EP3829782B1

EP3829782B1 - Vorrichtung und verfahren zur verarbeitung schersensibler beschichtungsmassen

Info

Publication number: EP3829782B1
Application number: EP19746043.9A
Authority: EP
Inventors: Ingo VOLMERING; Fabian SCHINDLER; Frans TE WELSCHER
Original assignee: Olbrich GmbH
Current assignee: Olbrich GmbH
Priority date: 2018-07-31
Filing date: 2019-07-18
Publication date: 2023-07-19
Anticipated expiration: 2039-07-18
Also published as: PL3829782T3; CN112512700A; DK3829782T3; DE102019119557A1; ES2960549T3; WO2020025349A1; EP3829782A1; US20210308711A1

Description

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zur Verarbeitung schersensibler Beschichtungsmassen, wobei die Vorrichtung eine Übertragwalze und eine Rakel aufweist, die unter Ausbildung eines Beschichtungsspalts zueinander beabstandet sind.
Die Vorrichtung weist weiterhin eine Auslassdüse für die Dosierung einer Beschichtungsmasse auf. Eine derartige Vorrichtung ist aus der EP 1 117 488 B1 bekannt. Eine ähnliche Vorrichtung beschreibt auch die DE 3717882 A1 oder EP2727652 .
Die aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen und Verfahren finden beispielsweise bei der Beschichtung von wässrigen Dispersionen beispielsweise zur Herstellung von PSA-Produkten ihre Anwendung. Unter diesen Vorrichtungen und Verfahren sind insbesondere das Gravurwalzenverfahren und das Rakelstreichverfahren hervorzuheben. Diesen Verfahren ist gemein, dass die Lagerung und teilweise auch die Vordosierung der Beschichtungsmasse in einigen Bereichen der Vorrichtung mit sehr kleinen Abständen zwischen zwei Wänden der Vorrichtung etwa im Bereich der Auslassdüse, realisiert wird, was zu einer erheblichen Scherbelastung der Dispersionen führt. Dazu werden beispielsweise Seitenbegrenzer zur Abdichtung verwendet, oder auch einfach nur die sogenannte Rakel als Abstreifer bei einer Gravurwalzenbeschichtungsmaschine.
Dies hat zur Folge, dass sehr kleine Spalte von wenigen µm entstehen, die beim Beschichtungsprozess scherempfindlicher Beschichtungsmassen zu unzulässig hohen Scherraten und damit zur Agglomeration der Beschichtungsmasse führen. Letzteres ist unerwünscht.
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Verarbeitung schersensibler Beschichtungsmassen vorzuschlagen, bei denen Agglomerate in den Beschichtungsmassen zumindest weitestgehend vermieden werden.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Der nebengeordnete Anspruch 10 betrifft ein entsprechendes Verfahren. Vorteilhafte Ausführungsformen sind jeweils Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Demgemäß ist bei einer Vorrichtung zur Verarbeitung schersensibler Beschichtungsmassen vorgesehen, dass die Auslassdüse mit ihrer Düsenöffnung einer unteren Spaltöffnung des Beschichtungsspalts zugewandt ist. Die Vorrichtung weist ein Zwangsfördersystem aufweist, über das eine Beschichtungsmasse in den Beschichtungsspalt dosiert ist. Dadurch wird erreicht, dass die Beschichtungsmasse einer geringstmöglichen Scherrate ausgesetzt wird und hohe Verweilzeiten der Beschichtungsmasse in der Beschichtungsmaschine vermieden werden.
Es kann vorgesehen sein, dass die Vorrichtung eine Anspülvorrichtung mit einem dichtungsfreien Kammersystem aufweist. Die Anspülvorrichtung kann dazu eingerichtet sein, eine homogene Verteilung der Beschichtungsmasse über die Breite der Übertragwalze sicherzustellen. Das Zwangsfördersystem kann dazu eingerichtet sein, die Beschichtungsmasse unter einem geringen Überdruck gegenüber dem Atmosphärendruck direkt in den Beschichtungsspalt zu dosieren. Insbesondere kann dazu die Beschichtungsmasse direkt in den Beschichtungsspalt gespült werden. Wenn das Kammersystem der Anspülvorrichtung dichtungsfrei ausgebildet ist, kann vermieden werden, dass die Beschichtungsmasse im Bereich des Beschichtungsspalts hohen Drücken ausgesetzt ist, welche zu einer Agglomeration der Beschichtungsmasse führen können. Dichtungsfrei bzw. seitenbegrenzerfei bedeutet vorliegend, dass die Anspülvorrichtung, etwa eine Anspülkammer, die die Auslassdüse aufweist, relativ zu der Übertragwalze fluidisch durchlässig angeordnet ist. Dazu kann die Anspülkammer und insbesondere die Auslassdüse unter einem Abstand zu der Übertragwalze angeordnet sein. Ein dabei zwischen der Anspülvorrichtung und der Übertragwalze ausgebildeter Spalt kann danach bemessen sein, dass aufgrund einer geodätischen Druckdifferenz überschüssige Beschichtungsmasse aus dem Beschichtungsspalt über den Spalt zwischen der Anspülvorrichtung und der Übertragwalze abfließen kann.
Durch die Dosierung der Beschichtungsmasse in den Beschichtungsspalt über eine untere Spaltöffnung des Beschichtungsspalts wird die Herstellung von glatten, fehlerfreien Schichten auf kontinuierlich flächigen Substraten erreicht, insbesondere bei selbstklebenden PSA-Anwendungen und bei der Verarbeitung von Lacken. Insbesondere wässrige Acrylatdispersionen mit schersensiblem Verhalten lassen sich mit den erfindungsgemäßen Vorrichtungen und Verfahren agglomeratfrei beschichten.
Aufgrund der Dosierung über eine untere Spaltöffnung unmittelbar in den Beschichtungsspalt wird eine gleichmäßige Verweilzeit der Beschichtungsmassen im Beschichtungsspalt erreicht und damit eine Überalterung der Beschichtungsmasse verhindert. Auch insofern wird die Ausbildung von Agglomeraten in der Beschichtungsmasse unterbunden.
Erfindungsgemäß sind die Übertragwalze und die Rakel nebeneinander angeordnet, so dass der Beschichtungsspalt in Vertikalrichtung durchlässig ist. Die Rakel kann vorzugsweise eine Kommarakel sein.
Die Düsenöffnung ist der unteren Spaltöffnung berührungsfrei vorgelagert, wobei die Beschichtungsmasse mit einem Druck beaufschlagt in den Beschichtungsspalt gespült wird. Durch die berührungsfreie Vorlagerung der Düsenöffnung gegenüber der unteren Spaltöffnung wird erreicht, dass die Beschichtungsmasse im Beschichtungsspalt allein dem Atmosphärendruck ausgesetzt ist und damit keine Kompression und Scherbelastung erfährt, welche zur Ausbildung von Agglomeraten führen könnte.
Die Auslassdüse ist ein Auslass einer Anspülkammer, die unterhalb des Beschichtungsspalts angeordnet ist, wobei die Anspülkammer vorzugsweise weiterhin einen Einlass für Beschichtungsmasse aufweist.
Die Anspülkammer kann an einer der Übertragwalze zugewandten Außenseite eine vertiefungsfreie Ablaufkontur für die Beschichtungsmasse aufweisen. Die von unten in den Beschichtungsspalt dosierte, insbesondere gespülte Beschichtungsmasse, welche nicht auf die Übertragwalze aufgetragen wird, kann über die vertiefungsfreie Ablaufkontur an der Außenseite der Anspülkammer ablaufen.
Die Anspülkammer kann oberhalb einer Auffangwanne angeordnet sein, aus der über die Außenseite der Anspülkammer in die Auffangwanne abfließende Beschichtungsmasse in die Anspülkammer zurückgepumpt wird.
Die Beschichtungsmasse kann über eine Pumpe des Zwangsfördersystems, vorzugsweise eine Exzenterschneckenpumpe, aus der Auffangwanne in die Anspülkammer gepumpt werden, wobei die Pumpe vorzugsweise in einem Beschichtungsmassenvorratsbehälter angeordnet ist.
Zwischen einer Begrenzungswand der Auslassdüse an einer der Übertragwalze zugewandten Außenseite der Begrenzungswand und der Übertragwalze kann ein Ablaufspalt für das Abfließen überschüssiger Beschichtungsmasse ausgebildet sein. Dadurch wird erreicht, dass aufgrund einer geodätischen Druckdifferenz überschüssige Beschichtungsmasse über den Ablaufspalt abfließen kann.
Außerdem kann an der der Übertragwalze zugewandten Außenseite der Begrenzungswand eine Spaltdichtung ausgebildet sein. Durch die Spaltdichtung kann ein leichter Überdruck zwischen Düsenaustrittsbereich und Übertragwalze aufgebaut werden, um ein vollflächiges Anspülen der Übertragwalze zu ermöglichen und das Abfließen von Beschichtungsmasse aus dem Anspülbereich zu verhindern.
Insbesondere kann die Spaltdichtung einen Abstand von 0,01 mm bis 0,5 mm, bevorzugt 0,1 mm bis 0,2 mm, zur Übertragwalze aufweisen.
Dabei kann die Spaltdichtung Teil einer Düsenspitze sein, welche auf ihrer der Spaltdichtung gegenüberliegenden Seite die Auslassdüse bildet. Rakelseitig kann die Düsenspitze eine die Auslassdüse bildende Fläche aufweisen. Übertragwalzenseitig kann die Düsenspitze den Ablaufspalt und die darunter angeordnete Spaltdichtung aufweisen. Die Düsenspitze kann mittels einer Befestigungsplatte an der Oberseite der Anspülkammer fixiert sein. Die Düsenspitze kann mittels der Befestigungsplatte an der Anspülkammer festgeklemmt und/oder mit dieser verschraubt sein. Dabei kann die Düsenspitze einstückig ausgebildet sein. Die Düsenspitze kann natürlichen oder synthetischen Kautschuk aufweisen.
Die Düsenspitze kann horizontal verstellbar ausgeführt sein, um das Druckverhältnis zwischen Düsenöffnung und Spaltdichtung einstellen zu können.
Ferner können die der Rakel zugewandten Komponenten der Anspülvorrichtung zur Rakel hin abgedichtet sein und die der Übertragwalze zugewandten Komponenten der Anspülvorrichtung zur Übertragwalze berührungslos ausgeführt sein. Die Anspülvorrichtung kann insbesondere die Anspülkammer und die Düsenspitze umfassen, wobei die Anspülkammer rakelseitig den Beschichtungsmasseneinlass, ein Beschichtungsmassenreservoir sowie einen sich zur Auslassdüse hin verjüngenden Bereich umfassen kann. Übertragwalzenseitig weist die Anspülkammer einer Außenseite auf, über welche überschüssige Beschichtungsmasse ablaufen kann.
Die Vorrichtung kann weiterhin eine Gegenwalze aufweisen, die dazu eingerichtet ist, eine Materialbahn an die Übertragwalze zu drücken. Die Beschichtungsmasse kann ein fließfähiges Material, vorzugsweise eine Dispersion, beispielsweise ein Klebemittel ist.
Die Übertragwalze kann eine chrombeschichtete Stahlwalze sein. Die Gegenwalze kann einen Mantel aus Ethylen-Propylen-Dien-Monomer-Kautschuk (EPDM) mit einer Härte von 65 Shore A aufweisen. Die Beschichtungsmasse kann beispielsweise eine Dispersion mit einer Viskosität von 1.200 mPa · s bei einem Feststoffanteil von 58,7% sein. Die Umlaufgeschwindigkeit der Übertragwalze kann beispielsweise 20 bis 80 m/min. betragen. Der Beschichtungsspalt kann beispielsweise 50 µm betragen. Die vorgenannten Zahlenwerte sind lediglich beispielhaft und nicht dazu vorgesehen, den Gegenstand der Erfindung auf entsprechende Ausführungsformen zu beschränken.
Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Verarbeitung schersensibler Beschichtungsmassen vorgeschlagen, dass die Schritte aufweist:

Bereitstellen einer rotativ angetriebenen Übertragwalze und einer Rakel, vorzugsweise einer Kommarakel, die unter Ausbildung eines Beschichtungsspalts zueinander beabstandet sind; und
Dosieren einer Beschichtungsmasse mit einem Zwangsfördersystem in den Beschichtungsspalt. Die Düsenöffnung wird einer unteren Spaltöffnung des Beschichtungsspalts berührungsfrei vorgelagert und die Beschichtungsmasse in den Beschichtungsspalt gespült.

Die Beschichtungsmasse kann in Vertikalrichtung von unten (nach oben) in den Beschichtungsspalt gespült werden.
Die Beschichtungsmasse kann seitenbegrenzerfei in den Beschichtungsspalt gespült werden, so dass überschüssige Beschichtungsmasse abfließen kann.
Die Beschichtungsmasse kann über eine Auslassdüse in den Beschichtungsspalt dosiert werden, wobei zwischen einer Begrenzungswand der Auslassdüse an einer der Übertragwalze zugewandten Außenseite der Begrenzungswand und der Übertragwalze ein Ablaufspalt ausgebildet ist, so dass aufgrund der geodätischen Druckdifferenz überschüssige Beschichtungsmasse über den Ablaufspalt abfließt.
Die Beschichtungsmasse kann über eine Auslassdüse in den Beschichtungsspalt dosiert werden, wobei die Auslassdüse ein Auslass einer Anspülkammer ist und über die Außenseite der Anspülkammer in eine Auffangwanne abfließende Beschichtungsmasse in die Anspülkammer zurückgepumpt wird.
Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand der nachstehenden Figuren erläutert. Dabei zeigt:

Figur 1: eine Vorrichtung gemäß dem Stand der Technik;
Figur 2: in schematischer Querschnittsansicht eine beispielhafte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
Figur 3: in schematischer Querschnittsansicht eine weitere beispielhafte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
Figur 4: in schematischer Querschnittsansicht eine Detaildarstellung des Anspülbereichs; und
Figur 5: in perspektivischer Darstellung eine rückwärtige Ansicht der Anspülvorrichtung.

Figur 1 zeigt eine beispielhafte Vorrichtung zur Verarbeitung von Beschichtungsmassen 100 wie Dispersionen, beispielsweisen Klebstoffen, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt ist. Dabei sind eine Gegenwalze 17, eine Übertragwalze 1 und eine Auslassdüse 4 für die Dosierung einer Beschichtungsmasse 100 in Vertikalrichtung z übereinander angeordnet, wobei die Auslassdüse 4 mit ihrer Düsenöffnung 5 einer untersten Position der Übertragwalze 1 zugewandt und unmittelbar an diese angrenzend und damit gegenüber dieser dichtend angeordnet ist. Insbesondere ist die Auslassdüse 4 über die in Rotationsrichtung der Übertragwalze 1 an gegenüberliegenden Seiten der Auslassdüse 4 angeordneten Rakeln 2 zur Umgebung der Vorrichtung hin abgedichtet. Dabei wird die Beschichtungsmasse 100 mit Hilfe eines Überdrucks gegenüber dem Atmosphärendruck über die Auslassdüse 4 an dem Umfang der Übertragwalze aufgetragen und mit Hilfe der gegenüberstehenden Rakeln 2 auf eine gewünschte Beschichtungsdicke gebracht, wobei die Beschichtungsmasse 100 hohen Scherraten ausgesetzt wird, was zu Agglomeraten in der Beschichtungsmasse 100 führt.
Die gezeigte Vorrichtung hat den Nachteil, dass für einen wirkungsvollen Auftrag der Beschichtungsmasse 100 auf der Übertragwalze 1 die Beschichtungsmasse 100 unter einem vergleichsweise hohen Druck auf die Übertragwalze 1 dosiert werden muss, wodurch es zur Ausbildung der erwähnten Agglomerate in der Beschichtungsmasse 100 kommt, worunter die Qualität der Beschichtung der Übertragwalze 1 leidet und damit auch die Qualität der auf der Materialbahn 200 erzeugten Beschichtungsmassenschicht herabgesetzt wird.
Zur Lösung dieser Problematik kann eine Vorrichtung verwendet werden, wie sie in Figur 2 gezeigt ist. Hierbei weist die Vorrichtung eine Übertragwalze 1 und eine Rakel 2 auf, die als Kommarakel ausgebildet ist. Die Übertragwalze 1 und die Rakel 2 sind horizontal nebeneinander unter Ausbildung eines Beschichtungsspalts 3 angeordnet. Der Beschichtungsspalt 3 kann beispielsweise eine minimale Spaltbreite von 50 µm aufweisen. Aufgrund der horizontalen Anordnung der Übertragwalze 1 und der Rakel 2 erstreckt sich eine Durchlassrichtung des Beschichtungsspalts 3 im Wesentlichen in Vertikalrichtung z. Für die Realisierung der Erfindung ist es jedoch nicht wesentlich, dass die Übertragwalze 1 und die Rakel 2 exakt horizontal nebeneinander angeordnet sind. Vielmehr kommt es darauf an, dass der sich ergebende Beschichtungsspalt 3 zwischen Übertragwalze 1 und Rakel 2 in seiner Erstreckungsrichtung eine vertikale Komponente aufweist. In jedem Fall zu vermeiden ist jedoch, dass Übertragwalze 1 und Rakel 2 in Vertikalrichtung übereinander angeordnet sind, wie dies bei den aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen gemäß Figur 1 vorgesehen ist.
Die Vorrichtung weist eine Auslassdüse 4 für die Dosierung der Beschichtungsmasse 100 auf, die mit ihrer Düsenöffnung 5 einer unteren Spaltöffnung 6 des Beschichtungsspalts 3 zugewandt ist. Über ein Zwangsfördersystem 7 der Vorrichtung wird die Beschichtungsmasse 100 von unten in den Beschichtungsspalt 3 dosiert.
Insbesondere ist die Düsenöffnung 5 der unteren Spaltöffnung 6 berührungsfrei vorgelagert, so dass die Düsenöffnung 5 mit der Umgebung der Vorrichtung, mithin mit Atmosphärendruck, in Verbindung steht. Es ist bereits ein geringer Überdruck der Beschichtungsmasse 100 ausreichend, um die Beschichtungsmasse 100 über die Düsenöffnung 5 in den Beschichtungsspalt 3 zu spülen. Die Düsenöffnung 5 kann insbesondere in Vertikalrichtung ausgerichtet sein, sodass der Druck, mit dem die Beschichtungsmasse 100 über die Düsenöffnung bereitgestellt wird, derart eingestellt ist, dass eine effektive Benetzung des Beschichtungsspalts mit der Beschichtungsmasse 100 erreicht wird. Eine darüber hinausgehende Druckbeaufschlagung der Beschichtungsmasse 100 ist nicht erforderlich und soll vermieden werden, um die Ausbildung von Agglomeraten in der Beschichtungsmasse 100 zu vermeiden.
Die Auslassdüse 4 ist an einem oberen Ende einer Anspülkammer 8 ausgebildet, die unterhalb des Beschichtungsspalts 3 angeordnet ist. Über einen Einlass 9 ist die Beschichtungsmasse 100 in ein Zwangsfördersystem 7 geleitet, welches eine Pumpe 13 aufweist. Um eine möglichst geringfügige Kompression der Beschichtungsmasse 100 innerhalb der Pumpe 13 zu erreichen, ist die Pumpe 13 vorzugsweise eine Exzenterschneckenpumpe.
Die Anspülkammer 8 weist an ihrer Außenseite und der Übertragwalze 1 zugewandt eine vertiefungsfreie Ablaufkontur 11 auf, über die überschüssige Beschichtungsmasse ungehindert abfließen kann. Um das Abfließen der überschüssigen Beschichtungsmasse über die vertiefungsfreie Ablaufkontur 11 der Anspülkammer 8 zu begünstigen, kann vorgesehen sein, dass die Anspülkammer 8 gegenüber der Rakel 2 abgedichtet ist.
Die Anspülkammer 8 ist oberhalb einer Auffangwanne 12 angeordnet, in welcher die überschüssige Beschichtungsmasse 100, welche über die Ablaufkontur 11 der Anspülkammer 8 aus dem Beschichtungsspalt 3 zurückfließt, aufgefangen wird.
Wie in Figur 3 gezeigt ist, kann vorgesehen sein, dass die über die Außenseite 10 der Anspülkammer 8 in die Auffangwanne 12 abfließende Beschichtungsmasse 100 in die Anspülkammer 8 zurückgepumpt wird. Das Anspülen des Beschichtungsspalts 3 "von unten" begünstigt eine geringe Verweildauer der Beschichtungsmasse im Beschichtungsspalt 3 und damit eine gute Konservierung der dispersiven Eigenschaften der Beschichtungsmasse 100. Da die Beschichtungsmasse 100 in ständiger Bewegung bleibt und nur vergleichsweise geringen Überdrücken gegenüber dem Atmosphärendruck ausgesetzt wird, wird die Bildung von Agglomeraten wirkungsvoll unterdrückt. Aus der Auffangwanne 12 kann die Beschichtungsmasse 100 über einen Ablauf 18 in einen Beschichtungsmassenvorratsbehälter 14 transportiert und aus diesem über den Einlass 9 wieder der Anspülkammer 8 zugeführt werden. In dem Beschichtungsmassenvorratsbehälter 14 kann die Pumpe 13 für den Transport der Beschichtungsmasse 100 aus dem Vorratsbehälter 14 in die Anspülkammer 8 angeordnet sein.
Die Übertragwalze 1 kann beispielsweise eine chrombeschichtete Stahlwalze sein. Die Gegenwalze kann einen Mantel aus EPDM-Kautschuk mit einer Härte von 65 Shore A aufweisen. Die Materialbahn 200, auf welcher die Beschichtungsmassenschicht 100 aufgetragen wird, kann beispielsweise eine Bahn aus silikonisiertem Papier sein. Der Spalt zwischen Rakel 2 und Übertragwalze 1 kann beispielsweise zwischen 30 und 400 µm betragen. Die Umlaufgeschwindigkeit der Übertragwalze 1 kann beispielsweise 5 bis 80 m/min. betragen. Die auf der Materialbahn 200 aufgetragene Beschichtungsmassenschicht 100 kann ein Flächengewicht von beispielsweise 30 g/m² bis 200 g/m² betragen. Die genannten Materialangaben und Zahlenwerte sind lediglich beispielhaft und nicht dazu vorgesehen, den Gegenstand der Erfindung auf entsprechende Ausführungsformen zu beschränken.
Figur 4 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, welche in Seitenansicht dargestellt ist und den Anspülbereich mit Übertragwalze 1, Kommarakel 2 sowie mittig dazwischen angeordneter Anspülvorrichtung veranschaulicht. Der Pfeil auf der Übertragwalze 1 deutet ihre Drehrichtung an. Die Anspülvorrichtung weist insbesondere eine Düse 19 auf, welche unterhalb des Beschichtungsspalts 3 zunächst einen Einlass 9 aufweist, durch welchen Beschichtungsmasse durch ein Verteilerblech 23 in die Anspülkammer 8 gespeist wird. Die Einspeisung der Beschichtungsmasse in den Einlass erfolgt dabei seitlich, das heißt parallel zu den Achsrichtungen der Walzen. Vorzugsweise erfolgt die Einspeisung dabei von beiden Seiten jeweils im Bereich der Stirnseiten der Übertragwalze 1 beziehungsweise der Kommarakel 2. Das Verteilerblech 23 weist dabei senkrecht zur Bildebene mehrere zueinander beabstandete Öffnungen auf, durch welche Beschichtungsmasse in die Anspülkammer 8 gelangt. Die Masse verteilt sich erst am Blech und dann über die große Anspülkammer 8 gleichmäßig über die Breite. Der Druck in der Anspülkammer 8 entspricht in etwa dem Pumpendruck der Pumpe 13. Die Beschichtungsmasse wird dann in Richtung Beschichtungsspalt 3 gefördert und bewegt sich dabei entlang der sich verjüngenden Kontur der Anspülkammer 8 in Richtung Auslassdüse 4, welche von der einen Seite durch die Rakel 2 und von der anderen Seite durch die horizontal verstellbare Innenseite der Düsenspitze 20 gebildet wird. Die Anspülkammer 8 ist zur Rakel 2 hin über eine flexible Dichtung 23 abgedichtet, so dass an dieser Stelle kein Überströme erfolgt. Der konvergierende Spalt zwischen Rakel 2 und Anspülvorrichtung erzeugt eine Geschwindigkeitserhöhung der Masse. Dabei nähert sich die Geschwindigkeit der Oberflächengeschwindigkeit der Übertragwalze 1 an. Die eingezeichneten Pfeile verdeutlichen die Bewegungsrichtung der Beschichtungsmasse. Der gestrichelte horizontale Pfeil deutet die Verstellrichtungen der Anspülvorrichtung an.
Der Spaltdruck zwischen Kommarakel 2 und Übertragwalze 1 muss geringer sein als im Ablaufspalt 16 zwischen der Düsenspitze 20 und der Übertragwalze 1. Dadurch bewegt sich die Masse mit steigender Geschwindigkeit in den Beschichtungsspalt 3. Die Differenzgeschwindigkeit der Masse zur Oberfläche der Übertragwalze 1 ist dabei so gering, dass die Masse keiner Scherung und somit keiner Viskositätsänderung unterliegt. Dadurch stellt sich ein gleichmäßiges Beschichtungsbild ein. Im Bereich der Spaltdichtung 21 erzeugt die theoretisch hohe Strömungsgeschwindigkeit einen Widerstand, der sich an dem Gesamtdruck des Anspülbereichs einpendelt. Dabei ist zu beachten, dass die Spaltdichtung 21 die Übertragwalze 1 nicht berührt, sondern in einem Abstand von 0,1 mm bis 0,2 mm zu ihr steht. Der Spalt zwischen der Spaltdichtung 21 und der Übertragwalze 1 ist dadurch sehr gering, so dass die Geschwindigkeit in diesem Bereich sehr hoch sein müsste, um den nach unten abfließenden Volumenstrom passieren zu lassen. Die in Richtung des Ablaufspalts 16 drehende Übertragwalze 1 reduziert dabei die Leckage, das heißt, die Beschichtungsmasse, die über Ablaufspalt 16 und Spaltdichtung 21 in Richtung Außenseite 10 läuft, wird durch gegenläufige Bewegung der Übertragwalze 1 reduziert.
Figur 5 zeigt in perspektivischer Darstellung eine rückwärtige Ansicht der Anspülvorrichtung. An der Oberseite ist dabei die Düsenspitze 20 angeordnet, welche in Richtung abwärts zunächst eine Begrenzungswand 15 aufweist, welche gemeinsam mit der Übertragwalze 1 den Ablaufspalt 16 formt. Darunter verjüngt sich dieser durch die Spaltdichtung auf 0,1-0,2 mm. Beschichtungsmasse, welche die Spaltdichtung 21 überwindet, läuft über die Ablaufkontur 11 der Außenseite 10 der Anpülvorrichtung zurück in die Auffangwanne 12. Seitenwände begrenzen seitlich die Anspülvorrichtung, welche jeweils Dichtungen 24 aufweisen, welche einen vorderen Teil 24a umfassen, welcher der Übertragwalze 1 zugewandt ist, und einen hinteren Teil 24b aufweisen, welcher der Anspülkammer 8 beziehungsweise der Kommarakel 2 zugewandt sind. Die Anspülkammer 8 ist dabei jeweils nur über den hinteren Abschnitt 24b zur Kommarakel 2 hin abgedichtet. Der vordere Teil 24a der Dichtung 24 ist hingegen über dem hinteren Teil 24b stufenartig abgesetzt, so dass der vordere Teil 24a berührungslos zur Übertragwalze 1 ausgeführt ist und Leckage aufweist. Über die Auffangwanne 12 wird übergelaufene Beschichtungsmasse wieder zum Massebehälter zurückgeführt.

Bezugszeichenliste:

1: Übertragwalze
2: Rakel
3: Beschichtungsspalt
4: Auslassdüse
5: Düsenöffnung
6: Spaltöffnung
7: Zwangsfördersystem
8: Anspülkammer
9: Einlass
10: Außenseite
11: Ablaufkontur
12: Auffangwanne
13: Pumpe
14: Beschichtungsmassenvorratsbehälter
15: Begrenzungswand
16: Ablaufspalt
17: Gegenwalze
18: Ablauf
19: Düse
20: Düsenspitze
21: Spaltdichtung
22: Verteilerblech
23: flexible Dichtung
24a: seitliche Dichtung vorderer Teil
24b: seitliche Dichtung hinterer Teil
100: Beschichtungsmasse
200: Materialbahn
z: Vertikalrichtung

Claims

Vorrichtung zur Verarbeitung schersensibler Beschichtungsmassen (100), mit einer Übertragwalze (1) und einer Rakel (2), die unter Ausbildung eines Beschichtungsspalts (3) zueinander beabstandet sind, wobei die Vorrichtung weiterhin eine Auslassdüse (4) für die Dosierung einer Beschichtungsmasse (100) aufweist, wobei die Auslassdüse (4) mit ihrer Düsenöffnung (5) einer unteren Spaltöffnung (6) des Beschichtungsspalts (3) zugewandt ist, wobei die Vorrichtung ein Zwangsfördersystem (7) aufweist, über das eine Beschichtungsmasse (100) in den Beschichtungsspalt (3) dosiert ist, wobei die Übertragwalze (1) und die Rakel (2) nebeneinander angeordnet sind, so dass der Beschichtungsspalt (3) in Vertikalrichtung (z) durchlässig ist, wobei der Beschichtungsspalt (3) zwischen 30 und 400 µm beträgt und die Auslassdüse (4) ein Auslass einer Anspülkammer (8) ist, die unterhalb des Beschichtungsspalts (3) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Rakel (2) eine Kommarakel ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Düsenöffnung (5) der unteren Spaltöffnung (6) berührungsfrei vorgelagert ist, wobei die Beschichtungsmasse (100) in den Beschichtungsspalt (3) gespült ist.
Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der die Anspülkammer (8) weiterhin einen Einlass (9) für Beschichtungsmasse (100) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, bei der die Anspülkammer (8) an einer der Übertragwalze (1) zugewandten Außenseite (10) eine vertiefungsfreie Ablaufkontur (11) für Beschichtungsmasse (100) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Anspülkammer (8) oberhalb einer Auffangwanne (12) angeordnet ist, aus der über die Außenseite (10) der Anspülkammer (8) in die Auffangwanne (12) abfließende Beschichtungsmasse (100) in die Anspülkammer (8) zurückgepumpt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, bei der die Beschichtungsmasse (100) über eine Pumpe (13) des Zwangsfördersystems (7), vorzugsweise eine Exzenterschneckenpumpe, aus der Auffangwanne (12) in die Anspülkammer (8) gepumpt ist, wobei die Pumpe (13) vorzugsweise in einem Beschichtungsmassenvorratsbehälter (14) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der zwischen einer Begrenzungswand (15) der Auslassdüse (4) an einer der Übertragwalze (1) zugewandten Außenseite (10) der Begrenzungswand (15) und der Übertragwalze (1) ein Ablaufspalt (16) für das Abfließen überschüssiger Beschichtungsmasse (100) ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei an der der Übertragwalze (1) zugewandten Außenseite (10) der Begrenzungswand (15) eine Spaltdichtung (21) ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Spaltdichtung (21) einen Abstand von 0,01 mm bis 0,5 mm, bevorzugt 0,1 mm bis 0,2 mm, zur Übertragwalze (1) aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 oder 10, wobei die Spaltdichtung (21) Teil einer Düsenspitze (20) ist, welche auf ihrer der Spaltdichtung (21) gegenüberliegenden Seite die Auslassdüse (4) bildet.
Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei die Düsenspitze (20) horizontal verstellbar ist, um das Druckverhältnis zwischen Düsenöffnung (5) und Spaltdichtung (21) einstellen zu können.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die der Rakel (2) zugewandten Komponenten der Anspülvorrichtung (8) zur Rakel (2) hin abgedichtet sind und die der Übertragwalze (1) zugewandten Komponenten der Anspülvorrichtung (8) zur Übertragwalze (1) berührungslos ausgeführt sind.
Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, die eine Gegenwalze (17) aufweist, die dazu eingerichtet ist, eine Materialbahn (200) an die Übertragwalze (1) zu drücken, wobei die Beschichtungsmasse (100) ein fließfähiges Material, vorzugsweise eine Dispersion und besonders bevorzugt ein Klebemittel ist.
Verfahren zur Verarbeitung schersensibler Beschichtungsmassen (100), wobei das Verfahren die Schritte aufweist:
- Bereitstellen einer rotativ angetriebenen Übertragwalze (1) und einer Rakel (2), welche nebeneinander angeordnet sind, so dass der Beschichtungsspalt (3) in Vertikalrichtung (z) durchlässig ist, wobei die Übertragwalze (1) und die Rakel (2) unter Ausbildung eines Beschichtungsspalts (3) zueinander beabstandet sind, der zwischen 30 und 400 µm beträgt;

- Dosieren einer Beschichtungsmasse (100) mit einer Auslassdüse (4) und einem Zwangsfördersystem (7) in den Beschichtungsspalt (3), wobei die Düsenöffnung (5) der Auslassdüse (4) einer unteren Spaltöffnung (6) des Beschichtungsspalts (3) berührungsfrei vorgelagert und die Beschichtungsmasse (100) in Vertikalrichtung (z) von unten in den Beschichtungsspalt (3) gespült wird.
Verfahren nach Anspruch 15, bei dem die Beschichtungsmasse (100) seitenbegrenzerfrei in den Beschichtungsspalt (3) gespült wird, so dass überschüssige Beschichtungsmasse (100) abfließen kann.
Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, bei dem die Beschichtungsmasse (100) über eine Auslassdüse (4) in den Beschichtungsspalt (3) dosiert wird, wobei zwischen einer Begrenzungswand (15) der Auslassdüse (4) an einer der Übertragwalze (1) zugewandten Außenseite (10) der Begrenzungswand (15) und der Übertragwalze (1) ein Ablaufspalt (16) ausgebildet ist, so dass aufgrund einer geodätischen Druckdifferenz überschüssige Beschichtungsmasse (100) über den Ablaufspalt (16) abfließt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 16, bei dem die Beschichtungsmasse (100) über eine Auslassdüse (4) in den Beschichtungsspalt (3) dosiert wird, wobei die Auslassdüse (4) ein Auslass einer Anspülkammer (8) ist und über die Außenseite (10) der Anspülkammer (8) in eine Auffangwanne (12) abfließende Beschichtungsmasse (100) in die Anspülkammer (8) zurückgepumpt wird.