DE4400812C2 - Beschichtungsvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Beschich­ ten von Trägerfolien mit aushärtbaren Flüssigkeiten. Mit ei­ ner 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, Anwen­ dung. Als Trägermaterialien kann eine Vielzahl von bahnförmi­ gen 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 nachfol­ genden Ausführungen verwendete Ausdruck Folie lediglich re­ präsentativ 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 Be­ schichtungskopf 2 geführt wird.

Innerhalb des Beschichtungskopfs 2 wird der in den Einlass 21 eintretende Lackstrom auf einen Auslaß 22 in Form eines gera­ den Schlitzes verteilt, dessen Länge der zu beschichtenden Bahnbreite entspricht. Beim Beschichten mit magnetischen La­ cken 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 Flüs­ sigkeitsvorhangs sind in herkömmlichen Maschinen Einrichtun­ gen vorgesehen, mittels denen die Schlitzbreite über die Län­ ge des Beschichtungskopfs 2 verstellt werden kann, d. h. der Abstand einer Schlitzkante von der anderen, gegenüberliegen­ den Schlitzkante beliebig verstellbar ist. Die Vorgehensweise zur Einstellung der Dicke des Flüssigkeitsvorhangs ist eine rein empirische Vorgehensweise, und daher zeitaufwendig und kostenintensiv. Darüber hinaus sind die Einstellvorgänge bei jeder Veränderung der Viskosität der zu vergießenden Flüssig­ keit erneut erforderlich.

Um das herkömmliche Beschichtungsverfahren besser zu veran­ schaulichen, ist in Fig. 2 ein Ausschnitt aus einer herkömm­ lichen Beschichtungsvorrichtung für magnetische Lacke in ei­ ner Perspektivdarstellung gezeigt. Wie in Fig. 2 zu erkennen 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 Austrittsrichtung des aus dem Beschichtungskopf 2 austretenden Flüssigkeitsvorhangs geführt ist. Der Austrittsöffnung 22 des Beschichtungskopfs 2 gegenüberliegend ist ein Beschichtungsmagnet 3 auf der Rück­ seite der Folie 1 angebracht, der den Übergang der Flüssig­ keit 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 wer­ den. Unterstützt durch den Beschichtungsmagneten 3 legt sich der aus dem Beschichtungskopf 2 austretende Flüssigkeitsvor­ hang an der Folie 1 an.

Üblicherweise ist die Bahngeschwindigkeit der Folie 1 um ein Vielfaches größer als die Austrittsgeschwindigkeit des Flüs­ sigkeitsvorhangs, so dass der Flüssigkeitsvorhang von der sich relativ zu diesem schneller bewegenden Folie gestreckt wird. Dadurch wird die Dicke des Flüssigkeitsvorhangs vermin­ dert, d. h. der Flüssigkeitsfilm 13 auf der Folie 1 ist um ein entsprechendes Vielfaches dünner als die ursprüngliche Dicke des Flüssigkeitsvorhangs am Auslaß 22 des Beschich­ tungskopfs 2. In Fig. 2 ist ferner ein Ausstreifmagnet 4 ge­ zeigt, mit dessen Hilfe der Rand des Flüssigkeitsfilms 13 auf der Folie 1 ausgestrichen, geglättet und somit vergleichmä­ ßigt wird.

Alternativ zum zuvor geschilderten Schlitzgießsystem werden Gravurwalzensysteme zum Beschichten von Folien eingesetzt; ein herkömmliches Gravurwalzensystem zum Beschichten von Fo­ lien 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 Lackauftragseinrich­ tung hat eine Gravurwalze 70, eine Rakel 71 und einen Farb­ auftragskopf 72, der den einem Einlass 73 der Lackauf­ tragseinrichtung 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 Glättein­ richtung 4 vorbeigeführt bevor sie zu einem Trockner geführt wird.

Wie die Pfeile V, R in Fig. 3 zeigen, sind beide Drehrichtun­ gen 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 Viskosi­ tätsänderungen an der Übertragungsstelle zwischen Rasterwalze und Folie auftreten, die über empirisches Einstellen der Ra­ kel 71 korrigiert werden müssen. Auch dieses Einstellverfah­ ren ist aufwendig, unflexibel und teuer. Ferner ist die Fer­ tigungskapazität bei diesem Verfahren begrenzt, da der aufzu­ tragende Lack von einer zu schnell drehenden Gravurwalze durch die auftretenden Zentrifugalkräfte von der Walzenober­ fläche weggeschleudert würde.

Aus DE 40 10 262 A1 ist eine Beschichtungsvorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 bekannt. Zwischen einer giebelförmigen Verteilerkammer für die aufzutragende Flüssigkeit und einem schlitzförmigen Auslaß des Beschich­ tungskopfes sind eine Reihe schmaler Staukanäle angeordnet, die von der Flüssigkeit unter Druckverlust passiert werden müssen. Die Herstellung und Wartung eines solchen Beschich­ tungskopfes ist aufwendig, da die Staukanäle einerseits sehr präzise gefertigt werden müssen und andererseits leicht verstopfen können.

DE 39 27 680 A1 zeigt eine Beschichtungsvorrichtung mit einem Beschichtungskopf, dessen Schlitzbreite über die Schlitzlänge verstellbar ist. Der zum Auslassschlitz führende Spalt schließt sich direkt an einen parallel zum Auslassschlitz verlaufenden Zulauf an.

Aus DE 43 04 281 A1 ist eine Beschichtungskopf bekannt, bei dem ein zum Auslassschlitz führender Spalt keilförmig verjün­ gend unmittelbar von einem zylindrischen Zulauf großen Durch­ messers ausgeht.

Aus DE 27 20 244 A1 ist eine Beschichtungsvorrichtung für Druckwalzen mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 bekannt. Bei der bekannten Vorrichtung geht die V-förmige Rinne senkrecht in die Schlitzfläche über, was strömungstech­ nisch einem Stauelement entspricht, so dass auch bei dieser Vorrichtung die Gefahr besteht, dass Teile des Strömungsweges durch Ablagerungen verstopft werden.

US 2 941 898 zeigt einen Schlitzgießer mit einer sich düsen­ artig verjüngenden Verteilerkammer für die aufzutragende Flüssigkeit.

Schließlich beschreibt US 4 105 437 eine Beschichtungsvor­ richtung mit einem Verteilertrog mit leicht schräg verlaufen­ der Seitenkante, der in einen Austrittsschlitz übergeht.

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

Die Aufgabe der Erfindung wird mit einer Vorrichtung zum Be­ schichten von Trägerfolien mit den Merkmalen des Patentan­ spruchs 1 gelöst. Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat einen der zu beschichtenden Trägerfolie gegenüberliegenden Be­ schichtungskopf, der in seinem Inneren eine Stromverteilungs­ einrichtung aufweist. Die Stromverteilungseinrichtung ver­ teilt einen an einem Einlass des Beschichtungskopfs eintre­ tenden Strom von Beschichtungsflüssigkeit gleichmäßig auf ei­ nen schlitzförmigen Auslaß, indem der Strömungswiderstand längs jedes Stromfadens zwischen Einlass und Auslaß gleich ist. Dies bedeutet, dass eine Mehrzahl gleichzeitig am Ein­ lass eintretender Flüssigkeitspartikel ebenfalls gleichzeitig eine beliebige Stelle des Auslasses des Beschichtungskopfs erreicht. Somit ergibt sich ein stabiler Flüssigkeitsvorhang konstanter Dicke, so dass eine über die gesamte Beschich­ tungsbreite der Trägerfolie aufgebrachte Beschichtung stets die gleiche Dicke hat.

Ferner kann in der erfindungsgemässen Beschichtungsvorrich­ tung die Geschwindigkeitsdifferenz zwischen der Bahngeschwin­ digkeit der Trägerfolie und der Austrittsgeschwindigkeit des Flüssigkeitsvorhangs besonders gross gewählt werden, da bei der Festlegung der Relativgeschwindigkeit keine Schwachstel­ len bei der Ausbildung des Flüssigkeitsvorhangs, insbesondere an den Längsenden des schlitzförmigen Auslasses, berücksich­ tigt werden müssen. Folglich wird mit der erfindungsgemässen Beschichtungsvorrichtung neben einer besonders gleichmäßigen Beschichtungsqualität auch ein hoher Foliendurchsatz erzielt, so dass die Herstellkosten für die beschichtete Folie vermin­ dert 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 Beschich­ tungskopf eine sich in Strömungsrichtung an den Einlass an­ schließende Rinne mit halbkreisförmigen Querschnitt, die sich im wesentlichen quer zur Zuführungsrichtung oder Hauptströ­ mungsrichtung 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 stro­ mabwärtigen 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 Beschichtungsköpfen, 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 insge­ samt eine kostengünstige und flexible Fertigung ermöglicht ist.

Für einen gleichmäßigen Auftrag der Beschichtungsflüssigkeit hat die erfindungsgemäße Beschichtungsvorrichtung zusätzlich eine dem Einlass des Beschichtungskopfs vorgeschaltete Flüs­ sigkeitszuführeinrichtung, die einen mit Flüssigkeit teilwei­ se befüllbaren Behälter aufweist. Oberhalb der Flüssigkeit ist ein Gaspolster ausgebildet, dessen Druck zur stoßfreien Flüssigkeitszufuhr zum Einlass des Beschichtungskopfs durch einen Druckgasregler oder Druckregler einstellbar ist. Durch eine solche Flüssigkeitszufuhr erfolgt der Flüssigkeitsstrom zum Beschichtungskopf völlig pulsfrei, ein pulsierender Flüs­ sigkeitsstrom hat, wie Versuche zeigen, Schwankungen in der Dicke der fertigen Beschichtung zur Folge.

Ferner kann mit der Flüssigkeitszuführeinrichtung die zum Be­ schichtungskopf zuzuführende Flüssigkeitsmenge sehr fein ein­ gestellt 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 kontinu­ ierlichen 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 sol­ chen Flüssigkeitszuführeinrichtung kann auch ein Teil der Lackaufbereitung unmittelbar vor dem Beschichtungskopf erfol­ gen, indem beispielsweise mehrere Komponenten gleichzeitig in den Behälter eingebracht und dort von dem Rührwerk verrührt werden. Dadurch ist ein Teil der notwendigen Peripheriegerä­ te, wie Rührkessel, Förderpumpen, und ähnliche Einrichtungen zu Lackaufbereitung in der erfindungsgemässen Beschichtungs­ vorrichtung untergebracht, so dass hier eine kostengünstige und kompakte Vorrichtung zur Beschichtung von Trägerfolien geschaffen ist. Besondere Vorteile können sich insbesondere dann ergeben, wenn Lacke aus mehreren Komponenten verwendet werden, bei deren Vermischen schädliche Dämpfe oder Gase ent­ stehen. Diese Gase können dann zusammen mit den Lösungsmit­ teldämpfen nach dem Beschichten abgesaugt werden, für die oh­ nehin eine Abluftreinigung vorgesehen 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, kann beispielsweise beim Beschichten mit mag­ netischen 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, einen frisch beschichteten Abschnitt der zu beschichtenden Folie umgibt, kann ein zu frühes Antrocknen, bzw. ein spontanes Ausgasen von Lösungsmittel aus dem Lack durch einen Überdruck in der Druckkammer verhindert werden, wobei das Druckgas eine bei der Lackverarbeitung übliche Zu­ sammensetzung 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 Haf­ tung des Lacks an dem zu beschichtenden Trägermaterial ver­ bessert werden kann. Ferner kann bei Verlängerung der Druck­ kammer auf einen größeren, frisch beschichteten Abschnitt des Trägermaterials bei niedrigviskosen Lacken mit hohem Lösungs­ mittelanteil die Trocknung des Lacks durch die Anwendung von Unterdruck beschleunigt werden.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemässen Beschichtungsvorrichtung regeln die verbleibenden Unteran­ sprüche.

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 Flüssigkeitszu­ führeinrichtung der erfindungsgemässen Beschichtungsvorrich­ tung;

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

Fig. 8 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Schlitzgießers für nichtmagnetische Lacke mit einer Druckkam­ mer.

Die Fig. 1 bis 3 zeigen herkömmliche Beschichtungsvorrichtun­ gen, und wurden in der Beschreibungseinleitung bereits aus­ führlich beschrieben, so dass hier auf eine Wiederholung ver­ zichtet werden kann. Funktionsgleiche Teile sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen, so dass sich deren Erläute­ rung auch auf die nachfolgenden Fig. 4 bis 8 erstreckt.

Fig. 4 zeigt eine schematische Schnittansicht eines Beschich­ tungskopfs für ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäs­ sen Beschichtungsvorrichtung. In Fig. 4 ist eine Folie 1 ge­ zeigt, die von einer Leitwalze 11 geführt an einem Beschich­ tungskopf 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 zuge­ führt. Die zugeführte Flüssigkeit passiert eine Rinne 25 mit halbkreisförmigem Querschnitt, an deren Rand sich in Strö­ mungsrichtung 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 Flüssigkeitsvor­ hang von der bewegten Folie 1 mitgenommen und dadurch abge­ lenkt wird.

Bevor auf die Wirkungsweise der von der ebenen Schlitzfläche 23, der Schräge 24 und der Rinne 25 mit halbkreisförmigem Querschnitt gebildeten Stromverteilungseinrichtung im Be­ schichtungskopf 2 näher eingegangen wird, soll auf die Fig. 5 verwiesen werden, die eine längs einer Linie X-X geschnittene Draufsicht des Beschichtungskopfs 2 aus Fig. 4 in Blickrich­ tung 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 eintreten­ den Flüssigkeitsteilchens zum Auslaß 22 des Beschichtungs­ kopfs 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 zwi­ schen 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 überwin­ den, d. h. eine statische Druckdifferenz zu überwinden. Diese Maßnahme sorgt für einen Ausgleich geringer Druckdifferenzen und trägt somit zu einer Vergleichmäßigung des Flüssigkeits­ austrags aus dem Beschichtungskopf 2 bei.

Nach dem Übergang auf die ebene Schlitzfläche 23 liegt, wie aus Fig. 4 hervorgeht, eine Spaltströmung zwischen dem oberen und dem unteren Teil des Beschichtungskopfs 2 vor. Diese Spaltströmung hat, insbesondere bei zähflüssigen Medien, ei­ nen 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 Be­ schichtungskopfs 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 zurückzule­ gen haben, die den Beschichtungskopf in dessen Mittelbereich verlassen durch einen erhöhten Strömungswiderstand im Bereich der Mitte des Beschichtungskopfs 2 ausgeglichen. Somit lässt sich, entsprechend den Viskositäten der eingesetzten Lacke, ein Beschichtungskopf 2 bemessen, bei dem längs jedes Strom­ fadens 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 Strömungswiderstandselemente wie z. B. Gitter mit über die Breite des Beschichtungskopf 2 veränderten Gitterab­ ständen, 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 ei­ nes Beschichtungskopfs 2 in einer erfindungsgemässen Be­ schichtungsvorrichtung 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 Flüssigkeitszuführeinrichtung 9 hat einen Behälter 91, der mit der auf die Folie 1 aufzubringenden Flüssigkeit 13 teilweise gefüllt ist. Oberhalb der Flüssigkeit 13 ist, be­ dingt durch das teilweise Füllen des Behälters 91, in dem Be­ hälter 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 Behälterinne­ ren eintaucht.

Der Behälter 91 ist ferner mit einem Ablassventil 94 verse­ hen, durch den die im Behälter befindliche Flüssigkeit 13 ab­ gelassen werden kann. Die Flüssigkeit 13 verlässt den Behäl­ ter über eine Leitung 98a, passiert einen Filter 98 und wird dann über die Leitung 96a und ein Absperrventil 96 zum Ein­ lass 21 des Beschichtungskopfs 2 geführt. Das Gaspolster 910 über der Flüssigkeit 13 im Behälter 91 ist über ein Absperr­ ventil 97 und eine Leitung 97a mit einem Druckgasregler 99 verbunden. Der Druck des Gaspolsters 910 drückt auf den Flüs­ sigkeitsspiegel im Behälter 91, und übt so den für die Förde­ rung der Flüssigkeit 13 erforderlichen Förderdruck, d. h. mindestens den Druck zur Überwindung des Druckverlusts in der Förderleitung und im Beschichtungskopf sowie zur Überwindung hydrostatischer 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 Be­ schichtungskopf 2 vorgesehen ist, ermöglicht ein Einstellen des statischen Drucks in der Zuführleitung 96a vor dem Anfah­ ren der Beschichtungsvorrichtung, so dass der Anfahrvorgang vereinfacht ist. Obwohl in der Fig. 6 die Flüssigkeitszufüh­ rung über eine Pumpe 95 dargestellt ist, können auch Schwer­ kraftsysteme mit einem Fallrohr oder dergleichen verwendet werden. Außerdem können, wie eingangs ausgeführt, verschiede­ ne Flüssigkeiten gleichzeitig in den Behälter 91 eingeführt werden, und durch den Rührer 93 darin vermischt werden, so dass die Lackaufbereitung in der Beschichtungsvorrichtung selbst erfolgen kann.

Fig. 7 zeigt einen Beschichtungskopf 2 in einer erfindungsge­ mässen 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 Beschichtungsmag­ netwalze 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 Po­ le nach radial innen, bzw. nach radial außen zeigend auf ei­ ner Achse angeordnet sind, so dass sich ein drehbarer Magnet mit einer Außenseite mit gleichnamigen Polen ergibt. Alterna­ tiv 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 entspre­ chend der Laufgeschwindigkeit der Folie rotiert. Die Rotati­ onsgeschwindigkeit der Hülse der Magnetwalze 31 kann auch so gewählt werden, dass sich der die Folie 1 berührende Umfangs­ abschnitt der Hülse relativ zu der Folie bewegt.

In Fig. 7 sind der Auslassbereich des Beschichtungskopfs 2 und ein frisch beschichteter Abschnitt der Folie 1 erfin­ dungsgemäß von einer Druckkammer 100 umgeben. Innerhalb der Druckkammer 100 können bestimmte Umgebungsbedingungen im Aus­ lassbereich des Beschichtungskopfs 2 bzw. im Bereich der frisch aufgetragenen Beschichtung auf der Folie 1 eingestellt werden.

Insbesondere kann durch die Druckkammer 100 das Lösungsmit­ telgleichgewicht zwischen dem Lack und der ihn umgebenden At­ mosphäre beeinflusst werden, so dass die Konsistenz des Lacks beim Beschichten und unmittelbar danach gezielt beeinflusst werden kann. Beispielsweise verhindert ein hoher Lösungsmit­ telpartialdruck 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 kontrollie­ renden Umgebung gegenüber dem Stand der Technik deutlich ver­ kleinert, da nicht wie bisher die gesamte Beschichtungsvor­ richtung in einem Gehäuse mit kontrollierter Atmosphäre ge­ kapselt 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 Lösungs­ mittelpartialdrucks, 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 beschichten­ den 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 ho­ rizontaler 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 Unter­ druck verdünnt ist. Somit trägt die Druckkammer 100 der er­ findungsgemässen Beschichtungsvorrichtung ebenfalls zu einem verbesserten 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 ein­ zelne erfindungsgemäße Maßnahme, als auch deren Kombination eine verbesserte Beschichtung einer Trägerfolie ermöglicht.

Claims (11)

1. Vorrichtung zum Beschichten von Trägerfolien (1) mit aushärtbaren Flüssigkeiten, mit einem der zu beschichtenden Trägerfolie (1) gegenüberliegenden Beschichtungskopf (2), der in seinem Inneren eine Stromverteilungseinrichtung (23, 24, 25) aufweist, die einen an einem Einlaß (21) des Beschichtungskopfs (2) eintretenden Strom von Beschichtungsflüssigkeit gleichmäßig auf einen schlitzförmigen Auslaß (22) des Beschichtungskopfs (2) verteilt, wobei die Stromverteilungseinrichtung (23, 24, 25) eine vom Einlaß (21) zum Randbereich des Beschichtungskopfs V-förmig verlaufende Rinne (25) und eine ebene Schlitzfläche (23) aufweist, deren stromabwärtige Seitenkante (22b) eine gerade Kante des schlitzförmigen Auslasses (22) bildet, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromverteilungseinrichtung (23, 24, 25) eine Schräge (24) aufweist, die sich zwischen dem stromabwärtigen Rand der Rinne (25) und den stromaufwärtigen Seitenkanten der Schlitzfläche (23) erstreckt.

2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Schräge (24) zwischen dem Einlaß (21) und den seitlichen Randbereichen des Beschichtungskopfs (2) verjüngt.

3. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rinne (25) einen halbkreisförmigen Querschnitt hat, wobei sich die Rinne (25) zwischen dem Einlaß (21) und den seitlichen Randbereichen des Beschichtungskopfs (2) verjüngt.

4. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1-3, 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 gemäß 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 nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit ein magnetischer Lack ist.

7. Vorrichtung gemäß Anspruch 6, 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.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit ein nicht magnetischer Lack ist.

9. Vorrichtung gemäß Anspruch 8, 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.

10. Verfahren zur Herstellung von beschichteten Trägerfolien, wobei man eine Trägerfolie mittels einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-9 mit einer aushärtbaren Flüssigkeit beschichtet.

11. Verfahren zur Herstellung von Magnetbändern, wobei man eine Trägerfolie unter Verwendung der Vorrichtung gemäß Anspruch 6 mit einem magnetischen Lack beschichtet.