EP0353579A2 - Verfahren und Vorrichtung zum Auftragen von flüssigen, pastösen oder plastischen Substanzen auf ein Substrat - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum Auftragen von flüssigen, pastösen oder plastischen Substanzen auf ein Substrat Download PDFInfo
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Definitions
- the invention relates to a method for applying liquid, pasty or plastic substances, in particular thermoplastics, to a substrate, the substance being melted, heated and applied to the substrate by a perforated cylinder to which it adheres over a distance before it is withdrawn, and a device therefor.
- Such a method and such a device is known from DE-OS 36 38 307, the nozzle mouth in the interior of the metal cylinder being followed by an air nozzle which forms a nozzle gap bounded by lips towards the metal cylinder. Furthermore, cooling or heating sections are arranged outside the metal cylinder before the substrate passes through a pair of calender rolls. It has been found in practice that at different temperatures of the coating substance, a different pull must be exerted on the substrate in order to lift the substrate from the perforated metal cylinder.
- the object of the present invention is to significantly improve the temperature control for the coating substance and also to ensure an improvement in the application of the coating substance and in the handling of the coating head when the device is switched off.
- a method of the above leads to the solution of this task.
- the adhesion is determined, for example, directly or indirectly via the length of the adhesion distance and / or the peeling force and / or the peeling angle between the cylinder and the substrate, the tension of the substrate being kept constant.
- this pressure or the pulling force can now be measured directly. If the pulling force to be increased increases, the heating elements are to be addressed and the heat output is to be increased by means of a corresponding control device.
- the roller changes its position depending on the adhesion of the substance to the cylinder. If a corresponding range of the change in position is exceeded, a control unit should also be addressed here which regulates the heating elements until the roller returns to its starting position.
- the return is preferably carried out by a counterforce, which is exerted on the roller, for example, by a corresponding helical spring.
- the infrared radiation has the advantage that the heat is absorbed by the substrate or the cylinder without the region between the source and the cylinder being heated. This also improves lifting of the substrate from the cylinder.
- the distance between the axes of rotation of the counter-pressure roller and the cylinder is smaller than the sum of the radii, that the counter-pressure roller also consists of a flexible material and that a contact surface of the loading head has a curvature to form the coating gap, the radius of which corresponds approximately to that of the cylinder.
- a vacuum pump is switched on in the feed line for the substance.
- This vacuum pump is preferably connected to the coating head via a three-way valve and then started when the device is switched off. This then empties the coating head and there is no dripping of the substance.
- the coating head consists of sub-segments which are connected to one another.
- the connection can be made, for example, via appropriate tie rods.
- the width of the coating head is determined or changed, and coating in strips is also possible, in that one or more sub-segments have no opening gap for a coating substance.
- a substrate 1 to be coated runs into a coating gap 2 from a supply roller (not shown in more detail).
- This coating gap 2 is formed by a perforated cylinder 3, in particular a metal cylinder, and a counter-pressure roller 4.
- the counter-pressure roller 4 is made of elastic material.
- the distance a between the axis of rotation A of the counter-pressure roller 4 and the axis of rotation B of the cylinder 3 is smaller than the buzzer of the two radii r 1 and r 2.
- the elastic counter-pressure roller 4 is deformed in the region of the coating gap 2 by the pressure of the cylinder 3. This deformation is of course also given if, in the narrower sense, no coating gap is formed between cylinder 3 and roller 4 without a substrate.
- a coating head 5 presses against the inner surface 6 of the cylinder 3 from the inside of the cylinder 3.
- a contact surface 8 is formed on both sides of the opening gap 7 around an opening gap 7 of the coating head 5, this contact surface facing the inner surface 6 having a curvature of approximately the radius r 2.
- This arrangement creates an area of the coating gap 2 which is sealed by the contact surface 8 and the counter-pressure roller 4. For example, sealing lips around the mouth gap 7 are unnecessary.
- the substrate 1 After the coating gap 2, the substrate 1 still runs a certain distance on the cylinder 3, then lifts off and wraps around a roller 9.
- the area of the substrate 1 lifting off from the cylinder 3 is illuminated according to the invention with an infrared light from a corresponding source 10, to make lifting easier by heating the lifting area.
- the roller 9 is designed as a dancer roller, ie its axis of rotation C can be shifted in the direction x.
- This shift in the direction x into, for example, the position of use shown in dashed lines takes place against a counterforce, by means of which an attempt is made to move the roller 9 back into the position of use shown in solid lines.
- the coating applied to the substrate 1 through the opening gap 7 and through the cylinder 3 is too cold, the adhesion with which the substrate adheres to the cylinder surface increases.
- the roller 9 yields to this higher adhesion, so that it is displaced in the direction x towards the position of use shown in broken lines.
- This shift is transmitted via a corresponding line 11 to a control unit 12 which emits a control signal via line 13 or corresponding branch lines to heating elements 14.
- the heating elements 14 are only shown schematically around the coating head 5, but a different assignment of the heating elements 14 is also conceivable.
- the coating substrate can be heated on the way to the coating head 5 or heated again after the substrate has run out of the coating gap 2.
- a main chamber 15 is connected upstream of the orifice gap 7 in the coating head 5 and is connected via a corresponding connection channel 16 or feed line 17 to a source (not shown in more detail) for molten coating material.
- a three-way valve 18 is to be switched on in line 17, via which line 17 can alternately be connected to the coating material source or to a vacuum pump 19.
- the three-way valve switches over to the vacuum pump 19, via which excess coating material is withdrawn from the main chamber 15 or the mouth gap 7.
- a simple cylinder, for example, in which a piston forms a working chamber can also be used as the vacuum pump. By pulling back the piston, the working space is enlarged and coating material is sucked in. When starting up, this material is first pressed out. This effectively prevents coating material from dripping out of the mouth gap 7.
- the coating head 5 is formed in several parts.
- the coating head 5 consists of the sub-segments 5a, 5b and 5c. These sub-segments are connected to one another by means of corresponding tie rods and, if necessary, sealed off from one another. In this way, the width b of the coating head 5 can be determined and changed.
- a sub-segment, for example 5b may not have an orifice gap 7, so that coating is carried out in strips.
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Auftragen von flüssigen, pastösen oder plastischen Substanzen, insbesondere von Thermoplasten, auf ein Substrat, wobei die Substanz aufgeschmolzen, beheizt und durch einen perforierten Zylinder auf das Substrat aufgebracht wird, an welchem es über eine Strecke haftet, bevor es abgezogen wird, sowie eine Vorrichtung hierfür.
- Aus der DE-OS 36 38 307 ist ein derartiges Verfahren und eine derartige Vorrichtung bekannt, wobei dem Düsenmund im Innern des Metallzylinders eine Luftdüse nachfolgt, welche zum Metallzylinder hin einen von Lippen begrenzten Düsenspalt ausbildet. Weiterhin sind außerhalb des Metallzylinders Kühl- bzw. Heizstrecken angeordnet, bevor das Substrat einen Kalanderwalzenpaar durchläuft. Dabei hat sich in der Praxis herausgestellt, daß bei unterschiedlichen Temperaturen der Beschichtungssubstanz ein unterschiedlicher Zug auf das Substrat ausgeübt werden muß, um das Substrat von dem perforierten Metallzylinder abzuheben.
- Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Temperatursteuerung für die Beschichtungssubstanz wesentlich zu verbessern und ferner auch eine Verbesserung des Aufbringens der Beschichtungssubstanz sowie der Handhabung des Beschichtungskopfes beim Abschalten der Vorrichtung zu gewährleisten.
- Zur Lösung dieser Aufgabe führt ein Verfahren der o. g. Art, bei dem die Haftung des Substrates an dem Zylinder bestimmt und als Steuersignal für die Regelung der Beheizung der Substanz verwendet wird. Die Haftung wird beispielsweise über die Länge der Haftstrecke und/oder die Abziehkraft und/oder des Abziehwinkels zwischen Zylinder und Substrat direkt oder indirekt ermittelt,wobei der Zug des Substrates konstant gehalten wird.
- In der Praxis hat sich erwiesen, daß eine kältere Beschichtungssubstanz länger und intensiver am Zylinder haftet, bevor das Substrat über die Walze abgezogen werden kann. Dies bedeutet, daß auf die Walze ein bestimmter Druck ausgeübt wird, der bei kälterer Beschichtungssubstanz erhöht ist.
- In einem Ausführungsbeispiel kann nun dieser Druck bzw. die Abziehkraft direkt gemessen werden. Erhöht sich die aufzuwendende Abziehkraft, so sollen über eine entsprechende Steuereinrichtung die Heizelemente angesprochen und die Wärmeabgabe erhöht werden.
- In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung verändert jedoch die Walze je nach der Adhäsion der Substanz auf dem Zylinder ihre Lage. Wird ein entsprechender Bereich der Lageveränderung überschritten, so soll auch hier eine Steuereinheit angesprochen werden, welche die Heizelemente regelt, bis die Walze wieder in ihre Ausgangslage zurückkehrt. Die Zurückführung erfolgt bevorzugt durch eine Gegenkraft, welche beispielsweise durch eine entsprechende Schraubenfeder auf die Walze ausgeübt wird.
- Weiterhin ist erfindungsgemäß vorgesehen, den Bereich des Abhebens des Substrates von dem Zylinder mit einer Infrarotwärmequelle anzustrahlen. Die Infrarot-Strahlung hat den Vorteil, daß die Wärme von dem Substrat bzw. dem Zylinder aufgenommen wird, ohne daß es zu einer Erwärmung des Bereichs zwischen Quelle und Zylinder kommt. Auch hierdurch wird ein Abheben des Substrats von dem Zylinder verbessert.
- Weiterhin liegt im Rahmen der Erfindung, daß der Abstand zwischen den Drehachsen von Gegendruckwalze und Zylinder kleiner ist als die Summe der Radien, daß ferner die Gegendruckwalze aus einem flexiblen Werkstoff besteht und daß eine Anlagefläche des Beschickungskopfes zur Bildung des Beschichtungsspaltes eine Krümmung aufweist, deren Radius etwa demjenigen des Zylinders entspricht.
- Hierdurch wird in der bevorzugten Ausführungsform ein flächiger Beschichtungsspalt gebildet, so daß sich Dichtungslippen erübrigen. Ferner wird auch durch den flächigen Druck die Benetzung des Substrates mittels der Substanz verbessert.
- Zur Verbesserung des Gebrauchs des Beschichtungskopfes beim Abschalten der Vorrichtung dient, daß in die Zuleitung für die Substanz eine Vakuumpumpe eingeschaltet ist. Bevorzugt wird diese Vakuumpumpe über ein Drei-Wege-Ventil mit dem Beschichtungskopf verbunden und dann in Gang gesetzt, wenn die Vorrichtung abgeschaltet wird. Hierdurch wird dann der Beschichtungskopf entleert und es kommt zu keinem Nachtropfen der Substanz.
- In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht der Beschichtungskopf aus Teilsegmenten, welche miteinander verbunden sind. Die Verbindung kann beispielsweise über entsprechende Zuganker erfolgen. Hierdurch wird die Breite des Beschichtungskopfes bestimmt bzw. verändert und auch eine streifenweise Beschichtung möglich, indem ein oder mehrere Teilsegmente keinen Mündungsspalt für eine Beschichtungssubstanz besitzen. Ferner ist auch eine Zufuhr unterschiedlicher Beschichtungssubstanz zu einzelnen Teilsegmenten möglich.
- Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen; diese zeigt in
- Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Auftragen von flüssigen, plastischen oder pastösen Substanzen auf ein Substrat, teilweise als Blockschaltbild, teilweise im Querschnitt dargestellt;
- Fig. 2 eine schematische Draufsicht auf einen Beschichtungskopf entsprechend Fig. 1.
- Gemäß Fig. 1 läuft ein zu beschichtendes Substrat 1 von einer nicht näher gezeigten Vorratswalze in einen Beschichtungsspalt 2 ein. Dieser Beschichtungsspalt 2 wird von einem perforierten Zylinder 3, insbesondere einem Metallzylinder, und einer Gegendruckwalze 4 gebildet. Die Gegendruckwalze 4 besteht aus elastischem Material. Der Abstand a zwischen der Drehachse A der Gegendruckwalze 4 und der Drehachse B des Zylinders 3 ist kleiner als die Summer der beiden Radien r₁ und r₂. Hierdurch wird die elastische Gegendruckwalze 4 im Bereich des Beschichtungsspaltes 2 durch den Andruck des Zylinders 3 verformt. Diese Verformung ist natürlich auch dann gegeben, wenn im engeren Sinn ohne Substrat kein Beschichtungsspalt zwischen Zylinder 3 und Walze 4 gebildet ist.
- Im Bereich des Beschichtungsspaltes 2 drückt vom Inneren des Zylinders 3 her ein Beschichtungskopf 5 gegen die Innnenfläche 6 des Zylinders 3.
- Dabei ist um einen Mündungspalt 7 des Beschichtungskopfes 5 eine Anlagefläche 8 beidseits des Mündungsspaltes 7 ausgebildet, wobei diese Anlagefläche zur Innenfläche 6 hin eine Krümmung mit etwa dem Radius r₂ aufweist. Durch diese Anordnung entsteht ein Bereich des Beschichtungsspaltes 2, welcher durch die Anlagefläche 8 und die Gegendruckwalze 4 abgedichtet ist. Es erübrigen sich beispielsweise Dichtlippen um den Mündungsspalt 7.
- Nach dem Beschichtungsspalt 2 läuft das Substrat 1 noch über eine gewisse Strecke auf dem Zylinder 3, hebt dann ab und umschlingt eine Walze 9. Der Bereich des Abhebens des Substrates 1 von dem Zylinder 3 wird erfindungsgemäß aus einer entsprechenden Quelle 10 mit einem Infrarotlicht angestrahlt, um durch Erwärmung des Abhebebereiches ein leichteres Abheben zu ermöglichen.
- Ferner ist die Walze 9 als Tänzerwalze ausgebildet, d. h. ihre Drehachse C kann in Richtung x verlagert werden. Diese Verlagerung in Richtung x in beispielsweise die gestrichelt dargestellte Gebrauchslage geschieht gegen eine Gegenhaltekraft, durch welche versucht wird, die Walze 9 wieder in die durchgezogen dargestellte Gebrauchslage zurückzubewegen. Ist beispielsweise die durch den Mündungsspalt 7 und durch den Zylinder 3 auf das Substrat 1 aufgebrachte Beschichtung zu kalt, so erhöht sich die Adhäsion, mit der das Substrat auf der Zylinderoberfläche haftet. Dieser höheren Haftung gibt die Walze 9 nach, so daß sie in Richtung x zur gestrichelt dargestellten Gebrauchslage hin verschoben wird. Diese Verschiebung wird über eine entsprechende Leitung 11 auf eine Steuereinheit 12 übertragen, welche ein Steuersignal über eine Leitung 13 bzw. entsprechende Zweigleitungen zu Heizelementen 14 abgibt.
- Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Heizelemente 14, nur schematisch dargestellt, um den Beschichtungskopf 5 angeordnet, es ist jedoch auch eine andere Zuordnung der Heizelemente 14 denkbar. Beispielsweise kann das Beschichtungssubstrat schon auf dem Wege zum Beschichtungskopf 5 beheizt oder nach Auslaufen des Substrates aus dem Beschichtungsspalt 2 nochmals aufgeheizt werden.
- Wird die Wärmezugabe auf das Beschichtungssubstrat erhöht, so vermindert sich auch die Adhäsion des beschichteten Substrates 1 auf dem Zylinder 3. Damit läßt die Kraft nach, mit der das Substrat 1 von dem Zylinder 3 abgezogen werden muß, so daß die Walze 9 unter der entsprechenden Gegenkraft in ihre, ausgezogen dargestellte Gebrauchslage zurückkehrt. Dies ist dann wieder ein Signal für die Steuereinheit 12, die Wärmezugabe zu vermindern oder abzuschalten. Diese Steuerung der Wärmezugabe bedingt allerdings, daß das Substrat mit konstantem Zug vom Zylinder 3 abgezogen wird. Das Konstanthalten des Zuges wird mit nicht näher dargestellten herkömmlichen Mitteln bewirkt.
- Dem Mündungsspalt 7 ist in dem Beschichtungskopf 5 eine Hauptkammer 15 vorgeschaltet, welche über entsprechende Anschlußkanäle 16 bzw. Zuleitung 17 mit einer nicht näher dargestellten Quelle für aufgeschmolzenes Beschichtungsmaterial in Verbindung steht. Erfindungsgemäß soll in die Leitung 17 ein Dreiwege-Ventil 18 eingeschaltet sein, über welches wechselweise die Leitung 17 mit der Beschichtungsmaterialquelle oder mit einer Vakuumpumpe 19 verbunden werden kann.
- Soll beispielsweise die Zugabe von Beschichtungsmaterial abgeschaltet werden, so erfolgt ein Umschalten durch das Drei-Wege-Ventil auf die Vakuumpumpe 19, über welche überflüssiges Beschichtungsmaterial aus der Hauptkammer 15 bzw. dem Mündungsspalt 7 abgezogen wird.
- Als Vakuumpumpe kommt beispielsweise auch ein einfacher Zylinder in Frage, in welchem ein Kolben eine Arbeitskammer ausbildet. Durch Zurückziehen des Kolbens wird der Arbeitsraum vergrößert und Beschichtungsmaterial angesaugt. Beim Anfahren wird dieses Material zuerst herausgepreßt. Hierdurch wird ein Nachtropfen von Beschichtungsmaterial aus dem Mündungsspalt 7 wirksam vermieden.
- Eine weitere Verbesserung der vorliegenden Erfindung ist darin zu sehen, daß der Beschichtungskopf 5, wie in Fig. 2 gezeigt, mehrteilig ausgebildet ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel besteht der Beschichtungskopf 5 aus den Teilsegmenten 5a, 5b und 5c. Diese Teilsegmente sind untereinander mittels entsprechender Zuganker verbunden und ggfs. gegeneinander abgedichtet. Auf diese Weise kann die Breite b des Beschichtungskopfes 5 bestimmt und verändert werden. Ferner kann ein Teilsegment, beispielsweise 5b keinen Mündungsspalt 7 besitzen, so daß eine streifenweise Beschichtung vorgenommen wird.
Claims (9)
dadurch gekennzeichnet,
daß die Haftung des Substrates an Zylinder bestimmt und als Steuersignal für die Regelung der Beheizung der Substanz verwendet wird.
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