Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Beschichten bahnförmiger Materialien mit einem Beschichtungsmedium. Bei dem Beschichtungsmedium handelt es sich um Massen, wie beispielsweise Farbstoffe, Farbstoffdispersionen oder Klebstoffe.

Moderne Beschichtungsvorrichtungen, insbesondere Druckmaschinen, verwenden geschlossene Kammerrakelsysteme, da der Einsatz von Kammerrakelvorrichtungen eine gleichmäßige Einfärbung der Übertragungswalzen bei größeren Produktionsgeschwindigkeiten ermöglicht. Eine solche Vorrichtung ist in der europäischen Patentanmeldung EP 1 825 922 A2 gezeigt. Mit dieser bekannten Vorrichtung lässt sich das Beschichtungsmedium unabhängig von der Beschichtungsgeschwindigkeit gleichmäßig auf eine Bahn auftragen, wobei Lufteinschlüsse in der Beschichtungsmasse verhindert werden. Die guten Beschichtungsergebnisse sind jedoch nicht immer reproduzierbar.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine verbesserte Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, die bei unterschiedlichen Auftragsgewichten eine gleichmäßige Beschichtung der Bahn sicher und reproduzierbar gewährleistet. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Diese neue Vorrichtung besitzt anstatt einer Schlitzdüse, wie sie im vorgenannten Stand der Technik gezeigt ist, mehrere Bohrungen, aus denen das Beschichtungsmedium vor der eigentlichen Beschichtungskammer in Richtung der Übertragungswalze ausströmt. Diese Bohrungen sind über die gesamte Breite der Übertragungswalze verteilt angeordnet, wobei alle Bohrungen den gleichen Querschnitt besitzen. In einer bevorzugten Ausführungsform sind diese Bohrungen in einem Metall- oder Kunststoffblock vorgesehen, der als Düsenträger dient und die gemeinsame Halterung der als Bohrungen ausgestalteten Einzeldüsen ermöglicht. An der Oberfläche besitzt der Düsenträger eine obere Plateaufläche, die insbesondere eben ausgestaltet und waagerecht ausgerichtet, ggf. nach außen und nach unten hin geneigt ist, so dass ausströmendes Beschichtungsmedium abfließen kann. Alle Bohrungen enden in dieser Plateaufläche und haben die gleiche Höhe sowie den gleichen Abstand zur Übertragungswalze. Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind die Bohrungen in einer Linie bzw. in einer Reihe über die Breite der Übertragungswalze angeordnet, wobei diese Linie parallel zur Achse der Übertragungswalze ist. Aufgrund einer einfachen Fertigung werden runde Querschnitte für die Bohrungen bevorzugt. Die günstigsten Durchmesser der Bohrungen sind abhängig vom Beschichtungsmedium. Je viskoser das Beschichtungsmedium ist, um so größer werden die Bohrungen gewählt. Durchmesser von 1 bis 5 mm haben sich bewährt. Kleinere Durchmesser führen dazu, dass die Bohrungen leicht verstopfen. Bei größeren Durchmessern ist das Ausströmprofil des Beschichtungsmediums weniger vorhersehbar und schwieriger einstellbar. Die im Düsenträger angeordneten Bohrungen sind jeweils in gleichem Abstand vorgesehen. Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, ein Verhältnis der Durchmesser der Bohrungen zum Abstand zwischen zwei Bohrungen von 1:4 bis 1:20 einzuhalten, vorzugsweise im Verhältnis von 1:7 bis 1:10. Die Bohrungen werden bei einer vorteilhaften Ausführung von einem gemeinsamen Zufluss mit Beschichtungsmedium versorgt.

Wie bei der bekannten Vorrichtung gemäß EP 1 825 922 A 2 erfolgt der Austrag des Beschichtungsmediums aus den Bohrungen jeweils als Freistrahl. Eine gleichmäßige Beschichtung der Übertragungswalze wird dadurch erzielt, dass die Bohrungen über die Breite der Vorrichtung in einem entsprechend vorteilhaften Abstand angeordnet sind, so dass die gesamte Breite der Gravurwalze mit Beschichtungsmedium benetzt wird. Der recht schmal dimensionierte Freistrahl trifft auf die Gravurwalze auf, wobei der größte Teil der Masse am Beschichtungsmedium des jeweiligen Freistrahls, der aus einer Bohrung austritt, die Vertiefung der Übertragungswalze ausspült und füllt. Der Freistrahl teilt sich und ein Teil davon fließt direkt von der Walze weg und nimmt beim Abfließen Luft bzw. an der Mantelfläche und in den Vertiefungen der Walze vorhandenen Schmutz mit. Ein weiterer Teil des Stroms wird von der Übertragungswalze bis zum Dichtelement mitgenommen, wo das Dichtelement das überschüssige Beschichtungsmedium zurückhält und von der Mantelfläche der Übertragungswalze abstreift. In diesem Bereich vor dem Dichtelement sammelt und verteilt sich das Beschichtungsmedium über die gesamte Breite der Übertragungswalze. Es wird bevorzugt mehr Masse an Beschichtungsmedium durch die Bohrungen ausgetragen als zum Ausspülen und Vorfüllen der Vertiefung der Übertragungswalze notwendig ist. Der überschüssige Teil an Beschichtungsmedium wird dabei bis an das Dichtelement von der Übertragungswalze mitgeschleppt und vergleichmäßigt sich dort, da dieser Teilstrom immer noch größer ist, als zur Befüllung der Vertiefung der Übertragungswalze notwendig ist, ergibt sich notwendigerweise eine Zwangsströmung zurück von dem Dichtelement weg in Richtung Außenseite, wo das Medium abfließen kann. Aufgrund der zwischen den Bohrungen vorhandenen Freiräume, die bei der bekannten Vorrichtung nicht vorhanden waren, kann das überschüssige Medium ungehindert abfließen, was als Ergebnis zu einer reproduzierbaren Ausströmung an Beschichtungsmedium führt und damit ein reproduzierbares Beschichtungsergebnis gewährleistet.

Die vorgefüllten Vertiefungen der Übertragungswalze gelangen über das Dichtelement in die Beschichtungskammer, wo das Auftragsgewicht durch die dort in der Beschichtungskammer vorliegenden Bedingungen, insbesondere Druckbedingungen, in bekannter Weise bestimmt wird.

Weitere Maßnahmen und Vorteile der Erfindung werden anhand der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen dargestellt. Die Zeichnungen zeigen:

Fig. 1a

eine Prinzipskizze einer erfindungsgemäßen Beschichtungsvorrichtung,

Fig. 1b

eine Schnittdarstellung durch die erfindungsgemäße Beschichtungsvorrichtung gemäß Fig. 1a,

Fig.2

eine Prinzipskizze von einem Ausschnitt der erfindungsgemäßen Auftragsvorrichtung in Seitenansicht,

Fig.3

eine Prinzipskizze eines Ausschnitts der Auftragsvorrichtung in Draufsicht.

Die Fig.1 der Zeichnung zeigt eine Prinzipskizze einer erfindungsgemäßen Beschichtungsvorrichtung 1, die zur Beschichtung einer bewegten Bahn mit einem Beschichtungsmedium 6, 6' dient. Eine solche Beschichtungsvorrichtung 1 umfasst eine nicht gezeigte Gegenwalze, die gegenüberliegend zum Auftragskopf 10 vorgesehen, in dieser Zeichnung nicht dargestellt ist. Die kontinuierlich fortlaufende Bahn, nicht dargestellt, läuft zwischen dieser Gegenwalze und Übertagungswalze 3 hindurch, wobei sie das Beschichtungsmedium 6, 6' aufnimmt. Zum Transport des Beschichtungsmediums 6, 6' besitzt die Übertragungswalze 3 Vertiefungen in ihrer Mantelfläche 5, die in den Zeichnungen nicht zu sehen sind. Dies können beispielsweise unterschiedliche Gravuren sein.

Nach dem Kontakt mit der Bahn sind diese Vertiefungen teilweise entleert, können jedoch noch Reste an Beschichtungsmedium enthalten. Durch die Rotation der Übertragungswalze 3 würden diese Reste des Beschichtungsmediums zusammen mit in den Vertiefungen enthaltener Luft in die Beschichtungskammern 12 der Auftragsvorrichtung 10 eingebracht werden. Dies wird jedoch durch ein Dichtelement 2, welches dichtend an der Mantelfläche 5 der Übertragungswalze 3 anliegt, zum Teil verhindert, da dieses Dichtelement 2 den Spalt zwischen der Beschichtungskammer 12 und der Gravurwalze 3 schließt. Da die Übertragungswalze 3 eine Bewegung ausführt, kann das Abdichten nie vollständig sein. Luft kann noch über die Gravurrillen in die Beschichtungskammer 12 eingetragen werden. Dies wird durch die aus den Bohrungen 15, 15' ausfließenden Ströme an Beschichtungsmedium 6 verhindert. Dieses Beschichtungsmedium 6 füllt die Vertiefungen der Übertragungswalze 3 und den gesamten Spalt zwischen Übertragungswalze 3 und Dichtelement 2 aus. Dieser Vorgang wird später beschrieben. Die vor der Beschichtungskammer 12 vorgefüllten Vertiefungen der Übertragungswalze 3 gelangen über das Dichtelement 2 in die Beschichtungskammer 12, wo die vollständige Befüllung mit Beschichtungsmedium 6' erfolgt und das Auftragsgewicht durch den dort gewählten Überdruck eingestellt wird. Ausgangs der Beschichtungskammer 12 wird mittels einer Rakel 13 in bekannter Weise überschüssiges Beschichtungsmedium 6' abgestreift.

Das aus den Ausgangsöffnungen 151 der Bohrungen 15, 15' austretende Beschichtungsmedium 6 strömt als Freistrahl 7, 7' aus und spült frisches Beschichtungsmedium 6 an die Mantelfläche 5 und in die Vertiefungen der Übertragungswalze 3. Der erste Teilstrom 8 des Beschichtungsmediums 6 vermischt sich mit noch in den Vertiefungen der Übertragungswalze 3 vorhandenem alten Beschichtungsmedium und spült dieses aus. Es nimmt des Weiteren eindringende Luft mit und spült ggf. vorhandenen Schmutz von der Mantelfläche 5 der Übertragungswalze 3 ab. Dieser Teilstrom 8 wird direkt abgeführt, beispielsweise in einer Ablaufkammer 17. Der zweite Teilstrom 9 wird von der Übertragungswalze 3 bis an das Dichtelement 2 mitgeschleppt und vergleichmäßigt sich dort, da dieser Teilstrom 9 immer noch größer ist und mehr Beschichtungsmasse mitführt, als zum Vorfüllen der Vertiefungen, beispielsweise der Gravuren, der Übertragungswalze 3 notwendig ist. Dabei ergibt sich nachfolgend eine zurückgerichtete Zwangsströmung, die ebenfalls in der Ablaufkammer 17 endet. Wie am besten aus Fig. 3 zu ersehen, wird diese rückfließende Zwangströmung 9 dadurch möglich, dass zwischen zwei Bohrungen 15, 15' Freiräume 11, 11' vorhanden sind, wo der rückfließende Teilstrom 9 ausreichend Raum zum ungehinderten Abfließen findet. Eine solche Rücktlussmöglichkeit ist bei bekannten Vorrichtungen nicht vorgesehen, wodurch der Rückfluß behindert und nicht reproduzierbar ist.

Die Ausgangsöffnungen 151 der Bohrungen 15, 15' sind in Höhe der Plateaufläche 141 des Düsenträgers und haben alle den gleichen Abstand zur Mantelfläche 5 der Übertragungswalze 3, so dass aufgrund der gleichgestalteten Bohrungen 15, 15' auch die aus den Bohrungen 15, 15' austretenden Freistrahlen 7, 7' gleiche Strömungsprofile zeigen.

Wie insbesondere der Fig. 1b zu entnehmen, sind die Bohrungen 15, 15' in gleichmäßigen Abständen entlang einer Linie, die parallel zur Achse 4 der Übertragungswalze 3 ist, vorgesehen. Im Düsenträger 14 sind diese Bohrungen 15, 15' senkrecht angeordnet, wie dies auch aus Fig. 2 zu ersehen ist. Eine solche Bohrung 15 könnte auch entgegen der Bewegungsrichtung der Übertragungswalze 3 geneigt ausgestaltet sein. Die senkrechte Ausgestaltung ist jedoch bevorzugt, da für eine stabile Anordnung mit geneigten Bohrungen ein größer dimensionierter Düsenträger 14 vorgesehen werden muss, der eine ausreichende Breite B2 für die Plateaufläche 141 im Vergleich zur Breite B1 zwischen den Bohrungen und dem Dichtelement 2 besitzen sollte. In vorteilhafter Weise wird das Dichtelement 2 in einem Aufnahmeraum 142 des Düsenträgers 14 vorgesehen. Der Düsenträger 14 kann aus Kunststoff oder Metall gefertigt sein.

Die Bohrungen 15, 15' werden in diesem Ausführungsbeispiel von einem gemeinsamen Zufluss gespeist. Ein solcher gemeinsamer Zufluss kann innerhalb der Auftragsvorrichtung 10 vorgesehen sein oder es wird eine außerhalb der Auftragsvorrichtung 10 angeordnete Verteilkammer benutzt. Es sind auch Einzelzuflüsse in Form von Rohrleitungen und Schläuchen möglich. Eine solche Ausführung ist jedoch gegenüber der vorgeschlagenen und gezeigten Ausführung aufwendiger. Die Bohrungen 15, 15' haben einen runden Querschnitt. Dies ist herstellungstechnisch die einfachste Lösung. Die Bohrungen 15 besitzen einen Durchmesser von 2 mm. Der Abstand L der Bohrungen 15, 15' beträgt in diesem Beispiel 14 mm, so dass sich ein Verhältnis von Durchmesser D der Bohrungen 15, 15' zum Abstand L zwischen den Bohrungen 15, 15' von 1:7 ergibt.

Durch den kleinen Durchmesser D der Bohrungen 15, 15' wird ein Freistrahl 7, 7' erzielt, der einen wenig aufgefächerten Kernstrahl mit einer ungestörten Strömung besitzt. 1st das Verhältnis des Durchmessers D der Bohrung 15, 15' zum Abstand L zwischen den Bohrungen 15, 15' kleiner als 1:4, so besteht die Gefahr, dass die ungestört ausfließende Strömung des Freistrahls 7 von dem Freistrahl 7' beeinflusst wird. Wird dagegen das Verhältnis von Durchmesser D der Bohrung 15, 15' zum Abstand L zwischen den Bohrungen 15, 15' zu groß gewählt, nämlich größer 1:20, so kann nicht sichergestellt werden, dass die Teilströme 9, 9', die bis an das Dichtelement 2 mitgeschleppt werden, das Beschichtungsmedium gleichmäßig über die Breite der Gravurwalze 3 verteilen bzw. es muss mit wesentlich mehr Masse an Beschichtungsmedium gefahren werden.

Die vorgefüllten Vertiefungen der Übertragungswalze 3 gelangen über das Dichtelement 2 in die Beschichtungskammer 12, wo die vollständige Befüllung mit Beschichtungsmedium 6' erfolgt und das Auftragsgewicht durch den dort gewählten Überdruck eingestellt wird. Ausgangs der Beschichtungskammer 12 wird mittels einer Rakel 13 in bekannter Weise überschüssiges Beschichtungsmedium 6' abgestreift.

Die Erfindung ist nicht auf das Ausführungsbeispiel beschränkt.

1

Vorrichtung

2

Dichtelement

3

Übertragungswalze

4

Achse von 3

5

Mantelfläche von 3

6, 6'

Medium

7, 7'

Freistrahl

8

Teilstrom

9, 9'

Teilstrom

10

Auftragsvorrichtung

11, 11'

Freiraum

12

Beschichtungskammer

13 3

Rakel

14

Düsenträger

141 1

Plateaufläche

142

Aufnahme für 2

15, 15'

Bohrung

151 1

Ausgangsöffnung

17 7

Ablaufkammer

B 1

Teilbreite von 14

B2

Teilbreite vcn 14

D

Durchmesser von 15

L

Abstand von 15, 15'