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Verfahren und Vorrichtung zum Schmelzbeßchichten einer Bahn Die.
Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Schmelzbeschichten
einer Bahn mit einem thermoplastischen Film.
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Die Haftung des Films an der beschichteten Bahn ist allgemein umso
besser, je höher die Temperatur des Films und gegebenenfalls auch der Bahn beim
Besahichten
ist. Je hoher die Temperatur ist, umso mehr Wärme muß
nach dem Beschichten abgeführt werden. Da aber die KWhlleistung außer durch die
Wärmeleitfähigkeit des erzeugten Laminats auch durch die Konstruktion der Ktihleinrichtung
begrenzt ist, wird die Maschinengeschwindigkeit durch die abzuftihrende Wärme und
somit durch die Temperatur des aufgetragenen Films begrenzt.
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Beim Beschichten wärmeempfindlicher Bahnen darf die Temperatur der
Bahn während und nach dem Beschichten nicht so hoch werden, daß wesentliche Eigenschaften
der Bahn dadurch gefährdet werden. Beispielsweise darf die Temperatur von zu beschichtenden
Folien aus thermoplastischem Werkstoff wie Polyvinvlchlorid, Polyäthylen oder Polypropilän
nicht oder höchstens in einem geringen Bereich ihrer Dicke tiber die Temperaturgrenze
ansteigen, oberhalb welcher die Formbeständigkeit der Folie verloren geht. Die Beschichtung
solcher Bahnen mit hochschmelzenden Filmen, beispielsweise mit sogenannten hot melts,
stößt daher bislang auf Schwierigkeiten. Beispielsweise geht die Formbeständigkeit
der genannten Werkstoffe im Temperaturbereich von 60 - 1000 verloren, während iibliche
hot melts zwischen 120 und 1600 C verarbeitet werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung
zu schaffen, die es gestatten, ohne Erhöhung der KiJhlleistung nach dem Beschichten
mit höherer Geschwindigkeit zu fahren beziehungsweise bei gleicher Maschinengeschwindigkeit
mit geringeren Kiihlleistungen auszukommen. Ferner liegt der Erfindung die Aufgabe
zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, die auch das Beschichten
temperaturempfindlicher Bahnen gestatten.
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Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, daß der Film vor dem Erreichen
der zu beschichtenden Bahn auf der der Bahn abgewandten Seite auf eine niedrigere
Temperatur als auf der der Bahn zugewendeten Seite geracht wird.
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Während der Film auf der der Bahn zugewendeten, mit ihr zu verklebenden
Seite auf einer so hohen Temperatur gehalten oder auf eine so hohe Temperatur aufgeheizt
wird, daß er die gew*nschte Klebfähigkeit besitzt, hat er auf der anderen Seite
eine wesentlich geringere Temperatur.
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Der gesamte Wärmeinhalt wird dadurch gegenüber den bekannten Verfahren,
bei denen der gesamte Film im wesentlichen gleiche Temperatur über den gesamten
Querschnitt besitzt, geringer. Entsprechend geringer ist auch die Wärmemenge, die
nach dem Beschichtungsvorgang abzuführen ist. Ferner wird auch die Temperatur geringer,
auf die
die beschichtete Bahn aufgeheizt wird, da nur eine geringere
Wärmemenge von dem Film auf diese Bahn übergeht. So wird beispielsweise bei der
Beschichtung von thermoplastischen Folien lediglich die äußerste, dem aufgebrachten
Film anliegende Folienschicht auf eine Temperatur aufgeheizt, die der Temperatur
des Films auf der Beschichtungsseite nahekommt, während der übrige Polienquerschnitt
auf geringerer Temperatur bleibt und dadurch seine Formbeständigkeit wahren kann.
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Wenn der Film durch die Andruckwalze eines Walzenauftragswerks oder
eine ähnliche Trägerfläche - beispielsweise ein umlaufends Band - aus dem Schmelzzustand
auf die Bahn aufgetragen wird, kann die Wärme von dem Film durch die Andruckwalze
beziehungsweise die Drägerfläche abgeführt werden. Zu diesem Zweck kann die Walze
beziehungsweise Trägerfläche gekühlt sein. Umgekehrt kann die von der Walze abgewendete,
der zu beschichtenden Bahn zugewendete Oberfläche des Films beheizt werden.
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Ort und Stärke der Kühlung beziehungsweise Heizung richten sich dabei
selbstverständlich nach dem Ziel, daß der aufzutregende Film in dem Augenblick,
in welchem er die zu beschichtende Bahn erreicht und an diese angedockt wird, die
gewünschte Temperaturverteilung besitzt; in diesem Punkt soll bei Einhaltung der
gewünschten Mindesttemperatur
auf der der Bahn zugewendeten Seite
die Temperaturdifferenz zwischen der einen und der anderen Filmseite maximal sein.
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Wenn der Film in-festem Zustand zugeführt wird, kann er kurz vor dem
Auftragen auf die zu beschichtende Bahn lediglich auf der der Bahn zugewendeten
Seite auf die gewünschte Temperatur erwärmt werden. Nötigenfalls kann er vorher
oder von der anderen Seite her gleichzeitig oder später gekühlt werden.
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Wenn hingegen von einem Beschichtungenverfahren außgegangen wird,
bei dem der Film aus einem Extruder oder dergleichen austritt, wird der Film zweckmäßigerweise
vor dem Beschichten auf der der Bahn abgewendeten Seite gekühlt und auf der anderen
in klebfähigem Zustand gehalten.
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Wenn der Film über eine Walze oder eine ähnliche, endlos umlaufende
Trägerfläche an die zu beschichtende Bahn herangeführt und gegebenenfalls an sie
angedrückt wird, trägt diese Walze beziehungsweise Trägerfläche vorteilhafterweise
einen Belag geringer Adhäsion. Sie kann beispielsweise einen Bezug auS Polytetrafluoräthylen
oder einem ähnlichen Folyfluorkohlenstoff oder einen Bezug oder eine Beschichtung
aus
einem Silikon tragen. Desgleichen ist das Aufs¢hen eines Trennöls oder dergleichen
im Rahmen der Erfindung denkbar.
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Als Einrichtung zu-m Beheizen der der Bahn zugewendeten Folienseite
eignen sich vornehmlich solche Wärmequellen, die die Wärme durch Wärmeleitung übertragen,
also beispielsweise Heißluft- oder Flammdüsen, beispielsweise in der Form sogenannter
Heißluft- oder Flammbürsten. Ee kann aber auch Infrarot-Bestrahlung verwendet werden.
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Die Erfindung wird im folgenden näher unter Bezugnahme auf die Zeichnung
erläutert, die in schematischer Darstellung drei erfindungsgemäße Vorrichtungen
weranschaulicht. Es zeigen Fig. 1 eine Vorrichtung mit Walzenauftragswerk Fig. 2
eine Vorrichtung, bei der der aufzutragende Film in feater Form als Folienbahn zugeführt
wird, und Fig. 3 eine Vorrichtung, bei der der aufzutragende Film von einem Extruder
erzeugt wird.
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Dasuftragswerk besteht bei i der Vorrichtung gemäß Fig.1 aus der in
das Schmelzbad 1 eintauchenden Walze 2,
einer weiteren Walse 3,
die einen Teil der von der Walze 1 emporgetragenen Schmelze an eine dritte Walze,
die Andruckwalze 4 abgibt. Während die Walzen 2 und 3 vorzugsweise beheizt sind,
kann Walze 4 gekühlt werden. Damit die auf ihrer Oberfläche mindestens teilweise
erstarrende Schmelze nicht an ihr haften bleibt, ist sie mit einem Mantel aus Polytetrafluoräthylen
versehen. Walze 4 überträgt die auf ihr haftende Schicht 5 in dem Walzenspalt 6
zwischen ihr und der KU1ilwalze 7 auf die Bahn 8, die über die Walze 7 zugeführt
wird. Damit die Schicht 5 troz der Kühlung durch die Walze 4 auf der der Bahn 8
zugewendeten Seite ausreichende Klebkraft behält, wird vor dem Erreichen des Walzenspalts
6 eine Heizeinrichtung 9 vorgesehen, die in dem dargestellten Beispiel als Luftbürste
schematisch veranschaulicht ist. Von der Kühlwalze 7 braucht daher nur soviel Wärme
aus der Bahn 8 und ihrer Beschichtung abgeführt zu werden, daß die der Bahn 8 zugewendete,
noch schmelzflüssige Schicht erstarrt, während der übrige Bereich des Filmquerschnitts
bereits von der Walze 4 heruntergekühlt wurde. Die Vorrichtung kann daHER MIT HOHæRBR
Geschwindigkeit betrieben werden als vergleichbare Vorrichtungen, bei denen der
von derzu berchichtenden Bahn 8 abgewandte Teil des Films nicht vor dem Erreichen
des Walzenspalts 6 gekühlt wird.
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Es sei in diesem Zusammenhang bemerkt, daß eine Zwangskühlung der
Walze 4 nicht unbedingt erforderlich ist.
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Die von dieser Walse infolge ihrer natürlichen Wärmeabgabe an die
Umgebung aus der Schicht 5 abgezogene Wärme reicht häufig aus, um den erfindungsgemäßen
Effekt zu erzielen. Bekannte Andruckwalzen, welche keine besondere Heizung aufweisen
und daher ebenfalls Wärme aus dem an ihrer Oberfläche haftenden Beschichtungsmaterial
abziehen, unterscheiden sich von der erfindungsgemäßen Walse dadurch, daß sie keinen
Belag geringer Adhäsion tragen und daher diejenigen Teile der Schmelze, die gegebenenfalls
infolge von Wärmeabgabe sich verfestigt haben oder eine allzu geringe Viskosität
angenommen haben, nicht an die zu beschichtende Bahn abgeben, sondern infolge der
stärkeren Haftung dieser Teile an der Walzenoberfläche weiter mitnehmen. Bei bekannten
Walzenauftragswerken beobachtet man, daß die Andruckwalze auch hinter dem Walzenspalt
stets eine gewisse Schicht des Beschichtungsmaterials trägt, woraus hervorgeht,
daß nur solche Teile des Beschichtungsmaterials an der zu beschichtenden Bahn verblieben
sind, die sich im Walzenspalt noch in ausreichend schmelzfltssigen Zustand befanden
und somit in einem Zustand, der dem Zustand des Films auf dessen der zu beschichtenden
Bahn zugewendeten Seite vergleichbar ist.
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Im Gegensatz dazu werden im erfindungagemäßen Fall auch
diejenigen
an der Oberfläche der Walze 4 haftenden Teile der Beschichtungsmasse an die zu beschichtende
Bahn übertragen, die infolge ihrer unmittelbaren Nach barschaft zur Oberfläche der
Walze 4 eine vollständige oder erhebliche Verfestigung beziehungsweise Vikositätsverringerung
durch Temperaturabsenkung erfahren haben.
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Die Vorrichtung gemäß Fig. 2 besteht aus zwei Walzen 10 und 11, die
einen Walzenspalt 12 bilden, durch welchen die Bahn 13 gemeinsam mit dem Beschichtungsfilm
14 geführt wird, der Aber eine Walze 15 im kalten, d.h. festen Zustand zugeführt
wird. Wenigstens eine der Walzen 10 und 11 ist gekühlt. In dem Winkel zwischen dem
zugeführten Film 14 und der Walze 10, über welche die Bahn 13 zugeführt wird, ist
eine Heizeinrichtung 16 angeordnet, die als Heißluftbürste angedeutet ist. Sie ist
so nahe vor dem Walzenspalt angeordnet, daß lediglich die der zu beschichtenden
Bahn 13 zugewendete Seite des Films 14 bis zum schmelzflüssigen beziehungsweise
klebfähigen Zustand erhitzt wird. Die übrigen Querschnittsbereiche der Folie bleiben
vergleichsweise kühl, so daß nur eine geringe Wärmemenge durch die Walze 10 oder
11 abgeführt werden muß und daher eine hohe Arbeitsgeschwindigkeit ermöglicht wird
beziehungsweise nur eine geringe und schonende Erwärmung der zu beschichtenden Bahn
13 stattfindet.
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Im Falle der Ausführung gemäß Fig. 3 bilden wieder zwei Walzen 10
und 11 einen Walzenspalt 12, dem die zu beschichtende Bahn 13 über die Walze 10
zugeführt wird. Ferner wird dem Spalt von einem Extruder 17 ein thermoplastischer
Film 18 zur Beschichtung der Bahn 19 zugeführt. Dieser im sehmelsflussigen, klebfähigen
Zustand befindliche Film wird durch eine Kühleinrichtung 19, die als Luftbürste
dargestellt ist, auf der der Bahn 13 und der Walze 10 abgewendeten Seite nahe dem
Walzenspalt 12 gekühlt, wodurch dem Film erhebliche Wärmemengen entzogen werden,
ohne daß die der zu beschichtenden Bahn 13 zugewendete Filmseite die erforderliche
Klebfähigkeit verliert. Gegebenenfalls kann diese Seite durch Heizeinrichtungen
20, die als Infrarotstrahler dargestellt sind, auf der erforderlichen Temperatur
gehalten werden.