PL231007B1 - Urządzenie do wyrównywania i ustalania grubości warstwy środka płynnego nanoszonego na materiał - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do wyrównywania i ustalania grubości warstwy środka płynnego nanoszonego na wstęgę przesuwanego materiału powlekanego lub lakierowanego. Rozwiązanie dotyczy, zwłaszcza konstrukcji do wyrównywania i ustalania grubości warstwy lakieru lub środka impregnującego nanoszonego na papier dekoracyjny wstępnie impregnowany tzw. preimpregnat, lub na folie podłożowe. Urządzenie może służyć także do powlekania innych papierów folii i materiałów.

Znane są urządzenia, których działanie polega na uruchomieniu przesuwu wstęgi materiału za pomocą systemu wałków prowadzących, stabilizujących i podtrzymujących, następnie nałożeniu na przesuwającą się wstęgę środka płynnego za pomocą modułu nakładającego środek na materiał, a na końcu, zebraniu nadmiaru środka płynnego ze wstęgi materiału przesuwanej (przeciąganej) w urządzeniu, przy pomocy rakla ostrzowego umieszczonego najczęściej w przestrzeni opasania walca, lub też rakla nieostrzowego - okrągłego obrotowego - umiejscowionego poza powierzchnią opasania walca ciągnącego.

Urządzenia takie składają się z modułu nakładania środka płynnego na wstęgę poruszającego się materiału, zestawionego między innymi z elementów aplikujących i wałków, z modułu ciągnącego wstęgę z naniesioną warstwą środka płynnego zapewniającego za pomocą systemu wałków ruch względny między materiałem a modułem nakładającym środek płynny oraz z rakla umieszczonego za modułem nakładania środka w kierunku przesuwu materiału, zapewniającego opór przepływu i zbierającego nadmiar środka z materiału w taki sposób by otrzymać warstwę o określonej powierzchni i grubości.

W znanym urządzeniu do realizacji metody Meyer Bar, moduł nakładania środka płynnego zawiera między innymi walec nakładającego środek płynny na materiał zwany cylindrem aplikacyjnym oraz wannę ze środkiem płynnym. Do zgarniania nadmiaru środka płynnego i kontrolowania jego ilości oraz grubości powłoki, służą rakle mające postać stalowych, okrągłych obrotowych prętów, wykonanych ze stali nierdzewnej, owiniętych szczelnie drutem ze stali niklowo-chromowej o różnej średnicy. Mokra grubość warstwy po zgarnięciu zależy od średnicy drutu użytego do owinięcia wałka i wynosi około 0,1 średnicy drutu. Grubość suchej warstwy nanoszonego środka zależy od stężenia substancji stałych w środkach powlekających. Moduł ciągnący wstęgę z naniesioną warstwą środka płynnego w metodzie Meyer Bar składa się z kilku wałków napędowych prowadzących, ciągnących i podtrzymujących oraz rozprowadzających wstęgę materiału do kolejnych modułów urządzenia. W urządzeniu do stosowania tej metody rakiel jest zamocowany w łożu podtrzymującym i umieszczony w przestrzeni między cylindrem aplikacyjnym modułu nakładającego środek płynny z wanny na materiał, a walcem ciągnącym, stanowiącym element modułu ciągnącego urządzenia usytuowanego po przeciwnej stronie rakla w stosunku do cylindra aplikacyjnego. Za wady metody Meyer Bar uznaje się ograniczoną równomierność nanoszenia środka, niską prędkość jego aplikacji, wrażliwość na powstawanie zjawiska aquaplaningu przy większych prędkościach oraz brak eliminacji wad materiału podłożowego.

Z kolei, w innym urządzeniu moduł nakładania środka płynnego składa się z: komory Blade, wałka rastrowego i presera (wałka pozycjonującego), a moduł ciągnący wstęgę z naniesioną warstwą środka płynnego składa się z co najmniej wałka napędowego i wałków prowadzących. Rakle mają kształt ostrza i stanowią krawędzie komory ciśnieniowej. Po dociśnięciu wałka rastrowego tworzą szczelny układ dozujący. Taka konstrukcja pozwala na nanoszenie lakieru na materiał za pomocą aplikacyjnego walca rastrowego, do którego jest dociśnięta komora raklowa, a do której pod ciśnieniem podawany jest środek aplikacyjny, natomiast cylinder rastrowy, z wypełnionymi środkiem aplikacyjnym kałamarzami umieszczonymi na powierzchni, obraca się przeciwbieżnie do kierunku przesuwu wstęgi materiału. Materiał pozycjonowany jest do cylindra rastrowego wałkiem typu preser w określonej odległości, ale bez docisku, a środek aplikacyjny wcierany jest w powlekany materiał. Wadami tej metody są stosunkowo trudne i skomplikowane czynności związane z przezbrojeniami, wymianami i serwisem urządzenia, wrażliwość na zanieczyszczenia oraz brak wystarczającej eliminacji wad materiału podłożowego.

Ponadto z opisu amerykańskiego wynalazku numer LIS 5,741,550 pt.: „Zespół do dozowania skrobakowego i sposób powlekania skrobakowego” znane są sposób i urządzenie do nakładania mieszaniny powlekającej na szybko przesuwającą się kartonową lub papierową wstęgę poprzez dokładne wstępne dozowanie i wstępne wygładzenie nakładanej warstwy przez urządzenie nakładające i potem minimalne zgarnięcie nałożonej warstwy nożem powietrznym. Metoda polega na nakładaniu warstwy środka płynnego o konkretnej grubości na wstęgę przy pomocy wąskiego otworu szczelinowego urząPL 231 007 B1 dzenia nakładającego, przy czym uruchamiany jest przepływ w kierunku przeciwnym do kierunku przesuwu wstęgi, a w trakcie procesu mamy pełną kontrolę nad masowym natężeniem przepływu mieszanki powlekającej (środka płynnego) nakładanej na wstęgę tak by osiągnąć pożądany ciężar powłoki. Urządzenie w tym przypadku nie posiada cylindra aplikującego środek płynny z wanny, lecz moduł nakładający posiadający wąski otwór szczelinowy rozciągający się w kierunku poprzecznym w celu ułatwienia szybkiego przepływu laminarnego mieszanki powlekającej do obszaru luki ograniczonego poprzez przeciwległe powierzchnie urządzenia nakładającego i wstęgi. Moduł nakładający posiada element kierujący wyrzucaną mieszankę powlekającą na obszar luki w kierunku przeciwnym do kierunku przesuwu wstęgi, tak że tylko określona dawka wyrzuconej mieszanki powlekającej może utworzyć nałożoną warstwę na wstędze. To dokładne wstępne dozowanie mieszanki powlekającej pozwala na zoptymalizowanie procesu zbierania nadmiaru środka za pomocą noża powietrznego. Metoda ta wymaga bardzo skomplikowanego wyposażenia i wysokiej precyzji procesu oraz zastosowania wielu urządzeń kontrolno-regulacyjnych zapewniających zachowanie wyjątkowo wysokich parametrów operacyjnych.

Celem wynalazku jest opracowanie urządzenia pozwalającego na maksymalne wyeliminowanie wad i nierówności tworzonej powłoki, związanych z teleportacją wad i zanieczyszczeń wałów prowadzących wstęgę i wałów współpracujących z rakiem, zapewnienie samooczyszczania się rakla, wyeliminowanie negatywnych skutków aquaplaningu i wykorzystanie tego zjawiska do równomiernego ustalania grubości powłoki środka aplikowanego.

Istotą wynalazku jest urządzenie do wyrównywania i ustalania grubości warstwy środka płynnego nanoszonego na materiał powlekany lub lakierowany składające się z modułu nakładającego środek płynny na przesuwaną w urządzeniu wstęgę materiału, modułu ciągnącego wstęgę materiału oraz skrobaka zgarniającego nadmiar środka. Charakteryzuje się tym, że zawiera co najmniej jeden skrobak, który ma postać noża umieszczonego od strony powlekanej wstęgi materiału poza obrębem opasania dowolnego wałka modułu ciągnącego, przy czym nóż jest połączony z urządzeniem regulującym nacisk wymiaru roboczego ostrza noża na wstęgę i kąt ustawienia noża względem wstęgi materiału.

Korzystnie nóż, patrząc od strony modułu nakładającego środek płynny, jest ustawiony pod kątem ostrym zawartym między powierzchnią wstęgi materiału a osią noża, przy czym kąt ten mieści się w przedziale od 5°do 80°.

Korzystnie jest gdy roboczy wymiar ostrza noża mieści się w przedziale od 0,01 mm do 15 mm.

Przedmiot wynalazku jest w przykładzie wykonania przedstawiony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat urządzenia, a fig. 2 przedstawia ułożenie skrobaka względem wstęgi materiału z zaznaczonymi; warstwą środka płynnego i strefą podwyższonego ciśnienia hydrodynamicznego, a także schematycznie przebiegiem zgarniania nadmiaru lakieru.

Urządzenie do wyrównywania i ustalania grubości warstwy środka płynnego nanoszonego na materiał, składa się z cylindra aplikacyjnego 2 modułu nakładającego lakier oraz wałka ciągnącego 3 modułu ciągnącego wstęgę 1, między którymi usytuowany jest skrobak nożowy 4. Jest on umieszczony bezpośrednio przy wałku ciągnącym 3, jednak poza obrębem opasania tego wałka przez wstęgę. Cylinder aplikacyjny 2 umieszczony jest nad wanną lakierniczą 5 z lakierem 6 umieszczoną bezpośrednio pod wstęgą materiału 1. Poza tym, zarówno moduł ciągnący jak i nakładający, zaopatrzone są w dodatkowe wałki prowadzące i podtrzymujące. Skrobak 4 zamocowany na mechanizmie regulującym 7 umożliwiającym zmianę jego ustawienia względem wstęgi materiału (góra-dół; przód-tył; oraz kąt pochylenia).

Skrobak ustawiony jest za pomocą urządzenia regulującego 7 pod kątem a = 45° w stosunku do wstęgi materiału (preimpregnatu). W metodzie wykorzystuje się liniowe przyłożenie skrobaka do przesuwającego się, odpowiednio naprężonego i powleczonego materiału, co wytwarzając strefę podwyższonego ciśnienia hydrodynamicznego 8 i specyficzne powierzchniowe stabilne nadciśnienie hydrodynamiczne płynnego surowca (aquaplaning), aplikuje lakier równomiernie na całej powierzchni.

Regulacja kąta położenia rakla a w stosunku do powierzchni papieru w połączeniu z odpowiednio dobranymi parametrami prędkością przesuwu wstęgi, naprężeniem wstęgi materiału i ilością lakieru pozwalają uzyskać samooczyszczanie ostrza rakla. Urządzenia do sterowania naprężeniami wstęgi i dociskami są już powszechnie znane i stosowane standardowo w przemyśle papierniczym i drukarskim. W trakcie procesu w wyniku szybkiego przesuwu wstęgi materiału z już naniesionym środkiem płynnym, tworzy się w obszarze dostawienia skrobaka 4 do wstęgi materiału - strefa podwyższonego ciśnienia hydrodynamicznego 8 w postaci „klina”, w wyniku którego następuje przerwanie bezpośredniego kontaktu ostrza skrobaka zgarniającego 4 z wstęgą materiału powlekanego 1. W wyniku wytworzenia się ciśnienia hydrodynamicznego, pojawia się zjawisko tzw. aquaplaningu pod wpływem, którego formowana jest warstwa ciągła materiału nanoszonego, o pełnej kontroli grubości i jakości warstwy.

PL 231 007 B1

Zasad działania takiego urządzenia polega na tym, że materiał w postaci wstęgi folii preimpregnat 1 wprowadzony jest w ruch za pomocą systemu wałków ciągnących, podtrzymujących i prowadzących znajdujących się zarówno w części stanowiącej moduł ciągnący wstęgę jak i moduł nanoszący maszyny lakierniczej.

W przykładzie wykonania zastosowano: prędkość przesuwu wstęgi materiału - 280 m/min; naprężenie wstęgi materiału dla pełnej jej szerokości - 850 N; lepkość materiału nakładanego - 16 sekund (pomiar kubkiem Forda DIN - 4 mm DIN 53211); dostawienie rakla pod kątem a = 45° względem wstęgi materiału; nóż o wymiarze roboczym (D) - 0,25 mm. Wstęga materiału o szerokości 2540 mm przesuwana jest poprzez następujące elementy maszyny lakierniczej: odwijak, stacja wciągowa, moduł nanoszący lakier, wałki prowadzące i ciągnące, suszarnię, stację wyciągową i nawijak.

W wyniku zastosowania wynalazku, otrzymuje się produkt wysokiej jakości o dużej jednorodności powlekanej powierzchni, redukuje się ilość tzw. słabych punktów papieru, zapewnia się samooczyszczanie ostrza czyli pozbywanie się cząsteczek drobin, stwardniałego lakieru bądź zanieczyszczeń lakieru.

Claims (3)

Zastrzeżenia patentowe

1. Urządzenie do wyrównywania i ustalania grubości warstwy środka płynnego nanoszonego na materiał powlekany lub lakierowany, składające się z modułu nakładającego środek płynny na przesuwaną w urządzeniu wstęgę materiału, modułu ciągnącego wstęgę materiału oraz skrobaka zgarniającego nadmiar środka, znamienne tym, że zawiera co najmniej jeden skrobak, który ma postać noża (4) umieszczonego od strony powlekanej wstęgi materiału (1) poza obrębem opasania dowolnego wałka (3) modułu ciągnącego, przy czym nóż (4) jest połączony z urządzeniem regulującym (7) nacisk wymiaru roboczego (D) ostrza noża (4) na wstęgę (1) i kąt (a) ustawienia noża (4) względem wstęgi materiału (1).

2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że nóż (4), patrząc od strony modułu nakładającego środek płynny, jest ustawiony pod kątem ostrym (a) zawartym między powierzchnią wstęgi materiału (1) a osią noża (4) przy czym kąt (a) mieści się w przedziale od 5°do 80°.

3. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że roboczy wymiar (D) ostrza noża (4) mieści się w przedziale od 0,01 mm do 15 mm.