用于涂覆塑料涂层的方法和装置的制作方法

专利名称：用于涂覆塑料涂层的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及涂层、如清漆的涂覆。本发明尤其涉及用于有针对性地影响仍为流体状态的膜的表面结构的装置和措施，例如用于对所涂覆的涂层膜进行平整的装置和 措施。“平整”在此尤其是指去除层表面的不希望的结构或缺陷，如在下面详细描述的。
背景技术：
由于清漆的涂覆方法或者要用清漆或涂层材料进行涂层的衬底，可能导致所涂覆 的涂层膜具有不希望的结构或缺陷。这样的结构或缺陷可能是滚压结构、辊子传递的纵向 结构、不均勻涂覆的纵向条纹或在涂层涂覆过程中的传递错误等。导致表面结构缺陷的另一个原因可能是衬底。衬底的表面特性可能引起涂层表面 上结构或缺陷。例如，由于衬底中未被润湿的凹陷而在涂层表面上形成凹坑。这尤其可能 是在无接触地涂覆涂层材料时，特别是使用喷嘴无接触地涂覆时发生，但不限于这种情况。使用刮板、气刀或气刃、或者光滑的辊子来平整涂层是现有技术中普遍公知的。但 是，这里存在的问题是这样的方法不能应用于横向结构化的清漆层，在这种清漆层中部分 表面涂层要留出空白不涂覆(部分涂层)。用刮板或辊子进行的处理除了平整表面之外还 导致仍为流体状态的清漆层也分布在该表面上，并且还到达不应当被涂层的区域。DE4443261A1还公开了一种用于平整层的方法，其中借助超声波对涂覆在基底上 的液态或糊状层进行平整。为此设置了传递到层上的超声波振荡器。为了有效地传输超声 波振荡，带有该层的衬底从背面与超声波振荡器接触，其中该衬底在超声波振荡器上方弯 曲或呈弧形。通过超声波来平整所涂覆的膜也在JP59225772A中描述。在该参考文献中涂层是 用辊子来涂覆的。衬底在辊子上经过，该辊子设置在超声波振荡器对面。超声波无接触地 通过空气耦入到层面上。在此还类似于DE4443261A1在施加超声波的位置处使衬底弯曲。但是这依据不同的衬底是不希望或不能实现的，例如在衬底太硬或者害怕造成损 坏的情况下。由于在上述两种情况下还要在用于有针对性地影响流体涂层材料的表面的装 置中改变衬底的移动方向，因此这种结构很难集成到现有的设备如印刷机或印刷磨光设备 中。

发明内容
本发明要解决的技术问题是消除或平整掉在涂层涂覆过程中出现的表面缺陷，以 得到与所采用的涂覆方法和所使用的衬底无关的无缺陷的表面。借助本发明还可以缩短涂层设备的移动距离。因此，本发明提供了一种用于在衬底表面上涂覆涂层的装置和方法，其中使用涂 层单元将流体状态的涂层材料涂覆在衬底表面上，以及使用传递装置使衬底表面相对于涂 层单元沿着移动方向经过涂层单元。为此最好使衬底经过固定的涂层单元。也可以考虑保 持衬底固定而移动涂层单元。
此外，设置了用于有针对性地影响涂层表面的装置，例如对借助所述涂层单元涂覆在衬底表面上的仍为流体状态的膜进行平整的装置。该装置为此包括用于产生气流的装 置，这个用于产生气流的装置对准被所述膜涂覆的衬底表面，并且在至少部分消除膜表面 上的缺陷结构如凹陷、凸起和凹坑的情况下，在对涂层材料硬化之前对其进行平整。这样， 平整通过气流无接触地进行。关于这一点令人吃惊的是，用所述气流能够非常有效地去除膜表面中的缺陷结 构，而涂层材料例如不会沿着表面被传递可能较大的距离。通过气流传递涂层材料在此优 选沿着表面小于1mm，特别优选的是小于0. 25mm。特别有利的是，被涂层的区域的边缘轮廓 完全不被该平整所影响。这意味着涂层材料不会由于平整而进入到未涂层的区域中。本发明尤其适合与使用喷嘴装置进行无接触涂层涂覆相结合。就此而言，在此尤 其是在留出衬底表面的区域的情况下，用于控制该涂层喷嘴的由计算机支持的控制装置也 是有利的，从而通过相应地控制喷嘴还能产生横向构图的层。特别有利的是，采用具有喷嘴 的按需滴定涂层单元，该喷嘴用于响应于控制信号而排出涂层材料滴。涂层单元的喷嘴优 选设置成与所述移动方向成横向的至少一行。在一种无接触的方法中，例如在借助按需滴定印刷单元或喷墨印刷单元来进行涂 层的情况下，在许多尤其是多孔的衬底、如纸张或纸板上面，该涂层形成一个膜，在该膜中 在表面上分布有小的凹坑或凹洞，它们会影响所希望的外观。这些凹坑或凹洞在印刷材料 的光滑涂层上以及在粗糙涂层上均能很容易地看见。即使是平整的纸张或纸板，也可能出 现凹陷。借助本发明可以通过以非常简单的方式涂覆还没有固化的清漆或涂层膜至少显著 地减少这种凹坑的数量。为了借助无接触的涂层、尤其是借助按需滴定技术来实现对涂层材料的快速涂 覆，特别优选的是，也可以将涂层单元的喷嘴排列成与移动方向成横向的至少一行，并且占 据可加工衬底的垂直于该移动方向的宽度的至少四分之三，其中所述喷嘴最好固定安装在 与移动方向成横向的方向上。这样，所述喷嘴通过仅沿着一个方向、即移动方向移动就能覆 盖衬底上需要涂层的全部区域。在其它涂层方法中，例如在辊子涂覆或丝网印刷中，同样可能出现不希望的表面 结构，这是在辊子或丝网与衬底表面分离时由于材料开裂等原因而造成的。因此在本发明 的一个改进方案中，涂层单元也可以包括用于辊子涂覆的装置和/或丝网印刷装置。在通 过辊子涂覆进行涂层的情况下，尤其是也可以考虑柔版印刷、凹版印刷和简单的整个表面 滚漆。在柔版印刷方法中，被印版覆盖的成型辊在衬底上滚动，并将涂层材料有选择性地涂 覆到衬底表面上。在凹版印刷中，选择性雕刻的滚筒上的凹陷被涂层材料或印刷油墨所填充。该滚 筒直接与纸张接触，其中涂层材料或印刷油墨被转印到该纸张上。在丝网印刷的情况下，通 过部分可透过的织物利用刮板将所述油墨或涂层材料在开放的位置处透过该织物转印到 纸张上。在衬底表面留出一些区域的情况下，除了整个表面辊子涂层之外的所有上述方法 与按需滴定技术一样也可以用于横向结构化的涂层。已经表明，均勻的气流就平整效果来说是不利的。因此利用以均勻气流扫过表面 的狭缝式喷嘴只能产生比较差的平整效果。相反，有利的是使得在方向和/或流速方面对 需要平整的表面的各个点来说都是可变的气流在所述表面上经过。用于产生这种气流的措施将在下面讨论。在最简单的情况下，使用按行或网格排列的单个喷嘴。这里有利的是，用于产生气 流的装置包括与移动方向成横向排列的至少一行喷气嘴。为了产生具有适当速度的气流，已经证明在喷嘴处的进气压力在至少1巴、优选 至少0.5巴或至少0. 1巴开始的范围内是合适的。在喷嘴直径更大的情况下，也可以采用 更高的压力，例如直至2巴、4巴、6巴或12巴，必要时甚至20巴。所述气流也可以通过适当的喷嘴形状和喷嘴大小来根据本发明的目的加以调整。 优选的是，平整装置的喷嘴具有至少0. 05毫米到最大10毫米的直径，尤其是优选在0. 1到 5毫米之间，特别有利的是在0. 2到2毫米之间，或者在0. 5到1毫米之间。一种用于改善平整效果的可能性在于设置这样一种喷嘴装置该喷嘴装置产生的 空气流以不同的空间方向到达所述衬底表面和/或该空气流在沿着该表面的多个方向上 具有流速梯度。另一措施是采用产生湍流的喷嘴。为此例如可以在所述喷嘴中设置扰流子，该扰 流子在气流中产生扰动。也可以用超声波影响气流。此外可能有利的是，当气流经过衬底而沿着衬底表面偏转时存在一个优选方向。 为此，除了垂直到达的气流之外，气流最好还以倾斜的角度对准衬底表面。为此，气流的这 个与表面的法线之间测得的角度在大于0°到90°之间，优选在0°或20°到80°的范围 内，优选在30°到70°的范围内，特别优选的是在40°到60°的范围内。另一措施是代替均勻气流而从一个或多个喷嘴中脉冲式地输出气流。此外，还可以设置用于使气流扫过衬底表面的至少一个部分区域的装置。通过这 种方式也可以用一个或多个分别在沿着所述表面的多个方向上具有流梯度的气流扫过待 平整的整个表面。已经表明，类似凹坑的凹陷依据衬底的类型尤其是在层厚较小处出现。因此本发 明特别适用于较薄的涂层膜。为此在本发明的一个改进方案中，涂覆层厚小于100微米、优 选小于50微米、特别优选的是小于30微米的膜，并在其硬化之前对该膜进行平整。层厚小 于20微米、甚至小于10微米的的非常薄的涂层也可以在去除凹陷和/或裂口的情况下被 平整。即使是层厚小于5微米的膜的涂层表面也可以通过本发明所述的方法受到积极的影 响。对由仍为流体状态的涂层材料构成的膜进行平整可以被看作是有针对性地影响 表面结构，其中借助气流去除或者封闭由于衬底或由于涂层方法而导致的凹坑状凹陷或结 构。同时，也可以产生根据需要所希望的新的结构，例如使得已经硬化的膜具有特殊的外观 和/或触感。为此在到达角度和流速方面对所述气流加以调整，使得不仅平整掉较小的凹 陷，而且同时还通过局部去除和/或搬移涂层材料而实现附加的结构。这种有针对性产生 的结构可以是卷边结构、波纹、凹陷、肋或沟槽等。在本发明的一个特别优选的改进方案中，在有针对性地影响所述表面、例如平整 之后，借助单独的用于硬化或干燥涂层材料的硬化或干燥装置使所述膜成为固定形状。为 此，该装置在移动方向上设置在用于影响所述表面的装置后面，使得所述衬底表面首先通 过涂层单元，然后通过用于影响所述表面的装置，然后通过硬化装置。在此特别合适的是涂覆利用UV光硬化的涂层、如UV套印清漆，并在平整之后通过照射UV光使该涂层材料硬化。 由此，在本发明的这个改进方案中，所述硬化装置包括光源，最好是UV光源。对有针对性的影响之后的硬化的其它替代或附加可能方案是在炉子中和/或使用辐射加热器和/或借助微波源进行加热。为了在加热的情况下进行硬化，例如可以采用 已知的可热交联或可热固化的系统。可热交联的涂层与可UV交联的系统一样例如可基于 丙烯酸酯。为了能够有效地影响所述表面，例如进行平整，有利的还有，保持在特定的动态粘 性范围内。如果所涂覆的涂层材料的粘性过低，则气流可能会迅速导致其边缘处的膜被吹 动以及不希望的搬移和移动。另一方面，如果动态粘性过高，则可能不能以所希望的速率平 整所述膜的不希望的结构，尤其是例如凹坑状的凹陷等。为此，在本发明的一个优选改进方 案中，所涂覆的涂层材料在处理温度下具有至少10秒和最高1000秒、优选最高500秒、特 别优选最高200秒或者甚至最高100秒的动态粘性，所述动态粘性是作为利用从具有4毫 米直径排放喷嘴的DIN粘度杯流出IOOcm3容量的时间来衡量的。对粘性的调节也可以通 过调节温度来进行，从而也允许涂覆和平整高粘性或低粘性的涂层材料。用诸如空气流的气流有针对性地影响所述表面是特别有利的，因为其能够以非常 有效和简单的方式影响所述表面。然而，此外还发现了其它方法，这些方法同样可以简单和 有效地影响所述表面。根据本发明的另一替代或附加实施方式，设置了用于将涂层涂覆到 衬底表面上的装置，该装置同样包括用于涂覆流体状态的涂层材料的涂层单元，以及用于 使衬底表面相对于涂层单元沿着移动方向经过涂层单元的传递装置，优选的也是移动衬底 使其经过固定的涂层单元。提供了用于有针对性地影响涂层表面、尤其是用于对借助涂层单元在衬底表面上 涂覆的仍为流体状态的膜进行平整的装置，其中该用于有针对性地影响流体涂层材料表面 的装置包括探针装置，该探针装置为了影响表面、尤其是为了平整而接触所述表面。尤其 是，为此该探针可以刺入该膜。通过刺入探针使得流体涂层材料的局部运动，该局部运动导 致在刺入位置或在该刺入位置的附近区域中现有的表面不均勻得以消除。在此利用了液体和探针之间的表面张力，该表面张力导致液体涂层材料粘附到探 针上。在将探针从该材料中抽出时，通过这种方式聚集在探针上的材料再次流动。尤其是还 可以封闭凹坑状的凹陷，这种凹陷是在特定的衬底材料以及无接触涂层的情况下出现的。 由于利用探针仅与所述膜进行点接触，最多只有少量涂层材料由于探针重复刺入和与衬底 表面的未涂层区域接触而被分配。因此，所述在利用辊子或刮板进行平整的情况下出现的 问题与用气流进行平整的情况一样得以避免。在涂层单元和硬化单元的设计方面，所述装置可以与上面描述的装置一样构成。 因此除了无接触的涂层之外，例如还可以替代或附加地提供用于辊子涂覆的装置，例如用 于简单的、整个平面的柔版或凹版印刷涂覆，或者用于丝网印刷。—种用于有针对性地影响流体涂层材料表面的特别优选的实施方式提供了在所 述膜上滚过的具有探针的辊子或具有探针的带子。通过这种滚动避免了探针尖端沿着膜运 动，并由此避免了探针尖端在膜中产生划痕形式的不希望结构。一般来说，所述探针也可以由控制装置控制，从而使探针有针对性地与所述膜点 接触或者以预定的式样接触。
为了进一步改进用于有针对性地影响流体涂层材料表面的装置的效果，根据本发 明的另一改进方案可以设置耦合到所述探针的超声波振荡器。通过这种方式向所述探针施 加超声波振荡，并且探针通过探针尖端将超声波振荡传递到膜中。也可以通过机电装置如压电控制装置或借助压力空气的适当控制装置有选择性 地控制所述探针，以便例如仅接触已涂覆了涂层材料的区域。例如也可以使用压电控制装 置或压力空气控制装置产生垂直或横向的探针运动，以扩展或支持平整效果。此外，该运动 在部分涂层的情况下也可以至少减少清漆膜的上光。根据本发明的另一个替代或附加的实施方式，借助有针对性的、元接触的加热，通 过用于有针对性地影响流体涂层材料表面的装置来有针对性地影响所述膜的表面。一般来说，在根据本发明的用于将涂层涂覆到衬底表面上的方法中，-利用涂层单元涂覆流体状态的涂层材料，同时_利用传递装置使衬底表面相对于所述涂层单元沿着移动方向经过所述涂层单 元，优选的是通过移动衬底使其经过固定的涂层单元，-其中借助所述涂层单元涂覆在衬底表面上的仍为流体状态的膜在固化之前以有 针对性的方式被影响，其中_为了影响涂层表面执行至少一个以下措施-产生气流并将气流对准涂覆有所述膜的衬底表面，-借助探针装置来接触膜表面，-无接触地加热所述膜。加热可以通过炉子、辐射源(例如红外辐射器)、最好是激光器和/或通过用于产 生具有其它波长、尤其是微波的电磁射线的装置来进行。所述各种平整方法也可以相互组合。因此，还可以设置用于加热至少一个气流的 加热装置等等，使得所述平整用加热的气流进行。为此适当的气流温度是在0到500°C的范 围、优选在100到400°C的范围、特别优选的是在150到300°C的范围。除了用一个或多个气 流对表面吹风之外，还可以进行单独的加热，例如借助适当的辐射源或通过微波进行加热。如果采用用于产生电磁辐射的源来进行局部加热，则可以设置用于使射束扫过衬 底表面或衬底表面的至少一部分区域的装置。通过这种方式，富有能量的、局部受限的射线 或多个这样的射线就可以覆盖整个待平整的表面。原则上，由任意材料和任意几何形状构成的已涂层的表面可以是有针对性地影响 仍为流体状态的涂层表面的、最好是通过本发明装置进行平整的对象。所述装置尤其可以设计为对纸张、纸板或塑料膜进行涂层。在此尤其考虑印刷材 料的涂覆，最好是印刷材料的修整涂覆。否则，尤其是在诸如纸张或纸板等具有一定孔隙率 的衬底中经常会产生在涂层中出现凹坑状凹陷的问题，在这种情况下尤其是还结合了以按 需滴定方法或其它无接触涂层方法涂覆涂层材料。一般来说，还考虑将本发明所述的装置用在诸如胶印印刷机、柔版印刷机、凹版印 刷机或丝网印刷机等印刷机中。通过这种方式，印刷材料可以在一个单个的设备中印刷并 被修整。也考虑为涂层装置、如印刷机后续配备上漆组件，或者说为涂层装置后续配备用于 有针对性地影响流体涂层材料表面的装置，从而获得根据本发明的涂层装置。同样也可以 与所采用的印刷方法无关地为印刷机后续配备上漆组件，该上漆装置包括根据本发明的用于有针对性地影响涂层表面的装置。


下面借助实施例并参照附图详细描述本发明。在此相同的附图标记表示相同或相似的部件。如图所示图1示出用于对具有涂层膜的印刷材料进行涂层修整的装置的示意图，图2示出具有用于涂覆和平整清漆的涂层单元的单张送纸胶印印刷机的视图，图3示出涂层单元的另一实施例的示意图，图4示出有针对性地影响流体涂层膜表面的装置的各部件，图5A和5B示出在有针对性地影响表面之前和之后的清漆膜的网格示意图，图6示出有针对性地影响涂层表面的装置的另一实施方式，利用该装置通过局部 加热涂层材料来进行平整，图7示出在利用本发明的方法进行有针对性的影响之前在所涂覆的清漆膜中凹 坑状的凹陷的电子显微照片，图8示出用白光显微镜成像的图7所示凹坑状的凹陷的图示，图9示出图8的两个凹坑状的凹陷之一的截面。
具体实施例方式图1中示出用于对印刷材料进行涂层修整的装置1的实施例。为此，借助装置1将清漆涂层涂覆在优选印刷的纸张或纸板衬底2的表面21上。 为此设置了一个传递装置，该传递装置在所示示例中包括辊子11，衬底2沿着移动方向13 在该辊子上方移动，在侧面22接触，经过上漆组件形式的涂层单元5。该涂层单元5由计算 机15控制，以可用UV硬化的涂层的形式涂覆由开始仍为流体状态的涂层材料所构成的膜 7。涂层单元5根据按需滴定原理工作，其中涂层单元5的喷嘴51在响应于计算机15 的控制信号的情况下将各个液滴喷射到待涂层的衬底表面21上，这些液滴形成优选为连 续的膜。喷嘴51排列成一个与移动方向成横向的行，该行占据衬底2宽度的至少3/4，最好 是占据衬底2的整个宽度。为了能达到高的涂层速度，优选采用在涂层过程中固定安装在 与移动方向成横向的方向上的喷嘴51的排列。与图1所示不同，也可以设置多行在移动方向上前后排列的喷嘴。此外，在移动方向上在移动单元的后面设置用于有针对性地影响涂层表面以例如 对该表面进行平整的装置9。该装置包括一行对准衬底表面的喷嘴91。这一行喷嘴91与 至少一行涂层喷嘴51 —样也与移动方向13成横向地排列。该装置9的喷嘴91连接到至少一个压缩空气源，从而从喷嘴91排出空气流93，该 气流到达衬底表面21或到达涂覆在该衬底表面21上的膜。通过优选为湍流的空气流导致 膜7中少许的水平方向的移动，从而封闭了凹坑状的凹陷71，这种凹陷是在多孔纸张或纸 板衬底2的按需滴定涂层过程中出现的。为了进一步改善平整效果，有意义的是以脉冲形 式输出气流和/或加热气流，和/或在喷嘴91的供气源中设置一个或多个超声波振荡器， 以便向空气流93施加超声波。
此外，空气流的平整效果还通过以下方式改善即喷嘴的轴或所出现的空气流以 相对于法线成角度92的情况下倾斜地对准衬底2的面21。该角度92在0°到90°之间， 优选在20°到80°之间，尤其是在30°大70°之间，特别有利的是在40°到60°之间。对平整效果的改善已经通过如下方式实现，即代替可例如用狭缝式喷嘴产生的单 个气流，提供由多个喷嘴产生的多个离散的气流和/或沿着表面的多个方向上的流速梯 度。在已经借助来自装置9的空气流91对膜7进行平整之后，对该膜进行硬化。为此 设置了用于硬化涂层材料的硬化装置，该硬化装置在移动方向上设置在装置9的后面。该 硬化装置为此在所示的示例中包括UV光源10。这个光源输出的具有一定频谱的UV光与所 使用的光引发剂相结合，适用于硬化反应。来自UV光源10的UV光对目前仍为流体状态的UV清漆进行游离基聚合反应。合 适的是例如基于丙烯酸酯的UV硬化涂层。装置1不仅可以是用于对印刷材料进行修整的装置。根据一种变体方案，该印刷 材料也可由该装置产生，其中利用涂层单元5的喷嘴51涂覆印刷油墨作为涂层，然后用装 置9平整印刷材料的表面。即使在这种情况下，也可以使用UV硬化印刷油墨，该印刷油墨 然后通过来自UV光源10的UV光被固化。图2示出另一个实施例，其中根据本发明的装置1被集成在胶印印刷机30中。该 胶印印刷机30在所示示例中设计为单张送纸胶印印刷机，用于印刷具有单张纸张或单张 纸板送纸形式的衬底2。也可以使用辊胶印印刷机。该印刷机30包括供墨单元31，利用该 供墨单元将油墨32通过一行辊子33涂覆在板式滚筒38上。在该板式滚筒38上固定了印 刷版。润湿单元34将水35通过另一组辊子36施加到板式滚筒的印刷版上，从而将油墨 从印刷版上无图像的位置去除。印刷图像从板式滚筒38被转移到具有胶垫的印刷滚筒39 上。该印刷滚筒39接着将印刷油墨或印刷图像涂覆到通过反印滚筒37压在印刷滚筒上的 衬底2上，并且衬底2沿着移动方向13通过印刷机30来传递。如图1所示的涂层装置在 移动方向13上例如设置在印刷滚筒39的后面。涂层装置1因此包括用于结构化地涂覆涂 层材料的涂层单元5、用于平整所涂覆的清漆膜的单元9、以及用于硬化由涂层单元5涂覆 的UV硬化清漆的可能为结构化的膜的UV光源10。用印刷机30本身作为传递装置。此外 还可以设置适当的、特别是与装置1协同工作或作为装置1 一部分的传递装置。在所示示 例中，为此设置了在辊子11上方移动的带子110，衬底2被放置在该带子上。印刷机30尤其是也可以后续配备装置1。在该印刷机本身已经作为替代或附加地 设计用于针对清漆涂覆的印刷的情况下，也可以后续配备本发明所述的装置9。与图1所示的示例一样，装置9尤其是也可以包括用于产生气流的喷嘴装置，利用 该气流来平整清漆膜。替代胶印印刷机，也可以将装置1或装置9按照相应的方式安装在其它印刷机中， 如数字印刷机(喷墨打印机、墨粉处理)、丝网印刷机、柔版印刷机、或凹版印刷机、以及移 印机，以用于印刷和/或用于印刷修整，或者也可以安装在用于辊式或喷射式涂覆清漆的 机器中。图3示出涂层装置1的另一个实施例。在该示例中也可以借助涂层单元5利用清漆膜来进行涂层以产生结构化的清漆
11膜，该涂层单元5以按需滴定方法产生横向结构化的膜。在这里示出的示例中连续的带子 作为衬底2。与上述示例的区别在于，装置9在这里不是包括喷嘴装置而是包括带有探针的辊子94。所述探针在辊子滚动时接触仍为流体状态的涂层材料的膜。通过适当的过程参数， 这将导致对膜表面的有效平整。图4示出装置9的一个实施方式的示意图，该装置9通过对准衬底表面的气流来 平整对应于图1和图2中所示实施例的仍为流体状态的清漆膜。图4示出沿着衬底2的移 动方向的视图。与图1和图2所示的示例一样，装置9包括一行喷嘴91，这行喷嘴与移动方 向成横向地设置。这些喷嘴还以相对于衬底法线的不同角度设置，从而通过各个喷嘴来产 生与衬底2之间具有不同角度的气流。此外，如借助双箭头所示，该装置与衬底2的移动方 向成横向地来回移动，使气流以不同的角度先后到达所述膜的各个位置，并且所述气流扫 过衬底表面。通过这种方式实现特别有效的平整。当然，先后以不同角度到达衬底表面的 一个位置的气流也可用其它配置来产生。为此只讨论一个示例，例如也可以使用围绕旋转 轴旋进的喷嘴。因此可以理解，在图4中示出的实施方式仅仅是示例性的。为了进一步改 善平整效果，气流也可以被脉冲式输出和/或被加热和/或被施加超声波。喷嘴91不仅可以用来通过消除凹坑状的凹陷实现对清漆膜的平整，而且根据气 流的强度和/或湍急度以及涂层材料的粘性，还可以有针对性地将结构引入到膜中。这样 的例子在图5A和5B中示出。图5A在网格图示中示出了平整之前的清漆膜，该清漆膜尤其 是在纸张或纸板衬底上通过按需滴定涂层来获得。凹坑状的凹陷71分布在膜7的表面上， 并具有与层厚有关的直径。如图5B所示，这些凹陷通过向该膜吹出气流而被封闭。替代这种方式，也可以通 过适当地调节粘性和气流流速在膜7中产生具有肋或波纹72的凸凹结构。这种有针对性 的结构化可以用于实现特定的所希望的触觉和/或外观效果。图6示出装置9的另一示例。这里示出的装置的原理是基于通过有针对性的无接 触的加热来实现平整。为此设置了一个或多个辐射源，例如在所示出的例子中设置了多个 激光器95，它们发出至少部分被所涂覆的涂层材料或衬底吸收并从而加热所述膜的射线。 激光器95可转动地设置，这样它们可以扫过衬底表面21或衬底表面21的相应区域。借助 计算机15控制激光器的转动，优选还控制激光的强度。在最简单的情况下，可以用激光器 95来回摆动来扫描表面21。但是也可以检测膜7中的缺陷，例如尤其是凹坑状的凹陷71，并通过将一个或多 个激光器95指向这些缺陷而有针对性地平整该缺陷。为此，在图6所示的示例中设置了与 计算机15相连接的照相机96。利用该照相机记录可能存在的缺陷并通过计算机确定缺陷 的位置。然后该计算机控制一个或多个激光器，使得这些激光器加热该缺陷区域内的涂层 材料并由此消除这些缺陷。该原理也可以应用于其它例如借助图1至图4所示的方法。因此在本发明的改进 方案中一般还设置了用于有针对性地影响涂层表面的装置，该装置具有用于检测膜中缺陷 位置的检测装置，优选使用照相机。通过该检测装置检测到的缺陷被有针对性地通过移动 气流的方向和/或用于无接触加热的辐射源和/或至少一个探针或调节其指向来消除。下面参照测量结果示例性地示出可以用本发明消除的凹坑状的凹陷。图7示出这种凹陷71的电子显微照片。借助该照片可以看到，在该示例中所示出的涂层中所测得的凹 陷具有大约10微米的直径。在图8中示出清漆膜的其它片段的二维表面轮廓。该表面轮廓借助白光干涉仪获 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两个凹坑状的凹陷。 图9为此还示出这两个凹陷中较大凹陷的线轮廓(在图8的观察角度，这是两个凹陷71中 的后面一个凹陷)该线轮廓表明，所述凹陷具有大约0.3毫米的外部尺寸。该尺寸是在将 该凹陷的形状近似为圆锥形或圆台形的情况下得到的。显然，针孔71非常深，具有在朝向 衬底的方向上逐渐变细的横截面。尤其是，实际的深度不能用白光干涉仪来确定，因为会超 过可能的测量范围。但是，所确定的值表明所述凹陷一直达到衬底，这也可以从该凹陷的外 观得出。大体上说，这样的凹陷尤其可以用本发明所述方法来封闭。凹坑直径一般取决于层厚，并且也可以大于在图8中示出的例子。假定这些凹坑 状的凹陷是由于衬底上的小的化学和/或拓扑缺陷引起的。由此该凹陷向上成漏斗形地发 散。这里漏斗壁的曲率与表面张力有关。因此更大的层厚也不会引起涂层外观的改善，而 是相反会导致这些凹陷随着层厚增加而更加明显，因为它们的直径在涂层表面上更大。如在图8所示的例子中的凹坑，在层厚大于2 u m时就已经能被肉眼看见，并且影 响了连续涂覆的清漆表面的外观。在层厚增大时，虽然凹坑的密度会降低，但是如上所述它 们在表面上的直径会增大。因此，根据本发明有针对性地影响膜表面尤其适用于封闭在表面上的直径大于大 约2微米的凹陷，优选是5微米的直径。具有大于这种直径的凹陷影响了清漆或涂层的外 观。凹坑状凹陷的直径如上面的例子所示在表面上也可能达到毫米范围。即使是这样大的 缺陷也可以借助本发明至少部分被消除，而涂层材料不会移动大的距离。优选的是，该涂层 材料通过平整装置的侧向移动小于1毫米，特别优选的是小于0. 25毫米。尤其是，不涂层 的区域的边缘有利地不会受到影响，从而保持边缘处的清晰轮廓。本领域技术人员可以看出，本发明不限于上述实施例，而是可以按照多种方式加 以改变。尤其是所述实施例的各个特征也可以相互组合。
权利要求
一种用于在纸张、纸板或塑料膜形式的衬底的表面上涂覆涂层的装置，尤其是涂覆印刷材料，优选用于对该印刷材料进行修整，该装置包括-涂层单元，用于将流体状态的涂层材料涂覆到衬底表面上，-传递装置，用于使衬底表面相对于所述涂层单元沿着移动方向经过所述涂层单元，优选的是通过移动衬底使其经过固定的涂层单元，以及-用于平整借助所述涂层单元涂覆在衬底表面上的仍为流体状态的膜的装置，其中该装置包括用于产生气流的装置，气流对准已经涂覆了所述膜的衬底表面，并且在所述涂层材料硬化之前，在至少部分消除膜表面上的不希望的结构如凹陷、凸起和凹坑的情况下对所述膜进行平整。
2.根据前一权利要求所述的装置，其特征在于，所述涂层单元被设计为具有喷嘴的按 需滴定涂层单元，所述喷嘴用于响应于控制信号而排出单个的涂层材料滴，其中该喷嘴配 置无接触地将涂层材料涂覆在衬底表面上，并且该涂层单元的喷嘴被设置在与所述移动方 向成横向的至少一行中，并且占据可加工衬底的垂直于移动方向的宽度的至少四分之三， 其中所述喷嘴优选被固定安装在垂直于移动方向的方向上，并具有由计算机支持的控制装 置用于控制所述喷嘴。
3.根据上述权利要求之一所述的装置，其特征在于，所述涂层单元包括以下装置之-用于辊子涂覆的装置， -凹版印刷装置， -柔版印刷装置， -丝网印刷装置， -数字印刷装置， -移印装置。
4.根据上述权利要求之一所述的装置，其特征在于，所述平整装置包括用于产生气流 的装置，该用于产生气流的装置具有至少一行与移动方向成横向排列的喷气嘴。
5.根据上述权利要求之一所述的装置，其特征在于，所述平整装置包括用于产生气流 的装置，气流以倾斜的角度到达衬底表面，气流的这个与表面的法线之间测得的角度尤其 是在大于0°到90°的范围，优选在20°到80°的范围内，其中优选在30°到70°的范围 内，特别优选的是在40°到60°的范围内。
6.根据上述权利要求之一所述的装置，其特征在于，所述用于产生气流的装置包括以 下装置中的至少一个-用于产生脉冲式气流的装置， -用于加热至少一个气流的加热装置， -用于使气流扫过衬底表面的至少一个部分区域的装置， _用于向气流施加超声波的装置，和 -用于产生湍流气流的至少一个喷嘴。
7.根据上述权利要求之一所述的装置，其特征在于，所述平整装置包括产生以不同的 空间方向到达所述衬底表面和/或在沿着表面的多个方向上具有流速梯度的气流的喷嘴装置。
8.根据上述权利要求之一所述的装置，其特征在于，具有用于硬化所述涂层材料的硬 化装置，该硬化装置在移动方向上设置在平整装置的后面，其中该硬化装置包括UV光源和 /或炉子和/或加热辐射器和/或微波源。
9.根据上述权利要求之一所述的装置，其特征在于，具有用于检测膜中缺陷位置的检 测装置，优选是照相机，以及具有用于使气流移动到缺陷上的装置。
10.根据上述权利要求之一所述的装置，其特征在于，该装置被设计为胶版印刷装置、 凹版印刷装置、柔版印刷装置、丝网印刷装置、数字印刷装置或移印装置。
11.一种用于将涂层涂覆到衬底表面上的方法，其中-利用涂层单元涂覆流体状态的涂层材料，同时-利用传递装置使衬底表面相对于所述涂层单元沿着移动方向经过所述涂层单元，优 选的是移动衬底使其经过固定的涂层单元，-其中在借助所述涂层单元涂覆到衬底表面上的仍为流体状态的膜固化之前对其进行 平整，其中为了平整而产生气流并将气流对准已涂覆了所述膜的衬底表面。
12.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，所述涂层材料由喷嘴装置无接触 地涂覆到衬底表面上，其中借助由计算机支持的控制装置控制这些喷嘴，并且将膜以按需 滴定方法涂覆，其中这些喷嘴分别响应于控制信号排出单个的涂层材料滴。
13.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，所述涂层材料用排列成与所述移 动方向成横向的至少一行的喷嘴来涂覆，并且这些喷嘴占据可加工衬底的垂直于该移动方 向的宽度的至少四分之三，其中所述喷嘴优选被固定安装在与移动方向成横向的方向上。
14.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，所述涂层材料通过辊子、丝网印 刷、数字印刷或移印来涂覆。
15.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，气流借助垂直于移动方向排列的 一行喷嘴对准衬底。
16.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，所述膜通过-湍流或脉冲式气流或者施加了超声波的气流平整，或-通过至少一个加热气流平整，其中该至少一个气流被加热到50到500°C的范围、优选 在100到400°C的范围、特别优选的是在150到300°C的范围的温度，或者-通过以倾斜的角度到达衬底表面的气流平整，气流的这个与表面的法线之间测得的 角度尤其是在大于0°到90°的范围，优选在20°到80°的范围内，其中优选在30°到 70°的范围内，特别优选的是在40°到60°的范围内，或者-通过以不同空间方向到达所述衬底表面和/或在沿着表面的多个方向上具有流速梯 度的气流平整。
17.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，使至少一个用于平整所述膜的气 流扫过衬底表面的至少一个部分区域。
18.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，所涂覆的膜的层厚小于100微 米、优选小于50微米、特别优选小于30微米、或者小于20微米、尤其小于10微米。
19.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，在平整后借助硬化装置硬化所述 膜，其中在平整后涂覆可UV硬化的涂层材料或印刷油墨，并通过照射UV光和/或通过在炉 子中加热和/或利用加热辐射器和/或借助微波源对涂层材料或印刷油墨进行硬化。
20.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，为了有针对性地影响流体膜，使 用气流有针对性地引入结构，尤其是卷边结构、波纹、凹陷、肋或沟槽。
21.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，涂覆在加工温度下具有至少10 秒和/或最高1000秒、优选最高500秒、特别优选最高200秒的动态粘性的涂层材料，所述 动态粘性是作为利用从具有4毫米直径排放喷嘴的DIN粘度杯流出IOOcm3容量的时间来 衡量的(DIN 53211)。
22.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，在留出至少一个表面区域不涂覆 的情况下对衬底表面进行横向结构化。
23.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，通过气流使涂层材料沿着表面传 递小于1mm，特别优选的是小于0. 25mm的距离。
24.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，通过平整封闭凹陷，尤其是凹坑 状的凹陷，此外尤其是还封闭直到衬底的凹陷。
25.尤其是根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，为涂层装置或印刷机后续 配备涂层装置，或者为印刷机后续配备具有用于流体涂层材料的平整装置的上漆组件，以 获得权利要求1所述的涂层装置。
全文摘要
本发明涉及一种用于在纸张、纸板或塑料膜形式的衬底的表面上涂覆涂层的装置，尤其是对印刷材料进行涂层修整。该装置包括涂层单元，用于将流体状态的涂层材料涂覆到衬底表面上，以及用于平整借助所述涂层单元涂覆在衬底表面上的仍为流体状态的膜的装置，其中该装置包括用于产生气流的装置，气流对准已涂覆了所述膜的衬底表面，并且在所述涂层材料硬化之前，在至少部分消除膜表面上的不希望的结构如凹陷、凸起和凹坑的情况下对所述膜进行平整。
文档编号B05D3/04GK101827658SQ200880108321
公开日2010年9月8日 申请日期2008年7月24日 优先权日2007年7月24日
发明者A·F·塞皮, D·施拉特贝克 申请人:施密德吕纳股份公司