EP1825922B1

EP1825922B1 - Vorrichtung zum Beschichten

Info

Publication number: EP1825922B1
Application number: EP20070003378
Authority: EP
Inventors: Martin Jöhren; Frank Redetzky
Original assignee: Olbrich GmbH
Current assignee: Olbrich GmbH
Priority date: 2006-02-28
Filing date: 2007-02-17
Publication date: 2014-04-09
Anticipated expiration: 2027-02-17
Also published as: ES2477365T3; EP1825922A2; DE202006003265U1; EP1825922A3

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Beschichten bahnförmiger Materialien mit einem Beschichtungsmedium. Bei den Beschichtungsmedien handelt es sich um Massen, wie beispielsweise Farbstoffe, Farbstoffdispersionen oder Klebstoffe.
Moderne Beschichtungsvorrichtungen, insbesondere Druckmaschinen, verwenden geschlossene Kammerrakelsysteme. Vorrichtungen mit offenen Farbwannen und Tauchwalzen können nur für geringe Beschichtungsgeschwindigkeiten eingesetzt werden. Erst durch den Einsatz von Kammerrakelvorrichtungen gelang es eine korrekte und gleichmäßige Einfärbung der Übertragungswalzen bei grö-ßeren Produktionsgeschwindigkeiten zu erzielen. Eine solche Vorrichtung ist in der europäischen Patentschrift EP 1 117 488 B offenbart. Diese Beschichtungsvorrichtung beschreibt das Aufbringen eines Klebstoffes auf eine fortlaufend transportierte Bahn. Der Klebstoff wird durch eine liniengravierte oder auch näpfchengravierte Walze auf die Bahn übertragen. Dazu weist die Walze beispielsweise an ihrem Umfang eine schraubenförmig angeordneten Gravurrille auf. Der Klebstoff wird durch einen Auftragskopf auf den Umfang der Gravurwalze aufgebracht. Dazu weist der Auftragskopf zwei durch den Umfang der Gravurwalze abgedeckte Kammern für das aufzutragende Medium auf, nämlich eine Vorkammer und eine in Drehrichtung der Gravurwalze nachfolgende Hauptkammer. Diese beiden Kammern sind durch ein mittleres Dichtorgan voneinander abgegrenzt, welches am Umfang der Gravurwalze anliegt. Die beiden Kammern sind an ihren freien Außenseiten durch je ein Rakel begrenzt, welches dichtend am Umfang der Gravurwalze anliegt. Der Druck in den beiden Kammern kann unabhängig voneinander eingestellt werden, wobei der Druck in der Vorkammer höher gewählt wird. Dadurch soll das Eintreten von Luft verhindert werden. In die Kammer eingeschleppte Luft der sich schnell drehenden Übertragungswalze kann die Beschichtung empfindlich stören. Bei zu geringem Überdruck in der Vorkammer und bei schneller Drehung der Übertragungswalze dringt Luft in die Vorkammer ein. Diese Luft bildet Mikroblasen im Beschichtungsmedium, was insbesondere bei dünnen Beschichtungen zu Ausschussware führt. Bei größeren Produktionsgeschwindigkeiten wird ein höherer Druck in der Vorkammer benötigt, um die Luft aus dem System zu halten. Dieser höhere Druck führt zu Penetrationen von der Vorkammer in die Hauptkammer, woraus ein höherer Minimaldruck in der Hauptkammer und somit ein höheres minimal mögliches Auftraggewicht folgt.
Aus dem Dokument DE 102 41 251 A1 ist eine weitere Beschichtungsvorrichtung mit einem Druckkammerrakel bekannt. In Bewegungsrichtung der Übertragungswalze vor der Druckkammer ist eine Vorbenetzungskammer angeordnet. Die Vorbenetzung soll eine Art Schmierung bewirken, so dass die am Eingang der Beschichtungskammer angeordnete Rakel weniger vibriert und eine Schaumbildung verhindert wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Beschichten einer bewegten Bahn mit einem Beschichtungsmedium bereitzustellen, die unabhängig von der Beschichtungsgeschwindigkeit eine gleichmäßige Beschichtung der Bahn, insbesondere eine große Spannweite an Auftragsgewicht, erlaubt und die Lufteinschlüsse in der Beschichtungsmasse verhindert.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Vorrichtung mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Die erfindungsgemäße Vorrichtung besteht im Wesentlichen aus einer Auftragsvorrichtung, einer Übertragungswalze und einer Gegenwalze, wobei die Funktion der Gegenwalze auch von Slipwalzen erfüllt werden kann.. Zwischen der Übertragungswalze und der Gegenwalze wird die bewegte Bahn geführt und dabei das Beschichtungsmedium auf die Bahn übertragen. Das Beschichtungsmedium wird in der Auftragsvorrichtung auf die Übertragungswalze aufgebracht. Dazu besitzt die Übertragungswalze entsprechende Vertiefungen, die das Medium aufnehmen und in welchen das Medium zur Bahn transportiert wird.
Die Auftragsvorrichtung besitzt eine Hauptkammer für das Beschichtungsmedium. An der freien Außenseite, vorzugsweise an der Oberseite, wird die Hauptkammer durch die Mantelfläche der Übertragungswalze abgedeckt und der in Bewegungsrichtung der Übertragungswalze hintere Spalt zwischen Mantelfläche und Hauptkammer durch ein Rakel begrenzt, welches dichtend an der Mantelfläche der Übertragungswalze anliegt. Der in Bewegungsrichtung der Übertragungswalze vordere Spalt zwischen Mantelfläche und Hauptkammer wird durch einen aus einer Düse ausfließenden Hochgeschwindigkeitsmedienstrom und zusätzlich durch eine Dichtung begrenzt. Dieser Hochgeschwindigkeitsmedienstrom tritt entgegen der Bewegungsrichtung der Übertragungswalze aus der Düse, die sich über die gesamte Breite der Übertragungswalze erstreckt, aus.
Bei dem Medium für den Hochgeschwindigkeitsmedienstrom handelt es sich vorzugsweise um das Beschichtungsmedium. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit eine gewünschte zweite Komponente mittels des Medienstroms gezielt hinzuzudosieren. Die Geschwindigkeit des Medienstroms wird in Abhängigkeit vom Beschichtungsmedium, insbesondere der Viskosität des Beschichtungsmediums und der Düsenform gewählt. Dieser Hochgeschwindigkeitsmedienstrom stellt zum einen eine Begrenzung der Hauptkammer dar und verhindert das Eintreten von Luft durch den Spalt in das System. In gleicher Weise wird auch ein Einbringen von Luft durch die Bewegung der Übertragungswalze verhindert und es erfolgt ein Reinigen der Vertiefungen der Übertragungswalze vor dem Eintritt in die Beschichtungskammer. Bei Verwendung des Beschichtungsmediums für den Hochgeschwindigkeitsmedienstrom werden die Vertiefungen befüllt, so dass in der Beschichtungskammer die Beschichtungsmasse nur noch entsprechend nachdosiert werden muss.
Die Medien, insbesondere der Hochgeschwindigkeitsmedienstrom kann auch temperiert werden. Dies wird insbesondere dann vorgesehen, wenn viskose Beschichtungsmedien verwendet werden, die bei Zimmertemperatur nicht auftragbar sind.
Durch die Ausgestaltung der Düse kann die Strömungsrichtung des Hochgeschwindigkeitsmedienstroms festgelegt werden. Bevorzugt wird der Hochgeschwindigkeitsmedienstrahl leicht entgegen der Laufrichtung der Übertragungswalze gerichtet. Darüber hinaus kann in Abhängigkeit vom Beschichtungsmedium und vom Druck in der Hauptkammer der vordere Spalt zwischen Kammer und Übertragungswalze durch eine höhenverstellbare Düse eingestellt werden. Die Düse ist gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform höhen- und neigungsverstellbar. Bevorzugt wird ein schmaler scharfer Hochgeschwindigkeitsmedienstrahl, da bei einem breitgefächerten Strahl mehr Beschichtungsmasse benötigt wird.
Eine bevorzugte Variante der Auftragsvorrichtung besitzt eine federn gelagerte Düse, dadurch stellt sich die Ablauffläche der von der Düse ausgetragenen Beschichtungsmasse frei ein. Somit ist gewährleistet, dass keine zusätzliche Druckbelastung auf die Abdichtung zur Hauptkammer wirkt. Es ergibt sich ein minimaler Beschichtungsmedienfluss von der Düsenseite in die Hauptkammer, der sich lediglich durch die Gravurtiefe bestimmt. Das Auftragsgewicht wird allein durch die Bedingungen in der Hauptkammer bestimmt.
Weitere Maßnahmen und Vorteile der Erfindung werden anhand der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen dargestellt. Diese zeigen in

Fig.1: Prinzipskizze einer erfindungsgemäßen Beschichtungsvorrichtung und
Fig.2: Prinzipskizze eines Teiles einer weiteren erfindungsgemäßen Beschichtungsvorrichtung.

Die Fig. 1 der Zeichnung zeigt eine Prinzipskizze einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. Die dargestellte Vorrichtung zum Beschichten einer bewegten Bahn 1 mit einem Beschichtungsmedium 6 besteht im Wesentlichen aus der Gegenwalze 2 und der Übertragungswalze 3 und einer Auftragsvorrichtung 10. Die kontinuierlich fortlaufende Bahn 1 läuft zwischen Gegenwalze und Übertragungswalze 3 hindurch, wobei sie das Beschichtungsmedium 6 aufnimmt.
Dieses Beschichtungsmedium 6 wird von der Übertragungswalze 3 von der Auftragsvorrichtung 10 bis zur Bahn 1 transportiert. Dazu besitzt die Übertragungswalze 3 entsprechende Vertiefungen 4 in ihrer Mantelfläche 5. Diese Vertiefungen 4 können unterschiedliche Gravuren sein. Wie der Zeichnung zu entnehmen, werden die Vertiefungen 4 in der Auftragsvorrichtung 10 befüllt und die mit Beschichtungsmedium 6 gefüllten Vertiefungen 4' durch die Drehung der Übertragungswalze 3 in Kontakt mit der Bahn 1 gebracht. Nach dieser Kontaktstelle sind die Vertiefungen 4" teilweise entleert, d.h. können Reste des Beschichtungsmediums 6 enthalten. Durch die Rotation der Übertragungswalze 3 würden diese Reste des Beschichtungsmediums 6 zusammen mit in den Vertiefungen 4" enthaltener Luft in die Kammer 12 der Auftragsvorrichtung 10 eingebracht werden. Dies wird jedoch durch den Hochgeschwindigkeitsmedienstrom 7, der aus der Düse 15 der Auftragsvorrichtung 10 austritt, verhindert. Bei dieser Beschichtungsvorrichtung wird für den Hochgeschwindigkeitsmedienstrahl 7 im wesentlichen als Medium das Beschichtungsmedium 6 verwendet.
Dieser Hochgeschwindigkeitsmedienstrom 7 und die Dichtung 20 begrenzen den Spalt 16' zwischen der Mantelfläche 5 der Übertragungswalze 3 und der Hauptkammer 12 der Auftragsvorrichtung 10. Mittels dieses Hochgeschwindigkeitsmedienstroms 7 werden anhaftende Reste des Beschichtungsmediums 6 und Luft aus den Vertiefungen 4" herausgespült und die Vertiefungen 4"' mit frischen Beschichtungsmedium 6 des Hochgeschwindigkeitsmedienstrahls 7 befüllt. Diese vorgefüllten Vertiefungen 4"' werden durch die Rotation der Übertragungswalze 3 in den Bereich der Hauptkammer 12 der Auftragsvorrichtung 10 gebracht. Die herausgespülten Reste an Beschichtungsmedium 6 werden in einer zur Düse 15 benachbarten Ablaufkammer 17 gesammelt und abhängig vom Beschichtungsmedium 6 anschließend der Auftragsvorrichtung 10 wieder zugeführt.
Die Hauptkammer 12 der Auftragsvorrichtung 10 besitzt eine untere Öffnung, durch die das Beschichtungsmedium 6 zugeführt wird. Nach oben wird diese Kammer 12 durch die Übertragungswalze 3 abgedeckt, wobei in Bewegungsrichtung der Übertragungswalze 3, angedeutet durch den Pfeil, ein vorderer Spalt 16' und ein hinterer Spalt 14 verbleibt. Der hintere Spalt 14 wird durch ein Rakel 13 begrenzt. Das Rakel 13 liegt dabei dichtend an der Mantelfläche 5 der Übertragungswalze 3 an. Durch die Position dieses Rakels 13, die den Austrittsspalt 14 begrenzt, wird ein Austrag einer unkontrollierten Menge des Beschichtungsmediums 6 verhindert. Die gewünschte Befüllung der Vertiefungen 4 in der Übertragungswalze 3 wird beim Durchlaufen der Übertragungswalze 3 durch die Hauptkammer 12 erzielt. Die durch den Hochgeschwindigkeitsmedienstrahl 7 befüllten Vertiefungen 4"' werden abhängig vom Druck P in der Hauptkammer 12 überfüllt, d.h. in der Hauptkammer 12 wird das Auftragsgewicht an Beschichtungsmedium 6 bestimmt.
Im Beschichtungsbetrieb wird mittels einer nicht dargestellter Vorrichtung das Beschichtungsmedium 6 in die Hauptkammer 12 der Auftragsvorrichtung 10 gepumpt. Der Druck P in der Hauptkammer 12 wird mittels nicht dargestellter Einrichtungen eingestellt. Bei Bedarf kann das Beschichtungsmedium 6 durch entsprechende Heizvorrichtungen auf eine gewünschte Temperatur eingestellt werden. Durchläuft die Übertragungswalze 3 die Hauptkammer 12 werden die gefüllten Vertiefungen 4"' überfüllt, wobei die Überfüllung des Beschichtungsmediums 6 durch den Druck P in der Kammer 12 einstellbar ist. Die mit Beschichtungsmedium 6 überfüllten Vertiefungen 4' transportieren das Beschichtungsmedium 6 zur Kontaktstelle mit der Bahn 1, wo die Bahn 1 unter Druckausübung der Gegenwalze 2 das Beschichtungsmedium 6 aufnimmt. Die teilweise entleerten Vertiefungen 4" werden durch die Rotation der Übertragungswalze, in diesem Fall im Uhrzeigersinn, wieder zur Auftragsvorrichtung 10 bewegt.
Vor Eintritt der Übertragungswalze 3 in die Auftragsvorrichtung 10 befindet sich in den Vertiefungen 4" eine Restmenge des Beschichtungsmediums 6. Diese Restmenge des Beschichtungsmediums 6 wird durch den Hochgeschwindigkeitsmedienstrom 7 vor Passieren des Spaltes 16' aus den Vertiefungen 4" größtenteils herausgelöst. Die gefüllten Vertiefungen 4"', die keine Luft enthalten, gelangen dann in die Hauptkammer 12 der Auftragsvorrichtung 10.
Bei dem Hochgeschwindigkeitsmedienstrom 7 handelt es sich vorzugsweise um das Beschichtungsmedium 6. Die Geschwindigkeit des Hochgeschwindigkeitsmedienstroms 7 wird mittels nicht dargestellter Pumpen erzielt.
Der Hochgeschwindigkeitsmedienstrom 7 wird aus der Kammer 11, welche auch ein Rohr sein kann, durch eine Düse 15 ausgetragen. Diese Düse 15 ist vorzugsweise eine Schlitzdüse, die in ihrer Breite der Breite der Übertragungswalze 3 entspricht. Der Schlitz der Düse 15 wird in diesem Ausführungsbeispiel durch die Wandungen 18, 19 gebildet. Die Schlitzbreite der Düse 15 und der Abstand der Düse 15 von der Übertragungswalze 3 ist in der Fig. 1 nicht maßstabgerecht gezeichnet.
Die Düse 15 kann höhenverstellbar vorgesehen sein. Dadurch verändert sich der Spalt 16 zwischen der Düse 15 und der Übertragungswalze 3.
Bei einer weiteren Auftragsvorrichtung kann die Düse ist federn gelagert sein und verstellt sich somit in Abhängigkeit der Austrittsgeschwindigkeit und der Viskosität des für den Hochgeschwindigkeitsmedienstrom verwendeten Mediums im Abstand zur Übertragungswalze 3 frei ein.
Der Spalt 16', der den Eintrittsspalt in die Hauptkammer 12 darstellt, ist durch eine Dichtung 20 abgedichtet. Diese Dichtung 20 behält aufgrund ihrer Elastizität immer Kontakt zur Übertragungswalze 3.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht durch die Verwendung eines Hochgeschwindigkeitsmedienstroms eine signifikant bessere Abdichtung des Spaltes 16' zur Hauptkammer, 12 und verhindert damit das Eintragen von Luftblasen in diese Kammer 12 der Auftragsvorrichtung. Darüber hinaus werden bei dieser Beschichtungsvorrichtung nur minimale Mengen an Beschichtungsmedium 6 aus der Hauptkammer 12 durch den Spalt 16 ausgetragen. Ein weiterer wesentlicher Vorteil dieser neuen Beschichtungsvorrichtung ist die Möglichkeit bei hohen Beschichtungsgeschwindigkeiten minimale Auftraggewichte zu realisieren.

Bezugszeichenliste:

1: Bahn
2: Gegenwalze
3: Übertragungswalze
4: Vertiefungen
4': Vertiefungen, voll
4": Vertiefungen, entleert
4"': Vertiefungen, gefüllt
5: Mantelfläche
6: Medium
7: Hochgeschwindigkeitsmedienstrom
10: Auftragsvorrichtung
11: Kammer
12: Hauptkammer
13: Rakel
14: Medium
15: Düse
16: Spalt
16': Spalt
17: Ablaufkammer
18: Wandung
19: Wandung
20: Dichtung
P: Druck in 12

Claims

Vorrichtung zum Beschichten von bahnförmigen Materialien mit einem Beschichtungsmedium (6),
mit einer rotierenden Gegenwalze (2) und mit einer rotierenden Übertragungswalze (3), die zur Übertragung des Beschichtungsmediums (6) an ihrer Mantelfläche (5) Vertiefungen (4) aufweist,
mit einer Auftragsvorrichtung (10) zum Befüllen der Vertiefungen (4) der Übertragungswalze (3) mit Beschichtungsmedium (6), wobei die Auftragsvorrichtung (10) für das Beschichtungsmedium (6) eine Hauptkammer (12) aufweist, die an einer freien Außenseite durch die Mantelfläche (5) der Übertragungswalze (3) und durch zwei den Austritt des Beschichtungsmediums (6) verhindernde Sperren begrenzt ist,
wobei der in Bewegungsrichtung der Übertragungswalze (3) hintere Spalt (14) zwischen Mantelfläche (5) und Hauptkammer (12) durch eine Rakel (13) begrenzt wird, welche dichtend an der Mantelfläche (5) der Übertragungswalze (3) anliegt,
dadurch gekennzeichnet, dass
der in Bewegungsrichtung der Übertragungswalze (3) vordere Spalt (16') zwischen Mantelfläche (5) und Hauptkammer (12) durch eine Dichtung (20) und durch einen aus einer Düse (15) ausfließenden Hochgeschwindigkeitsmedienstrom (7) begrenzt wird,
wobei der Hochgeschwindigkeitsmedienstrom (7) senkrecht zur Übertragungswalze (3) oder entgegen der Bewegungsrichtung der Übertragungswalze (3) aus der Düse (15) austritt,
wobei zwischen der Übertragungswalze (3) und der Düse (15) ein Spalt (16) ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Düse (15) federnd und höhenverstellbar gelagert ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Düse (15) eine Breite besitzt, die der Breite der Übertragungswalze (3) entspricht.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Medium für den Hochgeschwindigkeitsmedienstrom (7) das Beschichtungsmedium (6) gewählt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsrichtung des Hochgeschwindigkeitsmedienstroms (7) so eingestellt ist, dass gleichzeitig mit der Absperrung des Spaltes (16, 16') der Hauptkammer (12) vor Lufteintritt und Beschichtungsmediumaustritt eine größtmögliche Entfernung von Resten an Beschichtungsmedium (6) aus den Vertiefungen (4") der Übertragungswalze (3) möglich ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsrichtung des Hochgeschwindigkeitsmedienstroms (7) so eingestellt ist, dass gleichzeitig mit der Absperrung des Spaltes (16, 16') der Hauptkammer (12) vor Lufteintritt und Beschichtungsmediumaustritt eine Entfernung von Resten an Beschichtungsmedium (6) aus den Vertiefungen (4") der Übertragungswalze (3) eine Befüllung der Vertiefungen (4"') möglich ist.