswalze (30) und der Abtragswalze (52) umfänglich vorgesehen sind, wobei insbesondere die Drehungen (VB,VC,VD) dieser drei Walzen (40,30,52) synchronisiert sind, um Beginnstellen (12) von Rapportlängen (12 bis 15) an einander berührenden bzw. gegenüberliegenden Walzen auch langfristig immer wieder auf solche treffen zu lassen.
  22. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem das Roto-Gravur-Verfahren zwei Abschnitte besitzt, eine Herstellung der ersten Walze (40) und ein Auftragen der Auftragsschicht-Abschnitte auf die Übertragungswalze (40).
  23. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem zwischen den Vertiefungen (41a,41b,41c) Stegbereiche (S) vorgesehen sind, die gegenüber einer zylindrischen Umfangsfläche der ersten Walze (40) vor dem Einbringen der Vertiefungen keine Höhenveränderung aufweisen.
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