WO1997049499A1 - Verfahren und vorrichtung zum dosierten aufbringen von flüssigkeiten auf materialbahnen - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum dosierten aufbringen von flüssigkeiten auf materialbahnen Download PDF

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Harald Hielscher
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    • B05C5/02—Apparatus in which liquid or other fluent material is projected, poured or allowed to flow on to the surface of the work the liquid or other fluent material being discharged through an outlet orifice by pressure, e.g. from an outlet device in contact or almost in contact, with the work
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B05C9/08—Apparatus or plant for applying liquid or other fluent material to surfaces by means not covered by any preceding group, or in which the means of applying the liquid or other fluent material is not important for applying liquid or other fluent material and performing an auxiliary operation

Definitions

  • the invention relates to a method for the metered application of liquids to material webs, in particular to films, according to the preamble of claim 1 and to an apparatus for carrying out the method.
  • Spraying methods have in particular the disadvantage of an uneven coating and a high environmental impact due to the open system.
  • ultrasound shows a method and a device with which a uniform dosage and a homogeneous coating are guaranteed and with which, due to the closed system and the associated low material losses, there is no or a minor environmental impact.
  • Fig. 1 is a Pnnzipdargna the
  • Fig. 2 shows the schematic side view m
  • FIG. 1 Partial sectional view of the device of FIG. 1 (partially).
  • the device according to FIGS. 1 and 2 is formed from an ultrasonic vibration system (sonotrode) 1, in which a feed 2 for a liquid, here for example for a lacquer, is provided.
  • An air duct 3 for introducing compressed air is arranged above the sonotrode 1.
  • the material web to be coated here for example a film web 4, is guided over the surface of the sonotrode 1 (FIG. 1).
  • the sonotrode 1 consists of an ultrasound bar, which is built up, for example, from a large number of sound transducers working in parallel, which together excite the vibration beam in phase, but are decoupled from one another against transverse vibrations.
  • the sonotrode could also be formed from a transverse oscillator.
  • the sonotrode 1 vibrates over the entire working width with exactly the same amplitude A, frequency and phase position.
  • the film web 4 to be coated is pressed onto the surface of the sonotrode 1 by means of the air shaft 3 which is pressurized.
  • an elastically rotating roller or a similar means can also be used to guide the film 4 over the sonotrode 1 with a defined pressure force.
  • the choice of film web tension can also be used to achieve the necessary pressure / 49499 PC17DE97 / 01350
  • a gap 5 is formed over the entire width of the film web 4, which gap opens periodically with the set operating frequency of the sonotrode 1.
  • the gap size corresponds approximately to the size of the set amplitude A. Via the gap 5, the lacquer is evenly distributed over the film web 4.
  • the sonotrode 1 swings perpendicular to the plane of the film web 4.
  • the film web 4 is guided over a rounding 6 onto the sonotrode 1 and derived from there via a tear-off edge 7.
  • the rounding 6 and the tear-off edge 7 are integrated in the sonotrode 1 here, but both guide means can also be carried out separately.
  • the rounding 6 is formed with an entry angle ⁇ > and the tear-off edge 7 with an exit angle ß, the condition being oC ⁇ ß.
  • the amount of paint is adjusted by a metering pump, not shown, depending on the throughput speed of the film web 4, so that the amount of paint is determined exactly per m 2 of film web 4.
  • FIG. 2 shows schematically how the vibration-decoupled paint supply can take place via the channel 2 in the sonotrode 1.
  • the compressed air line 3 is designed to be adaptable to the width of the film web 4
  • the paint can also be supplied through adjustable and lockable edge cover segments (not shown) with vibration decoupling on the feed pipes instead of the paint feed shown through the sonotrode 1.

Landscapes

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

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum dosierten Aufbringen von Flüssigkeiten auf Materialbahnen, insbesondere auf Folien. Die Aufgabe der Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden und ein Verfahren zum dosierten Aufbringen von Flüssigkeiten auf Materialbahnen zu entwickeln, mit dem eine homogene Beschichtung und eine minimale Umweltbelastung gewährleistet sind, wird dadurch gelöst, daß die zu beschichtende Materialbahn (4) über die Oberfläche eines Ultraschall-Schwingungssystems (1) geführt wird, welches im Takt der angelegten Arbeitsfrequenz einen sich periodisch öffnenden Spalt (5) zwischen der Materialbahn (4) und der Oberfläche des Schwingungssystems (1) erzeugt, über den die Flüssigkeit auf die Materialbahn (4) aufgebracht wird.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum dosierten Aufbringen von Flüssigkeiten auf Materialbahnen
Diθ Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum dosierten Aufbringen von Flüssigkeiten auf Material- bahnen, insbesondere auf Folien, gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 und auf eine Vorrichtung zur Durch¬ führung des Verfahrens.
Bekannte Verfahren in der Druckindustrie verwenden, insbesondere beim Offset- oder beim Tiefdruck, zum Aufbringen der Druckflüssigkeit Walzenwerke. Des weiteren sind zum Beschichten von ebenen Trägerschichten allgemeine Sprühverfahren bekannt.
Nachteilig ist es bei der Anwendung des bekannten Standes der Technik zum Beispiel in der Druck¬ industrie, daß teuere Ausrüstungen benötigt werden und ein hoher Reinigungsaufwand des Druckwerkes notwendig ist, wenn zum Beispiel ein Farbenwechsel erfolgen soll . Es treten hohe Materialverluste in den Walzen¬ werken und m den Wannen und ein großer Verschleiß der Walzenwerke auf.
Spruhverfahren weisen insbesondere den Nachteil einer ungleichmäßigen Beschichtung und einer hohen Umwelt¬ belastung durch das offene System auf .
In der US 53 36 534 wird ein Verfahren zum Beschichten von Mateπalbahnen beschrieben, gemäß dem die Beschichtungsgeschwindigkeit durch Einwirkung von Ultraschall erhöht werden kann. Die Beschallung erfolgt auf die freie Oberfläche der Materialbahn von einem beabstandeten Hörn aus. Dieses Verfahren ist uneffektiv, da die Einwirkung der Schallwellen über die Luft nicht zu der erwünschten Wirkung eines dosierten Auftrags von Flüssigkeiten fuhren kann.
Es ist Aufgabe der Erfindung, diese Nachteile zu beseitigen und ein Verfahren und eine Vorrichtung zum dosierten Aufbringen von Flüssigkeiten auf Material - bahnen zu entwickeln, mit denen eine homogene Beschichtung und eine minimale Umweltbelastung gewährleistet sind.
Die Losung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des Anspruches 1 und des Anspruches 9.
Durch die Anwendung von Ultraschall werden ein Verfahren und eine Vorrichtung aufgezeigt, mit denen eine gleichmäßige Dosierung und eine homogene Beschichtung gewährleistet werden und mit denen, infolge des geschlossenen Systems und der damit verbundenen geringen Materialverluste, keine oder eine geringfügige Umweltbelastung besteht .
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines m der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens näher erläutert Es zeigen-
Fig. 1 eine Pnnzipdarstellung der
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung in Schnittdarstellung und
Fig. 2 die schematische Seitenansicht m
Teilschnittdarstellung der Vorrichtung nach Fig. 1 (teilweise) . Die Vorrichtung nach den Fig. 1 und 2 wird aus einem Ultraschall-Schwingungssystem (Sonotrode) 1 gebildet, in welches eine Zuführung 2 für eine Flüssigkeit, hier zum Beispiel für einen Lack, vorgesehen ist. Oberhalb der Sonotrode 1 ist ein Luftkanal 3 zur Einleitung von Druckluft angeordnet .
Die zu beschichtende Materialbahn, hier zum Beispiel eine Folienbahn 4, wird über die Oberfläche der Sonotrode 1 geführt (Fig. 1) .
Die Sonotrode 1 besteht aus einer Ultraschall-Leiste, die beispielsweise aus einer Vielzahl parallel arbeitender Schallwandler aufgebaut ist, welche gemeinsam den Schwingungsbalken phasengleich anregen, aber voneinander gegen Querschwingen entkoppelt sind.
In einer anderen Ausführungsform könnte die Sonotrode auch aus einem Querschwinger gebildet sein.
Die Sonotrode 1 schwingt über die gesamte Arbeits¬ breite mit exakt gleicher Amplitude A, Frequenz und Phasenlage .
Die zu beschichtende Folienbahn 4 wird mittels des mit Überdruck beauflagten Luftschachtes 3 auf die Ober¬ fläche der Sonotrode 1 angedrückt. Anstelle von Druckluft kann auch eine elastisch mitlaufende Walze oder ein ähnliches Mittel verwendet werden, um die Folie 4 mit einer definierten Andruckkraft über die Sonotrode 1 zu führen. Es kann auch alieine durch die Wahl der Folienbahnspannung die notwendige Andruck- /49499 PC17DE97/01350
kraft erreicht werden.
Da die Folienbahn 1 infolge der Trägheit der durch die angelegte Schwingungsfrequenz erzeugten Beschleunigung der Sonotrode 1 nicht folgen kann, entsteht über der gesamten Breite der Folienbahn 4 ein Spalt 5, der sich mit der eingestellten Arbeitsfrequenz der Sonotrode 1 periodisch öffnet . Die Spaltgröße entspricht annähernd der Größe der eingestellten Amplitude A. Über den Spalt 5 wird der Lack gleichmäßig auf die Folienbahn 4 verteilt . Die Sonotrode 1 schwingt senkrecht zur Ebene der Folienbahn 4.
Die Folienbahn 4 wird über eine Abrundung 6 auf die Sonotrode 1 geführt und über eine Abrißkante 7 von dort abgeleitet . Die Abrundung 6 und die Abrißkante 7 sind hier in die Sonotrode 1 integriert, beide Füh¬ rungsmittel können jedoch auch separat ausgeführt werden.
Die Abrundung 6 wird mit einem Einlaufwinkel θό> und die Abrißkante 7 mit einem Auslaufwinkel ß gebildet, wobei die Bedingung gilt oC < ß .
Die Lackmenge wird durch eine nicht dargestellte Dosierpumpe in Abhängigkeit von der Durchlaufge- schwindigkeit der Folienbahn 4 eingestellt, so daß die Lackmenge exakt pro m2 Folienbahn 4 bestimmt ist.
In der Fig. 2 ist schematisch dargestellt, wie die schwingungsentkoppelte Lackzufuhr über den Kanal 2 in der Sonotrode 1 erfolgen kann. Die Druckluftleitung 3 ist an die Breite der Folienbahn 4 anpaßbar gestaltet
Die Lackzufuhr kann auch durch verstellbare und arretierbare Randabdecksegmente (nicht dargestellt) mit einer Schwingungsentkopplung an den Zuführungs- rohren erfolgen anstelle der gezeigten Lackzufuhr durch die Sonotrode 1 hindurch.
Zur homogenen Beschichtung einer ebenen Fläche oder einer Materialbahn mit einer Flüssigkeit ist es auch denkbar, die Sonotrode 1 mit den Zuführungen für die Flüssigkeit und dem Andruckmittel zu bewegen.
B E Z U G S Z E I C H E N L I S T E
01 Ultraschall-Schwingungssystem
02 Zuführung (Kanal)
03 Luftkanal
04 Folienbahn
05 Spalt
06 Abrundung
07 Abrißkante
A Amplitude
<Xx Einlaufwinkel
Abrißwinkel f /S3

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E
1. Verfahren zum dosierten Aufbringen von Flüssigkeiten auf Materialbahnen, insbesondere auf Folienbahnen,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
daß die zu beschichtende Materialbahn (4) über die Oberfläche eines Ultraschall-Schwingungssystems (1) geführt wird, welches im Takt der angelegten Arbeitsfrequenz einen sich periodisch öffnenden Spalt (5) zwischen der Materialbahn (4) und der Oberfläche des Schwingungssystems (1) erzeugt, über den die Flüssigkeit auf die Materialbahn (4) aufgebracht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zu beschichtende Materialbahn (4) mittels Druckluft auf das Ultraschall-Schwingungssystem (1) gedrückt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zu beschichtende Materialbahn (4) mittels einer elastisch mitlaufenden Walze auf das Ultraschall-Schwingungssystem (1) gedrückt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit durch das Ultraschall-Schwingungs- system (1) hindurch auf die Materialbahn (4) gebracht wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitsmenge über eine Dosierpumpe in Abhängigkeit von der Durchlaufgeschwindigkeit der Materialbahn (4) exakt eingestellt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ultraschall-Schwingungssystem (1) aus einer Ultraschall-Leiste gebildet wird, die über die gesamte Arbeitsbreite mit exakt gleicher Amplitude (A) , Frequenz und Phasenlage schwingt, und die aus einer Vielzahl parallel arbeitender Schallwandler gebildet wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zu beschichtende Materialbahn (4) über eine Abrundung (6) mit einem definierten Einlaufwinkel (oC ) auf das Ultraschall-Schwingungssystem (1) zugeführt und über eine Abrißkante (7) mit einem definierten Auslaufwinkel (/3 ) abgeleitet wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Abrundung (6) und die Abrißkante (7) in das Ultraschall-Schwingungssystem (1) integriert sind.
9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ultraschall-Schwingungssystem (1) mit einer Zuführung (2) für eine Flüssigkeit zwischen der Oberfläche des Ultraschall-Schwingungssystems (1) und der Materialbahn (4) verbunden ist und daß oberhalb des Ultraschall-Schwingungssystems (1) ein Mittel (3) zum Andrücken der Materialbahn (4) auf die Oberfläche des Ultraschall-Schwingungssystems (1) mit einer definierten Andruckkraft angeordnet ist .
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