WO2001076767A1 - Vorrichtung zum auftragen von fliessfähigen stoffen auf eine oberfläche eines bahnförmigen materials - Google Patents

Vorrichtung zum auftragen von fliessfähigen stoffen auf eine oberfläche eines bahnförmigen materials Download PDF

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WO2001076767A1
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application roller
application
shaped material
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PCT/EP2001/002245
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Waldemar Kiener
Johann Rein
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Kiener Maschinenbau Gmbh
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    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
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    • D21H23/00—Processes or apparatus for adding material to the pulp or to the paper
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    • Y10T156/17—Surface bonding means and/or assemblymeans with work feeding or handling means
    • Y10T156/1798—Surface bonding means and/or assemblymeans with work feeding or handling means with liquid adhesive or adhesive activator applying means

Definitions

  • the invention relates to a device for applying flowable substances to a surface of a web-shaped material according to the preamble of claim 1.
  • a large number of devices for applying flowable substances to a surface of a web-shaped material have already become known. Each of these devices requires a special adaptation to the respective materials to be applied and to the conditions with regard to the properties of the sheet material, processing temperature, speed and the amount of the materials to be applied as well as the type of the materials to be applied.
  • a defined amount of flowable materials in particular adhesives, is applied to at least a first layer of a web-shaped material, so that this layer is applied to at least one further layer of a web-shaped material and by an emerging one Adhesive connection remains on this at least one layer of the web-shaped material.
  • the web-shaped material can be, for example, very thin polymer films or Act carrier layers that are extremely sensitive to tensile stresses.
  • a further layer can be laminated onto a layer with visual information. For this it is particularly necessary that a uniform connection between the layers is made possible so that the information can also be recognized and queried.
  • the invention is therefore based on the object of providing a device for applying flowable substances to a surface of a web-shaped material, which enables uniform application of a set thickness of a film over a very long service life.
  • a defined application width of the flowable material on the surface of the sheet-like material can also be given, which corresponds to the requirements for the further processing of the sheet-like material on a further layer of sheet-like material is adaptable, especially if the sheet-like material is wider than the outer surface of the applicator roller.
  • the air flowing out in the edge region of the roller body of the application roller forms a seal of the bearing parts, which further enables the application roller to be used both for a so-called flying coating, in which the application roller only works against a web tension of the web-shaped material, and for a coating using it a back pressure roller can be used.
  • At least one axial bore is provided at least at one end of the applicator roller, from which transverse bores preferably branch off in the edge region of the roller body.
  • a receiving part is provided on each end face of the roller body which forms an outwardly leading gap with the edge region of the roller body.
  • a sealing of the bearing points and a limitation of the lateral surface of the roller body as the application surface can thereby be made possible.
  • the receiving part at least partially covers the transverse bore.
  • the receiving part is designed as a bearing and has a bearing section for receiving the applicator roller.
  • the end face of the roller body and the surfaces arranged complementary thereto before the receiving part form a gap which is oriented at right angles to the longitudinal axis of the applicator roller or at an angle in the direction of the edge region of the web-like material or the bearing points.
  • the gap between the end face of the roller body and the receiving part is adjustable. This means that the seal can be taken into account for the respective application and the sensitivities of the flowable material and the sheet-like materials. Likewise, the flow velocity of the medium flowing outward through the gap can advantageously be adjustable.
  • a UV crosslinking-active adhesive is provided as the flowable substance. This embodiment is particularly advantageous in the case of these adhesives, which would cure or polymerize immediately if subjected to shear stress.
  • compressed air is used as the medium. This can result in an inexpensive configuration, since the ambient air can be compressed and used. Alternatively, it can be provided that special gases or liquid media or the like are used to effect a sealing of the bearing points.
  • the applicator roller is received by adjustable bearings.
  • the bearings can also serve as an additional setting option for the metering doctor.
  • changes can be readjusted due to the use of the applicator roller and, if necessary, the bearings.
  • the rotational speed of the applicator roller is equal to or less than the web speed of the web-like material. This enables a uniform and thin film of a flowable substance to be applied.
  • the web-shaped material rests on the application roller by means of web tension, which can be adjusted by a guide roller arranged before and after the application roller in the web conveying direction.
  • Figure 1 is a schematic side view of the invention
  • Figure 2 is a schematic enlarged partial view, partly in
  • Figure 3 is a schematic enlarged sectional view of a
  • FIG. 4 shows a schematic detailed illustration of an application roller and its storage
  • Figure 5 is a single view of the applicator roller in cross section
  • FIG. 6 shows a section of a schematically enlarged side view of the device according to FIG. 1 in an alternative method of applying the flowable substance to a surface of the web-like material.
  • FIG. 1 shows a side view of a device 11 for applying a flowable substance to a surface of a web-shaped material 12.
  • the material 12 is drawn off from a supply roll 13 and guided via guide rollers 16, 17, 18 to an application roller 19 for applying the flowable material to the web-shaped material 12.
  • the web-shaped material 12 coated with flowable material is deflected via a transport roller 21 and fed to a film or film 23 in order to form a composite 24.
  • the film 23 is guided past the device 11 via a roller 26, guide rollers 27, 28 being provided before and after the device 11, through which the film 23 is wrapped around the roller 26.
  • FIG. 1 shows a processing station in a system consisting of several stations.
  • An application for this exemplary embodiment is the work process described below, in which the device 11 takes over one work step:
  • a photopolymer film with holograms is used to produce counterfeit-proof documents.
  • These photopolymer films are supplied with protective layers arranged on both sides.
  • a delamination device (not shown) can be provided on the roller 26, which removes the protective layer.
  • the device 11 according to the invention then applies a carrier layer to the photopolymer film as the web-shaped material 12.
  • a curing device is provided, which produces a bond 24 between the applied carrier layer and the photopolymer film, a UV crosslinking-active adhesive preferably being provided as the flowable substance.
  • the process can be repeated for the second side in a second work cycle, which follows the first work cycle just described. Due to the high processing speeds and quality requirements, it is necessary that the backing layer be applied with a flowing substance on a surface evenly and with a constant film thickness, so that during the further processing there is a bubble-free and continuously cross-linked by the adhesive between the applied backing layer and the photopolymer film ,
  • the device 11 for applying flowable substances to a surface of a web-shaped material 12 can be used for other applications that are similar or are different from the application described above.
  • a few micrometers thin or thick films made of plastic or other materials can also be processed and processed.
  • a flowable substance is stored in a dispenser 31.
  • a light-protected dispenser 31 is preferably used when processing an UV crosslinking-active adhesive. Due to the static pressure, the flowable material is fed from this dispenser 31 via a housing section 32 to a pre-metering channel 33 of an application head 34. This is shown in more detail in a partial sectional view of the device 11 according to FIG. Via the pre-metering channel 33, the flowable material is fed to a metering doctor 36, which is preferably designed as a doctor blade.
  • This metering knife 36 can be adjusted by means of an adjusting mechanism 37, the transverse profile along the metering knife 36 being thereby adjustable. Furthermore, the metering knife 36 is rotatably mounted.
  • the gap is zero.
  • the metering doctor 36 rotates counterclockwise, the size of the gap can be adjusted, the gap size increasing as the degree of rotation increases. As a result, the amount of the flowable substance to be picked up by the application roller 19 can be determined.
  • the application roller 19 is provided in an upper section of the application head 34, a segment region 38 being arranged outside the application head 34.
  • the web-shaped material 12, which according to the exemplary embodiment described above is designed as a carrier layer, is guided past this segment region 38, which projects above the application head 34.
  • the guide roller 18 and the transport roller 21 are positioned in relation to the application roller 19 in such a way that the web-shaped material 12 bears against the application roller 19 under at least slight tension.
  • the position of the transport roller 21 relative to the applicator roller 19 can be adjusted by means of an adjusting mechanism 39 shown in more detail in FIG. Likewise, the adjustment to the roller 26 or the distance or contact pressure can be adjustable via this adjustment mechanism 39.
  • the device 11 can be mounted on a housing of the system by the elements identified by reference number 41.
  • the housing section 32 as well as can extend over two shafts 42 (FIG. 2) projecting into the housing section 32 the associated applicator roller 19 and transport roller 21 can be moved away from the roller 26 in a simple and quick manner in order to clean or readjust the parts or to feed in new web-shaped materials.
  • FIG. 3 shows a schematic plan view according to FIG. 2 in partial cross section.
  • the roller 21 is wider than the roller 26 for the application described by way of example.
  • the ratios with respect to the width of the rollers 21 and 26 and their diameter can be selected for specific applications. This also applies to the conditions of the application roller 19 and the metering doctor 36.
  • FIG 4 the applicator roller 19 is shown in more detail.
  • This application shaft 19 is rotatably driven.
  • a drive shaft 43 is provided which engages a clutch 44 which is designed as a roller-mounted shaft.
  • a plug connection 45 is provided, through which the rotation of the drive shaft 43 is transmitted to the applicator roller 19.
  • a U-shaped recess is provided on a connecting piece 46 of the applicator roller 19, into which a bolt 47 engages and compensates for axial tolerances between the coupling 44 and the applicator shaft 19.
  • the application roller 19 which is shown in full cross-section in FIG. 5, has left and right bearings 48, 49. These shaft sections are spherical and are rotatably mounted in a receiving part 51, 52 which can be attached to the housing section 32. Due to the crowning, an axial compensation between the left and right receiving part can be created. Even with a slight offset of the opposing receiving bores of the holding elements, there can be a smooth rotation of the roller without clamping.
  • the application roller 19 is designed as a hollow shaft and has a through bore 53 lying in the longitudinal central axis 55, which is connected on one side to two axial bores 54. In the area of the bearing point 49, the through hole 53 is closed in a media-tight manner by a threaded pin 56 or the like.
  • the application roller 19 has a roller body 58 with a lateral surface 59, through which the flowable material is transferred to a surface of the web-shaped material 12.
  • end faces 61, 62 are provided, which with the Receiving parts 51, 52 form a gap 63.
  • complementary sections 66, 67 of the receiving part 51, 52 are provided, which extend over the entire circumference.
  • a counter bearing 69 is provided in the housing section 32 on an end of the applicator roller 19 opposite the drive shaft 43, which makes it possible for the medium to be fed into the axial bores 54 via connections 71.
  • the medium which is preferably under pressure, passes through the axial bores into the through bore 53 and from there via transverse bores 82, 83 branching off therefrom.
  • the medium is deflected by the receiving part 51, 52 covering the openings 84 of the transverse bores 82, 83 and is guided to the outside via the gap 63.
  • Through the bearing point 48, 49 and the receiving part 51, 52 a tight or almost sealing connection is created, so that the medium emerging from the Querbohrunge ⁇ 82, 83 medium is forced out through the gap 63 to the outside.
  • air is used as the medium, which is preferably led out under pressure through the gap 63.
  • Gaseous, liquid, gel-like media or the like can also be used, depending on the application.
  • a sealing of the bearing points 48, 49 can be achieved by blowing in air and the air flowing at least partially radially outwards in the gap 63. This is particularly advantageous when using UV crosslinking-active adhesive, which would cure shortly if shear stress occurs, which is the case when the adhesive enters bearings 48, 49. A standstill of the drive roller or an impairment during operation can thus be counteracted.
  • the gap 63 is arranged through the side surface 61, 62 and the complementary sections 66, 67 of the receiving part 51, 52 at an angle, so that the direction of the outward direction with respect to the lateral surface 59 points outwards. As a result, the flowable material which extends beyond the edge region of the lateral surface 59 can be blown off, so that it does not accumulate in the region of the gap 63.
  • the configuration of the gap 63 in the width and in the direction can be carried out optionally; the alignment is shown in FIG. 4 merely as an example.
  • the gap 63 can be made constant or nozzle-shaped towards the outer surface 59, so that a kind of Venturi effect can arise in the outermost edge region between the outer surface 59 of the roller body 58 and the sections 66 and 67 of the receiving parts 51, 52. Furthermore, it can be provided that instead of a complete, radial flow outlet of the medium, an at least partially and / or twisted flow outlet is also provided. It can further be provided that the formation of the gaps 63 is provided by inserts which can be attached to the end faces 61, 62 and which communicate with the receiving part 51, 52. It can also be provided that the receiving parts 51, 52 have interfaces for receiving inserts, which are interchangeable.
  • the applicator roller 19 also has a readjustable mounting, which enables both an adjustment with respect to the center distance to the metering doctor 36 and an axially parallel adjustment.
  • the application shaft 19 is made of a material that is resistant to the flowable substances.
  • a material that is resistant to the flowable substances for example, stainless steel or bronze or the like can be provided.
  • the structuring or surface of the lateral surface 59 can be designed to be application-specific.
  • the use of compressed air to seal the gap 63 between the lateral surface 59 of the applicator roller 19 and an adjoining receiving part 51, 52 can start, for example, at 0.1 bar and increase to one or more bar.
  • the width of the lateral surface 59 is smaller than the width of the web-shaped material 12.
  • the web-shaped material 12 applied to the film 23 has a web width in the final state as a composite 24, which is less than the width of the lateral surface 59, so that a composite 24 is created which has a connection over its entire width.
  • FIG. 6 shows an adjustment mechanism 39 by means of which the position of the transport roller 61 can be adjusted relative to the housing section 32. Via a set screw 91, a wedge 92 guided in a slot is moved up and down, which is connected to a spring-loaded bolt 93. By changing the wedge position, the bolt 93 can more or less immerse in and out of the housing section 32. In this way, for example, the position of the transport roller 21 relative to the applicator roller 19 and the roller 26 can be adjusted, as is shown in broken lines and how this reflects the position according to FIGS. 1 and 2. In this arrangement, a more or less strong contact of the web-shaped material 12 with the application roller 19 is achieved via the web tension.
  • the application roller 19 has a rotational speed which is equal to or less than the web speed of the web-shaped material 12. This allows an application against the web tension, which results in a so-called flying coating.
  • the sports roller 21 is arranged in a position which bears against the applicator roller 19, as shown in FIG.
  • the contact pressure of the roller 21 can be adjusted via the adjustment mechanism 39 to the applicator roller 19.
  • the position of the transport roller 21 relative to the roller 26 can also be adjusted.
  • the adjusting mechanism 39 has a bearing element 94, as a result of which the two above-described positions of the transport roller 21 can be adjusted.

Landscapes

  • Coating Apparatus (AREA)
  • Machines For Laying And Maintaining Railways (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Auftragen von fliessfähigen Stoffen auf eine Oberfläche eines bahnförmigen Materials (12) mit einer Auftragswalze (19), welche einen Walzenkörper (58) mit einer Mantelfläche (59) aufweist, die unter zumindest teilweiser Anlage an dem bahnförmigen Material (12) den fliessfähigen Stoff auf das bahnförmige Material (12) übertragt und mit einem Dosierrakel (36), zu welchem ein Vordosierkanal (33) zur Bereitstellung des fliessfähigen Stoffes führt und die Auftragswalze (19) zumindest teilweise mit fliessfähigem Stoff benetzt, wobei zumindest in einem an die Mantelfläche (59) angrenzenden Bereich eine von der Längsmittelachse (55) der Auftragswalze (19) im wesentlichen nach aussen gerichtete Strömung eines Mediums vorgesehen ist.

Description

Vorrichtung zum Auftragen von fließfähigen Stoffen auf eine Oberfläche eines bahnformigen Materials
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Auftragen von fließfähigen Stoffen auf eine Oberfläche eines bahnformigen Materials gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Es sind bereits eine Vielzahl von Vorrichtungen zum Auftragen von fließfähigen Stoffen auf eine Oberfläche eines bahnformigen Materials bekannt geworden. Jede dieser Vorrichtungen bedarf einer speziellen Anpassung an die jeweilig aufzutragenden Materialien und an die Gegebenheiten hinsichtlich der Eigenschaften des bahnformigen Materials, Verarbeitungstemperatur, Geschwindigkeit sowie die Menge der aufzutragenden Stoffe als auch die Art der aufzutragenden Stoffe.
Beim Laminieren von zumindest zwei bahnformigen Materialien ist es erforderlich, daß eine definierte Menge an fließfähigen Stoffen, insbesondere Klebemittel, auf zumindest eine erste Schicht eines bahnformigen Materials aufgetragen wird, so daß diese Schicht auf zumindest eine weitere Schicht eines bahnformigen Materials aufgebracht und durch eine entstehende Klebeverbindung auf dieser zumindest einen Schicht des bahnformigen Materials verbleibt. Bei dem bahnformigen Material kann es sich hierbei um beispielsweise sehr dünne Polymerfolien oder Trägerschichten handeln, welche in Bezug auf Zugspannungen äußerst empfindlich sind. Des weiteren kann beispielsweise auf eine Schicht mit visuellen Informationen eine weitere Schicht auflaminiert werden. Hierfür ist es insbesondere erforderlich, daß eine gleichmäßige Verbindung zwischen den Schichten ermöglicht ist, damit auch die Informationen erkannt und abgefragt werden können.
Zum Laminieren von Schichten ist der Einsatz von fließfähigen Stoffen, insbesondere Klebemittel, erforderlich, die über eine Auftragwalze von einem Vorratsbereich aufgenommen und auf das bahnformige Material übertragen werden. Bei diesem Prozeß zum Auftragen des fließfähigen Stoffes auf das bahnformige Material, insbesondere bei Klebemitteln, tritt eine Verschmutzung der Auftragwalze und deren Lagerstellen ein. Dadurch kann die Funktionsfähigkeit beziehungsweise die Rotation der Auftragwalze verschlechtert werden oder zum Stillstand kommen, was zur Folge haben kann, daß ein ungleichmäßiger Auftrag des fließfähigen Stoffes auf das bahnformige Material erfolgt oder ein Auftragen des fließfähigen Stoffes auf das bahnformige Material nicht ermöglicht ist.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Auftragen von fließfähigen Stoffen auf eine Oberfläche eines bahnformigen Materials zu schaffen, weiche einen gleichförmigen Auftrag einer eingestellten Dicke eines Filmes über eine sehr hohe Betriebsdauer ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Durch den Einsatz eines Mediums, welches im Randbereich des Walzenkörpers der Auftragwalze zumindest teilweise radial nach außen strömt, ist ermöglicht, daß der fließfähige Stoff während der Rotationsbewegung der Auftragwalze, in axialer Richtung gesehen, die Mantelfläche des Walzenkörpers zumindest in Richtung der Lagerstellen der Auftragwalze nicht verläßt, so daß auch ein Vordringen des fließfähigen Stoffes zu den Lagerstellen der Auftragwalze verhindert wird. Durch die durch ein strömungsfähiges Medium gebildete Begrenzung der Mantelfläche kann auch eine definierte Auftragbreite des fließfähigen Stoffes auf die Oberfläche des bahnformigen Materials gegeben sein, welche an die Anforderungen für die Weiterverarbeitung des bahnformigen Materials auf einer weiteren Schicht eines bahnförmigen Materials anpaßbar ist, insbesondere wenn das bahnformige Material breiter als die Mantelfläche der Auftragwalze ausgebildet ist.
Die im Randbereich des Waizenkörpers der Auftragwalze ausströmende Luft bildet eine Abdichtung der Lagersteile, welche des weiteren ermöglicht, daß die Auftragwalze sowohl für eine sogenannte fliegende Beschichtung, bei der die Auftragwalze lediglich gegen eine Bahnspannung des bahnformigen Materials arbeitet, als auch für eine Beschichtung unter Einsatz einer Gegendruckwalze eingesetzt werden kann.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß zumindest an einem Ende der Auftragwalze zumindest eine Axialbohrung vorgesehen ist, von welcher vorzugsweise im Randbereich des Walzenkörpers angeordnete Querbohrungen abzweigen. Dadurch kann in einfacher Weise das vorzugsweise unter Druck stehende Medium dem Randbereich der Mantelfläche zugeführt werden, so daß eine seitliche Abdichtung der Auftragwalze zu dem jeweiligen Lager ermöglicht ist.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß an jeder Stirnseite des Walzenkörpers ein Aufnahmeteil vorgesehen ist, welches mit dem Randbereich des Walzenkörpers einen nach außen führenden Spalt bildet. Dadurch kann eine Abdichtung der Lagerstellen und eine Begrenzung der Mantelfläche des Walzenkörpers als Auftragfläche ermöglicht sein. Vorteilhafterweise ist vorgesehen, daß das Aufnahmeteil zumindest teilweise die Querbohrung überdeckt. Somit kann durch ein Aufnahmeteil in einfacher Weise ein Führungskanal oder Spalt für das Medium gebildet werden, der bis zur Mantelfläche des Walzenkörpers ausgebildet ist.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Aufnahmeteil als Lager ausgebildet ist und einen Lagerabschnitt zur Aufnahme der Auftragwalze aufweist. Dadurch kann einerseits die Anzahl der Bauteile reduziert und auch andererseits eine einfache und schnelle Montage ermöglicht sein.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Stirnfläche des Walzenkörpers und die komplementär dazu angeordnete Flä- ehe des Aufnahmeteils einen Spalt bilden, der rechtwinklig zur Längsachse der Auftragwalze oder in einem Winkel in Richtung auf den Randbereich des bahnformigen Materials oder der Lagerstellen ausgerichtet ist. Dadurch kann gegebenenfalls über den Randbereich der Mantelfläche des Walzenkörpers ein übertretender fließfähiger Stoff nach seitlich außen abgeführt werden, ohne daß die eingestellte Beschichtungsstärke des fließfähigen Stoffes auf das bahnformige Material beeinträchtigt wäre.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Spalt zwischen der Stirnfläche des Walzenkörpers und dem Aufnahmeteil einstellbar ist. Dadurch kann die Abdichtung auf den jeweiligen Anwendungsfall und die Empfindlichkeiten des fließfähigen Stoffes sowie der bahnformigen Materialien berücksichtigt werden. Ebenso kann vorteilhafterweise die Strömungsgeschwindigkeit des Mediums, welches durch den Spalt nach außen strömt, einstellbar sein.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß als fließfähiger Stoff ein UV-vernetzungsaktives Klebemittel vorgesehen ist. Insbesondere bei diesen Klebemitteln, welche bei einer Scherbeanspruchung unmittelbar aushärten oder polymerisieren würden, ist diese Ausgestaltung besonders vorteilhaft.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß als Medium Druckluft eingesetzt wird. Dadurch kann eine kostengünstige Ausgestaltung gegeben sein, da die Umgebungsluft komprimiert und verwendet werden kann. Alternativ kann vorgesehen sein, daß spezielle Gase oder flüssige Medien oder dergleichen eingesetzt werden, um eine Abdichtung der Lagerstellen zu bewirken.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Auftragwalze von nachstellbaren Lagern aufgenommen ist. Dadurch ist ermöglicht, daß die aus einem Dosierbereich von der Auftragwalze aufgenommene Menge des fließfähigen Stoffes einstellbar ist. Die Lager können auch als zusätzliche Einstellmöglichkeit zum Dosierrakel diene. Des weiteren können Veränderungen aufgrund des Gebrauches der Auftragwalze und gegebenenfalls der Lager πachjustiert werden. Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Rotationsgeschwindigkeit der Auftragwalze gleich oder kleiner als die Bahngeschwindigkeit des bahnformigen Materials ist. Dadurch kann ein gleichmäßiger und dünner Film eines fließfähigen Stoffes aufgetragen werden. Bei dieser Arbeitsweise ist vorteilhafterweise vorgesehen, daß das bahnformige Material durch Bahnspannung an der Auftragwalze anliegt, welche durch eine in Bahnförderrichtung vor und nach der Auftragwalze angeordnete Führungswalze einstellbar ist.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen angegeben.
In der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen ist ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Seitenansicht der erfindungsgemäßen
Vorrichtung,
Figur 2 eine schematisch vergrößerte Teilansicht, teilweise im
Querschnitt, der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß Figur 1 ,
Figur 3 eine schematisch vergrößerte Schnittdarstellung einer
Draufsicht gemäß Figur 2,
Figur 4 eine schematische Detaildarstellung einer Auftragwalze und deren Lagerung,
Figur 5 eine Einzelansicht der Auftragwalze im Querschnitt und
Figur 6 einen Ausschnitt einer schematisch vergrößerten Seitenansicht der Vorrichtung gemäß Figur 1 bei einer alternativen Arbeitsweise zum Auftragen des fließfähigen Stoffes auf eine Oberfläche des bahnformigen Materials.
In Figur 1 ist eine Seitenansicht einer Vorrichtung 11 zum Auftragen eines fließfähigen Stoffes auf eine Oberfläche eines bahnformigen Materials 12 dargestellt. Das Material 12 wird von einer Vorratsrolle 13 abgezogen und über Führungswalzen, 16, 17, 18 zu einer Auftragwalze 19 zum Auftragen des fließfähigen Stoffes auf das bahnformige Material 12 geführt. Über eine Transportwalze 21 wird das mit fließfähigem Stoff beschichtete bahnformige Material 12 umgelenkt und einer Folie oder einem Film 23 zugeführt, um einen Verbund 24 zu bilden. Die Folie 23 wird über eine Walze 26 an der Vorrichtung 11 vorbeigeführt, wobei vor und nach der Vorrichtung 11 Führungswalzen 27, 28 vorgesehen sind, durch welche die Walze 26 von der Folie 23 umschlungen wird.
In Figur 1 ist beispielsweise eine Bearbeitungsstation in einer aus mehreren Stationen bestehenden Anlage dargestellt. Einen Anwendungsfall für dieses Ausführungsbeispiel stellt nachfolgend beschriebener Arbeitsprozess dar, bei welchem die Vorrichtung 11 einen Arbeitsschritt übernimmt:
Zur Herstellung von fälschungssicheren Dokumenten wird beispielsweise ein Photopolymerfilm mit Hologrammen verwendet. Diese Photopolymerfolien werden mit beidseitig angeordneten Schutzschichten angeliefert. Zur Weiterverarbeitung in einem fälschungssicheren Dokument ist es erforderlich, daß die Schutzschichten entfernt und nachfolgende Trägerschichten aufgebracht werden. In einem ersten Arbeitszyklus kann beispielsweise an der Walze 26 eine nicht dargestellte Delaminiervorrichtung vorgesehen sein, welche die Schutzschicht abnimmt. Anschließend wird durch die erfindungsgemäße Vorrichtung 11 als bahnförmiges Material 12 eine Trägerschicht auf die Photopolymerfolie aufgebracht. Der Vorrichtung 11 nachfolgend, ist eine Aushärtevorrichtung vorgesehen, welche einen Verbund 24 zwischen der aufgebrachten Trägerschicht und der Photopolymerfolie herstellt, wobei vorzugsweise als fließfähiger Stoff ein UV-vernetzungsaktives Klebemittel vorgesehen ist. In einem zweiten Arbeitszyklus, der dem soeben beschriebenen ersten Arbeitszyklus nachgeschalten ist, kann der Prozeß für die zweite Seite wiederholt werden. Aufgrund der hohen Verarbeitungsgeschwindigkeiten und Qualitätsanforderungen ist es erforderiich, daß die Trägerschicht mit einem fließenden Stoff auf einer Oberfläche gleichmäßig und mit einer konstanten Filmstärke aufgetragen wird, damit bei der Weiterverarbeitung ein blasenfreier und durch das Klebemittel durchgehend vernetzter Verbund zwischen der aufgebrachten Trägerschicht und dem Photopolymerfilm entsteht.
Die Vorrichtung 11 zum Auftragen von fließfähigen Stoffen auf eine Oberfläche eines bahnformigen Materials 12 kann für weitere Anwendungsfälle, die ähnlich oder abweichend dem oben beschriebenen Anwendungsfall sind, eingesetzt werden. Dabei können ebenfalls wenige Mikrometer dünne oder auch dicke Folien aus Kunststoff oder anderweitige Materialien be- und verarbeitet werden.
In einem Spender 31 ist ein fließfähiger Stoff bevorratet. Bei der Verarbeitung von einem UV-vernetzungsaktiven Klebemittel wird vorzugsweise ein lichtgeschützter Spender 31 eingesetzt. Aus diesem Spender 31 wird der fließfähige Stoff aufgrund des statischen Drucks über einen Gehäuseabschnitt 32 einem Vordosierkanal 33 eines Auftragkopfes 34 zugeführt. In einer teilweisen Schnittdarstellung der Vorrichtung 11 gemäß Figur 2 ist dies näher dargestellt. Über den Vordosierkanal 33 wird der fließfähige Stoff einem Dosierrakel 36, welches vorzugsweise als Rollrakel ausgebildet ist, zugeführt. Dieses Dosierrakel 36 ist über einen Einstellmechanismus 37 einjustierbar, wobei dadurch das Querprofil entlang des Dosierrakels 36 einstellbar ist. Des weiteren ist das Dosierrakel 36 drehbar gelagert. In einer in der Zeichnung dargestellten Position einer zur Auftragwalze 19 weisenden Abrißkante ist der Spalt gleich null. Bei einer Drehung des Dosierrakels 36 gegen den Uhrzeigersinn kann die Größe des Spaltes eingestellt werden, wobei mit zunehmendem Grad der Verdrehung die Spaltgröße ansteigt. Dadurch ist die von der Auftragwalze 19 aufzunehmende Menge des fließfähigen Stoffes bestimmbar. In einem oberen Abschnitt des Auftragkopfes 34 ist die Auftragwalze 19 vorgesehen, wobei ein Segmentbereich 38 außerhalb des Auftragkopfes 34 angeordnet ist. An diesem gegenüber dem Auftragkopf 34 vorstehenden Segmentbereich 38 wird das bahnformige Material 12, welches gemäß dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel als Trägerschicht ausgebildet ist, vorbeigeführt. Die Führungswalze 18 sowie die Transportwalze 21 sind derart zur Auftragwalze 19 positioniert, daß das bahnformige Material 12 unter zumindest leichter Spannung an der Auftragwalze 19 anliegt. Über einen in Figur 6 näher dargestellten Verstellmechanismus 39 kann die Transportwalze 21 in ihrer Position zur Auftragwalze 19 eingestellt werden. Ebenso kann über diesen Verstellmechanismus 39 die Anlage zur Walze 26 beziehungsweise auch der Abstand oder Anpressdruck einsteilbar sein.
Die Vorrichtung 11 kann durch die mit Bezugsziffer 41 gekennzeichneten Elemente an einem Gehäuse der Anlage montierbar sein. Über zwei in den Gehäuseabschnitt 32 ragende Wellen 42 (Figur 2) kann der Gehäuseabschnitt 32 sowie die damit verbundene Auftragwalze 19 und Transportwaize 21 in einfacher und schneller Weise von der Walze 26 weg bewegt werden, um die Teile zu reinigen oder neu einzustellen oder neue bahnformige Materialien einzuspeißen.
In Figur 3 ist eine schematische Draufsicht gemäß Figur 2 im Teilquerschnitt dargestellt. Die Walze 21 ist für den beispielhaft beschriebenen Anwendungsfall breiter als die Walze 26 ausgebildet. Die Verhältnisse bezüglich der Breite der Walzen 21 und 26 sowie deren Durchmesser sind anwendungsspezifisch wählbar. Ebenso gilt dies für die Verhältnisse der Auftragwalze 19 und des Dosierrakels 36.
In Figur 4 ist die Auftragwalze 19 näher dargestellt. Diese Auftragwelle 19 ist drehbar angetrieben. Beispielsweise ist eine Antriebswelle 43 vorgesehen, die an einer Kupplung 44 angreift, welche als rolleπgelagerte Welle ausgebildet ist. An dem der Antriebswelle 43 gegenüberliegenden Ende ist eine Steckzapfenverbindung 45 vorgesehen, durch welche die Drehung der Antriebswelle 43 auf die Auftragwalze 19 übertragen wird. Hierfür ist an einem Anschlußstück 46 der Auftragwalze 19 eine U-förmige Ausnehmung vorgesehen, in welche ein Bolzen 47 eingreift und axiale Toleranzen zwischen der Kupplung 44 und der Auftragwelle 19 ausgleicht.
Die Auftragwalze 19, welche in Figur 5 im Vollquerschnitt dargestellt ist, weist eine linke und rechte Lagerstelle 48, 49 auf. Diese Wellenabschnitte sind ballig ausgebildet und in einem an dem Gehäuseabschnitt 32 anbringbaren Aufnahmeteil 51 , 52 drehbar gelagert. Durch die Balligkeit kann ein Axialausgleich zwischen dem linken und rechten Aufnahmeteil geschaffen werden. Selbst bei geringem Versatz der einander gegenüberliegenden Aufnahmebohrungen der Halteelemente kann eine leichtgängige Rotation der Walze ohne Klemmung gegeben sein. Die Auftragwalze 19 ist als Hohlwelle ausgebildet und weist eine in der Längsmittelachse 55 liegende Durchgangsbohrung 53 auf, welche an einer Seite mit zwei Axialbohrungen 54 in Verbindung steht. Im Bereich der Lagerstelle 49 ist die Durchgangsbohrung 53 durch einen Gewindestift 56 oder dergleichen mediendicht verschlossen. Die Auftragwalze 19 weist einen Walzenkörper 58 mit einer Mantelfläche 59 auf, durch welche der fließfähige Stoff auf eine Oberfläche des bahnformigen Materials 12 übertragen wird. Im Übergangsbereich zwischen den Lagerstellen 48, 49 und dem Walzenkörper 58 sind Stirnseiten 61 , 62 vorgesehen, welche mit den Aufnahmeteilen 51 , 52 einen Spalt 63 bilden. Im Bereich der Stirnseiten 61 , 62 sind komplementäre Abschnitte 66, 67 des Aufnahmeteiis 51 , 52 vorgesehen, die sich voll umfänglich erstrecken.
In dem Gehäuseabschnitt 32 ist an einem der Antriebswelle 43 gegenüberliegenden Ende der Auftragwalze 19 ein Gegenlager 69 vorgesehen, welches ermöglicht, daß über Anschlüsse 71 eine Zuführung des Mediums in die Axialbohrungen 54 gegeben ist. Das vorzugsweise unter Druck stehende Medium gelangt über die Axialbohrungen in die Durchgangsbohrung 53 und von dort aus über davon abzweigende Querbohrungen 82, 83 nach außen. Durch das die Öffnungen 84 der Querbohrungen 82, 83 überdeckende Aufnahmeteil 51 , 52 wird das Medium umgelenkt und über den Spalt 63 nach außen geführt. Durch die Lagerstelle 48, 49 und den Aufnahmeteil 51 , 52 wird eine dichte oder nahezu abdichtende Verbindung geschaffen, so daß das aus den Querbohrungeπ 82, 83 austretende Medium zwangsweise durch den Spalt 63 nach außen geführt wird.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, daß als Medium Luft eingesetzt wird, die vorzugsweise unter Druck durch den Spalt 63 nach außen geführt wird. Ebenso können gasförmige, flüssige, gelförmige Medien oder dergleichen in Abhängigkeit der Anwendungsfälle eingesetzt werden.
Durch die Einblasung von Luft und die zumindest teilweise im Spalt 63 radial nach außen strömende Luft kann eine Abdichtung der Lagerstellen 48, 49 erzielt werden. Dies ist besonders von Vorteil bei dem Einsatz von UV-vernetzungsaktivem Klebemittel, welches bei einer auftretenden Scherbeanspruchung, was beim Eintreten des Klebemittels in die Lagerstellen 48, 49 der Fall ist, in Kürze aushärten würde. Einem Stillstand der Antriebswalze oder einer Beeinträchtigung während des Betriebes kann somit entgegengewirkt werden.
Der Spalt 63 ist durch die Seitenfläche 61 , 62 und der komplementären Abschnitte 66, 67 des Aufnahmeteils 51 , 52 in einem Winkel angeordnet, so daß die Ausbias- richtung gegenüber der Mantelfläche 59 nach außen weist. Dadurch kann der über den Randbereich der Mantelfläche 59 hinaustretende fließfähige Stoff abgeblasen werden, so daß sich dieser nicht im Bereich des Spaltes 63 anlagert. Die Ausgestaltung des Spaltes 63 in der Breite als auch in der Richtung kann wahlweise erfolgen, lediglich beispielhaft ist die Ausrichtung in Figur 4 dargestellt. Der Spalt 63 kann zur Mantelfläche 59 hin konstant oder düsenförmig ausgebildet sein, so daß im äußersten Randbereich zwischen der Mantelfläche 59 des Walzenkörpers 58 und den Abschnitten 66 und 67 der Aufnahmeteile 51 , 52 eine Art Venturi- Effekt entstehen kann. Des weiteren kann vorgesehen sein, daß anstelle eines vollständigen, radialen Strömungsaustrittes des Mediums auch ein zumindest teilweise und/oder gedrallter Strömungsaustritt vorgesehen ist. Des weiteren kann vorgesehen sein, daß die Ausbildung der Spalte 63 durch an den Stirnflächen 61 , 62 anbringbare Einsätze vorgesehen ist, welche mit dem Aufnahmeteil 51 , 52 kommunizieren. Es kann ebenso vorgesehen sein, daß die Aufnahmeteile 51 , 52 Schnittstellen zur Aufnahme von Einsätzen aufweisen, welche austauschbar sind. Dadurch können wahlweise in Abhängigkeit der Anwendungsfälle die Spaltgröße, die Art sowie die Länge anwendungsspezifisch variiert und angepaßt werden. Dies kann beispielsweise durch aufsteckbare und austauschbare Ringsegmente ermöglicht sein. Die Auftragwalze 19 weist des weiteren eine nachjustierbare Lagerung auf, welche ermöglicht, daß sowohl eine Einstellung hinsichtlich des Achsabstandes zum Dosierrakel 36 als auch eine achsparallele Einjustierung gegeben ist.
Die Auftragwelle 19 ist aus einem gegenüber den fließfähigen Stoffen resistenten Material hergestellt. Beispielsweise kann Edelstahl oder Bronze oder dergleichen vorgesehen sein. Die Strukturierung beziehungsweise Oberfläche der Mantelfläche 59 kann anwendungsspezifisch ausgestaltet sein. Der Einsatz von Druckluft zur Abdichtung des Spaltes 63 zwischen der Mantelfläche 59 der Auftragwalze 19 und einem sich daran anschließenden Aufnahmeteil 51 , 52 kann beispielsweise bei 0,1 bar beginnen und bis auf ein oder mehrere bar ansteigen.
Im oben beschriebenen Einsatzfall des Ausführungsbeispiels ist die Breite der Mantelfläche 59 kleiner als die Breite des bahnformigen Materials 12 ausgebildet. Dadurch kann gegebenenfalls ein Austreten des fließfähigen Stoffes an den Seitenbereichen der Materialbahn 12 durch diese selbst aufgefangen werden, so daß eine saubere Verarbeitung ermöglicht ist. Das auf die Folie 23 aufgebrachte bahnformige Material 12 weist als Verbund 24 im Endzustand eine Bahnbreite auf, die geringer als die Breite der Mantelfläche 59 ist, so daß ein Verbund 24 geschaffen ist, der vollständig über seine Breite eine Verbindung aufweist.
In Figur 6 ist ein Einstellmechanismus 39 dargestellt, über den die Position der Transportwalze 61 relativ zum Gehäuseabschnitt 32 einstellbar ist. Über eine Stellschraube 91 wird ein in einem Schlitz geführter Keil 92 auf und ab bewegt, welcher mit einem gefederten Bolzen 93 in Verbindung steht. Durch die Veränderung der Keilposition kann der Bolzen 93 mehr oder weniger stark in dem Gehäuseabschnitt 32 ein- und austauchen. Dadurch kann beispielsweise die Position der Transportwalze 21 zur Auftragwalze 19 und zur Walze 26 eingestellt werden, wie dies strichliniert dargestellt ist und wie dies die Position gemäß Figur 1 und 2 wiedergibt. Bei dieser Anordnung wird über die Bahnspannung ein mehr oder weniger starkes Anliegen des bahnformigen Materials 12 an der Auftragwalze 19 erzielt, in Abhängigkeit der Zugfestigkeit des bahnformigen Materials 12 kann eine mehr oder weniger starke Bahnspannung erzeugt werden. Die Auftragwalze 19 weist eine Rotationsgeschwindigkeit auf, die gleich oder kleiner der Bahngeschwindigkeit des bahnformigen Materials 12 ist. Dadurch kann ein Auftrag gegen die Bahnspannung erfolgen, wodurch eine sogenannte fliegende Beschichtung erzielt wird.
Alternativ kann vorgesehen sein, daß die Traπsportwalze 21 in einer Position angeordnet ist, welche an der Auftragwalze 19 anliegt, wie Figur 6 zeigt. Der Anpressdruck der Walze 21 kann über den Verstellmechanismus 39 zur Auftragwalze 19 einstellbar sein. Gleichzeitig kann auch die Position der Transportwaize 21 zur Walze 26 eingestellt werden. Der Verstellmechanismus 39 weist ein Lagerelement 94 auf, wodurch die beiden vorbeschriebenen Positionen der Transportwalze 21 einstellbar sind.

Claims

Ansprüche
1. Vorrichtung zum Auftragen von fließfähigen Stoffen auf eine Oberfläche eines bahnformigen Materials (12) mit einer Auftragswalze (19), welche einen Walzenkörper (58) mit einer Mantelfläche (59) aufweist, die unter zumindest teilweiser Anlage an dem bahnformigen Material (12) den fließfahigen Stoff auf das bahnformige Material (12) überträgt und mit einem Dosierrakel (36), zu welchem ein Vordosierkanal (33) zur Bereitstellung des fließfahigen Stoffes führt und die Auftragswalze (19) zumindest teilweise mit fließfähigem Stoff benetzt, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest in einem an die Mantelfläche (59) der Auftragswalze (19) angrenzenden Bereich eine von einer Längsmittelachse (55) der Auftragswalze (19) im wesentlichen nach außen gerichtete Strömung eines Mediums vorgesehen ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß zumindest an einem Ende einer Lagerstelle (48, 49) der Auftragswalze (19) zumindest eine Bohrung zum Zuführen des Mediums und zur Weiterleitung in den Randbereich der Mantelfläche (59) vorgesehen ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Walzenkörper (58) nahe von Stirnseiten (51 , 52) der Mantelfläche (59) der Auftragswalze (19) Querbohrungen (82, 83) aufweist.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an jeder Stirnseite (61 , 62) des Walzenkörpers (58) ein Aufnahmeteil (51 , 52) vorgesehen ist, welches im wesentlichen komplementär zur Stirnseite (61 , 62) des Walzenkörpers (58) ausgebildet ist und einen nach außen führenden Spalt (63) bildet.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufnahmeteil (51 , 52) zumindest teilweise die Querbohrung (82, 83) überdeckt und einen Kanal bis zum Spalt (63) bildet.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufnahmeteil (51 , 52) als Lager ausgebildet ist und einen Lagerstelle (48, 49) zur Aufnahme der Auftragswalze (19) aufweist.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnfläche (61 , 62) des Walzenkörpers (58) von der Längsmittelachse (55) der Auftragswalze (19) rechtwinklig nach außen oder in einem Winkel in Richtung auf den Randbereich des bahnformigen Materials (12) ausgerichtet ist.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zwischen den Stirnflächen (61 , 62) des Walzenkörpers (58) und dem Aufnahmeteil (51 , 52) gebildete Spalt (63) einstellbar ist.
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an der Stirnfläche (61 , 62) der Auftragswalze (19) Einsätze anbringbar sind, welche mit dem komplementären Aufnahmeteil (51 , 52) einen Spalt bilden und austauschbar sind.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Aufnahmeteil (51 , 52) austauschbare Einsätze zur Bildung eines Spaltes (63) anbringbar sind.
11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Auftragswalze (19) eine rechte und linke Lagerstelle (48, 49) aufweist, die ballig ausgebildet sind.
12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Auftragswalze (19) von einer nachstellbaren Lagerung aufgenommen ist.
13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als fließfähiger Stoff ein UV-vernetzungsaktives Klebemittel vorgesehen ist.
14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als fließfähiger Stoff ein gasförmiges oder flüssiges oder gelartiges Medium, vorzugsweise Druckluft vorgesehen ist.
15. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Dosierrakel (36) als Rollrakel ausgebildet ist, welches zumindest über die Länge der Mantelfläche (59) des Walzenkörpers (58) sich erstreckende Dosiertaschen aufweist.
16. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotationsgeschwindigkeit der Auftragswalze (19) gleich oder kleiner der Bahngeschwindigkeit des bahnformigen Materials (12) ist.
17. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Auftragswalze (19) und das Dosierrakel (36) in einem Auftragskopf (34) vorgesehen sind, welcher einen Vordosierkanal (33) aufweist, der zumindest UV-geschützt ausgebildet ist.
18. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der als UV-vernetzungsaktives Klebemittel ausgebildete fließfähige Stoff in einen UV-geschützten Spender (31 ) und vorzugsweise in einen UV-geschützten Gehäuseabschnitt (32) der Auftragswalze (19) zuführbar ist.
19. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei Einstellung der Bahnspannung des bahnformigen Materials (12) die Auftragswalze (19) durch eine vorgeschaltete Führungsrolle (18) und eine nachgeschaltete Transportwalze (21 ) einstellbar ist.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Transportwalze (21) an der Auftragswalze (19) unter Zwischenschaltung des bahnformigen Materials (12) anliegt.
21. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Mantelfläche (59) der Auftragswalze (19) kürzer als die Bahnbreite des bahnformigen Materials (12) ausgebildet ist.
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