用於塗覆塑料塗層的方法和裝置的製作方法

2023-10-07 14:37:24

專利名稱：用於塗覆塑料塗層的方法和裝置的製作方法
技術領域：
本發明總體上涉及塗層、如清漆的塗覆。本發明尤其涉及用於有針對性地影響仍為流體狀態的膜的表面結構的裝置和措施，例如用於對所塗覆的塗層膜進行平整的裝置和 措施。「平整」在此尤其是指去除層表面的不希望的結構或缺陷，如在下面詳細描述的。
背景技術：
由於清漆的塗覆方法或者要用清漆或塗層材料進行塗層的襯底，可能導致所塗覆 的塗層膜具有不希望的結構或缺陷。這樣的結構或缺陷可能是滾壓結構、輥子傳遞的縱向 結構、不均勻塗覆的縱向條紋或在塗層塗覆過程中的傳遞錯誤等。導致表面結構缺陷的另一個原因可能是襯底。襯底的表面特性可能引起塗層表面 上結構或缺陷。例如，由於襯底中未被潤溼的凹陷而在塗層表面上形成凹坑。這尤其可能 是在無接觸地塗覆塗層材料時，特別是使用噴嘴無接觸地塗覆時發生，但不限於這種情況。使用刮板、氣刀或氣刃、或者光滑的輥子來平整塗層是現有技術中普遍公知的。但 是，這裡存在的問題是這樣的方法不能應用於橫向結構化的清漆層，在這種清漆層中部分 表面塗層要留出空白不塗覆(部分塗層)。用刮板或輥子進行的處理除了平整表面之外還 導致仍為流體狀態的清漆層也分布在該表面上，並且還到達不應當被塗層的區域。DE4443261A1還公開了一種用於平整層的方法，其中藉助超聲波對塗覆在基底上 的液態或糊狀層進行平整。為此設置了傳遞到層上的超聲波振蕩器。為了有效地傳輸超聲 波振蕩，帶有該層的襯底從背面與超聲波振蕩器接觸，其中該襯底在超聲波振蕩器上方彎 曲或呈弧形。通過超聲波來平整所塗覆的膜也在JP59225772A中描述。在該參考文獻中塗層是 用輥子來塗覆的。襯底在輥子上經過，該輥子設置在超聲波振蕩器對面。超聲波無接觸地 通過空氣耦入到層面上。在此還類似於DE4443261A1在施加超聲波的位置處使襯底彎曲。但是這依據不同的襯底是不希望或不能實現的，例如在襯底太硬或者害怕造成損 壞的情況下。由於在上述兩種情況下還要在用於有針對性地影響流體塗層材料的表面的裝 置中改變襯底的移動方向，因此這種結構很難集成到現有的設備如印刷機或印刷磨光設備 中。

發明內容
本發明要解決的技術問題是消除或平整掉在塗層塗覆過程中出現的表面缺陷，以 得到與所採用的塗覆方法和所使用的襯底無關的無缺陷的表面。藉助本發明還可以縮短塗層設備的移動距離。因此，本發明提供了一種用於在襯底表面上塗覆塗層的裝置和方法，其中使用塗 層單元將流體狀態的塗層材料塗覆在襯底表面上，以及使用傳遞裝置使襯底表面相對於塗 層單元沿著移動方向經過塗層單元。為此最好使襯底經過固定的塗層單元。也可以考慮保 持襯底固定而移動塗層單元。
此外，設置了用於有針對性地影響塗層表面的裝置，例如對藉助所述塗層單元塗覆在襯底表面上的仍為流體狀態的膜進行平整的裝置。該裝置為此包括用於產生氣流的裝 置，這個用於產生氣流的裝置對準被所述膜塗覆的襯底表面，並且在至少部分消除膜表面 上的缺陷結構如凹陷、凸起和凹坑的情況下，在對塗層材料硬化之前對其進行平整。這樣， 平整通過氣流無接觸地進行。關於這一點令人吃驚的是，用所述氣流能夠非常有效地去除膜表面中的缺陷結 構，而塗層材料例如不會沿著表面被傳遞可能較大的距離。通過氣流傳遞塗層材料在此優 選沿著表面小於1mm，特別優選的是小於0. 25mm。特別有利的是，被塗層的區域的邊緣輪廓 完全不被該平整所影響。這意味著塗層材料不會由於平整而進入到未塗層的區域中。本發明尤其適合與使用噴嘴裝置進行無接觸塗層塗覆相結合。就此而言，在此尤 其是在留出襯底表面的區域的情況下，用於控制該塗層噴嘴的由計算機支持的控制裝置也 是有利的，從而通過相應地控制噴嘴還能產生橫向構圖的層。特別有利的是，採用具有噴嘴 的按需滴定塗層單元，該噴嘴用於響應於控制信號而排出塗層材料滴。塗層單元的噴嘴優 選設置成與所述移動方向成橫向的至少一行。在一種無接觸的方法中，例如在藉助按需滴定印刷單元或噴墨印刷單元來進行塗 層的情況下，在許多尤其是多孔的襯底、如紙張或紙板上面，該塗層形成一個膜，在該膜中 在表面上分布有小的凹坑或凹洞，它們會影響所希望的外觀。這些凹坑或凹洞在印刷材料 的光滑塗層上以及在粗糙塗層上均能很容易地看見。即使是平整的紙張或紙板，也可能出 現凹陷。藉助本發明可以通過以非常簡單的方式塗覆還沒有固化的清漆或塗層膜至少顯著 地減少這種凹坑的數量。為了藉助無接觸的塗層、尤其是藉助按需滴定技術來實現對塗層材料的快速塗 覆，特別優選的是，也可以將塗層單元的噴嘴排列成與移動方向成橫向的至少一行，並且佔 據可加工襯底的垂直於該移動方向的寬度的至少四分之三，其中所述噴嘴最好固定安裝在 與移動方向成橫向的方向上。這樣，所述噴嘴通過僅沿著一個方向、即移動方向移動就能覆 蓋襯底上需要塗層的全部區域。在其它塗層方法中，例如在輥子塗覆或絲網印刷中，同樣可能出現不希望的表面 結構，這是在輥子或絲網與襯底表面分離時由於材料開裂等原因而造成的。因此在本發明 的一個改進方案中，塗層單元也可以包括用於輥子塗覆的裝置和/或絲網印刷裝置。在通 過輥子塗覆進行塗層的情況下，尤其是也可以考慮柔版印刷、凹版印刷和簡單的整個表面 滾漆。在柔版印刷方法中，被印版覆蓋的成型輥在襯底上滾動，並將塗層材料有選擇性地塗 覆到襯底表面上。在凹版印刷中，選擇性雕刻的滾筒上的凹陷被塗層材料或印刷油墨所填充。該滾 筒直接與紙張接觸，其中塗層材料或印刷油墨被轉印到該紙張上。在絲網印刷的情況下，通 過部分可透過的織物利用刮板將所述油墨或塗層材料在開放的位置處透過該織物轉印到 紙張上。在襯底表面留出一些區域的情況下，除了整個表面輥子塗層之外的所有上述方法 與按需滴定技術一樣也可以用於橫向結構化的塗層。已經表明，均勻的氣流就平整效果來說是不利的。因此利用以均勻氣流掃過表面 的狹縫式噴嘴只能產生比較差的平整效果。相反，有利的是使得在方向和/或流速方面對 需要平整的表面的各個點來說都是可變的氣流在所述表面上經過。用於產生這種氣流的措施將在下面討論。在最簡單的情況下，使用按行或網格排列的單個噴嘴。這裡有利的是，用於產生氣 流的裝置包括與移動方向成橫向排列的至少一行噴氣嘴。為了產生具有適當速度的氣流，已經證明在噴嘴處的進氣壓力在至少1巴、優選 至少0.5巴或至少0. 1巴開始的範圍內是合適的。在噴嘴直徑更大的情況下，也可以採用 更高的壓力，例如直至2巴、4巴、6巴或12巴，必要時甚至20巴。所述氣流也可以通過適當的噴嘴形狀和噴嘴大小來根據本發明的目的加以調整。 優選的是，平整裝置的噴嘴具有至少0. 05毫米到最大10毫米的直徑，尤其是優選在0. 1到 5毫米之間，特別有利的是在0. 2到2毫米之間，或者在0. 5到1毫米之間。一種用於改善平整效果的可能性在於設置這樣一種噴嘴裝置該噴嘴裝置產生的 空氣流以不同的空間方向到達所述襯底表面和/或該空氣流在沿著該表面的多個方向上 具有流速梯度。另一措施是採用產生湍流的噴嘴。為此例如可以在所述噴嘴中設置擾流子，該擾 流子在氣流中產生擾動。也可以用超聲波影響氣流。此外可能有利的是，當氣流經過襯底而沿著襯底表面偏轉時存在一個優選方向。 為此，除了垂直到達的氣流之外，氣流最好還以傾斜的角度對準襯底表面。為此，氣流的這 個與表面的法線之間測得的角度在大於0°到90°之間，優選在0°或20°到80°的範圍 內，優選在30°到70°的範圍內，特別優選的是在40°到60°的範圍內。另一措施是代替均勻氣流而從一個或多個噴嘴中脈衝式地輸出氣流。此外，還可以設置用於使氣流掃過襯底表面的至少一個部分區域的裝置。通過這 種方式也可以用一個或多個分別在沿著所述表面的多個方向上具有流梯度的氣流掃過待 平整的整個表面。已經表明，類似凹坑的凹陷依據襯底的類型尤其是在層厚較小處出現。因此本發 明特別適用於較薄的塗層膜。為此在本發明的一個改進方案中，塗覆層厚小於100微米、優 選小於50微米、特別優選的是小於30微米的膜，並在其硬化之前對該膜進行平整。層厚小 於20微米、甚至小於10微米的的非常薄的塗層也可以在去除凹陷和/或裂口的情況下被 平整。即使是層厚小於5微米的膜的塗層表面也可以通過本發明所述的方法受到積極的影 響。對由仍為流體狀態的塗層材料構成的膜進行平整可以被看作是有針對性地影響 表面結構，其中藉助氣流去除或者封閉由於襯底或由於塗層方法而導致的凹坑狀凹陷或結 構。同時，也可以產生根據需要所希望的新的結構，例如使得已經硬化的膜具有特殊的外觀 和/或觸感。為此在到達角度和流速方面對所述氣流加以調整，使得不僅平整掉較小的凹 陷，而且同時還通過局部去除和/或搬移塗層材料而實現附加的結構。這種有針對性產生 的結構可以是卷邊結構、波紋、凹陷、肋或溝槽等。在本發明的一個特別優選的改進方案中，在有針對性地影響所述表面、例如平整 之後，藉助單獨的用於硬化或乾燥塗層材料的硬化或乾燥裝置使所述膜成為固定形狀。為 此，該裝置在移動方向上設置在用於影響所述表面的裝置後面，使得所述襯底表面首先通 過塗層單元，然後通過用於影響所述表面的裝置，然後通過硬化裝置。在此特別合適的是塗覆利用UV光硬化的塗層、如UV套印清漆，並在平整之後通過照射UV光使該塗層材料硬化。 由此，在本發明的這個改進方案中，所述硬化裝置包括光源，最好是UV光源。對有針對性的影響之後的硬化的其它替代或附加可能方案是在爐子中和/或使用輻射加熱器和/或藉助微波源進行加熱。為了在加熱的情況下進行硬化，例如可以採用 已知的可熱交聯或可熱固化的系統。可熱交聯的塗層與可UV交聯的系統一樣例如可基於 丙烯酸酯。為了能夠有效地影響所述表面，例如進行平整，有利的還有，保持在特定的動態粘 性範圍內。如果所塗覆的塗層材料的粘性過低，則氣流可能會迅速導致其邊緣處的膜被吹 動以及不希望的搬移和移動。另一方面，如果動態粘性過高，則可能不能以所希望的速率平 整所述膜的不希望的結構，尤其是例如凹坑狀的凹陷等。為此，在本發明的一個優選改進方 案中，所塗覆的塗層材料在處理溫度下具有至少10秒和最高1000秒、優選最高500秒、特 別優選最高200秒或者甚至最高100秒的動態粘性，所述動態粘性是作為利用從具有4毫 米直徑排放噴嘴的DIN粘度杯流出IOOcm3容量的時間來衡量的。對粘性的調節也可以通 過調節溫度來進行，從而也允許塗覆和平整高粘性或低粘性的塗層材料。用諸如空氣流的氣流有針對性地影響所述表面是特別有利的，因為其能夠以非常 有效和簡單的方式影響所述表面。然而，此外還發現了其它方法，這些方法同樣可以簡單和 有效地影響所述表面。根據本發明的另一替代或附加實施方式，設置了用於將塗層塗覆到 襯底表面上的裝置，該裝置同樣包括用於塗覆流體狀態的塗層材料的塗層單元，以及用於 使襯底表面相對於塗層單元沿著移動方向經過塗層單元的傳遞裝置，優選的也是移動襯底 使其經過固定的塗層單元。提供了用於有針對性地影響塗層表面、尤其是用於對藉助塗層單元在襯底表面上 塗覆的仍為流體狀態的膜進行平整的裝置，其中該用於有針對性地影響流體塗層材料表面 的裝置包括探針裝置，該探針裝置為了影響表面、尤其是為了平整而接觸所述表面。尤其 是，為此該探針可以刺入該膜。通過刺入探針使得流體塗層材料的局部運動，該局部運動導 致在刺入位置或在該刺入位置的附近區域中現有的表面不均勻得以消除。在此利用了液體和探針之間的表面張力，該表面張力導致液體塗層材料粘附到探 針上。在將探針從該材料中抽出時，通過這種方式聚集在探針上的材料再次流動。尤其是還 可以封閉凹坑狀的凹陷，這種凹陷是在特定的襯底材料以及無接觸塗層的情況下出現的。 由於利用探針僅與所述膜進行點接觸，最多只有少量塗層材料由於探針重複刺入和與襯底 表面的未塗層區域接觸而被分配。因此，所述在利用輥子或刮板進行平整的情況下出現的 問題與用氣流進行平整的情況一樣得以避免。在塗層單元和硬化單元的設計方面，所述裝置可以與上面描述的裝置一樣構成。 因此除了無接觸的塗層之外，例如還可以替代或附加地提供用於輥子塗覆的裝置，例如用 於簡單的、整個平面的柔版或凹版印刷塗覆，或者用於絲網印刷。—種用於有針對性地影響流體塗層材料表面的特別優選的實施方式提供了在所 述膜上滾過的具有探針的輥子或具有探針的帶子。通過這種滾動避免了探針尖端沿著膜運 動，並由此避免了探針尖端在膜中產生劃痕形式的不希望結構。一般來說，所述探針也可以由控制裝置控制，從而使探針有針對性地與所述膜點 接觸或者以預定的式樣接觸。
為了進一步改進用於有針對性地影響流體塗層材料表面的裝置的效果，根據本發 明的另一改進方案可以設置耦合到所述探針的超聲波振蕩器。通過這種方式向所述探針施 加超聲波振蕩，並且探針通過探針尖端將超聲波振蕩傳遞到膜中。也可以通過機電裝置如壓電控制裝置或藉助壓力空氣的適當控制裝置有選擇性 地控制所述探針，以便例如僅接觸已塗覆了塗層材料的區域。例如也可以使用壓電控制裝 置或壓力空氣控制裝置產生垂直或橫向的探針運動，以擴展或支持平整效果。此外，該運動 在部分塗層的情況下也可以至少減少清漆膜的上光。根據本發明的另一個替代或附加的實施方式，藉助有針對性的、元接觸的加熱，通 過用於有針對性地影響流體塗層材料表面的裝置來有針對性地影響所述膜的表面。一般來說，在根據本發明的用於將塗層塗覆到襯底表面上的方法中，-利用塗層單元塗覆流體狀態的塗層材料，同時_利用傳遞裝置使襯底表面相對於所述塗層單元沿著移動方向經過所述塗層單 元，優選的是通過移動襯底使其經過固定的塗層單元，-其中藉助所述塗層單元塗覆在襯底表面上的仍為流體狀態的膜在固化之前以有 針對性的方式被影響，其中_為了影響塗層表面執行至少一個以下措施-產生氣流並將氣流對準塗覆有所述膜的襯底表面，-藉助探針裝置來接觸膜表面，-無接觸地加熱所述膜。加熱可以通過爐子、輻射源(例如紅外輻射器)、最好是雷射器和/或通過用於產 生具有其它波長、尤其是微波的電磁射線的裝置來進行。所述各種平整方法也可以相互組合。因此，還可以設置用於加熱至少一個氣流的 加熱裝置等等，使得所述平整用加熱的氣流進行。為此適當的氣流溫度是在0到500°C的範 圍、優選在100到400°C的範圍、特別優選的是在150到300°C的範圍。除了用一個或多個氣 流對表面吹風之外，還可以進行單獨的加熱，例如藉助適當的輻射源或通過微波進行加熱。如果採用用於產生電磁輻射的源來進行局部加熱，則可以設置用於使射束掃過襯 底表面或襯底表面的至少一部分區域的裝置。通過這種方式，富有能量的、局部受限的射線 或多個這樣的射線就可以覆蓋整個待平整的表面。原則上，由任意材料和任意幾何形狀構成的已塗層的表面可以是有針對性地影響 仍為流體狀態的塗層表面的、最好是通過本發明裝置進行平整的對象。所述裝置尤其可以設計為對紙張、紙板或塑料膜進行塗層。在此尤其考慮印刷材 料的塗覆，最好是印刷材料的修整塗覆。否則，尤其是在諸如紙張或紙板等具有一定孔隙率 的襯底中經常會產生在塗層中出現凹坑狀凹陷的問題，在這種情況下尤其是還結合了以按 需滴定方法或其它無接觸塗層方法塗覆塗層材料。一般來說，還考慮將本發明所述的裝置用在諸如膠印印刷機、柔版印刷機、凹版印 刷機或絲網印刷機等印刷機中。通過這種方式，印刷材料可以在一個單個的設備中印刷並 被修整。也考慮為塗層裝置、如印刷機後續配備上漆組件，或者說為塗層裝置後續配備用於 有針對性地影響流體塗層材料表面的裝置，從而獲得根據本發明的塗層裝置。同樣也可以 與所採用的印刷方法無關地為印刷機後續配備上漆組件，該上漆裝置包括根據本發明的用於有針對性地影響塗層表面的裝置。


下面藉助實施例並參照附圖詳細描述本發明。在此相同的附圖標記表示相同或相似的部件。如圖所示圖1示出用於對具有塗層膜的印刷材料進行塗層修整的裝置的示意圖，圖2示出具有用於塗覆和平整清漆的塗層單元的單張送紙膠印印刷機的視圖，圖3示出塗層單元的另一實施例的示意圖，圖4示出有針對性地影響流體塗層膜表面的裝置的各部件，圖5A和5B示出在有針對性地影響表面之前和之後的清漆膜的網格示意圖，圖6示出有針對性地影響塗層表面的裝置的另一實施方式，利用該裝置通過局部 加熱塗層材料來進行平整，圖7示出在利用本發明的方法進行有針對性的影響之前在所塗覆的清漆膜中凹 坑狀的凹陷的電子顯微照片，圖8示出用白光顯微鏡成像的圖7所示凹坑狀的凹陷的圖示，圖9示出圖8的兩個凹坑狀的凹陷之一的截面。
具體實施例方式圖1中示出用於對印刷材料進行塗層修整的裝置1的實施例。為此，藉助裝置1將清漆塗層塗覆在優選印刷的紙張或紙板襯底2的表面21上。 為此設置了一個傳遞裝置，該傳遞裝置在所示示例中包括輥子11，襯底2沿著移動方向13 在該輥子上方移動，在側面22接觸，經過上漆組件形式的塗層單元5。該塗層單元5由計算 機15控制，以可用UV硬化的塗層的形式塗覆由開始仍為流體狀態的塗層材料所構成的膜 7。塗層單元5根據按需滴定原理工作，其中塗層單元5的噴嘴51在響應於計算機15 的控制信號的情況下將各個液滴噴射到待塗層的襯底表面21上，這些液滴形成優選為連 續的膜。噴嘴51排列成一個與移動方向成橫向的行，該行佔據襯底2寬度的至少3/4，最好 是佔據襯底2的整個寬度。為了能達到高的塗層速度，優選採用在塗層過程中固定安裝在 與移動方向成橫向的方向上的噴嘴51的排列。與圖1所示不同，也可以設置多行在移動方向上前後排列的噴嘴。此外，在移動方向上在移動單元的後面設置用於有針對性地影響塗層表面以例如 對該表面進行平整的裝置9。該裝置包括一行對準襯底表面的噴嘴91。這一行噴嘴91與 至少一行塗層噴嘴51 —樣也與移動方向13成橫向地排列。該裝置9的噴嘴91連接到至少一個壓縮空氣源，從而從噴嘴91排出空氣流93，該 氣流到達襯底表面21或到達塗覆在該襯底表面21上的膜。通過優選為湍流的空氣流導致 膜7中少許的水平方向的移動，從而封閉了凹坑狀的凹陷71，這種凹陷是在多孔紙張或紙 板襯底2的按需滴定塗層過程中出現的。為了進一步改善平整效果，有意義的是以脈衝形 式輸出氣流和/或加熱氣流，和/或在噴嘴91的供氣源中設置一個或多個超聲波振蕩器， 以便向空氣流93施加超聲波。
此外，空氣流的平整效果還通過以下方式改善即噴嘴的軸或所出現的空氣流以 相對於法線成角度92的情況下傾斜地對準襯底2的面21。該角度92在0°到90°之間， 優選在20°到80°之間，尤其是在30°大70°之間，特別有利的是在40°到60°之間。對平整效果的改善已經通過如下方式實現，即代替可例如用狹縫式噴嘴產生的單 個氣流，提供由多個噴嘴產生的多個離散的氣流和/或沿著表面的多個方向上的流速梯 度。在已經藉助來自裝置9的空氣流91對膜7進行平整之後，對該膜進行硬化。為此 設置了用於硬化塗層材料的硬化裝置，該硬化裝置在移動方向上設置在裝置9的後面。該 硬化裝置為此在所示的示例中包括UV光源10。這個光源輸出的具有一定頻譜的UV光與所 使用的光引發劑相結合，適用於硬化反應。來自UV光源10的UV光對目前仍為流體狀態的UV清漆進行游離基聚合反應。合 適的是例如基於丙烯酸酯的UV硬化塗層。裝置1不僅可以是用於對印刷材料進行修整的裝置。根據一種變體方案，該印刷 材料也可由該裝置產生，其中利用塗層單元5的噴嘴51塗覆印刷油墨作為塗層，然後用裝 置9平整印刷材料的表面。即使在這種情況下，也可以使用UV硬化印刷油墨，該印刷油墨 然後通過來自UV光源10的UV光被固化。圖2示出另一個實施例，其中根據本發明的裝置1被集成在膠印印刷機30中。該 膠印印刷機30在所示示例中設計為單張送紙膠印印刷機，用於印刷具有單張紙張或單張 紙板送紙形式的襯底2。也可以使用輥膠印印刷機。該印刷機30包括供墨單元31，利用該 供墨單元將油墨32通過一行輥子33塗覆在板式滾筒38上。在該板式滾筒38上固定了印 刷版。潤溼單元34將水35通過另一組輥子36施加到板式滾筒的印刷版上，從而將油墨 從印刷版上無圖像的位置去除。印刷圖像從板式滾筒38被轉移到具有膠墊的印刷滾筒39 上。該印刷滾筒39接著將印刷油墨或印刷圖像塗覆到通過反印滾筒37壓在印刷滾筒上的 襯底2上，並且襯底2沿著移動方向13通過印刷機30來傳遞。如圖1所示的塗層裝置在 移動方向13上例如設置在印刷滾筒39的後面。塗層裝置1因此包括用於結構化地塗覆塗 層材料的塗層單元5、用於平整所塗覆的清漆膜的單元9、以及用於硬化由塗層單元5塗覆 的UV硬化清漆的可能為結構化的膜的UV光源10。用印刷機30本身作為傳遞裝置。此外 還可以設置適當的、特別是與裝置1協同工作或作為裝置1 一部分的傳遞裝置。在所示示 例中，為此設置了在輥子11上方移動的帶子110，襯底2被放置在該帶子上。印刷機30尤其是也可以後續配備裝置1。在該印刷機本身已經作為替代或附加地 設計用於針對清漆塗覆的印刷的情況下，也可以後續配備本發明所述的裝置9。與圖1所示的示例一樣，裝置9尤其是也可以包括用於產生氣流的噴嘴裝置，利用 該氣流來平整清漆膜。替代膠印印刷機，也可以將裝置1或裝置9按照相應的方式安裝在其它印刷機中， 如數字印刷機(噴墨印表機、墨粉處理)、絲網印刷機、柔版印刷機、或凹版印刷機、以及移 印機，以用於印刷和/或用於印刷修整，或者也可以安裝在用於輥式或噴射式塗覆清漆的 機器中。圖3示出塗層裝置1的另一個實施例。在該示例中也可以藉助塗層單元5利用清漆膜來進行塗層以產生結構化的清漆
11膜，該塗層單元5以按需滴定方法產生橫向結構化的膜。在這裡示出的示例中連續的帶子 作為襯底2。與上述示例的區別在於，裝置9在這裡不是包括噴嘴裝置而是包括帶有探針的輥子94。所述探針在輥子滾動時接觸仍為流體狀態的塗層材料的膜。通過適當的過程參數， 這將導致對膜表面的有效平整。圖4示出裝置9的一個實施方式的示意圖，該裝置9通過對準襯底表面的氣流來 平整對應於圖1和圖2中所示實施例的仍為流體狀態的清漆膜。圖4示出沿著襯底2的移 動方向的視圖。與圖1和圖2所示的示例一樣，裝置9包括一行噴嘴91，這行噴嘴與移動方 向成橫向地設置。這些噴嘴還以相對於襯底法線的不同角度設置，從而通過各個噴嘴來產 生與襯底2之間具有不同角度的氣流。此外，如藉助雙箭頭所示，該裝置與襯底2的移動方 向成橫向地來回移動，使氣流以不同的角度先後到達所述膜的各個位置，並且所述氣流掃 過襯底表面。通過這種方式實現特別有效的平整。當然，先後以不同角度到達襯底表面的 一個位置的氣流也可用其它配置來產生。為此只討論一個示例，例如也可以使用圍繞旋轉 軸旋進的噴嘴。因此可以理解，在圖4中示出的實施方式僅僅是示例性的。為了進一步改 善平整效果，氣流也可以被脈衝式輸出和/或被加熱和/或被施加超聲波。噴嘴91不僅可以用來通過消除凹坑狀的凹陷實現對清漆膜的平整，而且根據氣 流的強度和/或湍急度以及塗層材料的粘性，還可以有針對性地將結構引入到膜中。這樣 的例子在圖5A和5B中示出。圖5A在網格圖示中示出了平整之前的清漆膜，該清漆膜尤其 是在紙張或紙板襯底上通過按需滴定塗層來獲得。凹坑狀的凹陷71分布在膜7的表面上， 並具有與層厚有關的直徑。如圖5B所示，這些凹陷通過向該膜吹出氣流而被封閉。替代這種方式，也可以通 過適當地調節粘性和氣流流速在膜7中產生具有肋或波紋72的凸凹結構。這種有針對性 的結構化可以用於實現特定的所希望的觸覺和/或外觀效果。圖6示出裝置9的另一示例。這裡示出的裝置的原理是基於通過有針對性的無接 觸的加熱來實現平整。為此設置了一個或多個輻射源，例如在所示出的例子中設置了多個 雷射器95，它們發出至少部分被所塗覆的塗層材料或襯底吸收並從而加熱所述膜的射線。 雷射器95可轉動地設置，這樣它們可以掃過襯底表面21或襯底表面21的相應區域。藉助 計算機15控制雷射器的轉動，優選還控制雷射的強度。在最簡單的情況下，可以用雷射器 95來回擺動來掃描表面21。但是也可以檢測膜7中的缺陷，例如尤其是凹坑狀的凹陷71，並通過將一個或多 個雷射器95指向這些缺陷而有針對性地平整該缺陷。為此，在圖6所示的示例中設置了與 計算機15相連接的照相機96。利用該照相機記錄可能存在的缺陷並通過計算機確定缺陷 的位置。然後該計算機控制一個或多個雷射器，使得這些雷射器加熱該缺陷區域內的塗層 材料並由此消除這些缺陷。該原理也可以應用於其它例如藉助圖1至圖4所示的方法。因此在本發明的改進 方案中一般還設置了用於有針對性地影響塗層表面的裝置，該裝置具有用於檢測膜中缺陷 位置的檢測裝置，優選使用照相機。通過該檢測裝置檢測到的缺陷被有針對性地通過移動 氣流的方向和/或用於無接觸加熱的輻射源和/或至少一個探針或調節其指向來消除。下面參照測量結果示例性地示出可以用本發明消除的凹坑狀的凹陷。圖7示出這種凹陷71的電子顯微照片。藉助該照片可以看到，在該示例中所示出的塗層中所測得的凹 陷具有大約10微米的直徑。在圖8中示出清漆膜的其它片段的二維表面輪廓。該表面輪廓藉助白光幹涉儀獲 得。所示片段具有1.24X0. 94毫米的尺寸。在所示片段中可以看出有兩個凹坑狀的凹陷。 圖9為此還示出這兩個凹陷中較大凹陷的線輪廓(在圖8的觀察角度，這是兩個凹陷71中 的後面一個凹陷)該線輪廓表明，所述凹陷具有大約0.3毫米的外部尺寸。該尺寸是在將 該凹陷的形狀近似為圓錐形或圓臺形的情況下得到的。顯然，針孔71非常深，具有在朝向 襯底的方向上逐漸變細的橫截面。尤其是，實際的深度不能用白光幹涉儀來確定，因為會超 過可能的測量範圍。但是，所確定的值表明所述凹陷一直達到襯底，這也可以從該凹陷的外 觀得出。大體上說，這樣的凹陷尤其可以用本發明所述方法來封閉。凹坑直徑一般取決於層厚，並且也可以大於在圖8中示出的例子。假定這些凹坑 狀的凹陷是由於襯底上的小的化學和/或拓撲缺陷引起的。由此該凹陷向上成漏鬥形地發 散。這裡漏鬥壁的曲率與表面張力有關。因此更大的層厚也不會引起塗層外觀的改善，而 是相反會導致這些凹陷隨著層厚增加而更加明顯，因為它們的直徑在塗層表面上更大。如在圖8所示的例子中的凹坑，在層厚大於2 u m時就已經能被肉眼看見，並且影 響了連續塗覆的清漆表面的外觀。在層厚增大時，雖然凹坑的密度會降低，但是如上所述它 們在表面上的直徑會增大。因此，根據本發明有針對性地影響膜表面尤其適用於封閉在表面上的直徑大於大 約2微米的凹陷，優選是5微米的直徑。具有大於這種直徑的凹陷影響了清漆或塗層的外 觀。凹坑狀凹陷的直徑如上面的例子所示在表面上也可能達到毫米範圍。即使是這樣大的 缺陷也可以藉助本發明至少部分被消除，而塗層材料不會移動大的距離。優選的是，該塗層 材料通過平整裝置的側向移動小於1毫米，特別優選的是小於0. 25毫米。尤其是，不塗層 的區域的邊緣有利地不會受到影響，從而保持邊緣處的清晰輪廓。本領域技術人員可以看出，本發明不限於上述實施例，而是可以按照多種方式加 以改變。尤其是所述實施例的各個特徵也可以相互組合。
權利要求
一種用於在紙張、紙板或塑料膜形式的襯底的表面上塗覆塗層的裝置，尤其是塗覆印刷材料，優選用於對該印刷材料進行修整，該裝置包括-塗層單元，用於將流體狀態的塗層材料塗覆到襯底表面上，-傳遞裝置，用於使襯底表面相對於所述塗層單元沿著移動方向經過所述塗層單元，優選的是通過移動襯底使其經過固定的塗層單元，以及-用於平整藉助所述塗層單元塗覆在襯底表面上的仍為流體狀態的膜的裝置，其中該裝置包括用於產生氣流的裝置，氣流對準已經塗覆了所述膜的襯底表面，並且在所述塗層材料硬化之前，在至少部分消除膜表面上的不希望的結構如凹陷、凸起和凹坑的情況下對所述膜進行平整。
2.根據前一權利要求所述的裝置，其特徵在於，所述塗層單元被設計為具有噴嘴的按 需滴定塗層單元，所述噴嘴用於響應於控制信號而排出單個的塗層材料滴，其中該噴嘴配 置無接觸地將塗層材料塗覆在襯底表面上，並且該塗層單元的噴嘴被設置在與所述移動方 向成橫向的至少一行中，並且佔據可加工襯底的垂直於移動方向的寬度的至少四分之三， 其中所述噴嘴優選被固定安裝在垂直於移動方向的方向上，並具有由計算機支持的控制裝 置用於控制所述噴嘴。
3.根據上述權利要求之一所述的裝置，其特徵在於，所述塗層單元包括以下裝置之-用於輥子塗覆的裝置， -凹版印刷裝置， -柔版印刷裝置， -絲網印刷裝置， -數字印刷裝置， -移印裝置。
4.根據上述權利要求之一所述的裝置，其特徵在於，所述平整裝置包括用於產生氣流 的裝置，該用於產生氣流的裝置具有至少一行與移動方向成橫向排列的噴氣嘴。
5.根據上述權利要求之一所述的裝置，其特徵在於，所述平整裝置包括用於產生氣流 的裝置，氣流以傾斜的角度到達襯底表面，氣流的這個與表面的法線之間測得的角度尤其 是在大於0°到90°的範圍，優選在20°到80°的範圍內，其中優選在30°到70°的範圍 內，特別優選的是在40°到60°的範圍內。
6.根據上述權利要求之一所述的裝置，其特徵在於，所述用於產生氣流的裝置包括以 下裝置中的至少一個-用於產生脈衝式氣流的裝置， -用於加熱至少一個氣流的加熱裝置， -用於使氣流掃過襯底表面的至少一個部分區域的裝置， _用於向氣流施加超聲波的裝置，和 -用於產生湍流氣流的至少一個噴嘴。
7.根據上述權利要求之一所述的裝置，其特徵在於，所述平整裝置包括產生以不同的 空間方向到達所述襯底表面和/或在沿著表面的多個方向上具有流速梯度的氣流的噴嘴裝置。
8.根據上述權利要求之一所述的裝置，其特徵在於，具有用於硬化所述塗層材料的硬 化裝置，該硬化裝置在移動方向上設置在平整裝置的後面，其中該硬化裝置包括UV光源和 /或爐子和/或加熱輻射器和/或微波源。
9.根據上述權利要求之一所述的裝置，其特徵在於，具有用於檢測膜中缺陷位置的檢 測裝置，優選是照相機，以及具有用於使氣流移動到缺陷上的裝置。
10.根據上述權利要求之一所述的裝置，其特徵在於，該裝置被設計為膠版印刷裝置、 凹版印刷裝置、柔版印刷裝置、絲網印刷裝置、數字印刷裝置或移印裝置。
11.一種用於將塗層塗覆到襯底表面上的方法，其中-利用塗層單元塗覆流體狀態的塗層材料，同時-利用傳遞裝置使襯底表面相對於所述塗層單元沿著移動方向經過所述塗層單元，優 選的是移動襯底使其經過固定的塗層單元，-其中在藉助所述塗層單元塗覆到襯底表面上的仍為流體狀態的膜固化之前對其進行 平整，其中為了平整而產生氣流並將氣流對準已塗覆了所述膜的襯底表面。
12.根據上述權利要求之一所述的方法，其特徵在於，所述塗層材料由噴嘴裝置無接觸 地塗覆到襯底表面上，其中藉助由計算機支持的控制裝置控制這些噴嘴，並且將膜以按需 滴定方法塗覆，其中這些噴嘴分別響應於控制信號排出單個的塗層材料滴。
13.根據上述權利要求之一所述的方法，其特徵在於，所述塗層材料用排列成與所述移 動方向成橫向的至少一行的噴嘴來塗覆，並且這些噴嘴佔據可加工襯底的垂直於該移動方 向的寬度的至少四分之三，其中所述噴嘴優選被固定安裝在與移動方向成橫向的方向上。
14.根據上述權利要求之一所述的方法，其特徵在於，所述塗層材料通過輥子、絲網印 刷、數字印刷或移印來塗覆。
15.根據上述權利要求之一所述的方法，其特徵在於，氣流藉助垂直於移動方向排列的 一行噴嘴對準襯底。
16.根據上述權利要求之一所述的方法，其特徵在於，所述膜通過-湍流或脈衝式氣流或者施加了超聲波的氣流平整，或-通過至少一個加熱氣流平整，其中該至少一個氣流被加熱到50到500°C的範圍、優選 在100到400°C的範圍、特別優選的是在150到300°C的範圍的溫度，或者-通過以傾斜的角度到達襯底表面的氣流平整，氣流的這個與表面的法線之間測得的 角度尤其是在大於0°到90°的範圍，優選在20°到80°的範圍內，其中優選在30°到 70°的範圍內，特別優選的是在40°到60°的範圍內，或者-通過以不同空間方向到達所述襯底表面和/或在沿著表面的多個方向上具有流速梯 度的氣流平整。
17.根據上述權利要求之一所述的方法，其特徵在於，使至少一個用於平整所述膜的氣 流掃過襯底表面的至少一個部分區域。
18.根據上述權利要求之一所述的方法，其特徵在於，所塗覆的膜的層厚小於100微 米、優選小於50微米、特別優選小於30微米、或者小於20微米、尤其小於10微米。
19.根據上述權利要求之一所述的方法，其特徵在於，在平整後藉助硬化裝置硬化所述 膜，其中在平整後塗覆可UV硬化的塗層材料或印刷油墨，並通過照射UV光和/或通過在爐 子中加熱和/或利用加熱輻射器和/或藉助微波源對塗層材料或印刷油墨進行硬化。
20.根據上述權利要求之一所述的方法，其特徵在於，為了有針對性地影響流體膜，使 用氣流有針對性地引入結構，尤其是卷邊結構、波紋、凹陷、肋或溝槽。
21.根據上述權利要求之一所述的方法，其特徵在於，塗覆在加工溫度下具有至少10 秒和/或最高1000秒、優選最高500秒、特別優選最高200秒的動態粘性的塗層材料，所述 動態粘性是作為利用從具有4毫米直徑排放噴嘴的DIN粘度杯流出IOOcm3容量的時間來 衡量的(DIN 53211)。
22.根據上述權利要求之一所述的方法，其特徵在於，在留出至少一個表面區域不塗覆 的情況下對襯底表面進行橫向結構化。
23.根據上述權利要求之一所述的方法，其特徵在於，通過氣流使塗層材料沿著表面傳 遞小於1mm，特別優選的是小於0. 25mm的距離。
24.根據上述權利要求之一所述的方法，其特徵在於，通過平整封閉凹陷，尤其是凹坑 狀的凹陷，此外尤其是還封閉直到襯底的凹陷。
25.尤其是根據上述權利要求之一所述的方法，其特徵在於，為塗層裝置或印刷機後續 配備塗層裝置，或者為印刷機後續配備具有用於流體塗層材料的平整裝置的上漆組件，以 獲得權利要求1所述的塗層裝置。
全文摘要
本發明涉及一種用於在紙張、紙板或塑料膜形式的襯底的表面上塗覆塗層的裝置，尤其是對印刷材料進行塗層修整。該裝置包括塗層單元，用於將流體狀態的塗層材料塗覆到襯底表面上，以及用於平整藉助所述塗層單元塗覆在襯底表面上的仍為流體狀態的膜的裝置，其中該裝置包括用於產生氣流的裝置，氣流對準已塗覆了所述膜的襯底表面，並且在所述塗層材料硬化之前，在至少部分消除膜表面上的不希望的結構如凹陷、凸起和凹坑的情況下對所述膜進行平整。
文檔編號B05D3/04GK101827658SQ200880108321
公開日2010年9月8日 申請日期2008年7月24日 優先權日2007年7月24日
發明者A·F·塞皮, D·施拉特貝克 申請人:施密德呂納股份公司