[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Beschichten eines Substrates mit einer
Substanz, insbesondere einer Folie mit einem Kleber, wobei die Substanz über einen
Beschickungskopf durch Perforationen einer Schablone auf das Substrat im Zusammenwirken
mit einer Gegendruckwalze od.dgl. innerhalb eines Beschichtungsspaltes aufgebracht
wird.
[0002] Derartige Vorrichtungen sind in vielfältiger Form und Ausführung bekannt. Nur beispielsweise
wird hier auf die DE - OS 39 05 342 verwiesen, welche einen perforierten Zylinder
im Zusammenwirken mit einer Gegendruckwalze zeigt, zwischen denen ein Substrat hindurchgeführt
und mit einer Substanz beschichtet wird. In der Regel wird dabei die Substanz, bei
der es sich beispielsweise um einen thermoplastischen Kunststoff handeln kann, vorher
aufgeschmolzen, so daß ihr Auftrag auf das Substrat im flüssigen Aggregatzustand erfolgt.
[0003] Derartige Vorrichtungen dienen nicht nur zum Beschichten von textilen Substraten,
sondern beispielsweise auch zum Beschichten von Folien mit einem Kleber od.dgl. Alle
diese Auftragsmöglichkeiten sollen von der vorliegenden Erfindung umfaßt sein.
[0004] Insbesondere das Beschichten von Folien wirft aber erhebliche Problemen auf. Bei
den Folien handelt es sich meist um sehr dünne Bahnen, welche zwischen Schablone und
Gegendruckwalze hindurchgeführt werden. Dabei genügt es nicht allein, daß die Folie
im Beschichtungsspalt geführt ist, sondern sie sollte auch einer gewissen Zugspannung
unterworfen sein, damit sie sich während des Beschichtungsvorganges nicht verformt.
Hierbei ist besonders zu berücksichtigen, daß die Folie im Beschichtungsspalt mit
Wärme beaufschlagt wird, da die Schablone infolge der aufgeschmolzenen Substanz erwärmt
ist.
[0005] Dies ist ein Grund dafür, daß die Folie nicht direkt aus dem Beschichtungsspalt herausgezogen
wird, sondern daß sie nach dem Beschichtungsspalt auf der Gegendruckwalze verbleibt
und erst nach einem bestimmten Umfangsbereich von der Gegendruckwalze abgehoben wird.
Hierdurch wird die Folie bereits gekühlt, so daß sie wieder höheren Zugkräften unterworfen
werden kann. Dies ist vor allem deshalb wichtig, weil die Kraft, mittels welcher das
Substrat an der Gegendruckwalze gehalten wird, aus der Bahn- bzw. Zugspannung nach
der Gegendruckwalze und der Reibung des Substrates auf der Gegendruckwalze resultiert.
Wird beispielsweise keine Zugspannung ausgeübt, so geht auch die Reibungskraft als
Führung für die Folie verloren. Auf die Folie wird aber eine erhebliche Anziehungskraft
von Seiten der Schablone ausgeübt. Die Schablone, meist ein Metallzylinder, weist
Perforationen auf, deren Innenfläche in der Regel ein Mehrfaches der Fläche beträgt,
mit der die aufzubringende Substanz mit dem Substrat in Verbindung steht. Diese Perforationen
bewirken sehr hohe Adhäsionskräfte, so daß eine erhebliche Kraft aufgewendet werden
muß, um die Substanz mittels des Substrates aus der Perforation zu ziehen. Wenn die
Folie auf der Gegendruckwalze keinen genügenden Halt hat, d.h., wenn keine genügende
Zugspannung und auch keine genügende Reibung vorhanden ist, so verbleibt die Folie
auf der Schablone bzw. bildet einen nachlaufenden Bauch.
[0006] Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der o.g.
Art zu entwikkeln, mittels welcher ein Haften des Substrat an der Gegendruckwalze
und damit ein sicheres Abziehen des Substrates von der Schablone gewährleistet ist.
[0007] Zur Lösung dieser Aufgabe führt, daß die Gegendruckwalze einen Siebmantel mit Löchern
aufweist und in einem Bereich in und/oder nach dem Beschichtungsspalt in der Gegendruckwalze
ein radial ausgerichteter Saugstrom erzeugt wird.
[0008] Das bedeutet, daß innerhalb des Siebmantels zumindest in einem Teilbereich ein Vakuum
aufgebaut wird, welches durch die Löcher bewirkt, daß das Substrat an den Siebmantel
angezogen ist.
[0009] Damit ist die Frage Zug- bzw. Bahnspannung nicht mehr von ausschlaggebender Bedeutung,
da durch das aufgebaute Vakuum die Reibung des Substrates auf der Gegendruckwalze
ganz erheblich verstärkt wird. Die Wirkung ist auch unabhängig davon, ob die Folie
nach dem Beschichtungsspalt warm ist und damit an Zugfestigkeit verliert. In jedem
Fall ist gewährleistet, daß die Folie auf der Gegendruckwalze bleibt, d.h. die Substanz
wird sofort nach dem Beschichtungsspalt aus der Perforation der Schablone gezogen.
[0010] Es soll eindrücklich darauf hingewiesen werden, daß im Rahmen der vorliegenden Erfindung
die Ausgestaltung von Gegendruckwalze und Schablone von untergeordneter Bedeutung
ist. Im Rahmen der Erfindung liegt auch, daß beispielsweise Schablone und/oder Gegendruckwalze
als ein Endlosband über Rollen läuft, so daß einen planen Beschichtungsspalt für das
Substrat bilden. Alle diese Ausgestaltungen sollen vom vorliegenden Erfindungsgedanken
umfaßt sein.
[0011] In der Regel dürfte es genügen, daß das Substrat nur in einem Teilumfangsbereich
der Gegendruckrolle mit dem Saugstrom beaufschlagt wird. Dies hängt vor allem davon
ab, welche Haltekräfte auf das Substrat ausgeübt werden sollen.
[0012] Da das Substrat nach einem gewissen Umfangsbereich von der Gegendruckrolle abgezogen
werden soll, erweist es sich als ratsam, zumindest in diesem Bereich das Vakuum aufzuheben,
damit das Abheben des Substrates von der Gegenrolle erleichert ist. Dieses Abheben
kann noch dadurch unterstützt werden, daß in diesem Bereich beispielsweise Druckluft
durch die Löcher des Siebmantels ausgebracht wird, die ein Abheben des Substrates
unterstützt.
[0013] Damit nicht die gesamte Gegendruckrolle oder ein zu großer Teilraum mit Vakuum oder
Druckluft beaufschlagt wird, dürfte es ratsam sein, innerhalb des Siebmantels einen
Ring vorzusehen, der zumindest in Teilbereichen in Kammern unterteilt ist. Diese Kammern
werden durch Kammerwände abgegrenzt, auf denen dann der Siebmantel geführt ist. Dabei
können die Kammerwände entweder mit dem Siebmantel fest verbunden sein und beim Drehen
des Siebmantels an einer Innenwalze vorbeistreichen. Eine andere Möglichkeit besteht
auch darin, die Kammerwände in eine Innenwalze einzusetzen, so daß der Siebmantel
auf den Kammerwanden läuft. Hier sind sicherlich auch noch weitere Ausgestaltungen
denkbar, die ebenfalls vom Erfindungsgedanken umfaßt sein sollen.
[0014] Da bevorzugt ein breiter Beschichtungsspalt zwischen Gegendruckwalze und Schablone
ausgebildet ist, wie er bereits in der DE - OS 39 05 342 beschrieben wird, sollten
die Kammerwände zumindest im Bereich dieses Beschichtungsspaltes elastisch ausgebildet
sein, da sich in diesem Beschichtungsspalt der Siebmantel der Schablone anlegt. Hierdurch
wird sowohl die Beschichtung des Substrates als auch seine Führung wesentlich verbessert.
[0015] In diesem Zusammenhang hat der Erfinder noch eine weitere Anwendung der Vorrichtung
zum Beschichten eines Substrates mit einer Substanz entwickelt, welche allerdings
auch unabhängig von dieser Beschichtungsmöglichkeit in die Tat umgesetzt werden kann.
In vielen Fällen ist es notwendig, Kunststoff in eine bestimmte Form zu bringen. Dies
können beispielsweise Kunststoffplättchen sein, die dann einer weiteren Verwertung
oder Verarbeitung zugeführt werden. Besonders wichtig ist dieses Problem beim Wiederaufarbeiten
von Kunststoff bzw. beim Entsorgen. Normalerweise werden derartige Kunststoffabfälle
gemahlen, geshreddert oder sonstwie zerkleinert. Gemäß der vorliegenden Erfindung
wird dagegen der Kunststoff aufgeschmolzen und durch den Beschickungskopf in die Perforationen
der Schablone gegen den Druck der Gegendruckwalze eingebracht. Dort verbleibt er für
kurze Zeit beim Drehen der Schablone und kann sich verfestigen. Dann ist den Perforationen
eine Einrichtung zum Ausbringen des Kunststoffes aus den Perforationen zugeordnet.
Bei dieser Einrichtung kann es sich beispielsweise um eine Stachelwalze handeln, welche
mit ihren Stacheln in die Perforationen einsticht und dabei den Kunststoff als Kunststoffplättchen
ausstößt. Diese Stachelwalze kann dann im übrigen auch gleich als Antrieb für die
Schablone verwendet werden .
[0016] Bei einer weiteren Ausführungsform werden die Perforationen von innen her mit Druckluft,
insbesondre pulsierender Druckluft beaufschlagt, so daß auf diese Weise der Kunststoff
aus den Perforationen herausgedrückt und in einem entsprechenden Auffangbehälter gesammelt
wird. Dieser Kunststoff kann dann einer weiteren Verwertung oder Wiederverwertung
oder einer Entsorgung zugeführt werden. Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten
der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in
Fig. 1 einen schematisch dargestellten Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung
zum Beschichten eines Substrates;
Fig. 2 einen vergrößert dargestellten Teilbereich des Querschnitts aus Fig. 1;
Fig. 3 einen Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung zum Beschichten eines Substrates für eine weitere Verwendung.
[0017] Eine erfindungsgemäße Vorrichtung P zum Beschichten eines Substrates 1, insbesondere
einer Folie, weist gem. Fig. 1 eine Schablone 2 auf, welche mit einer Gegendruckwalze
3 zusammenwirkt. In der Schablone 2 befindet sich ein Beschikkungskopf 4, über den
eine nicht näher gezeigte aufgeschmolzene Substanz durch Perforatio- nen 5 auf das
Substrat 1 aufgebracht wird. Hierzu ist der Beschickungskopf 4 mit entsprechenden
Kanälen und einem Düsenmund 6 versehen, wobei eine weitere Ausgestaltung des Beschickungskopfes
4, als bekannt vorausgesetzt, hier nicht näher beschrieben werden soll.
[0018] Im vorliegenden Fall ist die Schablone 2 als ein bevorzugt metallischer Zylinder
ausgebildet, wobei in diesen metallischen Zylinder die Perforationen 5 eingeformt
sind, und dieser metallische Zylinder in Richtung z um eine Drehachse A dreht. Entsprechende
Antriebsorgane für die Schablone 2 sind ebenfalls der Übersichtlichkeit halber vernachlässigt.
Allerdings besitzt sie einen Radius r, welcher so groß ist, daß in jedem Fall der
Beschickungskopf 4 Platz findet.
[0019] Mit der Schablone 2 wirkt die Gegendruckwalze 3 zusammen, welche in Richtung z 1
um ihre Achse B dreht. Dabei weist die Gegendruckwalze 3 einen Mantel 7 auf, der als
Sieb ausgebildet ist, d.h., ebenfalls von Perforationen durchsetzt ist. Der Radius
r 1 bezeichnet den Radius der Gegendruckwalze 3, d.h., den Abstand der Drehachse B
vom Siebmantel 7.
[0020] Die Drehachse A der Schablone 2 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel unterhalb
der Drehachse B der Gegendruckwalze 3 angeordnet. Selbstverständlich wird vom Erfindungsgedanken
auch eine umgekehrte Anordnung umfaßt. Bevorzugt soll aber die Drehachse A von der
Drehachse B einen Abstand a einhalten, der geringer ist, als die Summe aus den beiden
Radien r und r 1. Hierdurch wird bewirkt, wie dies insbesondere in Fig. 2 dargestellt
ist, daß sich der Siebmantel 7 in einem bestimmten Bereich b beim Zusammenwirken mit
der Schablone 2 dieser Schablone 2 anlegt und auf diese Weise ein verlängerter Beschichtungsspalt
8 ausgebildet wird. Im Bereich dieses Beschichtungsspaltes 8 wird das Substrat 1 zwischen
Schablone 2 und Gegendruckwalze 3 geführt.
[0021] Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist innerhalb der Gegendruckwalze 3 ein Ring
9 ausgebildet, der in Kammern 10 unterteilt ist. Hierzu sind Kammerwände 11 vorgesehen.
In Fig. 2 ist erkenntlich, daß im Bereich der Kammern 10 Löcher 12 im Siebmantel 7
vorgesehen sind, durch welche entweder Luft in die Kammern 10 eingesaugt oder aber
aus den Kammern 10 Luft ausgeblasen werden kann. Der Sinn des Luftansaugens bzw. Luftausblasens
wird weiter unten beschrieben.
[0022] Wie die Kammern 10 erzeugt werden, soll von untergeordneter Bedeutung sein. Es ist
beispielsweise daran gedacht, das Innere der Gegendruckwalze 3 als eine gummierte
Walze 13 auszubilden, in deren Gummimantel 14 die Kammerwände 11 als Materialstreifen
beispielsweise aus Blech eingelassen sind. Auf diese Blechstreifen ist dann der Siebmantel
7 aufgeschoben und dreht in Richtung z 1.
[0023] Denkbar ist allerdings auch, daß die Kammerwände 11 mit dem Siebmantel 7 verbunden
sind und entlang der Walze 13 streifen. Sofern jedoch der oben beschriebene Bereich
b ausgebildet ist, innerhalb dessen der Siebmantel 7 der Schablone 2 über einen breiteren
Beschichtungsspalt 8 anliegt, muß in jedem Fall gewährleistet sein, daß die Kammerwände
bzw. deren Halterung nachgibt. Dies ist in Fig. 2 angedeutet und läßt sich mit dem
Gummimantel 14 der gummierten Walze 13 auf einfache Art lösen, wobei sich dann die
Kammerwände 11 in Drehrichtung schräg stellen.
[0024] Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Substrat 1 über eine Walze 15 geführt,
bevor es in den Beschichtungsspalt 8 eintritt. Danach liegt das Substrat 1 der Gegendruckwalze
3 an und wird über einen wesentlichen Teil des Umfangs der Gegendruckwalze 3 geführt,
bevor es von der Gegendruckwalze 3 abhebt und einer weiteren Bearbeitung oder Verwertung
zugeführt wird.
[0025] Die Funktionsweise der vorliegenden erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Beschichten
eines Substrates ist folgende:
Die aufzubringende Substanz wird, wie bekannt und oben angedeutet, aus dem Beschickungskopf
4 durch den Düsenmund 6 in eine Perforation 5 eingedrückt und kommt mit dem Substrat
1 in Kontakt. Die Kontaktfläche 16 ist aber relativ gering im Verhältnis zu der Fläche,
mit der die Substanz innerhalb der Perforation 5 mit der Schablone 2 in Kontakt steht.
D. h., die Adhäsionskräfte der Perforationen 5 sind sehr hoch. Dies hat zur Folge,
daß das Substrat 1 die Bestrebung hat, an der Schablone 2 haften zu bleiben, so daß
nach weiteren Möglichkeiten gesucht werden muß, damit das Substrat 1 von der Schablone
2 nach dem Beschichten mit der Substanz zusammen mit der Beschichtung abgehoben werden
kann.
[0026] Hierzu dient zum einen, daß das Substrat 1 die Gegendruckwalze 3 zu einem Großteil
umschlingt. Die Kraft, die das Substrat 1 an der Gegendruckwalze 3 hält, resultiert
aus der Bahnspannung beim Abziehen des Substrates 1 von der Gegendruckwalze 3 und
der Reibung des Substrates 1 auf der Gegendruckwalze 3. Geht beispielsweise die Bahnspannung
gegen Null, so geht auch die Reibung des Substrates auf der Gegendruckwalze 3 gegen
Null. Folglich fehlt die Kraft, die das Substrat 1 an der Gegendruckwalze 3 hält und
das Substrat 1 bleibt unerwünscht lange an der Schablone 2, wobei sich erhebliche
Ausbauchungen bilden können.
[0027] Sollen beispielsweise sehr dünne Folien, wie Windelfolien, mit einer Substanz beschichtet
werden, so können diese Folien nicht mit einer hohen Bahn- bzw. Zugspannung beaufschlagt
werden, die eigentlich erforderlich wäre, um die Folie an der Gegendruckwalze 3 zu
halten. Hinzu kommt noch, daß die Folie innerhalb des Beschichtungspaltes 8 aufgewärmt
wird, und dadurch nochmals an Zugfestigkeit verliert. Deshalb war es bislang nicht
möglich, derartig dünne Folien mit einer normalen Schablone und Gegendruckwalze zu
beschichten.
[0028] Gemäß der vorliegenden Erfindung wird jedoch in den Kammern 10 im Bereich b des Beschichtungsspaltes
8 und danach ein Vakuum erzeugt, so daß radial gerichtete Kräfte auf das Substrat
1 einwirken und dieses Substrat 1 fest an der Gegendruckwalze 3 halten. Es genügt
an sich, wenn nur wenige Kammern im und nach dem Beschichtungsbereich mit einem Vakuum
beaufschlagt werden, wobei die Praxis ergeben wird, wieviele derartige Kammern innerhalb
der Gegendruckwalze 3 notwendig sind. Es versteht sich von selbst, daß, je mehr Kammern
mit Vakuum beaufschlagt werden, umso fester das Substrat 1 an der Gegendruckwalze
3 gehalten wird.
[0029] Im vorliegenden Beispiel ist der Ring 9 insgesamt in Kammern 10 unterteilt. Dies
soll nur beispielhaft verstanden werden, da auch nur eine oder einige Kammern nach
dem Beschichtungsspalt 8 genügen können. Jedoch ist weiterhin daran gedacht, daß zum
Abheben des Substrates von der Gegendruckwalze 3 nicht nur in den dort vorhandenen
Kammern, sofern welche vorgesehen sind, das Vakuum aufgehoben wird, sondern daß in
diesem Abzugsbereich 17 die entsprechende Kammer bzw. Kammern mit Druckluft beaufschlagt
werden, so daß das Substrat 1 quasi von der Gegendruckwalze 3 von innen her abgeblasen
wird.
[0030] Ein weiteres positives Merkmal ist darin zu sehen, daß die Gegendruckwalze 3 bevorzugt
gekühlt wird, so daß hierdurch allein schon die Zugfestigkeit des Substrates 1 erhöht
ist. Dies soll als verbesserte Ausführungsform verstanden werden.
[0031] In Fig. 3 ist eine ganz andere Verwendung einer Vorrichtung P 1 zum Beschichten eines
Substrates aufgezeigt. Hierbei wirkt wiederum die Schablone 2 mit einer Gegendruckwalze
3 zusammen, welche jedoch lediglich einen Mantel 20 aufweist, der bevorzugt glatt
ist und einer aus dem Beschickungskopf 4 auszubringenden Substanz keine Möglichkeit
einer Haftung bietet. Da bei der neuen Verwendung nicht die Beschichtung eines Substrates
vorgesehen ist, braucht auch die Gegendruckwalze 3 nicht unbedingt einen gezeigten
Bereich b aufweisen, in dem sie sich einem Teil des Mantels 20 der Schablone 2 anlegt.
Allein wesentlich ist, daß aus dem Beschickungskopf 4 eine aufgeschmolzene Substanz
in die Perforation 5 eingebracht wird, wobei ein Ausfließen der Substanz aus der Perforation
5 durch die Gegendruckwalze 3 vermieden wird. Dabei kann es sich bei der Gegendruckwalze
3 auch um ein Endlosband od. dgl. handeln.
[0032] Da die Substanz nicht an der Gegendruckwalze 3 haftet, verbleibt sie in den Perforationen
5 und verfestigt sich während des Drehens der Schablone 2. Unterhalb des Beschickungskopfes
4 ist eine Einrichtung 21 zum Ausbringen von Substanzplättchen 22 vorgesehen. Im gezeigten
Ausführungsbeispiel handelt es sich bei der Einrichtung zum Ausbringen der Substanzplättchen
22 um eine Stachelwalze 23, welche mit entsprechenden Stacheln 24 in die Perforationen
5 eingreift. Allerdings kann es sich bei der Einrichtung zum Ausbringen auch um Düsen
handeln, aus welchen Druckluft pulsierend ausgebracht wird, die dann die Substanzplättchen
22 aus den Perforationen 5 ausdrückt.
[0033] Zum Auffangen der Substanzplättchen 22 ist ein entsprechender Trichter 25 vorgesehen.
1. Vorrichtung zum Beschichten eines Substrates mit einer Substanz, insbesondere einer
Folie mit einem Kleber, wobei die Substanz über einen Beschickungskopf durch Perforationen
einer Schablone auf das Substrat im Zusammenwirken mit einer Gegendruckwalze od. dgl.
innerhalb eines Beschichtungsspaltes aufgebracht wird,
dadurch gekennzeichnet, daß die Gegendruckwalze (3) einen Siebmantel (7) mit Löchern
(12) aufweist und in einem Bereich in und/oder nach dem Beschichtungsspalt (8) in
der Gegendruckwalze ein radial ausgerichteter Saugstrom erzeugt ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Abzugsbereich
(17) für das beschichtete Substrat (1) der Saugstrom aufgehoben ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Abzugsbereich
(17) für das beschichtete Substrat (1) Druckluft aus den Löchern (12) ausströmt.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegendruckwalze
(3) radial anschließend an den Siebmantel (7) einen Ring (9) aufweist, der zumindest
teilweise in Kammern (10) unterteilt ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammern (10) aus Kammerwänden
(11) gebildet sind, welche mit dem Siebmantel (7) verbunden sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammern (10) aus Kammerwänden
(11) gebildet sind, welche in einem Mantel (14) einer Innenwalze (13) sitzen, wahrend
der Siebmantel (7) auf die Kammerwände (11) aufgeschoben ist und über diese dreht.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammerwände
(11) elastisch gelagert sind und einem Nachgeben des Siebmantels (7) folgen.
8. Vorrichtung zum Herstellen von Kunststoffplättchen, insbesondere zum Aufarbeiten
von Kunststoff zu Kunststoffplättchen, wobei der Kunststoff über einen Beschickungskopf
im Zusammenwirken mit einer Gegendruckwalze od. dgl. in Perforationen einer Schablone
eingebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß den Perforationen (5) nach dem Einbringen
des Kunststoffes eine Einrichtung (21) zum Ausbringen des Kunststoffes zugeordnet
ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Ausbringen
des Kunststoffes eine Stachelwalze (23) ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Ausbringen
des Kunststoffes mittels eines pulsierenden Druckmediums arbeitet.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 - 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Einrichtung
(21) zum Ausbringen des Kunststoffes andererseits der Schablone (2) ein Trichter (25)
od. dgl. Auffangbehälter zugeordnet ist.