DE4400812A1 - Beschichtungsvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Be­ schichten von Trägerfolien mit aushärtbaren Flüssigkeiten. Mit einer solchen Vorrichtung werden die aushärtbaren Flüssigkeiten oder Lacke meist flächig aufgetragen. Derartige Vorrichtungen finden beim Auftrag magnetischer und nichtmagnetischer Lacke oder chemisch aktivierbarer Lacke, wie z. B. Filme, Anwendung. Als Trägermaterialien kann eine Vielzahl von bahnförmigen oder flächigen Materialien, wie beispielsweise Folien, Gewebe, Papiere, Filze oder dergleichen verwendet werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist selbstverständlich für alle diese Trägermaterialien geeignet, so daß der in den nachfolgenden Ausführungen verwendete Ausdruck Folie lediglich repräsentativ für diese Trägermaterialien verwendet wird.

Ein Beispiel für eine herkömmliche Beschichtungsvorrichtung zum Beschichten von Folien mit magnetischen Lacken ist in Fig. 1 gezeigt. In einem Gehäuse 6 sind Führungswalzen 12 und Leitwalzen 11 zum Führen der zu beschichtenden Folie 1, ein Beschichtungsmagnet 3, ein Ausstreifmagnet 4 sowie ein Be­ schichtungskopf 2 angeordnet. Der Beschichtungskopf 2 ist an einer verstellbaren Halteeinrichtung 5 befestigt. Die Folie 1 wird in Richtung der Pfeile A durch die Beschichtungsvorrich­ tung hindurch bewegt, während die aufzutragende Flüssigkeit oder der Lack gemäß Pfeil L in einen Einlaß 21 des Beschich­ tungskopf 2 geführt wird.

Innerhalb des Beschichtungskopfs 2 wird der in den Einlaß 21 eintretende Lackstrom auf einen Auslaß 22 in Form eines ge­ raden Schlitzes verteilt, dessen Länge der zu beschichtenden Bahnbreite entspricht. Beim Beschichten mit magnetischen Lacken wird der Übergang des Lackstroms vom Auslaß 22 des Be­ schichtungskopfs 2 zur Folie 1 von dem Beschichtungsmagnet 3 unterstützt. Um eine möglichst gleichmäßige Beschichtung zu erreichen, soll der Flüssigkeitsstrom den Auslaß 22 in Form eines Vorhangs mit möglichst gleichmäßiger Dicke über dessen gesamte Breite verlassen. Zur Einstellung der Dicke des Flüssigkeitsvorhangs sind in herkömmlichen Maschinen Ein­ richtungen vorgesehen, mittels denen die Schlitzbreite über die Länge des Beschichtungskopfs 2 verstellt werden kann, d. h. der Abstand einer Schlitzkante von der anderen, gegenüberliegenden Schlitzkante beliebig verstellbar ist. Die Vorgehensweise zur Einstellung der Dicke des Flüssigkeits­ vorhangs ist eine rein empirische Vorgehensweise, und daher zeitaufwendig und kostenintensiv. Darüber hinaus sind die Einstellvorgänge bei jeder Veränderung der Viskosität der zu vergießenden Flüssigkeit erneut erforderlich.

Um das herkömmliche Beschichtungsverfahren besser zu veran­ schaulichen, ist in Fig. 2 ein Ausschnitt aus einer her­ kömmlichen Beschichtungsvorrichtung für magnetische Lacke in einer Perspektivdarstellung gezeigt. Wie in Fig. 2 zu erken­ nen ist, wird eine Folie 1, in Fig. 2 von unten kommend, an einem Beschichtungskopf 2 vertikal vorbeigeführt, wobei die Folie 1 von zwei Leitwalzen 11 senkrecht zur Austritts­ richtung des aus dem Beschichtungskopf 2 austretenden Flüssigkeitsvorhangs geführt ist. Der Austrittsöffnung 22 des Beschichtungskopfs 2 gegenüberliegend ist ein Beschichtungs­ magnet 3 auf der Rückseite der Folie 1 angebracht, der den Übergang der Flüssigkeit vom Auslaß 22 des Beschichtungskopfs 2 auf die Folie 1 verbessert, da die in einem magnetischen Lack enthaltenen ferromagnetischen Partikel von dem Magneten 3 angezogen werden. Unterstützt durch den Beschichtungs­ magneten 3 legt sich der aus dem Beschichtungskopf 2 austre­ tende Flüssigkeitsvorhang an der Folie 1 an.

Üblicherweise ist die Bahngeschwindigkeit der Folie 1 um ein Vielfaches größer als die Austrittsgeschwindigkeit des Flüssigkeitsvorhangs, so daß der Flüssigkeitsvorhang von der sich relativ zu diesem schneller bewegenden Folie gestreckt wird. Dadurch wird die Dicke des Flüssigkeitsvorhangs ver­ mindert, d. h. der Flüssigkeitsfilm 13 auf der Folie 1 ist um eine entsprechendes Vielfaches dünner als die ursprüngliche Dicke des Flüssigkeitsvorhangs am Auslaß 22 des Beschich­ tungskopfs 2. In Fig. 2 ist ferner ein Ausstreifmagnet 4 gezeigt, mit dessen Hilfe der Rand des Flüssigkeitsfilms 13 auf der Folie 1 ausgestrichen, geglättet und somit vergleichmäßigt wird.

Alternativ zum zuvor geschilderten Schlitzgießsystem werden Gravurwalzensysteme zum Beschichten von Folien eingesetzt; ein herkömmliches Gravurwalzensystem zum Beschichten von Folien ist in Fig. 3 gezeigt. Wie in Fig. 3 gezeigt ist, wird eine Folie 1 in Richtung des Pfeils A in ein Gehäuse 6 der Gravurwalzen-Beschichtungsvorrichtung zugeführt. Der Weg der Folie 1 wird durch die Leitwalzen 11 und die Führungswalzen 12 bestimmt.

Der Lackauftrag auf die zu beschichtende Folie 1 erfolgt in einer Lackauftragseinrichtung 7. Diese Lackauftragsein­ richtung hat eine Gravurwalze 70, eine Rakel 71 und einen Farbauftragskopf 72, der den einem Einlaß 73 der Lackauftragseinrichtung 7 zugeführten Lack auf die Gravurwalze 70 aufträgt. Da der Lack im Überschuß auf die Gravurwalze 70 aufgetragen wird, muß dessen Schichtdicke durch die Rakel 71 eingestellt und vergleichmäßigt werden. Anstelle der Rakel 71 werden häufig auch Kalibrierwalzensysteme verwendet.

Der mit der gewünschten Schichtdicke an Lack beschichtete Umfangsabschnitt der Gravur- oder Rasterwalze 70 wird nun mit der Folie 1 im Walzenspalt zwischen der Gravurwalze 70 und der Leitwalze 11 zusammengeführt. Im Walzenspalt wird der Lack auf die Folie 1 übertragen. Die mit Lack beschichtete Folie 1 wird über die Führungswalzen 12 an einer Glätt­ einrichtung 4 vorbeigeführt bevor sie zu einem Trockner geführt wird.

Wie die Pfeile V, R in Fig. 3 zeigen, sind beide Drehrich­ tungen für die Gravurwalze 70 möglich. Wird die Gravurwalze 70 in Richtung des Pfeils V gedreht, erfolgt das Beschichten gleichsinnig, d. h. der Umfangsabschnitt der Gravurwalze 70, der die zu beschichtende Folie 1 berührt, bewegt sich in gleicher Richtung wie die Folie. Im Falle einer Drehrichtung der Gravurwalze 70 entsprechend Pfeil R, bewegt sich der die Folie 1 berührende Umfangsabschnitt der Gravurwalze 70 im Walzenspalt zwischen den Walzen 11 und 70 entgegen der Lauf­ richtung A der Folie 1. Die Beschichtung erfolgt hier gegen­ sinnig.

Neben einem komplexen Aufbau der Gravurwalzenvorrichtung, hat dieses Beschichtungssystem den Nachteil, daß die Verweilzeit des Lacks auf der Gravur- oder Rasterwalze relativ groß ist, so daß insbesondere bei schnelltrocknenden Lacken Viskositätsänderungen an der Übertragungsstelle zwischen Rasterwalze und Folie auftreten, die über empirisches Einstellen der Rakel 71 korrigiert werden müssen. Auch dieses Einstellverfahren ist aufwendig, unflexibel und teuer. Ferner ist die Fertigungskapazität bei diesem Verfahren begrenzt, da der aufzutragende Lack von einer zu schnell drehenden Gravurwalze durch die auftretenden Zentrifugalkräfte von der Walzenoberfläche weggeschleudert würde.

Angesichts der obengenannten Nachteile herkömmlicher Beschichtungsvorrichtungen ist es Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zum Beschichten von Trägerfolien mit aushärtbaren Flüssigkeiten zur Verfügung zu stellen, deren Beschichtungsverhalten verbessert ist.

Die Aufgabe der Erfindung wird mit einer Vorrichtung zum Beschichten von Trägerfolien gelöst, die einen der zu beschichtenden Trägerfolie gegenüberliegenden Beschichtungs­ kopf hat, der in seinem Inneren eine Stromverteilungsein­ richtung aufweist. Die Stromverteilungseinrichtung verteilt einen an einem Einlaß des Beschichtungskopfs eintretenden Strom von Beschichtungsflüssigkeit gleichmäßig auf einen schlitzförmigen Auslaß, indem der Strömungswiderstand längs jedes Stromfadens zwischen Einlaß und Auslaß gleich ist. Dies bedeutet, daß eine Mehrzahl gleichzeitig am Einlaß eintreten­ der Flüssigkeitspartikel ebenfalls gleichzeitig eine belie­ bige Stelle des Auslasses des Beschichtungskopfs erreicht. Somit ergibt sich ein stabiler Flüssigkeitsvorhang konstanter Dicke, so daß eine über die gesamte Beschichtungsbreite der Trägerfolie aufgebrachte Beschichtung stets die gleiche Dicke hat.

Ferner kann in der erfindungsgemäßen Beschichtungsvorrichtung die Geschwindigkeitsdifferenz zwischen der Bahngeschwindig­ keit der Trägerfolie und der Austrittsgeschwindigkeit des Flüssigkeitsvorhangs besonders groß gewählt werden, da bei der Festlegung der Relativgeschwindigkeit keine Schwach­ stellen bei der Ausbildung des Flüssigkeitsvorhangs, ins­ besondere an den Längsenden des schlitzförmigen Auslasses, berücksichtigt werden müssen. Folglich wird mit der er­ findungsgemäßen Beschichtungsvorrichtung neben einer be­ sonders gleichmäßigen Beschichtungsqualität auch ein hoher Foliendurchsatz erzielt, so daß die Herstellkosten für die beschichtete Folie vermindert sind.

Erfindungsgemäß ist der Strömungswiderstand längs jedes Stromfadens zwischen Einlaß und Auslaß eines Beschichtungs­ kopfs gleich. Dies läßt sich in vorteilhafter Weise dadurch erreichen, daß die Querschnittsform des Strömungswegs, die Länge des Strömungswegs und die Neigung des Strömungswegs be­ züglich der Schwerkraft derart gewählt ist, daß die Summe der durch diese drei Faktoren gegebenen Strömungswiderstände für jeden Stromfaden zwischen Einlaß und Auslaß konstant ist. Gemäß einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung hat eine solche Stromverteilungseinrichtung in einem Beschichtungskopf ein sich in Strömungsrichtung an den Einlaß anschließende Rinne mit halbkreisförmigen Querschnitt, die sich im we­ sentlichen quer zur Zuführungsrichtung oder Hauptströmungs­ richtung der Beschichtungsflüssigkeit erstreckt, und die Flüssigkeit auf die Breite des Beschichtungskopfs verteilt. In Strömungsrichtung schließt sich an die Rinne eine Schräge an, deren Steigung so gewählt ist, daß die Flüssigkeit einen Anstieg gegenüber der Schwerkraft zu bewältigen hat. Am stromabwärtigen Ende der Schräge schließt sich eine ebene Schlitzfläche an, die sich bis zu einer geraden Kante des schlitzförmigen Auslasses erstreckt. Die ebene Schlitzfläche bildet mit der ihr gegenüberliegenden, ebenfalls ebenen Schlitzfläche einen Spalt, dessen Spaltweite im wesentlichen der Weite des schlitzförmigen Auslasses entspricht. Dieser Spalt bildet einen Engpaß mit hohem Strömungswiderstand. Auf das Zusammenwirken der Rinne mit halbkreisförmigem Quer­ schnitt, der Schräge und der ebenen Schlitzflächen zur Ver­ gleichmäßigung der Strömung soll unter der Beschreibung der Fig. 4 und 5 ausführlich eingegangen werden.

Wie sich aus den vorhergehenden Ausführungen ergibt, ist eine erfindungsgemäße Stromverteilungseinrichtung für jeweils eine Viskosität, oder zumindest für einen engen Viskositätsbereich auslegbar. Somit kann beispielsweise, um ein breites Spektrum verschiedener Viskositäten abzudecken, ein Satz von Beschich­ tungsköpfen, deren Viskositätsbereiche aneinandergrenzen ge­ schaffen werden, wobei beim Wechsel des zu verarbeitenden Lacks ein einfacher Austausch des Beschichtungskopfs genügt, um die Beschichtungsvorrichtung auf die neuen Parameter umzu­ stellen. Somit werden die aufwendigen Einstellarbeiten beim Produktwechsel nahezu vollständig vermieden, so daß insgesamt eine kostengünstige und flexible Fertigung ermöglicht ist.

Für einen gleichmäßigen Auftrag der Beschichtungsflüssigkeit hat die erfindungsgemäße Beschichtungsvorrichtung zusätzlich eine dem Einlaß des Beschichtungskopfs vorgeschaltete Flüssigkeitszuführeinrichtung, die einen mit Flüssigkeit teilweise befüllbaren Behälter aufweist. Oberhalb der Flüs­ sigkeit ist ein Gaspolster ausgebildet, dessen Druck zur stoßfreien Flüssigkeitszufuhr zum Einlaß des Beschichtungs­ kopfs durch einen Druckgasregler oder Druckregler einstellbar ist. Durch eine solche Flüssigkeitszufuhr erfolgt der Flüs­ sigkeitsstrom zum Beschichtungskopf völlig pulsfrei, ein pul­ sierender Flüssigkeitsstrom hat, wie Versuche zeigen, Schwan­ kungen in der Dicke der fertigen Beschichtung zur Folge.

Ferner kann mit der erfindungsgemäßen Flüssigkeitszuführein­ richtung die zum Beschichtungskopfzuzuführende Flüssigkeits­ menge sehr fein eingestellt werden. Vorteilhafterweise kann in der Zuführleitung zum Beschichtungskopf zusätzlich ein Drucksensor vorgesehen werden, dessen Signal im Druckregler zur Regelung des Drucks im Gaspolster über der Flüssigkeit im Behälter zur kontinuierlichen Regelung der Flüssigkeitszufuhr verwendet werden kann.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung, kann der Behälter mit einem Rührwerk versehen sein, mit dem die Lack­ dispersion im Behälter ständig gerührt werden kann, so daß die Konsistenz des Lacks stets konstant ist. Mit einer solchen erfindungsgemäßen Flüssigkeitszuführeinrichtung kann auch ein Teil der Lackaufbereitung unmittelbar vor dem Beschichtungskopf erfolgen, indem beispielsweise mehrere Komponenten gleichzeitig in den Behälter eingebracht und dort von dem Rührwerk verrührt werden. Dadurch ist ein Teil der notwendigen Peripheriegeräte, wie Rührkessel, Förderpumpen, und ähnliche Einrichtungen zu Lackaufbereitung in der erfin­ dungsgemäßen Beschichtungsvorrichtung untergebracht, so daß hier eine kostengünstige und kompakte Vorrichtung zur Beschichtung von Trägerfolien geschaffen ist. Besondere Vor­ teile können sich insbesondere dann ergeben, wenn Lacke aus mehreren Komponenten verwendet werden, bei deren Vermischen schädliche Dämpfe oder Gase entstehen. Diese Gase können dann zusammen mit den Lösungsmitteldämpfen nach dem Beschichten abgesaugt werden, für die ohnehin eine Abluftreinigung vorge­ sehen werden muß.

Zur weiteren Verbesserung der Beschichtungsqualität hat die erfindungsgemäße Beschichtungsvorrichtung eine Druckkammer, die einen Bereich in der Nähe des Auslasses des Beschich­ tungskopfs gegenüber der Umgebung im wesentlichen abschließt. Durch diese Druckkammer kann die Umgebung des vom Beschich­ tungskopf abgegebenen Flüssigkeitsvorhangs gezielt einge­ stellt werden. So kann beispielsweise beim Beschichten mit magnetischen Lacken, eine mit Lösungsmitteldampf angereicherte Umgebung geschaffen werden, um ein vorzeitiges Antrocknen des Lacks zu verhindern.

Wenn die Druckkammer, wie in einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung, einen frisch beschichteten Abschnitt der zu beschichtenden Folie umgibt, kann ein zu frühes Antrocknen, bzw. ein spontanes Ausgasen von Lösungs­ mittel aus dem Lack durch einen Überdruck in der Druckkammer verhindert werden, wobei das Druckgas eine bei der Lackver­ arbeitung übliche Zusammensetzung haben kann.

Im Falle nichtmagnetischer Lacke kann in der Druckkammer ein Unterdruck eingestellt werden, so daß zum einen der Auslauf des Lacks aus dem Beschichtungskopf, und zum anderen die Haftung des Lacks an den zu beschichtenden Trägermaterial verbessert werden kann. Ferner kann bei Verlängerung der Druckkammer auf einen größeren, frisch beschichteten Abschnitt des Trägermaterials bei niedrigviskosen Lacken mit hohem Lösungsmittelanteil die Trocknung des Lacks durch die Anwendung von Unterdruck beschleunigt werden.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Beschichtungsvorrichtung regeln die verbleibenden Unter­ ansprüche.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Aus­ führungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine herkömmliche Beschichtungsvorrichtung nach dem Schlitzgießsystem;

Fig. 2 eine Perspektivdarstellung eines herkömmlichen Schlitzgießers;

Fig. 3 eine herkömmliche Beschichtungsvorrichtung nach dem Gravurwalzenprinzip;

Fig. 4 eine schematische Schnittansicht eines Beschichtungs­ kopfs einer erfindungsgemäßen Beschichtungsvorrichtung;

Fig. 5 eine schematische Schnittansicht des Beschichtungs­ kopfs aus Fig. 4;

Fig. 6 eine schematische Darstellung einer Flüssigkeits­ zuführeinrichtung der erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 7 eine schematische Darstellung eines Schlitzgießers für magnetische Lacke mit einer Druckkammer gemäß der Erfindung; und

Fig. 8 eine schematische Darstellung eines Schlitzgießers für nichtmagnetische Lacke mit einer erfindungsgemäßen Druck­ kammer.

Die Fig. 1 bis 3 zeigen herkömmliche Beschichtungsvorrich­ tungen, und wurden in der Beschreibungseinleitung bereits ausführlich beschrieben, so daß hier auf eine Wiederholung verzichtet werden kann. Funktionsgleiche Teile sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen, so daß sich deren Erläu­ terung auch auf die nachfolgenden Fig. 4 bis 8 erstreckt.

Fig. 4 zeigt eine schematische Schnittansicht eines Beschich­ tungskopfs für ein Ausführungsbeispiel einer erfindungs­ gemäßen Beschichtungsvorrichtung. In Fig. 4 ist eine Folie 1 gezeigt, die von einer Leitwalze 11 geführt an einem Beschichtungskopf 2 vorbeibewegt wird. Die Leitwalze 11 dreht sich in der mit dem Pfeil D angegebenen Richtung, so daß die Folie 1 gemäß der Richtung des Pfeils A, d. h. in Fig. 4 von unten nach oben bewegt wird.

Dem Beschichtungskopf 2 wird eine Beschichtungsflüssigkeit gemäß der Richtung des Pfeils L in einem Einlaß 21 zugeführt. Die zugeführte Flüssigkeit passiert eine Rinne 25 mit halb­ kreisförmigem Querschnitt, an deren Rand sich in Strömungs­ richtung gesehen nachfolgend eine Schräge 24 anschließt, die, ebenfalls in Strömungsrichtung gesehen, in eine ebene Schlitzfläche 23 übergeht. Die ebene Schlitzfläche 23 ist an ihrer der Folie 1 zugewandten Seite durch die Kante 22b be­ grenzt, die gleichzeitig die eine Kante des schlitzförmigen Auslasses 22 bildet.

Eine andere den Auslaßschlitz 22 begrenzende Kante 22a ist der Kante 22b gegenüber angeordnet, und gegenüber der Kante 22b hinsichtlich der Flüssigkeitszuführeinrichtung stromauf­ wärts versetzt. Die Anordnung der Kanten 22a, 22b ermöglicht ein störungsfreies Durchlassen des zwischen den Kanten 22a und 22b ausgebildeten Flüssigkeitsvorhangs in die in Fig. 4 schräg nach oben gerichtete Richtung, da der Flüssigkeits­ vorhang von der bewegten Folie 1 mitgenommen und dadurch abgelenkt wird.

Bevor auf die Wirkungsweise der von der ebenen Schlitzfläche 23, der Schräge 24 und der Rinne 25 mit halbkreisförmigem Querschnitt gebildeten Stromverteilungseinrichtung im Beschichtungskopf 2 näher eingegangen wird, soll auf die Fig. 5 verwiesen werden, die eine längs einer Linie X-X geschnit­ tene Draufsicht des Beschichtungskopfs 2 aus Fig. 4 in Blick­ richtung X gesehen zeigt.

In Fig. 5 sind der Einlaß 21, durch den die Beschichtungs­ flüssigkeit gemäß der durch den Pfeil L angegebenen Richtung eingeführt wird, die Rinne 25, die Schräge 24, die ebene Schlitzfläche 23 sowie die Kante 22b des schlitzförmigen Aus­ lasses 22 gezeigt. Wie aus der Fig. 5 deutlich wird, wird die im Einlaß 21 zugeführte Flüssigkeit zunächst von der Rinne 25 in seitlicher Richtung des Beschichtungskopfs 2 verteilt. Dazu ist die Rinne 25 schräg in Richtung auf den Auslaß 22 abgewinkelt, um die Wegstrecke eines im Einlaß 21 ein­ tretenden Flüssigkeitsteilchens zum Auslaß 22 des Beschich­ tungskopfs 2 in dessen seitlichen Randbereich zu verkürzen. Der halbkreisförmige Querschnitt der Rinne 25 hat einen ver­ gleichsweise geringen Strömungswiderstand, so daß eine schnelle und gleichmäßige Verteilung der dem Einlaß 21 zuge­ führten Flüssigkeit erreicht wird.

Die sich an der stromabwärtigen Seite der Rinne 25 anschlie­ ßende Schräge 24 hat eine Ausdehnung die in stromabwärtiger Richtung von der Mitte des Beschichtungskopfs 2 in Richtung auf dessen seitlichen Rand abnimmt. Dies wird teilweise durch eine allmähliche Querschnittsverringerung der Rinne 25 zwischen der Mitte und dem seitlichen Rand des Beschichtungs­ kopfs 2 erreicht. Diese Querschnittsverminderung bedeutet keine Erhöhung des Strömungswiderstands, da der die Rinne 25 durchströmende Flüssigkeitsstrom selbst beim Durchströmen der Rinne 25 an Volumen verliert.

Die Schräge 24 geht auf ihrer stromabwärtigen Seite in die ebene Schlitzfläche 23 über. Der Übergang von der Schräge 24 zu der ebenen Schlitzfläche 23 ist im Bereich der Mitte des Beschichtungskopfs 2 weiter von der Auslaßkante 22b entfernt als im seitlichen Randbereich des Beschichtungskopfs. Durch die Schräge 24 ist die in der Rinne 25 befindliche Flüssig­ keit gezwungen, eine Höhe gegen die Schwerkraft zu über­ winden, d. h. eine statische Druckdifferenz zu überwinden. Diese Maßnahme sorgt für einen Ausgleich geringer Druck­ differenzen und trägt somit zu einer Vergleichmäßigung des Flüssigkeitsaustrags aus dem Beschichtungskopf 2 bei.

Nach dem Übergang auf die ebene Schlitzfläche 23 liegt, wie auf Fig. 4 hervorgeht, eine Spaltströmung zwischen dem oberen und dem unteren Teil des Beschichtungskopfs 2 vor. Diese Spaltströmung hat, insbesondere bei zähflüssigen Medien, einen hohen Strömungswiderstand, so daß die Lauflänge der Flüssigkeiten im Spalt für die für ein Durchströmen des Spalts erforderliche Zeitdauer bzw. für den erzeugten Druck­ verlust im Spalt ein wesentlicher Faktor ist.

Wie aus Fig. 5 gut zu erkennen ist, ist im Bereich der Mitte des Beschichtungskopfs 2 die Lauflänge der Strömung auf der ebenen Schlitzfläche 23 länger als im Randbereich des Beschichtungskopfs 2, so daß hierdurch erreicht werden kann, daß eine Mehrzahl gleichzeitig am Einlaß 21 eintretender Flüssigkeitspartikel gleichzeitig die Auslaßkante 22b des Beschichtungskopfs 2 erreicht.

Anders ausgedrückt, es wird die Differenz zwischen der von den am seitlichen Randbereich des Beschichtungskopfs 2 aus­ tretenden Flüssigkeitspartikeln zu überwindende Entfernung und der Entfernung, die die Flüssigkeitspartikel zurück­ zulegen haben, die den Beschichtungskopf in dessen Mittel­ bereich verlassen, durch einen erhöhten Strömungswiderstand im Bereich der Mitte des Beschichtungskopfs 2 ausgeglichen. Somit läßt sich, entsprechend den Viskositäten der einge­ setzten Lacke, ein Beschichtungskopf 2 bemessen, bei dem längs jedes Stromfadens zwischen Einlaß 21 und Auslaßkante 22b der gleiche Strömungswiderstand durch die Flüssigkeit zu überwinden ist, so daß jedes am Einlaß 22 eintretende Flüssigkeitsteilchen die gleiche Zeit benötigt, um den Beschichtungskopf 2 zu durchlaufen und zwar unabhängig von dem Ort des Austritts am schlitzförmigen Auslaß 22 des Beschichtungskopfs 2. Obwohl hier eine Rinne 25, eine Schräge 24 und ein von den ebenen Schlitzflächen 23 begrenzter Spalt beschrieben wurden, können auch andere Strömungswiderstands­ elemente wie z. B. Gitter mit über die Breite des Beschich­ tungskopf 2 veränderten Gitterabständen, oder ein Rechen, dessen Zinken in über die Breite des Beschichtungskopfs 2 veränderten Abständen angeordnet sind, verwendet werden.

Fig. 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer dem Einlaß 21 eines Beschichtungskopfs 2 in einer erfindungsgemäßen Beschichtungsvorrichtung vorzuschaltenden Flüssigkeitszuführ­ einrichtung zur stoßfreien Flüssigkeitszufuhr. In Fig. 6 ist neben der Flüssigkeitszuführeinrichtung 9 eine von Leitwalzen 11 geführte Folie 1 gezeigt, die sich an einem Beschichtungs­ kopf 2 in Richtung A vorbei bewegt, wobei stromabwärts des Beschichtungskopfs 2 die aufzubringende Beschichtung 13 auf die Folie 1 aufgebracht ist.

Die erfindungsgemäße Flüssigkeitszuführeinrichtung 9 hat einen Behälter 91, der mit der auf die Folie 1 aufzubringen­ den Flüssigkeit 13 teilweise gefüllt ist. Oberhalb der Flüs­ sigkeit 13 ist, bedingt durch das teilweise Füllen des Behäl­ ters 91, in dem Behälter 91 ein Gaspolster 910 ausgebildet.

Die Flüssigkeit 13 ist über eine Pumpe 95 und eine Leitung 95a gemäß der Richtung des Pfeils L dem Behälter 91 zuführ­ bar. Außerhalb des Behälters ist ein Motor 92 angeordnet, der direkt oder über eine magnetische Kupplung mit einem Rührer 93 verbunden ist, der in die Flüssigkeit 13 im Behälterinneren eintaucht.

Der Behälter 91 ist ferner mit einem Ablaßventil 94 versehen, durch den die im Behälter befindliche Flüssigkeit 13 abge­ lassen werden kann. Die Flüssigkeit 13 verläßt den Behälter über eine Leitung 98a, passiert einen Filter 98 und wird dann über die Leitung 96a und ein Absperrventil 96 zum Einlaß 21 des Beschichtungskopfs 2 geführt. Das Gaspolster 910 über der Flüssigkeit 13 im Behälter 91 ist über ein Absperrventil 97 und eine Leitung 97a mit einem Druckgasregler 99 verbunden. Der Druck des Gaspolsters 910 drückt auf den Flüssigkeits­ spiegel im Behälter 91, und übt so den für die Förderung der Flüssigkeit 13 erforderlichen Förderdruck, d. h. mindestens den Druck zur Überwindung des Druckverlusts in der Förderlei­ tung und im Beschichtungskopf sowie zur Überwindung hydro­ statischer Druckdifferenzen, auf die Flüssigkeit 13 aus.

Der Druckgasregler 99 hat einen Druckgasanschluß 992, ein Druckregelventil 993, einen Druckanzeiger 994 und einen in der Zuführleitung 96a angeordneten Drucksensor 991. Das Aus­ gangssignal S des Drucksensors 991 kann als Eingangsgröße an den Druckgasregler 99 geführt werden, so daß die Flüssig­ keitszufuhr in einer geschlossenen Regelschleife kontinuier­ lich geregelt werden kann. Durch die besonders feinen Regel­ möglichkeiten des Gaspolsters, und durch dessen dämpfende Wirkung, kann eine nahezu vollkommen pulsfreie Flüssigkeits­ zuführung zum Beschichtungskopf 2 erreicht werden. Dadurch werden Schwankungen in der Dicke der fertigen Beschichtung vermieden.

Das in der Zuführleitung 96a vorgesehene Absperrventil 96, das zwischen dem Drucksensor 991 und dem Einlaß 21 des Beschichtungskopf 2 vorgesehen ist, ermöglicht ein Einstellen des statischen Drucks in der Zuführleitung 96a vor dem Anfahren der Beschichtungsvorrichtung, so daß der Anfahrvor­ gang vereinfacht ist. Obwohl in der Fig. 6 die Flüssigkeits­ zuführung über eine Pumpe 95 dargestellt ist, können auch Schwerkraftsysteme mit einem Fallrohr oder dergleichen ver­ wendet werden. Außerdem können, wie eingangs ausgeführt, ver­ schiedene Flüssigkeiten gleichzeitig in den Behälter 91 ein­ geführt werden, und durch den Rührer 93 darin vermischt werden, so daß die Lackaufbereitung in der Beschichtungsvor­ richtung selbst erfolgen kann.

Fig. 7 zeigt einen Beschichtungskopf 2 in einer erfindungs­ gemäßen Beschichtungsvorrichtung zum Beschichten einer Folie 1 mit magnetischen Lacken, der einer gemäß Pfeil A bewegten Folie 1 gegenüber angeordnet ist. Wie aus Fig. 7 deutlich wird, ist die Ausflußrichtung des Lacks aus dem Beschich­ tungskopf 2 im wesentlichen horizontal, während die Folie 1 vertikal am Beschichtungskopf 2 vorbeigeführt wird.

Die Folie 1 ist von Leitwalzen 11 und einer Beschichtungs­ magnetwalze 31 abgestützt. Die Magnetwalze 31 unterstützt den Übergang des magnetischen Lacks vom Beschichtungskopf 2 auf die Folie 1. Die Magnetwalze 31 kann aus einer Vielzahl von Magneten (nicht dargestellt) bestehen, deren gleichnamige Pole nach radial innen, bzw. nach radial außen zeigend auf einer Achse angeordnet sind, so daß sich ein drehbarer Magnet mit einer Außenseite mit gleichnamigen Polen ergibt. Alter­ nativ dazu (nicht dargestellt) kann die Magnetwalze 31 einen feststehenden Magneten aufweisen, der von einer drehbaren Hülse umgeben ist, die an der Folie 1 anliegt und ent­ sprechend der Laufgeschwindigkeit der Folie rotiert. Die Rotationsgeschwindigkeit der Hülse der Magnetwalze 31 kann auch so gewählt werden, daß sich der die Folie 1 berührende Umfangsabschnitt der Hülse relativ zu der Folie bewegt.

In Fig. 7 sind der Auslaßbereich des Beschichtungskopfs 2 und ein frisch beschichteter Abschnitt der Folie 1 erfindungs­ gemäß von einer Druckkammer 100 umgeben. Innerhalb der Druck­ kammer 100 können bestimmte Umgebungsbedingungen im Auslaß­ bereich des Beschichtungskopfs 2 bzw. im Bereich der frisch aufgetragenen Beschichtung auf der Folie 1 eingestellt werden.

Insbesondere kann durch die Druckkammer 100 das Lösungs­ mittelgleichgewicht zwischen dem Lack und der ihn umgebenden Atmosphäre beeinflußt werden, so daß die Konsistenz des Lacks beim Beschichten und unmittelbar danach gezielt beein­ flußt werden kann. Beispielsweise verhindert ein hoher Lösungsmittelpartialdruck innerhalb der Druckkammer 100 ein spontanes Ausgasen von Lösungsmittel aus dem Lack, so daß eine bessere Oberflächenqualität beim Strecken des Lacks erreicht werden kann.

Durch die Druckkammer 100 wird das Volumen der zu kontrol­ lierenden Umgebung gegenüber dem Stand der Technik deutlich verkleinert, da nicht wie bisher die gesamte Beschichtungs­ vorrichtung in einem Gehäuse mit kontrollierter Atmosphäre gekapselt werden muß, sondern lediglich der Bereich, in dem die Trocknungs- und Ausgasvorgänge die Oberflächengüte stark beeinflussen, kontrolliert wird. Das Ausgas- bzw. Fließver­ halten des Lacks kann nicht nur durch Einstellen des Lösungsmittelpartialdrucks, sondern auch allein durch geeignete Wahl eines Absolutdrucks in der Druckkammer 100 und eine Füllung der Druckkammer 100 mit einer herkömmlichen Atmosphäre erreicht werden. Somit hat die Druckkammer 100 nicht nur einen Einfluß auf die Oberflächengüte, sondern trägt auch deutlich zur Kostensenkung bei.

Fig. 8 zeigt eine Beschichtungsvorrichtung zur Verwendung mit nichtmagnetischen Lacken. Der Lack wird gemäß Pfeil Richtung L durch den Einlaß 21 dem Beschichtungskopf 2 zugeführt, und von diesem auf die gemäß Pfeil A an dem Beschichtungskopf 2 vorbei bewegte Folie 1 aufgebracht. Die Folie 1 wird dabei von Leitwalzen 11 gestützt. Analog den Ausführungen zu Fig. 7 ist der Auslaßbereich und ein Abschnitt der zu beschichtenden bzw. frisch beschichteten Folie 1 von einer Druckkammer 100 umgeben.

Bei der Verwendung nichtmagnetischer Lacke erfolgt der Aus­ lauf des Lacks aus dem Beschichtungskopf 2 vorzugsweise in vertikaler Richtung, während die Folie 1 vorzugsweise in horizontaler Richtung am Beschichtungskopf 2 vorbeigeführt wird. Wie schon unter Fig. 7 ausgeführt wurde, lassen sich durch die Druckkammer 100 die Beschichtungsgüte bzw. der Trocknungsverlauf der Lackschicht beeinflussen.

Für nichtmagnetische Lacke kann es von Vorteil sein, wenn in der Druckkammer 100 ein Unterdruck gegenüber der Umgebung eingestellt wird. Durch diesen Unterdruck wird nicht nur das Ausfließen des Lacks aus dem Beschichtungskopf 2 unterstützt, sondern es wird auch die Haftung zwischen der Lackschicht und der Folie 1 verbessert, da die auf der Folie befindliche Gas­ schicht, die von dem auftreffenden Lack verdrängt werden muß, durch den in der Druckkammer 100 herrschenden Unterdruck ver­ dünnt ist. Somit trägt die Druckkammer 100 der erfindungs­ gemäßen Beschichtungsvorrichtung ebenfalls zu einem ver­ besserten Beschichtungsergebnis bei.

Aus den vorhergehenden Ausführungen ergibt sich, daß jede der einzelnen Maßnahmen für sich zu einer Verbesserung des Beschichtungsergebnisses beiträgt, so daß sowohl jede einzelne erfindungsgemäße Maßnahme, als auch deren Kombination eine verbesserte Beschichtung einer Trägerfolie ermöglicht.

Claims (21)

1. Vorrichtung zum Beschichten von Trägerfolien mit aushärtbaren Flüssigkeiten, mit einem der zu beschichtenden Trägerfolie (1) gegenüberliegenden Beschichtungskopf (2), der in seinem Inneren eine Stromverteilungseinrichtung (23, 24, 25) hat, die einen an einem Einlaß (21) des Beschichtungskopfs (2) eintretenden Strom von Beschichtungsflüssigkeit gleichmäßig auf einen schlitzförmigen Austritt (22) des Beschichtungskopfs (2) verteilt, wobei der Strömungswiderstand längs jedes Stromfadens zwischen Einlaß (21) und Auslaß (22) gleich ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungswiderstand jedes Stromfadens durch die Länge und die Querschnittsform des Strömungswegs und durch dessen Neigung bezüglich der Schwerkraft beeinflußbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromverteilungseinrichtung (23, 24, 25) eine zum Einlaß im wesentlichen quer verlaufende Rinne (25) mit halbkreisförmigem Querschnitt, eine sich in Strömungsrichtung an die Rinne (25) anschließende, sich längs der Rinne erstreckende Schräge (24) und eine sich an die Schräge (24) anschließende ebene Schlitzfläche (23) aufweist, deren stromabwärtige Seitenkante (22b) eine gerade Kante des schlitzförmigen Auslasses (22) bildet.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine den schlitzförmigen Auslaß (22) begrenzende Kante (22b) gegenüber der anderen den schlitzförmigen Auslaß (22) begrenzenden Kante (22a) aus dem Beschichtungskopf (2) vorsteht.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die vorstehende Kante (22b) die in Bewegungsrichtung der relativ zum Beschichtungskopf (2) bewegten Trägerfolie (1) gesehen, vordere Kante ist.

6. Vorrichtung, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 5, mit einer dem Einlaß (21) vorgeschalteten Flüssigkeitszuführeinrichtung (9), die einen mit Flüssigkeit teilweise befüllbaren Behälter (91) mit einem Gaspolster (910) aufweist, dessen Druck zur stoßfreien Flüssigkeitszufuhr zum Einlaß (21) durch einen Druckgasregler (99) einstellbar ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gaspolster (910) eine Lösungsmittelatmosphäre ist, um ein Aushärten der Flüssigkeit im Behälter (91) zu verhindern.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Verbindungsleitung (96a) zwischen dem Behälter (91) und dem Einlaß (21) ein Druckfühler (991) vorgesehen ist, der dem Druckgasregler (99) einen Signalwert (S) zur Regelung der Flüssigkeitszufuhr liefert.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsleitung (96a) stromaufseitig des Druckfühlers (991) ferner ein Filter (98) und stromabseitig des Druckfühlers (991) ein Absperrventil (96) aufweist.

10. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Behälter (91) ein Rührwerk (92, 93) zum Umrühren der Flüssigkeit (13) vorgesehen ist.

11. Vorrichtung, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 10, mit einer Druckkammer (100), die einen Bereich in der Nähe des Auslasses des Beschichtungskopfs (2) gegenüber der Umgebung im wesentlichen abschließt.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckkammer (100) den Auslaßbereich des Beschichtungskopfs (2) und einen frisch beschichteten Abschnitt der Trägerfolie (1) umschließt, so daß der freiströmende Flüssigkeitsstrom gegenüber der Umgebung im wesentlichen abgeschirmt ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß in der Druckkammer (100) ein Überdruck einstellbar ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß in der Druckkammer (100) ein Unterdruck einstellbar ist.

15. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit ein magnetischer Lack ist.

16. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit ein nichtmagnetischer Lack ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß eine drehbare Magnetwalze (31) gegenüber dem Auslaß (22) des Beschichtungskopfs (2) angeordnet ist und die nicht zu beschichtende Seite des Trägermaterials (1) berührt.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelachse der Magnetwalze (31) im wesentlichen parallel zur Längserstreckungsrichtung des schlitzförmigen Auslasses (22) angeordnet ist.

19. Vorrichtung nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehrichtung der Magnetwalze (31) so gewählt ist, daß der das Trägermaterial (1) berührende Umfangsabschnitt der Magnetwalze sich gleichsinnig mit dem Trägermaterial (1) bewegt.

20. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Beschichtungskopf (2) horizontal angeordnet ist, so daß der Austritt der Flüssigkeit im wesentlichen horizontal auf das im wesentlichen vertikal bewegte Trägermaterial (1) erfolgt.

21. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Beschichtungskopf (2) vertikal angeordnet ist, so daß der Austritt der Flüssigkeit im wesentlichen vertikal auf das im wesentlichen horizontal bewegte Trägermaterial (1) erfolgt.