DE2820249B2 - Vorrichtung zum Auftragen einer Beschichtungsfliissigkeit auf eine sich bewegende Bahn - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Auftragen von einer Beschichtungsflüssigkeit auf eine sich bewegende Bahn. Sie bezieht sich insbesondere auf das sog. »behälterlose« Beschichten. Die Erfindung stellt daher eine Verbesserung der Vorrichtung nach der US-Patentschrift 36 95 221 dar.

In dieser Patentschrift wird eine Vorrichtung beschrieben, mit der dit Schaumbildung bei einer »behälterlosen« Beschichtungsanlage mit einer unter umgekehrtem Winkel angestellten Rakel dadurch reduziert wird, indem man den raschen Fluß der Beschichtungsflüssigkeit fördert, um die durch die umgekehrt angestellte Rakel entwickelte Scherwirkung so klein wie möglich zu halten. Erzielt wird dies durch Vorsehen von einer Leit- oder Rückwand an der die Flüssigkeit haltenden Kammer sehr nahe bei der Beschichtungswalze. Die Rückwand ist mit Endwänden ausgestattet, die den AbIIuIi an überschüssiger Flüssigkeit längs der Stirnflächen der Beschichtungswalze richten. Um die Beschichtungsflüssigkeit von den Stirnflächen zu entfernen und damit einen Flüssigkeitsaufbau und eine mögliche Verschmutzung der Lager zu verhindern, sind Wischer angeordnet Obgleich die bekannte Vorrichtung hinsichtlich der Unterdrückung einer Schaumbildung in der Beschichtungsflüssigkeit die zu einem fleckigen Beschichten oder Bedrucken führen kann, wirksam ist, zeigte sich, daß die mit der

ίο Maschine befaßten Arbeiter nicht in der Lage sind, die Wischer betriebstauglich zu halten. Z. B. wurden die Wischer bei Verschleiß nicht ersetzt oder fand kein genaues Einstellen der Wischer statt so daß die Strömungsflüssigkeit längs der Walzenstirnflächen auf die Lagerzapfen und schließlich in die Lager floß.

Um dieses Problem zn milden, wurde barrierebildende Streifen zwischen den Kammerwänden und den Walzenstirnflächen angeordnet die den Flüssigkeitsfluß auf die Walzenstirnflächen verhindern sollten. Dies führte zu einer verringerten Strömung, so daß in manchen Fällen die Flüssigkeit die Neigung hatte, Luft einzuschließen und die Flüssigkeit schließlich eine milch-f hake-artige Konsistenz annahm bzw. Schaumbildung vorlag.

Um diesen Nachteil zu vermeiden, wurde eine Bohrung im unteren Teil von jeder Endwand eingebracht, die zu einem höheren Strömungsdurchsatz an überschüssiger Beschichtungsflüssigkeit führte und die unerwünschte Schaumbildung herabsetzte. Jedoch wurde mit dem höheren Flüssigkeitseinlässen — um höhere Durchflußraten zu erzielen — der Flüssigkeitsspiegel so hoch, daß sich die Flüssigkeit über die Barrieresireifen ergoß und wiederum die Lagerzapfen verschmutzte.

Man entschloß sich dann, die Endwände wegzulassen,

J¹» um einen raschen Abfluß der Flüssigkeit zu ermöglichen und somit ein Verschmutzen der Walzenstirnflächen und Lagerzapfen zu vermeiden. Es wurde jedoch keine gleichmäßige Beschichtung entlang der Beschichtungswalze erhalten. Insbesondere zeigte sich, daß der rasche Flüssigkeitsabfluß aus der die Flüssigkeit haltenden Kammer (eine Kammer mit offenen Enden) zu einem Füllstandsniveau an Flüssigkeit führte, das längs der Walzenfläche nicht gleichmäßig war. So mangelte es den Endbereichen der Walze und damit den Bahnkanten an Beschichtungsflüssigkeit.

Weitere Versuche beliefen sich au.' das Vorsehen einer Endwand, die nicht vollständig den Spalt abschließt. Obgleich hiermit das Füllstandsproblem korrigiert werden konnte, war nach wie vor das

V) Problem gegeben, daß die Walzenstirnflächen verschmutzten. Eine weitere Erschwernis bestand darin, daß sich die Flüssigkeit in Form eines Wulstes oder Ringes am Ende der Walze aufbaute und daher auf der Bahn eine unannehmbare Spur hinterließ.

τ> Die mit der Schaumbildung, der nicht gleichmäßigen Beschichtung, der unerwünschten Wulstbildung und dem Verschmutzen der Walzenstirnfläche verbundenen Probleme werden erfindungsgemäß sämtlich dadurch gelöst, daß an einer kritischen Stelle innerhalb der

W) »behälterlosen« Kammer eine den horizontalen Abfluß der überschüssigen Beschichtungsflüssigkeit beschränkende Einrichtung angeordnet ist. Insbesondere ist die beschränkende Einrichtung leicht einwärts der Walzenenden angeordnet und ergibt eine im wesentli.hen

h^r> gleichmäßige Füllstandshöhe der in Berührung mit der Walze stehenden Flüssigkeit längs der Walze, wobei gleichzeitig die Schaumbildung, Wulstbildung und Verschmutzung der

weraen.

Letzteres ist besonders wesentlich, da hierdurch auf Wischer verzichtet werden kann.

Zusammengefaßt wird durch die Erf.ndung eine Beschichtungsvorrichtung geschaffen, bei denen der horizontale Abfluß der Beschichtungsflüssigkeit nahe den Enden der Beschichtungswalze beschränkt oder behindert wird, um die Schaumbildung infolge der hohen Flüssigkeitsdurchsätze zu umgehen und gleichzeitig ein Verschmutzen der Walzenlager zu verhindern.

Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine perspektivische Ansicht eines Teils einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig.2 eine vergrößerte perspektivische Ansicht (unter einem etwas anderen Betrachtungswinkel) der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung,

F i g. 3 einen seitlichen Aufriß eines Teils der Kammer und des Walzenbereiches in F i g. 1,

F i g. 4 eine Draufsicht auf einen Teil der Vorrichtung nach den F i g. 1 bis 3,

F i g. 5 eine rückwärtige Ansicht der Vorrichtung längs der Linie 5-5 in F i g. 4, und

Fig.6 einen schematischen seitlichen Aufriß einer modifizierten Ausführungsform der Erfindung.

In Fig. 1 trägt der Rahmen der Maschine zum Beschichten einer Bahn W(vgl. Fig.3) das Be. ugszeichen 10. Die Einrichtung zum Auftrag der Beschichtungsflüssigkeit auf die Bahn W umfaßt eine Auftragswalze 11, die im Rahmen 10 auf geeignete Weise in drehbar gelagert ist. Der Rahmen 10 trägt ferner bei 12 (vgl Fig. 1 und 3) schwenkbar eine Andruckwalze 13. Eine Kammer 14 (vgl. F i g. 3 und 4) ist zum Aufnehmen der auf die Bahn W aufzugebenden Beschichtungsflüssigkeit vorgesehen. Die Kammer 14 wird teilweise J5 durch eine vertikale Wand 15 gebildet, die F i g. 1 und 2 in einer Wartungs- oder Reinigungsstellung gezeigt ist, d. h. die Wand 15 wurde aus ihrer nahe der Walze 11 gemäß Fig.3 und 4 befindlichen Stellung herausgeschwenkt.

in Fig.3 betrifft das Bezugszeichen 16 eine Rakel oder einen Schaber eines Typs mit umgekehrtem Arbeitswinkel, der als Teil der Wand 15 vorgesehen ist. Ein Halter 17 ist am unteren Bereich der Wand 15 in geeigneter Weise befestigt, um die Rakel 16 zu halten. Eine Klemmplatte 18 verbindet die Rakel 16 mit dem Halter 17. Die aus den Elementen 16 bis 18 bestehende Anordnung schließt somit in wirksamer Weise das untere Ende der Kammer 14 soweit ab, daß nur ein dünner Flüssigkeitsfilm durch die Rakel 16 auf die w Walze 11 aufdosiert wird. Vorteilhafterweise kann die Rakel 16 aus einem flexiblen Kunststoffmaterial gebildet sein, so daß sie ohne weiteres austauschbar ist und am Halter 17 in einer im wesentlichen unbeweglichen Stellung eingeklemmt werden kann. Darauf ^r>> hinzuweisen ist jedoch, daß die Enden der Kammer 14 offen sind, so daß die über den Einlaß 19 in der hinteren Wand 15 (vgl. Fig. 2) eingeführte Flüssigkeit an den endseitigen Räumen 20 (vgl. F i g. 4) austreten kann. Die aus den endseitigen öffnungen 20 austretende Beschich- wi tungsflüssigkeit wird in einem Becken 21 aufgefangen und über eine nicht gezeigte Pumpe vom Auslaß 21a /um Einlaß 19 zurückgeführt.

Die Behinderung der Strömung nach der Erfindung wird bei der dargestellten Ausführungsform durch tv'> Einsätze 22 gebildet, die nah" den Enden der vertikalen Wand 15 vorgesehen sind (vgl. Γ i g. 2 und 4). Es wurde festgestellt, daö die Lage der Einsätze 22 zur Erzielung der vorteilhaften Wirkungen kritisch ist Z. B. sollte bei einer bestimmten Beschichtungsanlage mit einer Walzenlänge von 1.5 m das außenliegende Ende 22a von jedem Einsatz 22 nicht weniger all; etwa 8 bis 10 mm von der Stirnfläche 11a der Walze 11 (vgL Fig.4) liegen. Sofern das außenseitige Ende des Einsatzes 22 (der eine Breite von 20 mm und eine Dicke von 7 mm hat) näher an der Stirnfläche 11a liegt, wunde festgestellt, daß die Beschichtungsflüssigkeit längs der Stirnflächen 11a der Walze 11 und dann auf die Lagerzapfen üb und in die Lager 23 fließt Ein geringerer Abstand beseitigt auch die unerwünschte Wulstbildung nicht Ein typischer Wulst B ist in Fig.4 an der oberen rechten Seite angedeutet

Obgleich der Mechanismus, nach dem die Erfindung arbeitet nicht vollständig bekannt ist, wird aufgrund von Beobachtungen vermutet daß ein besonderes Flüssigkeitsströmungsmuster vorliegt das in Verbindung mit F i g. 5 beschrieben wird. In dieser Figur ist ein Endbereich der Walze 11 und der zugehörige Einsatz 22 zu sehen. Das Profil P der oberen überschüssigen Flüssigkeit befindet sich, wie dargestellt innerhalb des Umfangsbereiches der Walze 11 und geht am unteren Ende, wie bei R angedeutet in den Hauptteil der ausströmenden überschüssigen Flüssigkeit über. Hierdurch wird die obere überschüssige Flüssigkeit weg von der Stirnfläche 1 la der Walze 11 geführt und damit eine Verschmutzung der Stirnfläche verhindert, während die Durchflußrate oberhalb des zur Schaumbildung führenden Niveaus gehalten wird.

Die Entwicklung des vorteilhaften Flüssigkeitsstromes der über den unteren Bereich der Räume 20 austritt, wird weiter durch den Abstand der Beckenendwände 24 von den Walzenstirnflächen 11a unterstützt, der in der Größenordnung von etwa 60 bis 75 mm bei der dargestellten Ausführungsform liegt und durch den das Auftreten von Spritzern vermieden wird. Die Beckenendwände 24 sind am Rahmen 10» durch Schrauben 25 befestigt.

Vorteilhafterweise erstreckt sich die vertikale Endwand 15 um eine gewisse Länge über die Endwand 11a der Walze 11 hinaus. Bei einer bevorzugten Ausführung beträgt dieser Überhang etwa 5 bis 10 mm.

Für ein optimales Betriebsverhalten wurde festgestellt, daß die Einhaltung eines Minimalbestandes zwischen der gegenüberliegenden Fläche 22b des Einsatzes 22 und der nächst liegenden Stelle des Umfanges der Walze 11 wichtig ist Für die meisten Beschichtungsflüssigkeiten (mit Viskositäten im Bereich von 10 bis 100 m Pas; Druck- und Flexodruckfarben, sowie Acryllacke) sollte der Abstand 5 (vgl. F i g. 3) bei etwa 2 bis 3 mm liegen. Für Beschichtungsflüssigkeiten mit höherer Viskosität, z. B. mit Viskositäten von mehr als 100 m Pas kann der Abstand 5(z. B. durch teilweises Wegschwenken der hinteren Wand 15) auf etwa 5 bis 8 mm erhöht werden. Somit läßt sich das Strömungshindernis zum Ausgleich von Viskositätsänderungen rasch verändern. Andere Arten von barrierebildenden Einsätzen 22, die dieses Einstellmerkmal schaffen, können jedoch ebenfalls verwendet werden. Vorteilhafterweise bestehen die Einsätze 22 aus einem nachgiebigen Kurststoffmaterial, so daß für den Fall, daß die Abstandseinstellung nicht genau ist und der Einsatz auf die Walze 11 auftrifft, keine Beschädigung eintritt.

Für eine gegebene Anlage sollten die Einsätze 22 eine Breite und Dicke (in Verbindung mit dem Abstand vom Walzenende) haben, um das Profil P und nicht ein solches, dab mc'm um die Wäi/c 11

11a ringelt, zu erzeugen. Die Länge der Einsätze 22 ist so zu wählen, daß sie sich über das Flüssigkeitsniveaus erstrecken, und die Fläche 22b der Einsätze 22 kann, wenn erwünscht, durch Verdickung so ausgebildet werden, daß sie sich dem Umfang der Walze 11 anpaßt, s Hierdurch wird jedoch kein wesentlicher Vorteil erzielt, so daß die einfacheren flachen dünnen Einsätze aus wirtschaftlichen Gründen und wegen der leichteren Einstellbarkeit bevorzugt werden. Z. B. wurde festgestellt, daß die Einsätze 22 wirksam sind, um oberhalb der ι ο Rakel 16 eine gleichförmige Füllstandshöhe in der Größenordnung von 50 bis 80 mm aufrechtzuerhalten, wenn die Bahnlaufgeschwindigkeit etwa 350 m/min beträgt. Über dieser Geschwindigkeit sind etwas höhere Flüssigkeitsniveaus oberhalb der Rakei Ϊ6 erforderlich, ι ί um einer Flüssigkeitsmangel an den Kantenbereichen der Bahn W zu vermeiden. Ein für die meisten konventionellen Beschichtungsaebeiten geeigneter Strömungsdurchsatz liegt im Bereich von 5 bis 40 l/min je nach Maschinengröße, Aufnahmefähigkeit des Papiers, Viskosität und dgl.

In der Praxis wird bei der Erfindung die hintere vertikale Wand 15 aus ihrer nahen Lage zur Walze 11, d. h. in die in F i g. 1 und 2 gezeigte Stellung weggeschwenkt Zu diesem Zweck ist die Wand 15 bei 26 (vgl. F i g. 2 bis 4) mit Armen ausgestattet, die an einer Drehwelle 27 befestigt sind. Die Drehwelle 27 wird wiederum von Blöcken 28 getragen, die von Dreharmen 29 gehalten sind. Die Einsätze 22 können mittels Senkschrauben 30 (vgl. F i g. 2) so installiert werden, daß ihre Abstandsposition relativ zur Walze 11 optimal ist. Danach wird die Wand 15 in die in F i g. 3 und 4 gezeigte Stellung geschwenkt und in die Kammer 14 die Beschichtungsflüssigkeit eingegeben. Die Bahn W läuft durch den Spalt zwischen den Walzen 11 und 13 und wird in gesteuerter Weise mit der Menge an Beschichtungsflüssigkeit beschichtet, die nach Vorbeilauf an der Rakel 16 an der Walze 11 zur Anhaftung kommt. Die überschüssige Beschichtungsflüssigkeit tritt an den Endräumen 20 aus und wird im Becken 21 gesammelt, um erneut (gewöhnlich nach einer Filtrierung) über den Auslaß 21 zurückgeführt zu werden.

Wie schon erwähnt, erfüllen die Einsätze 22 infolge ihrer besonderen Anordnung gleichzeitig mehrere Funktionen. Einmal sind die Einsätze dafür verantwortlich, ein geeignetes Füllstandsprofil oder Niveau an Beschichtungsflüssigkeit längs der Oberfläche der Walze 11 aufrechtzuerhalten, so daß ein Flüssigkeitsmangel an den Kanten der Bahn W vermieden wird. Die Einsätze sind weiter dafür verantwortliche, daß die oben befindliche überschüssige Flüssigkeit dem Profil P folgt und an den unteren Bereichen der offenen Räume 20 austritt und nicht um die Kante der Walze 11 und auf die Stirnflächen 11 a fließt. Gleichzeitig verhindert die durch die austretende Beschichtungsflüssigkeit bedingte Spritz- oder Scherwirkung in wirksamer Weise irgendeine Neigung der Farbe zur Bildung eines Wulstes, wie bei B in F i g. 4 angedeutet.

Die Erfindung ist nicht auf den Einsatz von Rakeln mit umgekehrten Winkeln beschränkt, sondern kann auch vorteilhaft in Verbindung mit konventionell angeordneten Rakeln gemäß Fig.6 angewandt werden. In dieser Figur betrifft das Bezugszeichen 111 die Dosierwalze, die mit einer konventionellen Rakel 116 zusammenwirkt. Die Einsätze tragen das Bezugszeichen 122 und sind wiederum als Teil der hinteren vertikalen Wand 115 vorgesehen. Bei der Darstellung nach F i g. 6 handelt es sich um ein Offsetbedrucken, indem zwischen der Dosierwalze 111 und der Andruckwalze 113 eine Übertragswalze 131 angeordnet ist Bei F i g. 6 läuft die Bahn Wnach rechts, so daß ihre Laufrichtung parallel zu den Laufrichtungen der sich berührenden Bereiche der Walzen 113 und 131 liegt, um eine direkte Drehbeschichtung vorzusehen. Bei der Anordnung nach F i g. 3 bewegt sich zwar die Bahn W wiederum nach rechts, doch läuft sie wegen der unterschiedlichen Drehrichtung der Walze 11 in Gegenrichtung zu dieser; es handelt sich damit um die Anwendung der Erfindung bei einem Beschichtungsverfahren mit gegenläufiger Drehrichtung. Daher kann die Rakel entweder eine umgekehrte Winkelstellung haben oder auf konventionelle Weise angeordnet sein und kann die Beziehung zwischen Auftragswalze und Bahn entweder direkt oder gegenläufig sein, wobei bei sämtlichen Vorgehensweisen die erfindungsgemäßen Vorteile erhalten bleiben.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Auftragen einer Beschichtungsflüssigkeit auf eine sich bewegende Bahn, mit einem eine drehbare, langgestreckte Auftragswalze in einer Wanne lagernden Rahmen, wobei ein untenliegender Umfangsbereich der Walze in einem Flüssigkeitsbad liegt, das sich in einer langgestreckten Kammer befindet, die durch eine vertikale Wand mit untenliegender Rakel und an der Wand nahe den Walzenstirnflächen angebrachte Abschlußelemente begrenzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschlußelemente von leistenförmigen Einsätzen (22) gebildet werden, die annähernd parallel zu den Walzenstirnflächen (Ha) auf der vertikalen Wand (15) angebracht sind und innerhalb der Längserstreckung der Walze (11, 111) deren Oberflächen mit einem mindestens 2 mm betragenden Zwischenabstand gegenüberliegen, und daß Einrichtungen vorgesehen sind, mit denen die an den Enden der Kammer (14) abfließende Flüssigkeit sammel- und in die Kammer rückführbar ist

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einsätze (22, 122) in der Kammer wenigstens 8 bis 10 mm vor den Walzenstirnflächen (1 !abliegen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt jedes Einsatzes (22, 122) rechteckig ist und daß der Einsatz mit einer Flachseite an der vertikalen Wand (15, 115) angebracht ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die der Walzenoberfläche zugewandte Flachseite (226^ des Einsatzes (22) in etwa der Krümmung der Walzenoberfläche folgend verläuft.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß de Einsätze (22, 122) aus einem nachgiebigen Kunststoff bestehen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen ein unterhalb der Walze (U) und der Kammer (14) angeordnetes Becken (21) aufweisen, das seitlich von Wänden (24) begrenzt wird, die von den Walzenstirnflächen (lla) in einem zumindest 60 mm betragenden Abstand liegen.