CN101992173A - 帘幕式涂布机 - Google Patents

Abstract

一种帘幕式涂布机，用于将涂布介质以大致在重力下移动的帘幕形式排出到移动纸幅或板幅上，该帘幕式涂布机包括：具有沿着排出宽度延伸的第一腔室的储料器以及经由出口狭槽将涂布介质作为帘幕排出的计量通道，其中，该计量通道(2)被分成大量的单独的导引通道，导引通道在入口侧以及沿着排出宽度通过彼此间隔开的管段(2.1)邻接第一腔室(1)，管段(2.1)的长度和开口宽度能够被选择为以使得流动阻力沿着排出宽度均一，并且，在流动方向(S)上，管段(2.1)分别变化为扩散器(2.2)，用于使来自导引通道的分流在出口侧被引导到一起。

Description

帘幕式涂布机

技术领域

本发明涉及一种帘幕式涂布机，用于将液体或粘稠的涂布介质以实质上在重力下移动的帘幕或薄膜形式排出到移动的基片上，特别是纸张或板上。

背景技术

从DE100 57 733 A1中知晓这样一种帘幕式涂布机，其包括喷嘴腔室，涂布介质经由馈送管线馈送到喷嘴腔室中并且该喷嘴腔室通过排出口排出为帘幕或薄膜的涂布介质。在此情况下，帘幕式涂布机位于距离基片一定距离处，其导致非接触应用的优点。

难以在整个的涂布宽度上实现均一厚度的涂布介质帘幕，涂布宽度越宽越难以实现。因为由于涂布介质刚要冲击在基片上之前的速度和移动基片的运行速度之间的差异，涂布介质在与基片接触时拉伸，因此高的走幅速度在涂布介质帘幕的稳定性方面构成了更高的负担。为了实现高质量的涂布效果，离开排出喷嘴的排出口的涂布介质帘幕的均一性因此是非常重要的。当涂布介质打算大致以最终为定量形式带到基片上时，这意味着这是“1∶1”的涂布，以及另外当仅非常少量的涂布介质要施加到基片上即小的涂层重量时，尤其如此。

为了在体积流量和材料参数的变化较大的情况下实现最可能匀质的分布，具有两个腔室的分布器系统，其被称为侧面馈送的双腔室模，另外公开在Stephan F.Kistler，Peter M.Schweizer，Liquid Film Coating，ScientificPrinciples and their Technological Implications，Chapman&Hall，New York1997，pages 752 to 767中。在第一腔室中分布之后，涂布化合物导引通过第一计量狭槽进入到第二腔室中。计量狭槽必定产生高的流动阻力。由此在第一腔室中引起的压力实质上比沿着流动方向的横向压力损失更高。沿着第一腔室的流动方向的压力差与第一腔室中的总压力相比非常低。结果，在计量狭槽之上的压力分布以及因此的体积流密度的分布在体积流量和材料参数变化较大的情况下近似均一。剩余偏差在第二腔室中被均衡。为了产生高的流动阻力，计量狭槽必须形成为较小的尺度，其位于200到500微米的范围内。在出口宽度上的体积流量偏差必须不超过1％到2％的扩散范围。为此，形成计量狭槽的扁平部分必须以平行性在正负1到3微米范围内的偏差进行制造。计量狭槽的长度通常为20到40毫米。制作具有要求精度的这样尺度的扁平部分的努力，特别是在10到20米的大涂布宽度的情况下，是非常大的并且成本很高。

DE 197 55 625 A1公开了一种帘幕式涂布机，其中储料器是由两个具有与希望的涂布宽度对应的长度的壁状部分组成。机加工到一个部分的一个长侧中的是纵向凹槽，该凹槽在两个部分结合之后形成腔室。连接到该腔室的是在涂布宽度上延伸的出口通道，涂布染料从该出口通道出来。为了在波动情形下例如粘度波度或者涂布量改变的情形下能够在涂布宽度上均一地且没有问题地将甚至少量的涂布染料涂布到大宽度的纸幅(paperweb)或板幅，在腔室内的流动情形受到馈入的体积流量的影响。为此，至少两个馈送通道被连接到所述腔室，每个馈送通道具有用于调节馈入的涂布染料的体积流量的设备。管夹阀或隔膜阀优选用于体积流量的调节。每个馈送通道的体积流量因此被单独调节。为了进一步均匀，第二腔室布置在所述腔室和出口通道之间。然后第一腔室和第二腔室之间存在另一流动通道。再者，要求额外的促动器用于横剖面的调节是不利的。相应地，与此有关的成本方面的支出大。

为了形成帘幕，可使用狭槽馈送型的帘幕模具或滑动馈送型的帘幕。在单层帘幕式涂布机的狭槽馈送型的帘幕模具，也称为狭槽模具的情况下，帘幕直接形成在模具间隙的出口处。具有狭槽模具的帘幕式涂布机例如可以从DE-A1-197 16 647中得知。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种帘幕式涂布机，其确保涂布介质在出口宽度上的高均一性的分布，并且在此过程中能进行成本有效的生产。

该目的是本发明的帘幕式涂布机予以实现。

这样，产生一种可在无需任何控制费用的情况下就能操作的帘幕式涂布机。根据本发明，计量狭槽被大量的导引通道替换。每个导引通道包括管段，其优选具有圆形横截面的部分；以及沿着流动方向流动的通道流的加宽段，其被称为导引通道扩散器。导引通道产生与计量狭槽的流动阻力近似相等的流动阻力。流体力学的优点可在以下事实中看到，即管段可在长度和开口宽度方面与渐宽为帘幕的排出宽度的第一腔室匹配，通过这种方式能确保大致相同的流动阻力。这样，确保了涂布机横向方向上的涂布介质的压力和/或体积分布的均一。

大量的导引通道优选代替两个腔室之间的计量狭槽。第一和第二腔室然后沿着流动方向一个在另一个之后地布置，并且在它们中间，延伸着另一计量狭槽，根据本发明，该计量狭槽被大量的导引通道替换。

导引通道的管段可优选以简单的方式作为弯曲部件产生和插入。复杂的、高精度的扁平的机械宽度或排出宽度的部件可被弯曲部件替代。

本发明的进一步的改进能够从以下描述中得到。

附图说明

现在将使用示于附图中的示例性实施例更详细地解释本发明，其中：

图1示意性地示出根据现有技术的帘幕式涂布机在沿着涂布机的横向(cross)流动方向的储料器的横截面；

图2示出根据图1的储料器的横截面视图；

图3示意性地示出根据本发明的帘幕式涂布机在沿着涂布机的横向流动方向的储料器的横截面；

图4示意性地示出根据图3的储料器的横截面视图；

图5以放大图示出根据图3的细节Z；

图6以放大图示出根据图3的细节Y；

图7以放大图示出根据图3的根据A-A的细节W；

图8示意性地示出用于导引通道的流线；

图9示意性地示出根据第二示例性的实施例的储料器的横截面视图。

具体实施方式

本发明涉及一种帘幕式涂布机，用于将涂布介质以实质上在重力下移动的帘幕形式排出到活动纸幅或板幅上。

如图1和图2所示，为此，根据现有技术的帘幕式涂布机包括储料器，其具有沿着排出宽度延伸的第一腔室1。第一腔室1经由至少一个馈送管线(未示出)供给有涂布介质。要被供给的涂布介质的流动方向S可从腔室1的一端开始，如图1所示。储料器还包括第二腔室3，其经由出口狭槽3将涂布介质排出作为帘幕。设置在第一腔室1和第二腔室3之间的是另一计量通道2，其被形成为计量狭槽。流动方向S与帘幕式涂布机的横向方向成直角。

形成为计量狭槽的计量通道的长度lh和高度2h决定了在排出宽度的横向方向大致一致的流动阻力，因为计量狭槽是连续的空间。然而，其前提是计量狭槽壁的平行性方面的精度很高，以便狭槽高度2h在狭槽长度lh的上保持恒定。在开始处解释的与现有技术有关的问题发生在储料器的制造过程中，即使后者通常是由两半部组装而成的。

如图3和图4所示，根据本发明在第一示例性实施例中的帘幕式涂布机与现有技术的区别在于，另一计量通道2被分成大量的单独的导引通道，这些导引通道在入口侧上以及沿着排出宽度通过彼此分开的管段2.1被连接到第一腔室1。管段2.1的长度和开口宽度可被选择为以便使流动阻力沿着排出宽度均匀。在流动方向S，管段2.1每个合并到扩散器2.2，用于使来自导引通道的分流在出口侧上组合。在导引通道的扩散器2.2的出口侧上的端部和第二腔室4之间，计量通道3的高度的其余部分还可形成为机械宽度的计量狭槽的形状，以便使来自单独的导引通道的各分流在进入第二腔室4之前再次结合。第二腔室4经由出口狭槽5将涂布介质作为帘幕排出。导引通道优选布置在储料器的底座体2.4中。

具有管段2.1和扩散器2.2的导引通道从第一腔室1以与涂布机的横向流动方向成直角，即优选与移动纸幅或板幅的横向于机器的方向(CD)成直角地延伸。为此，导引通道优选布置成一直线。

导引通道沿着排出宽度的流动阻力大致相等并且至少为1mWC(9.81kPa)。导引通道的管段2.1优选具有圆形横截面。如图3所示，第一腔室4不能在排出宽度上具有相同的长度。如果涂布介质从一端供给，腔室1向着与该排出端相对的另一排出端成锥形。如果管段2.1的长度l_r和/或直径和/或两个导引通道之间的距离x在每种情况下沿着出口宽度都不同，使体积流量均一在此就得以改进。如图3所示，缩短管段2.1的长度l_r使得缩短第一腔室1的长度。每米的排出宽度或出口宽度的导引通道的数量是可选择的。导引通道的数量优选在10和33之间的范围内。为了抵消边缘流，将导引通道之间的距离x配置成在出口宽度上可变是有利的。

图5到7示出根据本发明的导引通道的优选的细节。

如图5所示，管段2.1优选形成为可替换的插入件。这些插入件可具有在它们入口侧上的倒角和/或圆形部分R.1。

如图6所示，在出口端的区域中，导引通道具有≤0.3毫米的顶部宽度。导引通道可另外具有在各个扩散器2.2处被倒圆角的出口端。从流体力学的观点来看，这样是有利的，即，将导引通道配置成以使得在流动方向S看的它们的端部区域中，它们具有顶部宽度小于0.3毫米的钝端或圆端，以便避免在端部边缘处形成不希望的涡流分离。

如图7所示，扩散器2.2优选在入口侧上分别具有圆形横截面，该横截面在出口处变为矩形横截面。将流限制住的扩散器2.2的壁的加宽角β_d优选位于8度以下，以便避免扩散器2.2中的反向流。导引通道的圆形管段2.1的狭槽高度被表示为2r₀，扩散器2.2的狭槽高度被表示为2H。如果扩散器2.2被配置为以使得提供将流限制住的壁的加宽，这是有利的。

图8示出在具有管段2.1和扩散器2.2的导引通道中的流动关系的示意图。扩散器2.2的开口角被表示为α_d。R表示径向距离。在距离R处的最大流动速度由U_max表示。扩散器2.2优选配置为以使扩散器流的速度分布呈现高的对称性，从而避免反向流。由于涂布化合物的高粘度和相对较低的速度，因此这是扩散的Jeffery-Hamel流。角度α_d优选小于25度。

将流限制住的扩散器2.2的壁的临界加宽角α_dk可根据以下方程进行确定：

$\frac{{\mathrm{\&alpha;}}_{\mathrm{dk}}}{\tan {\mathrm{\&alpha;}}_{\mathrm{dk}}}\&CenterDot;\frac{3}{4}\&CenterDot;\frac{V2b_0\mathrm{\&rho;}}{\mathrm{\&mu;}}<10.31$

其中，μ是涂布介质的粘度，ρ是涂布介质的密度，2b₀＝2r₀并且V是每米出口宽度的体积流量。

被流接触到的帘幕式涂布机的部分被机械和化学地加压。因此，这是有利的，即，制造导引通道或可替换的插入件2.1和基础主体2.4，其中扩散器2.2可由不锈钢，例如来自以下材料例如无钼的Cr-Ni钢、含钼的Cr-Ni钢或者铁素体-奥氏体二联钢一体做成。

替代地，基础主体可包括热塑性材料。为了满足对内在稳定性、化学耐性、与湿度有关的特性(湿度吸收率在1.5％以下)、尺度稳定性(小于0.1％的低膨胀性)的高要求，高性能的塑料(非结晶的和部分晶体的)、例如PEI、PEEK、PPSU、PTFE、PVDF、POM到DIN EN ISO 1043-1适合于作为制造储料器，特别是基础主体2.4的材料。

根据本发明描述的储料器可通过滑动型的方法或狭槽型方法用于帘幕式涂布。

图9示出用于排出涂布介质的帘幕式涂布机的第二示例性实施例。在此，所述储料器仅具有沿着排出宽度延伸的第一腔室1和计量通道2，其经由出口狭槽5将涂布介质作为帘幕排出。计量通道2被分成大量的单独的导引通道，如上关于第一示例性实施例描述的。以上解释在此以相应的方式适用。

Claims (15)

1.一种帘幕式涂布机，用于将涂布介质以大致在重力下移动的帘幕形式排出到移动纸幅或板幅上，该帘幕式涂布机包括：

储料器，该储料器具有沿着排出宽度延伸的第一腔室，所述涂布介质经由至少一个馈送管线馈送到所述第一腔室；以及

计量通道，该计量通道经由出口狭槽将所述涂布介质作为帘幕排出，

其特征在于，

所述计量通道(2)被分成大量的单独的导引通道，所述导引通道在入口侧以及沿着所述排出宽度通过彼此间隔开的管段(2.1)邻接所述第一腔室(1)，所述管段(2.1)的长度和开口宽度能够被选择为以使得流动阻力沿着所述排出宽度均一，并且，在流动方向(S)上，所述管段(2.1)分别变化为扩散器(2.2)，用于使来自所述导引通道的分流在出口侧被引导到一起。

2.如权利要求1所述的帘幕式涂布机，其特征在于，设置第二腔室(3)，该第二腔室经由所述出口狭槽将涂布介质作为帘幕排出，并且所述计量通道(2)布置在所述第一腔室和所述第二腔室(3)之间。

3.如权利要求1或2所述的帘幕式涂布机，其特征在于，所述导引通道与所述涂布机的横向流动方向成直角地从所述第一腔室(1)延伸。

4.如权利要求1到3中的任一项所述的帘幕式涂布机，其特征在于，所述导引通道沿着所述排出宽度的流动阻力大致相等并且至少为1mWC。

5.如权利要求1到4中的任一项所述的帘幕式涂布机，其特征在于，所述导引通道布置成一直线。

6.如权利要求1到5中的任一项所述的帘幕式涂布机，其特征在于，所述导引通道的管段(2.1)具有圆形的横截面。

7.如权利要求1到6中的任一项所述的帘幕式涂布机，其特征在于，将流限制住的扩散器(2.2)的壁的加宽角(α_d)为25度以下。

8.如权利要求1到7中的任一项所述的帘幕式涂布机，其特征在于，将流限制住的各扩散器(2.2)的壁的加宽角(α_d)被选择为各涂布介质的体积流量、密度和动态粘度的函数。

9.如权利要求1到8中的任一项所述的帘幕式涂布机，其特征在于，所述扩散器(2.2)在入口侧上分别具有圆形的横截面，该圆形的横截面在出口处变化为矩形横截面。

10.如权利要求1到9中的任一项所述的帘幕式涂布机，其特征在于，所述管段(2.1)的长度和/或直径和/或所述导引通道之间的距离(x)沿着所述出口宽度是不同的。

11.如权利要求1到10中的任一项所述的帘幕式涂布机，其特征在于，所述管段(2.1)形成为可替换的插入件。

12.如权利要求11所述的帘幕式涂布机，其特征在于，所述插入件在它们的入口侧具有倒角和/或圆形部分(R.1)。

13.如权利要求1到12中的任一项所述的帘幕式涂布机，其特征在于，在所述扩散器(2.2)的出口端的区域中，所述导引通道具有小于等于0.3毫米的顶部宽度。

14.如权利要求1到13中的任一项所述的帘幕式涂布机，其特征在于，所述导引通道具有倒圆角的出口端。

15.如权利要求1到14中的任一项所述的帘幕式涂布机，其特征在于，在所述流动方向，机械宽度的腔室邻接作为计量狭槽(3)的所述导引通道并且，在该计量狭槽(3)之后为第二腔室(4)。

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