CH629687A5 - Vorrichtung zum auftragen einer beschichtungsfluessigkeit auf eine sich bewegende bahn. - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Auftragen einer Beschichtungsflüssigkeit auf eine sich bewegende, nichttextile Bahn der im Oberbegriff von Anspruch 1 umschriebenen Art.

Die Erfindung stellt eine Verbesserung der Vorrichtung nach der US-PS 6 695 221 dar. In dieser Patentschrift wird eine Vorrichtung beschrieben, mit der die Schaumbildung bei einer 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 Be-schichtungswalze. Die Rückwand ist mit Endwänden ausgestattet, die den Abfluss 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 Maschine befassten Arbeiter nicht in der Lage sind, die Wischer betriebstauglich zu halten. Zum Beispiel 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 zu mildern, wurden barrierebildende Streifen zwischen den Kammerendwänden 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-shake-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 wurden mit den höheren Flüs-sigkeitseinlässen - um höhere Durchflussraten zu erzielen -die Flüssigkeitsspiegel so hoch, dass sich die Flüssigkeit über die Barrierestreifen ergoss und wiederum die Lagerzapfen verschmutzte.

Man entschloss sich dann, die Endwände wegzulassen, um einen raschen Abfluss der Flüssigkeit zu ermöglichen und somit ein Verschmutzen der Walzenstirnflächen und Lagerzapfen zu vermeiden. Es wurde jedoch keine gleichmäs-sige 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.

Weiterhin wurden Versuche mit einer Endwand durchgeführt, die nicht vollständig den Spalt abschliesst. Obgleich hiermit das Füllstandsproblem korrigiert werden konnte, war nach wie vor das 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.

Die mit der Schaumbildung, der nicht gleichmässigen Beschichtung, der unerwünschten Wulstbildung und dem Verschmutzen der Walzenstirnfläche verbundenen Probleme werden durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst. Durch die an einer kritischen Stelle innerhalb der Kammer angeordneten, den horizontalen Abfluss der überschüssigen Beschichtungsflüssigkeit beschränkenden Einsätze, die insbesondere leicht einwärts der Walzenenden hegen, ergibt sich eine im wesentlichen gleich-mässige Füllstandshöhe der in Berührung mit der Walze stehenden Flüssigkeit längs der Walze, wobei gleichzeitig Schaumbildung, Wulstbildung und Verschmutzung der Walzenstirnflächen vermieden werden.

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

Zusammengefasst wird durch die beschriebene Ausgestaltung eine Beschichtungsvorrichtung geschaffen, bei der 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.

Die Erfindung wird nachfolgend an Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Teils einer erfin-dungsgemässen Vorrichtung,

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

Fig. 3 einen seitlichen Aufriss eines Teils der Kammer und des Walzenbereiches in Fig. 1,

Fig. 4 eine Draufsicht auf einen Teil der Vorrichtung nach den Fig. 1 bis 3,

Fig. 5 eine rückwärtige Ansicht der Vorrichtung längs der Linie 5-5 in Fig. 4, und

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

In Fig. 1 trägt der Rahmen der Maschine zum Beschichten einer nichttextilen Bahn W (vgl. Fig. 3) das Bezugszeichen 10. Die Einrichtung zum Auftrag der Beschichtungsflüssigkeit auf die Bahn W umfasst eine Auftragswalze 11, die im Rahmen 10 auf geeignete Weise drehbar gelagert ist. Der Rahmen 10 trägt ferner bei 12 (vgl. Fig. 1 und 3) schwenkbar eine Andruckwalze 13. Eine Kammer 14 (vgl. Fig. 3 und 4) ist zum Aufnehmen der auf die Bahn W aufzugebenden Beschichtungsflüssigkeit vorgesehen. Die Kammer 14 wird teilweise durch eine vertikale Wand 15 gebildet, die in Fig. 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 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. Daraufhinzuweisen 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. Fig. 4) austreten kann. Die aus den endseitigen Öffnungen 20 austretende Beschichtungsflüssigkeit wird in einem Becken 21 aufgefangen und über eine nichtgezeigte Pumpe vom Auslass 21a zum Einlass 19 zurückgeführt.

Die Behinderung der Strömung in der beschriebenen Vorrichtung wird bei der dargestellten Ausführungsform durch Einsätze 22 gebildet, die nahe den Enden der vertikalen Wand 15 vorgesehen sind (vgl. Fig. 2 und 4). Es wurde festgestellt, dass die Lage der Einsätze 22 zur Erzielung der vorteilhaften Wirkungen kritisch ist. Zum Beispiel sollte bei einer bestimmten Beschichtungsanlage mit einer Walzenlänge von etwa 1,5 m das aussenliegende Ende 22a von jedem speziellen Einsatz 22 nicht weniger als etwa 8 bis 10 mm von der Stirnfläche IIa 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 1 la liegt, wurde festgestellt, dass die Beschichtungsflüssigkeit längs der Stirnflächen 1 la der Walze 11 und dann auf die Lagerzapfen IIb 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 Vorrichtung arbeitet, nicht vollständig bekannt ist, wird aufgrund von Beobachtungen vermutet, dass ein besonderes Flüssigkeits-strömungsmuster vorliegt, das in Verbindung mit Fig. 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 bie R angedeutet, in den Hauptteil der ausströmenden überschüssigen Flüssigkeit über. Hierdurch wird die obere überschüssige Flüssigkeit weg von der Stirnfläche IIa der Walze 11 geführt und damit eine Verschmutzung der Stirnfläche verhindert, während die Durch-flussrate 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 1 la unterstützt, der in der Grössenord-nung 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 IIa 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 Minimalabstandes zwischen der gegenüberliegenden Fläche 22b des Einsatzes 22 und der nächstliegenden Stelle des Umfanges der Walze 11 wichtig ist. Für die meisten Beschichtungsflüssigkeiten (mit Viskositäten im Bereich von 10 bis 100 m Pa.s - Druck- und Flexo-druckfarben sowie Acryllacke) sollte der Abstand S (vgl. Fig. 3) bei etwa 2 bis 3 mm liegen. Für Beschichtungsflüssigkeiten mit höherer Viskosität, z.B. mit Viskositäten von mehr als 100 m Pa.s, kann der Abstand S (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 Kunststoffmaterial, 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, das sich um die Walze 11 und auf die Stirnfläche 1 la ringelt, zu erzeugen. Die Länge der Einsätze 22 ist so zu wählen,

dass sie sich über das Flüssigkeitsniveau 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. Hierdurch wird jedoch kein wesentlicher Vorteil erzielt, so dass die einfacheren flachen dünnen Einsätze aus wirtschaftlichen Gründen und wegen der leichteren Einstellbarkeit bevorzugt werden. Zum Beispiel wurde festgestellt, dass die Einsätze 22 wirksam sind, um oberhalb der 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 Rakel 16 erforderlich, um einen Flüssigkeitsmangel an den Kantenbereichen der Bahn W zu vermeiden. Ein für die meisten konventionellen Beschichtungs-arbeiten geeigneter Strömungsdurchsatz liegt im Bereich von 5 bis 401/min je nach Maschinengrösse, Aufnahmefähigkeit des Papiers, Viskosität u.dgl.

In der Praxis wird bei der beschriebenen Vorrichtung die hintere vertikale Wand 15 aus ihrer nahen Lage zur Walze

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11, d.h. in die in Fig. 1 und 2 gezeigte Stellung verschwenkt. Zu diesem Zweck ist die Wand 15 bei 26 (vgl. Fig. 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. Fig. 2) so installiert werden, dass ihre Abstandsposition relativ zur Walze 11 optimal ist. Danach wird die Wand 15 in die in Fig. 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 verantwortlich, dass die obenbefindliche 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 IIa 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 Fig. 4 angedeutet.

Die beschriebene Ausgestaltung ist nicht auf Vorrichtun-5 gen mit Rakeln mit umgekehrten Winkeln beschränkt, sondern kann auch vorteilhaft in Verbindung mit konventionell angeordneten Rakeln gemäss Fig. 6 eingesetzt werden. In dieser Figur betrifft das Bezugszeichen 111 die Dosierwalze, die mit einer konventionellen Rakel 116 zusammenwirkt, io Die Einsätze tragen das Bezugszeichen 122 und sind wiederum als Teil der hinteren vertikalen Wand 115 vorgesehen. Bei der Darstellung nach Fig. 6 handelt es sich um ein Offsetdrucken, indem zwischen der Dosierwalze 111 und der Andruckwalze 113 eine Übertragungswalze 131 angeordnet i5 ist. Bei Fig. 6 läuft die Bahn W nach 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 Fig. 3 bewegt sich zwar die Bahn W wiederum nach 20 rechts, doch läuft sie wegen der unterschiedhchen Drehrichtung der Walze 11 in Gegenrichtung zu dieser; es handelt sich damit um die Anwendung einer wie beschrieben ausgestalteten Vorrichtung bei einem Beschichtungsverfahren mit gegenläufiger Drehrichtung. Daher kann die Rakel entweder 25 eine umgekehrte Winkelstellung haben oder auf konventionelle Weise angeordnet sein und kann die Beziehimg zwischen Auftragswalze und Bahn entweder direkt oder gegenläufig sein, wobei bei sämtlichen Vorgehensweisen die beschriebenen Vorteile erhalten bleiben.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

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   PATENTANSPRÜCHE

   1. Vorrichtung zum Auftragen einer Beschichtungsflüs-sigkeit auf eine sich bewegende, nichttextile Bahn, mit einer drehbaren langgestreckten Auftragswalze (11), die in einem Becken (21) angeordnet und in einem Rahmen (10) gelagert ist, wobei ein untenliegender Umfangsbereich der Walze (11) in einem Beschichtungsflüssigkeitsbad liegt, das sich in einer langgestreckten Kammer (14) befindet, die durch eine vertikale Wand (15) mit untenliegender Rakel (16) und an dieser Wand nahe den Walzenstirnflächen (1 la) abgebrachte Abschlusselemente (22) begrenzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschlusselemente leistenförmige Einsätze (22, 122) sind, die annähernd parallel zu den Walzenstirnflächen (IIa) auf der vertikalen Wand (15) angebracht sind und innerhalb der Längserstreckung der Walze (11,111) deren Manteloberflächen mit einem mindestens 2 mm betragenden Zwischenabstand gegenüberliegen, und dass Einrichtungen vorgesehen sind, mit denen die an den Enden der Kammer (14) abfliessende, sich im Becken (21) sammelnde Beschich-tungsflüssigkeit in die Kammer (14) rückführbar ist.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einsätze (22,122) in der Kammer (14) 8 bis 10 mm vor den Walzenstirnflächen (1 la) liegen.
3. 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. 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die der Mantelfläche der Walze (11,111) zugewandte Fläche (22b) des Einsatzes (22) in etwa der Krümmung der Mantelfläche folgend verläuft.
5. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Einsätze (22,122) aus einem nachgiebigen Kunststoff bestehen.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das unterhalb der Walze (11) und der Kammer (14) angeordnete Becken (21) seitlich von Wänden (24) begrenzt ist, die von den Walzenstirnflächen (1 la) in einem zumindest 60 mm betragenden Abstand liegen.